KR102406245B1 - 일광 차단 코팅 및 열복사 반사 코팅을 갖는 복합 판유리 - Google Patents

일광 차단 코팅 및 열복사 반사 코팅을 갖는 복합 판유리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 외측 표면(I) 및 내측 표면(II)을 갖는 외부 판유리(1), 외측 표면(III) 및 내측 표면(IV)을 갖는 내부 판유리(2), 및 외부 판유리(1)의 내측 표면(II)을 내부 판유리(2)의 외측 표면(III)에 결합시키는 열가소성 중간층(3)을 포함하는 복합 판유리에 관한 것이다.
상기 복합 판유리는 외부 판유리(1)와 내부 판유리(2) 사이에, 태양 방사선의 가시 스펙트럼의 밖의 광선, 특히 적외선을 실질적으로 반사 또는 흡수하는 하나 이상의 일광 차단 코팅(4)을 가지며,
상기 복합 판유리는, 상기 내부 판유리(2)의 내측 표면(IV)에 열복사 반사 코팅(5) (low-E 코팅)을 가지며, 상기 복합 판유리는 0.02 내지 0.08의 투과율 인덱스 A를 가지며, 투과율 인덱스 A는하기 화학식 I에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.
A = TLcomposite glass pane/(TLlow-E-coated pane * TE) (화학식 I)

Description

일광 차단 코팅 및 열복사 반사 코팅을 갖는 복합 판유리
본 발명은 일광 차단 코팅(sun protection coating) 및 열복사 반사 코팅(thermal-radiation-reflecting coating)을 갖는 복합 판유리(composite pane) 및 그의 용도에 관한 것이다.
청구항 1의 전제부의 특징을 갖는 복합 판유리가, 예를 들어 DE 19927683 C1에 공지되어 있다. DE 19927683 C1은 2개 이상의 유리판으로 이루어지고, 이들을 결합하는 투명한 복합층을 가지며, 태양 방사선의 가시 스펙트럼의 이외의 광선, 특히 적외선을 실질적으로 반사하는 일광 차단층을 갖는 복합 유리판을 개시하고 있다. 상기 복합 유리판은 내부 공간을 향하는 표면에, 일광 차단층으로부터 공간적으로 분리되며 열복사선을 실질적으로 반사하는 추가의 투명한 코팅(low-E 층)이 제공되는 것을 특징으로 한다. DE 19927683 C1의 목적은 낮은 외부 온도에서 넓은 면적의 글레이징에 의한 차량 내부로부터의 열 흡수가 크게 감소되는 일광 차단 특성을 갖는 복합 유리판을 제공하는 것이다. 복합 판유리를 통한 광 투과율은 예를 들어 31 %이다.
선루프 및 슬라이딩 지붕에 사용되는 것과 같은 글레이징은 2-10 % 사이의 광선 투과율과 TTS 값으로 규정되는 특정의 일광 차단이 요구된다. TTS 값은 판유리를 통해 전달되는 태양으로부터의 총 열복사의 측정치이며, 예를 들어, ISO 9050에 따라 측정된다. 광 투과율이 높을수록 한편으로는 열 복사선이 너무 많이 전달되고, 다른 한편으로는 글레이징 뒤의 개인은 너무 많은 광으로 인해 시각적으로 방해를 받을 수 있다. 광 투과율이 낮으면 글레이징이 전체적으로 너무 어두워서 글레이징 뒤의 개인은 글레이징을 통하여 더 이상 볼 수 없게 된다.
따라서, 지붕을 통한 외부 시야와 우수한 열적 특성 사이에서 가능한 최상의 타협을 보장하기 위해 2-10 %의 광 투과율을 가지면서 가능한 가장 낮은 TTS 값이 목표이다. 따라서 라미네이팅된 선루프 및 슬라이딩 루프에서 낮은 조도(radiance) 및 IR 반사 기능, 즉 태양 복사 제어 기능이 결합되어야 한다. IR 반사 기능, 즉 태양 복사 제어 기능은 외부 판유리 내부의 은계(silver-based) 코팅 또는 2 개의 폴리비닐부티랄 필름 사이의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름에 의해 달성된다. 은계 코팅은 가시 광선 범위에서의 반사율이 10 % 이상으로 비교적 높다는 본질적인 단점을 갖는다. 이러한 반사율은 글레이징의 내부측에서 인식되는 반사율에 영향을 준다. 차량 탑승자는 6 % 미만, 바람직하게는 4 % 미만의 광 반사율에 의해서는 자신이 방해받는 것으로 인식하지 않는다. 태양 제어 코팅과 내부 유리판 사이에 어두운 색조의 폴리비닐부티랄 필름을 사용하더라도 이러한 영향을 완전히 보상할 수 없으며, 광 투과율에 따라 내부 판유리의 내부측의 광 반사율을 증가시킬 수 있다. 이러한 광 반사율의 증가는 차량 탑승자, 특히 뒷좌석 탑승자에게 단점으로 인식되는데, 이는 예를 들어, 선루프 또는 슬라이딩 루프에서 대시 보드가 강하게 반사되어 선루프 또는 슬라이딩 루프를 통한 가시성이 저하되고 시각적인 불편함이 발생하기 때문이다.
이러한 단점은 또한 DE 19927683 C1에 개시된 바와 같이 선루프 및 슬라이딩 루프의 복합 판유리에 영향을 미친다.
