KR101296177B1 - 굴뚝 또는 노 매립형 디바이스용 유리 물질 시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매립형 벽난로 또는 스토브 등을 위한 판에 관한 것으로, 상기 판의 적어도 한 면에 적어도 하나의 반사 코팅을 포함하는 유리 재료로 만들어진 적어도 하나의 기판으로 형성된다. 본 발명은 또한 상기 판을 제조하는 방법 및 상기 판을 포함하는 디바이스에 관한 것이다.

Description

굴뚝 또는 노 매립형 디바이스용 유리 물질 시트{SHEET OF GLASS MATERIAL FOR A CHIMNEY OR FURNACE INSERT-TYPE DEVICE}

본 발명은 가열 디바이스에 대한 요소, 일반적으로 프론트-페이싱(front-facing) 요소에 관한 것으로, 특히 벽난로 또는 매립형(insert) 벽난로, 스토브, 보일러, 요리 기구, 가열 기구, 노(hearth) 또는 이와 유사한 타입의 장치에 적합하도록 의도된 유리 물질로 만들어진 기판이다.

오픈형-노 벽난로를 제외하고, 필수적으로 미적 및/또는 기능적 특징을 갖는 새로운 타입의 가열 기구는 지난 몇 십 년에 걸쳐 개발되어 왔는데, 매립형 벽난로 노 또는 매립형, 즉 설치 및 점검이 용이한 새로운 타입의 스토브는 특히 편리함 및 안전에 관한 많은 요구 조건을 만족시킨다. 이러한 디바이스 중 버닝 노를 보는 것과 관련된 즐거움으로부터 이익을 얻기 위해, 버닝 노는 일반적으로 디바이스의 정면에 대향하는 창문이 설치되고, 일반적으로 상기 노에 근접하도록 허용하고 종래적으로 유리 물질로 만들어지는 문과 결합하고, 오픈형-노 벽난로에서 이러한 창문 또는 문에 의해 제공된 보호는 또한 유리 물질로 만들어질 수 있는 화이어(fire) 스크린에 의해 동시에 보장될 수 있다.

특히 스토브 또는 매립형 벽난로에서, 안전성 또는 사용에 용이하도록 이들 은 또한 보다 자주 종래의 우드-버닝(wood-burning) 가열 시스템을 연료 공급 및/또는 공기의 순환을 위해 덕트 또는 회로와 결합하는 더욱 정교한 가열 시스템으로 교체하게 되지만, 이러한 덕트 및 회로는 디바이스가 작동하지 않는 경우 플레임에 의해 감춰지지 않는 경우에 다소 매력적이지 않게 보일 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 미적으로 매력적이고 기능적으로 이 분야에서 나타나는 조건과도 일치하는 매립형 벽난로 또는 스토브 타입 등의 새로운 가열 디바이스를 제안하는 것이다. 특히 본 발명은 이러한 형태의 디바이스의 정면에 사용하기 적합하고 이와 같이 한정된 목적을 만족시키는 유리 물질로 만들어진 기판을 개발해 왔으며, 특히 이러한 디바이스 중 버닝 노의 매력적인 시각적인 외형을 제공하는 것이 가능하고, 반면에 버닝하지 않는 경우 상기 노의 임의의 비매력적인 내부 구조를 감추며, 이러한 형태의 생산품의 엄격한 저항 요구 조건, 특히 온도 저항성 및 특히 엄격한 작동 조건의 영향을 받기 쉬운 다른 특징의 물질을 결합하는 것에 관한 존재에 관해서 이러한 형태의 생산품의 조건을 만족시키는데 어려움이 있다.

이러한 목적은 유리 물질로 만들어진 적어도 하나의 기판으로 형성되고 적어도 한 면에 적어도 하나의 반사 코팅을 포함하는 본 발명에 따른 판에 의해 달성된다. 유리하게도 유리 재료로 만들어진 적어도 하나의 기판으로 형성된 기판은 유리-세라믹 판이다.

독자는 유리-세라믹은 일반적으로 전구체 유리라고 불리는 유리라고 여겨야 하며, 이러한 유리의 특정한 화학 조성물은 적합한 "세라믹화(ceramization)" 열처리에 의해 조절된 결정화를 유도하는 것이 가능하다. 일부 결정화된 특수 구조는 상기 유리-세라믹 고유 특성을 갖게 해준다. 그러나 바람직한 특성에 악영향을 주는 위험이 없이 이러한 판 및/또는 제조방법을 변형하는 것은 매우 다루기 힘든데, 특히 현재 고려된 타입의 용도로 이러한 타입의 물질에 반사 코팅을 추가하는 것은, 이러한 타입의 물질의 다른 팽창계수로 인해 코팅의 분해 위험 및 빈번하게 일어나는 열 충격으로 인한 분열의 위험 때문에 절대 고려되지 않는다.

