KR20110084979A - 코팅된 유리 표면 및 유리 기판의 코팅 방법 - Google Patents

코팅된 유리 표면 및 유리 기판의 코팅 방법 Download PDF

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Abstract

코팅을 가지는 기판이 게재된다. 코팅은 다수의 층으로 형성된다. 층들 중 하나 이상이 니켈-크롬-몰리브덴 합금을 포함하고, 둘 이상의 추가의 층이 은을 포함한다. 또한, 기판의 코팅도 게재된다. 추가로, 기판에 코팅을 적용하는 방법도 게재된다.

Description

코팅된 유리 표면 및 유리 기판의 코팅 방법{COATED GLASS SURFACES AND METHOD FOR COATING A GLASS SUBSTRATE}
<관련 출원 상호 참조>
본 출원은 2008년 11월 4일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/111,237호를 우선권 주장하며, 이 출원의 내용은 본원에 참고로 포함된다.
<발명의 분야>
본 발명은 기판 또는 기판 표면의 코팅에 관한 것이다.
창문 기술의 진보는 난방, 냉방 및 조명에 영향을 주고 개선함으로써 에너지 소비를 감소시켰다. 최적의 창문은 태양 획득을 허용하고 순발열량을 제공할 수 있다. 최적화는 창문 또는 유리의 코팅으로부터 일어날 수 있다. 다양한 유형의 코팅이 개발되었다. 예로는 전체 스펙트럼 범위에 걸쳐서 반사하여 태양으로부터의 눈부심 또는 과열을 감소시키는 태양광 조절 코팅, 및 종종 창문을 통한 상당한 열 전달의 원인이 되는 복사열 손실을 감소시키는 저방사율 코팅을 포함한다.
저방사율 코팅은 잘 알려져 있다. 이 코팅은 일반적으로 열적외선(IR)에서 높은 반사율을 가지고 가시 스펙트럼에서 높은 투과율을 가진다. 따라서, 저방사율 코팅은 열적외선을 저방사한다. 이러한 코팅 중 일부는, 예컨대 추운 기후에서, 태양광 중의 근적외선(NIR)을 통과시켜서 건물 난방을 도울 수 있다. 이러한 코팅 중 일부는, 예건대 따뜻한 기후에서는, NIR을 반사시켜 돌려보낼 수 있다. 저방사율 광학 성질은 일반적으로 어느 일정한 고유 성질을 가지는 물질의 적용에 의해 얻거나, 또는 별법으로, 다수의 물질을 조합해서 특별한 요망되는 성능을 달성할 수 있다. 관련된 고유 성질, 즉, 고투과율 및 저방사율을 가지는 물질의 한 예는 도핑된 주석 또는 인듐 산화물일 수 있고, 여기서는 도핑제 수준의 조정으로 투과율과 반사율 사이에서 파장 한계를 맞출 수 있다.
저방사율을 제공하는 데 이용하기에 적당한 또 다른 부류의 물질은 금속의 매우 얇은 필름을 포함한다. 적외선 반사 필름을 형성하는 얇은 필름은 일반적으로 전도성 금속, 예를 들어 은, 금 또는 구리이다. 은의 필름은 고도의 반사성을 가진다. 매우 얇은 필름의 반사율은 얇은 필름 간섭 효과에 의해 억제될 수 있다. 예를 들어, 금속층의 전면 및 후면에 유전층 첨가는 제한된 범위의 파장에 대해서 얇은 필름의 반사율을 감소시킨다. 이러한 물질을 포함하는 코팅은 가시복사 또는 가시광선에 대해서는 고도로 투명할 수 있지만, NIR에서는 여전히 반사성이다. 이 코팅은 종종 1 개 또는 2 개의 적외선 반사 필름 층 및 2 개 이상의 투명 유전 필름 층을 포함한다. 적외선 반사 필름은 코팅을 통과하는 열의 투과를 감소시킨다. 유전 필름은 일반적으로 적외선 반사 필름의 반사 방지 및 코팅의 다른 성질 및 특성, 예컨대 색 및 내구성의 조절에 이용된다. 이러한 필름은 대표적으로 >1.5의 태양 획득에 대한 빛의 비(LSG)(가시광선 투과율을 태양열 획득 계수로 나눔)를 가진다. 태양열 획득 계수는 창문에 의해 투과되는 입사 태양열 복사의 비율을 표현하는 측정값이다. 가시 투과율은 통과할 수 있는 가시광선의 양을 기술한다. 이들은 각각 상이한 코팅에 의해 독립적으로 변경시킬 수 있다.
흔한 저방사율 코팅은 두 투명 유전 필름 코트 사이에 각각 삽입된 1 개 또는 2 개의 은 층을 가진다. 개선된 성능을 얻기 위해서, 일부 현행 시스템 및 장치는 삼중 은 코팅을 이용하거나 또는 배리어를 흡수층으로서 이용한다. 은 필름의 수를 증가시킴으로써, 적외선 반사를 증가시킬 수 있다. 불행하게도, 은 필름의 수의 증가는 또한 가시광선 투과를 감소시켜서, 코팅의 색에 부정적인 영향을 줄 수 있거나 또는 코팅의 내구성을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 삼중 은 코팅은 바람직하지 않은 우세한 녹색 외관을 가진다. 게다가, 코팅의 색 조절이 어렵고, 이것은 색 불일치를 초래할 수 있다.
따라서, 현재 입수가능한 코팅 및 장치에 비해 개선된 성능, 색 조절 또는 개선, 및 제조 용이성을 제공하는 유리 기판의 코팅이 제공된다.
<발명의 요약>
코팅을 포함하는 기판이 제공된다. 코팅은 다수의 층으로 형성된다. 층들 중 하나 이상은 합금 또는 초합금을 포함한다. 은을 포함하는 둘 이상의 추가의 층이 제공된다.
또한, 기판의 코팅이 제공된다. 코팅은 합금 또는 초합금 층, 제1 은 층 및 제2 은 층을 포함한다.
추가로, 기판 코팅 방법이 제공된다. 이 방법은 합금 또는 초합금을 포함하는 제1 층을 스퍼터링에 의해 기판에 적용함으로써 코팅을 형성하는 단계를 포함한다. 은 물질을 포함하는 제2 층을 스퍼터링에 의해 기판에 적용한다. 또한, 금속을 포함하는 제3 층을 스퍼터링에 의해 기판에 적용하고, 제1 층, 제2 층 및 제3 층은 유리 기판의 코팅의 적어도 일부를 형성한다.
상기 코팅 및 방법은 현재 입수가능한 장치에 비해 이점을 제공한다. 예를 들어 니켈-크롬-몰리브덴 합금 또는 초합금 같은 합금 또는 초합금을 이용함으로써, 기판을 통한 투과가 감쇠할 수 있다. 더 구체적으로, 열적외선(IR)에서 높은 반사율 및 가시 스펙트럼에서 높은 투과율을 얻을 수 있다. 저방사율 물질로 형성된 기판 표면 상의 코팅은 상당한 양의 복사열을 반사할 수 있고, 따라서, 기판을 통하는 총 열유량을 저하시킨다. 또한, 저방사율 코팅은 기판을 통과하도록 허용되는 가시광선 및/또는 가시복사의 양을 변화시킴으로써 높은 태양 획득, 중간 정도의 태양 획득, 또는 낮은 태양 획득을 허용하도록 배열될 수 있다. 코팅은 태양열 획득/가시광선 비의 상당한 개선을 제공한다. 예를 들어, 코팅이 내표면, 예컨대 단열 유리 기판의 #2 표면에 형성될 때, 코팅은 약 20% 내지 약 50%의 범위의 가시광선 투과율을 포함할 수 있다. 또한, 코팅은 대등한 성능을 가지는 다른 코팅에 비해 제조 용이성 및 코팅의 색상 조절 용이성을 제공한다.
또한, 코팅 층 시스템은 유리 표면에 대해 수직으로 또는 예각에서 볼 때의 색 불일치의 잠재성을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 코팅된 물품이 제공될 수 있다. 코팅된 물품은 1 쌍의 주표면을 가지는 기판 및 주표면 중 하나 이상에 적용된 코팅을 포함할 수 있다. 코팅은 다수의 층을 포함할 수 있다. 코팅된 주표면에 대해 실질적으로 법선인 방향으로부터의 코팅된 물품의 색좌표 값은 코팅된 주표면에 대해 예각인 방향으로부터의 색좌표 값과 실질적으로 같을 수 있다. 추가로, 또는 별법으로, 코팅된 주표면에 대해 예각인 방향으로부터의 색좌표 값에 대한 코팅된 주표면에 대해 실질적으로 법선인 방향으로부터의 물품의 색좌표 값의 변화량이 공지된 코팅된 물품에 비해 감소할 수 있다. 이 목적으로, 코팅은 넓은 범위의 설계 및 건축 응용에 관심을 끈다. 다른 이점 및 특징은 다음 설명, 도면 및 특허 청구 범위로부터 명백할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시양태의 한 예에 따른 기판 상의 코팅을 도시한 도면.
