KR101495051B1 - 짙은 프라이버시용 유리 - Google Patents
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Abstract
운송수단 지붕창은, 3.6 내지 4.1 밀리미터("㎜") 범위의 두께, 예를 들어 3.6 ㎜, 3.9 ㎜ 또는 4.1 ㎜의 두께에서 측정시, 0% 초과 내지 10% 범위의 Lta, 및 30% 이하 범위의 솔라 팩터를 갖는 코팅되지 않은 유리 투명창을 포함한다. 상기 솔라 팩터는 국제 표준화 기구("ISO") 제 13837 호에 따라 측정된다.
Description
본 발명은 낮은 솔라 팩터(solar factor)를 갖는 짙은 프라이버시용 유리, 및 보다 특히 상기 짙은 프라이버시용 유리를 사용하여 제조된 운송수단 윈도우, 예를 들어 자동차 지붕창에 관한 것이며, 상기 창은 국제 표준화 기구("ISO") 제 13837 호에 따라 계산된 30% 이하의 솔라 팩터를 갖는다.
가솔린의 갤론당 마일수를 증가시키고 운송수단 엔진으로부터 배출되는 일산화 탄소를 감소시키기 위해 상기 엔진, 예를 들어 자동차 가솔린 엔진에 적용되는 부하의 감소에 관심이 계속되고 있다. 특히 현 논의의 관심은 운송수단 내부의 태양 가열을 감소시키기 위해서 상기 운송수단 윈도우를 통과하는 태양 에너지를 감소시키도록 상기 운송수단 윈도우, 예를 들어 자동차 윈도우에 부과되고 제안되는 연방 대기 오염 방지법 및 캘리포니아 대기 자원 위원회("CARB")의 규제이다. 당해 분야의 숙련가들에 의해 이해되는 바와 같이, 특히 여름 수 개월 동안 운송수단 내부의 태양 가열을 감소시키는 것은 상기 엔진에 대한 에어컨 부하를 감소시킨다. 상기 제안된 CARB 규제는 자동차 지붕창에 관한 규제를 포함하며 상기 지붕창의 투명창, 예를 들어 유리 투명창이 국제 표준화 기구("ISO") 제 13837 호에 따라 측정된 규정값의 솔라 팩터를 가질 것을 요한다. 당해 분야의 숙련가들에 의해 이해되는 바와 같이, 상기 자동차 지붕창은 상기 지붕에 단단하게 고정되어 설치되거나 또는 열린 위치와 닫힌 위치 사이를 왕복 이동하도록 상기 지붕에 설치될 수 있다. 더욱이 자동차 지붕창을 또한 태양창 및 달창으로도 지칭한다.
상기 솔라 팩터는 상기 유리 투명창, 예를 들어 지붕창을 통과하여 자동차 내부로 들어가는 태양 에너지 또는 태양열 퍼센트의 척도이다. 상기 솔라 팩터가 낮을수록, 태양광선 보호가 높아지고 상기 운송수단 내부로의 태양 에너지의 통과를 방지하는 상기 유리 투명창의 수행성능이 커진다. 태양광선 조절 유리 투명창을 사용하는 것은 에어컨의 필요를 감소시킬 수 있으며, 이에 의해 공기 오염을 감소시키고 연료의 갤론당 마일수를 증가시킬 수 있다.
ISO 제 13837 호에 기재된 솔라 팩터의 계산을 위한 공식은 하기의 변수들을 포함한다: 상기 투명창의 전체 태양 에너지 투과율; 상기 투명창의 전체 태양 에너지 반사율; 상기 투명창의 전체 태양 에너지 흡광도, 운송수단의 내부 및 외부에 면하고 있는 투명창 표면의 방사율, 상기 투명창의 외부 표면 위를 이동하는 바람의 속도, 상기 투명창의 두께 및 상기 투명창의 내부 및 외부 표면의 열전달 계수. 정부, 주 또는 시 당국은 상기 솔라 팩터의 값을 선택한다. 현 논의의 예시 및 상기 논의에 대한 관심에 의해서, CARB는 지붕창의 투명도에 대한 솔라 팩터를 30% 이하로 선택하였다.
당해 분야의 숙련가들에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 운송수단 지붕창에, 정부, 주 및/또는 시 당국에 의해 지정된 솔라 팩터 요건, 예를 들어 비제한적으로 CARB에 의해 지정된 솔라 팩터를 충족하는 유리 투명창을 제공하는 것이 상업적으로 유리할 수 있다.
본 발명은, 특히 기재 소다 석회 실리카 유리 부분, 및 착색제 부분을 포함하는 유리, 예를 들어 짙은 프라이버시용 유리에 관한 것이다. 상기 착색제 부분은 상기 유리에 3.6 내지 4.1 밀리미터 범위의 유리 두께에서 30% 이하의 솔라 팩터를 제공하며, 여기에서 상기 솔라 팩터는 국제 표준화 기구 제 13837 호에 따라 계산된다.
도 1은 본 발명의 특징들을 포함하는 지붕창을 도시하는 자동차의 플랜뷰이다.
도 2는 본 발명의 특징들을 포함하는 유리 투명창의 비제한적인 실시태양의 도면이다.
도 2는 본 발명의 특징들을 포함하는 유리 투명창의 비제한적인 실시태양의 도면이다.
본 발명에 사용된 바와 같이, 달리 명백히 명시되지 않는 한, 값, 범위, 양 및 백분율을 나타내는 바와 같은 모든 숫자들은 "약"이라는 단어가(상기 용어가 명백히 나타나지 않는다 하더라도) 서두에 쓰인 것처럼 읽는다. 임의의 숫자 범위의 값을 언급하는 경우, 상기와 같은 범위를, 서술된 범위의 최소와 최대 사이의 모든 숫자 및/또는 분수를 포함하는 것으로 이해한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 인용된 최소값 1과 인용된 최대값 10을 포함하는, 즉 1 이상의 최소값과 10 이하의 최대값을 갖는 이들 사이의 모든 하위 범위들을 포함하고자 한다. 본 발명에 사용된 바와 같이, "숫자"란 용어는 1 또는 1 보다 큰 정수를 의미한다.
