KR102040865B1

KR102040865B1 - 내충격성 및 내마모성이 개선된 접합유리

Info

Publication number: KR102040865B1
Application number: KR1020130000535A
Authority: KR
Inventors: 김용이; 김진용; 임재청; 조윤민
Original assignee: 주식회사 케이씨씨
Priority date: 2013-01-03
Filing date: 2013-01-03
Publication date: 2019-11-06
Also published as: KR20140088704A

Abstract

본 발명은 내충격성 및 내마모성이 개선된 접합유리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 2층 이상의 복수의 유리층 및 이들을 접합하는 적어도 1층의 중합체 필름을 포함하며, 여기서 복수 유리층의 두께를 달리하고, 또한 외부유리층으로서 압축응력 형성 처리된 것을 사용함으로써, 접합유리 자체 및 이를 장착한 대상(예컨대, 운송수단)의 경량화를 달성함과 동시에 내충격성과 내마모성을 개선시킨 접합유리에 관한 것이다.

Description

내충격성 및 내마모성이 개선된 접합유리{LAMINATED GLASS HAVING IMPROVED IMPACT RESISTANCE AND ABRASION RESISTANCE}

자동차와 같은 운송수단의 창으로는 외부 충격으로부터 내부의 사람을 보호하기 위해 안전유리가 적용되어야 한다. 이러한 안전유리로는, 유리 사이에 공중합체 필름을 삽입하여 접합하는 접합유리(laminated glass)와 유리를 고온으로 승온한 뒤 급랭하는 방식으로 만들어지는 강화유리(tempered glass)가 있다.

운송수단용 안전유리(예컨대, 접합유리)는 운송수단의 모든 창에 적용될 수 있으나, 경제적인 이유로 그 전면부에 선택적으로 적용되는 것이 보통인데, 이는 운송수단의 전면부가 외부 물체로부터 충격을 받을 확률이 가장 높고 그 충격 또한 가장 크기 때문이다. 또한, 운송수단의 전면부 유리는 돌 등의 작고 날카로운 파편에 의해 충격을 받아 발생하는 주행중 파손을 막기 위해 내충격성을 갖추어야 하며, 비산되는 모래, 이물 및 와이퍼 등에 의해 유리 표면이 마모되는 것을 억제하기 위해 내마모성도 갖추어야 한다.

요즘 차량의 창은 디자인적인 이유로 면적이 넓어지고 있어 적용되는 유리의 무게가 증가하며, 이에 따라 전체적인 차량의 무게도 자연히 증가하여 차량의 연비에 악영향을 미치고 있다. 주로 차량에 적용되는 창유리는 2 내지 3mm의 동일한 두께의 유리 두 장과 공중합체 필름으로 구성된 접합유리로서, 무겁다는 단점을 가지고 있다. 최근 경량화 등의 이유로 1.8mm 정도의 얇은 두께의 유리가 일부 적용되고 있으나, 경량화 효과가 적고 오히려 기존의 두꺼운 유리 대비 내충격성이 떨어지는 문제가 있다.

대한민국공개특허 제2008-0015347호에는 파편투과방지를 위해 유리를 복합으로 접합(multi-laminated)한 구조가 개시되어 있다. 하지만 이러한 접합구조는 너무 복잡하기 때문에 제조비용이 지나치게 상승하므로 일반적인 운송수단의 창유리로는 적합하지 않다.

미합중국특허 제6280547호에는 딱딱한 열가소성 수지를 포함하는, 내충격성 성능이 향상된 접합유리가 개시되어 있다. 하지만 접합유리에 있어서, 접합을 위한 필름 이외에 추가로 딱딱한 열가소성 수지를 사용하면, 공정이 복잡해지고 제조비용이 상승하기 때문에 이 역시 일반적인 운송수단의 창유리로는 적합하지 않다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 종래의 접합유리 대비 감소된 무게를 가지면서도 내충격성 및 내마모성이 우수하고, 간단한 공정을 통해 경제적으로 제조할 수 있어 운송수단의 창유리 또는 태양전지 패널용으로 특히 적합한 접합유리를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하고자 본 발명은, 2층 이상의 복수의 유리층 및 이들을 접합하는 적어도 1층의 중합체 필름을 포함하고, 여기서 외부유리층 두께는 1.4~2.3mm이고, 내부유리층 두께는 1~1.7mm이며, 외부유리/내부유리의 두께비는 1.2~2.3이고, 외부유리층이 압축응력 형성 처리된 것임을 특징으로 하는 접합유리를 제공한다.