도 2는 적당한 층 물질의 예를 포함하는 도 1의 기판 상의 코팅을 도시한 도면.
도 3은 도 1에 나타낸 기판 상의 코팅의 제조 방법의 한 예에 유용한 코팅기의 한 예를 도시한 개략도.
도 4는 본 발명의 한 실시양태의 한 예에 따른 IG 유닛에 적용된 도 1의 코팅의 부분 단면도.
도 5는 니켈-크롬-몰리브덴 합금의 양을 증가시킨 기술된 코팅 샘플의 380 ㎚ 내지 780 ㎚의 범위의 다양한 파장에서의 유리측 반사율 값을 나타낸 그래프. 실시예 1이 가장 두꺼운 층이고, 반면, 실시예 5가 가장 얇은 층임.
도 6은 실시예 1 내지 5의 필름측 반사율 곡선을 나타낸 그래프.
도 7은 실시예 1 내지 5의 투과율 곡선을 나타낸 그래프.
<발명의 상세한 설명>
일반적으로, 본 발명은 코팅을 위에 가지는 기판에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 저방사율 코팅일 수 있는 코팅을 가지는 기판 (20)에 관한 것이다. 또한, 코팅 침착 방법 및 장비도 제공된다.
기판 (20)은 투명하거나, 실질적으로 투명하거나, 또는 빛 투과성인 어떠한 기판도 될 수 있고, 예컨대, 유리, 석영, 플라스틱 또는 유기 중합체 기판, 또는 어떠한 다른 적당한 물질 또는 물질의 조합도 될 수 있다. 게다가, 기판은 둘 이상의 상이한 물질의 적층체일 수 있고, 다양한 두께를 가질 수 있다. 또한, 필름 또는 코팅과는 별개로, 기판 (20)은 저방사율 성질을 포함하도록 배열될 수 있고, 예를 들어 이것은 유리 기판 중의 철 함량을 조절함으로써 달성할 수 있다. 한 실시양태에서, 기판 (20)은 플로트 유리이다. 별법으로, 기판 (20)은 저방사율 성질을 가지는 유리 유형, 예컨대 비제한적으로 보로실리케이트 또는 파이렉스(등록상표)(PYREX™)일 수 있다.
코팅 (10)은 얇은 필름 코팅일 수 있다. 이 목적으로, 저방사율 코팅 (10)을 기판 (20)의 표면에 적용한다. 본원에서 기술한 바와 같이, 코팅 (10)은 하나 이상의 저방사율 코팅일 수 있고, 기판 (20) 표면 상에 침착되는 현미경적으로 얇고 사실상 보이지 않는 금속 층 또는 금속 산화물 층 또는 다수의 상기 층들 또는 상기 층들의 조합일 수 있다. 저방사율 코팅 (10)은 가시광선에 대해 투명하거나 또는 실질적으로 투명할 수 있고, 적외복사에 대해 불투명하거나 또는 실질적으로 불투명할 수 있다. 이 목적으로, 기판 (20) 표면 상의 코팅 (10)은 저방사율 물질로 형성될 수 있고, 별법으로, 기판 (20)을 통과하도록 용인된 가시광선 및/또는 가시복사의 양을 변화시킴으로써 예를 들어 다양한 양의 태양 획득을 허용하도록 배열될 수 있다. 저방사율 코팅 (10)은 적외선 복사 에너지 반사에 관한 일반적인 성질을 가지고, 따라서 그것이 일어난 유리의 동일한 측에서 복사열을 유지하는 경향이 있다.
코팅 (10)은 도 1에 나타낸 바와 같이 층 시스템으로 배열될 수 있다. 한 실시양태의 한 예에서, 층 시스템은 기판 (20) 상의 다수의 층으로 이루어지거나, 또는 다른 방식으로 기판 (20)에 부착된 다수의 층으로 이루어진다. 이 목적으로, 필름 영역은 단일의 층 또는 다수의 층일 수 있다. 따라서, 하나 이상의 필름 또는 다수의 필름 영역이 한 실시양태의 한 예의 코팅 (10)을 형성할 수 있다. 필름 영역은 층 형태로 제공된다. 층 또는 층들의 두께는 균일하거나, 또는 다양할 수 있다. 마찬가지로, 개개의 층의 두께는 그의 폭 또는 길이를 가로질러서 변할 수 있다. 한 예에서, 필름 영역 또는 그의 일부는 적어도 그의 일부를 가로질러서 점진적 변화 또는 단계적 두께를 가질 수 있거나 또는 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에서, 층은 기판으로부터의 거리가 증가함에 따라 두께가 증가하거나 또는 두께가 감소할 수 있다. 하나 이상의 층은 인접하는 관계로, 즉, 또 다른 층 또는 기판 바로 위에 또는 그와 인접해서 제공될 수 있다.
코팅 (10)의 하나 이상의 층은 금속 산화물을 포함할 수 있거나 또는 금속 산화물을 기반으로 할 수 있고, 기판 (20)의 하나 이상의 표면에 적용될 수 있다. 이와 관련해서, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 하부 산화물 층 (22), 중간 산화물 층 (30) 및 상부 산화물 층 (36)이 제공될 수 있다. 이들 산화물 층은 각각 일반적으로 투명 유전 필름 영역을 형성하고, 이것은 표면 위에 또는 반사 영역 또는 반사 층 위에 적용된다. 유용한 유전 필름 물질은 아연, 주석, 인듐, 비스무스, 티탄, 하프늄, 지르코늄, 및 그의 합금의 산화물, 뿐만 아니라 질화규소 및/또는 산질화규소를 포함한다. 여기서는 산화물을 구체적으로 언급하지만, 다른 유전 물질이 본 발명의 목적에 적당할 수 있다. 본원에 제공된 예에서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 유전층 또는 산화물 층은 아연 산화물(ZnO), 주석 산화물(SnO2) 또는 그의 혼합물로 형성될 수 있다. 이 목적으로, 산화물 층 또는 투명 유전 필름 영역은 아연 주석 산화물 혼합물로 형성될 수 있거나 또는 아연 주석 산화물 혼합물을 포함할 수 있다. 유전 필름 영역은 단일의 유전 물질의 단일의 층일 수 있거나 또는 동일 또는 상이한 유전 물질의 둘 이상의 층을 포함할 수 있다. 명세서 전반에 걸쳐서 금속 산화물을 언급한다는 것을 이해해야 한다. 이것은 완전 산화된 금속 산화물 뿐만 아니라 응집체를 형성할 수 있고 부분 산화 상태를 가지는 종에도 제한되는 것으로 생각해야 한다. 그것은 M(금속)ox(산화물), 예를 들어 Tiox, Snox 등으로 나타낼 수 있다.
하부 산화물 층 (22)은 약 360 Å 내지 약 400 Å의 범위의 두께를 가질 수 있다. 중간 산화물 층 (30)은 약 550 Å 내지 약 700 Å의 범위의 두께를 가질 수 있다. 상부 산화물 층 (36)은 약 110 Å 내지 약 140 Å의 범위의 두께를 가질 수 있다. 이와 관련해서, 중간 산화물 층 (30)은 상부 산화물 층 (36) 및 하부 산화물 층 (22)의 두께보다 더 큰 두께를 가진다. 광학적 관점에서, 상부 산화물 층 및 Tiox 층은 단일의 층으로 취급할 수 있다.
도 1 - 2에서 알 수 있는 바와 같이, 상기한 것과 실질적으로 동일한 하부 산화물 층 (22)은 기판 (20)의 표면 상에 침착되거나 또는 놓이거나, 또는 다른 방식으로 부착된다. 하부 산화물 층 (22)은 어떠한 적당한 물질로도 형성될 수 있고, 도 2에 나타낸 예에서는 층에 아연 산화물 및/또는 이산화주석(ZnO/SnO2)을 포함한다.