놀랍게도, 본 발명은 그러한 조합(결합)이 가능하고 이롭다는 것을 보여준다.

본 발명은 또한 매립형 벽난로 또는 스토브 타입 등의 디바이스에 관한 것으로, 이러한 디바이스는 본 발명에 따른 판을 적어도 하나 포함한다. 이러한 판은 바람직하게 상기 디바이스의 정면부에 있으며, 예를 들어 상기 노에 근접하도록 허용되는 문과 결합되거나, 창과 같은 구조에 결합되거나, 특히 화이어 스크린의 방법으로 노에 연결된 판의 경우에는 선택적인 제거가 가능하다.

본 발명은 또한 상기 판을 제조하는 방법에 관한 것으로, 유리 기판 상에 적어도 하나의 반사 코팅을 증착시키는 단계를 포함한다.

"유리-세라믹 판"이라는 용어는 이후부터 적당한 유리-세라믹으로 만들어진 판 뿐만 아니라 고온에 대한 저항성이 있는 0 또는 거의 0에 가까운 팽창계수(예를 들어 15x10^-7K^-1 미만)를 갖는 임의의 다른 유사한 재료로 만들어진 판을 의미하는 것으로 이해된다. 그러나 적당한 유리-세라믹으로 만들어진 판인 경우가 바람직하다.

유리 재료로 만들어진 기판, 특히 유리-세라믹 기판과 반사 코팅을 결합하는 것은, 그것이 버닝하지 않은 경우 상기 노를 약간 감추는 반면에 작동 중에는 불이 보이도록 할 수 있는 이점이 있다. 본 발명에 따른 판은 또한 이런 타입의 응용에서 요구되는 요구조건을 또한 만족시키는데, 특히 선택된 코팅에 따라 적어도 500℃, 바람직하게 적어도 600℃, 특히 바람직하게 적어도 650℃, 또는 심지어 700℃의 온도 저항성(특히 분해 및 층분리 없음)을 가진다. 본 발명에 따른 판은 또한 스크래치 또는 충격의 위험에 대한 저항성도 우수하다.

바람직하게는, 상기 코팅은 상기 판의 외부 면, 즉 가열 디바이스의 외부를 향하도록 설계된 면 상에 있고, 이러한 면은 상기 디바이스의 작동 중에 불과 직접 접촉하지 않는다.

또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 판(한정된 반사 코팅을 구비함)은 20 내지 80%, 특히 바람직하게 30(또는 심지어 40) 내지 70%의 광반사율 R_L(가시 파장 범위에서 조명 D₆₅ 하에 0.38㎛ 내지 0.78㎛에서 통합된)를 가진다. 또한 바람직하게 10 내지 78%의 광투과율 T_L(가시 파장 범위에서 조명 D₆₅ 하에 0.38 ㎛ 내지 0.78 ㎛에서 통합된)을 가진다.

바람직하게는, 상기 판을 형성하는 기판은 투명하고 특히 70% 보다 큰, 특히 바람직하게는 80% 보다 큰 적어도 하나의 광투과율 T_L을 갖는다. 선택적으로 벌크 염색되거나, 예를 들어 에나멜로 장식될 수 있다. 소위 반투명 기판, 또는 심지어 불투명한 기판의 사용이 또한 고려될 수 있지만, 이러한 경우에는 버닝 화이어의 시야가 감소된다.

상기 코팅은 하나 이상의 층을 갖는 형태일 수 있다. 유리하게도, 상기 코팅은 적어도 하나의 금속 타입 층 및/또는 절연 물질을 주성분으로 하는 적어도 하나의 층을 포함한다.

제 1 실시예에 따르면, 상기 코팅은 예를 들어 고 굴절률(n), 예를 들어 1.8 보다 큰, 바람직하게 1.95 보다 큰, 또는 특히 바람직하게 2 보다 큰 절연 물질을 주성분으로 하는 단일층 코팅으로, 예를 들어 TiO₂ 또는 Si₃N₄ 또는 TiN 등의 단일층이다.

