KR101530620B1 - 개선된 광 투과율 계수를 갖는 태양광선 차단 창유리 - Google Patents

Abstract

본 발명의 주제는 태양 복사선에 작용하는 박막 다층 코팅을 구비하고 굽힘이나 강화 처리와 같은 열 처리 후 10% 보다 큰 광 투과율과 50% 보다 작은 방사율을 가지는 적어도 하나의 유리 시트를 포함하는 투명 유리 기판으로서, 상기 다층 코팅은, - 약 5nm 내지 약 35nm의 두께를 가지는 니오븀(Nb)에 기초한 기능층과; - 상기 기능층 위에 상기 유리 기판에 대해 배치되며 Ti, Mo, B, Al 또는 이들 원소들 중 적어도 하나를 포함하는 합금으로 형성된 그룹으로부터 선택된 다른 물질의 적어도 하나의 층으로서 상기 층은 약 1nm 내지 약 5nm의 두께를 가지는 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 유리 기판에 있다. 본 발명은 또한 이러한 기판을 포함하는 단일 창유리 또는 이중 창유리에 관한 것이다.

Description

개선된 광 투과율 계수를 갖는 태양광선 차단 창유리{SOLAR-PROTECTION GLAZING HAVING AN IMPROVED LIGHT TRANSMISSION COEFFICIENT}

본 발명은 박막 다층 코팅을 구비하며 이들 층들 중 하나의 층은 기능층이며 다시 말해 이 층은 태양 복사선에 작용하는 기능층인 창유리에 관한 것이다. 본 발명은 보다 상세하게는 열 절연 및/또는 태양광선 차단용으로 의도된 다층 코팅된 창유리에 관한 것이다.

"기능" 층이라는 용어는 본 발명의 문맥 내에서, 일반적으로 유전체 물질로 만들어지며 상기 기능층을 화학적으로 또는 기계적으로 보호하는 기능이나 다른 기능, 예를 들어 광학 기능, 접착 기능 등을 가지는 다른 층들과는 대조적으로, 대부분 열적 특성을 제공하는 다층 코팅의 층이나 층들을 의미하는 것으로 이해된다.

본 발명에 따른 태양광선 차단 창유리는 보다 구체적으로 빌딩에 장착하기에 적합하며: 박막 층으로 인해 투과되는 태양 복사선 에너지의 양을 제한하는 것에 의해 그러한 창유리는 룸의 내부가 여름에 과도하게 가열되는 것을 막아주고 이에 따라 룸의 공기 조화에 필요한 에너지 소비를 제한하는 것을 돕는다.

본 발명은 또한, 윈도우 창유리와 결합하여 전체적으로 유리로 형성된 외부 표면을 빌딩에 제공하는 것을 가능하게 하는 종래에 "커튼 월(curtain walling)"이라고 불리우는 월 클래딩 패널(wall cladding panel)을 얻기 위하여 상기 박막 층으로 커버되어 있는 타입의 창유리에 관한 것이다.

태양광선 차단 기능의 다층 코팅된 창유리는 다수의 제약을 받는다: 첫째, 사용되는 층들은 태양 복사선을 충분히 필터링하여야 하며, 그리고 특히 보통 태양 적외선(또는 태양 IR)이라고 불리우는 약 780nm 내지 2500nm에 있는 태양 복사선의 비가시광 부분을 필터링하여야 한다. 나아가, 이 열적 성능은 창유리의 광학적 및 미적 외관을 보존하여야 한다: 구체적으로, 기판의 광 투과율(T_L)의 레벨을 조절할 수 있는 것이 바람직하다.

다른 중요한 측면에 따르면, 이 기능층은 충분히 내구성이 있어야 하며 구체적으로 스크래치 저항성과 같은 물리적 저항성과 화학적 내성이 있어야 하는데, 구체적으로 이 기능층은 수분에 대해 내성이 있어야 한다. 이것은, 일단 장착된 창유리에서 상기 기능층은 창유리의 외부 면들(예를 들어 이중 창유리 유닛의 중간에 가스로 채워져 있는 공동 쪽을 향하는 "내부" 면과는 반대쪽 면) 중 하나 상에 있는 경우 또는 창유리가 단일 창유리, 즉 단 하나의 유리 시트만을 포함하는 단일 창유리인 경우 더욱더 중요하다.