하부 산화물 층 (22)은 필름 영역 (24)의 한 면과 인접하는 관계로 있을 수 있거나, 또는 직접 물리적 접촉할 수 있거나, 또는 필름 영역 (24)의 한 면으로부터 분리될 수 있다. 한 실시양태의 한 예에서, 제2 층은 세라믹, 중합체, 또는 금속 같은 물질을 포함하거나 또는 그러한 물질로 이루어질 수 있고, 금속은 합금 또는 초합금일 수 있다. 더 구체적으로, 제2 층은 니켈 기반 합금 또는 초합금, 또는 오스테나이트계 니켈 기반 합금 또는 초합금일 수 있다. 더 바람직하게는, 합금 또는 초합금은 니켈/크롬/몰리브덴(이하, "NCM") 합금, 예를 들어 인코넬(등록상표)(INCONEL™), 예컨대 인코넬(등록상표) 625일 수 있다. 인코넬(등록상표) 625는 Ni 최소 약 58 중량%, Cr 약 20 내지 약 23 중량%, Mo 약 8 내지 약 10 중량%, Nb+Ta 약 3.15 내지 약 4.15 중량% 및 Fe 최대 약 5 중량%로 이루어진 NCM 합금이다. 인코넬(등록상표) 625의 대표적인 성질은 8.44 g/㎤의 밀도, 약 1350 ℃의 융점, 12.8 ㎛/m℃(20 - 100 ℃)의 팽창계수, 79 kN/㎟의 강성률, 및 205.8 kN/㎟의 탄성률을 포함한다. 인코넬(등록상표) 625에는 다음 규격: BS 3076 NA 21, ASTM B446 및 AMS 5666이 적용된다. 인코넬(등록상표) 625는 스페셜 메탈즈 코포레이션(Special Metals Corporation)(미국 웨스트 버지니아주 헌팅톤)으로부터 입수가능하고, 이 회사의 상표이다. 본원에 제공된 예의 목적으로, 인코넬(등록상표)은 사용을 위해 어떠한 적당한 형태로도 얻을 수 있다. 인코넬은 수 개의 상이한 합금으로 입수가능하지만, 다른 형태도 본 발명의 전체 범위로부터 벗어나지 않을 것이다. 인코넬(등록상표) 625는 W.NR 2.4856(멀티-알로이즈 씨씨(Multi-Alloys cc), 남아프리카 공화국), UNS N06625(샌드메이어 스틸 코.(Sandmeyer Steel Co.), 미국 펜실바니아주 필라델피아)와 동등하고, 또한 AWS012로 알려져 있을 뿐만 아니라 크로닌(등록상표) 625(Chronin® 625), 알템프(등록상표) 625(Altemp® 625), 헤이네스(등록상표) 625(Haynes® 625), 니켈바크(등록상표) 625(Nickelvac® 625) 및 니크로퍼(등록상표) 6020(Nicrofer® 6020)라는 일반 상표명으로도 알려져 있다.
따라서, 도 1 - 2에서 알 수 있는 바와 같이, 제2 층 또는 NCM 합금 층 (24)은 하부 산화물 층 (22)과 인접한다. NCM 층 (24)은 하부 산화물 층 (22) 상에 침착되거나, 또는 다른 방식으로 하부 산화물 층에 부착될 수 있다. NCM 층 (24)은 약 30 Å 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가질 수 있다. NCM 층은 적외선 반사 영역을 형성할 수 있거나 또는 그의 일부를 형성할 수 있다. 유리하게는, NCM 합금은 가열될 때 산화물 층을 형성할 수 있고 넓은 온도 범위에 걸쳐서 강도를 보유할 수 있다. NCM 합금을 구체적으로 기술하지만, 산화 및 내부식성 성질 중 하나 이상을 가질 수 있거나, 또는 다른 방식으로 극한 환경에 적합하거나 또는 고온에서 우수한 기계적 강도 및 내크리프성 및/또는 좋은 표면 안정성을 가지는 고온 응용에 이용하기에 적당한 다른 합금 또는 초합금도 본 발명과 함께 이용하기 위해 허용될 수 있다. NCM 합금은 불활성 분위기에서 스퍼터링해서 기판 (20)에 적용될 수 있는 층 조성물을 제공할 수 있다.
합금 또는 초합금 층 이외에 추가로, 금속 층 또는 필름 (26)도 또한 적용될 수 있다. 이 목적으로, 금속, 예컨대 은, 구리, 또는 금, 및 그의 합금이 기판 (20)에, 더 구체적으로, 하나 이상의 층을 위에 가지는 기판 (20)에 적용될 수 있다. 따라서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 적외선 반사 필름 영역을 형성하는 금속 층 (26)이 NCM 필름 영역 (24) 또는 층과 인접한다. 이 필름 영역 (26)은 적당한 반사 물질을 포함할 수 있고, 특히, 적외선 반사 물질, 예컨대 비제한적으로 은, 금 및/또는 구리, 뿐만 아니라 그의 합금을 포함할 수 있다. 한 예에서 금속 층은 은 층 (26)이다. 한 실시양태의 한 예에서, 반사 필름은 은으로 형성되거나 또는 또 다른 물질, 예컨대 비제한적으로 구리, 금, 백금, 팔라듐을 포함하는 또 다른 금속과 조합된 은으로 형성된다. 물질은 기판 (20)에 또는 그 위의 층에 층 또는 필름 (26)으로서 적용될 수 있는 조성물로 형성된다. 마찬가지로, 은 층 (26)은 NCM 합금 층 (24) 상에 침착될 수 있거나, 또는 다른 방식으로 그에 부착될 수 있다. 따라서, 도 1 - 2에서 알 수 있는 바와 같이, NCM 합금 층 (24)은 하부 산화물 층 (22)과 제1 은 층 (26) 사이에 위치한다. 금속 층 또는 은 층 (26)은 약 80 Å 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가질 수 있다.
또한, 보호층 또는 배리어 층 (28)이 임의로 제공될 수 있다(도 1). 배리어 층 (28)은 은 층 (26) 상에 침착될 수 있거나, 또는 다른 방식으로 그에 부착될 수 있다. 한 실시양태에서, 배리어 (28)는 쉽게 산화되는 물질로 형성될 수 있다. 이 목적으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 배리어 (28)는 티탄 금속 층일 수 있거나 또는 티탄 산화물일 수 있다(또는 그의 일부가 티탄 산화물일 수 있다). 한 실시양태의 한 예에서, 도 1 - 2에 나타낸 바와 같이, 배리어 층 (28)은 반사 필름 영역 (26)과 인접할 수 있다. 이 목적으로, 도 1 - 2의 은 층은 NCM 합금 층 (24)과 제1 배리어 층 (28), 예컨대 티탄 층 사이에 위치할 수 있다.
본원에 상세히 기술된 바와 같이 형성된 중간 산화물 층 (30)이 배리어 층에 인접해서 제공될 수 있다. 이 목적으로, 도 1에 나타낸 바와 같이 배리어 층 (28)은 제1 은 층 (26)과 중간 산화물 층 (30) 사이에 추가로 위치할 수 있다. 중간 산화물 층 (30)은 배리어 층에 침착되거나, 또는 다른 방식으로 부착된다.
또한, 위에서 논의한 반사 필름 영역 (26) 또는 제1 은 층과 실질적으로 유사한 제2 또는 추가의 금속 층 또는 적외선 반사 필름 영역 (32)이 제공되어 기판 (20) 또는 그 위의 층에 적용될 수 있다. 제2 금속 층 또는 제2 은 층 (32)은 도 1 - 2에 나타낸 바와 같이 중간 산화물 층 (30)에 인접해서 위치하고, 중간 산화물 층 (30)에 침착되거나, 또는 다른 방식으로 부착될 수 있다. 더 구체적으로, 제2 또는 추가의 금속 층 (32)은 중간 산화물 층 (30)과 인접해서 제공될 수 있다. 제2 은 층 (32)은 약 80 Å 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가질 수 있다. 제2 또는 추가의 금속 층 (32)은 실질적으로 위에서 논의한 금속 층 (26)에 관해서 기술한 바와 같고, 따라서, 여기서는 더 상세히 논의하지 않는다.
추가의 보호층 또는 배리어 층 (34)이 제2 은 층 (32)과 인접해서 제공될 수 있고, 제2 은 층 (32)에 침착될 수 있거나, 또는 다른 방식으로 부착될 수 있다(도 1 참조). 제2 배리어 (34) 층은 코팅 보호를 돕기에 적당한 두께를 가질 수 있다. 제2 배리어 (34) 층은 실질적으로 배리어 층 (28)에 관해서 기술한 바와 같고, 따라서, 여기서는 더 상세히 논의하지 않을 것이다.
제2 배리어 (34) 층은 제2 은 층과 상부 산화물 층 (36) 사이에 위치할 수 있다(도 1 참조). 상부 산화물 층 (36)은 위에서 상세히 기술되어 있다. 상부 산화물 층 (36)은 배리어 층 (34)과 인접할 수 있고, 추가로, 배리어 층 (34) 상에 침착되거나, 또는 다른 방식으로 부착될 수 있다.