본 발명의 비제한적인 실시태양들을 논의하기 전에, 본 발명은 본 발명에 나타내고 논의된 특정한 비제한적인 실시태양들의 세부 사항으로 그의 용도가 제한되지 않으며 따라서 본 발명은 다른 실시태양들도 가능하다. 더욱이, 본 발명을 논의하기 위해서 본 발명에 사용된 용어는 설명을 위한 것이며 제한은 아니다. 더욱 더, 달리 나타내지 않는 한, 하기의 논의에서 같은 숫자는 같은 요소를 지칭한다.
본 발명에 논의된 본 발명의 비제한적인 실시태양은 태양광선 조절 유리 투명창을 갖는 자동차 지붕창에 관한 것이나; 본 발명은 상기 창으로 제한되지 않는다. 보다 특히, 상기 유리 투명창은 육지, 항공, 우주, 수상 및 수중 운송수단 중 임의의 유형에 대한 윈도우; 임의의 주거용 또는 상업용 윈도우, 및 주거용 및 상업용 도어, 오븐 도어 및 내부가 보이는(see through) 냉장고 도어의 윈도우의 일부일 수 있다. 또한, 상기 자동차 윈도우는 지붕창으로 제한되는 것이 아니고 운송수단 뒷부분 또는 측면창일 수 있다. 더욱 또한, 상기 지붕창은 임의의 특정한 디자인으로 제한되지 않으며 고정식 및 이동식 지붕창 디자인 중 임의의 것을 본 발명의 실시에 사용할 수 있다.
도 1 및 2를 참조하면, 필요에 따라, 자동차(12)의 지붕(10)은 유리 투명창 또는 유리 기재(16)를 포함하는 지붕창(14)을 갖는다. 상기 투명창(16)은 자동차 외부와 면하고 있는 주표면(20) 및 자동차 내부와 면하고 있는 반대 주표면(24)을 갖는다. 상기 투명창을 움직임 없이 상기 지붕에 단단하게 고정시켜 설치하거나, 또는 닫힌 위치와 열린 위치 사이를 왕복 이동하도록 상기 지붕에 설치할 수 있다. 운송수단 중 윈도우의 고정에 대한 논의에 대해서, 미국 특허 공보 제 U.S. 2007/0079564A1 호를 참조할 수 있으며, 운송수단 중 지붕창의 이동식 설치에 대한 논의에 대해서는 미국 특허 공보 제 2008/0081148A1 호를 참조할 수 있고, 이들 문서는 내용 전체가 본원에 참고로 인용된다.
요즘에는, CARB에 의해 제안된 지붕창에 대한 솔라 팩터가 채택되지 않고 강제적이지 않으나; 그럼에도 불구하고, 본 발명의 비제한적인 실시태양의 충분한 이해를 위해서, CARB에 의해 제안된 지붕창에 대한 솔라 팩터를 충족하는 유리 투명창을 논의할 것이다. 상기 솔라 팩터는 ISO 제 13837 호(상기 문서는 내용 전체가 본원에 참고로 인용된다)에 따라 계산된 30% 이하이다. 상기 솔라 팩터를 측정하는데 사용되는 유리 투명창의 성질은 하기를 포함한다: 상기 유리 투명창의 전체 태양 에너지 투과율(이후부터 본원에서 또한 "TSET"라 칭한다); 상기 유리 투명창의 전체 태양 에너지 반사율(이후부터 본원에서 또한 "TSER"이라 칭한다); 상기 유리 투명창의 전체 태양 에너지 흡광도(이후부터 본원에서 "TSEA"라 칭한다), 상기 유리 투명창(16)의 외부 표면(20) 및 내부 표면(24)의 방사율(도 2 참조), 상기 유리 투명창의 외부 표면 위를 이동하는 바람의 속도, 상기 유리 투명창의 두께 및 상기 유리 투명창(16)의 외부 표면(20) 및 내부 표면(24)의 열전달 계수.
본 발명의 논의를 위해서 및 본 발명에 비제한적으로, 본 발명의 하나의 비제한적인 실시태양에서, 상기 투명창(16)은 유리 투명창 또는 유리 기재이며, 상기 기재(16)의 외부 표면(20) 및 내부 표면(24)의 방사율은 동일한 값이고, 상기 방사율의 값은 0.837이다. 상기 바람 속도는 4 미터/초이며, 이는 ISO 13837에서 인용된 바와 같이 운송수단의 정지시 바람 속도이다. 4 미터/초에서, 상기 기재(16)의 외부 표면(20)의 열전달 계수는 21 와트/제곱미터 켈빈이며 상기 기재(16)의 내부 표면(24)의 경우는 8 와트/제곱 미터 켈빈이다. 상기 유리 기재(16)의 두께는 3.6 내지 4.1 밀리미터("㎜")의 범위이다. 본 발명의 유리의 비제한적인 실시태양의 성질들에 대한 하기의 논의에서, 상기 기준 두께는 3.9 ㎜이나; 본 발명의 유리의 비제한적인 실시태양의 성질들은 3.6 내지 4.1 ㎜의 두께 범위에서 확인될 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 본 발명은 방사율, 바람 속도, 두께 및 열전달 계수에 대해 나열된 값들로 제한되지 않으며, 상기 값들을 본 발명의 유리 투명창 또는 유리 기재(16)의 수행성능을 한정하기 위한 상기 TSET, TSER, TSEA 및 솔라 팩터의 값들과 함께 사용한다.
ISO 13837에 따른 솔라 팩터를 측정하기 위한 나머지 매개변수, 즉 TSET, TSER 및 TSEA를 3.9 ㎜의 유리 투명창 두께에서 300 내지 2500 나노미터("㎚")의 파장 범위에 걸쳐 측정한다. 명확성을 위해서, 자외선 파장은 380 ㎚ 미만이고, 가시광선 파장은 380 ㎚ 이상 780 ㎚ 미만이며, 적외선 파장은 780 ㎚ 이상이다. 당해 분야의 숙련가들에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, TSET, TSER 및 TSEA를 측정하거나, 또는 상기 그룹 중 2 개를 측정하고 세 번째를 하기 식(1) 내지 (3) 중 하나로부터 계산할 수 있다:
(1) TSET = 100% - TSER - TSEA;
(2) TSER = 100% - TSEA - TSET;
(3) TSEA = 100% - TSET - TSER
상기에서, TSET, TSER 및 TSEA는 본원에서 정의된 바와 같다.
