KR20020031183A - 열 반사층 스택을 구비한 투명 판재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박층 스택이 제공되는 유연하거나 단단한 투명 판재에 관한 것으로, 이 스택은 2개의 유전 물질 코팅 사이에 배치된 은(Ag)을 주로 기본으로 하는 적어도 하나의 기능층과, 주로 질화 알루미늄(AlN)을 포함하는 코팅 중 적어도 하나를 포함한다. 기능층 또는 기능층들 중 적어도 하나는 Ag 이외의 적어도 하나의 금속(M)을 소량으로 혼합함으로써 변형되고 및/또는 상기 AlN 기본층 또는 AlN 기본층 중 적어도 하나는 알루미늄과 비교하여 소량으로 적어도 하나의 금속(M')을 혼합함으로써 변형된다.
Description
AlN 및/또는 산화 금속 유전체가 산재된 은(silver)층을 포함하는 스택에 관한 연구가 이미 수행되었는데, 이 다층 스택은 PET 판재 상에 증착된다. 특히, 생-고뱅 비트라쥬(Saint-Gobain Vitrage) 이름으로 1999년 3월 2일에 출원된 특허 출원 PCT/FR99/00466 이 참조 문헌으로 될 수 있다.
사용되는 모든 또는 일부 유전체 코팅이 질화물, 특히 본 출원에서 두 개의 가장 일반적인 즉, 질화 알루미늄(AlN) 또는 질화 실리콘(Si3N4)을 기본으로 하는 것이 유리하다. 이는 질화물을 기본으로 하는 유전체는 화학적으로 특히 안정하여 은층 또는 은층들에 대한 "장벽층(barrier layer)"의 역할을 효과적으로 수행할 수 있기 때문이다. 그러므로 질화물을 기본으로 하는 유전체를 스택의 최종층으로서, 판재 상에 직접적인 적어도 "부층(sublayer)"으로서 및/또는 "덮는층(overlayer)"로서 위치시키는 것이 유리하다.
그러나, 그것들을 사용하는 것에는 단점이 있다. 이는 질화물을 기본으로 하는 유전체를 은에 부착하는 것은 최적이 아니어서 스택은 잘 깨지게 되어 층이 갈라지고 광학 특성에 대한 문제가 야기된다는 것이 발견되었기 때문이다. 이러한 상호 부착성을 증가시키는 하나의 가능성은 은층과 질화물층 사이에 부착층의 역할을 하는 박층을 삽입하는 것인데, 이 박층은 예를 들어, 반드시 연속적이어야 할 필요가 없는 Ti 타입의 금속으로 만들어진다. 이 가능성은 좋은 결과를 주지만, 스택에서의 층의 수를 증가시킨다.
그러므로 본 발명의 목적은 산업적인 규모에서 제조할 때 어려움이나 복잡함없이, 상술한 단점을 개선하는 것인데, 특히, 은 기본층(silver-based layer)과 질화물 기본층 둘 모두를 포함하는 박층으로 된 스택의 품질을 개선하는 것이다.
본 발명은 적외선을 적어도 부분적으로 반사하는 간섭 박층(thin layer)으로 된 스택에 관한 것으로, 상세하게는 태양 복사(solar radiation)에 의해 방사되고, 적어도 하나의 "기능(functional)" 층과 기능 층의 각 측부에 위치된 유전 물질(dielectric material)로 된 코팅을 포함하는 간섭 박층으로 된 스택에 관한 것이다.
"기능 층(들)"이라는 표현은 스택 내에서 원하는 열 반사 특성을 가지며, 금속인데, 보다 상세하게는 Ag 타입의 귀금속을 기본으로 하는 금속 층 또는 층들을 의미하는 것으로 본 발명 내에서 이해된다.
"유전 물질로 된 코팅"이라는 표현은 본 발명 내에서 특히, 스택의 시각상의 외관을 조정하는 기능을 갖고, 특히, 광 반사를 낮추는 기능을 가지며, 선택적으로 "기능" 층 또는 층들을 보호하는 기능을 갖는 산화 금속, 질화 금속(metal nitride) 또는 질화 실리콘(silicon nitride)으로 되어 있는 유전 물질의 층 또는 층들의 중첩을 의미하는 것으로 이해된다.