또한, 상부 산화물 층 (36)은 표면에 부착된 오버코트 (38)를 가질 수 있거나 또는 포함할 수 있고, 오버코트와 인접할 수 있다(도 1 참조). 이와 관련해서, 상부 산화물 층 (36)은 제2 배리어 (34) 층과 오버코트 (38) 사이에 위치할 수 있다. 오버코트 (38)는 금속, 예를 들어 티탄으로 이루어지거나 또는 그것을 포함할 수 있거나, 또는 도 2에 나타낸 바와 같이 티탄 산화물(TiOx)로 형성될 수 있다. 코팅 층들의 오버코트 (38)는 약 130 Å 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가질 수 있다. 오버코트 (38)는 코팅 (10)을 위에 가지는 기판 (20)이 놓인 환경에 노출되거나, 또는 다른 방식으로 환경에 면하는 표면을 가질 수 있다.
상기 배열에 따르면, 기판 (20)은 제2 은 층 (32) 아래에 제1 은 층 (26), 그 아래에 NCM 합금 층 (24)을 포함하는, 기판 표면 상에 침착된 코팅 (10)을 형성하는 필름 층들의 샌드위치형 배열을 가진다. 코팅 (10) 층들은 추가로 NCM 합금 층 (24)과 기판 (20) 사이에 하부 산화물 층 (22), 제1 은 층 (26)과 제2 은 층 (32) 사이에 중간 산화물 층 (30), 및 제2 은 층 위에 상부 산화물 층 (36)을 포함할 수 있다. 또한, 배리어 층 (28),(34)이 은 층과 산화물 층 사이에 제공될 수 있다. 상기 층들은 인접한 것으로 기술되지만, 본 발명의 전체 범위로부터 벗어남이 없이 코팅의 의도된 목적에 적당한 물질 또는 층들이 각각의 층 사이에 놓일 수 있는 것으로 생각된다.
상기 코팅 (10)은 투명하거나, 실질적으로 투명하거나, 또는 빛 투과성인 어떠한 기판 (20)과도 함께 이용될 수 있다. 기판 (20)은 반사율 및 투과율 조절이 요구되거나 또는 요망되는 다양한 배열 및 장치에 이용될 수 있다. 한 실시양태의 한 예에서, 기판 (20)은 창문 또는 채광창으로 이용될 수 있거나 또는 창문 또는 채광창을 형성할 수 있다. 이 목적으로, 코팅 (10)은 창유리와 조합될 수 있다. 또한, 창유리는 독특한 성질, 예컨대 단열 성질을 가질 수 있다. 따라서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 한 실시양태의 한 예에서, 저방사율 코팅 (10)은 단열 유리 또는 IG 창문 유닛 (60)의 표면에 적용된다. 나타낸 바와 같이, IG 유닛 (60)은 통상의 밀봉제 (66)에 의해 주변 가장자리에서 밀봉되어 그 사이에 챔버 (68)를 형성하는 제1 창유리 또는 유리 시트 (62) 및 제2 창유리, 또는 유리 시트 (64)를 가지는 다중 창유리 창문일 수 있다. 유리 시트 (62),(64)의 주변 가장자리를 밀봉하고 낮은 컨덕턴스를 가지는 기체, 예컨대 아르곤을 챔버 (68)에 도입함으로써, 대표적인 높은 단열값을 갖는 IG 유닛이 형성된다. 한 실시양태의 한 예에서, 코팅 (10)은 도시된 바와 같이 챔버 (20) 내의 유리 시트 (62)의 내표면 (72)에 적용될 수 있거나, 또는 별법으로, 챔버 (20) 내의 유리 시트 (64)의 내표면 (74)에 적용될 수 있다(나타내지 않음). 이와 관련해서, 도 4는 본 발명의 코팅이 이용될 수 있는 IG 유닛의 한 실시양태만 도시한다는 것을 인식해야 한다. 예를 들어, 본 발명의 코팅은 2 개 초과의 창유리를 가지는 IG 유닛에 적용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 저방사율 코팅 (10)은 열복사를 반사하거나 또는 그의 방사를 억제하여 유리를 통한 열 전달을 감소시키는 기판 (20) 또는 그의 공기 공간 내의 창유리 상의 얇은 코팅일 수 있다. 따라서, 저방사율 코팅 (10)은 유리의 내표면 또는 내면 상에 위치할 수 있거나 또는 유리의 외부 창유리 상에 위치할 수 있고, 추가의 특징, 예컨대 비제한적으로 태양 복사를 추가로 반사하는 데 이용될 수 있는 필름 또는 바디 틴트(body tint)가 제공될 수 있거나, 또는 또한 편광 물질도 포함할 수 있다. 기판 (20)은 창문틀에 의해 추가로 유지될 수 있다. 창문틀은 마찬가지로 독특한 특징, 예컨대 전도성 열전달을 최소화하는 단열 창문틀을 가질 수 있다.
코팅 (10), 또는 여기에서 기술한 코팅을 형성하는 필름 또는 층을 적용하는 데는 다양한 방법이 이용될 수 있다. 한 예에서, 한 표면을 가지는 기판 상에 코팅 (10)을 형성하는 방법이 제공된다. 이 표면은 임의로 적당한 세척 또는 화학적 제법에 의해 제조될 수 있다. 코팅 (10)이 기판의 표면 상에 침착될 수 있다. 코팅 (10)은 일련의 분리된 층 중 하나 이상에 또는 단계적 필름의 한 두께로서, 또는 그의 조합으로 침착될 수 있다. 코팅 (10)은 어떠한 적당한 얇은 필름 침착 기술을 이용해서도 침착될 수 있다.
한 실시양태의 한 예에서는 기판 상에 코팅을 침착하거나 또는 적용하는 데에 스퍼터링이 이용될 수 있다. 알려진 바와 같이, 스퍼터링은 표면 또는 기판 상에 물질의 얇은 필름을 침착하는 데에 이용되는 기술이다. 먼저, 기체 플라즈마를 생성한 후 이 플라즈마로부터 이온을 어떤 공급원 물질(즉, 표적) 내로 가속시킴으로써, 도달한 이온이 에너지 전달에 의해 공급원 물질을 침식하여 개개의 원자 또는원자 또는 분자의 클러스터인 중성 입자 형태로 배출된다. 이들 중성 입자가 배출될 때, 중성 입자는 또 다른 입자이건 또는 근처의 표면이건 무언가와 접촉하지 않으면 직선으로 이동한다. 이 배출된 입자의 경로에 놓인 기판은 공급원 물질 또는 표적물의 얇은 필름으로 코팅될 것이다. 알려진 바와 같이, 기체 플라즈마는 중성 기체 원자, 이온, 전자 및 광자가 동시에 거의 균형을 이룬 상태로 존재하는 동적 상태이다. 기체, 예컨대 아르곤 또는 산소를 미리 펌핑된 진공 챔버 안으로 정량 주입하고 챔버 압력을 특정 수준에 도달하게 한 후, 진공 관통공급을 이용해서 이 저압 기체 환경에 활동(live) 전극을 도입함으로써 이 동적 상태를 생성할 수 있다. 플라즈마를 공급하고 플라즈마가 그의 주변으로 에너지를 손실할 때 플라즈마 상태를 유지하기 위해 에너지원, 예컨대 RF, DC, MW가 이용될 수 있다. 이용되는 스퍼터링의 유형은 다이오드 스퍼터링, 마그네트론 스퍼터링, 공초점 스퍼터링, 직접 스퍼터링 또는 다른 적당한 기술일 수 있다.
여기에 제공된 코팅 (10) 침착 방법의 예에서는, DC 마그네트론 스퍼터링이 이용된다. 마그네트론 스퍼터링은 기판 (20)을 일련의 저압 대역을 통해 운반하고, 이들 대역에서 코팅 (10)을 구성하는 다양한 필름 영역이 순차적으로 적용된다. 따라서, 금속 필름은 금속 공급원 또는 표적으로부터 스퍼터링될 수 있고, 이것은 불활성 분위기에서 일어날 수 있다. 투명 유전 필름 또는 산화물 층을 침착하기 위해서는, 표적이 유전체 자체로 형성될 수 있다. 별법으로, 유전 필름은 또한 반응성 분위기에서 금속 표적을 스퍼터링함으로써 적용될 수 있다. 이와 관련해서, 예를 들어, 아연 산화물을 침착하기 위해서는 아연 표적을 산화 분위기에서 스퍼터링할 수 있다. 침착된 필름의 두께는 기판의 속도를 변화시키고/시키거나 표적 상에 가하는 전력을 변화시킴으로써 조절할 수 있다. 기판 상에 얇은 필름을 침착하는 방법의 다른 한 실시양태에서는 플라즈마 화학 증착이 이용될 수 있다. 이러한 플라즈마 화학 증착은 플라즈마를 이용해서 기체 공급원을 분해하고, 이어서 고체 표면, 예컨대 유리 기판 상에 필름을 형성하는 것을 포함한다. 필름 두께는 기판이 플라즈마 대역을 통과할 때의 기판의 속도를 변화시킴으로써 및/또는 각 대역에서 전력 및/또는 기체 유속을 변화시킴으로써 조정할 수 있다.
