KR102565397B1

KR102565397B1 - 저방사율 코팅, 그를 포함하는 유리 표면, 및 그를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR102565397B1
Application number: KR1020197032120A
Authority: KR
Inventors: 헨리 린 보이엄; 랜디 리랜드 스털
Original assignee: 어포지 엔터프라이지즈, 인크.
Priority date: 2017-05-04
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2023-08-09
Also published as: CN110573468B; US10752539B2; AU2018261218A1; US10513459B2; AU2018261218B2; KR20200004299A; WO2018203972A1; BR112019022749A2; CA3058157A1; CN110573468A; EP3619176A1; CL2019003123A1; US20180319703A1; US20200079688A1; SG11201908621YA

Abstract

코팅을 갖는 기판이 개시되어 있다. 코팅은 복수의 층으로 형성된다. 복수의 층의 베이스 층은 합금을 포함하고, 적어도 2개의 추가의 층은 은을 포함한다. 기판을 위한 코팅이 또한 개시되어 있다. 기판을 코팅하는 방법이 추가로 개시되어 있다.

Description

저방사율 코팅, 그를 포함하는 유리 표면, 및 그를 제조하는 방법

관련 출원에 대한 상호-참조

본 출원은 35 U.S.C. § 119 하에 2017년 5월 4일에 출원된 "저방사율 코팅, 그를 포함하는 유리 표면, 및 그를 제조하는 방법"이라는 발명의 명칭을 갖는 미국 가출원 번호 62/501,278에 대한 이익을 청구하며, 이 가출원은 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.

창문 기술에서의 발전은 난방, 냉방 및 조명에 영향을 미치고 이를 개선시킴으로써 에너지 소비를 감소시켜 왔다. 이들 목적을 위해 다양한 유형의 유리 코팅이 개발된 바 있다. 에너지 소비의 감소를 위한 유리 코팅의 예는 태양으로부터의 눈부심 또는 과열을 감소시키는 태양광 조절 코팅, 및 종종 창문을 통한 상당한 열 전달의 이유가 되는 방사열 취득 또는 손실을 감소시키는 저-방사율 ("저-E") 코팅을 포함한다.

저-E 코팅은 일반적으로 열 적외선 (IR)에서 높은 반사율을 가지고, 가시 스펙트럼에서 높은 투과율을 가질 수 있거나 또는 갖지 않을 수 있다. 따라서, 이들은 열 적외선의 저-방사율을 갖는다. 일부 이러한 코팅은 태양광 근적외선 (NIR)을 통과시켜, 예컨대 추운 기후에서 건물 난방을 도울 수 있다. 일부 이러한 코팅은, 예컨대 따뜻한 기후에서는 NIR을 다시 반사시킬 수 있다. 저-방사율 광학 특성은 일반적으로 특정의 고유 특성을 갖는 물질의 적용에 의해 얻어지거나 또는 대안적으로, 다수의 물질이 특정한 목적하는 성능을 달성하도록 조합될 수 있다. 금속 박막이 저방사율 코팅을 제공하는데 사용된 바 있다. 적외선-반사 막을 형성하는 박막은 일반적으로 전도성 금속 예컨대 은, 금 또는 구리이다.

이러한 금속을 포함하는 코팅은 가시 방사선 또는 광에 대해 고도로 투명한 반면, 적외선에서는 여전히 반사성일 수 있다. 이러한 적외선-반사성 코팅은 종종 적외선-반사 물질 및 투명 유전체 물질을 포함한다. 적외선-반사 물질은 코팅을 통한 열의 투과를 감소시킨다. 유전체 물질은 IR 및 가시 광의 투과를 허용하고, 색상 및 내구성과 같은 코팅의 다른 특성 및 특징을 조절한다. 그러나, 고반사성 코팅을 갖는 창문을 통한 태양열 취득은 에너지 효율을 원하는 건축업자 및 세입자에게 여전히 우려가 되고 있다.

따라서, 금속 코팅의 가시 광 투과 이익을 또한 제공하면서, 현재 이용가능한 코팅 및 코팅된 기판에 비해 개선된 태양열 취득 계수를 제공하는 가시 광 투과성 기판을 위한 코팅이 업계에서 요구되고 있다.

본 발명의 실시양태는 합금 베이스 층 및 2개 이상의 금속 층을 갖는 저-방사율 코팅에 관한 것이다.

기판, 및 상기 기판에 적용된 코팅을 포함하는 물품의 예시적 실시양태가 개시되어 있다. 코팅은 복수의 층을 포함하며, 여기서 복수의 층의 베이스 층은 니켈-크로뮴-몰리브데넘 합금을 포함하고, 2개의 추가의 층은 은을 포함한다.

투명한 기판과 함께 사용하기 위한 코팅의 예시적 실시양태가 개시되어 있다. 코팅은 복수의 동일한 공간에 걸쳐 있는 층을 포함하는 막을 포함한다. 코팅의 복수의 동일한 공간에 걸쳐 있는 층은 니켈, 크로뮴 및 몰리브데넘의 합금을 포함하는 베이스 합금 층을 포함한다. 코팅의 복수의 동일한 공간에 걸쳐 있는 층은 베이스 합금 층 상에 배치된 제1 금속 층을 포함한다. 코팅의 복수의 동일한 공간에 걸쳐 있는 층은 제1 금속 층 상에 배치된 제1 장벽 층을 포함한다. 코팅의 복수의 동일한 공간에 걸쳐 있는 층은 제1 장벽 층 상에 배치된 제1 산화물 층을 포함한다. 코팅의 복수의 동일한 공간에 걸쳐 있는 층은 제1 산화물 층 상에 배치된 제2 금속 층을 포함한다. 코팅의 복수의 동일한 공간에 걸쳐 있는 층은 제2 금속 층 상에 배치된 제2 장벽 층을 포함한다. 코팅의 복수의 동일한 공간에 걸쳐 있는 층은 제2 장벽 층 상에 배치된 제2 산화물 층을 포함한다. 코팅의 복수의 동일한 공간에 걸쳐 있는 층은 제2 산화물 층 상에 배치된 오버코트 층을 포함한다.

기판을 코팅하는 방법의 예시적 실시양태가 개시되어 있다. 방법은 합금 층을 스퍼터링에 의해 기판 상에 직접 적용하는 것을 포함하며, 이때 합금 층은 니켈-크로뮴-몰리브데넘 합금 물질을 포함한다. 방법은 제1 금속 층을 스퍼터링에 의해 기판 상에 적용하는 것을 포함하며, 이때 제1 금속 층은 금 물질, 은 물질 또는 구리 물질 중 1종 이상을 포함한다. 방법은 제2 금속 층을 스퍼터링에 의해 기판 상에 적용하는 것을 포함하며, 이때 제2 금속 층은 금 물질, 은 물질 또는 구리 물질 중 1종 이상을 포함하고, 여기서 합금 층, 제1 금속 층 및 제2 금속 층은 기판을 위한 코팅의 적어도 부분을 형성한다.

임의의 개시된 실시양태로부터의 특색은 비제한적으로 서로와 조합되어 사용될 수 있다. 추가로, 본 개시내용의 다른 특색 및 이점이 하기 상세한 설명 및 첨부 도면을 고찰함으로써 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백해질 것이다.

도면은 본 발명의 여러 실시양태를 예시하며, 여기서 동일한 참조 번호는 도면에 제시된 다양한 관점 또는 실시양태에서의 동일하거나 유사한 요소 또는 특색을 지칭한다.
도 1은 실시양태에 따른 코팅된 기판의 개략도이다.
도 2는 실시양태에 따른 예시적인 코팅된 기판의 개략도이다.
도 3은 실시양태에 따른 단열 유리 유닛의 개략도이다.
도 4는 실시양태에 따른 기판을 코팅하는 방법의 개략도이다.
도 5는 다양한 실시예에서의 가시 광 투과율 대 태양열 취득 계수의 그래프이다.

본 발명의 실시양태는 저-방사율 및 저-태양열 취득 코팅에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 실시양태는 약 0.25 미만의 태양열 취득 계수를 갖는 저방사율 코팅, 및 상기 코팅을 갖는 기판에 관한 것이다.

유전체 막은 일반적으로 적외선-반사 막의 반사방지, 및 색상 및 내구성과 같은 코팅의 다른 특성 및 특징의 조절에 사용된다. 이러한 막은 전형적으로 > 1.5의 광 대 태양열 취득 비 (LSG) (가시 광 투과율을 태양열 취득 계수로 나눈 것)를 갖는다. 태양열 취득 계수 (SHGC)는 창문에 의해 투과되는 입사 태양열 방사선의 비율을 표시하는 0.0 내지 1.0 스케일의 척도이며, 이때 0.0은 비투과이고, 1.0은 100% 투과이다. 가시 광 투과율 (VLT)은 코팅 또는 코팅된 창문과 같은 물체를 통해 통과할 수 있는 가시 광의 양을 백분율 스케일로 기술한다. 이들은 각각 상이한 코팅에 의해 독립적으로 변경될 수 있다.

