KR20030061824A - 코팅된 제품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 코팅된 제품 - Google Patents

코팅된 제품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 코팅된 제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제 1 복사율값을 갖는 기능성 코팅을 갖는 기판을 제공하는 단계; 및 상기 기능성 코팅의 적어도 일부 위에 제 2 복사율값을 갖는 코팅 물질을 침착시켜 상기 기능성 코팅의 복사율보다 큰 복사율값을 갖는 코팅 스택을 제공하는 단계를 포함하는, 코팅된 기판의 제조방법에 관한 것이다.

Description

코팅된 제품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 코팅된 제품{METHOD OF MAKING COATED ARTICLES AND COATED ARTICLES MADE THEREBY}
관련 출원에 대한 상호참조
본 출원은 본원에 그 전체가 참고로 인용된, 2000년 10월 24일자로 출원된 "단일체성 자동차 투명체(Monolithic Automotive transparency)"란 제목의 미국 임시출원 제 60/242,543호의 우선권을 주장한다.
2개의 유리 겹 및 이들 겹 사이에 위치하여 기계적 및/또는 화학적 손상으로부터 보호되는 적외선(IR) 또는 자외선(UV) 희석화 태양광 제어(solar control) 코팅을 갖는 적층된 바람막이 유리(windshield)를 제공함에 의해 자동차의 내부에서의 열 축적을 감소시키는 것이 공지되어 있다. 상기 종래의 바람막이 유리는 두 편평한 유리 "블랭크(blank)"(이중 하나는 그 위에 침착된 태양광 제어 코팅을 갖는다)를 성형하고 어닐링하여 두개의 성형되고 어닐링된 유리 겹을 형성한 후 상기 유리 겹을 플라스틱 중간층과 함께 결속시켜 제조된다. 종래의 태양광 제어 코팅이 열을 반사하는 금속층을 포함하므로, 유리 블랭크는 가열 동안 하나 위에 다른 것이 위치하고, 기능성 코팅이 상기 유리 블랭크 사이에 샌드위치되어 겹의 최종 형상에 영향을 줄 수 있는 불균등한 가열 및 냉각을 방지한다. 적층된 자동차 바람막이 유리 및 그의 제조방법의 예는 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,820,902호, 제 5,028,759호 및 제 5,653,903호에 개시되어 있다.
다른 자동차 투명체, 예컨대 사이드라이트(sidelight), 백라이트, 선루프, 문루프 등의 위에 태양광 제어 코팅을 제공하는 것이 유리할 것이다. 그러나, 적층된 바람막이 유리의 제조방법은 다른 유형의 적층 및/또는 비적층 자동차 투명체를 제조하는데 쉽게 적용되지 않는다. 예를 들어, 통상적인 자동차 사이드라이트는 개별적으로 가열되고, 성형되고, 템퍼링(tempering)되어 사이드라이트가 장착될 자동차 개구의 치수에 의해 좌우되는 목적하는 만곡을 갖게 되는 단일 유리 블랭크로부터 일반적으로 제조된다. 바람막이 유리를 제조할 때는 발생하지 않는 사이드라이트 제조시에 봉착하는 문제점은 열-반사 태양광 제어 코팅을 갖는 유리 블랭크를 개별적으로 가열하는 문제이다.
또한, 운송수단의 반대쪽을 향하는 사이드라이트의 표면(외부 표면)에 코팅이 있도록 사이드라이트가 배치되는 경우, 코팅은 코팅을 치는 물체로부터의 기계적인 손상 및 산성비 또는 자동차 세척 세제로부터의 화학적 손상을 받기 쉽다. 운송수단의 내부를 향하는 사이드라이트의 표면(내부 표면)에 코팅이 있도록 사이드라이트가 배치되는 경우, 코팅은 운송수단 탑승자에 의한 접촉 또는 창문 홈내로 말려 올라가고 내려감에 의한 기계적 손상, 및 통상적인 유리 세정제와의 접촉에 의한 화학적 손상을 받기 쉽다. 또한, 코팅의 복사율이 낮을 경우 운송수단 내에 열을 포집하는 온실 효과를 촉진시킬 수 있다.
코팅을 화학적 저항성 물질로 오버코팅하여 화학적 손상 또는 부식을 감소시키는 것이 공지되어 있으나, 이 오버코트는 전형적으로 밑의 코팅의 미관에 악영향을 미치지 않고 밑의 코팅의 복사율을 상당히 증가시키지 않도록 가능한 한 얇게 도포된다. 이러한 얇은 오버코트는 쉽게 손상되고 계속적으로 환경에 노출되는 선박, 가공, 또는 종래의 코팅된 자동차 투명체의 최종 용도를 위한 내구성 요구에 부합되지 않는다. 게다가, 이러한 얇은 오버코트는 위에서 논의된 온실 효과 문제점을 완화시키지 않는다. 종래의 오버코터의 예는 미국 특허 제 4,716,086호, 제 4,786,563호, 제 5,425,861호, 제 5,344,718호, 제 5,376,455호, 제 5,584,902호, 및 제 5,532,180호에 개시되어 있다.
따라서, 전술된 문제점중 적어도 일부를 감소시키거나 제거하는 기능성 코팅을 갖는 제품, 예컨대 적층 또는 비적층된 자동차 투명체를 제조하는 방법을 제공하는 것이 유리하다.
발명의 요약
코팅된 기판을 제조하는 방법이 제공된다. 그 방법은 제 1 복사율값을 갖는 기능성 코팅을 갖는 기판을 제공하는 단계; 상기 기능성 코팅의 적어도 일부 위에제 2 복사율을 갖는 코팅 물질을 침착시킨 후 가열하여 상기 기능성 코팅의 복사율값보다 큰 복사율을 갖는 코팅 스택을 제공하는 단계; 및 코팅된 기판을 가열하는 단계를 포함한다. 본 발명은 적층 또는 단일 겹 제품을 제조하기 위해 실시될 수 있다. 적층 제품을 위해, 보호 코팅은 일반적으로 단일 겹 제품을 위한 것보다 얇다. 본 발명의 보호 코팅은 밑의 기능성 코팅에 대한 기계적 및/또는 화학적 손상을 더욱더 방지할 뿐만 아니라 코팅된 기판을 가열 및/또는 성형할 때 가열 특성을 향상시킨다.
본 발명의 실시양태의 적층 제품의 제조방법은 주표면을 갖는 제 1 기판을 제공하는 단계; 상기 제 1 기판 주표면의 적어도 일부 위에 복사율 값을 갖는 기능성 코팅을 도포하는 단계; 상기 기능성 코팅의 적어도 일부 위에 보호 코팅을 도포하여 상기 기능성 코팅의 복사율 값보다 큰 복사율 값을 갖는 코팅 스택을 형성하는 단계; 제 2 기판을 제공하는 단계; 제 1 및 제 2 기판을 개별적으로 목적하는 형상으로 가열하는 단계; 및 제 1 및 제 2 기판을 중간층과 함께 적층하는 단계를 포함한다.
또한, 기능성 코팅을 갖는 기판을 노 내에서 가열하고 냉각하는 코팅된 제품의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 실시양태에서, 복사율을 증가시키는 보호 코팅 물질은 기능성 코팅의 적어도 일부상에 도포되어 코팅된 기판의 복사율을 가열 이전에 증가시킨다.
본 발명의 실시양태에서 코팅된 제품을 제조하는 다른 방법은 소정의 태양 적외선 반사율 및 소정의 복사율을 갖는 코팅을 제공하는 단계; 및 복사율은 증가하지만 태양 적외선 반사율은 실질적으로 동일하게 유지되도록 코팅을 변경하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제품은 기판, 상기 기판의 적어도 일부 위에 침착된 기능성 코팅, 및 상기 기능성 코팅 위에 침착된 보호 코팅을 포함한다. 기능성 코팅 및 보호 코팅은 코팅 스택을 규정하며 보호 코팅은 코팅 스택에 기능성 코팅 단독보다는 높은 복사율을 제공한다.
본 발명의 적층 제품은 제 1 주표면을 갖는 제 1 겹, 상기 제 1 주표면의 적어도 일부 위에 침착되고 복사율값을 갖는 기능성 코팅, 및 상기 기능성 코팅의 적어도 일부 위에 침착되어 복사율을 갖는 코팅 스택을 형성하고, 코팅 스택의 복사율이 상기 기능성 코팅 단독의 복사율보다 증가되도록 구성된 보호 코팅을 포함한다. 상기 제품은 추가로 제 2 겹, 및 상기 제 1 및 제 2 겹 사이에 위치한 중간층을 포함한다.
본 발명의 단일체성 제품, 예컨대 자동차 투명체는 기판, 예컨대 유리 기판, 및 상기 기판의 적어도 일부 위에 침착된 기능성 코팅을 포함한다. 보호 코팅은 상기 기능성 코팅 위에 침착되어 코팅 스택을 형성한다. 보호 코팅은 산화알루미늄, 산화규소, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있고 1㎛ 내지 5㎛의 두께를 가질 수 있다. 보호 코팅은 바람직하게는 0.5 이상의 복사율을 갖는 코팅 스택을 제공할 수 있다.