코팅 (10) 침착 방법의 한 예에서는, 도 3에서 일반적으로 부호 40으로 나타낸 코팅기를 이용해서 기판 (20) 표면으로부터 노출된 환경 쪽을 향해 바깥쪽으로 제1 투명 유전 필름 영역 또는 하부 산화물 층 (22), 초합금 영역 (24), 제1 적외선 반사 필름 영역 또는 은 금속 영역 (26), 제1 배리어 (28) 영역, 제2 투명 유전 필름 영역 또는 중간 산화물 층 (30), 제2 적외선 반사 필름 영역 또는 은 금속 영역 (32), 제2 배리어 (34) 영역, 제3 투명 유전 필름 영역 또는 상부 산화물 층 (36), 및 가장 바깥 층 또는 오버코트 (38)를 순서대로 포함할 수 있는 여기에서 기술된 배열로 코팅을 침착한다. 적당한 코팅기는 어플라이드 필름즈(Applied Films)로부터 입수가능한 건축용 유리 코팅기이다. 일반적으로, 최소 22 개의 캐소드 위치 및 약 10-6 torr의 진공을 달성하는 능력을 가지는 코팅기가 바람직하다.
도 3에 대해 설명하면, 상기 코팅 배열을 달성하기 위해, 기판 (20)을 코팅기 (40)의 시작 지점에 놓고, 컨베이어 어셈블리(나타내지 않음)에 의해 제1 코트 대역 (42)으로 운반한 후 계속해서 다수의 근접해서 위치하는 추가의 코트 대역들을 통해 운반한다. 운반은 기계적 작업, 컴퓨터화 작업 또는 수작업에 의한 어떠한 적당한 수단에 의해서도 달성될 수 있다. 한 예에서, 기판 운반은 컨베이어 어셈블리 상의 수송 롤러에 의할 수 있다. 각 코트 대역에는 기판 상에 필름 영역을 집단적으로 침착하도록 구성된 하나 이상의 스퍼터링 챔버 또는 베이(bay)가 제공될 수 있다. 각 베이에는 스퍼터링될 수 있는 표적 물질을 포함하는 하나 이상의 표적이 장착된다. 여기에 제공된 예에서, 표적은 아연 또는 주석의 화합물, 또는 금속 또는 금속 화합물일 수 있다.
제1 코트 대역 (42)에는 아연 주석 산화물을 포함하는 제1 투명 유전 필름 영역 또는 하부 산화물 층 (22)을 집단적으로 침착하도록 구성된 3 개의 스퍼터링 챔버(또는 "베이")가 제공된다. 이들 3 개의 베이 모두에 아연 또는 주석의 화합물을 포함하는 스퍼터링 표적이 제공된다. 스퍼터링 표적의 수 및 유형, 즉 평면형 또는 원통형 등은 제조 또는 다른 선호 사항을 위해 변화시킬 수 있다. 산화 분위기에서 표적에 스퍼터링하여 제1 투명 유전 필름 영역 또는 하부 산화물 층 (22)을 약 365 Å 내지 약 400 Å의 두께를 가지는 아연 및 주석을 포함하는 산화물 필름 형태로 침착한다.
이어서, 기판을 제2 코트 대역 (44)으로 운반하고, 이 대역에서는 제1 적외선 반사 필름 영역을 형성하는 NCM 합금 층 (24) 및 은 층 (26)을 제1 투명 유전 필름 영역 또는 하부 산화물 층 (22) 바로 위에 또는 인접해서 적용한다. 제2 코트 대역 (44)에는 불활성 분위기가 제공된다. 한 예에서, 불활성 분위기는 아르곤을 포함하지만, 본 발명의 전체 범위에서 벗어남이 없이 다른 불활성 기체가 이용될 수 있다. 이 코트 대역의 활성 스퍼터링 베이 각각은 표적을 가진다. 표적의 수 및 유형, 즉 평면형 또는 원통형 등은 제조에 적당한 목적으로, 또는 다른 방식으로 요망되는 대로 변화시킬 수 있다. 한 베이에서 제1 표적은 NCM 합금 표적일 수 있다. 그 다음 또는 인접 베이에서 표적은 금속성 은 표적일 수 있다. 추가의 다음 베이에서 표적은 금속성 티탄 표적일 수 있다. 제1 코트 대역 (42)의 경우처럼, 기판을 NCM 합금 표적 아래로 운반하고, 이렇게 해서 NCM 합금을 약 30 Å 내지 약 40 Å의 두께를 가지는 필름 형태로 침착한다. 이어서, 기판을 은 표적 아래로 운반하여 은을 약 90 Å 내지 약 120 Å의 두께를 가지는 필름 형태로 침착한다. 그 결과, 제1 적외선 반사 필름 영역이 NCM 합금 필름 및 그와 인접하는 은 필름의 형태로 침착되고, 약 120 Å 내지 약 160 Å의 두께를 가진다. 이어서, 기판을 그 다음 베이의 티탄 표적 아래로 운반하고, 이렇게 해서 은 층 (26)을 산화로부터 보호하기에 적당한 두께를 가지는 티탄을 포함하는 필름 형태로 제1 배리어 (28) 영역을 침착한다.
이어서, 기판을 제3 코트 대역 (46) 및 제4 코트 대역 (48)을 통해 운반하고, 이들 대역에서 제2 투명 유전 필름 영역 또는 중간 산화물 층 (30)이 아연 및 주석을 포함하는 산화물 필름 형태로 적용된다. 제3 코트 대역 (46) 및 제4 코트 대역 (48)은 각각 3 개의 활성 스퍼터링 베이를 가진다. 제3 코트 대역 (46) 및 제4 코트 대역 (48)은 제1 코트 대역 (42)에 관해서 기술한 것과 실질적으로 유사하고, 스퍼터링이 실질적으로 제1 코트 대역 (42)에 관해서 기술한 바와 같이 일어난다. 이와 관련해서, 제3 코트 대역 (46) 및 제4 코트 대역 (48)에서의 산화 분위기는 각각 산소로 이루어지거나 또는 산소를 포함할 수 있다. 별법으로, 이들 분위기 중 하나 이상은 아르곤 및 산소를 포함할 수 있다. 코트 대역 3의 표적은 인접하는 베이에 제1 및 제2 아연 표적을 포함할 수 있고, 코트 대역의 제3 베이에 제3 표적을 형성하는 주석 표적을 포함할 수 있다. 표적은 어떠한 적당한 유형으로도, 예를 들어 평면형 또는 원통형 표적 등으로 형성될 수 있거나, 또는 제공된 목적에 적당한 개수가 몇 개이든 얼마든지 제공될 수 있다. 제4 코트 대역 (48)은 주석 표적을 가지는 제1 베이 및 제2 표적 및 제3 표적을 형성하는 아연 표적을 가지는 후속하는 2 개의 베이를 포함할 수 있다. 기판은 코트 대역 3 (46) 및 코트 대역 4 (48)의 상기한 모든 표적 아래로 운반되고, 따라서 제2 투명 유전 필름 영역 또는 중간 산화물 층 (30)이 약 600 Å 내지 약 700 Å의 두께를 가지는 아연 및 주석을 포함하는 산화물 필름 형태로 적용된다.
제4 코트 대역 (48) 다음에, 기판은 2 개의 활성 스퍼터링 베이를 가지는 제5 코트 대역 (50)을 통해 운반된다. 제5 코트 대역 (50)에서, 제2 적외선 반사 필름 영역 또는 은 층 (32)이 제2 투명 유전 필름 영역 또는 중간 산화물 층 (30) 바로 위에 또는 인접해서 적용된다. 스퍼터링은 실질적으로 제1 적외선 반사 필름 영역에 관해서 기술한 바와 같이 일어난다. 이와 관련해서, 제5 코트 대역 (50)은 불활성 분위기를 가지고, 이것은 아르곤 기체에 의해 형성될 수 있다. 이 코트 대역에서 스퍼터링 베이는 각각 표적을 가진다. 표적은 평면형 표적 또는 원통형 표적 등일 수 있다. 또한, 각 베이는 다수의 표적을 포함할 수 있다. 제1 베이의 표적은 금속성 은 표적이고, 인접하는 챔버의 표적은 금속성 티탄 표적이다. 금속성 티탄 표적은 배리어 층 (34)을 형성한다. 기판이 제1 베이에서 표적 아래로 운반되어 약 95 Å 내지 약 110 Å의 두께를 가지는 금속성 은 필름으로서 제2 적외선 반사 필름을 침착한다. 이어서, 기판은 인접하는 베이에서 금속성 티탄 표적 아래로 동일 속도로 운반되어 티탄을 포함하는 제2 배리어 (34) 필름 영역을 침착한다.