도 1은 코팅된 기판(10)의 개략도이다. 도 2는 그 안에 특정한 물질을 갖는 예시적인 코팅된 기판(10')의 개략도이다. 코팅된 기판(10)은 기판(20) 및 그 위에 배치된 코팅(30)을 포함한다. 기판(20)은 임의의 투명하거나, 실질적으로 투명하거나, 또는 광 투과성인 기판 예컨대 유리, 석영, 임의의 플라스틱 또는 유기 중합체 기판, 또는 임의의 다른 적합한 물질 또는 물질의 조합일 수 있다. 추가로, 기판은 2종 이상의 상이한 물질의 적층체일 수 있으며, 다양한 두께를 가질 수 있다. 또한, 기판(20)은, 막 또는 코팅과는 별개로, 예를 들어 유리 기판 내 철 함량을 조절함으로써 달성될 수 있는 것과 같은 저-방사성 특성을 포함하도록 배열될 수 있다. 한 실시양태에서, 기판(20)은 플로트 유리이다. 대안적으로, 기판(20)은 저-방사성 특성을 갖는 유리의 유형, 예컨대, 비제한적으로 보로실리케이트 또는 파이렉스(PYREX)™일 수 있다. 기판(20)은 창문 판유리 또는 패널일 수 있다. 기판(20)은 약 10 μm 초과, 예컨대 약 10 μm 내지 약 10 cm, 약 100 μm 내지 약 3 cm, 또는 약 5 mm 내지 약 1 cm의 두께를 가질 수 있다.

코팅(30)은 박막 코팅일 수 있다. 코팅(30)은 상대적으로 낮은 SHGC (예를 들어, 약 0.25 미만, 약 0.23 미만, 또는 약 0.21 미만)를 갖는 저-방사율 코팅일 수 있다. 코팅(30)은 기판(20)의 표면에 적용된다. 코팅(30)은 기판(20) 표면 상에 침착된 1개 이상의 미시적으로 얇고, 실질적으로 비가시적인 금속성 층을 포함할 수 있는 저-방사율 코팅일 수 있다. 코팅(30)은 그에 입사되는 가시 광의 적어도 부분에 대해 투명하거나 또는 실질적으로 투명할 수 있으며, 그에 입사되는 적어도 부분의 가시 광 및/또는 적외 방사선에 대해 불투명하거나 또는 실질적으로 불투명할 수 있다. 따라서, 기판(20) 표면 상의 코팅(30)은, 예를 들어, 기판(20)을 통해 통과하도록 허용되는 가시 광 및/또는 방사선의 양을 달리함으로써 태양열 취득 양이 달라지는 것을 가능하게 하도록 배열된 저-방사성 물질 (예를 들어, 1개 이상의 막 층)로 형성될 수 있다. 코팅(30)은 방사 적외선 에너지를 반사시키는 일반적 특성을 가지며, 따라서 방사열이 기원하는 유리의 동일한 쪽에서 그를 유지하는 경향이 있다.

코팅(30)은 도 1에 제시된 바와 같은 층상 시스템으로 배열될 수 있다. 한 예에서, 코팅(30)의 층 시스템은 기판(20) 상에 침착되거나 또는 그렇지 않으면 그에 부착된 복수의 층을 포함한다. 코팅(30)은 막의 형태로 형성되거나 또는 제공될 수 있다. 막은 단일 층 또는 복수의 층일 수 있다. 따라서, 1개 이상의 막이 코팅(30)을 형성할 수 있다. 막(들)은 층의 형태로 제공된다. 코팅(30)의 복수의 층에서 각각의 층의 두께는 실질적으로 동일할 수 있거나 또는 층마다 달라질 수 있다. 층 또는 층들의 두께는 균일할 수 있거나 또는 그의 폭 또는 길이에 걸쳐 달라질 수 있다. 마찬가지로, 개별 층의 두께도 그의 폭 또는 길이에 걸쳐 달라질 수 있다. 한 예에서, 막 또는 그의 부분은 적어도 그의 부분에 걸쳐 점진적인 변화 또는 차등이 있는 두께를 갖거나 또는 포함할 수 있다. 예를 들어, 층은, 일부 경우에, 기판으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 두께가 증가할 수 있거나 또는 두께가 감소할 수 있다. 1개 이상의 층은 이웃 관계로, 즉, 또 다른 층 또는 기판의 바로 위에 또는 그에 인접하여 제공될 수 있다.

코팅(30)은 합금 층(32), 제1 금속 층(34), 제1 장벽 층(36), 제1 산화물 층(38), 제2 금속 층(40), 제2 장벽 층(42), 제2 산화물 층(44), 및 오버코트 층(46)을 포함할 수 있다. 도 1 및 2에 제시된 바와 같이, 예로서, 합금 층(32)은 기판 상에 바로 배치될 수 있고, 제1 금속 층(34)은 합금 층(32) 상에 바로 배치될 수 있고, 제1 장벽 층(36)은 제1 금속 층(34) 상에 바로 배치될 수 있고, 제1 산화물 층(38)은 제1 장벽 층(36) 상에 바로 배치될 수 있고, 제2 금속 층(40)은 제1 산화물 층(38) 상에 바로 배치될 수 있고, 제2 장벽 층(42)은 제2 금속 층(40) 상에 바로 배치될 수 있고, 제2 산화물 층(44)은 제2 장벽 층(42) 상에 바로 배치될 수 있고, 오버코트 층(46)은 제2 산화물 층(44) 상에 바로 배치될 수 있다. 예로서, 1개 이상의 추가의 층이 상기 기재된 층(32-46) 중 임의의 층 사이에 배치될 수 있다. 1개 이상의 추가의 층은 하기 기재된 바와 같은 추가의 합금 층, 장벽 층, 산화물 층, 금속 층 또는 오버코트 층 중 임의의 층을 포함할 수 있다.

코팅(30)은 합금 층(32)을 포함한다. 합금 층(32)은 기판(20) 상에 바로 배치된 베이스 층일 수 있다. 본 개시내용은 통상적인 코팅과는 상이한데, 이는 전형적으로 기판(20) 상에 배치된 베이스 금속 산화물 층을 요구한다. 전형적인 창문 코팅은 유리 기판으로부터 코팅으로의 Na 확산에 대한 장벽을 제공하고, 유리 기판에 대한 코팅 스택 접착을 촉진하기 위한 프라이머 층을 제공하기 위해 베이스 금속 산화물 층을 포함한다. 본원에 개시된 바와 같이, 본 발명자들은 통상적인 금속 산화물 베이스 층을 제거하고, 합금 층(32)을 제공하며, 제2 금속 층(40)을 추가하는 것이 유사한 코팅에 비해 VLT%를 유지하면서 코팅의 SHGC를 낮춘다는 것을 밝혀내었다.

합금 층(32)은 세라믹, 중합체, 또는 금속 예컨대 니켈, 몰리브데넘 및 크로뮴의 합금 또는 초합금을 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금 층(32)은 니켈-기재 합금 또는 초합금, 또는 오스테나이트계 니켈-기재 합금 또는 초합금을 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금 또는 초합금은 니켈/크로뮴/몰리브데넘 (이하, "NCM") 합금, 예를 들어 인코넬(INCONEL)™, 예컨대 인코넬™ 625일 수 있다. 인코넬™ 625는 중량 기준으로 Ni (최소 약 58%), Cr (약 20 내지 약 23%), Mo (약 8 내지 약 10%), Nb 및 Ta (약 3.15 내지 약 4.15%) 및 Fe (최대 약 5%)로 구성된 NCM 합금이다. 인코넬™ 625의 전형적인 특성은 8.44 g/cm³의 밀도, 약 1350℃의 융점, 12.8 μm/m℃ (20-100℃)의 팽창 계수, 79 kN/mm²의 강성 계수, 및 205.8 kN/mm²의 탄성 계수를 포함한다. 인코넬™ 625는 하기 표준법에 의해 다루어진다: BS 3076 NA 21, ASTM B446 및 AMS 5666. 인코넬™ 625는 웨스트 버지니아주 헌팅톤 소재의 스페셜 메탈스 코포레이션(Special Metals Corporation)으로부터 입수가능하며 그의 상표명이다. 예로서, 인코넬™ 625와는 상대 성분 양에 있어서 상이한 NCM 합금이 사용될 수 있다. 예를 들어, 인코넬™은 사용을 위해 임의의 적합한 형태로 입수될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "인코넬™"은 임의의 인코넬™ 제품, 예컨대 인코넬™ 625의 임의의 특성 또는 조성을 포함할 수 있다. 인코넬™이 여러 상이한 합금으로 이용가능하지만, 대안적 형태가 인코넬™ 625 대신에 사용될 수 있으며, 이는 본 개시내용의 전체 범주로부터 벗어나지 않을 수 있다. 인코넬™ 625는 W.NR 2.4856 (남아프리카 공화국 소재의 멀티-알로이스 씨씨(Multi-Alloys cc)), UNS N06625 (펜실베니아주 필라델피아 소재의 샌드메이어 스틸 캄파니(Sandmeyer Steel Co.))의 등가물이며, 또한 AWS 012로서, 뿐만 아니라 크로닌(Chronin)® 625, 알템프(Altemp)® 625, 헤이네스(Haynes)® 625, 니켈바크(Nickelvac)® 625 및 니크로퍼(Nicrofer)® 6020이라는 일반 상표명으로도 공지되어 있다. 예로서, 합금 층(32)은 몰리브데넘-기재 합금 또는 초합금을 포함할 수 있다. 예로서, 합금 층(32)은 크로뮴-기재 합금 또는 초합금, 또는 오스테나이트계 크로뮴-기재 합금 또는 초합금을 포함할 수 있다.