본 발명의 바람직한 접합유리는, 외부유리층의 표면 비커스 경도가 500kgf/mm² 이상이다.

본 발명의 바람직한 접합유리는, KS L 2007 규격에 따른 내마모 시험 후 Haze(흐림) 값이 3% 이하를 만족시킨다.

또한 본 발명의 바람직한 접합유리는, 단위 면적당 무게가 10kg/m² 이하이다.

또한, 본 발명의 바람직한 접합유리는, 운송수단의 창(전면, 측면, 후면), 자동차 선루프 또는 태양전지 패널용으로 특히 적합하다.

본 발명의 접합유리는 종래의 접합유리 대비 감소된 무게를 가지면서도 내충격성 및 내마모성이 우수하고, 간단한 공정을 통해 경제적으로 제조할 수 있어 운송수단의 창유리 또는 태양전지 패널용으로 특히 적합하다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 접합유리는 외부유리층(차량용 접합유리일 경우, 차량 외부측에 위치)을 포함하며, 그 두께는 1.4~2.3mm이고, 보다 바람직하게는 1.5~2.2mm이며, 가장 바람직하게는 1.5~2.1mm이다. 외부유리층의 두께가 1.4mm 미만이면 접합유리의 내충격성이 급격히 떨어지고, 2.3mm를 초과하면 경량화 효과를 얻기 힘들다.

본 발명의 접합유리는 내부유리층(차량용 접합유리일 경우, 차량 내부측에 위치)을 포함하며, 그 두께는 1~1.7mm이고, 보다 바람직하게는 1.1~1.6mm이며, 가장 바람직하게는 1.3~1.6mm이다. 내부유리층의 두께가 1mm 미만이면 접합유리의 내충격성이 급격히 떨어지고, 1.7mm를 초과하면 경량화 효과를 얻기 힘들다.

본 발명의 접합유리에 있어서, 상기 외부유리/내부유리의 두께비가 1.2~2.3이고, 보다 바람직하게는 1.2~1.6이다. 외부유리/내부유리의 두께비가 1.2 미만이면(즉, 외부유리가 내부유리에 비하여 지나치게 얇으면) 접합유리의 내충격성이 급격히 떨어지고, 2.3을 초과하면 (즉, 외부유리가 내부유리에 비하여 지나치게 두꺼우면) 경량화 효과를 얻기 힘들다.

상기 외부유리층, 내부유리층 또는 양자 모두에 사용가능한 모유리에는 특별한 제한이 없으며, 당 분야에서 운송수단의 창유리로서 통상적으로 사용되는 성분 및 함량으로 구성된 모유리를 특별한 제한없이 채택하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 외부유리층 및 내부유리층으로서 각각 독립적으로 일반적인 소다라임(Soda Lime) 유리, 리튬알루미노실리케이트(Lithium Alumino Silicate) 유리, 알칼리알루미노실리케이트(Alkali Alumino Silicate)유리 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 조성물 100중량부당 SiO₂ 65~75중량부, Al₂O₃ 0~10중량부, Na₂O 10~15중량부, K₂O 0~5중량부, CaO 1~12중량부 및 MgO 0~8중량부를 포함하는 모유리 조성물(Soda lime 유리 조성)이 상기 외부유리층, 내부유리층 또는 양자 모두에 사용가능하다.

본 발명의 다른 구체예에 따르면, 조성물 100중량부당 SiO₂ 50~70중량부, Al₂O₃ 5~20중량부, Li₂O 0.1~10중량부, Na₂O 8~16중량부, K₂O 0~2중량부, CaO 1중량부 이하 및 MgO 0~3중량부를 포함하는 모유리 조성물(Lithium Alumino 유리 조성)이 상기 외부유리층, 내부유리층 또는 양자 모두에 또한 사용가능하다.

본 발명의 또 다른 구체예에 따르면, 조성물 100중량부당 SiO₂ 50~70중량부, Al₂O₃ 5~20중량부, Na₂O 10~20중량부, K₂O 0~8중량부, CaO 0~5중량부 및 MgO 2~8중량부를 포함하는 모유리 조성물(Alkali Alumino 유리 조성)이 상기 외부유리층, 내부유리층 또는 양자 모두에 또한 사용가능하다.