WO2013/127563A1은 유리판들 사이의 일광 차단층 및 내부측 표면의 low-E 코팅을 갖는 다른 복합 판유리를 개시하고 있다. Low-E 코팅은 니오븀, 탄탈륨, 몰리브덴 또는 지르코늄을 기본으로 한다.
본 발명의 목적은 바람직한 것으로 요구되는 복합 판유리를 통한 광 투과율 의 범위인 2 내지 10%에 걸쳐서, 내부 판유리의 내부측에서 인식되는 6 % 미만, 바람직하게는 4 % 미만의 일정한 광 반사율을 달성하는 것이다. 추가 목적은 가능한 가장 낮은 TTS 값을 달성하는 것이다.
상기 목적은 본 발명의 청구항 1에 따른 복합 판유리에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 복합 판유리는 외측 표면 및 내측 표면을 갖는 외부 판유리, 외측 표면 및 내측 표면을 갖는 내부 판유리, 및 외부 판유리의 내측 표면을 내부 판유리의 외측 표면에 결합시키는 열가소성 중간층을 포함한다. 여기서, 복합 판유리는 외부 판유리와 내부 판유리 사이에, 태양광의 가시 스펙트럼의 바깥 쪽의 광선, 특히 적외선을 실질적으로 반사하거나 흡수하는 적어도 하나의 일광 차단 코팅을 포함한다. 그리고 복합 유리판은 내부 판유리의 내측 표면 상에 열복사 반사 코팅을 가지며, 복합 판유리는 0.02 내지 0.08의 투과율 인덱스 A를 가진다. 여기서 투과율인덱스 A (A 값)는 하기 식(I)에 따라 결정된다.
A = TL복합 유리판/(TLlow-E-코팅된 판유리 * TE) (I)
여기서 TL은 광 투과율이고 TE는 에너지 투과율이며, 각 경우 ISO 9050에 따라 측정된다.
"TL복합 유리판" 은 전체 복합 판유리를 통한 광 투과율을 지칭한다. "TLlow-E-코팅된 판유리"는 열복사 반사 코팅과 함께 내부 판유리를 통한 광 투과율을 지칭한다. TL 값은 복합 판유리의 구성 요소, 즉 내부 판유리, 외부 판유리 및 중간층의 틴팅을 선택함으로써 적절히 조절될 수 있다. TE 값도 마찬가지로 복합 판유리의 구성 요소의 틴팅의 선택, 그리고 일광 차단 코팅 및 열복사 반사 코팅의 특성을 통해 결정된다. 상응하는 값은 본 발명에 따른 투과율 인덱스 A를 달성하기 위해 당업자에 의해 적절히 선택될 수 있다.
원칙적으로, 투과율 값은 또한 약간만 변경된 투과율 인덱스 A를 사용하여 ISO 9050 이외의 다른 표준에 의해도 결정될 수 있다.
놀랍게도, 이러한 복합 판유리는 1 내지 12 %, 바람직하게는 2 내지 10 %의 낮은 광 투과율을 가지며, 동시에 복합 판유리의 광 반사율이 6 % 미만, 특히 4 % 미만이며, 낮은 총 투과 열 복사(TTS), 특히 50 % 미만, 바람직하게는 35 % 미만, 특히 바람직하게는 25 % 미만(ISO 9050에 따라 측정)을 가진다는 것이 밝혀졌다.
여기서, 광 반사율은 8°각도에서의 반사율을 의미한다.
따라서, 입사 태양 방사선의 적은 부분 만이 판유리 뒤의 공간에 도달하여, 한편으로는 유리한 일광 차단이 보장되고, 다른 한편으로는 복합 판유리 뒤의 공간의 가열이 크게 방지되며 동시에 내부 판유리의 내측에서의 반사를 최소로 줄일 수 있다.
광 투과율(TL) 및 반사율(RL)의 값은 (차량 글레이징에서 통상 그렇듯이) 광 유형 A (light type A), 즉 380 nm 내지 780 nm의 파장에서 태양광의 가시적인 부분을 지칭한다. 실질적으로 태양 방사선의 가시 스펙트럼 이외의 광선, 특히 적외선은 약 800nm보다 큰 파장의 광선이다.
투과율 인덱스 A는 0.02 내지 0.08, 바람직하게는 0.04 내지 0.08, 특히 바람직하게는 0.06 내지 0.08, 가장 특히 바람직하게는 0.07 내지 0.08이다.
복합 판유리는 창 개구부에서 내부 공간, 특히 차량의 내부를 외부 환경으로부터 분리하기 위한 것이다. 복합 판유리는 라미네이트이며, 본 발명에서 "외부 판유리(outer pane)"및 "내부 판유리(inner pane)"으로 지칭되고 열가소성 중간층을 통해 서로 연결된 제 1 유리 및 제 2 유리를 포함한다. 본 발명에서 "내부 판유리"는 설치된 위치에서 내부를 향하는 판유리이다. "외부 판유리"는 설치된 위치에서 외부 환경을 향한 판유리를 나타낸다. 본 발명에서 "내측 표면(interior-side surface)" 또는 "내부(inside)" 또는 "내부 표면(inner surface)"는 설치된 위치에서 내부를 향하는 판유리의 표면을 의미한다. 본 발명에서 "외측 표면(outer-side surface)" 또는 "외부(outside)" 또는 "외부 표면(outer surface)"은 설치된 위치에서 외부 환경을 향하는 판유리의 표면을 의미한다.