그러므로, 본 발명은 유전 코팅/기능 층/유전 코팅과 같은 타입의 스택에 관한 것이다. 이 순서는 n번 반복될 수 있으며, 여기서 n = 2 또는 3이다.
본 발명은 폴리카보네이트(PC) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 타입과 같은 딱딱한 중합체 또는 유리로 된 딱딱한 판재 상의 다층 스택에 관련된 것이다. 글레이징(glazing) 유닛에서 판재는 판재 자체로 또는 판재에 절연 또는 적층(laminated) 글레이징을 붙여서 사용할 수 있다. 그러나 더욱 상세하게 본 발명은 중합체 특히 폴리우레탄(PU) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 기본으로 하는 탄성 판재에 관한 것이다.
본 발명의 주제는 첫째로 박층의 스택이 제공된 탄력적이거나 딱딱한 투명 판재로, 이는 유전체 물질로 된 두 코팅 사이에 위치된 은(Ag)을 주로 기본으로하는 적어도 하나의 기능층을 포함하며, 코팅의 적어도 하나는 주로 질화 알루미늄(AlN) 기본층을 포함한다. 본 발명에 의해, 기능층(또는 기능층들 중 적어도 하나)은 Ag이외에 적어도 하나의 부(minor) 금속(M)을 혼합함으로써 화학적으로 변형된다.
대안적으로 또는 그에 더하여, AlN 기본층(또는 AlN 기본층들 중 적어도 하나)은 또한 알루미늄(Al) 이외에 적어도 하나의 부(minor) 금속(M')을 혼합함으로써 화학적으로 변형된다.
금속(M)과 금속(M')은 (더욱이, 스택의 모든 다른 층도 마찬가지로)알려진진공 증착 기술인, 스퍼터링, 바람직하게는 자계 강화 스퍼터링(magnetic-field-enhanced sputtering)을 이용함으로써 혼합될 수 있다. 그리하여 각각 제공되는 것은 해당 금속 (M)으로 합금된 은 타겟(silver target)(아마도, 질소를 함유하는 불활성 대기에서의 증착)과 해당 금속 (M')으로 합금된 알루미늄 타겟(질소를 함유하는 질화 활성 대기에서의 질화물의 증착)이다.
본 발명의 의미 내에서 "금속"이라는 용어는 실리콘을 포함한다. 타겟을 만들기 위하여, 합금은 해당하는 금속들의 분말 혼합물을 소결하여 알려진 방법으로 만들어질 수 있다. Al 타겟은 또한 부분적으로 해당 금속으로 커버될 수 있다.
그러므로, AlN과 같은 질화 금속과 은 사이의 친화도를, 둘 중 하나 또는 둘 모두를 약간 변형시켜서 증가시키는 것이 가능하다는 것이 입증되었는데, 이 변형은 이들이 서로 아주 잘 부착될 만큼 충분하며, 이들 물질의 바람직한 특성(광학적 및 열적 특성)에서 어떤 열화(deterioration)도 일으키지 않을 만큼 충분히 알맞다. 그러므로 두 물질의 상호간의 부착을 용이하게 하기 위한 두 물질 사이에 추가 층을 삽입하지 않는 것을 고려할 수 있는데, 이는, 층의 수가 적으면 적을수록 생산 효율은 더욱 높아지고 생산 라인은 더욱 간결해질 수 있으므로, 산업적인 관점에서 봤을 때 큰 장점이다.
본 발명은 가장 상세하게는 n개의 기능층과 (n+1)개의 유전체 코팅이 포함된 스택에 적용된다. 여기서, n≥1이고, 특히 n=1, n=2 또는 n>2이다. 본문의 서론에서 알 수 있듯이, 판재는 단단하거나 유연할 수 있다.
은 기본층에 혼합될 수 있는 금속 M은 알루미늄, 구리 또는 금이다. 바람직하게는 0.1 내지 10중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 2중량%의 금속 (M)이 은층에 첨가된다.
AlN 기본층에 혼합될 수 있는 금속 (M')은 금속 Zn, Ti, Sn, Mn, Mg, Ag 중 적어도 하나가 선택된다. 층의 알루미늄에 대하여 약 0.1 내지 10중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 2중량%의 금속 (M')이 첨가되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 바람직한 제 1 실시예는 본 발명에 의해 변형된 은을 기본으로 하는 적어도 하나의 기능층을 포함하는 스택인데, 이 기능층은 적어도 AlN 기본 표준층(또는 본 발명에 의해 또한 변형된 층)과 인접한다. 이 경우에, Ag층을 AlN층에 적응시키는 것이 더 큰 문제이다.