본 발명은 일반적으로 코팅된 제품, 예컨대 코팅된 자동차 투명체의 제조방법, 및 그에 의해 제조된 코팅된 제품에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 특징을 포함하는 적층된 자동차 투명체, 예컨대 사이드라이트의 주연부의 측단면도(비례대로는 아님)이다.
도 2는 본 발명의 실시양태에서 유리 블랭크 G(코팅 또는 미코팅된)를 제조하기 위한 장치(부품은 명확함을 위해 생략됨)의 부분 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 특징을 포함하는 단일체성 제품의 일부의 측단면도(비례대로는 아님)이다.
도 4는 본 발명의 보호 코팅을 갖는 기판을 보호 코팅이 없는 기판과 비교한 테이버(Taber) 마모 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 4의 선택된 기판에 대한 평균 헤이즈(haze)의 그래프이다.
도 6은 본 발명의 보호 코팅을 갖는 기판에 대한 복사율값 대 코팅 두께의 그래프이다.
도 7은 본 발명의 보호 코팅을 갖는 기판에 대한 테이버 마모 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 보호 코팅을 갖는 코팅된 기판에 대한 테이버 마모에 대한 열 처리 및 코팅 두께의 효과를 나타내는 막대 그래프이다.
본원에서, 공간 또는 방향적 용어, 예컨대 "좌측", "우측", "내부", "외부", "위", "아래", "정상", "저부" 등은 도면에 나타낸 바와 같이 본 발명에 관련된다.그러나, 본 발명이 다양한 대안적인 방향을 고려할 수 있고, 따라서 상기 용어는 한정적인 것으로 간주되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본원에서, 명세서 및 청구의 범위에서 사용된 치수, 물성, 가공 매개변수, 성분의 양, 반응 조건 등을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에 "약"이란 용어에 의해 수식되는 것으로 이해해야 한다. 따라서, 달리 지시되지 않은 한, 다음의 명세서 및 청구의 범위에서 제시되는 수치는 본 발명에 의해 수득되도록 추구되는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있다. 청구의 범위에 대한 균등론의 원칙의 적용을 제한하려는 시도로서가 아니지만, 최소한, 각 수치는 적어도 보고된 유효 숫자의 수에 비추어서 통상의 반올림 기법을 적용하여 파악되어야 한다. 게다가, 본원에 개시된 모든 범위는 시작 및 끝 범위값을 포함하고 임의의 및 모든 하위 범위가 그 안에 포함된다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 언급된 범위인 "1 내지 10"은 최소값 1과 최대값 10 사이(상기 값을 포함함)의 임의의 및 모든 하위 범위, 즉, 최소값 1 이상으로 시작하고 최대값 10 이하로 끝나는 모든 하위 범위, 예컨대 5.5 내지 10를 포함하는 것으로 간주되어야 한다. "편평한" 또는 "실질적으로 편평한" 기판이란 용어는 형태가 실질적으로 평탄한 기판, 즉 주로 하나의 기하학적 평면에 놓인 기판을 지칭하며, 상기 기판은, 당업자에게 이해되는 바와 같이, 약간의 굴곡, 돌출부, 또는 요부를 포함할 수 있다. 또한, 본원에서 사용되는, "위에 침착된", "위에 도포된", 또는 "위에 제공된"이란 용어는 표면 위에 침착 또는 제공되지만 꼭 그와 접촉하지는 않는 것을 의미한다. 예를 들어, 기판 "위에 침착된" 코팅은 상기 침착된 코팅과 상기 기판 사이에 위치한 동일하거나 상이한 조성의 하나 이상의 다른 코팅 필름의존재를 배제하지 않는다.
다음의 논의에서 알 수 있겠지만, 본 발명의 보호 코팅은 적층 또는 비적층된 제품 둘 다, 예컨대 단일 겹 제품을 제조하는데 사용될 수 있다. 적층 제품과 함께 사용하기 위해, 보호 코팅은 일반적으로 비적층 제품에서보다 더 얇을 수 있다. 본 발명의 구조적 성분 및 예시적 적층 제품의 제조방법을 먼저 기술한 후 본 발명의 예시적 단일체성 제품을 기술할 것이다. "단일체성"이란 단일한 구조적 기판 또는 주 겹, 예컨대 유리 겹을 가짐을 의미한다. "주 겹"란 주 지지체 또는 구조적 부재를 의미한다. 하기 논의에서, 예시적 제품(적층 또는 단일체성 불문)은 자동차 사이드라이트으로서 기술된다. 그러나, 본 발명은 자동차 사이드라이트에 한정되는 것이 아니며 임의의 제품, 예컨대 절연 유리 유니트, 주거용 또는 상가용 적층 창문(예: 채광창), 또는 육지, 항공, 우주, 수상 및 수중 운송수단용 투명체, 예컨대 바람막이 유리, 백라이트, 선루프 또는 문루프(이들로 한정되지 않음)와 함께 사용될 수 있고, 몇몇 제품만 명명한다.
도 1은 본 발명의 특징을 갖는 적층 사이드라이트(10)을 도시한다. 적층 사이드라이트(10)은 외부 주 표면(13) 및 내부 주 표면(14)을 갖는 제 1 블랭크 또는 겹(12)를 포함한다. 기능성 코팅(16)은 내부 주 표면(14)의 적어도 일부, 바람직하게는 전체 위에 침착된다. 더욱 상세히 기술되겠지만, 본 발명의 보호 코팅(17)은 기능성 코팅(16)의 적어도 일부, 바람직하게는 전체 위에 침착되고, 기계적 및 화학적 내구성의 증가를 도울 뿐만 아니라 그가 침착되는 블랭크를 굴곡 및/또는 성형하기 위한 가열 특성을 개선시킨다. 중간층(18)은 제 1 겹(12)와 내부 주 표면(22) 및 외부 주 표면(23)을 갖는 제 2 블랭크 또는 겹(20) 사이에 위치한다. 한 양태에서, 외부 주 표면(23)은 운송수단의 외부를 향하고 외부 주표면(13)은 운송수단의 내부를 향한다. 종래의 가장자리 밀봉제(26)는 임의의 통상적인 방식으로 적층하는 동안 및/또는 이후에 적층 사이드라이트(10)의 주연부에 도포된다. 장식용 밴드(90), 예컨대 불투명, 반투명 또는 착색된 밴드, 예를 들어 세라믹 밴드가 겹(12, 20)중 하나 이상의 표면상에, 예를 들어 내부 또는 외부 주 표면중 하나의 주연부 주위에 제공될 수 있다.
본 발명의 광범위한 실시양태에서, 제 1 겹(12) 및 제 2 겹(20)은 임의의 목적하는 특성을 갖는 임의의 목적하는 물질로 이루어질 수 있으며, 예컨대 불투명, 반투명, 투명 또는 실질적으로 투명 기판이다. "실질적으로 투명"이란 60% 이상의 가시광 투과율을 가짐을 의미한다. "반투명"이란 0%보다 크고 60%보다 작은 가시광 투과율을 가짐을 의미한다. "불투명"이란 0%의 가시광 투과율을 가짐을 의미한다. 겹(12, 20)은 동일하거나 상이한 물질로 이루어질 수 있다. 적합한 기판의 예는 플라스틱 기판(예: 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트, 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)); 금속 기판; 에나멜 또는 세라믹 기판; 유리 기판; 또는 이들의 혼합물 또는 조합물을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 유리는 예를 들어 통상의 미착색된 소다-석회-실리카 유리, 즉 "투명 유리"일 수 있거나, 착색되거나 달리 채색된 유리, 보로실리케이트 유리, 납 유리, 강화 유리, 미경화 유리, 어닐링된 유리, 또는 열강화된 유리일 수 있다. 유리는 임의의 유형, 예를 들어 통상적인 플로트 유리, 편평 유리, 또는 플로트 유리 리본일 수 있고, 임의의 광학 특성, 예컨대 임의의 값의 가시광 투과율, 자외선 투과율, 적외선 투과율, 및/또는 전체 태양 에너지 투과율을 갖는 임의의 조성물일 수 있다. 본 발명의 실시양태에 적합한 유리의 유형은 예를 들어 미국 특허 제 4,746,347호, 제 4,792,536호, 제 5,240,886호, 제 5,385,872호 및 제 5,393,593호에 기술되어 있으나 이로써 한정되는 것으로 간주되어서는 안된다. 본 발명이 기판의 두께에 의해 한정되는 것은 아니지만, 적층 자동차 사이드라이트를 형성하는데 사용하기 위해서는 제 1 및 제 2 겹(12, 20)은 두께 약 3.0mm 미만, 예컨대 두께 약 2.5mm 미만, 예컨대 두께 약 1.0mm 내지 약 2.1mm일 수 있다. 아래에 기술되겠지만, 단일체성 제품의 경우 기판은 일반적으로 더 두껍다.