창유리를 제조하는 동안 발생하는 다른 제약이 있다: 창유리가 적어도 부분적으로 유리 기판들로 구성될 때, 이들 유리 기판은 보통 하나 이상의 열 처리를 받아야 하는데, 이 열 처리는 (가게 윈도우를 형성하기 위해) 유리 기판을 성형하는 것이 요구된다면 굽힘 동작일 수 있으나 특히 창유리에 충격이 있는 경우에 보다 저항성이 있거나 덜 위험한 것이 요구되는 빌딩 영역에서는 종종 강화(toughening) 또는 어닐링(anealing) 동작일 수 있다. 층들이 열처리 전에 유리 상에 증착된다는 사실은 빈번히 이 층들이 손상을 입고, 그 특성, 특히 광학적 특성이 실질적으로 변경된다는 것을 의미한다. 그러나, 유리의 열 처리 후 층들을 적층시키는 것은 복잡하고 비싼 것으로 판명되었다.

빌딩을 위한 태양광선 차단 창유리의 일례는 특허 EP-0 511 901 및 EP-0 678 483에 개시되어 있다: 이들 특허 문헌은 SnO₂, TiO₂ 또는 Ta₂O₅와 같은 금속 산화물의 2개의 유전체 층들 사이에 배치되며 선택적으로 질화된 니켈-크롬 합금으로 만들어지거나, 스테인리스 스틸로 만들어지거나 또는 탄탈륨으로 만들어지는 태양 복사선을 필터링하기 위한 기능층을 개시한다. 이러한 창유리는 만족스러운 기계적 및 화학적 내구성과 함께 우수한 태양광선 차단을 제공하지만, 이것은 기능층을 둘러싸는 산화물 층이 굽힘이나 강화 동작 동안 기능층이 산화되는 것을 막지 못하기 때문에 전술된 의미에서 진정으로 "굽힘가능(bendable)" 하거나 또는 "강화가능한(toughenable)" 것이 아니며, 여기서 상기 산화는 전적으로 창유리의 일반 외양과 광 투과율의 상당한 변경을 수반한다.

보다 최근의 특허 출원인 EP 1 218 307은 태양광선 차단 다층 코팅을 제안하는데, 이 다층 코팅의 기능층은 Nb, Ta 및 Zr로부터 선택된 선택적으로 질화된 금속을 포함하며, 이 기능층 위에는 알루미늄 질화물이나 옥시질화물 또는 실리콘 질화물이나 옥시 질화물에 기초한 보호 층이 놓여 있다. 이 출원 문헌에 따른 다층 코팅은 입사하는 태양 복사선의 태양 적외선(IR)을 필터링하게 하는 태양광선 차단 기능을 창유리에 제공한다. 나아가, 이 다층 코팅은 강화 동작에 내성이 있고 단일 창유리의 면 2로 사용되기에 기계적으로 및 화학적으로 충분히 내구성이 있는 것으로 판명되었다. 그러나, EP 1 218 307에 개시된 다층 코팅의 주된 단점은, 원하는 태양광선 차단 효과를 얻기 위해서는 이 기능층이 상대적으로 두꺼워서 10% 정도 또는 심지어 그 미만의 매우 낮은 광 투과율(T_L)을 가지고 있다는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 창유리로 보호되는 빌딩 또는 승객 객실의 내부와 외부 사이에 과도한 열 전달을 초래할 수 있는 창유리의 열 절연 특성의 상당한 감소를 야기함이 없이 태양광선 차단 창유리의 광 투과율(T_L)을 상당히 증가시키는 것이다.

그러한 응용을 충족시킬 수 있는 창유리가 이 분야에 알려져 있다. 이 창유리는 금속 은(Ag)으로 된 하나 이상의 박막 기능층으로 코팅되어 있다. 이 창유리는 예를 들어 특허 출원 EP 718 250에 개시되어 있다. 하나 이상의 은(Ag) 층을 창유리에 병합하는 것은, Ag 층의 낮은 방사율로 인해, 즉 3 내지 50마이크론의 열 적외선의 대부분을 반사하는 능력으로 인해, 창유리를 통한 열 전달이 매우 크게 감소될 수 있게 하는 것으로 잘 알려져 있다. 잘 알려진 기술을 사용하고 특히 적절한 굴절률과 두께의 유전체 간섭층을 추가하여, 높은 광 투과율을 가지면서 열 전달 계수는 매우 낮게 유지되는 창유리를 얻는 것이 가능하다.

은(Ag) 박막에 기초한 태양광선 차단 층은 이에 따라 열 절연성이 매우 효율적인 것으로 보이나, 그 기계적 및 화학적 내성은 특히 수분 대기와 접촉할 때 매우 제한되고, 또 특히 단일 창유리에는 사용되지 못한다. 나아가, 이 해법은 이중 창유리의 경우에 구현하기에는 상대적으로 비싸다.