이어서, 기판은 제6 코트 대역 (52)을 통해 운반되고, 여기서 제3 투명 유전 필름 영역 또는 상부 산화물 층 (36)이 적용된다. 제공된 예에서 코트 대역은 2 개의 스퍼터링 베이를 가지고, 이러한 각 베이에는 하나 이상의 표적이 제공되거나 또는 제공될 수 있다. 표적은 여기서 기술되는 어떠한 적당한 모양 또는 유형도 될 수 있고, 아연 또는 주석의 화합물인 스퍼터링될 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 코트 대역 (52)에는 산소를 포함하는 산화 분위기가 제공된다. 별법으로, 이 분위기는 아르곤 및 산소를 포함할 수 있다. 기판은 코트 대역 (52)에서 이들 표적 아래로 운반되어 제3 투명 유전 필름 영역 또는 상부 산화물 층 (36)이 약 110 Å 내지 135 Å의 두께를 가지는 아연 및 주석을 포함하는 산화물 필름으로서 적용된다.
기판은 제7 코트 대역 (54) 및 제8 코트 대역 (56)으로 운반되고, 여기서, 제3 투명 유전 필름 영역의 가장 바깥 부분 또는 상부 산화물 층, 즉, 오버코트 (38)가 적용된다. 제7 코트 대역 (54) 및 제8 코트 대역 (56)은 각각 2 개의 스퍼터링 베이를 가지고, 각각은 산소로 주로 이루어진 산화 분위기를 함유한다. 별법으로, 이 분위기는 아르곤, 질소 및/또는 산소를 포함할 수 있다. 이들 코트 대역 각각에서 스퍼터링 베이 각각에는 어떠한 유형이든 하나 이상의 표적, 예컨대 비제한적으로 원통형 또는 평면형 표적이 제공될 수 있다. 이들 각 대역은 티탄 또는 티탄 산화물의 스퍼터링될 수 있는 표적 물질을 포함한다. 기판이 제7 코트 대역 및 제8 코트 대역의 모든 표적 아래로 운반됨으로써 오버코트 층 (38) 또는 제3 투명 유전 필름 영역 또는 상부 산화물 층 (36)의 일부가 약 125 Å 내지 약 145 Å의 두께를 가지는 티탄 산화물 필름으로서 적용된다.
특정 배열 및 수의 코트 대역 및 활성 스퍼터링 베이를 기술할 수 있지만, 사용되지 않은 베이 및/또는 코트 대역이 상기 대역 및 베이 중 하나 이상의 사이에 위치할 수 있음을 이해한다. 마찬가지로, 본 발명의 전체 범위에서 벗어남이 없이 다양한 성분의 다른 위치, 수 및 변형이 이용될 수 있다. 게다가, 마그네트론 스퍼터링을 구체적으로 기술하지만, 코팅 (10) 적용 방법의 다른 한 예에서는, 코팅 (10)을 미리 형성해서 기판 (20)에 예컨대 접착제로 적용한다. 별법으로, 코팅 (10) 또는 그의 성질은 기판 (20)과 일체로 형성될 수 있다.
실시예
다음 실시예는 코팅 (10) 및 기판 상에 코팅 (10) 적용 방법의 예시로서 제공되고, 본 발명의 전체 범위를 제한하는 것을 의도하지 않는다.
다음 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 여기서 기술되는 코팅 (10) 및 코팅 (10) 적용 방법은 현존하는 저방사율 코팅 (10)으로부터 감소된 빛 투과를 제공하고 적당한 외장색을 제공한다.
여기서 기술된 성질을 가지는 코팅 (10)은 NFRC 200-2004[E1A4](Procedure for Determining Fenestration Product solar heat Gain Coefficient and Visible Transmittance at Normal Incidence)에 따르는 미국 국립 창호 인증 위원회(National Fenestration Rating Council(NFRC)) 방법에 따라서 시험하였고, 그의 전문이 본원에 참고로 포함된다. 또한, 코팅 (10)을 NFRC 301-2004(Standard Test Method for Emittance of Specular Surfaces Using Spectrometric Measurements)에 따라서 시험하였고, 그의 전문이 본원에 참고로 포함된다. 다음 표 및 도 5, 6 및 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 투과된 색의 a 축에서의 투과 퍼센트(T) 또는 투과율(Tah); 투과된 색의 b 축에서의 투과율(Tbh); 유리측 반사 퍼센트(RG); a 축에서의 유리측 반사율 (RGah); b 축에서의 유리측 반사율(RGbh); 필름측 반사 퍼센트(RF); a 축에서의 필름측 반사율(RFah); b 축에서의 필름측 반사율(RFbh)을 포함해서 색 공간 값, 또는 헌터 랩(Hunter Lab)을 이용해서 결과를 기재하였다. 색 값(Tah, Tbh, RGah, RGbh, RFah 및 RFbh)은 헌터 랩 색 공간에서의 상대 수치이다. ASTM C1649-08 코팅된 및 비코팅된 판유리 색의 계기 투과율 측정을 위한 표준 실무(Standard Practice for Instrumental Transmittance Measurement of Color for Flat Glass, Coated and Uncoated) 및 ASTM C1650-07 코팅된 및 비코팅된 판유리 색의 계기 반사율 측정을 위한 표준 실무(Standard Practice for Instrumental Reflectance Measurement of Color for Flat Glass, Coated and Uncoated)를 이용하였다. ah 값은 녹색(-ah) 내지 적색(+ah)을 나타내고, bh 값은 청색(-bh) 내지 황색(+bh)을 나타낸다. T, RG 및 RF 값은 %(투과 퍼센트(T) 또는 반사 퍼센트(RG 및 RF))이다.
실시예 1 내지 5
하기 표 1 및 2에 기재된 실시예 1 내지 5는 상이한 양의 가시광선 투과 및 관련 성질을 가지는, 코팅층 시스템의 5 회의 상이한 반복(실시예 1 내지 5)을 제공한다. 각 실시예에서 침착되는 NCM 합금의 양을 변화시켰다. 코팅은 모두 아래에 나타낸 설정(전력 수준)으로 본원에 게재된 침착 방법에 따라서 제조하였다. 전력이 높을수록 더 많은 NCM 합금이 침착되었다. 인코넬(등록상표) 625를 NCM 합금으로 이용하였다. 금속 대역에는 아르곤 분위기를 이용하고, 금속 산화물 대역에는 산소 분위기를 이용하고, 오버코트 층에는 산소 및 질소의 혼합물을 이용하였다. 제조 시험 동안의 실제 층 두께를 측정하지 않고, 전력 수준 및 라인 속도를 모니터링하여 얼마나 많은 물질이 침착되는가를 결정하였다. 이 작업은 BOC 디자인의 24 챔버 건축 유리 코팅기로 수행하였다.
표 2는 비교 목적으로 통상의 이중 은 코팅 및 통상의 삼중 은 코팅에 대해서 실시예 1 - 5의 성능 데이터와 유사한 성능 데이터를 추가로 포함하였다. 특히, 이중 은 코팅은 VE-2M 코팅이고, 삼중 은 코팅은 VNE-63이며, 각 코팅은 비라콘, 인크.(Viracon, Inc.)(미국 미네소타주 오와토나)로부터 상업적으로 입수가능하다. 통상의 이중 및 삼중 은 코팅의 성능 특성은 소프트웨어 프로그램 윈도우 5.2에 따라서 컴퓨터로 처리하였다.
Figure pct00001
Figure pct00002
도 5, 6 및 7은 실시예 1 내지 5의 유리측 반사율 값, 필름측 반사율 곡선, 및 투과율 곡선을 제공한다.
상기 코팅 및 방법은 현재 입수가능한 코팅된 기판, 특히 통상의 이중 은 코팅 및 삼중 은 코팅으로 코팅된 기판에 비해 이점을 제공한다. 상기 실시예에 의해, 특히 실시예 5와 관련해서 알 수 있는 바와 같이, 이중 은 코팅 기판에 합금 또는 초합금 물질, 예컨대 NCM 합금을 첨가함으로써, 요망되는 색 수준을 유지하면서, 통상의 이중 은 코팅된 기판의 성능보다 우수하고 통상의 삼중 은 코팅된 기판의 성능과 대등한 성능을 달성할 수 있다. 더 구체적으로 말하면, 본 발명의 코팅된 기판은 2 개의 은 층 설계를 유지하면서도 통상의 삼중 은 코팅의 방사율과 대등한 방사율을 가진다. 이것은 통상의 삼중 은 코팅에 요구되는 훨씬 더 크고 훨씬 더 비싼 8+ 챔버 코팅 기계와 대조적으로, 8 챔버 코팅 기계를 이용해서 코팅 침착을 허용한다는 점에서 특히 유리하다. 게다가, 통상의 삼중 은 코팅된 기판이 바람직하지 않은 우세한 녹색 외관을 가지는 것과는 대조적으로, 본 발명의 코팅된 기판은 바람직한 우세한 청색 외관(즉, bh 색 좌표 값이 -8.34임)을 가진다. 게다가, 상기 실시예, 특히 실시예 5에 의해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라서 코팅된 IG 유닛은 바람직한 가시광선 투과율(~50%)을 유지하면서 통상의 이중 은 코팅된 IG 유닛 및 삼중 은 코팅된 IG 유닛에 비해서 개선된 SHGC 값을 가진다.