유리판의 표면은 일반적으로 다음과 같이 참조된다:
외부 판유리의 외측 면은 측면 1(side 1)로 지칭된다. 외부 판유리의 내측 면을 측면 2(side 2)로 지칭한다. 내부 판유리의 외측 면을 측면 3(side 3)으로 지칭한다. 내부 판유리의 내측 면을 측면 4(side 4)라고 한다.
외부 판유리의 내측 표면과 내부 판유리의 외측 표면은 서로 마주보며, 열가소성 중간층의 수단에 의해 서로 결합된다.
열가소성 중간층은 하나 또는 복수의 열가소성 필름에 의해 형성된다. 열가소성 필름은 바람직하게는 폴리비닐부티랄(PVB), 에틸렌 비닐아세테이트(EVA), 폴리우레탄(PU) 및/또는 이들의 혼합물 및/또는 이들의 공중합체, 특히 바람직하게는 폴리비닐부티랄을 함유한다. 필름은 바람직하게는 언급된 물질을 기초로 하지만, 다른 성분, 예를 들어 가소제, 착색제, IR 또는 UV 흡수제를 바람직하게는 50 % 미만의 함량으로 함유할 수 있다.
하나 이상의 열가소성 중합체 필름, 특히 하나 이상의 PVB 필름이 틴팅된 역가소성 중합체 필름인 것이 바람직하며, 2 내지 80 %, 바람직하게는 5 내지 50 %, 특히 바람직하게는 8 내지 36 %의 광 투과율을 갖는다. 틴팅된 열가소성 중합체 필름을 사용하는 것은 전체 적층 유리에 대한 광 투과율이 열가소성 중합체 필름의 선택에 의해 유리하게 조정될 수 있다는 이점을 갖는다. 또한, 열가소성 중합체 필름을 특정 광 투과율 및 특정 low-E층과 조합함으로써, 복합 유리판의 측면 4(side 4)에서의 반사율을 6 % 미만의 바람직한 범위로 조정할 수 있다.
개별 중합체 필름, 특히 PVB 필름은 바람직하게는 약 0.2 mm 내지 1 mm, 예를 들어 0.38 mm 또는 0.76 mm의 두께를 갖는다. 복합 유리판의 다른 특성은 필름의 두께에 의해 영향을 받을 수 있다는 것이다. 예를 들어, 더 두꺼운 PVB 필름은, 특히 음향 활성 코어를 함유할 때, 음향 감쇠의 개선, 복합 유리판의 내파괴성의 증가 및 자외선에 대한 보호(UV 차단)의 증가를 제공한다.
본 발명에 따르면, 일광 차단 코팅(또는 일광 차단층)은 외부 판유리와 내부 판유리 사이에 배열된다. 바람직한 실시 양태에서, 일광 차단 코팅은 외부 판유리의 내측 표면에 도포된다. 다른 바람직한 구체 예에서, 일광 차단 코팅은 열가소성 중간층에 내장된다. 이를 위해, 일광 차단 코팅은 2 개의 열가소성 필름 사이에 배열된 캐리어 필름에 적용된다. 캐리어 필름은 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 함유하고, 예를 들어 약 20㎛ 내지 100㎛의 두께, 예를 들어 50 μm의 두께를 갖는다. 다른 실시 형태에서, 일광 차단 코팅은 내부 판유리의 외측 표면에 도포된다.
일광 차단 코팅의 역할은 특히 적외선 범위에서 태양 방사선의 일부를 걸러내는 것이다. 일광 차단 코팅은 바람직하게는 각각 하나 이상의 유전체층(dielectric layer) 사이에 매설된 하나 이상의 얇은 투명 금속층을 포함한다. 은(silver)은 상대적으로 중성적인 색상 효과를 가지며, 태양광의 가시 범위 밖의 적외선을 선택적으로 반사시키기 때문에, 금속층에 바람직한 금속으로 확립되었다. 유전체층은 그의 굴절률로 인해, 코팅된 판유리의 광학 특성을 개선하고 산화로부터 금속 기능성층(metallic functional layer)을 보호하는 역할을 한다. 예를 들어, 반응성 스퍼터링 방법을 사용하여 제조될 수 있는 이러한 일광 차단층은 빌딩의 글레이징에 널리 사용되며, 자동차에도 이미 사용되고 있다. 대부분의 경우 2 개, 심지어 3 개 또는 4 개의 은 기능성층(silver functional layer)을 가지는 층 시스템이 사용되는데, 이는 은 기능성층의 효율성, 즉 가시 광선의 투과율에 대한 가시 광선 범위 밖의 적외선의 반사가 더 크기 때문이다.
적합한 일광 차단 코팅은 예를 들어 WO2013/104439A1 및 DE 19927683C1로부터 공지되어 있다.
유전체층은 바람직하게는 ZnO, SnZnO, AIN, SiO2, TiO2 또는 Si3N4와 같은 유전체 산화물 또는 질화물을 기본으로 한다.
무기, 특히 은계 코팅에 대한 대안으로서, 일광 차단 코팅은 또한 비금속성, 유기물 기반으로 형성될 수 있다. 이 경우, 일광 차단 코팅은 바람직하게는 몇 개의, 전형적으로 상이한 또는 교대 굴절률을 갖는 수백 개의 유기층의 스택이다. 스택은 간섭 효과로 인한 IR선을 반사하는 복굴절 유전체 간섭 스택이다. 이러한 유기 코팅은 금속 코팅과 비교하여 더 높은 색 중성성 및 더 높은 광 투과율의 이점을 갖는다. 또한, 전자기 신호의 전송을 방해하지 않는다. 이러한 PET 캐리어 필름상의 일광 차단 코팅은 예를 들어 상표명 "Ultra-CLear Solar Film"로 3M 사에 의해 제공된다.