그러므로, 본 발명은 개선된 태양광선 차단 창유리를 제조하기 위하여 태양 복사선에 작용하는 새로운 박막 다층 코팅을 개발하는 것이다. 이 의도된 개선은 특히, 내구성, 열적 특성, 광학적 특성 및 태양광선 차단 기능, 특히 광 투과율 및 다층 코팅을 포함하는 기판이 유리 타입일 때 손상됨이 없이 열 처리를 견디는 능력 사이에 우수한 절충점(compromise)을 수립하는 것이다.

보다 정확히는, 본 발명의 목적은 이에 따라 우수한 태양광선 차단 특성과 10% 이상 또는 심지어 20% 이상의 광 투과율을 제공하면서 특히 유럽 표준 prEN 410에 따라 정의된 방사율 계수(α)가 충분히 낮은 것으로 인해 허용가능한 열 전달 계수를 여전히 가지는 박층으로 코팅된 창유리를 제공하는 것이며, 상기 다층 코팅 창유리는 또한 전술된 열 처리를 받을 수 있다.

본 발명에 따른 단일 또는 다중 창유리는 특히

- 10% 이상 또는 20% 이상 또는 심지어 30% 또는 40% 이상의 광 투과율과;

- 50% 이하, 바람직하게는 40% 이하 또는 30% 이하 또는 심지어 20% 이하의 방사율과;

- 굽힘 또는 강화 동작과 같은 열 처리에서도 특히 상기 특성이 유지되는 저항성과 전술된 화학적 내성과;

- 우수한 화학적 및 기계적 내구성

을 구비하는 것이 얻어질 수 있다.

본 발명의 주제는, 먼저 굽힘이나 강화 처리와 같은 열 처리 후 10% 이상 또는 심지어 20% 이상의 광 투과율과, 50% 이하 또는 40% 이하 또는 심지어 30% 이하나 20% 이하의 방사율을 가지는, 태양 복사선에 작용하는 박막 다층 코팅을 구비하는 적어도 하나의 유리 시트를 포함하며, 여기서 상기 다층 코팅은:

- 약 5nm 내지 약 35nm의 두께를 가지는 니오븀(Nb)에 기초한 기능층과;

- 상기 기능층 위에 상기 유리 기판에 대해 배치되며 Ti, Mo, B, Al 또는 이들 원소들 중 적어도 하나를 포함하는 합금으로 형성된 그룹으로부터 선택된 다른 물질의 적어도 하나의 층으로서 상기 층은 약 1nm 내지 약 5nm의 두께를 가지는 층을 포함하는 투명 유리 기판에 있다.

하나의 가능한 실시예에 따르면, 투명 유리 기판은 태양 복사선에 작용하는 박막 다층 코팅을 구비하고 굽힘이나 강화 처리와 같은 열 처리 후 20% 이상의 광 투과율과 50% 이하의 방사율을 가지는 적어도 하나의 유리 시트를 포함하며, 여기서 상기 다층 코팅은,

- 약 5nm 내지 약 35nm의 두께를 가지는 니오븀(Nb)에 기초한 기능층과;

- 상기 기능층 위에 상기 유리 기판에 대해 배치되며 Ti, Mo, B, Al 또는 이들 원소들 중 적어도 하나를 포함하는 합금으로 형성된 그룹으로부터 선택된 다른 물질의 적어도 하나의 층으로서 상기 층은 약 1nm 내지 약 5nm의 두께를 가지는 층

을 포함한다.

바람직하게는, Ti, Mo, B, Al로 형성된 그룹으로부터 선택된 상기 물질의 하나의 층은 상기 기능층 위에 배치되며 상기 물질의 다른 층은 상기 기능층 아래에 배치된다.

일반적으로, 니오븀(Nb)에 기초한 기능층은 8nm 내지 약 20nm, 예를 들어 8nm 내지 15nm의 두께를 가지고 있다.

일반적으로, Ti, Mo, B, Al로 형성된 그룹으로부터 선택된 물질의 층은 약 1nm 내지 약 3nm의 두께를 가지고 있다.

바람직하게는 상기 물질은 Ti이다.

본 발명에 따르면, 상기 기능층과 상기 물질의 층이나 층들의 결합물은 알루미늄 질화물, 알루미늄 옥시질화물, 실리콘 질화물이나 실리콘 옥시질화물에 기초하거나 또는 이들 화합물 중 적어도 2개의 혼합물에 기초한 적어도 하나의 추가적인 층으로 둘러싸여 있으며, 상기 추가적인 층이나 층들의 두께는 창유리의 광 투과율을 최적화하기 위해 조절된다.

예를 들어, 상기 추가적인 층이나 층들은 실리콘 질화물에 기초하고 상기 결합물 위와 아래에 각각 배치된다.