TSET는 상기 유리 투명창(16)을 통해 투과되는 전체 태양 에너지 대 상기 투명창(16)의 외부 표면(20)에 입사하거나 상기 표면에 떨어지는 전체 태양 에너지의 양의 비 또는 퍼센트이다. 본 명세 전체를 통해 제공된 TSET 데이터는 3.9 밀리미터(0.1535 인치)의 유리 두께를 기준으로 한다. 전체 태양 에너지 투과율(TSET)은 UV, 가시광선 및 IR 파장에 대해서 300 내지 2500 ㎚에서 5 ㎚, 10 ㎚ 및 50 ㎚ 간격으로 측정된 투과율을 기본으로 계산된 값을 나타낸다. 상기 투과율 데이터를 당해 분야에 공지된 바와 같이, 예를 들어 미국 특허 제 5,393,593 호(상기 특허는 내용 전체가 본원에 참고로 인용된다)에 논의된 바와 같이, ASTM 기단 1.5 직달 태양 복사 데이터를 사용하여 계산하고 사다리꼴 공식을 사용하여 적분한다. 본 발명의 실시에서, 상기 유리 투명창(16)은 3.9 ㎜의 두께에서 바람직하게는 0% 초과 5% 이하, 및 보다 바람직하게는 1% 내지 5%의 TSET를 갖는다.
상기 TSER은 상기 유리 투명창(16)의 외부 표면(20)에 의해서 및 상기 유리 투명창(16)의 내부 또는 제 2 표면(24)에 의해서 직접 반사되는 전체 태양 에너지의 양 대 상기 유리 투명창(16)의 외부 표면(20)에 입사하는 전체 태양 에너지의 양의 비 또는 퍼센트이다. 당해 분야의 숙련가들에 의해 이해되는 바와 같이, 상기 내부 또는 제 2 표면(24)으로부터 반사되는 태양 에너지는, 상기 외부 표면(24)을 통과하고 상기 내부 또는 제 2 표면(24)은 통과하지 못하지만 상기 외부 표면(20)을 향해 상기 내부 또는 제 2 표면(24)에 의해 반사되고 상기 외부 표면(20)을 통과하는 태양 에너지이다. 유리 표면 상에 입사하는 태양광선에 대한 보다 상세한 논의에 대해서, 2010년 10월 25일자로 벤자민 카바감베(Benjamin Kabagambe) 등의 이름으로 "반사 거울을 위한 전기커튼 코팅 방법"이란 표제 하의 미국 특허 출원 제 12/911,189 호(상기 문서는 내용 전체가 본원에 참고로 인용된다)를 참조할 수 있다.
본 발명의 실시에서, 상기 유리 투명창의 TSER은 3.9 밀리미터(0.1535 인치)의 유리 두께에서 전자기 규모의 300 내지 2500 ㎚의 파장 범위에 걸쳐 측정된다. 상기 반사율 데이터를 당해 분야에 공지된 바와 같이, ASTM 기단 1.5 직달 태양 복사 데이터를 사용하여 계산하고 사다리꼴 공식을 사용하여 적분한다. 본 발명의 실시에서, 상기 유리 투명창 또는 유리 기재(16)는 3.9 ㎜의 두께에서 바람직하게는 3% 초과 7% 이하, 및 보다 바람직하게는 3% 내지 5%의 TSER을 갖는다.
상기 TSEA는 상기 유리 투명창(16)에 의해 직접 흡수되는 전체 태양 에너지 대 상기 투명창(16)의 외부 표면(20) 상에 입사하는 전체 태양 에너지의 양의 비 또는 퍼센트이다. 논의중인 본 발명의 비제한적인 실시태양에서 상기 논의중인 본 발명의 비제한적인 실시태양을 한정하기 위해, 상기 유리 투명창(16)의 TSET 및 TSER을 상기 논의된 바와 같이, 또는 임의의 다른 통상적인 방식으로 측정하며, 상기 TSEA는 상기 식(3)을 사용하여 계산한다. 본 발명의 실시에서, 상기 유리 투명창(16)은 3.9 ㎜의 두께에서 바람직하게는 90% 초과 97% 이하, 및 보다 바람직하게는 92% 내지 95%의 TSEA를 갖는다.
상기 TSET의 감소는 상기 유리 투명창(16)을 통한 자동차 내부로의 태양 에너지의 투과율을 감소시키며, 이는 상기 자동차 내부로의 가시광 및 비가시광의 투과율을 감소시키고, 이의 역도 또한 같다. 상기 TSER의 증가는 상기 투명창(16)의 표면(20)으로부터의 태양 에너지의 반사를 증가시키며, 이는 태양 에너지의 투과율, 예를 들어 상기 투명창(16)을 통한 가시광 및 비가시광의 상기 자동차 내부로의 투과율을 감소시키며, 이의 역도 또한 같다. 상기 TSEA의 증가는 태양 에너지의 투과율, 예를 들어 상기 자동차 내부로의 가시광 및 비가시광의 투과율을 감소시키고, 이의 역도 또한 같다. 이해될 수 있는 바와 같이, TSET, TSER 및 TSEA 중 하나의 증가는 상기 식(1) 내지 (3)에 따라 TSET, TSER 및 TSEA 중 나머지 것들에 영향을 미친다.
상기 유리 투명창을 통해 상기 자동차 내부로 들어가는 비가시광, 예를 들어 자외선 태양 에너지 및 적외선 태양 에너지의 감소는 허용 가능하지만, 상기 자동차 내부로의 가시광의 감소는 지붕창(14)(도 1 참조)이 갖는 이점을 감소시킨다. ISO 13837에 따른 솔라 팩터의 측정에 요구되는 상기 유리 투명창의 성질은 아니지만, 본 발명의 실시에서, 본 발명에 비제한적으로, 상기 유리 투명창(16)은 3.9 ㎜의 두께에서, 바람직하게는 0% 초과 15% 이하; 및 보다 바람직하게는 하기의 범위들 중 하나 이상의 시감 투과율 또는 가시광 투과율[2 도 옵저버]("Lta")(C.I.E. 광원 A)을 갖는다: 0% 초과 내지 10%; 0% 초과 내지 6%; 0% 초과 내지 5%; 0% 초과 내지 4%; 0% 초과 내지 3%; 0% 초과 내지 2%; 0% 초과 내지 1%; 1% 내지 10%; 1% 내지 6%; 1% 내지 5%; 1% 내지 4%; 1% 내지 3%; 및 1% 내지 2%.