지적한 바와 같이, 저방사율 코팅 (10)은 가시광선에 대해 투명하거나 또는 실질적으로 투명할 수 있고, 적외복사에 대해 불투명하거나 또는 실질적으로 불투명할 수 있다. 이 목적으로, 기술된 저방사율 물질로 형성된 기판 (20) 표면 상의 코팅 (10)은 상당한 양의 복사열을 반사할 수 있고, 따라서, 유리를 통하는 전체 열유량을 감소시킨다. 따라서, 또한, 저방사율 코팅은 기판 (20)을 통과하도록 용인된 가시광선 및/또는 가시복사의 양을 변화시킴으로써 높은 태양 획득, 중간 정도의 태양 획득, 또는 낮은 태양 획득을 허용하도록 배열될 수 있다. 추가로, 코팅은 약 20% 내지 약 50%의 범위의 가시광선 투과율을 포함한다. 게다가, 코팅은 약 1.9의 태양 획득에 대한 빛의 비(LSG)(가시광선 투과율을 태양열 획득 계수로 나눔)를 제공한다.
또한, 코팅은 대등한 성능을 가지는 다른 코팅에 비해서 코팅의 제조 용이성 및 색 조절 용이성을 제공한다. 또한, 코팅층 시스템은 유리 표면에 대해 수직으로 또는 예각으로 볼 때 색 불일치의 잠재성을 최소화한다. 이 목적으로, 코팅은 넓은 범위의 설계 및 건축 응용에 관심을 끈다.
위에서 본 발명의 다양한 대표적인 실시양태를 어느 정도 구체적으로 기술하였지만, 당 업계 숙련자는 명세서 및 특허 청구 범위에 나타낸 본 발명의 주제의 정신 또는 범위에서 벗어남이 없이 게재된 실시양태에 대해 많은 변경을 가할 수 있을 것이다. 결합에 관한 언급(예를 들어, 부착, 커플링, 연결)은 넓게 해석되어야 하고, 요소들의 연결 사이에 중간 부재를 포함할 수 있고, 요소들 사이의 상대적 이동을 포함할 수 있다. 이러해서, 결합에 관한 언급이 반드시 두 요소가 직접 연결되고 서로에 대해 고정된 관계로 있는 것으로 단정하는 것은 아니다. 일부 경우에서는, 본원에서 직접적으로 또는 간접적으로 나타낸 방법에서 다양한 단계 및 작업을 하나의 가능한 작업 순서로 기술하지만, 당업계 숙련자는 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어날 필요 없이 단계 및 작업이 재배열, 재배치 또는 제거될 수 있음을 인식할 것이다. 상기 설명에 함유되거나 또는 첨부 도면에 나타낸 모든 사항은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로만 해석되는 것을 의도한다. 첨부된 특허 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신에서 벗어남이 없이 세부 사항 또는 구조의 변화를 가할 수 있다.
본 발명을 바람직한 실시양태에 관해서 기술하였지만, 당업계 숙련자는 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어남이 없이 형태 및 세부 사항을 변화시킬 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (48)

  1. 기판 및 기판에 적용된 코팅을 포함하고, 상기 코팅이 다수의 층을 포함하고, 상기 층 중 하나 이상이 니켈-크롬-몰리브덴 합금을 포함하고, 둘 이상의 추가의 층이 은을 포함하는 물품.
  2. 제1항에 있어서, 합금이 Ni 최소 약 58 중량%, Cr 약 20 내지 약 23 중량%, Mo 약 8 내지 약 10 중량%, Nb/Ta 약 3.15 내지 약 4.15 중량% 및 Fe 최대 약 5 중량%를 포함하는 물품.
  3. 제1항에 있어서, 코팅이 약 30 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가지는 합금 층, 약 80 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가지는 제1 은 층, 및 약 80 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가지는 제2 은 층을 포함하는 물품.
  4. 제1항에 있어서, 다수의 층이 기판과 은을 포함하는 둘 이상의 추가의 층 사이에 합금을 포함하는 층이 위치하도록 배열된 물품.
  5. 제4항에 있어서, 은을 포함하는 둘 이상의 추가의 층이 은을 포함하는 제1 층 및 은을 포함하는 제2 층으로 형성되고, 다수의 층이 기판과 초합금을 포함하는 층 사이에 위치하는 하부 산화물 층, 은을 포함하는 제1 층과 은을 포함하는 제2 층 사이에 위치하는 중간 산화물 층, 및 중간 산화물 층에 향하는 면의 반대쪽인 은을 포함하는 제2 층의 면에서 은을 포함하는 제2 층에 인접하는 상부 산화물 층을 포함하는 물품.
  6. 제5항에 있어서, 하부 산화물 층이 약 360 내지 약 400 Å의 범위의 두께를 가지고, 중간 산화물 층이 약 550 내지 약 700 Å의 범위의 두께를 가지고, 상부 산화물 층이 약 110 내지 약 140 Å의 범위의 두께를 가지는 물품.
  7. 제5항에 있어서, 다수의 층이 오버코트 층을 더 포함하는 물품.
  8. 제5항에 있어서, 하부 산화물 층, 중간 산화물 층 및 상부 산화물 층이 아연 산화물, 주석 산화물 및 아연 주석 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 산화물을 포함하는 물품.
  9. 제5항에 있어서, 은을 포함하는 제1 층과 중간 산화물 층 사이에 위치하는 제1 배리어 층 및 은을 포함하는 제2 층과 상부 산화물 층 사이에 위치하는 제2 배리어 층을 더 포함하는 물품.
  10. 니켈-크롬-몰리브덴 합금 물질을 포함하는 제1 물질 층을 스퍼터링에 의해 기판 상에 적용하고,
    은 물질을 포함하는 제2 물질 층을 스퍼터링에 의해 기판 상에 적용하고,
    추가의 은 물질을 포함하는 제3 물질 층을 스퍼터링에 의해 기판 상에 적용하는
    것을 포함하고, 상기 제1 층, 제2 층 및 제3 층이 기판의 코팅의 적어도 일부를 형성하는 기판 코팅 방법.
  11. 제10항에 있어서, 적용 단계가 다수의 코팅 대역을 가지는 코팅기에서 일어나고, 기판이 코팅기 내에서 다수의 코팅 대역을 통해 운반되는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 제1 층이 한 코트 대역에서 합금 표적을 스퍼터링하여 기판 상에 합금 물질을 침착함으로써 적용되고, 제2 층이 그 코트 대역에서 은 표적을 스퍼터링하여 기판 상에 은 물질을 침착함으로써 적용되고, 제3 층이 별도의 코트 대역에서 추가의 은 표적을 스퍼터링하여 기판 상에 은 물질을 침착함으로써 적용되는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 제1 물질 층을 적용하는 단계 전에 스퍼터링에 의해 기판에 하부 산화물 층을 적용하고, 제3 층을 적용하는 단계 전에 스퍼터링에 의해 기판에 중간 산화물 층을 적용하고, 제3 층을 적용하는 단계 다음에 스퍼터링에 의해 기판에 상부 산화물 층을 적용하는 것을 더 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 적용 단계가 다수의 코팅 대역을 가지는 코팅기에서 일어나고, 기판이 코팅기 내에서 다수의 코팅 대역을 통해 운반되는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 하부 산화물 층이 제1 코트 대역에서 하나 이상의 아연 표적 및 하나 이상의 주석 표적을 포함하는 다수의 표적을 스퍼터링함으로써 적용되고, 초합금이 제2 코트 대역에서 합금 표적을 스퍼터링하여 합금 물질을 기판 상에 침착함으로써 적용되고, 은이 제2 코트 대역에서 은 표적을 스퍼터링하여 은 물질을 기판 상에 침착함으로써 적용되어 제1 은 층을 형성하고, 중간 산화물 층이 적어도 제3 코트 대역에서 하나 이상의 아연 표적 및 하나 이상의 주석 표적을 포함하는 다수의 표적을 스퍼터링함으로써 적용되고, 은이 제4 코트 대역에서 추가의 은 표적을 스퍼터링하여 은 물질을 기판 상에 침착함으로써 적용되어 제2 은 층을 형성하고, 상부 산화물 층이 제5 코트 대역에서 하나 이상의 아연 표적 및 하나 이상의 주석 표적을 포함하는 다수의 표적을 스퍼터링함으로써 적용되는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 제2 코트 대역에서 티탄을 포함하는 표적을 스퍼터링하여 기판 상에 티탄 물질을 침착함으로써 제1 은 층과 중간 산화물 층 사이에 제1 배리어 층을 적용하고, 제4 코트 대역에서 티탄을 포함하는 추가의 표적을 스퍼터링하여 기판 상에 티탄 물질을 침착함으로써 제2 은 층과 상부 산화물 층 사이에 제2 배리어 층을 적용하는 것을 더 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 제5 코트 대역에서 상부 산화물 층을 적용한 다음에 티탄을 포함하는 표적을 스퍼터링하여 티탄 물질을 침착함으로써 기판에 오버코트를 적용하는 것을 더 포함하는 방법.