하나의 가능한 실시예에 따르면, 상기 결합물 위에 배치된 실리콘 질화물에 기초한 층은 상기 결합물 아래에 배치된 층에 비해 적어도 1.2의 계수만큼, 특히 적어도 1.5 내지 1.8의 계수만큼 더 두껍다.

본 발명은 또한 전술된 기판을 포함하는 단일 창유리 또는 이중 창유리에 관한 것이며, 박막 층의 다층 코팅은 단일 창유리 또는 이중 창유리의 면 2 위에 또는 이중 창유리의 면 3 위에 배치되며, 여기서 기판이나 기판들의 면에 대한 번호는 이 기판이 장착되는 빌딩이나 승객 객실의 외부에서부터 내부로 가면서 번호 매겨진다(numbered).

하나의 실시예에 따르면, 단일 창유리 또는 이중 창유리는 10%, 20% 또는 심지어 30% 또는 심지어 40% 보다 큰 광 투과율(T_L)을 가지도록 구성된다. 단일 창유리 또는 이중 창유리는 40% 미만, 또는 30% 미만 또는 심지어 20% 미만의 방사율을 가지도록 또한 구성될 수 있다.

마지막으로, 본 발명은 전술된 기판을 적어도 하나 포함하는 커튼월 타입(curtain-walling type)의 월 클래딩 패널(wal cladding panel) 또는 상기 기판으로 형성되거나 상기 기판을 포함하는 자동차용이나 다른 차량용 사이드 윈도우(side window), 리어 윈도우(rear window) 또는 선루프(sunroof)에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 기능층은 기능층의 두께가 비교적 작더라도 기판이 상대적으로 높은 광 투과율을 가지면서도 상당한 태양광선 차단 효과를 유지할 수 있는 것을 가능하게 한다: 수행된 측정값에 따르면 사실, 그 방사율(α)로 측정된 다층 코팅 기판의 열 전달 계수(U)와 광 투과율(T_L)의 레벨 사이의 우수한 절충점을 볼 수 있다. 본 설명에서 방사율은 표준 prEN 410에 따라 정의된 수직 방사율(normal emissivity)이다.

Ti, Mo, B, Al 그룹의 금속, 특히 Ti 금속의 매우 박막인 층을 사용하는 것은 본 발명에 따르면 기능적 특성의 저하를 수반함이 없이 다층 코팅의 강화성(toughenability)을 보장하는 것을 가능하게 한다. 특히, 강화 열 처리에 의해 유발되는 광학적 특성의 변화, 특히 광 투과율의 변화는 낮다. 또한 기능층의 방사율은 추가적인 박막 금속층의 추가로 인해 낮게 유지된다.

본 발명의 하나의 가능한 실시예에 따르면, Ti, Mo, B, Al 그룹의 금속의 박막 층은 Nb 기능층의 적어도 상부에 적층된다. 바람직하게는, 상기 층은 Nb 층의 상부에 그리고 아래에 적층된다.

본 설명에서, "상부" 및 "아래"라는 용어는 상기 층들을 포함하는 다층 코팅을 지지하는 유리 기판에 대한 상기 층들의 각 위치를 말한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 실리콘 또는 알루미늄 질화물(Si₃N₄ 및 AlN)에 기초하거나 실리콘 또는 알루미늄 옥시질화물(Si, O 및 N의 각각의 함량을 정함이 없이 간략히 SiON 및 AlNO)에 기초한 상부층(overlayer)을 더 적층하는 것이 바람직하다. 이 층들의 두께는 다층 코팅된 창유리의 광 투과율이 최적화될 수 있게 하는 반사 방지 효과를 얻도록 조절된다. 그러한 층들은 더 작은 크기로 본 발명의 기능층들을 보호하는 역할을 또한 수행할 수 있다. 본 발명의 범위를 벗어남이 없이, 이 분야에서 잘 알려진 기술에 따라 투과시 및/또는 반사시 창유리의 컬러를 변경하기 위하여 Zr, B 등과 같은 원소로 이들 층을 도핑하는 것이 또한 가능하다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 다층 코팅은 기판과 기능층 사이에 상부층의 경우에서와 같이 특히 실리콘 질화물이나 실리콘 옥시질화물 및/또는 알루미늄 질화물이나 알루미늄 옥시질화물 또는 실리콘 산화물(SiO₂)로 선택된 투명 유전체로 만들어진 적어도 하나의 하부층(underlayer)을 포함한다. 특히, 그 존재는 지지체 기판 상에 부여되는 광학적 외관이 다층 코팅에 의해 보다 플렉시블하게 변할 수 있게 만들 수 있다. 나아가, 열 처리의 경우에, 상기 하부층은, 특히 열로 인해 이동하며 다층 코팅을 열화시킬 수 있는 종을 가지는 유리 기판으로부터 오는 산소 및 알칼리 금속에 대해 추가적인 장벽을 형성할 수 있다.