상기한 바와 같은 모유리 조성물들은 또한, 독립적으로 1종 이상의 착색 성분을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 착색 성분의 예로는 Fe₂O₃, CoO, Se 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 그 함량은 적절한 수준으로 선택될 수 있으며, 예컨대 유리 조성물 100중량부당 각각의 착색 성분 함량은 0.0001~2중량부, 보다 구체적으로는 0.005~1중량부, 보다 더 구체적으로는 0.01~0.1중량부 수준일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 접합유리에 있어서, 외부유리층으로는 압축응력 형성 처리된 것을 사용한다. 압축응력 형성 처리는, 유리를 연화점 근처까지 승온시킨 다음 자연냉각 또는 공기로 급랭하는 열처리법, 또는 유리내의 알칼리 이온을 이온반경이 더 큰 용윰염(예컨대, KNO₃ 용윰염) 내의 다른 이온으로 치환하는 이온치환법, 또는 이들 양자 모두에 의해 수행될 수 있다. 이러한 압축응력 형성 처리의 결과, 바람직하게는 1MPa 이상(예컨대, 1~1000MPa), 보다 바람직하게는 10MPa 이상(예컨대, 10~900MPa)의 표면 압축응력이 외부유리층에 형성된다. 내부유리층으로는 상기와 같이 압축응력 형성 처리된 것을 사용할 수도 있고, 그렇지 않은 것을 사용할 수도 있다.

본 발명의 접합유리는, 2층 이상의 복수의 유리층 사이에 개재되어 이들을 접합하는 적어도 1층의 중합체 필름을 포함한다.

상기 중합체 필름에는 특별한 제한이 없으며, 당 분야에서 접합유리에 접합층으로서 통상적으로 사용되는 재질 및 두께의 (공)중합체 필름을 특별한 제한없이 채택하여 사용할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 중합체 필름으로는 폴리비닐부티랄(PVB) 필름, 폴리에스테르 필름, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 등을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 PVB 필름을 사용할 수 있으며, 그 두께는 0.1~1.2mm, 보다 바람직하게는 0.5~1mm 수준일 수 있으나, 그 두께나 재질이 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 접합유리를 제조하는 방법에는 특별한 제한이 없으며, 통상의 접합유리 제조방법 및 장비를 그대로 또는 적절히 변형하여 사용할 수 있다. 예컨대, 상기 설명한 바와 같은 조성 및 두께의 복수의 유리층을 절단 및 면취가공한 뒤 세척하고, 곡성형 및 열처리(이 공정에서 유리의 성형 및 냉각 속도에 따라 압축응력이 형성됨)한 뒤, 필요시 화학강화, 압축응력 형성 등을 추가로 행하고, 중합체 필름을 개재하여 접합하는 공정을 통하여 본 발명의 접합유리를 제조할 수 있다.

본 발명의 접합유리에 있어서, 외부유리층의 표면(압축응력 형성 처리된 면) 비커스 경도는 바람직하게는 500kgf/mm² 이상(예컨대, 500~1000kgf/mm²), 보다 바람직하게는 530kgf/mm² 이상(예컨대, 530~800kgf/mm²), 보다 더 바람직하게는 550kgf/mm² 이상(예컨대, 550~750kgf/mm²)이다. 외부유리층의 표면 비커스 경도가 500kgf/mm² 미만이면 내마모성이 급격히 저하될 수 있다.

본 발명의 바람직한 접합유리는, KS L 2007 규격에 따른 내마모 시험(Taber 시험기, 회전 수 3000회) 후 Haze(흐림) 값이 3% 이하(예컨대, 0.1~3%), 보다 바람직하게는 2.5% 이하(예컨대, 0.5~2.5%)를 만족시킨다.

또한, 본 발명의 접합유리에 있어서, 단위 면적당 무게는 바람직하게는 10kg/m² 이하(예컨대, 8~10kg/m²)이다. 단위 면적당 무게가 10kg/m²를 초과하면 경량화 효과를 얻기 힘들다.

본 발명에 따른 접합유리는 종래의 접합유리 대비 감소된 무게를 가지면서도 내충격성 및 내마모성이 우수하고, 경제적으로 제조할 수 있기 때문에, 운송수단의 창(전면, 측면, 후면), 자동차 선루프 또는 태양전지 패널용으로 특히 적합하다. 하지만, 본 발명의 접합유리의 용도가 이에 제한되는 것은 아니다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[ 실시예 1~12 및 비교예 1~2]

하기 표 1 및 표 2에 나타낸 두께 및 종류의 외부유리 및 내부유리를 0.76mm 두께의 PVB 필름으로 개재하여 접합유리를 구성하였다. 이 접합유리의 외부유리에 대하여 하기 표 1 및 표 2에 나타낸 방법으로 압축응력 형성 처리를 실시하였다(비교예는 미처리).