시감 투과율[2 도 옵저버]("Lta")(C.I.E. 광원 A)은 당해 분야에서 충분히 이해되고 있으며 본 발명에서 그의 공지된 의미에 따라 사용됨에 주목한다. 상기 용어는 또한 "Ill.A" 가시 투과율로서 공지되며 380 이상 780 ㎚ 미만의 범위이고, 그의 측정은 CIE 공보 15.2(1986) 및 ASTM E308에 따라 수행된다. 본 명세서 전체를 통해 제공된 투과율 데이터는 3.9 밀리미터(0.1535 인치)의 유리 두께를 기준으로 한다. 시감 투과율(Lta)은 380 이상 780 나노미터 범위의 파장에 걸쳐 10 나노미터 간격으로 C.I.E. 1931 표준 광원 "A"를 사용하여 측정된다.
하기의 논의에서, 달리 나타내지 않는 한 유리 투명창에 사용된 본 발명의 유리에 대한 솔라 팩터는 ISO 13837에 따라, 상기 유리 투명창 또는 유리 기재(16)의 외부 표면(20)에 대한 0.837, 및 내부 표면(24)에 대한 0.837의 방사율; 상기 유리 투명창의 외부 표면(20)에 대한 4 미터/초의 바람 속도; 상기 유리 투명창(16)의 외부 표면(20)에 대한 21 와트/제곱 미터 켈빈의 열전달 계수, 및 내부 표면(24)에 대한 8 와트/제곱 미터 켈빈의 열전달 계수; 3.9 ㎜의 유리 투명창 두께; 측정된 TSET 및 TSER, 및 상기 식(3)을 사용하여 계산된 TSEA를 사용하여 측정된다.
본 발명의 실시에서, 상기 유리 투명창(16)을 위한 유리는 기재 유리 부분 및 착색제 부분을 갖는 소다 석회 실리케이트 유리이다. 일반적으로 및 본 발명에 비제한적으로, 상기 기재 유리 부분은 비제한적으로
SiO2 66 내지 75 중량 퍼센트
Na2O 10 내지 20 중량 퍼센트
CaO 5 내지 15 중량 퍼센트
MgO 0 내지 5 중량 퍼센트
Al2O3 0 내지 5 중량 퍼센트
K2O 0 내지 3 중량 퍼센트
BaO 0 내지 1 중량 퍼센트
를 포함하고, 상기 착색제 부분은 비제한적으로
Fe2O3로서 전체 철 0.950 중량 퍼센트 이상;
FeO 0.50 중량 퍼센트 이상;
CoO 0.030 중량 퍼센트 초과
산화환원 비 0.50 이상
을 포함한다.
조성물 양에 대한 임의의 언급, 예를 들어 "중량 퍼센트", "중량%" 또는 "중량.%", "백만당 부" 및 "ppm"은 최종 유리 조성물의 전체 중량, 또는 혼합된 성분들, 예를 들어 비제한적으로 유리 배취 물질들(어떤 경우든 존재할 수 있다)의 전체 중량을 기준으로 한다. 본 발명에 개시된 유리 조성물의 "전체 철" 함량을, 실제로 존재하는 형태에 관계없이, 표준 분석 실시에 따라 Fe2O3에 의해 나타낸다. 마찬가지로, 제 1 철 상태(Fe++)의 철의 양은, 상기 유리 중에 실제로 FeO로서 존재할 수 없다 하더라도, FeO로서 보고된다. 제 1 철 상태의 전체 철의 비율을 상기 유리의 산화환원 상태의 척도로서 사용하며 FeO/Fe2O3의 비로서 표현하고, 상기 비는 제 1 철 상태의 철(FeO로서 표현됨)의 중량 퍼센트를 전체 철(Fe2O3로서 표현됨)의 중량 퍼센트로 나눈 것이다. 상기 유리 중에 존재하는 철의 총량을 본 발명에서는 표준 분석 실시에 따라 Fe2O3에 의해 나타내지만, 상기 철이 모두 실제로 Fe2O3의 형태로 존재함을 의미하는 것은 아니다. 달리 나타내지 않는 한, 본 명세서에서 상기 Fe2O3란 용어는 Fe2O3에 의해 나타낸 평균 전체 철을 의미할 것이며 FeO란 용어는 FeO에 의해 나타낸 제 1 철 상태의 철을 의미할 것이다.
본 발명의 유리의 중요한 특징은 비교적 높은 전체 철 농도(0.950 중량 퍼센트 이상) 및 0.50 중량 퍼센트 이상, 일부의 경우 0.90 중량% 이하, 및 가장 바람직한 예에서 0.50 내지 0.875 중량 퍼센트의 상기 유리 중 FeO 농도이다. 높은 전체 철은 시감 투과율을 감소시키고, 높은 제 1 철은 적외선 투과율의 감소에 특히 도움이 된다. 다량의 철을 갖는 유리의 용융은 불량한 열전달로 인해 어렵다. 결과적으로, 전체 철이 1.0 중량 퍼센트를 초과하는 경우, 적합한 용융을 보증하기 위해 일반적으로 추가적인 용융 증강 수단, 예를 들어 기포 발생기 및 전극이 제공되어야 한다.
용융 및 정련 보조제, 예를 들어 SO3, 불소, 염소 및 리튬 화합물이 때때로 사용되며, 상기 유형의 유리에 소량이 첨가될 수 있다. 상기 기재 유리에 상기 나열된 본 발명의 착색 구성성분들을 첨가한다. 상기 유리는 니켈이 본질적으로 없다; 즉 니켈 또는 니켈 화합물이 고의로 첨가되지 않지만, 오염으로 인한 미량의 니켈의 가능성을 항상 피할 수 있는 것은 아니다. 마찬가지로, 상기 유리는 철 및 코발트 이외의 착색제가 본질적으로 없으며, 구체적으로 불순물로서 존재할 수도 있는 임의의 미량 이외에 크롬, 티타늄 및 망간이 본질적으로 없다. 보다 특히, 0.001 중량 퍼센트("중량%") 미만의 크롬의 양; 0.02 중량% 미만의 티타늄의 양 및 0.003 중량% 미만의 망간의 양이 미량으로 간주된다. 따라서, 본 발명의 유리를 연속적인 대규모의 상업적인 용융로에서 용융 및 정련하고, 상기 유리를 리본 모양으로 가정할 때, 플로트(float) 방법(여기에서는, 용융된 유리가 용융된 금속, 대개는 주석의 풀 상에 지지된다)에 의해 다양한 두께의 판유리 시트로 성형하고 냉각시킨다.