본 발명의 매우 바람직한 변형예는 예를 들어 상부층과 실리콘 질화물에 기초한 하부층 모두를 사용하는 것일 수 있다.

상부층의 두께는 바람직하게는 5 내지 70nm, 특히 40 내지 60nm 이다. 선택적인 하부층의 두께는 바람직하게는 5 내지 120nm이다.

Si₃N₄ 타입의 단일 하부층이 있는 경우, 그 두께는 예를 들어 30 내지 50nm이다.

하부층 및/또는 상부층은 사실 유전체 층과 중첩 부분을 형성할 수 있다. 하나 또는 다른 층은 이에 따라 상이한 굴절률의 다른 층과 결합될 수 있다. 따라서, 다층 코팅은 기판과 기능층 사이(또는 기능층 상부에) 3개의 고굴절률/저굴절률/고굴절률 층들의 교번을 포함할 수 있고, 여기서 "고굴절률" 층(적어도 1.8 내지 2의 굴절률을 가지는) 또는 상기 층들 중 하나는 Si₃N₄ 또는 AlN 타입의 본 발명의 서브층(sublayer)일 수 있으며, "저굴절률" 층(예를 들어 1.7 미만의 굴절률을 가지는)은 실리콘 산화물(SiO₂)로 만들어질 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명의 매우 바람직한 실시예는, 기판과, 이 기판 위에 니오븀에 기초한 기능층과, 이 기능층의 양 측면에 Ti 층을 포함하는 다층 코팅을 포함하며, Ti/Nb/Ti 층들의 결합물 그 자체 위에는 실리콘 질화물에 기초한 상부층과 실리콘 질화물에 기초한 하부층이 놓여 있는 단일 또는 다중 창유리로 구성된다.

본 발명의 주제는 단일 기판으로 구성된 하나의, 즉 "단일" 창유리와, 이중 창유리 타입의 절연성 다중 창유리에 모두 적용된다. 바람직하게는, 단일 창유리든지 또는 이중 창유리든지 간에, 다층 코팅은 면 2 위에 배치되며(종래에 창유리의 유리면/기판면에 대한 번호는 장착되는 승객 객실/룸의 외부쪽에서부터 내부쪽으로 가면서 번호 매겨진다) 태양 복사선을 차단한다. 본 발명의 범위를 벗어남이 없이, 다층 코팅은 또한 이중 창유리의 면 3 위에 적층될 수 있다.

본 발명의 다른 주제는, 커튼 월(curtain walling)을 제조하기 위하여 적어도 부분적으로 래커(lacquer)나 에나멜(enamel) 타입의 커버에 의해 불투명화된 다층 코팅된 기판으로서 여기서 불투명 커버는 다층 코팅과 직접 접촉해 있는 다층 코팅된 기판에 있다. 다층 코팅은 그러므로 윈도우 창유리와 커튼 월 모두에 정확히 동일한 것일 수 있다.

본 발명이 보다 구체적으로 의도하는 응용은 건축용 창유리이지만, 특히 사이드 윈도우, 선루프 및 리어 윈도우와 같은 자동차 창유리{매우 높은 광 투과율을 요구하는 윈드스크린(windscreen)과는 반대쪽 창유리}와 같은 다른 응용도 고려될 수 있다는 것은 명백하다.

본 발명은 창유리로 보호되는 빌딩 또는 승객 객실의 내부와 외부 사이에 과도한 열 전달을 초래할 수 있는 창유리의 열 절연 특성의 상당한 감소를 야기함이 없이 태양광선 차단 창유리의 광 투과율(T_L)을 상당히 증가시킬 수 있는 등의 효과를 제공한다.

본 발명과 그 잇점은 본 발명과 그 비교예에 따라 이하 비제한적인 예에 의하여 이후 보다 상세하게 기술될 것이다. 모든 예와 설명에서 그 두께는 기하학적인 두께이다.

모든 기판은 쌩-고벵 비트라쥬(Saint-Gobain Vitrage)사에서 판매하는 플라니룩스 타입(Planilux type)의 6mm 두께의 투명 유리로 만들어진다.

모든 층은 마그네트론 스퍼터링에 의해 알려진 방법으로 적층되었다. 금속(Nb, Ti) 층은 불활성 대기(100%의 Ar)에서 금속 타겟으로부터 적층되었으며, 실리콘 질화물(Si₃N₄) 층이 질소를 포함하는 반응성 대기(40%의 Ar/60%의 N₂)에서 적절한 실리콘 타겟(실리콘은 8중량%의 알루미늄으로 도핑된다)으로부터 적층되었다. Si₃N₄ 층은 그리하여 알루미늄을 거의 포함하지 않는다.