제 1 실시예에 대한 대안 또는 추가로서의 본 발명에 의한 바람직한 제 2 실시예는 본 발명에 의해 변형된 적어도 하나의 AlN 기본층을 포함하는 스택인데, 이 층은 표준의 은 기본 기능층(또는 본 발명에 의해 또한 변형된 층)과 인접한다. 반대적인 접근 방식이 여기서 채택되는데, AlN이 은과 더욱 잘 "화합하게"하는 것을 찾는 것이 더 큰 문제이다.
본 발명의 가능한 하나의 변형은 기능층의 면 중의 하나에서 AlN층(본 발명에 의해 변형된 두 층 중 하나 또는 두 층 모두)이 접촉하도록 기능층(만약 스택이 하나 이상의 기능층을 포함한다면 기능층들 중 적어도 하나 또는 기능층 각각)을 위치시키는 것인데, 기능층의 다른 면은 ZnO, TiO2, SnO2, Nb2O5, Ta2O5와 같은 산화 금속 또는 산화 금속 혼합물로 된 층과 접촉한다. 앞서 언급한 PCT 특허 출원에서강조하였듯이, 은 기본층 아래에서 은과 아주 친밀한 접촉을 제공하는 ZnO 타입의 산화물로 이루어진 층을 선택적으로 제공하는 것은 유리한 것이 사실이다.
이 산화물 층은 AlN 또는 Si3N4층과 같은 산화물 및/또는 질화물 층의 중첩의 마지막 층일 수 있다.
또 다른 변형(앞서의 변형에 추가될 수 있음)은 본 발명에 의해 변형된 AlN 층을 은층과 직접적으로 접촉하도록 하고 이 은층과의 경계 근처에서 금속 (M')의 농도가 더 커지도록 본 발명에 의해 변형된 AlN 층을 위치시키는 것이다. 다시 말하면, AlN 층에서 AlN/Ag 경계로 가면서 농도가 증가하는 금속 (M')의 농도 구배를 갖도록 하는 것이 가능하다. 산업적으로 가장 단순한 실시예는 실제로 AlN층을 몇 개의 "단층들(strata)"로 나누는 것인데, 은층에 가장 가까운 단층(stratum)에는 금속(M')이 가장 풍부하고(Al-M' 타켓에서 얻어짐) 층의 나머지 부분에는 금속(M')이 거의 없거나 심지어는 금속 M'이 아주 없게 하는 것이다(Al 타겟). 그러므로, 다음의 2중층 구조를 갖는 것이 가능하다.
AlN:M'/AlN 또는 AlN/M':AlN.
이는 그 질화물이 상대적으로 광 흡수제인(예를 들어 티타늄의 경우에서와 같이) 금속을 포함하는 AlN을 상당한 두께 이상으로 갖는 것은 광 흡수의 관점에서 보면 약간 불리할 수 있기 때문에, 층을 "중첩(duplicating)"함으로써 광학적으로 스택의 가치를 떨어뜨리는 어떤 위험 없이 은에 대한 부착성을 증가시킬 수 있다.
2개의 은층에 대한 본 발명의 비 제한적인 3개의 실시예가 있다.
⊇ 배열 : 판재/산화 금속/Ag(1)/산화 금속/Ag(2)/AlN
∈ 배열 : 판재/AlN/Ag(1)/산화 금속/Ag(2)/AlN
⊂ 배열 : 판재/AlN/Ag(1)/AlN/Ag(2)/AlN
위의 세 경우에서, AlN과 Ag사이에 직접적인 접촉이 있을 때, 그것들 중 하나 또는 둘 모두는 본 발명에 의해 변형된다. "산화 금속"이라는 용어는 하나의 산화 금속층 또는 몇 개의 다른 산화물로 된 층 또는 산화물층에 의해 "플랭크된(flanked)" 질화물층(AlN 또는 Si3N4)(또는 Ti 또는 NiCr 타입의 금속으로 된 박층)을 의미한다고 이해된다.
산화 금속층에 의한 가장 단순한 변형에서, TiO2가 특히 바람직하다.