따라서 도 1 및 2에 제시된 바와 같이, 합금 층(32)은 기판(20)에 인접해 있다. 합금 층(32) (예를 들어, NCM 층)은 기판(20)에 침착되거나 또는 그렇지 않으면 그에 부착될 수 있다. 합금 층(32)은 약 150 옹스트롬 (Å) 미만, 예컨대 약 5 Å 내지 약 150 Å, 약 10 Å 내지 약 120 Å, 약 20 Å 내지 약 100 Å, 약 25 Å 내지 약 75 Å, 약 30 Å 내지 약 60 Å, 약 10 Å 내지 약 50 Å, 약 20 Å 내지 약 50 Å, 약 20 Å 내지 약 60 Å, 약 30 Å 내지 약 70 Å, 약 50 Å 내지 약 100 Å, 약 35 Å, 약 120 Å 미만, 약 100 Å 미만, 또는 약 80 Å 미만 범위의 두께를 가질 수 있다. 합금 층(32)은 적외선 반사 영역을 형성할 수 있거나 또는 그의 부분을 형성할 수 있다. 실시양태에서, 합금 층(32)은 약 150 Å 초과의 두께를 가질 수 있다. 합금 층(32)의 합금 (예를 들어, NCM 합금)은 유리하게는 가열될 때 산화물 층을 형성하고 넓은 온도 범위에 걸쳐 강도를 유지할 수 있다. 합금 층(32)은 또한 코팅(30)의 표면에서 종래의 산화물 베이스 층보다 더 큰 가시 광의 반사율을 제공할 수 있다. 추가로, 합금 층(32)은 통용되는 코팅 기술의 시각적 외관을 유지하면서, 베이스 층에서 증가된 SHGC 및 예시적인 반사 특성을 제공할 수 있다. NCM 합금이 구체적으로 기재되었지만, 내산화성 및 내부식성 특성 중 하나 이상을 가질 수 있거나 또는 달리 극한 환경에 적합하거나 또는 고온에서의 탁월한 기계적 강도 및 내크리프성 및/또는 우수한 표면 안정성을 갖는, 고온 적용에서 사용하기에 적합한 다른 합금 또는 초합금도 본 발명과 함께 사용하는데 허용될 수 있다. NCM 합금은 기판(20)에 적용될 수 있는 층 조성물을 제공하기 위해 불활성 분위기에서 스퍼터링될 수 있다.

코팅(30)의 1개 이상의 추가의 층은 금속성 물질 예컨대 금속 (예를 들어, 순수 금속 또는 합금) 또는 금속 산화물을 포함할 수 있다. 합금 또는 초합금 층 이외에도, 금속 층 또는 막이 또한 적용될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 금속 예컨대 은, 구리 또는 금, 및 그의 합금이 기판(20)에, 보다 구체적으로는 그 위에 1개 이상의 층을 갖는 기판(20)에 적용될 수 있다. 따라서, 도 1 및 2에 제시된 바와 같이, 적외선 반사 층을 형성하는 제1 금속 층(34)이 합금 층(32)과 이웃해 있다. 이러한 제1 금속 층(34)은 적합한 반사 물질, 특히 적외선-반사 물질, 예컨대 비제한적으로 은, 금 및/또는 구리, 뿐만 아니라 그의 합금을 포함할 수 있다. 한 예에서, 제1 금속 층(34)은 은 층을 포함한다. 한 예에서, 반사성 제1 금속 층(34)은 은, 또는 또 다른 물질, 예컨대 비제한적으로 구리, 금, 백금, 팔라듐을 포함한 또 다른 금속과 조합된 은으로 형성된다. 물질은 기판(20) 또는 그 위의 층에 층 또는 막으로서 적용될 수 있는 조성물로 형성된다. 예로서, 제1 금속 층(34)은 그 안에 복수의 하위층, 예컨대 은 층 및 구리 층을 포함할 수 있다. 제1 금속 층(34)은 합금 층(32) 상에 침착되거나 또는 그렇지 않으면 그에 부착될 수 있다. 따라서, 도 1-2에서 알 수 있는 것처럼, 제1 금속 층(34)은 합금 층(32)의 위에 위치된다. 제1 금속 층(34)은 약 50 Å 이상, 예컨대 약 50 Å 내지 약 250 Å, 약 100 Å 내지 약 200 Å, 약 150 Å 내지 약 200 Å, 또는 약 140 Å 내지 약 180 Å 범위의 두께를 가질 수 있다.

도 1 및 2에 제시된 바와 같이, 제1 장벽 층(36) 및 제2 장벽 층(42)이 코팅(30)에 제공될 수 있다. 제1 장벽 층(36) 및 제2 장벽 층(42)은 용이하게 산화되는 물질을 포함할 수 있다. 제1 장벽 층(36) 및 제2 장벽 층(42)은 티타늄 금속 (예를 들어, 실질적으로 산화되지 않은 또는 단지 미량의 산화가 일어난 순수 티타늄 금속)을 포함할 수 있거나 또는 티타늄 산화물을 포함할 수 있다 (또는 그의 부분이 티타늄 산화물 예컨대 이산화티타늄일 수 있음). 제1 장벽 층(36)은 제1 금속 층(34)과 이웃해 있을 수 있다. 이러한 목적을 위해, 제1 장벽 층(36)은 제1 금속 층(34) 상에 (합금 층(32) 상에) 위치될 수 있으며, 예컨대 티타늄 층이 은 층 상에 배치된다 (NCM 합금 층 상에 배치됨). 제1 장벽 층(36)은 제1 금속 층(34) 상에 침착되거나 또는 그렇지 않으면 그에 부착될 수 있다. 제1 장벽 층(36)은 적어도 약 10 Å의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 장벽 층(36)은 약 10 Å 내지 약 70 Å, 예컨대 약 10 Å 내지 약 40 Å, 약 20 Å 내지 약 50 Å, 약 30 Å 내지 약 60 Å, 약 40 Å 내지 약 70 Å, 약 20 Å 내지 약 50 Å, 또는 약 25 Å 내지 약 45 Å의 두께를 가질 수 있다.

도 1 및 2에 제시된 바와 같이, 제1 (예를 들어, 보다 낮은 또는 중간) 산화물 층(38) 및 제2 (예를 들어, 상부) 산화물 층(44)이 제공된다. 이들 산화물 층은 각각 표면 위에 또는 반사 영역 또는 층 위에 적용된 일반적으로 투명 유전체 막 영역을 형성한다. 유용한 유전체 막 물질은 아연, 주석, 인듐, 비스무트, 티타늄, 하프늄, 지르코늄 및 그의 합금의 산화물, 뿐만 아니라 규소 질화물 및/또는 규소 산질화물을 포함한다. 산화물이 구체적으로 본원에서 언급되었지만, 대안적 유전체 물질이 본 발명의 목적상 적합할 수 있다. 본원에 제공된 예에서, 산화물 층 (예를 들어, 유전체 층)은 아연 산화물 (ZnO), 주석 산화물 (SnO₂) 또는 그의 혼합물 (예를 들어, ZnO/SnO₂)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 산화물 층 (예를 들어, 제1 산화물 층) 또는 투명 유전체 막은 아연 주석 산화물 혼합물로 형성되거나 또는 그를 포함할 수 있다. 유전체 막은 단일 유전체 물질의 단일 층일 수 있거나 또는 동일하거나 상이한 유전체 물질의 2개 이상의 하위층을 포함할 수 있다. 금속 산화물에 대해 언급되었으나, 이는 완전 산화된 금속 산화물로만 제한되는 것이 아니라, 또한 응집이 일어날 수 있고 부분 산화 상태를 가질 수 있는 종들도 포함하는 것으로 간주되어야 한다는 것이 이해되어야 한다. 이들은 M(금속)ox(산화물), 예컨대 Tiox, Snox 등으로 표시될 수 있다.