예 1 (EP 1 218 307에 따른 것)

이 예는 이하 순서에 따라 Nb 기능층, Si₃N₄ 하부층 및 Si₃N₄ 상부층을 가지고 있다:

유리/Si₃N₄(10nm)/Nb(35nm)/Si₃N₄(30nm).

이 층들이 적층된 다음에, 기판은 다음의 열 처리를 받았다:

620℃에서 10분 간 가열한 후 급냉(quenching).

예 2 (비교예)

이 예에서, 예 1에서와 동일한 기능층과 다른 층이 사용되었으며, 이들 층은 Si₃N₄ 하부층과 상부층의 두께가 변경된 것을 제외하고는 동일한 기판 위에 적층되었다:

유리/Si₃N₄(40nm)/Nb(10nm)/Si₃N₄(60nm).

다층 코팅으로 코팅된 기판은 예 1에 기술된 것과 동일한 열 처리를 받았다.

예 3 (본 발명에 따른 것)

이 예는 동일한 기판 위에 적층된 예 2에서와 동일한 순서의 층들을 사용하며, 다만 기능층의 상부에 매우 박막의 금속 티타늄 층이 적층된 것이 상이하다. 다층 코팅은 다음의 연속 층들을 포함한다:

유리/Si₃N₄(40nm)/Nb(10nm)/Ti(약 1nm)/Si₃N₄(60nm).

다층 코팅으로 코팅된 기판은 예 1 또는 예 2에서 기술된 것과 동일한 열 처리를 받았다.

예 4 (비교예)

이 예는 동일한 기판 위에 적층된 예 2에서와 동일한 순서의 층을 사용하며, 다만 기능층 하부에 매우 박막의 금속 티타늄 층이 적층된 것이 상이하다. 다층 코팅은 다음의 연속 층들을 포함한다:

유리/Si₃N₄(40nm)/Ti(약 1nm)/Nb(10nm)/Si₃N₄(60nm).

다층 코팅으로 코팅된 기판은 예 1 또는 예 2에 기술된 것과 동일한 열 처리를 받았다.

예 5 (본 발명에 따른 것)

이 예는 동일한 기판 위에 적층된 예 2에서와 동일한 순서의 층을 사용하며, 다만 기능층의 상부와 아래에 매우 박막의 티타늄 금속 층이 적층된 것이 상이하다. 다층 코팅은 다음의 연속 층들을 포함한다:

유리/Si₃N₄(40nm)/Ti(

1nm)/Nb(10nm)/Ti(

1nm)/Si₃N₄(60nm).

다층 코팅으로 코팅된 기판은 예 1 또는 예 2에 기술된 것과 동일한 열 처리를 받았다.

예 5b (본 발명에 따른 것)

이 예는 동일한 기판 위에 적층된 예 2에서와 동일한 순서의 층을 사용한다. 다층 코팅은 다음의 연속 층들을 포함한다:

유리/Si₃N₄(40nm)/Ti(

1nm)/Nb(19nm)/Ti(

1nm)/Si₃N₄(50nm).

다층 코팅으로 코팅된 기판은 예 1 또는 예 2에 기술된 것과 동일한 열 처리를 받았다.

예 6 (비교예)

이 예는 동일한 기판 위에 적층된 예 2에서와 동일한 순서의 층을 사용하며, 다만 기능층 상부와 아래에 매우 박막의 NiCr 층이 적층된 것이 상이하다. 다층 코팅은 다음의 연속 층들을 포함한다:

유리/Si₃N₄(40nm)/NiCr(

1nm)/Nb(10nm)/NiCr(

1nm)/Si₃N₄(60nm).

다층 코팅으로 코팅된 기판은 예 1 또는 예 2에 기술된 것과 동일한 열 처리를 받았다.

아래 표 1은, 상기 예 1 내지 예 6에 대해 prEn 410 및 NFEN 673 표준에 따라 계산된, 측정된 광 투과율(T_L) 값(광 투과율은 발광체 D₆₅ 하에서 % 단위로 측정)과 방사율(α) 값을 제공한다.

이들 값은, 열 처리 전에 한번 그리고 열 처리 후에 한번, 모두 2번 제공된다. 표 1에서, 급냉(quenching) 후에 방사율(α) 값의 상대적 상승치(Δα)는 퍼센트 단위로 기재된다.