기능성 코팅(16)은 임의의 목적하는 유형일 수 있다. 본원에서, "기능성 코팅"이란 용어는 그가 침착되는 기판의 하나 이상의 물성, 예컨대 광학, 열적, 화학적 또는 기계적 특성을 조절하고, 후속 가공 동안 기판으로부터 전적으로 제거되지 않도록 의도된 코팅을 지칭한다. 기능성 코팅(16)은 동일하거나 상이한 조성 또는 기능성을 갖는 하나 이상의 기능성 코팅일 수 있다. 본원에서, "층" 또는 "필름"이란 용어는 목적하는 또는 선택된 코팅 조성물의 코팅 영역을 지칭한다. "코팅" 또는 "코팅 스택"은 하나 이상의 "필름" 또는 "층"으로 구성된다.
기능성 코팅(16)은 전기 전도성 코팅, 예를 들어, 미국 특허 제 5,653,903호 및 제 5,028,759호에 개시된 바와 같은 가열가능 창문을 제조하는데 사용되는 전기 전도성 코팅, 또는 안테나로서 사용되는 단일-필름 또는 다중-필름 코팅일 수 있다. 마찬가지로, 기능성 코팅(16)은 태양광 제어 코팅일 수 있다. 본원에서, "태양광 제어 코팅"이란 용어는 코팅 제품의 태양광 특성, 비제한적인 예로서 태양광 복사량, 예를 들어, 코팅된 제품에 입사하고/하거나 투과하는 가시광, 적외선 또는 자외선 복사량, 적외선 또는 자외선 흡수 또는 반사, 차광 계수, 복사율 등에 영향을 주는 하나 이상의 층 또는 필름으로 구성된 코팅이다. 태양광 제어 코팅은 태양광 스펙트럼의 선택된 부분, 비제한적인 예로 IR, UV, 및/또는 가시광 스펙트럼을 차단, 흡수 또는 여과한다. 본 발명의 실시양태에 사용될 수 있는 태양광 제어 코팅의 예는 예를 들어 미국 특허 제 4,898,789호, 제 5,821,001호, 제 4,716,086호, 제 4,610,771호, 제 4,902,580호, 제 4,716,086호, 제 4,806,220호, 제 4,898,790호, 제 4,834,857호, 제 4,948,677호, 제 5,059,295호, 및 제 5,028,759호에서 찾을 수 있으며, 또한 미국 특허출원 제 09/058,440호에서 찾을 수 있다.
기능성 코팅(16)은 또한 예컨대 400nm 내지 780nm의 가시광 파장 에너지는 투과시키지만 더 장파장의 태양 적외선 에너지는 반사시키는 낮은 복사율의 코팅일 수 있다. "낮은 복사율"이란 0.4 미만, 바람직하게는 0.3 미만, 더욱 바람직하게는 0.2 미만, 더욱더 바람직하게는 0.1 미만, 그보다 더 바람직하게는 0.05 이하인 복사율을 의미한다. 낮은 복사율 코팅의 예는 예를 들어 미국 특허 제 4,952,423호 및 제 4,504,109호, 및 영국 참조문헌 GB 2,302,102호에 있다. 기능성 코팅(16)은 단일층 코팅 또는 다층 코팅일 수 있고, 하나 이상의 금속, 비금속, 반금속, 반도체, 및/또는 이들의 합금, 화합물, 복합물, 조합물, 또는 블렌드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기능성 코팅(16)은 단일층 금속 산화물 코팅, 다층 금속 산화물 코팅, 비금속 산화물 코팅, 금속성 니트라이드 또는 옥시니트라이드 코팅,또는 비금속성 니트라이드 또는 옥시니트라이드 코팅, 또는 다층 코팅일 수 있다.
본 발명과 함께 사용하기 적합한 기능성 코팅의 예는 펜실베니아주 피츠버그의 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드(PPG Industries Inc.)에서 선게이트R(SUNGATER) 및 솔라반R(SOLARBANR)류의 코팅으로서 상업적으로 구입가능하다. 이러한 기능성 코팅은 바람직하게는 가시광에 대해서 투명하거나 실질적으로 투명한 금속 산화물 또는 금속 합금의 산화물과 같은 유전성 또는 반사방지 물질을 포함하는 하나 이상의 반사방지 코팅 필름을 전형적으로 포함한다. 기능성 코팅은 또한 반사성 금속, 예컨대 금, 구리 또는 은과 같은 귀금속 또는 이들의 조합물 또는 합금을 포함하는 하나 이상의 적외선 반사성 필름을 포함할 수 있고, 추가로 상기 금속 반사성 층 위 및/또는 아래에 위치한 당해 분야에 공지된 바와 같은 티타늄과 같은 하도 필름 또는 장벽 필름을 포함할 수 있다. 기능성 코팅은 임의의 원하는 수의 적외선 반사성 필름, 예컨대 하나 이상의 은(silver)층, 예컨대 둘 이상의 은층, 예컨대 셋 이상의 은층을 가질 수 있다.
본 발명을 한정하는 것은 아니지만, 기능성 코팅(16)은 적층물의 내부 주표면(14, 22)중 하나상에 위치하여 코팅(16)이 적층물의 외부 표면에 있을 때보다 환경적 및 기계적 마모가 덜 발생하도록 할 수 있다. 그러나 기능성 코팅(16)은 또한 외부 주표면(13, 23)중 하나 또는 둘 다에 제공될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 갈이, 코팅(16)의 일부, 예컨대 코팅된 영역의 외부 주연부 주위의 약 1mm 내지 20mm, 예를 들어 2mm 내지 4mm 폭 구역을 통상적인 방식, 예컨대 적층 전의 연마또는 코팅 동안의 마스킹으로 제거 또는 삭제하여 사용중에 기후 또는 환경적 작용으로 적층물의 가장자리에서 코팅(16)이 손상됨을 최소화할 수 있다. 게다가, 삭제는 기능적 성능, 예컨대 안테나, 가열되는 바람막이 유리, 또는 라디오파 투과율 개선을 위해 행해질 수 있으며, 삭제된 부분은 임의의 크기일 수 있다. 미관적인 목적에서, 착색된, 불투명 또는 반투명 밴드(90)를 겹 또는 코팅의 임의의 표면 위에, 예를 들어 겹중 하나 또는 둘 다의 한쪽 표면 또는 양쪽 표면 위에, 예컨대 외부 주표면(13)의 주연부 주위에 제공하여 삭제된 부분을 숨길 수 있다. 밴드(90)는 세라믹 물질로 제조될 수 있으며 임의의 통상적인 방식으로 외부 주표면(13) 상에 소결될 수 있다.
본 발명의 보호 코팅(17)은 기능성 코팅(16)의 외부 표면의 적어도 일부, 바람직하게는 전체 위에 침착된다. 보호 코팅(17)은, 무엇보다도, 코팅 스택(예컨대, 기능성 코팅 + 보호 코팅)의 복사율을 기능성 코팅(16) 단독의 복사율보다 높인다. 예로서, 기능성 코팅(16)이 0.2의 복사율값을 가질 경우, 보호 코팅(17)을 가함으로써 결과적인 코팅 스택의 복사율값이 0.2보다 높아진다. 한 양태에서, 보호 코팅은 결과적인 코팅 스택의 복사율을 기능성 코팅의 복사율의 2배 이상(즉, 기능성 코팅의 복사율이 0.05인 경우, 보호층을 가함으로써 결과적인 코팅 스택의 복사율이 0.1 이상 증가됨), 예컨대 5배 이상, 예컨대 10배 이상, 예컨대 20배 이상 증가시킨다. 본 발명의 다른 양태에서, 보호 코팅(17)은 결과적인 코팅 스택의 복사율을 상기 코팅이 침착되는 기판의 복사율과 실질적으로 동일하게, 예컨대, 기판의 복사율의 0.2 이내로 높여준다. 예를 들어, 기판이 약 0.84의 복사율을 갖는유리인 경우, 보호 코팅(17)은 바람직하게는 0.3 내지 0.9, 예컨대 0.3보다 큰, 예컨대 0.5보다 큰, 예컨대 0.6보다 큰, 예컨대 0.5 내지 0.9의 복사율을 갖는 코팅 스택을 제공한다. 아래에 기술되겠지만, 보호 코팅(17)을 침착시킴으로써 기능성 코팅(16)의 복사율을 증가시키는 것은 가공 동안의 코팅된 겹(12)의 가열 및 냉각 특성을 개선시킨다. 보호 코팅(17)은 또한 기능성 코팅(16)을 취급, 저장, 운송 및 가공되는 동안 기계적 및 화학적 공격으로부터 보호한다.
한 양태에서, 보호 코팅(17)은 바람직하게는 그에 적층되는 겹(12)의 굴절률과 거의 동일한 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 겹(12)이 1.5의 굴절률을 갖는 유리인 경우, 보호 코팅(17)은 바람직하게는 2 미만, 예컨대 1.3 내지 1.8, 예컨대 1.5±0.2의 굴절률을 갖는다.