Ag 기능층 중의 하나가, 다른 것들과는 달리, 본 발명의 지시를 따르지 않고 예를 들어, Ag 기능층과 AlN 또는 Si3N4층 간의 부착성을 증가시키기 위해 의도된 박층, 예를 들어 티타늄층을 통해 AlN 또는 Si3N4층과 접촉하는 것은 본 발명의 범위 내에 있는 것이다.
AlN층과 같이 화학적으로 변형될 수 있는 Si3N4층으로 AlN층 또는 AlN층의 적어도 하나를 대체하는 것은 본 발명의 범위 내에서 또한 가능하다.
본 발명의 주제는 또한 상술한 다층 코팅 판재와 합쳐지는 임의의 글레이징이다. 특히, 이것은 본 발명에 의한 층으로 코팅되는 PET 타입의 탄성 판재를 사용하는 적층 글레이징이며, 2개의 유리 타입의 딱딱한 판재가 있는 에틸렌/비닐/아세테이트(EVA) 또는 폴리비닐 부틸알(PVB)로 된 2개의 열가소성 접착 시트에 의해 적층된다.
본 발명의 글레이징은 절연 2중 글레이징으로 마운팅되거나, 적층되거나, 단일체(monolithic)이든지 간에 건물 또는 차량, 특히 측면 적층 창 또는 앞유리(wind screen)에 사용될 수 있다.
본 발명은 구체적인 비 제한적 예로써 아래에서 설명될 것이다.
모든 층은 약 50㎛의 두께를 갖는 PET 시트 위에 알려진 방법인 스퍼터링으로 증착된다(이 시트는 알려진 방법으로 2축 배향된다).
예 1
(나타낸 층의 두께는 모든 예에서 ㎚으로 표시된다)
PET / TiO2/ Ag / TiO2/ Ag / Ti:AlN
30㎚ 10㎚
Ti:AlN는 Al에 대해 1.5중량%의 Ti를 함유하며, 예 2 및 3의 경우에서도 같다. 이 함량을 바람직하게는 0.5% 내지 2.5%의 범위에서 변경시키는 것이 가능하다.
예 2
PET / AlN / Ag / TiO2/ Ag / Ti:AlN
30㎚ 10㎚ 56㎚ 10㎚ 40㎚
예 3
PET / TiO2/ Ag / Ti / TiO2/ ZnO / Ag / Ti:AlN
30㎚ 10㎚ 1㎚ 56㎚ 10㎚ 40㎚
예 1 및 2에서, 금속층 특히, 아주 두께가 작은 Ti층이 TiO2층과 Ag층 사이에 선택적으로 삽입될 수 있다. 이것은 산화 활성 환경에서 TiO2층을 증착하는 중에 은의 임의의 열화(degradation)를 방지하기 위한 "차단(blocker)"층으로서 제 1 은층의 상단에 있게 되는 것이 특히 더욱 바람직하다. 그러므로, 1 내지 2㎚의 Ti가 제 1 은층의 상단에 제공될 수 있다.
매우 얇으나 연속적일 필요는 없는 금속층, 예를 들어 티타늄으로도 만들어지고 그 두께는 예를 들어 0.2 내지 1㎚인 층이 제 2 은층 바로 아래에 제공되는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이 본 발명은 태양 복사에 의해 방사되고, 적어도 하나의 "기능" 층과 기능 층의 각 측부에 위치된 유전 물질로 된 코팅을 포함하는 간섭 박층으로 된 스택에 이용될 수 있다.
Claims (17)
- 유전 물질로 된 2개의 코팅 사이에 위치된 은(Ag)을 주로 기본으로 하는 적어도 하나의 기능층(functional layer) 및 질화 알루미늄(AlN)을 주로 기본으로 하는 층을 포함하는 코팅 중 적어도 하나를 포함하는 박층(thin layer) 스택(stack)이 제공되는 유연하거나 단단한 투명 판재로서,상기 기능층 또는 상기 기능층들 중 적어도 하나는 Ag 이외에 적어도 하나의 부(minor) 금속 (M)을 혼합함으로써 변형되고 및/또는 상기 AlN 기본층 또는 상기 AlN 기본층들 중 적어도 하나는 상기 알루미늄과 비교하여 소량으로 적어도 하나의 금속 (M')을 혼합함으로써 변형되는 것을 특징으로 하는, 유연하거나 단단한 투명 판재.