본 발명에 따르면, 열복사를 반사하는 코팅이 내부 판유리의 내부 측면(side 4)에 도포된다. 이러한 코팅은 예를 들어 WO2013/131667A1로부터 알려져 있다. 열복사 반사 코팅은 또한 낮은 방사율, 방사율 감소 코팅, low-E 코팅 또는 low-E 층을 갖는 코팅으로 지칭될 수 있다. 그 역할은 열복사선, 즉 특히, 태양 방사선의 IR 성분보다 더 긴 파장의 IR선을 반사하는 것이다. 낮은 외부 온도에서, low-E 코팅은 열을 내부로 다시 반사시키고 내부의 냉각을 감소시킨다. 높은 외부 온도에서는 low-E 코팅은 가열된 복합 판유리의 열복사선을 외부로 반사하고 내부의 가열을 감소시킨다. 내부 판유리의 내측 면에서, 본 발명에 따른 코팅은 여름철에 특히 효과적으로 판유리로부터 내부로의 열 복사선의 방출을 감소시키고, 겨울에는 외부 환경으로의 열 방출을 감소시킨다.
열복사 반사 코팅은 바람직하게는 투명 전도성 산화물(TCO), 바람직하게는 인듐 주석 산화물, 언급된 인듐 주석 산화물을 가지는 안티몬-도핑 또는 불소-도핑된 주석 산화물 및/또는 갈륨- 및/또는 알루미늄-도핑된 산화 아연(ZnO:Ga, bzw. ZnO:Al)을 포함하는 기능성 층을 포함한다. 그러나, 기능성 층은 또한 다른 전기 전도성 산화물, 예를 들어 불소-도핑된 산화 주석(SnO2:F), 안티몬-도핑된 산화 주석(SnO2:Sb), 인듐 아연 산화물(IZO)의 혼합물, 갈륨-도핑된 또는 알루미늄-도핑된 산화 아연, 니오브-도핑된 산화 티타늄, 카드뮴 스타네이트 및/또는 아연 스타 네이트를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 코팅의 방사율 및 굽힘성 측면에서 양호한 결과가 달성된다. 기능성 층의 재료의 굴절률은 바람직하게는 1.7 내지 2.5이다.
인듐 주석 산화물은 바람직하게는 인듐 주석 산화물 타겟을 가진 마그네트론 강화 음극 스퍼터링에 의해 증착된다. 타겟은 바람직하게는 75 중량 % 내지 95 중량 %의 산화 인듐 및 5 중량 % 내지 25 중량 %의 산화 주석뿐만 아니라 제조 관련 혼합물을 함유한다. 주석-도핑된 산화 인듐의 증착은 보호 가스 분위기, 예를 들어 아르곤 하에서 수행되는 것이 바람직하다. 소량의 산소가 예를 들어 기능성 층의 균질성을 개선시키기 위하여 첨가될 수 있다.
대안적으로, 타겟은 바람직하게는 75 중량 % 내지 95 중량 %의 인듐 및 5 중량 % 내지 25 중량 %의 주석을 함유할 수 있다. 인듐 주석 산화물의 증착은 바람직하게는 음극 스퍼터링을 하는 동안 반응 가스로서 산소를 첨가하여 수행된다.
열복사 반사 코팅은 또한 전형적으로 유전체층, 특히 ZnO, SnZnO, AIN, TiO2, SiO2 또는 Si3N4와 같은 유전체 산화물 또는 질화물로 만들어진 유전체층을 포함한다. 반사 전도성 산화물의 층은 내부측면으로부터 충분히 낮은 반사율을 보장하기 위해 위 및 아래에 추가 유전체층을 사용함으로써 반사 방지성(antireflective)으로 만들어진다.
본 발명에 따른 판유리의 방사율은 열복사 반사 코팅의 기능성 층의 두께에 의해 영향을 받을 수 있다. 기능성 층의 두께는 바람직하게는 40 nm 내지 200 nm, 특히 바람직하게는 60 nm 내지 150 nm, 가장 특히 바람직하게는 65 nm 내지 85 nm, 예를 들어 약 75 nm이다. 이러한 두께의 범위에서, 방사율에 대한 특히 유리한 값 및 손상없이 굽힘 또는 템퍼링과 같은 기계적 변형을 견딜 수 있는 열복사 반사 코팅의 특히 유리한 능력이 얻어진다.
본 발명에 따른 복합 판유리의 내부측면 방사율은 바람직하게는 50 % 이하, 특히 바람직하게는 10 % 내지 50 %, 가장 특히 바람직하게는 20 % 내지 35 %이다. "내부측면 방사율(interior-side emissivity)"은 예를 들어 이상적인 열라디에이터(흑체)와 비교하여 설치된 위치에서 판유리가 얼마나 많은 열복사선을 건물 또는 차량의 내부로 방출하는지를 나타내는 척도를 의미한다. 본 발명에서, "방사율(emissivity)"은 standard EN 12898에 따른 283K에서의 정규 방사율을 의미한다.
본 발명에 따른 복합 판유리는 또한 바람직하게는 내부 판유리가 그에 적용된 열복사 반사 코팅(low-E 층)과 함께 25 % 내지 95 %의 광 투과율을 갖는 것을 특징으로 한다.