제1 산화물 층(38)은 적어도 약 500 Å의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 산화물 층(38)은 약 500 Å 내지 약 1,000 Å, 예컨대 약 500 Å 내지 약 850 Å, 약 600 Å 내지 약 800 Å, 약 700 Å 내지 약 900 Å, 약 700 Å 내지 약 850 Å, 약 750 Å 내지 약 800 Å, 약 800 Å 내지 약 1,000 Å, 또는 약 750 Å 내지 약 850 Å 범위의 두께를 가질 수 있다.

제1 산화물 층(38)은 제1 장벽(36)과 이웃해 있을 수 있다. 이러한 목적을 위해, 제1 산화물 층(38)은 제1 장벽 층(36) 상에 위치될 수 있으며, 예컨대 조합 아연 산화물 및 이산화주석 층이 티타늄 층 상에 배치된다. 제1 산화물 층(38)은 제1 장벽 층(36) 상에 침착되거나 또는 그렇지 않으면 그에 부착될 수 있다.

도 1 및 2에 제시된 바와 같이, 제2 금속 층(40)이 제공된다. 제2 금속 층(40)은 하나 이상의 측면에서 제1 금속 층(34)과 유사하거나 동일할 수 있다. 예를 들어, 제2 금속 층은 제1 금속 층(34)에 대해 본원에서 상기한 임의의 물질, 예컨대 은을 포함할 수 있다. 제2 금속 층은 제1 금속 층(34)에 대해 본원에 개시된 두께의 임의의 값 또는 범위, 예컨대 약 100 Å 내지 약 200 Å 범위의 두께를 포함할 수 있다. 제2 금속 층(40)은 제1 산화물 층(38)과 이웃해 있을 수 있다. 이러한 목적을 위해, 제2 금속 층(40)은 제1 산화물 층(38) 상에 위치될 수 있으며, 예컨대 은 층이 조합 아연 산화물 및 이산화주석 층 상에 배치된다. 제2 금속 층(40)은 제1 산화물 층(38) 상에 침착되거나 또는 그렇지 않으면 그에 부착될 수 있다. 제2 금속 층(40)은 추가의 적외선 반사 층을 제공할 수 있다.

도 1 및 2에 제시된 바와 같이, 제2 장벽 층(42)이 제공된다. 제2 장벽 층(42)은 하나 이상의 측면에서 제1 장벽 층(36)과 유사하거나 동일할 수 있다. 예를 들어, 제2 장벽 층(42)은 제1 장벽 층(36)에 대해 본원에서 상기한 임의의 물질, 예컨대 티타늄을 포함할 수 있다. 제2 장벽 층(42)은 코팅(30)의 보호를 보조하기에 적합한 두께를 가질 수 있다. 제2 장벽 층(42)은 제1 장벽 층(36)에 대해 본원에 개시된 두께의 임의의 값 또는 범위, 예컨대 약 10 Å 내지 약 70 Å 범위의 두께를 포함할 수 있다. 제2 장벽 층(42)은 제2 금속 층(40)과 이웃해 있을 수 있다. 이러한 목적을 위해, 제2 장벽 층(42)은 제2 금속 층(40) 상에 위치될 수 있으며, 예컨대 티타늄 층이 은 층 상에 배치된다. 제2 장벽 층(42)은 제2 금속 층(40) 상에 침착되거나 또는 그렇지 않으면 그에 부착될 수 있다.

상기 기재된 제2 산화물 층(44)이 제공될 수 있다. 제2 산화물 층(44)은 제2 장벽 층(42)과 이웃해 있을 수 있다. 이러한 목적을 위해, 제2 산화물 층(44)은 제2 장벽 층(42) 상에 위치될 수 있으며, 예컨대 조합 아연 산화물 및 이산화주석 층이 티타늄 층 상에 배치된다. 제2 산화물 층(44)은 제2 장벽 층(42) 상에 침착되거나 또는 그렇지 않으면 그에 부착될 수 있다. 예로서, 제2 산화물 층(44)의 두께는 제1 산화물 층(38)의 두께와는 상이할 수 있다. 예를 들어, 제2 산화물 층(44) (예를 들어, 상부 산화물 층)은 약 100 Å 내지 약 170 Å, 예컨대 약 120 Å 내지 약 160 Å, 약 110 Å 내지 약 140 Å, 약 120 Å 내지 약 150 Å, 약 130 Å 내지 약 160 Å, 약 130 Å 내지 약 150 Å, 또는 약 130 Å 내지 약 140 Å의 두께를 가질 수 있다.

도 1 및 2에 제시된 바와 같이, 제2 산화물 층(44) (상부 산화물 층)은 또한 (임의적으로) 표면에 부착된 오버코트(46)를 보유하거나 또는 포함할 수 있으며 그와 이웃해 있을 수 있다. 따라서, 제2 산화물 층(44)은 제2 장벽 층(42)과 오버코트(46) 사이에 위치될 수 있다. 오버코트(46)는 금속 예컨대 티타늄으로 구성되거나 또는 그를 포함할 수 있거나, 또는 도 2에 제시된 바와 같이 티타늄 산화물 (Tiox)로 형성될 수 있다. 오버코트(46)는 적어도 약 100 Å의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 오버코트(46)는 약 100 Å 내지 약 180 Å, 약 110 Å 내지 약 140 Å, 약 120 Å 내지 약 150 Å, 약 130 Å 내지 약 160 Å, 약 130 Å 내지 약 150 Å, 약 100 Å 내지 약 140 Å, 약 140 Å 내지 약 180 Å, 또는 약 135 Å 내지 약 145 Å 범위의 두께를 가질 수 있다. 오버코트(46)는 노출되거나 또는 그렇지 않으면 그 위에 코팅(30)을 갖는 기판(20)이 놓여 있는 환경을 향해 있는 표면을 가질 수 있다. 광학 관점에서 볼 때, 제2 산화물 층(44) 및 오버코트(46) (예를 들어, Tiox 층)는 단일 층으로 여겨질 수 있다.

실시양태에서, 본원에 개시된 코팅(30)의 임의의 층은, 집합적으로 각각의 층을 형성하는 복수의 분리된 하위층을 포함할 수 있다. 층의 각각의 분리된 하위층은 각각의 층에 대해 본원에 개시된 임의의 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 단일 층 내 하위층은 각각 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 장벽 층은 그 안에 복수의 분리된 티타늄 하위층을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 단일 층 내 하위층은 각각 상이한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 산화물 층은 그 안에 이산화주석 및 아연 산화물의 분리된 하위층을 포함할 수 있다.

상기 예시적인 배열에 따르면, 기판(20)은 그의 표면 상에 코팅(30)을 형성하는 샌드위치-유형 배열의 막 층이 침착되어 있다. 코팅은 (베이스) 합금 층(32) (예를 들어, 인코넬™), 합금 층(32)과 제1 장벽 층(36) (예를 들어, 티타늄) 사이의 제1 금속 층(34) (예를 들어, 은)을 포함한다. 제1 산화물 층(38) (예를 들어, ZnO/SnO₂)은 제1 장벽 층(36)과 제2 금속 층(40) (예를 들어, 은)의 사이에 있다. 제2 금속 층(40)은 제1 산화물 층(38)과 제2 장벽 층(42) (예를 들어, 티타늄)의 사이에 배치된다. 제2 장벽 층(42)은 제2 금속 층(40)과 제2 산화물 층(44) (예를 들어, ZnO/SnO₂)의 사이에 배치될 수 있다. 제2 산화물 층(44)은 그 위에 배치된 오버코트(46)를 가질 수 있다. 장벽 층(36, 42)은 또한 제1 금속 층과 제1 산화물 층의 사이에, 또는 제1 산화물 층(38)과 제2 금속 층(40)의 사이에 제공될 수 있다. 상기 층들이 이웃해 있는 것으로 기재되었지만, 물질 또는 층이 본 발명의 전체 범주로부터 벗어나지 않으면서, 코팅의 의도된 목적에 적합한 각각의 층 사이에 놓여 있을 수도 있다는 것이 고려된다. 저방사율 코팅(30)은 약 2,000 Å 내지 약 3,500 Å, 예컨대 약 2,500Å 내지 약 3200 Å, 약 2,700 Å 내지 약 3,000 Å, 약 2,800 Å 내지 약 2,900 Å, 약 2,600 Å 내지 약 2,850 Å, 약 2,850 Å 내지 약 3,000 Å, 또는 약 2,000 Å 초과 범위의 두께를 가질 수 있다.