  18. 제13항에 있어서, 제1 층이 약 30 내지 약 150 Å의 범위의 두께로 적용되고, 제2 층이 약 80 내지 약 150 Å의 범위의 두께로 적용되고, 제3 층이 약 80 내지 약 150 Å의 범위의 두께로 적용되고, 하부 산화물 층이 약 360 내지 약 400 Å의 범위의 두께로 적용되고, 중간 산화물 층이 약 550 내지 약 700 Å의 범위의 두께로 적용되고, 상부 산화물 층이 약 110 내지 약 140 Å의 범위의 두께로 적용되는 방법.
  19. 제13항에 있어서, 상부 산화물 층을 적용하는 단계 다음에 스퍼터링에 의해 기판에 오버코트 층을 적용하는 것을 더 포함하는 방법.
  20. 제18항에 있어서, 합금 물질이 기판 상에 스퍼터링되어 제1 층을 형성하는 니켈-크롬-몰리브덴 합금인 방법.
  21. 금속 산화물을 포함하는 제1 층, 니켈-크롬-몰리브덴 합금을 포함하는 제2 층 및 은을 포함하는 제3 층을 포함하고, 제2 층이 제 1층과 제3 층 사이에 있는, 기판 코팅.
  22. 제21항에 있어서, 합금이 Ni 최소 약 58 중량%, Cr 약 20 내지 약 23 중량%, Mo 약 8 내지 약 10 중량%, Nb/Ta 약 3.15 내지 약 4.15 중량% 및 Fe 최대 약 5 중량%를 포함하는 기판 코팅.
  23. 제22항에 있어서, 합금 층이 약 30 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가지고, 은 층이 약 80 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가지는 기판 코팅.
  24. 기판 및 코팅을 포함하고, 상기 코팅이 제1 금속 산화물 층, 니켈-크롬-몰리브덴 합금을 포함하는 제2 층 및 은 층을 포함하는 제3 층을 포함하고, 제2 층이 제1 층과 제3 층 사이에 있는 복합체.
  25. 제24항에 있어서, 합금이 Ni 최소 약 58 중량%, Cr 약 20 내지 약 23 중량%, Mo 약 8 내지 약 10 중량%, Nb/Ta 약 3.15 내지 약 4.15 중량%, 및 Fe 최대 약 5 중량%를 포함하는 복합체.
  26. 제25항에 있어서, 합금 층이 약 30 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가지고, 은 층이 약 80 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가지는 복합체.
  27. 제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 금속 산화물이 주석 산화물, 아연 산화물 또는 그의 혼합물인 기판 또는 복합체.
  28. 기판 및 기판에 적용된 코팅을 포함하고, 상기 코팅이 다수의 층을 포함하고, 상기 다수의 층이 2 개 이하의 은 층을 포함하는, 약 0.030 내지 약 0.039의 방사율을 가지는 물품.
  29. 제28항에 있어서, 약 0.030 내지 약 0.035의 방사율을 가지는 물품.
  30. 제29항에 있어서, 다수의 층이 니켈-크롬-몰리브덴 합금 층을 포함하는 물품.
  31. 제30항에 있어서, 합금이 Ni 최소 약 58 중량%, Cr 약 20 내지 약 23 중량%, Mo 약 8 내지 약 10 중량%, Nb/Ta 약 3.15 내지 약 4.15 중량% 및 Fe 최대 약 5 중량%를 포함하는 물품.
  32. 제31항에 있어서, 합금 층이 약 30 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가지는 물품.
  33. 제32항에 있어서, 다수의 층이 기판으로부터 바깥쪽으로
    a) 약 360 내지 약 400 Å의 범위의 두께를 가지는 하부 금속 산화물 층,
    b) 합금 층,
    c) 약 80 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가지는 제1 은 층,
    d) 약 550 내지 약 700 Å의 범위의 두께를 가지는 중간 금속 산화물 층,
    e) 약 80 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가지는 제2 은 층,
    f) 약 110 내지 약 140 Å의 범위의 두께를 가지는 상부 금속 산화물 층
    을 포함하는 물품.
  34. 기판 및 기판에 적용된 코팅을 포함하고 상기 코팅이 다수의 층을 포함하는, 헌터 랩 (Hunter Lab) 색 공간에서 측정된 약 -7 내지 약 -11의 bh 색좌표 값 및 약 0.030 내지 약 0.039의 방사율을 가지는 물품.
  35. 제34항에 있어서, 헌터 랩 색 공간에서 측정된 약 -8 내지 약 -10의 bh 색좌표 값을 가지는 물품.
  36. 제35항에 있어서, 약 0.030 내지 약 0.035의 방사율을 가지는 물품.
  37. 제36항에 있어서, 다수의 층이 니켈-크롬-몰리브덴 합금 층을 포함하는 물품.
  38. 제37항에 있어서, 합금이 Ni 최소 약 58 중량%, Cr 약 20 내지 약 23 중량%, Mo 약 8 내지 약 10 중량%, Nb/Ta 약 3.15 내지 약 4.15 중량%, 및 Fe 최대 약 5 중량%를 포함하는 물품.
  39. 제38항에 있어서, 합금 층이 약 30 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가지는 물품.
  40. 제39항에 있어서, 다수의 층이 기판으로부터 바깥쪽으로
    a) 약 360 내지 약 400 Å의 범위의 두께를 가지는 하부 금속 산화물 층,
    b) 합금 층,
    c) 약 80 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가지는 제1 은 층,
    d) 약 550 내지 약 700 Å의 범위의 두께를 가지는 중간 금속 산화물 층,
    e) 약 80 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가지는 제2 은 층,
    f) 약 110 내지 약 140 Å의 범위의 두께를 가지는 상부 금속 산화물 층
    을 포함하는 물품.
  41. 둘 이상의 실질적으로 평행하고 이격된 유리 시트로 이루어지고, 상기 두 유리 시트가 그의 주변 가장자리에서 함께 밀봉됨으로써 그 사이에 단열 챔버를 형성하고, 상기 단열 챔버 내의 상기 유리 시트 중 하나의 표면에 코팅이 적용되고, 상기 코팅이 다수의 층을 포함하고, 다수의 층이 2 개 이하의 은 층을 포함하는, 약 0.140 내지 약 0.300의 SHGC를 가지는 단열 유리 유닛.
  42. 제41항에 있어서, 단열 유리 유닛이 약 0.140 내지 약 0.260의 SHGC를 가지는 단열 유리 유닛.
  43. 제42항에 있어서, 다수의 층이 니켈-크롬-몰리브덴 합금 층을 포함하는 단열 유리 유닛.
  44. 제43항에 있어서, 합금이 Ni 최소 약 58 중량%, Cr 약 20 내지 약 23 중량%, Mo 약 8 내지 약 10 중량%, Nb/Ta 약 3.15 내지 약 4.15 중량%, 및 Fe 최대 약 5 중량%를 포함하는 단열 유리 유닛.
  45. 제44항에 있어서, 합금 층이 약 30 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가지는 단열 유리 유닛.
  46. 제45항에 있어서, 다수의 층이 코팅이 적용된 유리 시트로부터 바깥쪽으로
    a) 약 360 내지 약 400 Å의 범위의 두께를 가지는 하부 금속 산화물 층,
    b) 합금 층,
    c) 약 80 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가지는 제1 은 층,
    d) 약 550 내지 약 700 Å의 범위의 두께를 가지는 중간 금속 산화물 층,
    e) 약 80 내지 약 150 Å의 범위의 두께를 가지는 제2 은 층,
    f) 약 110 내지 약 140 Å의 범위의 두께를 가지는 상부 금속 산화물 층
    을 포함하는 단열 유리 유닛.
  47. 1 쌍의 주표면을 가지는 기판 및
    주표면 중 하나 이상에 적용된, 다수의 층을 포함하는 코팅
    을 포함하며, 코팅된 주표면에 대해 실질적으로 법선인 방향으로부터의 물품의 색좌표 값이 코팅된 주표면에 대해 예각인 방향으로부터의 색좌표 값과 실질적으로 동일한 것인 물품.
  48. 제47항에 있어서, 다수의 층이 니켈-크롬-몰리브덴 합금 층을 포함하는 물품.
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