서로 독립적으로, 외부 판유리 및 내부 판유리는 바람직하게는 유리 또는 플라스틱, 바람직하게는 소다 석회 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 폴리카보네이트 또는 폴리메타크릴레이트로 제조된다. 특히 바람직한 실시예에서, 외부 판유리 및 내부 판유리는 유리로 만들어진다.
적합한 유리판으로는 VG 시리즈 회색 유리 및 TSA 시리즈 녹색 유리판의 상표명 VG10, VG20, VG40, TSANx, TSA3 +, TSA4 + (쌩-고벵)로 알려진 유리판을 포함한다.
서로 독립적으로, 외부 및/또는 내부 판유리는 바람직하게는 0.1 내지 4 mm, 바람직하게는 1 내지 4 mm, 특히 바람직하게는 1.6 mm 내지 약 2.1 mm의 두께를 갖는다.
본 발명에 따른 복합 판유리는 바람직하게는 1 % 내지 12 %, 바람직하게는 2 % 내지 10 %의 광 투과율을 갖는다(ISO 9050에 따라 측정됨).
열복사 반사코팅(low-E 층)이 적용된 내부 판유리는 바람직하게는 8°의 각도에서 6 % 미만, 특히 바람직하게는 4.0 % 미만의 광 반사율(RL)을 갖는다 (ISO9050에 따라 측정됨). 이는 복합 판유리의 일부로서, 코팅된 내부 판유리의 광 반사율, 즉 복합 판유리의 내부측면 반사율, 즉 외부 판유리에서 멀어지는 내부 판유리 표면에서의 광 반사율을 의미한다.
투과율 인덱스 A는 최적의 특성을 달성하기 위해 중간층의 광 투과율의 함수로서 이상적으로 설정된다. 바람직하게는, 투과율 인덱스 A는
- 0.02 내지 0.08의 범위(중간층의 광 투과율(TL)이 5 내지 20 %),
- 0.04 내지 0.08의 범위(중간층의 광 투과율이 20 내지 25 %),
- 0.05 내지 0.08의 범위(중간층의 광 투과율이 25 내지 30 %),
-0.07 내지 0.08의 범위(중간층의 광 투과율이 30 % 초과, 바람직하게는 30 % 내지 50 %)이다.
바람직하게는, 전술한 중간층의 광 투과율의 범위는 결정적이다. 즉, 중간층의 광 투과율은 5 내지 50 %이며, 투과율 인덱스 A는 중간층의 광 투과율에 대해 상기 기재된 의존성을 나타낸다.
특히 유리한 실시 양태에서, 복합 판유리는 0.07 내지 0.08의 투과율 인덱스를 가지며, 중간층의 광 투과율은 8 % 내지 36 %이다. 이러한 값에서 특히 좋은 결과를 얻을 수 있다.
본 발명의 유리한 추가 개발로서, 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 기능성 요소가 열가소성 중간층에 매립된다. 이는 복합 판유리를 통한 가시성을 전기적으로, 특히 깨끗한 투명 상태와 투과율이 감소된 상태 사이에서 전기적으로 제어할 수 있게 한다. 복합 판유리 또는 중간 층의 광 투과율에 대한 값은 항상 복합 판유리를 깨끗하고 투명한 상태의 기능적 요소로 지칭한다.
이러한 기능적 요소는 일반적으로 손상을 주는 적외선으로부터 기능적 요소를 보호하기 위한 일광 차단 코팅과 함께 사용된다. 본 발명에 따른 내부면 반사가 감소된 복합 판유리는 특히 전기적으로 제어 가능한 기능 요소와 조합하여 그 장점을 나타낸다: 원치 않는 내부면 반사는 특히 판유리가 투명 상태로 전환될 때 방해되는 것으로 인식될 수 있다. 이는 외부에 대한 방해받지 않는 시야가 요구되는 것이 정확하게 이 상태이기 때문이다.
기능성 요소는 중간층의 열가소성 물질의 2 개 이상의 층 사이, 특히 2 개의 중합체 필름 사이에 배치되며, 제 1 층에 의해 외부 판유리에 그리고 제 2 층에 의해 내부 판유리에 연결된다. 바람직하게는, 기능성 요소의 측면 가장자리는 기능성 요소가 복합 판유리의 측면 가장자리로 연장되지 않도록, 그래서 주변 대기와 접촉하지 않도록 중간층에 의해 완전히 둘러싸여 있다. 가장자리 영역에서 기능성 요소의 두께를 보상하기 위해, 기능성 요소는 열가소성 재료로 된 제 3 층의 리세스(recess)에 삽입될 수 있다.
기능성 요소는 제 1 캐리어 필름과 제 2 캐리어 필름 사이에 배열된 하나 이상의 활성층을 포함한다. 활성층은 활성층에 인가된 전압에 의해 제어될 수 있는 가변적인 광학 특성을 갖는다. 본 발명에서, "전기적으로 제어 가능한 광학 특성"은 무한하게 제어 가능한 특성뿐만 아니라 2 개 이상의 개별 상태 사이에서 스위칭될 수 있는 특성도 의미한다. 상기 광학 특성은 특히 광 투과율 및/또는 산란 거동과 관련이 있다. 기능성 요소는 또한 활성층에 전압을 인가하기 위한 표면 전극을 포함하며, 이는 바람직하게는 캐리어 필름과 활성층 사이에 배열된다.