사용된 유리 조성은 다음과 같았다.

Soda lime 유리 조성(100중량부당): SiO₂ 65~75중량부, Al₂O₃ 0~10중량부, Na₂O 10~15중량부, K₂O 0~5중량부, CaO 1~12중량부 및 MgO 0~8중량부 포함.

Alkali Alumino 유리 조성(100중량부당): SiO₂ 50~70중량부, Al₂O₃ 5~20중량부, Na₂O 10~20중량부, K₂O 0~8중량부, CaO 0~5중량부 및 MgO 2~8중량부 포함.

Lithium Alumino 유리 조성(100중량부당): SiO₂ 50~70중량부, Al₂O₃ 5~20중량부, Li₂O 0.1~10중량부, Na₂O 8~16중량부, K₂O 0~2중량부 및 CaO 1중량부 이하 포함.

외부유리의 압축응력 형성방법은 다음과 같았다.

열처리: 유리를 600~720℃까지 승온시킨 다음 자연냉각 또는 급랭.

이온치환: 유리를 350~500℃의 순수 KNO₃ 용윰염 내에서 1~8시간 동안 처리.

상기와 같이 하여 제작이 완료된 접합유리에 대하여, 다음의 방법으로 물성을 측정하였고, 그 결과를 표 1 및 표 2에 나타내었다.

내충격 시험: 충격봉(길이: 25mm, 직경: 4.6mm, Tip의 각도: 120°(원뿔), 중량: 3.2g, 재질: 스틸)을 유리표면에 수직으로 자유 낙하시켜 크랙이 발생한 높이를 측정.

내마모 시험: KS L 2007 규격에 명시된 내마모 테스트에 따라 진행(Taber 시험기의 회전 수: 3000회)하여 Haze(흐림값) % 측정.

표면 압축응력: ORIHRA社의 Surface Stress Meter(FSM 7000-H)로 측정.

비커스 경도: Akashi社의 MicroVickers Hardness tester로 측정.

Claims

2층 이상의 복수의 유리층 및 이들을 접합하는 적어도 1층의 중합체 필름을 포함하고, 여기서 외부유리층 두께는 1.4~2.3mm이고, 내부유리층 두께는 1~1.7mm이며, 외부유리/내부유리의 두께비는 1.2~2.3이고, 외부유리층이 압축응력 형성 처리된 것이고,
상기 외부유리층은 열처리법에 의해 압축응력 형성 처리되어 표면 압축 응력이 10 내지 30 MPa이고,
상기 외부유리층의 표면 비커스 경도가 500kgf/mm² 이상이고,
KS L 2007 규격에 따른 내마모 시험 후 Haze 값이 3% 이하인 것을 특징으로 하는 접합유리.
제1항에 있어서, 외부유리층 및 내부유리층이 각각 독립적으로 소다라임 유리, 리튬알루미노실리케이트 유리 및 알칼리알루미노실리케이트 유리로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 접합유리.
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삭제
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제1항 또는 제2항에 있어서, 단위 면적당 무게가 10kg/m² 이하인 것을 특징으로 하는 접합유리.
제1항 또는 제2항에 있어서, 운송수단의 창, 자동차 선루프 또는 태양전지 패널용인 것을 특징으로 하는 접합유리.
2층 이상의 복수의 유리층 및 이들을 접합하는 적어도 1층의 중합체 필름을 포함하고, 여기서 외부유리층 두께는 1.4~2.3mm이고, 내부유리층 두께는 1~1.7mm이며, 외부유리/내부유리의 두께비는 1.2~2.3이고, 외부유리층이 압축응력 형성 처리된 것이고,
상기 외부유리층은 이온치환법에 의해 압축응력 형성 처리되어 표면 압축 응력이 400 MPa 이상이고,
상기 외부유리층의 표면 비커스 경도가 500kgf/mm² 이상이고,
KS L 2007 규격에 따른 내마모 시험 후 Haze 값이 3% 이하인 것을 특징으로 하는 접합유리.
제9항에 있어서, 외부유리층 및 내부유리층이 각각 독립적으로 소다라임 유리, 리튬알루미노실리케이트 유리 및 알칼리알루미노실리케이트 유리로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 접합유리.
삭제
삭제
제9항 또는 제10항에 있어서, 단위 면적당 무게가 10kg/m² 이하인 것을 특징으로 하는 접합유리.
제9항 또는 제10항에 있어서, 운송수단의 창, 자동차 선루프 또는 태양전지 패널용인 것을 특징으로 하는 접합유리.