상기 기재된 코팅(30)은 임의의 투명하거나, 실질적으로 투명하거나, 또는 광 투과성인 기판(20)과 함께 사용되어 코팅된 기판(10 또는 10')을 형성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 저-방사율 코팅(30)은, 열 방사선을 반사시키거나 또는 그의 방사를 억제하여 유리를 통한 열 전달을 감소시키는 기판(20) 또는 그의 공기공간 내의 창문 판유리 상의 얇은 코팅일 수 있다. 따라서, 저-방사율 코팅(30)은 유리의 내부를 향해 있는 표면 또는 면 (예를 들어, 이중 판유리로 된 유리 유닛에서 바깥 판유리의 내부를 향해 있는 표면) 상에 위치될 수 있거나 또는 판유리의 바깥쪽 표면 상에 (예를 들어, 이중 판유리로 된 유리 유닛의 안쪽 판유리의 바깥 표면 상에) 설치될 수 있고, 추가의 특색, 예컨대, 비제한적으로, 태양 방사선을 추가로 반사시키기 위해 사용될 수 있는 막 또는 바디 틴트가 추가로 제공될 수 있거나 또는 편광 물질을 또한 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 저-방사율 코팅(30)은 안쪽 판유리의 안쪽 표면 (예를 들어, 2장의 아웃보드 적층된 판유리의 안쪽 표면) 상에 배치될 수 있다. 기판(20)은 추가로 창문 프레임에 의해 유지될 수 있다. 창문 프레임도 마찬가지로 특별한 특색을 가질 수 있는데, 예컨대 전도성 열 전달을 최소화하는 단열 창문 프레임이 있다.

기판(20)은 반사율 및 투과율의 조절이 요구되거나 또는 바람직한 다양한 배열 및 세팅에서 사용될 수 있다. 한 실시양태의 한 예에서, 기판(20)은 창문 또는 채광창으로서 사용되거나 또는 그를 형성할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 코팅(30)이 창문 판유리와 조합될 수 있다. 창문 판유리는 또한 특별한 특성, 예컨대 단열 특성을 가질 수 있다. 따라서, 도 3에 제시된 바와 같이, 한 실시양태의 한 예에서, 저-방사율 코팅(30)은 단열 유리 ("IG") 유닛(60), 또는 IG 창문 유닛의 표면에 적용된다. 제시된 바와 같이, IG 유닛(60)은 유리 또는 다른 투명 물질의 시트를 포함하는 제1 판유리(62), 및 유리 또는 다른 투명 물질의 시트를 포함하는 제2 판유리(64)를 가지며, 이들의 주변 에지에서 통상적인 실란트(66)에 의해 실링되어 그 사이에 챔버(68)를 형성한 다중-판유리 창문일 수 있다. 제1 및 제2 판유리(62, 64)의 주변 에지를 실링하고 저-전도성 기체, 예컨대 아르곤을 챔버(68)에 도입함으로써, 전형적인 고단열율 IG 유닛(60)이 형성된다. 제1 판유리(62)는 IG 유닛(60)의 최외각 부분일 수 있고, 제2 판유리는 IG 유닛(60)의 최내각 부분일 수 있다. 예를 들어, 제1 판유리(62)는 건물의 외부 표면일 수 있고, 제2 판유리(64)는 건물의 내부 표면일 수 있다. 제1 판유리(62)는 안쪽 표면(72) 및 바깥 표면(73) (예를 들어, 챔버(68)의 외부)을 포함할 수 있다. 제2 판유리(64)는 안쪽 표면(74) 및 바깥 표면(75) (예를 들어, 챔버(68)의 외부)을 포함할 수 있다. 한 실시양태의 한 예에서, 코팅(30)은 예시된 바와 같이 챔버(68) 내 제1 판유리(62)의 안쪽 표면(72) 상에 적용될 수 있다. 상기에 따르면, 광이 제1 판유리(62)를 통해 통과할 때, 광은 코팅(30)의 합금 층(32)에 가장 먼저 접촉한다.

실시양태에서, 챔버(68) 내 제2 판유리(64)의 안쪽 표면(74)이 대안적으로 또는 추가적으로 코팅(30)으로 코팅될 수 있다. 따라서, 도 3은 본 개시내용의 코팅(30)이 이용될 수 있는 IG 유닛의 한 실시양태를 단지 예시하는 것임을 인지하여야 한다. 예를 들어, 본 개시내용의 코팅은 2장 초과의 판유리를 갖는 IG 유닛에도 적용될 수 있다.

다양한 기술이 본원에 기재된 코팅(30), 또는 코팅(30)을 형성하는 막 또는 층을 적용하는데 사용될 수 있다. 표면을 갖는 기판 상에 코팅(30)을 형성하는 방법의 한 예가 제공된다. 상기 표면은 임의적으로 적합한 세척 또는 화학 제제에 의해 준비처리될 수 있다. 코팅(30)이 기판(20)의 표면 상에 침착될 수 있다. 코팅(30)은 1개 이상의 일련의 분리된 층으로, 또는 두께의 차등이 있는 막으로서, 또는 그의 조합으로 침착될 수 있다. 코팅(30)은 임의의 적합한 박막 침착 기술(들)을 사용하여 침착될 수 있다.

한 실시양태의 한 예에서, 스퍼터링이 기판(20) 상에 코팅(30)의 하나 이상의 부분을 침착시키거나 또는 적용하는데 사용될 수 있다. 공지된 바와 같이, 스퍼터링은 표면 또는 기판 상에 물질의 박막을 침착시키는데 사용되는 기술이다. 기체 플라즈마를 먼저 생성하고, 이어서 이러한 플라즈마로부터의 이온을 어떤 공급원 물질 (예를 들어, 표적)로 가속시킴으로써, 공급원 물질은 도달하는 이온에 의해 에너지 전달을 통해 붕괴되어, 개별 원자이든지 또는 원자 또는 분자의 클러스터이든지 중성 입자의 형태로 분출된다. 이들 중성 입자가 분출될 때, 이들은 또 다른 입자이든지 또는 가까이에 있는 표면이든지 무엇인가와 접촉하지 않는 한 직선으로 이동한다. 이들 분출된 입자의 경로에 놓여 있는 기판은 공급원 물질 또는 표적의 박막에 의해 코팅될 것이다. 공지된 바와 같이, 기체 플라즈마는 중성 기체 원자, 이온, 전자 및 광자가 동시에 거의 균형을 이룬 상태로 존재하는 동적 상태이다. 아르곤 또는 산소와 같은 기체를 사전-펌핑된 진공 챔버에 계량투입하여, 챔버 압력을 특정한 수준에 도달하게 하고, 이어서 진공 도입 단자를 사용하여 활성 전극을 이러한 저압 기체 환경에 도입함으로써 상기 동적 상태를 생성할 수 있다. 플라즈마가 그의 주위로 에너지를 상실함에 따라, 플라즈마를 공급하며, 이에 따라 플라즈마 상태를 유지하기 위해 에너지원, 예컨대 RF, DC, MW가 사용될 수 있다. 사용되는 스퍼터링의 유형은 다이오드 스퍼터링, 마그네트론 스퍼터링, 공초점 스퍼터링, 직접 스퍼터링 또는 다른 적합한 기술일 수 있다.

코팅(30)을 침착시키는 예시적인 방법에서, DC 마그네트론 스퍼터링이 사용된다. 마그네트론 스퍼터링은, 코팅(30)을 구성하는 다양한 막 영역이 순차적으로 적용되는 일련의 저압 구역을 통해 기판(20)을 이동시키는 것을 수반한다. 이에 따라, 금속성 막 또는 그의 층이 금속성 공급원 또는 표적으로부터 스퍼터링되며, 이는 불활성 분위기에서 발생할 수 있다. 투명 유전체 막 또는 산화물 층을 침착시키기 위해, 표적은 유전체 자체로 형성될 수 있다. 대안적으로, 유전체 막은 또한 금속 표적을 반응성 분위기에서 스퍼터링함으로써 적용될 수 있다. 이와 관련하여, 예를 들어 아연 산화물을 침착시키기 위해서는, 아연 표적이 산화 분위기에서 스퍼터링될 수 있다. 침착되는 막의 두께는 기판의 속도를 달리함으로써 및/또는 표적 상에 인가되는 전력을 달리함으로써 조절될 수 있다. 기판 상에 박막을 침착시키는 방법의 대안적 실시양태에서, 플라즈마 화학 증착이 사용될 수 있다. 이러한 플라즈마 화학 증착은 플라즈마를 통해 기체 공급원을 분해시키고, 후속적으로 고체 표면, 예컨대 유리 기판 상에 막을 형성하는 것을 수반한다. 막 두께는 기판이 플라즈마 구역을 통해 통과할 때 그의 속도를 달리함으로써 및/또는 각각의 구역 내 전력 및/또는 기체 유량을 달리함으로써 조정될 수 있다.