제 2 실시예에 따르면, 상기 코팅은 적어도 하나의 금속(또는 본질적으로 금속)층을 포함하며, 바람직하게 절연 물질을 주성분으로 하는 적어도 하나의 층에 의해 보호되는데(적어도 한 면 및 유리하게는 대향하는 두 면 상에 코팅된다), 상기 절연 물질은 예를 들어 Si₃N₄(특히 Si₃N₄/금속/Si₃N₄ 다층) 또는 SiO₂로 만들어진 적어도 하나의 보호층으로 코팅된 적어도 하나의 은 또는 알루미늄 층을 포함한다.

본 발명에 따른 특히 유리하고 바람직한 제 3의 실시예에서, 상기 코팅은 TiO₂ 및 SiO₂ 또는 혼합(주석-아연, 아연-티타늄, 실리콘-티타늄, 등) 산화물 또는 합금, 등과 같은 금속 산화물(또는 금속 질화물 또는 질산화물) 타입의 물질과 같 이 저 굴절률(바람직하게 1.65미만)을 가진 절연 물질과 교대로 고 굴절률(상기 설명한 바와 같이, 바람직하게 1.8 보다 큰 또는 1.95 보다 크거나 심지어 2)을 가진 절연 물질을 주성분으로 하는 박막 다층{또는 파일(pile)}으로 형성되는데, 상기 층은 마지막에 증착되므로, 고 굴절률을 가진 층으로 상기 판의 외부 면 상에 존재한다.

고 굴절률을 가진 물질의 층으로서, 예를 들어 TiO₂ 또는 가능한 SnO₂, Si₃N₄ Sn_xZn_yO_z TiZnO_x 또는 Si_xTi_yO_z, ZnO, ZrO₂, Nb₂O₅, 등이 언급될 수 있다. 저 굴절률을 가진 물질의 층으로서, 예를 들어 SiO₂, 또는 가능한 실리콘 산질화물 및/또는 산탄화물, 또는 혼합 실리콘 알루미늄 산화물, 또는 플루오르화합물, 예를 들어 MgF₂ 또는 AlF₃ 타입, 등이 언급될 수 있다.

바람직하게는, 상기 다층은 적어도 3개의 층을 포함하며, 바람직한 반사는 상기 다층의 다양한 층의 결합 작용에 의해 발생하고, 상기 기판에 가장 가까운 층은 고 굴절률을 가진 층이고, 중간 층은 저 굴절률을 가진 층이고, 외부 층은 고 굴절률을 가진 층이다. 바람직하게는, 상기 다층은 (기판)-TiO₂/SiO₂/TiO₂와 같은 교대로 된 산화물 층을 포함한다.

바람직하게는, 상기 코팅의 (기하학적) 두께는 20 내지 1000㎚이다(상기 기판의 두께는 유리-세라믹 기판인 경우에 일반적으로 몇 밀리미터, 특히 3 내지 6㎜, 및 보통 약 4㎜임). 수 개의 층으로 형성된 코팅의 경우에는(일반적으로 다층 형태) 상기 층 각각의 두께가 5 내지 160㎚, 일반적으로 20 내지 150㎚로 다양하다.

예를 들어 본 발명에 따른 바람직한 TiO₂/SiO₂/TiO₂ 다층의 경우, 제 1 실시예에서, 이러한 층의 두께는 TiO₂ 및 SiO₂ 각각에 대해 몇십 나노미터(예를 들어 60-80㎚)이며, 이러한 경우에 상기 코팅은 은 외형을 갖고, 제 2 실시예에서 TiO₂의 두께는 상기와 동일하지만, SiO₂의 두께는 두 배 더 크며 예를 들어, 약 130~150㎜), 이러한 경우에 상기 코팅은 금 외형을 갖는다.

상기 판은 또한 가능한 본 발명에 따라 바람직한 것에 연결되지만(바람직한 특성을 손상시키는 추가 기능이 없음), 보다 일반적으로 대향하는 면상에 또 다른 형태의 기능성을 갖는 코팅을 구비할 수 있으며, 예를 들어 상기 코팅은 상기 노의 내부에 증착될 수 있는 그을음(soot)을 열분해 하는 저-방사율 기능을 갖는 코팅(예를 들어 SnO₂:F 또는 주석-도핑된 인듐 산화물인 ITO, 또는 알루미늄-도핑된 아연 산화물인 ZnO:Al로 만들어짐), 또는 연소 가스에 함유된 황에 대한 장벽을 형성하는 SiO₂로 만들어진 코팅이다.