보호 코팅(17)은 임의의 원하는 두께일 수 있다. 한 예시적인 적층 제품 양태에서, 보호 코팅(17)은 500Å 내지 50,000Å, 예컨대 500Å 내지 10,000Å의 두께를 갖는다. 또한, 보호 코팅(17)은 기능성 코팅(17)의 표면에 걸쳐 균일한 두께일 필요는 없으며 높고 낮은 점 또는 구역을 가질 수 있다.
보호 코팅(17)은 임의의 목적하는 물질로 이루어질 수 있다. 한 예시적인 양태에서, 보호 코팅(17)은 하나 이상의 금속 산화물 물질, 비제한적인 예로 산화알루미늄, 산화규소, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보호 코팅은 알루미나 35중량% 내지 100중량% 및 실리카 65중량% 내지 0중량%, 예컨대 알루미나 70중량% 내지 90중량% 및 실리카 10중량% 내지 30중량%, 예컨대 알루미나 75중량% 내지 85중량% 및 실리카 15중량% 내지 25중량%, 예컨대 알루미나 88중량%및 실리카 12중량%, 예컨대 알루미나 65중량% 내지 75중량% 및 실리카 25중량% 내지 35중량%, 예컨대 알루미나 70중량% 및 실리카 30중량%의 범위에 있을 수 있다. 다른 물질, 예컨대 알루미늄, 크롬, 하프늄, 이트륨, 니켈, 붕소, 인, 티탄, 지르코늄, 및 이들의 산화물이 보호 코팅의 굴절률에 영향을 주기 위해 존재할 수 있다.
중간층(18)은 겹을 함께 접착시키는데 사용되는 임의의 물질, 비제한적인 예로 가소성 물질, 예컨대 폴리비닐 부티랄 또는 유사한 물질일 수 있고, 예를 들어 0.50mm 내지 약 0.80mm, 예컨대 0.76mm의 임의의 원하는 두께를 가질 수 있다.
이제 본 발명의 특징을 이용한 적층 사이드라이트(10)의 예시적인 제조방법을 논의할 것이다.
제 1 기판 및 제 2 기판을 제공한다. 제 1 및 제 2 기판은 약 1.0mm 내지 6.0mm, 전형적으로 약 1.0mm 내지 약 3.0mm, 예컨대 약 1.5mm 내지 약 2.3mm의 두께를 갖는 편평한 유리 블랭크일 수 있다. 기능성 코팅(16)을 제 1 유리 기판의 주표면, 예를 들어 주표면(14)의 적어도 일부 위에 도포한다. 기능성 코팅(16)은 임의의 통상적인 방식, 비제한적인 예로 마그네트론 스퍼터 증착(MSVD), 열분해성 침착, 예컨대 화학 증착(CVD), 분무 열분해, 대기압 CVD(APCVD), 저압 CVD(LPCVD), 플라즈마-강화 CVD(PEVCD), 플라즈마 보조 CVD(PACVD), 또는 저항가열 또는 전자빔 가열에 의한 열 증발, 캐쏘딕 아크 침착, 플라즈마 분무 침착, 습식 화학 침착(예: 졸-겔, 거울 은도금 등), 또는 임의의 다른 원하는 방식으로 침착될 수 있다. 예를 들어, 기능성 코팅(16)은 제 1 기판이 목적하는 치수로 절단된 후에 제 1 기판위에 침착될 수 있다. 다르게는, 기능성 코팅(16)은 유리 시트가 가공되기 전에 그 위에 도포되고/되거나 플로트 챔버내에 위치한 하나 이상의 통상적인 CVD 코터에 의해 통상적인 플로트 챔버 내의 용융 금속, 예컨대 주석의 욕 상에 지지된 플로트 유리 리본 위에 도포될 수 있다. 플로트 챔버를 빠져나갈 때, 리본은 절단되어 코팅된 제 1 기판을 형성할 수 있다.
다르게는, 기능성 코팅(16)은 리본이 플로트 챔버를 빠져나간 후에 플로트 유리 리본 위에 침착될 수 있다. 예를 들어, 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제 4,584,206호, 제 4,900,110호 및 제 5,714,199호에는 유리 리본의 저부 표면상에 금속-함유 필름을 침착시키는 방법 및 장치가 개시되어 있다. 상기 공지된 장치는 플로트 유리 공정의 용융 주석 욕의 하류에 위치하여 유리 리본의 저부, 즉 용융 금속과 접촉하는 리본의 면 상에 기능성 코팅을 제공한다. 또한, 기능성 코팅(16)은 기판이 목적하는 치수로 절단된 후에 MSVD에 의해 제 1 기판 위에 도포될 수 있다.
본 발명의 보호 코팅(17)은 기능성 코팅(16)의 적어도 일부 위에 침착된다. 보호 코팅(17)은 적층 제품을 제조하는데 몇가지 가공 이점을 제공한다. 예를 들어, 보호 코팅(17)은 취급, 운송, 저장 및 가공 동안 기능성 코팅(16)을 기계적 및/또는 화학적 공격으로부터 보호한다. 또한, 아래 기술되겠지만, 보호 코팅(17)은 결과적인 코팅 스택의 복사율을 증가시킴에 의해 기능성 코팅된 블랭크의 가열 및 냉각을 용이하게 한다. 과거에는 가공 동안에 기능성 코팅을 화학적 및 기계적 공격으로부터 보호하는 것을 돕기 위해 기능성 코팅상에 탑코트(topcoat)가 도포되었으나, 상기 탑코트는 기능성 코팅의 미관 또는 태양광 제어 특성, 예컨대 코팅 복사율에 영향을 주지 않도록 가능한 한 얇게 만들어졌다. 반대로, 본 발명에서, 보호 코팅(17)은 코팅 스택의 복사율을 높이기 위해 충분히 두껍게 만들어진다. 또한, 보호 코팅(17)의 굴절률을 그가 적층되는 기판의 그것과 실질적으로 일치시킴으로써, 적층 후의 기능성 코팅(16)의 미관적 특징에 대한 보호 코팅(17)의 악영향은 거의 또는 전혀 없다.
기능성 코팅(16)이 하나 이상의 적외선 반사 금속층을 갖는 낮은 복사율 코팅인 경우, 코팅 스택의 복사율을 높이기 위해 보호 코팅(17)을 가하는 것은 기능성 코팅(16)의 열 적외선 반사 특성을 감소시킨다. 그러나, 코팅 스택은 여전히 태양 적외선 반사성이다.
보호 코팅은 임의의 통상적인 방식, 비제한적인 예로 기능성 코팅을 도포하는데 전술된 방식, 예컨대 욕중 또는 욕외 CVD, MSVD, 또는 졸-겔로 침착될 수 있고, 몇몇만 명명된다. 예를 들어, 기능성 코팅을 갖는 기판은 산소-함유 분위기중에서 스퍼터링되어 금속 산화물 보호 코팅을 형성할 수 있는 하나 이상의 금속 전극, 예컨대 캐쏘드를 갖는 통상적인 MSVD 코팅 장치로 향할 수 있다. MSVD 장치는 알루미늄, 규소, 또는 알루미늄 또는 규소의 혼합물 또는 합금의 하나 이상의 캐쏘드를 포함할 수 있다. 캐쏘드는 예를 들어 알루미늄 35중량% 내지 100중량% 및 규소 0중량% 내지 65중량%, 예컨대 알루미늄 50중량% 내지 80중량% 및 규소 20중량% 내지 50중량%, 예컨대 알루미늄 70중량% 및 규소 30중량%일 수 있다. 또한, 다른 물질 또는 도판트, 예컨대 알루미늄, 크롬, 하프늄, 이트륨, 니켈, 붕소, 인, 티탄, 또는 지르코늄이 캐쏘드의 스퍼터링을 용이하게 하고/하거나 결과적인 코팅의 굴절률 또는 내구성에 영향을 주기 위해 존재할 수 있다. 보호 코팅(17)은 코팅 스택의 복사율을 기능성 코팅 단독만의 복사율보다 높이는데 충분한 양 또는 충분한 두께로 도포된다. 한 양태에서, 보호 코팅은 500Å 내지 50,000Å의 두께로 및/또는 코팅 스택의 복사율을 약 0.3 이상, 예컨대 0.4 이상, 예컨대 0.5 이상으로 높이도록 도포될 수 있다.
기능성 코팅(16) 및/또는 보호 코팅(17)은 편평한 기판에 도포되거나 기판이 목적하는 곡면으로 굴곡되고 성형된 후에 기판에 도포될 수 있다.
코팅된 제 1 기판 및 미코팅된 제 2 기판을 절단하여 각각 목적하는 형상 및 목적하는 치수를 갖는 제 1 코팅된 블랭크 또는 겹 및 제 2 미코팅된 블랭크 또는 겹을 제공할 수 있다. 코팅된 겹 및 미코팅된 겹은 꿰매지고, 세척되고, 굴곡되고, 목적하는 곡면으로 성형되어 각각 적층될 제 1 및 제 2 겹(12, 20)를 형성한다. 당업자가 잘 알고 있는 바와 같이, 코팅 및 미코팅된 블랭크 및 겹의 전체 형상은 이들이 조립될 특정 운송수단에 좌우되는데, 상이한 자동차 제조자간에는 사이드라이트의 최종 형상이 상이하기 때문이다.