도 4는 기판을 코팅하는 방법의 개략도이다. 코팅(30)을 침착시키는 방법의 한 예에서, 도 4에서 일반적으로 50에 의해 나타내어진 코팅기를 사용하여, 기판(20) 표면으로부터 노출된 환경 (예를 들어, 챔버(68) 내 환경) 쪽을 향해 바깥쪽으로, 합금 층(32) 영역, 제1 적외선-반사 막 영역 또는 제1 금속 층(34), 제1 장벽 층(36) 영역, 제1 투명 유전체 막 영역 또는 제1 산화물 층(38), 제2 적외선-반사 막 영역 또는 제2 금속 층(40), 제2 장벽(42) 영역, 제2 투명 유전체 막 영역 또는 제2 산화물 층(44), 및 최외각 층 또는 오버코트(46)를 순서대로 포함할 수 있는 본원에 기재된 배열의 코팅을 침착시킨다. 적합한 코팅기는 어플라이드 필름스(Applied Films)로부터 입수가능한 건축용 유리 코팅기이다. 일반적으로, 최소 22개의 캐소드 위치 및 대략 10^-6 torr의 진공을 달성하는 능력을 갖는 코팅기가 바람직하다.

도 4를 참조하면, 상기 코팅 배열을 달성하기 위해, 기판(20)이 코팅기(50)의 처음에 위치되고, 컨베이어 어셈블리 (제시되지 않음)에 의해 제1 코팅 구역(51)으로 이송되고, 이어서 후속적으로 복수의 추가의 근접 위치된 코팅 구역을 통해 이송된다. 이송은 기계적인 컴퓨터화된 임의의 적합한 수단에 의해 또는 수동 작업에 의해 달성될 수 있는 것으로 이해된다. 한 예에서, 기판의 이송은 컨베이어 어셈블리 상의 수송 롤러에 의한 것일 수 있다. 각각의 코팅 구역은 기판(20) 상에 막 영역, 하위층 또는 층을 집합적으로 침착시키도록 적합화된 1개 이상의 스퍼터링 챔버 또는 구간이 제공될 수 있다. 각각의 구간에는 스퍼터링가능한 표적 물질을 포함한 1종 이상의 표적이 탑재된다. 본원에 제공된 예에서, 표적은 아연 또는 주석의 화합물, 또는 금속 또는 금속 화합물일 수 있다.

기판은 제1 코팅 구역(51)으로 이송되고, 여기서 합금 층(32) 및 제1 금속 층(34)이 형성되며, 단, 제1 적외선-반사 막 영역이 기판(20)의 바로 위에 또는 그와 이웃하여 적용된다. 제1 코팅 구역(51)은 불활성 분위기가 제공된다. 한 예에서, 불활성 분위기는 아르곤을 포함하지만, 대안적 불활성 기체가 본 발명의 전체 범주로부터 벗어나지 않으면서 사용될 수 있다. 이 코팅 구역의 활성 스퍼터링 구간은 각각 표적을 갖는다. 표적의 수 및 유형, 예를 들어, 평면형 또는 원통형 등은 제조에 적합한 목적에 따라 또는 달리 원하는 대로 변화될 수 있다. 구간 내 제1 표적은 NCM 합금 표적 (예를 들어, 합금 층(32)을 위한 것)일 수 있다. 그 다음의 또는 인접해 있는 구간 내 표적은 금속성 은 표적 (예를 들어, 제1 금속 층(34)을 위한 것)일 수 있다. 추가의 그 다음 구간 내 표적은 금속성 티타늄 표적 (예를 들어, 제1 장벽 층(36)을 위한 것)일 수 있다. 기판이 NCM 합금 표적 아래에서 이송됨으로써, NCM 합금이 본원에 개시된 임의의 합금 층 두께, 예컨대 약 20 Å 내지 약 50 Å의 두께를 갖는 막의 형태로 침착된다. 이어서, 기판(20)은 은 표적 아래에서 이송되어, 은이 본원에 개시된 임의의 제1 금속 층 두께, 예컨대 약 130 Å 내지 약 180 Å의 두께를 갖는 막의 형태로 침착된다. 그 결과, 제1 적외선-반사 막 영역이 약 150 Å 내지 약 230 Å의 두께를 갖는, NCM 합금 막 및 그와 이웃해 있는 은 막의 형태로 침착된다. 이어서, 기판은 다음 구간에서 티타늄 표적 아래에서 이송됨으로써, 제1 장벽(36) 영역이, 티타늄을 포함하며 은의 제1 금속 층(34)을 산화로부터 보호하기에 적합한 두께를 갖는 막의 형태로 침착된다. 제1 장벽 층(36)을 형성하기 위해 침착되는 티타늄의 두께는 제1 장벽 층(36)에 대해 본원에 개시된 임의의 두께, 예컨대 약 20 Å 내지 약 50 Å의 범위를 포함할 수 있다.

이어서, 기판(20)은 제2 코팅 구역(52) 및 제3 코팅 구역(53)으로 이송된다. 제2 및 제3 코팅 구역(52 및 53)은 각각, 아연 주석 산화물 (ZnO/SnO₂)을 포함하는 제1 투명 유전체 막 영역 또는 제1 산화물 층(38)을 집합적으로 침착시키도록 적합화된 3개의 스퍼터링 챔버 (또는 "구간")가 제공된다. 이들 구간은 모두 아연 또는 주석의 화합물을 포함하는 스퍼터링 표적이 제공된다. 스퍼터링 표적의 수 및 유형, 예를 들어, 평면형 또는 원통형 등은 제조 또는 다른 선호도에 따라 달라질 수 있다. 표적은 산화 분위기에서 스퍼터링되어, 제1 투명 유전체 막 영역 또는 제1 산화물 층(38)을 아연 및 주석을 포함하는 산화물 막의 형태로 침착시킨다. 이와 관련하여, 제2 및 제3 코팅 구역(52, 53) 내 산화 분위기는 각각 산소로 이루어질 수 있거나 또는 그를 포함할 수 있다. 제2 코팅 구역(52)의 표적은 코팅 구역에서 인접해 있는 구간에 제1 및 제2 아연 표적을 포함하고, 제3 구간에 제3 표적을 형성하는 주석 표적을 포함할 수 있다. 표적은 임의의 적합한 유형, 예컨대 평면형 또는 원통형 표적 등으로 형성될 수 있거나, 또는 제공된 목적에 적합한 임의의 수로 제공될 수 있다. 제3 코팅 구역(53)은 주석 표적을 갖는 제1 구간, 및 제2 및 제3 표적을 형성하는 아연 표적을 갖는 2개의 그 다음 구간을 포함할 수 있다. 기판은 제2 및 제3 코팅 구역(52 및 53) 내 모든 언급된 표적 아래에서 이송되어, 투명 유전체 막 영역 또는 제1 산화물 층(38)이 아연 및 주석을 포함하며 약 750 Å 내지 약 800 Å의 두께를 갖는 산화물 막의 형태로 적용된다.

제4 코팅 구역(54)에 이어, 기판(20) (및 그 안에 침착된 층)은 2개의 활성 스퍼터링 구간을 갖는 제4 코팅 구역(54)을 통해 이송된다. 제4 코팅 구역(54)에서, 제2 적외선-반사 막 영역 또는 제2 금속 층(40) (예를 들어, 은 층)이 제2 투명 유전체 막 영역 또는 제1 산화물 층(38)의 바로 위에 또는 그와 이웃하여 적용된다. 스퍼터링은 실질적으로 제1 적외선-반사 막 영역에 대해 기재된 바와 같이 발생한다. 이와 관련하여, 제4 코팅 구역(54)은 아르곤 기체에 의해 형성될 수 있는 불활성 분위기를 갖는다. 이 코팅 구역 내 스퍼터링 구간은 각각 표적을 갖는다. 표적은 평면형 표적 또는 원통형 표적 등일 수 있다. 각각의 구간은 또한 복수의 표적을 포함할 수도 있다. 제1 구간 내 표적은 금속성 은 표적이고, 인접해 있는 제2 구간 내 표적은 금속성 티타늄 표적이다. 금속성 은 표적은 제2 금속 층(40)을 형성하고, 금속성 티타늄 표적은 제2 장벽 층(42)을 형성한다. 기판(20)은 제1 구간 내 표적 아래에서 이송되어, 제2 적외선-반사 막 영역이 제2 금속 층에 대해 본원에 개시된 임의의 두께, 예컨대 약 150 Å 내지 약 180 Å의 두께를 갖는 금속성 은 막으로서 침착된다. 이어서, 기판(20)은 인접해 있는 구간 내 금속성 티타늄 표적 아래에서 동일한 속도로 이송되어, 제2 장벽 층에 대해 본원에 개시된 임의의 두께 예컨대 약 20 Å 내지 약 50 Å의 티타늄을 포함하는 제2 장벽 층(42) 막 영역이 침착된다.