바람직한 구체 예에서, 기능성 요소는 PDLC 기능성 요소(폴리머 분산 액정 polymer dispersed liquid crystal)이다. PDLC 기능성 요소의 활성층은 중합체 매트릭스에 매립된 액정을 함유한다. 표면 전극에 전압이 인가되지 않으면, 액정은 무질서하게 배향되어 활성층을 통과하는 광의 강한 산란을 초래한다. 표면 전극에 전압이 인가되면, 액정이 공통 방향으로 정렬되고 활성층을 통한 광의 투과율이 증가한다.
다른 바람직한 구체예에서, 기능성 요소는 SPD 기능성 요소(현탁된 입자 장치 suspended particle device)이다. 활성층은 현탁 입자를 함유하고, 활성층에 의한 광의 흡수는 표면 전극에 전압을 인가함으로써 변경될 수 있다. 그러나, 원칙적으로, 다른 유형의 제어 가능한 기능적 요소, 예를 들어 일렉트로크로믹 (electrochromic) 기능성 요소를 사용하는 것이 또한 가능하다. 언급된 제어 가능한 기능적 요소 및 그들의 작동 모드는 그 자체로 당업자에게 공지되어 있으므로 여기 발명의 상세한 설명에서는 생략한다.
표면 전극은 바람직하게는 투명한 전기 전도성 층으로 설계된다. 표면 전극은 바람직하게는 적어도 하나의 금속, 하나의 금속 합금 또는 하나의 투명 전도성 산화물(TCO)을 함유한다. 표면 전극은 예를 들어 은, 금, 구리, 니켈, 크롬, 텅스텐, 인듐 주석 산화물(ITO), 갈륨 도핑 또는 알루미늄 도핑 산화 아연 및/또는 불소 도핑 또는 안티몬 도핑 산화 주석을 포함할 수 있다. 표면 전극은 바람직하게는 10 nm 내지 2 μm, 특히 바람직하게는 20 nm 내지 1 μm, 가장 특히 바람직하게는 30 nm 내지 500 nm의 두께를 갖는다.
기능성 요소는 특히 2개의 외부 캐리어(carrier) 필름을 갖는 다층 필름으로서 존재한다. 이러한 다층 필름에서, 표면 전극 및 활성층은 전형적으로 2개의 캐리어 필름 사이에 배열된다. 여기서, "외부 캐리어 필름"은 캐리어 필름이 다층 필름의 두 표면을 형성함을 의미한다. 따라서, 기능성 요소는 유리하게 처리될 수 있는 적층 필름으로서 제공될 수 있다. 기능성 요소는 유리하게는 캐리어 필름에 의해 손상, 특히 부식으로부터 보호된다. 다층 필름은 지시된 순서대로, 하나 이상의 캐리어 필름, 표면 전극, 활성층, 다른 표면 전극 및 다른 캐리어 필름을 함유한다. 전형적으로 캐리어 필름은 각각의 경우에서, 활성층을 향하고 표면 전극으로서 기능하는 전기 전도성 코팅을 갖는다. 캐리어 필름은 전형적으로 PET를 함유하고 0.1 mm 내지 1 mm, 특히 0.1 mm 내지 0.2 mm의 두께를 갖는다.
본 발명은 또한 차량, 바람직하게는 차량의 지붕 패널, 특히 바람직하게는 자동차의 지붕 패널, 특히 승용차에서의 본 발명에 따른 복합 판유리의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 복합 유리 판유리를 포함하는 차량, 바람직하게는 자동차에 관한 것이다.
본 발명에 따른 복합 판유리는 1 내지 12 %, 바람직하게는 2 내지 10 %의 낮은 광 투과율을 가지며, 동시에 복합 판유리의 광 반사율이 6 % 미만, 특히 4 % 미만이며, 낮은 총 투과 열 복사(TTS), 특히 50 % 미만, 바람직하게는 35 % 미만, 특히 바람직하게는 25 % 미만(ISO 9050에 따라 측정)을 가진다는 것이 밝혀졌다.
여기서, 광 반사율은 8°각도에서의 반사율을 의미한다.
따라서, 입사 태양 방사선의 적은 부분 만이 판유리 뒤의 공간에 도달하여, 한편으로는 유리한 일광 차단이 보장되고, 다른 한편으로는 복합 판유리 뒤의 공간의 가열이 크게 방지되며 동시에 내부 판유리의 내측에서의 반사를 최소로 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 판유리의 실시예의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복합 판유리의 실시예의 중간층의 광 투과율의 함수로서 반사율을 도시한 도면이다.
이하에서, 본 발명은 도면 및 예시적인 실시예를 참조하여 상세하게 설명된다. 도면은 도식적인 표현이며 축척으로 표시된 것이 아니다. 도면은 어떤 방식으로든 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 판유리의 실시예의 단면도를 도시한다. 복합 판유리는 열가소성 중간층(3)을 통해 서로 결합된 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)를 포함한다.
복합 판유리는 약 1㎡의 크기이며, 승용차의 지붕 패널로서 사용하기 위한 것으로써, 외부 환경을 향하도록 한 외부 판유리(1)와 차량 내부를 향하도록 의도된 내부 판유리(2)를 가진다. 외부 판유리(1)는 외측 표면(I) 및 내측 표면(II)을 갖는다. 내부 판유리(2)는 외측 표면(III) 및 내측 표면(IV)을 갖는다. 외측 표면 I 및 III은 설치된 상태에서 외부 환경을 향하고; 내측 표면 II 및 IV는 설치된 위치에서 차량 내부를 향한다. 외부 판유리(1)의 내측 표면(II)과 내부 판유리(2)의 외측 표면(III)은 서로 대면한다. 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)는 소다 석회 유리를 함유하며 각각의 경우에 2.1 mm의 두께를 갖는다. 열가소성 중간층(3)은 폴리비닐부티랄(PVB)을 함유하거나 폴리비닐부티랄(PVB)로 만들어지며 0.76 mm의 두께를 갖는다.