코팅 및 미코팅된 블랭크는 임의의 원하는 공정을 사용하여 성형될 수 있다. 예를 들어, 블랭크는 미국 특허 제 5,286,271호에 개시된 "RPR" 공정 또는 미국 특허출원 제 09/512,852호에 개시된 수정된 RPR 공정을 사용하여 성형될 수 있으며, 상기 특허 및 특허출원은 본원에 참고로 인용된다. 도 2는 본 발명의 실시양태에 적합하고 다수의 이격된 노 컨베이어 롤(36)로 이루어진 노 컨베이어(34)를 갖는노(32), 예컨대 방사열로(radiant heat furnace) 또는 터널 레어(Lehr)를 포함하는 추가의 RPR 장치(30)를 도시한다. 히터, 예컨대 방사 히터 코일이 노(32)의 길이를 따라 노 컨베이어(34)의 위 및/또는 아래에 위치하고, 노(32)의 길이에 걸쳐 상이한 온도의 가열 대역을 형성하도록 제어될 수 있다.
성형 스테이션(50)은 노(32)의 방출 말단에 인접하여 위치하고 수직이동가능한 신축성 고리(52)를 갖는 하부 몰드(51) 및 다수의 롤(56)을 갖는 성형 스테이션 컨베이어(54)를 포함한다. 소정 형상의 제거가능하거나 재구성가능한 성형 표면(60)을 갖는 상부 진공 몰드(58)가 상기 하부 몰드(51) 위에 위치한다. 진공 몰드(58)는 북 배열(shuttle arrangement)(61)을 통하여 이동할 수 있다.
다수의 성형된 전달 롤(64)을 갖는 전달 스테이션(62)은 성형 스테이션(50)의 방출 말단에 인접하여 위치한다. 전달 롤(64)은 바람직하게는 실질적으로 성형 표면(60)의 횡단 곡률과 대응하는 횡단 상승 곡률(transverse elevational curvature)을 갖는다.
템퍼링 또는 냉각 스테이션(70)은 전달 스테이션(62)의 방출 말단에 인접하여 위치하고, 블랭크를 스테이션(70)을 통해 이동시켜 냉각, 템퍼링, 및/또는 열 강화시키는 다수의 롤(72)을 포함한다. 롤(72)은 전달 롤(64)과 실질적으로 동일한 횡단 상승 곡률을 갖는다.
과거에는, 기능성 코팅된 블랭크를 가열하는 것는 기능성 코팅(16)의 열 반사성으로 인해 블랭크의 코팅 및 미코팅된 측면의 불균등 가열이 야기되는 문제점이 있었다. 미국 특허출원 제 09/512,852호에는 블랭크의 비-기능성 코팅된 표면을 향해 주로 열을 공급하도록 RPR 가열 공정을 수정하여 상기 문제점을 극복하는 방법이 개시되어 있다. 본 발명은, 복사율을 증가시키는 보호 코팅(17)을 침착시켜 기능성 코팅된 블랭크 및 비-기능성 코팅된 블랭크 둘 다에 대해 동일하거나 실질적으로 동일한 가열 공정을 사용할 수 있게 함으로써 상기 문제점을 해결한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 코팅 스택(예컨대, 기능성 코팅(16) 및 보호 코팅(17))을 갖는 제 1 블랭크(80) 및 비-기능성 코팅된 제 2 블랭크(82)는 적층되기 전에 개별적으로 가열되고, 성형되고, 냉각될 수 있다. "개별적으로 가열"된다는 것은 블랭크가 가열 동안 다른 블랭크 위에 쌓이지 않는다는 것이다. 한 양태에서, 제 1 블랭크(80)는 가열 공정 동안 아래쪽으로 향하는, 즉 노 컨베이어 롤(36)과 접촉하는 보호 코팅(17)을 갖는 노 컨베이어(34)상에 위치한다. 더 높은 복사율의 보호 코팅(17)이 존재함으로써 기능성 코팅(16)의 금속층에 의한 열 반사 문제가 감소되고 제 1 블랭크(80)의 코팅 및 미코팅된 측면의 더욱 균등한 가열이 촉진된다. 이는 종래의 가열 공정에서 흔하던 제 1 블랭크(80)의 말림(curling) 방지를 도와준다. 한 예시적인 양태에서, 블랭크는 약 10분 내지 30분의 기간 동안 약 640℃ 내지 704℃의 온도로 가열된다.
노(32)의 말단에서, 연화된 유리 블랭크는 코팅되거나(80) 또는 비-코팅되거나(82)간에, 노(32)로부터 성형 스테이션(50)으로 이동하여 하부 몰드(51)상으로 이동한다. 하부 몰드(51)는 위쪽으로 움직이며, 유리 블랭크를 들어올려 열-열화된 유리 블랭크를 상부 몰드(58)의 성형 표면(60)에 대해 가압하여 유리 블랭크가 성형 표면(60)의 형상, 예컨대 곡률을 따르게 한다. 유리 블랭크의 상부 표면은상부 몰드(58)의 성형 표면(60)과 접촉하고 진공에 의해 제자리에 유지된다.
북 배열(61)은 상부 진공 몰드(58)가 성형 스테이션(50)으로부터 전달 스테이션(62)으로 이동하도록 작용하고, 여기서 진공이 중단되어 성형된 유리 블랭크가 만곡된 전달 롤(64)을 향해 이탈된다. 전달 롤(64)은 임의의 통상적인 방식의 템퍼링 또는 열 강화를 위해 성형된 유리 블랭크를 롤(72)상 및 냉각 스테이션(70)내로 이동시킨다. 냉각 스테이션(70)에서, 공기가 위에서 아래로 향하여 성형된 유리 블랭크를 템퍼링하거나 열 강화시킴으로써 제 1 및 제 2 겹(12, 20)를 형성한다.
본 발명의 적층 제품(10)을 형성하기 위해, 코팅된 내부 주표면(14)이 비-코팅된 겹(20)의 내부 주표면(22)과 실질적으로 상보적으로 대면하고 중간층(18)에 의해 그로부터 분리되도록 코팅 유리 겹(12)를 위치시킨다. 코팅(16) 및/또는 보호 코팅(17)의 일부, 예컨대 폭 약 2mm의 밴드를 적층 전에 제 1 겹(12)의 주연부 주위로부터 제거할 수 있다. 세라믹 밴드(90)를 겹(12, 20)중 하나 또는 둘다, 예컨대 제 1 겹(12)의 외부 표면(13)상에 제공하여 적층 사이드라이트의 비-코팅된 주연부 가장자리 영역을 숨기고/숨기거나 운송수단 내의 승객에게 추가의 그늘을 제공한다. 제 1 겹(12), 중간층(18) 및 제 2 겹(20)은 비제한적인 예로서 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 3,281,296호, 제 3,769,133호 및 제 5,250,146호에 개시된 바와 같은 임의의 통상적인 방식으로 함께 적층되어 본 발명의 적층 사이드라이트(10)을 형성할 수 있다. 가장자리 밀봉제(26)를 도 1에 도시된 바와 같이 사이드라이트(10)의 가장자리에 도포할 수 있다.
비록 본 발명의 적층 사이드라이트(10)을 형성하는 상기 방법이 RPR 장치 및 방법을 이용하지만, 본 발명의 사이드라이트(10)은 다른 방법, 예를 들어 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,661,139호, 제 4,197,108호, 제 4,272,274호, 제 4,265,650호, 제 4,508,556호, 제 4,830,650호, 제 3,459,526호, 제 3,476,540호, 제 3,527,589호 및 제 4,579,577호에 개시된 수평 가압 굴곡법으로 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 특징을 도입한 단일체성 제품(100), 특히 단일체성 자동차 투명체를 설명한다. 제품(100)은 제 1 주표면(104) 및 제 2 주표면(106)을 갖는 겹(102)를 포함한다. 기능성 코팅(108)은 상기 제 1 주표면(104)의 표면적의 적어도 일부, 바람직하게는 대부분, 가장 바람직하게는 전면상에 침착된다. 본 발명의 보호 코팅(110)은 상기 기능성 코팅(108)의 표면적의 적어도 일부, 바람직하게는 대부분, 가장 바람직하게는 전면상에 침착된다. 기능성 코팅(108) 및 보호 코팅(110)은 전술한 바와 같이 임의의 원하는 방법으로 침착될 수 있다. 기능성 코팅(108) 및 보호 코팅(110)은 코팅 스택(112)을 규정한다. 코팅 스택(112)은 기타 코팅층 또는 필름을 포함할 수 있으며, 예를 들면 비제한적으로 통상적인 칼라 서프레션 층(color suppression layer) 또는 나트륨 이온 확산 차단 층이 있다(많이 명명되지는 않는다).