이어서, 기판은 제5 코팅 구역(55)을 통해 이송되며, 여기서 제2 투명 유전체 막 영역 또는 제2 산화물 층(44)이 적용된다. 제공된 예에서 코팅 구역은 2개의 스퍼터링 구간을 가지며, 각각의 이러한 구간은 1개 이상의 표적이 제공될 수 있다. 표적은 본원에 기재된 바와 같은 임의의 적합한 형상 또는 유형일 수 있고, 아연 또는 주석의 화합물인 스퍼터링가능한 물질을 포함할 수 있다. 제5 코팅 구역(55)은 산소를 포함하는 산화 분위기가 제공된다. 대안적으로, 이러한 분위기는 아르곤 및 산소를 포함할 수 있다. 기판(20)은 제5 코팅 구역(55) 내 이들 표적 아래에서 이송되어, 제2 투명 유전체 막 영역 또는 제2 산화물 층(44)이 아연 및 주석을 포함하며, 제2 산화물 층(44)에 대해 본원에 개시된 임의의 두께, 예컨대 약 120 Å 내지 약 160 Å의 두께를 갖는 산화물 막으로서 적용된다.

기판은 제6 코팅 구역(56) 및 제7 코팅 구역(57)으로 이송되며, 여기서 제2 투명 유전체 막 영역 또는 제2 산화물 층(44)의 최외각 부분, 즉, 오버코트(46)가 적용된다. 제6 및 제7 코팅 구역(56, 57)은 각각 2개의 스퍼터링 구간을 가지며, 각각은 산소로 본질적으로 이루어진 산화 분위기를 함유한다. 대안적으로, 이러한 분위기는 아르곤, 질소 및/또는 산소를 포함할 수 있다. 각각의 이들 코팅 구역 내 스퍼터링 구간은 각각 임의의 유형의 1개 이상의 표적, 예컨대 비제한적으로 원통형 또는 평면형 표적이 제공된다. 각각의 이들 표적은 티타늄 또는 티타늄 산화물의 스퍼터링가능한 표적 물질을 포함한다. 기판(20)은 제6 및 제7 코팅 구역(56, 57) 내 모든 표적 아래에서 이송되어, 오버코트 층(46)이 이전에 침착된 층에 적용된다. 오버코트(46)는 별개의 층으로 볼 수도 있지만, 제2 투명 유전체 막 영역 또는 제2 산화물 층(44)의 부분을 형성할 수도 있다. 오버코트(46)는 오버코트 층(46)에 대해 본원에 개시된 임의의 두께, 예컨대 약 135 Å 내지 약 145 Å의 두께를 갖는 티타늄 산화물 막으로서 적용된다.

기판을 코팅하는 방법의 실시양태가 상기 기재된 바와 같이 수행되어 본원에 개시된 임의의 코팅을 형성할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 코팅의 개별 층은 제시되었거나 또는 기재된 순서로 기판에 적용되어 각각의 코팅을 형성할 수 있다. 실시양태에서, 본원에 개시된 임의의 층 유형의 1개 이상의 추가의 층이 비제한적으로 도 1 및 2에 개시된 임의의 층 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 추가의 인코넬™ 층 (예를 들어, 니켈-크로뮴-몰리브데넘 합금 층)이 도 1 및 2에 개시된 임의의 층의 위에 또는 그 사이에 배치될 수 있다.

코팅 구역 및 활성 스퍼터링 구간의 특정한 배열 및 수가 기재될 수 있지만, 1개 이상의 상기 기재된 구역 및 구간 사이에 위치된 미사용 구간 및/또는 코팅 구역이 있을 수 있는 것으로 이해된다. 마찬가지로, 다양한 성분의 대안적 위치, 수 및 변형예가 본 발명의 전체 범주로부터 벗어나지 않으면서 사용될 수 있다. 게다가, 마그네트론 스퍼터링이 구체적으로 기재되었지만, 코팅(30)을 적용하는 방법의 대안적 예에서, 코팅(30)은 사전형성되어 기판(20)에, 예컨대 접착제에 의해 적용될 수 있다. 대안적으로, 코팅(30) 또는 그의 특성은 기판(20)과 일체형으로 형성될 수 있다.

실시예

하기 실시예는 코팅(30), 및 코팅(30)을 기판(20) 상에 적용하는 방법의 예시로서 제공되며, 본 발명의 전체 범주를 제한하도록 의도되지 않는다.

하기 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 본원에 기재된 코팅(30), 및 코팅(30)의 적용 방법은 개선된 SHGC를 제공하면서, 기존의 저-방사성 코팅과 대등한 광 투과 수준을 유지한다.

코팅을 상기 언급된 기술을 사용하여 형성하여 작업 실시예 1을 형성하였다. 작업 실시예 1은 하기 표 1에 개시된 물질 및 두께를 포함하였다.

표 1

비교 실시예 1-3을 또한 형성하였다. 비교 실시예 1-3은 유리 기판과 접촉해 있는 은의 단일 층 및 베이스 산화물 층을 각각 포함하는 현재 이용가능한 창문 코팅을 포함한다. 비교 실시예 1의 두께는 비교 실시예 2의 두께보다 얇고, 이는 비교 실시예 3의 두께보다 얇은 두께를 갖는다. 비교 실시예 1-3 및 작업 실시예 1은 각각 저-방사율 코팅이다.

작업 실시예 1 및 비교 실시예 1-3을 IG 유닛의 바깥 판유리의 안쪽 표면 (예를 들어, 도 3의 표면(72)) 상에서 가시 광 투과율/반사율 및 SHGC에 대해 시험하였다. 본원에 기재된 특성을 갖는 코팅(30)을 문헌 [NFRC 200-2004[E1A4] Procedure for Determining Fenestration Product solar heat Gain Coefficient and Visible Transmittance at Normal Incidence]에 따른 미국 국립 창호 인증 위원회 (NFRC) 방법에 따라 시험하였고, 이 문헌은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 각각의 실시예에 대해 결정된 VLT 및 SHGC가 하기 표 2에 열거되어 있다.

표 2.

도 5는 표 2의 값의 플롯으로, 그 위에 각각의 실시예 코팅을 갖는 IG 유닛을 통한 가시 광 투과율 ("VLT")의 백분율 대 그의 태양열 취득 계수를 제시한다. 도 5에 제시된 바와 같이, 비교 실시예 1의 성능은 47%의 VLT 및 0.31의 SHGC를 포함하였다. 비교 실시예 2의 성능은 43%의 VLT 및 0.29의 SHGC를 포함하였다. 비교 실시예 3의 성능은 36%의 VLT 및 0.23의 SHGC를 포함하였다 (비교 실시예 3이 비교 실시예 중에서 가장 ?鍛募? 것을 주목함).

작업 실시예 1의 성능은 44%의 VLT 및 0.23의 예상외의 SHGC를 제시하였다. 비교 실시예 2의 VLT는 작업 실시예 1의 것과 유사한 반면, 비교 실시예 2의 SHGC는 작업 실시예 1의 SHGC보다 훨씬 더 높다. 본 발명자들은 유사한 가시 반사성 물질 사이에 SHGC에서의 예상외의 차이가 적어도 부분적으로 비교 실시예 2의 경우에서처럼 산화물 층이 아니라, 기판 상에 바로 위치되는 인코넬™ 층이 설치되었기 때문인 것으로 현재 추정하고 있다.

비교 실시예 1-3은 약 23-46% 범위의 높은 외부 반사율을 나타내었다. 작업 실시예 1은 약 20-30% 범위의 중간-범위의 외부 반사율을 나타내었다.

나타내어진 바와 같이, 저-방사율 코팅(30)은 가시 광의 적어도 부분에 대해 투명하거나 또는 실질적으로 투명할 수 있으며, 적외 방사선에 대해 불투명하거나 또는 실질적으로 불투명할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 기재된 저-방사성 물질로 형성된 기판(20) 표면 상의 코팅(30)은 상당한 양의 방사열을 반사시켜, 유리를 통한 총 열류량을 낮출 수 있다. 따라서, 저-방사율 코팅(30)은 또한 기판(20)을 통해 통과하도록 허용되는 가시 광 및/또는 방사선의 양을 달리함으로써, 높은 태양열 취득, 중간 정도의 태양열 취득, 또는 낮은 태양열 취득이 가능하도록 배열될 수 있다. 작업 실시예 1의 코팅은 대략 1.7의 광 대 태양열 취득 비 (LSG) (예를 들어, VLT를 SHGC로 나눈 것)를 제공하였다. 비교 실시예 1-3의 코팅이 또한 약 1.7의 LSG를 제공하였다.