예	열 처리	광학 및 에너지 특성
		TL	α(%)	Δα(%)
예 1	전 후	11.3 18.5	14 18	29
예 2	전 후	41.8 37.6	39 55	36
예 3 (본 발명에 따른 것)	전 후	40.9 38.8	35 42	20
예 4	전 후	42.6 39.2	34 48	41
예 5 (본 발명에 따른 것)	전 후	41.7 40.3	32 37	16
예 5b (본 발명에 따른 것)	전 후	26.1 24.0	18 20	11
예 6	전 후	39.1 35.2	34 48	41

표 1에 제공된 값을 보면, 본 발명에 따른 예 3, 예 5, 예 5b가 열 처리 및 강화 동작 후에 허용가능한 에너지 성능을 여전히 유지하면서 종래 기술의 태양광선 차단 창유리에 비해 훨씬 더 높은 광 투과율을 제공하는 것을 볼 수 있다. 예 3, 예 5 및 예 5b에 대해 얻어진 값들과 예 4에 대해 강화 후에 얻어진 방사율 값을 비교하면, 최적의 절충점이 Ti 금속 층이 Nb 기능층의 적어도 상부에 적층될 때 얻어진다는 것을 볼 수 있다.

본 발명에 따른 것이 아닌 예 2(다층 코팅이 하나 이상의 Ti 금속 층을 구비하는 것이 아니므로)에 대해 얻어진 결과는 강화 동작 후에 훨씬 더 열악해졌다. 이들 다층 코팅은 본 발명의 의미 내에서 굽힘가능하고/강화가능한 것이 명백히 아니다. 열 처리는 열 절연 특성을 상당히 열화시킨다: 이러한 창유리의 방사율 값은 매우 훨신 더 높은 것으로 보인다. 기능층 위에 적층된 금속 층이 이번에는 NiCr로 만들어진 예 6에 따라 얻어진 결과는 이 층이 없는 예 2에 대해 얻어진 결과와 유사하다.

예 7 (본 발명에 따른 것)

이 예에서, 다중 창유리 유닛은 (강화 동작 후에) 예 5의 기판으로부터 형성되었다. 다중 창유리 유닛은 6/12/6^투명(100%의 공기) 구성으로, 즉 12mm 두께의 공기 갭만큼 분리된 두께 6mm의 2개의 투명한 유리 시트들로 만들어지도록 종래 기술에 따라 조립되었다. 다층 코팅은 이중 창유리 유닛의 면 2 위에 적층되었다.

이중 창유리 유닛은 36%의 광 투과율과 상대적으로 낮은 방사율(약 37%)을 가지고 있어, 열 IR(적외선) 복사선의 대부분이 반사되게 한다. 에너지 절연 성능은 이에 따라 매우 만족스러우며, 열 전달 계수(U)는 2.30 W·m^-2·K^-1로 측정되었다. 비교를 위해, 계수(U)는 단순한, 즉 다층 코팅이 없는 이중 창유리 유닛에 대해 2.90 W·m^-2·K^-1이다. 다시 비교를 위해, 기능층으로서 쉽게 강화되지 않는 은(Ag) 층을 포함하는 종래 기술의 낮은 E(low-E) 투명 창유리는 약 1.8 W·m^-2·K^-1의 계수를 가지고 있으나, 화학적 내성과 기계적 저항성에 대한 내구성이 모두 매우 많이 낮았다.

예 8 (본 발명에 따른 것)

이 예에서의 목적은 다층 코팅의 층들이 이번에는 창유리의 에너지 성능을 최대화하는데 적합한 두께를 가지는, 기판 위에 적층된 다중 창유리 유닛을 얻는 것이었다.

다층 코팅은 다음의 연속 층을 포함한다:

유리/Si₃N₄(40nm)/Ti(

1nm)/Nb(20nm)/Ti(

1nm)/Si₃N₄(54nm).

다층 코팅으로 코팅된 기판은 전술된 바와 동일한 열 처리를 받았다.

다중 창유리 유닛은 이 기판으로부터 제조되었다. 예 7과 유사한 방식으로 다중 창유리 유닛은 6/12/6^투명(100%의 공기) 구성으로 조립되었다. 다층 코팅은 이중 창유리 유닛의 면 2 위에 적층되었다.

이중 창유리 유닛은 예 5의 광 투과율보다 더 낮은 약 20%의 광 투과율과, 훨씬 더 낮은 방사율(약 18%)을 가지고 있어, 이로 열 복사선이 크게 반사되게 하고 에너지 절연 성능이 크게 개선되게 하였으며, 이번에 측정된 열 전달 계수(U)는 1.98 W·m^-2·K^-1이었다.