겹(102)은 임의의 원하는 물질, 예를 들면 겹(12,20)에 대해 전술한 것으로 이루어진다. 단일체성 자동차 사이드라이트로서 사용하기 위해, 겹(102)은 바람직하게는 20mm 이하의 두께, 예를 들면 약 10mm 미만의 두께, 예를 들면 약 2 내지약 8mm, 예를 들면 약 2.6 내지 약 6mm의 두께를 갖는다.
기능성 코팅(108)은 기능성 코팅(16)에 대해 전술한 바와 같은 임의의 원하는 유형 또는 두께로 이루어질 수 있다. 한가지 양태에서, 기능성 코팅(108)은 약 600 내지 약 2400Å의 두께를 갖는 태양광 제어 코팅이다.
보호 코팅(110)은 보호 코팅(17)에 대해 전술한 바와 같은 임의의 원하는 물질로 이루어질 수 있다. 본 발명의 보호 코팅(110)은 단지 기능성 코팅(108) 단독의 복사율 이상으로 코팅 스택(112)의 복사율을 증가시키는, 예컨대 상당히 증가시키는데 충분한 양으로 침착된다. 한가지 예시적인 단일체성 제품에 있어서, 보호 코팅(110)은 1㎛ 이상, 예를 들면 1 내지 5㎛의 범위의 두께를 가질 수 있다. 한가지 양태에서, 보호 코팅(110)은 코팅 스택(112)의 복사율을 기능성 코팅(108) 단독의 복사율보다 2배 이상 증가시킨다.(즉, 기능성 코팅(108)의 복사율이 0.05이면, 보호 코팅(110)을 부가하면 결과적인 코팅 스택(112)의 복사율은 0.1 이상까지 증가한다). 또 다른 양태에서, 보호 코팅(110)은 복사율을 5배 이상, 예를 들면 10배 증가시킨다. 추가의 양태에서, 보호 코팅(110)은 코팅 스택(112)의 복사율을 0.5 이상, 바람직하게는 0.6 이상, 더욱 바람직하게는 약 0.5 내지 약 0.8의 범위까지 증가시킨다.
코팅 스택(112)의 복사율이 증가하면 기능성 코팅(108)의 태양 에너지 반사율은 유지되되(예를 들면, 700 내지 2100nm의 범위에서 전자기 에너지의 반사) 기능성 코팅의 열 에너지 반사 능력은 감소한다(예를 들면, 5000 내지 25,000nm의 범위에서 전자기 에너지의 반사). 기능성 코팅(108)의 복사율을 보호 코팅(110)의침착에 의해 증가시키면 적층 제품을 논의할 때 전술한 바와 같이, 가공중에 코팅된 기판의 가열 및 냉각 특성이 또한 향상된다. 보호 코팅(110)은 또한 취급, 저장, 수송 및 가공중 기계적 및 화학적 공격으로부터 기능성 코팅(108)을 보호한다.
보호 코팅(110)은 자기가 침착된 겹(102)의 굴절률과 거의 동일한 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들면, 겹(102)이 1.5의 굴절률을 갖는 유리이면, 보호 코팅(110)은 바람직하게는 2 미만, 예를 들면 1.3 내지 1.8, 예컨대 1.5 ±0.2의 굴절률을 갖는다.
보호 코팅(110)은 임의의 두께일 수 있다. 한가지 단일체성 양태에서, 보호 코팅(110)은 제품(100)의 외관의 색상 변화를 감소시키거나 방지하기 위해 1㎛ 이상의 두께를 갖는다. 바람직하게는, 보호 코팅(110)의 두께는 5 ㎛ 미만, 더욱 바람직하게는 약 1 내지 약 3㎛이다. 한가지 양태에서, 보호 코팅(110)은 자동차 투명체로서 사용되도록, 통상적인 ANSI/SAE 26.1-1996 테스트를 통과시키기에 충분히 두껍고, 1000 해상도상에서 2% 미만의 광택 손실을 갖는다. 보호 코팅(110)은 기능성 코팅(108)의 표면에 걸쳐 균일한 두께를 가질 필요는 없고 높고 낮은 점 또는 구역을 가질 수 있다.
코팅 스택(112)을 갖는 기판은, 적층 제품의 코팅된 블랭크를 가열하는 것에 대해 전술한 바와 같이, 임의의 목적하는 방식으로 가열하고/가열하거나 형상화할 수 있다.
단일체성 제품(100)은 자동차 투명체로서 특히 유용하다. 본원에서 사용한 바와 같이, "자동차 투명체"란 용어는 자동차 사이드라이트, 백라이트, 문루프, 선루프 등을 말한다. "투명체"는 임의의 목적하는 양, 예를 들면 0 내지 100%의 가시광 투과율을 가질 수 있다. 가시 영역에서, 가시광 투과율은 바람직하게는 70%보다 크다. 비-가시 영역에서, 가시 광 투과율은 70% 미만일 수 있다.
단지 기능성 코팅(108)만을 갖는 겹(102)이 자동차 투명체(예를 들면 사이드라이트)로서 사용되었으면, 저 복사율 기능성 코팅(108)은 자동차 안으로 통과하는 태양 에너지를 감소시킬 수 있지만, 또한 자동차 내부의 열 에너지를 포집하는 온실 효과를 촉진시킬 수 있다. 본 발명의 보호 코팅(110)은 한쪽 면상에 저복사율 기능성 코팅(108)(예를 들면, 0.1 이하의 복사율)을 갖고 다른 측면에 고복사율 보호 코팅(110)(예를 들면, 0.5 이상의 복사율)을 갖는 코팅 스택(112)을 제공함으로써 이러한 문제점을 극복한다. 기능성 코팅(108)에서 태양광 반사 금속 층이 자동차의 내부를 통과하는 태양 에너지를 감소시키고 고복사율 보호 코팅(110)은 온실 효과를 감소시켜서 자동차 내측의 열 에너지가 제거되도록 한다. 또한, 층(110)(또는 층(17))은 전자기 스펙트럼의 UV, IR 및/또는 가시광 영역중 하나 이상에서 태양광을 흡수할 수 있다.
도 3에서, 제품(100)은, 보호 코팅(110)이 자동차의 제 1 측면(114)을 향하고 겹(102)이 자동차의 제 2 측면(116)을 향하도록 자동차 안에 위치될 수 있다. 만약 제 1 측면(114)이 차량의 외부를 향하면, 코팅 스택(112)은 기능성 코팅(108) 안에 존재하는 반사층에 기인하여 태양 에너지를 반사할 것이다. 그러나, 코팅 스택(112)의 고복사율, 예를 들면 0.5 이상의 복사율에 기인하여, 적어도 일부의 열 에너지가 흡수될 것이다. 코팅 스택(112)의 복사율이 높을수록 더 많은 열 에너지가 흡수될 것이다. 보호 코팅(110)은 코팅 스택(112)에 증가된 복사율을 제공할 뿐만 아니라 기계적 및 화학적 손상으로부터 덜 내구성인 기능성 코팅(108)을 보호한다.
다르게는, 제 1 측면(114)이 차량의 내부를 향하면, 제품(100)은 기능성 코팅(108) 안의 금속층에 기인하여 태양광을 여전히 반사한다. 그러나, 보호 코팅(110)이 존재하면 열 에너지를 흡수하여 열 에너지 반사율을 감소시켜 열 에너지가 차 내부를 가열시켜 그 온도를 증가시키지 못하게 하고, 온실 효과를 감소시킨다. 차량의 내부로부터의 열 에너지는 보호 코팅(110)에 의해 흡수되어 차량의 내부 안으로 역으로 반사되지 못한다.
본 발명의 코팅 스택이 특히 자동차 투명체에 대해 유용하지만, 이를 자동차 용도로만 한정하여 생각해서는 안된다. 예를 들면, 코팅 스택은 종래의 절연 유리(IG) 장치로 도입될 수 있으며, 예를 들면 IG 장치를 형성하는 유리 시이트중 하나, 즉 내부 표면 또는 외부 표면상에 제공될 수 있다. 에어 스페이스 안의 내부 표면상이면, 코팅 스택은 기계적으로 및/또는 화학적으로 내구성이지 않을 것이고, 외부 표면상이면 내구성일 것이다. 또한, 코팅 스택은 본원에서 참조로서 인용하는 미국 특허 제 4,081,934 호에 개시된 바와 같이 전천후 창문에 사용될 수 있다. 창문의 외부 표면상이면, 보호 코팅은 기계적 및/또는 화학적 손상으로부터 기능성 코팅을 보호하기 위해 충분히 두꺼워야 한다. 본 발명은 또한 단일체성 창문으로서 사용할 수 있다.
하기 실시예를 통해 본 발명을 설명하지만 이로써 본 발명이 구체적인 사항에 제한되는 것으로 이해해서는 안된다. 하기 실시예에서 뿐만 아니라 명세서 전반에서 모든 부 및 백분율은 달리 지시되지 않는 한 중량 기준이다.