일광 차단 코팅(4)은 외부 판유리(1)의 내측 표면(II) 상에 배열된다. 일광 차단 코팅(4)은 전체 표면(II)에서 폭 8mm로 주변을 둘러싼 프레임-형상의 코팅이 없는 영역을 뺀 부분으로 연장된다. 코팅이 없는 영역은 열가소성 중간층(3)과의 결합에 의해 기밀하게 밀봉된다. 따라서, 일광 차단 코팅(4)은 손상 및 부식으로부터 유리하게 보호된다. 일광 차단 코팅(4)은 예를 들어 적어도 은을 함유하거나 은으로 만들어지고 10 nm 내지 20 nm의 층 두께를 갖는 적어도 2 개의 기능성 층을 포함하고, 각 기능성 층은 실리콘 질화물로 만들어지고 40 nm 내지 70 nm의 두께의 2 개의 유전체층(dielectric layer) 사이에 배열된다.
열복사 반사 코팅(5)은 내부 판유리(2)의 내측 표면(IV) 상에 배열된다. 코팅(5)은 60 nm 내지 150 nm의 두께를 갖는 기능성 ITO 층을 포함한다. 코팅(5)은 기능성 층의 위 및 아래에 추가적인 유전체층을 포함하며, 특히 Al-도핑된 SiO2 및 Si3N4로 만들어진 한다.
일광 차단 코팅(4)은 적외선을 반사하여 차량 내부 및 내부 판유리(2)의 가열이 감소되도록 한다. 열복사 반사 코팅(5)은 한편으로는 특히 높은 외부 온도에서, 복합 판유리에 의해 차량 내부로의 열복사의 복사선을 감소시킨다. 다른 한편으로는, 열복사 반사 코팅(5)은 외부 온도가 낮을 때 차량 내부로부터의 열복사의 복사선을 감소시킨다.
도 2는 PVB로 제조된 중간층(3)의 광 투과율의 함수로서, 상이한 값의 투과율 인덱스 A를 갖는 복합 판유리의 반사 코팅(low-E 층)의 광 반사율을 도시한다. 다이어그램은 예제와 연관되어 설명된다.
이하에서, 본 발명은 비제한적이고 예시적인 실시예를 사용하고 그에 따른 도면을 참조하여 상세하게 설명된다.
실시예
Figure 112020068809928-pct00001
기호설명
IRR glass: 일광 차단 코팅(4)를 가지는 외부 판유리(1)
3개의 기능성 은(silver) 층을 포함하며 일광 차단 코팅(4)을 가진
PLC 2.1 mm 유리판(쌩-고벵)
PVB: 중간층(3)
다른 TL을 가지는 틴팅된 PVB 필름
Low-E glass: 열복사 반사 코팅(5)을 가지는 내부 판유리(2)
각각 기능성 ITO 층을 포함하는 상이한 광 투과율을 갖는 유리판
(쌩-고벵). 각각 열복사 반사 코팅(5)을 갖음
a) VG10 유리, 2.1 mm
b) VG20 유리, 2.1 mm
c) VG 40 유리, 2.1 mm
d) TSA4 + 유리, 2.1 mm
e) PLC 유리, 2.1 mm
Product: 전체 복합 판유리
RL side 4: 상기 정의된 바와 같은 반사율
A: 상기 정의된 바와 같은 투과율 인덱스
표 1에 열거된 조합으로 6 % 미만, 바람직하게는 4 % 미만의 유리한 반사율이 달성될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 0.05 내지 0.08의 높은 투과율 인덱스에서 side 4의 RL에 큰 영향을 미치지 않으면서, 사용된 PVB 필름의 투과율의 가변성이 높을 수 있다는 것을 볼 수 있다. 투과율 인덱스가 작을수록, side 4의 RL이 바람직한 범위를 벗어나지 않으면서, 사용된 PVB의 투과율 가변성이 더 낮다.
이것은 그림 2에서도 볼 수 있다.
어두운 VG10 2.1 mm 유리의 복합 판유리의 투과율 인덱스 A는 0.08이다 (그림 2의 다이아몬드 모양 기호). 더 밝은 PLC 2.1 mm 유리의 복합 판유리의 투과율 인덱스 A는 0.02이다 (그림 2의 3 줄 X 기호).
도 2는 중간층(3)의 광 투과율이 증가함에 따라, 투과율 지수 A가 상이한 모든 복합 유리판의 반사 코팅(low-E 층)의 광 반사율이 증가함을 보여준다. 높은 투과율 인덱스 A, 예를 들어 0.08을 갖는 복합 유리판은 낮은 투과율 인덱스 A, 예를 들어 0.02을 갖는 것보다, 중간층(3)의 광 투과율의 증가에 따른 반사 코팅(low-E 층)의 광 반사율의 증가가 더 느리게 상승한다.