본 발명의 목적을 충족하기 위해 과도하게 다량의 전체 철이 요구되는 것을 피하기 위해서, 제 1 철 상태의 철의 비율을 증대시키는 것이 유용하다. 본 발명의 제 1 철 수준의 획득은, 용융 중 산화환원 상태가 비교적 환원성이도록 상기 상태를 조절할 것을 필요로 한다. 본 발명 유리의 산화환원 비를, 예를 들어 전체 철 농도가 바람직한 농도(0.900 내지 1.3 중량%) 중에 있을 때, 0.50 내지 약 0.850에서 유지시킬 수 있다. 0.50 초과의 산화환원 비는 황화 철 또는 제 2 철의 형성을 생성시킬 수 있으며, 이는 상기 유리를 황갈색으로 착색시킨다. 본 발명의 바람직한 실시에서, 본 발명에 비제한적으로, 상기 황화 제 2 철 복합체의 형성을 증대시키기 위해서 0.04 내지 0.10 중량% 범위의 황(SO3로서 표현됨)이 바람직하고, 0.05 내지 0.09 중량%의 범위가 보다 바람직하다.
당해 분야의 숙련가들에 의해 이해되는 바와 같이, 산화환원 조절은 유리제조 공정 중 공정 조건의 조절에 의해, 예를 들어 배취 물질에 분무되는 환원제, 예를 들어 석탄, 당 또는 탄화수소 연료를 사용하고 교반기 및/또는 기포 발생기를 사용하여 상기 용융된 유리의 이동을 증가시킴으로써 성취된다. 산화환원 조절은 당해 분야에 널리 공지되어 있으므로, 산화환원 조절에 관한 추가의 논의는 필요하지 않은 듯하다. 산화환원 조절에 관한 추가적인 논의에 대해서 미국 특허 제 5,393,593 호 및 제 6,673,730 호를 참조할 수 있으며, 이들 특허의 내용 전체를 본원에 참고로 인용한다.
상기 착색제 코발트는 청색의 색상을 생성시키고, 상기 착색제 철은 산화 상태에 따라 다양한 비율의 황색 및 청색을 제공한다. 제 2 철 상태의 착색제 철(Fe2O3)은 투과시 황색 색상을 생성시키고 제 1 철 상태의 착색제 철(FeO)은 투과 시 청색 색상을 생성시킨다. 상기 유리에서 CoO의 비교적 높은 농도는 낮은 시감 투과율 및 낮은 TSET를 생성시키는데 일조한다.
본 발명에 개시된 유리 조성물을 임의의 여러 유형의 용융 설비, 예를 들어 비제한적으로 미국 특허 제 4,792,536 호(페코라로(Pecoraro) 등)(상기 특허는 내용 전체가 본원에 참고로 인용된다)에 개시된 바와 같은 지멘스(Siemens) 공정 또는 다단계 용융 공정으로서 당해 분야에 널리 공지된 바와 같은 통상적인 오버헤드 직화식 연속 용융 공정을 사용하여 제조할 수 있다.
통상적인 오버헤드 직화식 연속 용융 공정(지멘스 공정)은 배취 물질을 탱크형 용융로 내에 유지되는 용융된 유리의 풀에 침착시키고 상기 물질이 상기 용융된 유리의 풀 내로 용융될 때까지 열 에너지를 적용시킴을 특징으로 한다. 상기 용융 탱크는 상기 유리가 성형 공정으로 방출되기 전에 상기 용융된 유리의 흐름이 균질화에 어느 정도 영향을 미치고 청징(fining)되기에 충분한 체류 시간을 제공하도록 통상적으로 다량의 용융된 유리를 함유한다. 본 발명의 유리 제조에 사용되는 하나의 상기와 같은 공정은 크나비쉬(Knavish) 등의 미국 특허 제 4,798,616 호(상기 특허는 내용 전체가 본원에 참고로 인용된다)에 개시된 바와 같은 정련기 및 컨디셔너 설비를 포함한다. 또한, 중앙부 영역은 중앙부 냉각기 및 교반기 세트로부터 상류 및 하류에 위치한 한 쌍의 침수된 냉각기를 포함한다.
또 다른 유리 용융 및 정련 공정은 미국 특허 제 4,792,536 호 및 4,381,934 호에 개시되어 있으며, 이들 특허는 내용 전체가 본원에 참고로 인용된다. 미국 특허 제 4,792,536 호에 개시된 전체 용융 공정은 산화환원 조건의 보다 융통성있는 조절이 제공되는 별도의 단계들을 특징으로 한다. 3 개의 단계는 액화 단계, 용해 단계, 및 진공 정련 단계를 포함한다. 상기 3 개 단계의 논의에 대해서, 상기 나타낸 특허들을 참조할 수 있다.
전형적으로, 판유리 배취는 용융 및 정련 보조제로서, 상기 실리카 공급원 물질(모래) 1000 중량부당 약 5 내지 15 중량부의 양으로 황산 나트륨을 포함하며, 이때 약 10 중량부가 적합한 정련을 보장하는데 바람직한 것으로 간주된다. 통상적인 연속식 용융 공정에 의해 다량-생산되는 소다 석회 실리카 유리 제품, 특히 판유리 제품은 유의량의 잔류 정련 보조제를 특징으로 한다. 상기와 같은 제품에서, 잔류 황 함량(SO3로서 표현됨)은 전형적으로는 0.2 중량% 및 드믈게는 0.1 중량% 미만의 정도이다. 상기 배취에 황 정련 보조제를 고의로 첨가하지 않는다 하더라도, 대개는 0.02 중량% 이상의 SO3가 통상적인 연속식 용융기 중에서 제조된 소다 석회 실리카 유리에서 검출된다. 상기와 차별적으로, 미국 특허 제 4,792,536 호에 따라 제조된 소다 석회 실리카 유리는 상기 참고 특허에 개시된 실시태양에 의해, 비교적 소량의 황 정련 보조제가 상술한 바와 같이 상기 배취 중에 포함되는 경우라 하더라도 0.02 중량% 미만의 잔류 SO3, 및 고의로 황을 포함시키지 않은 경우 0.01 중량% 미만의 SO3로 연속적으로 생산될 수 있다.