다양한 대표적 실시양태가 어느 정도의 특이성으로 상기 기재되었지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자라면 본 명세서 및 청구범위에 제시된 본 발명의 대상의 취지 또는 범주로부터 벗어나지 않으면서, 개시된 실시양태에 대해 수많은 변경을 실시할 수 있다. 병합에 관한 언급 (예를 들어, 부착, 커플링, 연결)은 넓게 해석되어야 하며, 요소들의 연결 사이의 중간 구성원 및 요소들 사이의 상대적 이동을 포함할 수 있다. 그러므로, 병합에 관한 언급이 반드시 두 요소가 직접 연결되고 서로에 대해 고정된 관계에 있다는 것을 암시하는 것은 아니다. 일부 경우에, 본원에 직접적으로 또는 간접적으로 제시된 방법론에서, 다양한 단계 및 작업이 하나의 가능한 작업 순서로 기재되었지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자라면 단계 및 작업이 본 발명의 취지 및 범주로부터 반드시 벗어나지 않고도 재배열, 대체 또는 제거될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 상기 설명에 함유되었거나 또는 첨부 도면에 제시된 모든 사항은 제한하는 것이 아니라 단지 예시적인 것으로 해석되어야 하는 것으로 의도된다. 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 취지로부터 벗어나지 않으면서, 세부사항 또는 구조에 변화가 있을 수 있다.

본 발명이 바람직한 실시양태와 관련하여 기재되었지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자라면 본 발명의 취지 및 범주로부터 벗어나지 않으면서, 형태 및 세부사항에 변화가 있을 수 있다는 것을 인식할 것이다.

Claims

기판; 및
상기 기판에 적용된, 합금 층 및 2개의 추가의 층을 포함하는 복수의 층을 포함하는 코팅물
을 포함하며, 여기서 복수의 층의 합금 층은 상기 기판 상에 바로 배치되고 니켈-크로뮴-몰리브데넘 합금을 포함하며, 상기 2개의 추가의 층은 은을 포함하는 것인 물품.
제1항에 있어서, 니켈-크로뮴-몰리브데넘 합금이 니켈, 크로뮴, 몰리브데넘, 니오븀 또는 탄탈럼 중 1종 이상, 및 철을 포함하는 것인 물품.
제1항에 있어서, 니켈-크로뮴-몰리브데넘 합금이
58 중량% 내지 68.85 중량%의 니켈,
20 중량% 내지 23 중량%의 크로뮴,
8 중량% 내지 10 중량%의 몰리브데넘,
3.15 중량% 내지 4.15 중량%의, 니오븀 또는 탄탈럼 중 1종 이상, 및
5 중량% 미만의 철
을 포함하는 것인 물품.
제1항에 있어서, 복수의 층이, 기판으로부터 바깥쪽으로 하기를 포함하는 것인 물품:
20 Å 내지 50 Å의 두께를 갖는 베이스 층;
은을 포함하며 140 Å 내지 180 Å 범위의 두께를 갖는 제1 금속 층;
20 Å 내지 50 Å 범위의 두께를 갖는 제1 장벽 층;
500 Å 내지 1000 Å의 두께를 갖는 제1 산화물 층;
은을 포함하며 140 Å 내지 180 Å 범위의 두께를 갖는 제2 금속 층;
20 Å 내지 50 Å 범위의 두께를 갖는 제2 장벽 층;
110 Å 내지 170 Å의 두께를 갖는 제2 산화물 층; 및
100 Å 내지 170 Å 범위의 두께를 갖는 오버코트 층.
제4항에 있어서,
제1 장벽 층 및 제2 장벽 층이 티타늄을 포함하고;
제1 산화물 층 및 제2 산화물 층이 아연 산화물 및 주석 산화물을 포함하고;
오버코트 층이 티타늄 산화물을 포함하는 것인
물품.
제1항에 있어서, 기판이 판유리를 포함하는 것인 물품.
제6항에 있어서, 판유리가 그 안에 복수의 판유리를 갖는 단열 유리 유닛의 부분을 형성하는 것인 물품.
막의 제1 말단 상에, 니켈, 크로뮴 및 몰리브데넘의 합금을 포함하는 베이스 합금 층;
베이스 합금 층 상에 배치된, 은을 포함하는 제1 금속 층;
제1 금속 층 상에 배치된 제1 장벽 층;
제1 장벽 층 상에 배치된 제1 산화물 층;
제1 산화물 층 상에 배치된, 은을 포함하는 제2 금속 층;
제2 금속 층 상에 배치된 제2 장벽 층;
제2 장벽 층 상에 배치된 제2 산화물 층; 및
제2 산화물 층 상에 배치된 오버코트 층
을 포함하는, 복수의 동일한 공간에 걸쳐 있는 층을 포함하는 막
을 포함하는, 기판을 위한 코팅물.
제8항에 있어서, 베이스 합금 층이 20 Å 내지 50 Å의 두께를 갖는 니켈-크로뮴-몰리브데넘 합금 층을 포함하는 것인 코팅물.
제9항에 있어서,
제1 금속 층이 140 Å 내지 180 Å 범위의 두께를 갖고;
제1 장벽 층이 20 Å 내지 50 Å 범위의 두께를 갖고;
제1 산화물 층이 500 Å 내지 1000 Å의 두께를 갖고;
제2 금속 층이 140 Å 내지 180 Å 범위의 두께를 갖고;
제2 장벽 층이 20 Å 내지 50 Å 범위의 두께를 갖고;
제2 산화물 층이 110 Å 내지 170 Å의 두께를 갖고;
오버코트 층이 100 Å 내지 170 Å 범위의 두께를 갖는 것인
코팅물.
제8항에 있어서,
제1 금속 층 및 제2 금속 층이 금, 은 또는 구리 중 1종 이상을 포함하고;
제1 장벽 층 및 제2 장벽 층이 티타늄을 포함하고;
제1 산화물 층 및 제2 산화물 층이 아연 산화물 및 주석 산화물을 포함하고;
오버코트 층이 티타늄 산화물을 포함하는 것인
코팅물.
하기 단계를 포함하는, 기판을 코팅하는 방법:
합금 층을 스퍼터링에 의해 기판 상에 직접 적용하며, 이때 합금 층은 니켈-크로뮴-몰리브데넘 합금 물질을 포함하는 것인 단계;
제1 금속 층을 스퍼터링에 의해 기판 상에 적용하며, 이때 제1 금속 층은 은 물질을 포함하는 것인 단계;
제2 금속 층을 스퍼터링에 의해 기판 상에 적용하며, 이때 제2 금속 층은 은 물질을 포함하고, 여기서 합금 층, 제1 금속 층 및 제2 금속 층은 기판을 위한 코팅물의 적어도 부분을 형성하는 것인 단계.
제12항에 있어서, 하기 단계를 추가로 포함하는 방법:
제2 금속 층을 적용하기 전에 제1 산화물 층을 스퍼터링에 의해 기판에 적용하는 단계; 및
제2 금속 층을 적용한 후에 제2 산화물 층을 스퍼터링에 의해 기판에 적용하는 단계.
제13항에 있어서, 하기 단계를 추가로 포함하는 방법:
제1 산화물 층을 적용하기 전 및 제1 금속 층을 적용한 후에 제1 장벽 층을 스퍼터링에 의해 기판에 적용하는 단계;
제2 금속 층을 제1 산화물 층에 적용한 후 및 제2 산화물 층을 적용하기 전에 제2 장벽 층을 스퍼터링에 의해 기판에 적용하는 단계; 및
제2 산화물 층을 적용한 후에 오버코트 층을 기판에 적용하는 단계.
제14항에 있어서,
제1 금속 층이 140 Å 내지 180 Å 범위의 두께를 갖고;
제1 장벽 층이 20 Å 내지 50 Å 범위의 두께를 갖고;
제1 산화물 층이 500 Å 내지 1000 Å의 두께를 갖고;
제2 금속 층이 140 Å 내지 180 Å 범위의 두께를 갖고;
제2 장벽 층이 20 Å 내지 50 Å 범위의 두께를 갖고;
제1 산화물 층이 110 Å 내지 170 Å의 두께를 갖고;
오버코트 층이 100 Å 내지 170 Å 범위의 두께를 갖는 것인
방법.
제14항에 있어서,
제1 산화물 층 및 제2 산화물 층이 아연 산화물 및 주석 산화물을 포함하고;
제1 장벽 층 및 제2 장벽 층이 티타늄을 포함하고;
오버코트 층이 티타늄 산화물을 포함하는 것인
방법.
제12항에 있어서, 합금 층의 적용, 제1 금속 층의 적용, 및 제2 금속 층의 적용이, 복수의 코팅 구역을 갖는 코팅기를 사용하는 것, 및 기판을 코팅기 내에서 복수의 코팅 구역을 통해 이송시켜 각각의 층을 적용하는 것을 포함하는 것인 방법.
제12항에 있어서, 기판이 유리를 포함하는 것인 방법.
삭제
삭제