본 발명의 상이한 보호 코팅을 갖는 기능성 코팅의 몇가지 샘플을 제조하고 내구성, 테이버 마모 후 전개된 산란광 헤이즈 및 복사율에 대해 시험하였다. 기능성 코팅은 기계적 또는 광학적 성질에 대해 최적화되지 않았고 단지 상대적 성질, 예를 들면 본 발명의 보호 코팅을 갖는 기능적으로 코팅된 기판의 내구성, 복사율, 및/또는 헤이즈를 설명하기 위해 사용되었다. 이러한 기능성 코팅의 제조방법이 미국 특허 제 4,898,789 호 및 제 6,010,602 호에 비제한적으로 개시된다.
시험 샘플을, 이후 설명하는 바와 같은 상이한 기능성 코팅(통상적인 소다 석회 투명 유리상에)을 본 발명의 특징이 도입되고 300Å 내지 1.5 ㎛의 두께를 갖는 산화알루미늄 보호 코팅으로 오버코팅하여 제조하였다. 시험에 사용된 기능성 코팅은 높은 태양 적외선 반사율 및 저 복사율 특성을 갖고, 아연 스탄네이트 및 은의 교호층을 마그네트론 스퍼터링 진공 침착(magnetron sputtering vacuum deposition; MSVD)에 의해 침착시켜 달성된 다층 간섭 박막으로 구성된다. 이후 논의하는 샘플에 대해, 일반적으로 2개의 은층 및 3개의 아연 스탄네이트 층이 기능성 코팅 안에 존재하였다. 얇은 티탄 금속 하도 층이 또한 은층의 정상에서 기능성 코팅에 사용되어 은층이 산화물 아연 스탄네이트 층의 MSVD 침착중에 산화되지 않도록 하고 유리 기판을 구부리기 위한 가열을 견디도록 한다. 하기 실시예에 사용된 2개의 기능성 코팅은 주로 다층 코팅의 최외 박층에서 상이하며, 하나는 금속 Ti이고 다른 하나는 산화물 TiO2이다. Ti 또는 TiO2외층의 두께는 10 내지 100Å이다. 똑같이 적용할 수 있지만 제조되지는 않은 다른 실시예는 Ti 또는 TiO2외층 또는 상이한 금속 또는 산화물 외층이 없는 기능성 코팅이다. 얇은 Ti 외층을 갖는 실시예에 사용된 기능성 코팅은 가열 후 청색 반사 색상을 갖고 TiO2외층을 갖는 것은 가열 후 녹색 반사 색상을 갖는다. 본 발명의 보호 코팅으로 보호될 수 있는, 가열 후 기능성 코팅의 다른 결과적인 반사 색상은 기능성 코팅에서 개별적인 은 및 아연 스탄네이트층의 두께를 변화시켜 달성될 수 있다.
하기 실시예를 위한 얇거나 두꺼운 알루미늄 산화물 보호 코팅은 Al의 중주파 양극 펄스 이중 마그네트론 반응성 스퍼터링(Airco ILS 1600)에 의해 침착되었고, 특히 3가지의 타겟중 2개를 구동하도록 변형되었다. 전원은 Advanced Energy(AE) Pinnacle(등록상표) Dual DC 전원 및 Astral(등록상표) 스윗칭 액서서리에 의해 제공되고, 이는 DC 전원을 양극 펄스 전원으로 전환시킨다. 기능성 코팅을 갖는 유리 기판을 산소 반응성 산소/아르곤 분위기를 갖는 Airco ILS 1600 MSVD 코터로 도입하였다. 2개의 알루미늄 캐쏘드가 상이한 시간 동안 스퍼터링되어 기능성 코팅 위에 상이한 두께의 알루미늄 산화물 코팅을 달성하였다.
3개의 샘플 쿠폰(샘플 A 내지 C)이 다음과 같이 제조되고 평가되었다:
샘플 A- 미국 펜실바니아 피츠버그 소재의 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 시판되는 2mm 두께 투명 플로트 유리의 4인치 × 4인치(10cm ×10 cm) 조각
샘플 B- MSVD(전술한 바와 같음)에 의해 생성된 녹색 반사 색상을 갖는 실험용 저복사율 기능성 코팅(약 1600Å 두께)을 갖는 2mm 두께 투명 유리 쿠폰의 4 인치 × 4 인치(10cm ×10 cm) 조각; 어떠한 보호 산화알루미늄 보호 코팅도 대조 샘플로서 사용되지 않았다.
샘플 C- MSVD에 의해 생성된 청색 반사 색상을 갖는 실험용 기능성 코팅(약 1600Å 두께)을 갖되 추가로 상기 기능성 코팅상에 침착된 본 발명의 1.53 ㎛ 두께의 산화알루미늄(Al2O3) 보호 코팅을 포함하는 2mm 두께 투명 유리 쿠폰의 4 인치 × 4 인치(10cm ×10 cm) 조각
복제 샘플 A 내지 C를 표준 테이버 마모 시험(ANSI/SAE 26.1-1996)에 따라 시험하였고 결과는 도 4에 나타낸다. 소정 수의 사이클에 대한 테이버 후 스크래치 밀도(SD)를, 디지털화 및 상 분석 소프트웨어를 사용하여 ㎛2면적안의 모든 스크래치의 총 스크래치 길이의 현미경 측정에 의해 결정하였다. 샘플 C(보호 코팅됨) 쿠폰은 샘플 B(기능적으로 코팅됨) 쿠폰보다 낮은 스크래치 밀도를 나타냈다. 샘플 C 쿠폰은 샘플 A의 미코팅된 유리 쿠폰과 거의 동일한 내구성을 가졌다. 테이버 결과가 "침착된 그대로의" 보호 코팅에 대해 수득되었고, 이는 코팅된 유리 쿠폰이 보호 코팅의 MSVD 침착 후 후가열되지 않았음을 의미한다. 스크래치 밀도 결과는 가열된 코팅 스택의 증가된 밀도로 인해 코팅된 기판의 가열시 향상될 것으로(즉, 테이버 사이클 동안 스크래치 밀도가 거의 감소하지 않을 것으로) 기대된다. 예를 들면, 코팅된 기판은 주변 온도로부터 최대 온도까지 640 내지 704℃의온도 범위로 가열되고 약 10분 내지 약 30분의 기간 동안 냉각될 수있다.
도 5는 위에서 설명한 바와 같이 복제 샘플 A 및 C에 대해 평균 산란광 헤이즈 대 테이버 사이클(ANSI/SAE 26.1 내지 1996에 따름)을 나타낸다. 샘플 A는 대조군으로서 사용된 미코팅된 유리이다. 결과는, 1000 사이클 후 샘플 C에 대해 전개되는 헤이즈가 2%, 즉 자동차 글레이징 안전성(glazing safety)에 대해 ANSI에 의해 규정된 허용가능한 최소값에 가까이됨을 나타낸다. 보호 코팅의 내구성에 적당한 향상은 1000 테이버 사이클 후 2% 헤이즈 미만인 것으로 생각되며, 이는 자동차 글레이징에 대해 ANSI 안정성 규정을 초과하는 것이다.
도 6은 2개의 상이한 기능성 코팅상에 상이한 MSVD 가공 진공압에서 침착된 본 발명의 보호 오버코트의 영향을 나타낸다. 도 6에 도시된 샘플은 다음 코팅이 위에 침착된 투명 플로트 유리의 2 mm 두께의 쿠폰이다:
샘플 D - 대조 샘플; 보호 코팅을 전혀 갖지 않는 공칭 1600Å 두께의 블루 반사 기능성 코팅
샘플 E - 대조 샘플; 보호 코팅을 전혀 갖지 않는 공칭 1600Å 두께의 그린 반사 기능성 코팅
샘플 F(HP) - 샘플 D의 기능성 코팅 + 산소 및 아르곤의 8㎛의 MSVD 프로세스 진공 압력에서 전술한 바와 같이 침착된 산화알루미늄 보호 코팅 스퍼터
샘플 F(LP) - 샘플 D의 기능성 코팅 + 산소 및 아르곤의 4㎛의 MSVD 프로세스 진공 압력에서 전술한 바와 같이 침착된 산화알루미늄 보호 코팅 스퍼터
샘플 G(HP) - 샘플 E의 기능성 코팅 + 산소 및 아르곤의 8㎛의 MSVD 프로세스 진공 압력에서 전술한 바와 같이 침착된 산화알루미늄 보호 코팅 스퍼터
샘플 G(LP) - 샘플 E의 기능성 코팅 + 산소 및 아르곤의 4㎛의 MSVD 프로세스 진공 압력에서 전술한 바와 같이 침착된 산화알루미늄 보호 코팅 스퍼터
도 6에 나타낸 바와 같이, 보호 코팅의 두께가 증가할수록, 코팅 스택의 복사율 또한 증가한다. 약 1.5 ㎛의 보호 코팅 두께에서, 코팅 스택은 약 0.5보다 큰 복사율을 가졌다.
도 7은 전술한 샘플 F(HP), F(LP), G(HP), 및 G(LP)에 대해 10 사이클 테이버 마모 후 스크래치 밀도 측정의 결과를 나타낸다. 보호 코팅 없는 대조 기능성 샘플 D 및 E는 약 45 내지 50 mm-1의 초기 스크래치 밀도를 가졌다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 보호 코팅을 사용하면(약 800Å 미만이더라도) 결과적인 코팅 스택의 내구성이 향상된다.