제한하고자 하는 것은 아니지만, 본 발명의 유리는 가장 통상적으로는 운송수단 또는 건물의 글레이징 창에 적합한 판 시트에 의해 실현될 것이다. 대개 상기 시트 형태는 플로트 공정에 의해 제조될 것이다. 상기 플로트 공정에 의해 형성된(즉 용융된 주석 상에 부유된) 유리 시트는 한면 이상에서 상기 유리의 표면 부분 내로 이동된 측정 가능한 양의 산화 주석을 특징으로 한다. 전형적으로, 플로트 유리 한 조각은 상기 주석과 접촉한 상기 표면의 처음 수 마이크론 아래에서 0.05 중량% 이상의 SnO2 농도를 갖는다. 본 발명의 실시에서, 상기 유리의 표면 내로의 산화 주석의 이동 결과로서 상기 외부 표면(20) 및 내부 표면(24)의 방사율과 열전달 계수 간의 임의의 차이는 무시한다. 보다 특히, 상기 운송수단의 내부 또는 외부에 면하는 유리의 대기면에 관계 없이, ISO 13837에 따른 솔라 팩터의 측정에 있어서 상기 유리의 외부 표면의 방사율과 상기 유리의 내부 표면의 방사율의 값은 0.837이다. 상기 외부 표면(20)의 ISO 13837에 따른 솔라 팩터의 측정에 있어서 상기 열전달 계수는 21 와트/제곱 미터 켈빈이고 상기 내부 표면의 열전달 계수는 8 와트/제곱 미터 켈빈이다.
본 발명의 원리를 실현하는 3.9 ㎜(0.1535 인치) 기준 두께에서의 유리 조성물의 12 개의 실시예를 하기의 방식으로 수행하였다.
상기 12 개의 용융물은 각각 표 1에 나열된 원료 물질(기본 배취 혼합물)을 포함하였다. 상기 용융물을 제조하기 위해서, 표 1에 나열된 중량부의 원료 물질들을 혼합하여 대략 500 그램의 최종 유리 중량을 갖는 실시예를 생성시켰다.
구성성분 | 실시예 1 내지 12 |
모래 | 365 중량부 |
소다 회 | 117.53 중량부 |
석회석 | 58.4 중량부 |
돌로마이트 | 65.34 중량부 |
솔트 케이크 | 2.56 중량부 |
석탄 | 1.46 내지 2.92 중량부 |
산화 제 2 철 및 Co3O4를 각각의 실시예에 필요한 만큼 가하여 상기 유리 투과율을 바람직한 범위 내에서 조절하였다. 상기 산화 제 2 철의 양은 5.25 내지 5.55 중량부이었다. Co3O4의 양은 0.1875 중량부이었다. 황을 솔트 케이크의 형태로 가하였으며, 상기 솔트 케이크는 화학식 Na2SO4를 갖는다. 석탄을 각각의 용융물에 유리 산화환원 조절에 필요한만큼 다양한 양으로 가하였다.
상기 원료 배취 물질의 대략 절반 부분을 전기 화로의 실리카 도가니에 넣고 30 분간 2450 ℉(1343 ℃)로 가열하였다. 이어서 상기 용융된 배취를 가열하고 2500 ℉(1371 ℃)에서 30 분간 유지시켰다. 상기 배취 물질이 용융되었을 때, 나머지 원료 물질을 상기 도가니에 가하였다. 이어서 상기 용융된 배취를 2550 ℉(1399 ℃)로 30 분간 및 2600 ℉(1427 ℃)로 60 분간 가열하였다. 이어서, 상기 용융된 유리를 수중에서 프릿화하고, 건조시키고 2650 ℉(1454 ℃)로 2 시간 동안 재가열하였다. 이어서 상기 용융된 유리를 상기 도가니 밖으로 부어 평판을 형성시키고 어닐링시켰다. 분석을 위해 상기 평판으로부터 샘플을 절단하고 분쇄하고 연마하였다.
실시예 1 내지 12의 기재 유리 조성물의 주요 성분 및 상기 성분들의 범위를 표 2에 나열한다.
실시예 1 내지 12 | |
SiO2 | 72.4 내지 73.4 중량% |
Na2O | 12.9 내지 13.1 중량% |
CaO | 9.70 내지 10.43 중량% |
MgO | 2.58 내지 2.74 중량% |
Al2O3 | 0.25 내지 0.28 중량% |
상기 유리 샘플 1 내지 12에서 발견되는 정련 보조제 및 부 재료 및 이들의 중량% 범위를 표 3에 나열한다.
K2O | 0.063 내지 0.067 중량% | ZrO2 | 0.01 중량% |
Cl | 0.014 내지 0.018 중량% | NiO | 0.0010 중량% 미만 |
Se | 0.0003 중량% 미만 | Cr2O3 | 0.0004 내지 0.001 중량% |
MnO2 | 0.003 중량% | Mo | 0.0005 중량% 미만 |
BaO | 0.01 중량% 이하 | TiO2 | 0.025 내지 0.028 중량% |
CeO2 | 0.0100 중량% 미만 | SnO2 | 0.001 중량% 미만 |
소량, 대개는 0.3 중량% 미만의 상기 용융 및 정련 보조제 및 부 재료가 본 발명의 유리 조성물 중에, 상기 조성물의 성질에 영향을 미치지 않으면서 존재할 수 있다.
실시예 1 내지 12의 유리 조성물의 화학 분석은 x-선 형광 분광학에 의해 측정되었다. 상기 유리의 스펙트럼 특징을 퍼킨-엘머 람다(Perkin-Elmer Lambda) 9 UV/VIS/NIR 분광광도계를 사용하여 어닐링된 샘플에 대해 측정하였다. FeO 함량은 1000 ㎚에서의 투과율로부터 측정되었다. 전체 철(Fe2O3로서)은 x-선 형광에 의해 측정되었다. 이어서 산화환원 비를, 스펙트럼 FeO를 전체 철(Fe2O3로서)로 나누어 계산하였다.