상기 판은 프레임으로 둘러싸일 수 있고/둘러싸일 수 있거나 일반적으로 형성된(둥글게, 비스듬하게 등) 자유 가장자리를 가질 수 있다. 이것은 일반적으로 편평하지만 또한 곡선이거나 변형되거나 접을 수 있다.

본 발명의 주제는 또한 본 발명에 따른 판을 제조하는 방법이다. 기재한 바와 같이, 유리-세라믹 판의 제조는 일반적으로 유리, 또는 유리-세라믹을 형성하는 선택된 조성물이 용융 노에서 용융되는 단계, 그런 다음 용융된 유리는 롤링 롤 사이를 용융된 유리가 통과하게 함으로써 표준 리본 또는 시트로 롤링되는 단계 및 유리 리본이 원하는 수치로 절단되는 단계를 포함한다. 이와 같이 절단된 판은 종래의 세라믹화 처리를 거치는데, 상기 세라믹화는, 상기 유리를 0 또는 0에 가까운 팽창계수를 갖고 가능한 최대 700℃의 열 충격에 견디는"유리-세라믹"이라고 불리는 다결정 물질로 변환시키기 위해, 선택된 열 프로파일에 따라 판을 불에 굽는 것을 포함한다. 상기 세라믹화는 일반적으로 유리 변형 범위에 가까운 핵형성 범위까지 온도가 점차적으로 상승하는 단계, 몇 분간 핵형성 간격을 통과하는 단계, 세라믹화 유지 온도까지 온도를 점차적으로 높이고 몇 분간 세라믹화 온도를 유지하는 새로운 단계 및 실온으로 급히 냉각시키는 단계를 포함한다.

선택적으로 상기 방법은 또한 판을 형성하는 단계(상기 판을 구성하는 물질이 판의 플라스틱 변형을 허용할 만큼 충분히 높은 온도일 경우 상기 언급된 작동 모드 동안 다양한 시기에서 수행된다)를 포함할 수 있는데, 이는 예를 들어 붕괴, 몰딩 또는 압축 작업(롤링 또는 다른 작업) 또는 구부리는 작업을 포함하며, 상기 판의 세라믹화는 일반적으로 형성 작업에 후속하여 발생한다.

일반적으로 상기 방법은 예를 들어 워터 젯(water jets)을 사용하는 절단 단계 및 선택적으로 그 다음에는 성형 단계(분쇄, 기울이는 작업 등)를 포함한다. 상기 판은 또한 판의 제조 과정 동안 다른 작업을 거칠 수 있고(예를 들어 미적 또는 표시 목적으로 스크린 프린팅, 상기 스크린 프린팅은 적절한 경우 상기 세라믹화 동안에 에나멜 베이킹이 허용되도록 바람직하게 세라믹화 이전에 수행된다), 이것은 핸들 등과 같이 첨가된 요소를 구비할 수 있다.

상기 코팅은 일반적으로 세라믹화 이후에 일렬로 또는 그 후 계속해서 상기 판에 도포된다(예를 들어 상기 판이 절단되고/절단되거나 성형된 후). 상기 코팅은 특히 열분해(파우더, 액체 또는 가스), 증발 또는 스퍼터링에 의해 도포될 수 있다. 바람직하게는, 상기 코팅은 스퍼터링 및/또는 진공 및/또는 플라즈마-증진 증착 방법에 의해 도포될 수 있으며, 특히 (음극) 스퍼터링(예를 들어 마그네트론 스퍼터링)에 의해 상기 층(들)을 증착하는 방법, 특히 자기 향상된 스퍼터링(및 DC 또는 AC 회로를 가짐)이 사용되는데, 만일 필요하다면 산화 또는 질화 조건(적절한 경우 아르곤/산소 또는 아르곤/질소 혼합물) 하에 산화물 또는 질화물은 하나 이상의 적당한 금속 또는 합금 또는 실리콘 또는 세라믹 타겟으로부터 증착된다. 또한 예를 들어 질소 존재 하에 질화물 층 및 산소 존재 하에 해당 금속의 반응 스퍼터링에 의해 산화물 층을 증착시키는 것이 가능하다. SiO₂ 또는 Si₃N₄를 생산하기 위해, 충분한 전도성을 위해 알루미늄과 같은 금속으로 약간 도핑된 실리콘 타겟이 사용된다. 본 발명에 따라 선택된 상기 층 또는 층들은 임의의 분리 또는 층분리의 발생 없이 특히 동일한 방법으로 상기 기판 상에 압축된다.