결론적으로, 본 발명에 따른 태양광선 차단 창유리는 빌딩에 장착하는데 매우 유리하지만, 차와 모든 차량에서 에나멜 코팅을 더 가질 수 있는 사이드 윈도우, 리어 윈도우 및 선루프에 응용하는 것을 배제하지 않는다. 특히 원하는 T_L 및 열 절연 값을 갖는 고정된 다층 코팅을 통해, 굽힘/강화/어닐링될 수 있으면서 개선된 시야와 매우 우수한 기계적 및 화학적 내구성을 제공하는 태양광선 차단 창유리를 제조하는 것이 가능하다.

본 발명의 범위를 벗어남이 없이, 래커가 아닌 에나멜로 입힌 다층 코팅된 커튼 월을 제조하는 것이 또한 가능하며, 이것은, 래커는 추가적인 제조 단계를 필요로 하는 반면 에나멜은 강화 공정 동안 수행되므로, 산업적으로 매우 유리하다.

Claims (14)

1. 태양 복사선에 작용하는 박막 다층 코팅을 구비하고 굽힘이나 강화 처리를 포함하는 열 처리 후 10% 이상의 광 투과율과 50% 이하의 방사율을 가지는 하나 이상의 유리 시트를 포함하는 투명 유리 기판으로서,
   상기 다층 코팅은,
   - 5nm 내지 35nm의 두께를 가지는 니오븀(Nb) 기능층과;
   - 기능층 위의 유리 기판에 대해 배치되며 Ti, Mo, B, Al 또는 이들 원소들 중 하나 이상을 포함하는 합금으로 형성된 그룹으로부터 선택된 다른 물질의 하나 이상의 층으로서 상기 층은 1nm 내지 5nm의 두께를 가지는 층
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 유리 기판.
2. 태양 복사선에 작용하는 박막 다층 코팅을 구비하고 굽힘이나 강화 처리를 포함하는 열 처리 후 20% 이상의 광 투과율과 50% 이하의 방사율을 가지는 하나 이상의 유리 시트를 포함하는 제 1 항에 따른 투명 유리 기판으로서,
   상기 다층 코팅은,
   - 5nm 내지 25nm의 두께를 가지는 니오븀(Nb) 기능층과;
   - 기능층 위의 유리 기판에 대해 배치되며 Ti, Mo, B, Al 또는 이들 원소들 중 하나 이상을 포함하는 합금으로 형성된 그룹으로부터 선택된 다른 물질의 하나 이상의 층으로서 상기 층은 1nm 내지 5nm의 두께를 가지는 층
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 유리 기판.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, Ti, Mo, B, Al로 형성된 그룹으로부터 선택된 상기 물질의 하나의 층은 기능 층 위에 배치되고 상기 물질의 다른 층은 기능층 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 투명 유리 기판.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 니오븀(Nb) 기능층은 8nm 내지 20nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 투명 유리 기판.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, Ti, Mo, B, Al로 형성된 그룹으로부터 선택된 물질의 층은 1nm 내지 3nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 투명 유리 기판.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 물질은 Ti인 것을 특징으로 하는 투명 유리 기판.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 기능층 및 상기 물질의 층이나 층들의 결합물은 알루미늄 질화물, 알루미늄 옥시질화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 옥시질화물에 기초하거나 또는 이들 화합물 중 2개 이상의 혼합물에 기초한 하나 이상의 추가적인 층으로 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 투명 유리 기판.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 추가적인 층이나 층들은 실리콘 질화물에 기초하고 상기 결합물 위와 아래에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 투명 유리 기판.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 결합물 위에 배치된 실리콘 질화물에 기초한 층은 결합물 아래에 배치된 층보다 1.2 이상의 계수만큼 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 투명 유리 기판.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 기판을 포함하는 단일 창유리 또는 이중 창유리로서, 단일 창유리 또는 이중 창유리의 면 2 또는 이중 창유리의 면 3에는 박막층의 다층 코팅이 배치되고, 기판이나 기판의 면에 대한 번호는 이 기판이 장착되는 빌딩이나 승객 객실의 외부에서부터 내부로 가면서 번호 매겨지는(numbered) 것을 특징으로 하는 단일 창유리 또는 이중 창유리.
11. 제 10 항에 있어서, 10%보다 큰 광 투과율(T_L)을 가지도록 구성된 것을 특징으로 하는 단일 창유리 또는 이중 창유리.
12. 제 11 항에 있어서, 40% 미만의 방사율을 가지도록 구성된 것을 특징으로 하는 단일 창유리 또는 이중 창유리.
13. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 기판을 하나 이상 포함하는 커튼월 타입(curtain-walling type)의 월 클래딩 패널(wall cladding panel).
14. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 기판으로 형성되거나 이 기판을 포함하는 자동차 또는 다른 차량용 사이드 윈도우, 리어 윈도우 또는 선루프.