실시예 1 내지 12의 착색제 및 중량% 범위를 하기 표 4에 나열한다:
실시예 1 내지 12의 색상 성질을 표 5에 나열한다. 측정은 3.9 ㎜(0.1535 인치)의 유리 두께에서 수행되었다. 표 5에 제공된 색상 데이터에 관하여, 우세 파장 및 여기 순도 면에서의 유리 색상을 2° 옵저버로 C.I.E. 표준 광원 "C"를 사용하여, ASTM E308-90에 확립된 과정에 따라 측정하였다. L*, a* 및 b*에 의한 유리 색상을 10° 옵저버로 기준 광원(D65)을 사용하여 측정하였다.
실시예 1 내지 12의 태양광선 성질을 상기에 논의한 바와 같이 측정하고 하기 표 6에 나열한다:
실시예 1 내지 3 및 5 내지 12는 30% 미만의 솔라 팩터 및 0 초과 5% 미만 범위의 Lta를 갖는다. 보다 특히, 실시예 1 내지 3, 6, 9 및 12는 0 초과 1% 미만 범위의 Lta를 갖는다. 이제 이해되는 바와 같이, 이들 유리는 낮은 백분율의 가시광을 통과시킬 것이다. 실시예 7 및 8은 1 내지 2% 범위의 Lta를 가지며 실시예 1 내지 3, 6, 9 및 12보다 더 많은 가시광을 통과시킨다. 실시예 10 및 11은 2 내지 3%의 Lta를 가지며 실시예 7 및 8보다 더 많은 가시광을 통과시킨다. 실시예 5는 4.5%의 Lta를 가지며 실시예 1 내지 4 및 6 내지 12보다 많은 가시광을 통과한다. 본 발명의 실시에서, 1.9 내지 4.5 범위의 Lta, 및 30% 이하의 솔라 팩터를 갖는 실시예 5, 7, 10 및 11이 바람직하다.
실시예 4는 30%보다 큰 38%의 솔라 팩터를 가지며 CARB에 의해 제안된 30% 이하의 솔라 팩터를 충족하지 못한다. 상기 솔라 팩터는 상기 Lta가 20.43%이고 TSET가 16.66%이므로 30%를 초과하는 것으로 여겨진다. 상기 높은 솔라 팩터 및 높은 Lta는 낮은 CoO(0.0319 중량%), 낮은 FeO(0.598 중량%)의 첨가의 결과이었으며, 이는 낮은 청색 착색제 및 낮은 양의 황화 제 2 철의 첨가를 생성시켰다.
당해 분야의 숙련가들에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 본 발명의 짙은 프라이버시용 유리를 자동차 윈도우로서 사용하는 경우, 상기 유리는 바람직하게는 당해 분야에 공지된 바와 같이 단련되고/되거나 열 강화되어 자동차 안전성 요건을 충족시킨다.
본 발명의 실시태양들의 설명을 근거로, 본 발명이, 개시된 특정 실시태양들로 제한되지 않고, 첨부된 청구의 범위에 의해 한정되는 본 발명의 진의 및 범위 내에 있는 변형들을 포함하고자 함을 알 수 있다.
Claims (19)
- 기재 소다 석회 실리카 유리 부분, 및
착색제 부분
을 포함하는 유리로서,
상기 착색제 부분이
Fe2O3로서의 전체 철 0.900 내지 1.3 중량 퍼센트;
FeO 0.50 내지 0.900 중량 퍼센트;
CoO 0.030 중량 퍼센트 초과;
산화환원 비 0.50 이상 내지 0.850
을 포함하고,
10° 옵저버에 의한 기준 광원(D65)을 사용한 L*, a* 및 b* 면에서의 상기 유리의 색상이 2.38 내지 23.21 범위의 L*; 3.44 내지 7.2 범위의 a*; 및 3.82 내지 44.81 범위의 b*이고, 여기 순도(PE)는 91.25 내지 99.54 범위인, 유리. - 제 1 항에 있어서,
상기 유리가 제 1 주표면 및 대향된(opposite) 제 2 주표면을 포함하며,
국제 표준화 기구 제 13837 호에 따라 유리의 솔라 팩터를 측정하기 위한 하기에 지정된 값들을 포함하되, 유리의 솔라 팩터는 4 미터/초의 바람 속도에서 국제 표준화 기구 제 13837 호에 따라 측정되는, 유리:
제 1 표면의 방사율(emissivity) 0.837,
제 2 표면의 방사율 0.837,
상기 제 1 표면의 열전달 계수 21 와트/제곱 미터 켈빈,
상기 제 2 표면의 열전달 계수 8 와트/제곱 미터 켈빈. - 제 2 항에 있어서,
상기 유리가 육지, 항공, 우주, 수상 및 수중 운송수단; 주거용 및 상업용 구조물, 및 주거용 및 상업용 도어, 오븐 도어 및 내부가 보이는(see through) 냉장고 도어로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나로 사용하기 위한 윈도우인 유리. - 제 1 항에 있어서,
상기 착색제 부분이, 0% 초과 5% 이하의 전체 태양 에너지 투과율(TSET), 3% 초과 7% 이하의 반사된 전체 태양 에너지(TSER), 및 90% 초과 97% 이하의 흡수된 전체 태양 에너지(TSEA)를 갖는 유리를 제공하고, 상기 TSET, TSER 및 TSEA 중 선택된 것들은 3.6 내지 4.1 ㎜의 유리 두께에서 300 내지 2500 ㎚의 파장에 걸쳐 측정되는, 유리. - 제 4 항에 있어서,
상기 유리가 3.9 ㎜의 유리 두께 및 380 ㎚ 초과 780 ㎚ 미만의 파장 범위에서 0% 초과 15% 이하의 가시광 투과율[2 도 옵저버]("Lta")(C.I.E. 광원 A)을 갖는, 유리. - 제 5 항에 있어서,
가시광 투과율이 0% 초과 내지 10%의 범위인, 유리. - 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 6 항에 있어서,
가시광 투과율이 0% 초과 내지 3%의 범위인, 유리. - 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 1 항에 있어서,
기재 소다 석회 실리카 유리 부분이
SiO2 66 내지 75 중량 퍼센트;
Na2O 10 내지 20 중량 퍼센트; 및
CaO 5 내지 15 중량 퍼센트