일반적으로, 상기 코팅은 연속 코팅이지만, 예를 들어 구멍이 뚫린 시트 금속으로 만들어진 적당한 마스크를 사용하여, 불연속적인 코팅 형태, 예를 들어 격자 또는 패턴(바람직하게 높은 커버링 비율을 가짐, 특히 50% 보다 큰 또는 75% 보 다 큰) 형태의 코팅을 첨가함으로써 추가적인 미적 효과를 첨가하는 것을 배제하지 않는다. 만일 상기 코팅이 수 개의 층을 포함한다면, 상기 층들은 한 층 다음에 또 다른 층이 후속적으로 증착된다.

또한 본 발명의 주제는 상기 정의된 바와 같이 유리-세라믹 판을 제조하는 장치(또는 디바이스)로, 적어도 하나의 스퍼터링, 열분해 또는 증발 코팅기를 포함한다.

특히 본 발명에 따른 판은 유리하게 새로운 범위의 매립형 벽난로 또는 노 등의 가열 디바이스를 만드는데 사용될 수 있다.

상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 가열 디바이스에 대한 요소, 일반적으로 프론트-페이싱(front-facing) 요소에 관한 것으로, 특히 벽난로 또는 매립형(insert) 벽난로, 스토브, 보일러, 요리 기구, 가열 기구, 노(hearth) 또는 이와 유사한 타입의 장치에 적합하도록 의도된 유리 물질로 만들어진 기판에 사용된다.

Claims (15)

1. 매립형 벽난로 또는 스토브용 판으로서, 유리 재료로 만들어진 적어도 하나의 기판으로 형성되고,

   적어도 한 면에 적어도 하나의 반사 코팅을 포함하며,

   상기 유리 재료로 만들어진 적어도 하나의 기판으로 형성된 판은 유리-세라믹 판이며, 적어도 500℃의 온도 저항성을 가지며,

   상기 코팅은 1.8 보다 큰 굴절률을 갖는 절연 물질을 포함하는 단일층 코팅이거나, 또는,

   상기 코팅은 1.8 보다 큰 굴절률을 갖는 절연 물질 층과 1.65 보다 작은 굴절률을 갖는 절연 물질 층이 교대로 조합된 절연 물질을 포함하는 박막 다층으로 형성되며, 또는

   상기 코팅은 절연 물질을 포함하는 적어도 하나의 층에 의해 보호되는, 적어도 하나의 금속층을 포함하는, 매립형 벽난로 또는 스토브용 판.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 20 내지 80%의 광반사율(R_L)을 갖는, 매립형 벽난로 또는 스토브용 판.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서, 상기 코팅은 TiO₂ , SiO₂ , TiO₂의 산화물 층을 교대로 포함하는 다층으로 형성되는, 매립형 벽난로 또는 스토브용 판.
8. 삭제
9. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 코팅은 고 굴절률을 갖는 층을 외부 표면상에 포함하는, 매립형 벽난로 또는 스토브용 판.
10. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 코팅은 가열 디바이스의 외부를 향해 턴되는 면에 있는, 매립형 벽난로 또는 스토브용 판.
11. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, SnO₂:F를 포함하는 도핑된 금속 산화물로 만들어진, 또는 SiO₂로 만들어진 저 방사율 기능을 갖는 다른 타입의 코팅을 대향하는 면 상에 구비하는, 매립형 벽난로 또는 스토브용 판.
12. 매립형 벽난로 또는 스토브 타입의 디바이스에 있어서,

    상기 디바이스는 제 1항 또는 제 4항에 따른 적어도 하나의 판을 포함하는,디바이스.
13. 제 1항 또는 제 4항에 따른 판의 제조 방법으로서,

    유리 기판상에 적어도 하나의 반사 코팅을 증착하는 단계를 포함하는, 제조 방법.
14. 제 13항에 있어서, 상기 반사 코팅을 증착하는 단계는 음극 스퍼터링에 의해 수행되는, 제조 방법.
15. 제 1항 또는 제 4항에 따른 판의 제조 장치로서,

    적어도 하나의 스퍼터링, 열분해 또는 증발 코팅기를 포함하는, 제조 장치.