도 8은 산화알루미늄 보호 코팅 300Å, 500Å 및 700Å 두께를 갖는 블루 또는 그린 반사 기능성 코팅의 다음 샘플에 대해 10 사이클 테이버 마모 후 스크래치 밀도 측정의 결과를 나타낸다:
샘플 H - 샘플 D의 기능성 코팅 + MSVD 프로세스 진공 압력에서 전술한 바와 같이 침착된 산화알루미늄 보호 코팅 스퍼터
샘플 I - 샘플 E의 기능성 코팅 + MSVD 프로세스 진공 압력에서 전술한 바와 같이 침착된 산화알루미늄 보호 코팅 스퍼터
도 8의 우측에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 코팅 스택을 가열하면 코팅 스택의 내구성이 향상된다. 도 8의 우측상의 코팅은 3분 동안 1300℉ 오븐에 넣어서 가열하였고 꺼내어 5분 동안 400℉ 오븐에 두었으며, 그 후 코팅된 샘플을 꺼내어 주변 조건하에 냉각시켰다.
지금까지 개시된 취지로부터 벗어나지 않으면서 본 발명에 변형이 가해질 수 있다는 것을 당업자들은 용이하게 이해할 것이다. 예를 들면, 적층 제품의 바람직한 양태으로 하나의 겹만 기능성 코팅을 포함하였지만, 본 발명은 양 겹이 모두 기능성 코팅을 갖거나 하나의 겹은 기능성 코팅을 갖고 다른 겹은 비-기능성 코팅, 예를 들면 광촉매 코팅을 갖도록 실시될 수도 있음을 이해해야 한다. 또한, 당업자라면 이해하겠지만, 전술한 바람직한 작업 인자는 상이한 기판 물질 및/또는 두께에 대해 필요에 따라 조절될 수 있다. 따라서, 본원에 상세히 기술된 특정 양태는 단지 서술적인 것이지 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니고, 본 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위 및 임의의 모든 그의 등가물의 전범위를 포함하고자 한다.

Claims (37)

  1. 제 1 복사율값을 갖는 기능성 코팅을 갖는 기판을 제공하는 단계; 및
    상기 기능성 코팅의 적어도 일부 위에 제 2 복사율값을 갖는 코팅 물질을 침착시켜 상기 기능성 코팅의 복사율보다 큰 복사율값을 갖는 코팅 스택을 제공하는 단계를 포함하는, 코팅된 기판의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    코팅된 기판을 가열하는 것을 포함하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    코팅 물질이 알루미나 35중량% 내지 100중량% 및 실리카 0중량% 내지 65중량%를 포함하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    코팅 물질이 알루미나 75중량% 내지 85중량% 및 실리카 15중량% 내지 25중량%를 포함하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    코팅 물질이 알루미나 86중량% 내지 90중량% 및 실리카 10중량% 내지 14중량%를 포함하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    코팅 물질을 100Å 내지 1.5㎛의 두께로 침착시키는 것을 포함하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    코팅 물질이 기판의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    기판이 유리이고, 코팅 물질이 알루미나 35중량% 내지 100중량% 및 실리카 0중량% 내지 65중량%를 포함하고, 코팅 물질을 100Å 내지 1.5㎛의 두께 및 1.5±2의 굴절률을 갖도록 침착시키는 것을 포함하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    제 1 복사율값이 제 2 복사율값과 다른 방법.
  10. 주표면을 갖는 제 1 기판을 제공하는 단계;
    상기 제 1 기판 주표면의 적어도 일부 위에 복사율값을 갖는 기능성 코팅을 도포하는 단계;
    상기 기능성 코팅의 적어도 일부 위에 보호 코팅을 도포하여 상기 기능성 코팅의복사율값보다 큰 복사율값을 갖는 코팅 스택을 형성하는 단계;
    제 2 기판을 제공하는 단계;
    제 1 및 제 2 기판을 목적하는 형상으로 가열하는 단계; 및
    제 1 및 제 2 기판을 중간층과 함께 보호 코팅이 중간층을 향하도록 적층하는 단계를 포함하는 적층된 제품의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    보호 코팅이 2 미만의 굴절률을 갖는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    보호 코팅이 제 2 기판과 거의 동일한 굴절률을 갖는 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    보호 코팅이 코팅 스택의 복사율을 0.3 내지 0.9의 범위에 있도록 증가시키는 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    보호 코팅이 코팅 스택의 복사율을 0.5 이상으로 증가시키는 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    충분한 보호 코팅을 가하여 코팅 스택의 복사율이 제 1 기판의 복사율의 0.2 이내가 되도록 하는 것을 포함하는 방법.
  16. 소정의 적외선 반사율 및 소정의 복사율을 갖는 코팅을 제공하는 단계; 및
    복사율은 증가하지만 적외선 반사율은 실질적으로 같게 유지되도록 코팅을 변경하는 단계를 포함하는 코팅된 제품의 제조방법.
  17. 제 1 주표면을 갖는 제 1 겹;
    상기 제 1 주표면의 적어도 일부 위에 침착되고 복사율값을 갖는 기능성 코팅;
    상기 기능성 코팅의 적어도 일부 위에 침착되어 복사율을 갖는 코팅 스택을 형성하고, 코팅 스택의 복사율이 상기 기능성 코팅 단독의 복사율보다 증가하도록 구성된 보호 코팅;
    제 2 겹; 및
    상기 제 1 및 제 2 겹 사이에 보호 코팅이 그를 향하도록 위치하는 중간층을 포함하는 적층 제품.
  18. 제 17 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 겹이 유리, 플라스틱 및 세라믹 물질로부터 선택되는 제품.
  19. 제 17 항에 있어서,
    보호 코팅이 1.5 내지 2.0의 굴절률을 갖는 제품.
  20. 제 17 항에 있어서,
    보호 코팅이 코팅 스택의 복사율을 0.3 내지 0.9의 범위에 있도록 증가시키는 제품.
  21. 기판;
    상기 기판의 적어도 일부 위에 침착된 기능성 코팅; 및
    상기 기능성 코팅 위에 침착된 보호 코팅을 포함하고,
    상기 기능성 코팅 및 보호 코팅이 코팅 스택을 규정하고 보호 코팅은 상기 기능성 코팅 단독의 복사율보다 높은 복사율을 코팅 스택에 제공하는 제품.
  22. 제 21 항에 있어서,
    기판이 유리, 플라스틱 및 세라믹으로부터 선택되는 제품.
  23. 제 21 항에 있어서,
    자동차 투명체인 제품.
  24. 제 21 항에 있어서,
    기판의 두께가 2mm 내지 20mm인 제품.
  25. 제 21 항에 있어서,
    기능성 코팅의 복사율이 0.1 이하인 제품.
  26. 제 21 항에 있어서,
    보호 코팅이 코팅 스택의 복사율을 기능성 코팅의 복사율을 기준으로 2배 이상 증가시키는 제품.
  27. 제 21 항에 있어서,
    보호 코팅이 코팅 스택의 복사율을 기능성 코팅의 복사율을 기준으로 2 내지 20배 증가시키는 제품.
  28. 제 21 항에 있어서,
    기능성 코팅의 복사율이 0.1 이하이고 코팅 스택의 복사율이 0.5 이상인 제품.
  29. 제 21 항에 있어서,
    코팅 스택의 복사율이 0.5 내지 0.8인 제품.
  30. 제 21 항에 있어서,
    보호 코팅의 두께가 1㎛보다 큰 제품.
  31. 제 21 항에 있어서,
    보호 코팅의 두께가 5㎛ 미만인 제품.
  32. 제 21 항에 있어서,
    보호 코팅이 알루미나 35중량% 이상을 포함하는 제품.
  33. 제 21 항에 있어서,
    보호 코팅이 알루미나 75중량% 내지 85중량% 및 실리카 15중량% 내지 25중량%를 포함하는 제품.
  34. 제 21 항에 있어서,
    보호 코팅이 알루미나 86중량% 내지 90중량% 및 실리카 10중량% 내지 14중량%를 포함하는 제품.
  35. 제 21 항에 있어서,
    보호 코팅이 전자기파 스펙트럼의 UV, IR 또는 가시광 영역중 하나 이상에서 태양광 흡수를 하는 제품.
  36. 유리 기판;
    상기 유리 기판의 적어도 일부 위에 침착된 기능성 코팅; 및
    상기 기능성 코팅 위에 침착되어 코팅 스택을 형성하는 보호 코팅을 포함하고,
    상기 보호 코팅이 1㎛ 내지 5㎛ 두께의 산화알루미늄을 포함하고 0.5 이상의 복사율을 갖는 코팅 스택을 제공하는 단일체성 자동차 투명체.
  37. 제 36 항에 있어서,
    보호 코팅이 알루미나 70중량% 내지 90중량% 및 실리카 10중량% 내지 30중량%를 포함하는 투명체.
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