를 포함하는, 유리. - 기재 소다 석회 실리카 유리 부분, 및
착색제 부분
을 포함하는 유리로서,
상기 착색제 부분이
Fe2O3로서의 전체 철 0.950 내지 1.3 중량 퍼센트;
FeO 0.50 내지 0.900 중량 퍼센트;
CoO 0.030 중량 퍼센트 초과;
산화환원 비 0.50 이상 내지 0.850
을 포함하고,
상기 착색제 부분이 0% 초과 5% 이하의 TSET, 3% 초과 7% 이하의 TSER, 및 90% 초과 97% 이하의 TSEA를 갖는 유리를 제공하고, 상기 TSET, TSER 및 TSEA 중 선택된 것들은 3.6 내지 4.1 ㎜의 유리 두께에서 300 내지 2500 ㎚의 파장에 걸쳐 측정되고,
10° 옵저버에 의한 기준 광원(D65)을 사용한 L*, a* 및 b* 면에서의 상기 유리의 색상이 2.38 내지 23.21 범위의 L*; 3.44 내지 7.2 범위의 a*; 및 3.82 내지 44.81 범위의 b*이고, 여기 순도(PE)는 91.25 내지 99.54 범위인, 유리. - 제 1 주표면 및 대향된 제 2 주표면을 갖는 운송수단 지붕창용 유리로서,
상기 유리가 기재 소다 석회 실리카 유리 부분 및 착색제 부분을 포함하
고,
상기 기재 소다 석회 실리카 유리 부분이
SiO2 66 내지 75 중량 퍼센트;
Na2O 10 내지 20 중량 퍼센트;
CaO 5 내지 15 중량 퍼센트;
MgO 0 내지 5 중량 퍼센트;
Al2O3 0 내지 5 중량 퍼센트;
K2O 0 내지 3 중량 퍼센트, 및
BaO 0 내지 1 중량 퍼센트
를 포함하고,
상기 착색제 부분이
Fe2O3로서의 전체 철 0.950 내지 1.3 중량 퍼센트;
FeO 0.50 내지 0.900 중량 퍼센트;
CoO 0.030 중량 퍼센트 초과;
산화환원 비 0.50 이상 내지 0.850
을 포함하고,
상기 착색제 부분이 3.6 내지 4.1 밀리미터("㎜") 범위의 유리 두께에서 30% 이하의 솔라 팩터(solar factor)를 갖는 유리를 제공하고, 이때 상기 솔라 팩터가 국제 표준화 기구 제 13837 호에 따라 계산되고,
국제 표준화 기구 제 13837 호에 따라 유리의 솔라 팩터를 측정하기 위한 상기 유리의 성질들의 제 1 세트 및 상기 성질들의 제 1 세트에 지정된 값이
제 1 표면의 방사율(emissivity) 0.837,
제 2 표면의 방사율 0.837,
바람 속도 4 미터/초,
제 1 표면의 열전달 계수 21 와트/제곱 미터 켈빈,
제 2 표면의 열전달 계수 8 와트/제곱 미터 켈빈,
유리 두께 3.6 내지 4.1 ㎜
를 포함하고,
국제 표준화 기구 제 13837 호에 따라 상기 유리의 솔라 팩터를 측정하기 위한 상기 유리의 성질들의 제 2 세트가
0% 초과 5% 이하의 TSET,
3% 초과 7% 이하의 TSER, 및
90% 초과 97% 이하의 TSEA
를 포함하며, 이때 상기 TSET, TSER 및 TSEA는 3.6 내지 4.1 ㎜의 유리 두께에서 결정되고, 상기 TSET, TSER 및 TSEA 중 선택된 것들은 3.9 mm의 유리 두께에서 300 내지 2500 ㎚의 파장에 걸쳐 측정되며,
상기 유리가 3.9 ㎜의 유리 두께 및 380 ㎚ 초과 780 ㎚ 미만의 파장 범위에서 0% 초과 15% 이하의 가시광 투과율("Lta")(C.I.E. 광원 A)을 갖고,
10° 옵저버에 의한 기준 광원(D65)을 사용한 L*, a* 및 b* 면에서의 상기 유리의 색상이 2.38 내지 23.21 범위의 L*; 3.44 내지 7.2 범위의 a*; 및 3.82 내지 44.81 범위의 b*이고, 여기 순도(PE)는 91.25 내지 99.54 범위인, 유리. - 제 4 항에 있어서,
상기 유리가 1% 초과 5% 이하의 TSET, 3% 초과 5% 이하의 TSER, 및 92% 초과 95% 이하의 TSEA를 갖는, 유리. - 제 3 항에 있어서,
상기 유리가 운송수단용 지붕창의 유리이고,
이때 상기 유리는 3.9 ㎜의 유리 두께 및 380 ㎚ 초과 780 ㎚ 미만의 파장 범위에서 0% 초과 15% 이하의 가시광 투과율("Lta")(C.I.E. 광원 A)을 가지며,
기재 소다 석회 실리카 유리 부분이
SiO2 66 내지 75 중량 퍼센트;
Na2O 10 내지 20 중량 퍼센트;
CaO 5 내지 15 중량 퍼센트;
MgO 0 내지 5 중량 퍼센트;
Al2O3 0 내지 5 중량 퍼센트;
K2O 0 내지 3 중량 퍼센트, 및
BaO 0 내지 1 중량 퍼센트
를 포함하고,
착색제 부분이
Fe2O3로서의 전체 철 0.950 내지 1.3 중량 퍼센트;
FeO 0.50 내지 0.900 중량 퍼센트;
CoO 0.030 중량 퍼센트 초과;
산화환원 비 0.50 이상 내지 0.850
을 포함하는, 유리. - 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 12 항에 있어서,
상기 유리가 단련되거나 열강화된, 유리. - 삭제
- 제 10 항에 있어서,
SO3로서 나타내어지는 황을 0.04 내지 0.10 중량 퍼센트의 범위로 포함하는 유리. - 청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 7 항에 있어서,
두께가 3.6 ㎜, 3.9 ㎜ 및 4.1 ㎜로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 유리. - 삭제
- 삭제
- 청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 2 항에 있어서,
상기 유리의 두께가 3.9 ㎜인, 유리.
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