- 제 1항에 있어서, 상기 스택은 n≥2인 상태에서, n개의 기능층과 n+1개의 유전 물질로 된 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유연거나 단단한 투명 판재.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 딱딱한 판재는 폴리카보네이트(PC) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 타입의 중합체 물질 또는 유리로 만들어지는 것을 특징으로 하는, 유연하거나 단단한 투명 판재.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 판재는 유연하고 중합체, 특히, 폴리우레탄(PU) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 기본으로 하는 것을 특징으로 하는, 유연하거나 단단한 투명 판재.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 (M)은 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 또는 금(Au)인 것을 특징으로 하는, 유연하거나 단단한 투명 판재.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변형된 기능층은 금속 (M)을 0 내지 10중량%, 특히 0.5 내지 2중량% 포함하는 것을 특징으로 하는, 유연하거나 단단한 투명 판재.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 (M')은 Zn, Ti, Sn, Mn, Mg, Ag로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 유연하거나 단단한 투명 판재.
- 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 AlN 기본층은 Al에 대하여 M'을 0.1 내지 10중량%, 특히 0.5 내지 2중량% 포함하는 것을 특징으로 하는, 유연하거나 단단한 투명 판재.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스택은 금속(M)을 혼합함으로써 변형되는 적어도 하나의 기능층을 포함하며, 이 층은 변형되거나 변형되지 않은 AlN 기본층과 인접하는 것을 특징으로 하는, 유연하거나 단단한 투명 판재.
- 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스택은 금속(M')을 혼합함으로써 변형되는 적어도 하나의 AlN 기본층을 포함하며, 이 층은 변형되거나 변형되지 않은 은을 기본으로 하는 기능층과 인접하는 것을 특징으로 하는, 유연하거나 단단한 투명 판재.
- 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 기능층에는 AlN 기본층과 접촉하는 면의 반대 측면에 산화 금속, 특히 ZnO, TiO2, SnO2, Nb2O5, Ta2O5로부터 선택되는 하나를 기본으로 하는 층이 제공되는 것을 특징으로 하는, 유연하거나 단단한 투명 판재.
- 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 금속(M')을 혼합함으로써 변형되는 AlN 기본층은 은을 기본으로 하는 기능층과 직접적으로 접촉하는 것을 특징으로 하고 상기 기능층과의 경계면 근방에서 더 큰 금속(M')의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는, 유연하거나 단단한 투명 판재.
- 제 12항에 있어서, 상기 AlN 기본층은 몇 개의 단층들(strata)로 나눠지는데, 상기 AlN 기본층은 접촉하고 있는 기능층과 같은 측면에서 금속(M')이 가장 풍부한 층을 포함하고, AlN 기본층의 나머지 부분에는 금속(M')이 거의 없거나 완전히 없으며, 특히 M':AlN/AlN 이중층의 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 유연하거나 단단한 투명 판재.
- 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 층으로 된 상기 스택은판재 / 산화 금속 / Ag(1)/ 산화 금속 / Ag(2)/ AlN의 타입이며, 상기 제 2 Ag(2)층은 상기 금속(M)을 혼합함으로써 변형되고 및/또는 상기 AlN층은 상기 금속(M')을 혼합함으로써 변형되는 것을 특징으로 하는, 유연하거나 단단한 투명 판재.
- 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 층으로 된 상기 스택은판재 / AlN / Ag / AlN / Ag / AlN의 타입이며, 상기 2개의 Ag층 중 적어도 하나는 상기 금속(M)을 혼합함으로써 변형되고 및/또는 상기 3개의 AlN층 중 적어도 하나는 상기 금속(M')을 혼합함으로써 변형되는 것을 특징으로 하는, 유연하거나 단단한 투명 판재.
- 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 층으로 된 상기 스택은판재 / AlN / Ag / 산화 금속 / Ag / AlN의 타입이며, 상기 2개의 Ag층 중 적어도 하나는 상기 금속(M)을 혼합함으로써 변형되고 및/또는 상기 2개의 AlN층 중 적어도 하나는 상기 금속(M')을 혼합함으로써 변형되는 것을 특징으로 하는, 유연하거나 단단한 투명 판재.
- 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 기재된 적층 글레이징(laminated glazing)으로서,제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 의해 코팅된, 중합체를 기본으로 하는 탄력성 판재와 합쳐지는 것을 특징으로 하는, 적층 글레이징.
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