비교예
Figure 112020068809928-pct00002
비교예는 중간층의 36 % TL을 갖는 변형예인 실시예 a와 비교하여 VG10-유리로 만들어진 내부 판유리의 두께가 2.1 mm 대신 3.9 mm라는 점에서만 상이하다. 여기서 투과율 인덱스 A는 명백하게 목표 범위를 벗어난 것을 볼 수 있다. 두께 대신 내부 판유리의 틴팅 정도가 증가되어도 유사한 결과가 예측될 수 있다.
(1) 외부 판유리 outer pane
(2) 내부 판유리 inner pane
(3) 열가소성 증간층 thermoplastic intermediate layer
(4) 일광 차단 코팅 sun protection coating
(5) 열복사 반사 코팅/low-E 코팅 thermal-radiation-reflecting coating/low-E coating
(I) (1)의 외측 표면(외부 표면) outer-side surface (outer surface) of (1)
(II) (1)의 내측 표면(내부 표면) interior-side surface (inner surface) of (1)
(III) (2)의 외측 표면(외부 표면) outer-side surface (outer surface) of (2)
(IV) (2)의 내측 표면(내부 표면) interior-side surface (inner surface) of (2)

Claims (15)

  1. 외측 표면(I) 및 내측 표면(II)을 갖는 외부 판유리(1), 외측 표면(III) 및 내측 표면(IV)을 갖는 내부 판유리(2), 및 외부 판유리(1)의 내측 표면(II)을 내부 판유리(2)의 외측 표면(III)에 결합시키는 열가소성 중간층(3)을 포함하는 복합 판유리에 있어서,
    상기 복합 판유리는 외부 판유리(1)와 내부 판유리(2) 사이에, 태양 방사선의 가시 스펙트럼 밖의 광선 또는 적외선을 반사 또는 흡수하는 적어도 하나의 일광 차단 코팅(4)을 가지며, 상기 복합 판유리는, 상기 내부 판유리(2)의 내측 표면(IV) 상에 열복사 반사 코팅(5) (low-E 코팅)을 가지며,
    - 열복사 반사 코팅(5)은 투명한 전도성 산화물을 함유하고,
    -복합 판유리는 1 % ~ 12 %의 광 투과율 TL복합 유리판을 가지며,
    -복합 판유리는 0.02 내지 0.08의 투과율 인덱스 A(여기서 투과율 인덱스 A는 하기 식(I)에 따라 결정된다)를 가지는 것을 특징으로 하는 복합 판유리.
    A = TL복합 유리판/(TLlow-E-코팅된 판유리 * TE) (I)
    여기서 TL은 광 투과율이고 TE는 복합 판유리의 에너지 투과율 (ISO 9050에 따라 측정됨)이다.
  2. 제1항에 있어서, 8°의 각도에서 내부 판유리(2)의 내측 표면(IV)에서의 광 반사율이 6 % 미만인 복합 판유리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 일광 차단 코팅(4)은 유전체 산화물 또는 질화물 층 사이에 매설된 하나 이상의 금속 층 또는 하나 이상의 금속 은층(metallic silver layer)을 갖는 층 시스템을 포함하는 복합 판유리.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 일광 차단 코팅(4)이 외부 판유리(1)의 내측 표면(II)에 직접 적용되는 복합 판유리.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 일광 차단 코팅(4)이 중간층(3)에 매립된 캐리어 필름 상에 배열되는 복합 판유리.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중간층(3)은 폴리비닐부티랄, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리우레탄 및/또는 이들의 혼합물 및/또는 이들의 공중합체 또는 폴리비닐부티랄을 함유하는 하나 이상의 중합체 필름으로부터 형성되는 복합 판유리.
  7. 제6항에 있어서, 하나 이상의 중합체 필름이 2 % 내지 80 % 또는 5 내지 50 % 또는 8 내지 36 %의 광 투과율을 갖는 복합 판유리.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열복사 반사 코팅(5)은 인듐 주석 산화물, 안티몬-도핑 또는 불소-도핑된 주석 산화물 및/또는 알루미늄-도핑된 산화 아연(ZnO:Al) 및/또는 갈륨-도핑된 산화 아연(ZnO:Ga)을 함유하는 복합 판유리.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내부 판유리(2)는 그에 적용된 열복사 반사 코팅(5)과 함께 25 % 내지 95 %의 광 투과율 TLlow-E 코팅 판유리를 갖는 복합 판유리.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 광 투과율 TL복합 판유리가 2 % 내지 10 % 인 복합 판유리.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열복사 반사 코팅(5)이 적용된 내부 판유리(2)는 8°각도에서의 광 반사율을 6 % 미만 또는 4.0 % 미만으로 갖는 복합 판유리.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 투과율 인덱스 A가
    - 0.02 내지 0.08의 범위(중간층(3)의 광 투과율이 5 내지 20 %),
    - 0.04 내지 0.08의 범위(중간층(3)의 광 투과율이 20 내지 25 %),
    - 0.05 내지 0.08의 범위(중간층(3)의 광 투과율이 25 내지 30 %), 및
    - 0.07 내지 0.08의 범위(중간층(3)의 광 투과율이 30 % 초과 또는 30 % 내지 50 %)에 있는 복합 판유리.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 외부 판유리(1) 및/또는 내부 판유리(2)는 0.5 mm 내지 4 mm 또는 1.6 mm 내지 2.1 mm의 두께를 갖는 복합 판유리.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 기능성 요소 또는 PDLC 요소 또는 SPD 요소가 중간층(3)에 매립된 복합 판유리.
  15. 차량의 지붕 패널로 사용되는 제1항 또는 제2항에 따른 복합 판유리.
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