KR20190057430A - 단열 글레이징 유닛용 스페이서 - Google Patents

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쌩-고벵 글래스 프랑스
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Abstract

본 발명은 적어도 서로 평행하게 연장되는 두 개의 페인 접촉면(3.1, 3.2), 글레이징 내부면(4), 접착 결합면(5)을 포함하며 상기 페인 접촉면(3.1, 3.2)과 접착 결합면(5)은 서로 직접 또는 연결면(6.1, 6.2)을 통하여 연결되는 고분자 본체(2), 및 적어도 접착 결합면(5) 상에 적용되는 단열 필름(10)을 포함하며, 상기 단열 필름(10)은 접착 결합면(5)을 대면하는 1 ㎛ 내지 20 ㎛ 두께의 금속 함유 장벽층(12), 5 ㎛ 내지 80 ㎛ 두께의 고분자층(13), 및 상기 고분자층(13)에 인접하는 5 nm 내지 30 nm 두께의 금속 함유 박층(14)을 포함하는, 멀티페인 단열 글레이징 유닛용 스페이서(1)에 관한 것이다.

Description

단열 글레이징 유닛용 스페이서{SPACER FOR INSULATING GLAZING UNITS}
본 발명은 단열 글레이징 유닛용 스페이서, 그 제조 방법, 단열 글레이징 유닛 및 그 용도에 관한 것이다.
유리의 열 전도도는 콘크리트 또는 유사한 건물 자재보다 대략 2 내지 3배 정도 낮다. 하지만, 페인(pane)은 벽돌 또는 콘크리트로 구성되는 유사한 요소들보다 현저하게 얇게 설계되기 때문에, 건물은 종종 외부의 글레이징을 통하여 열의 가장 큰 부분을 잃는다. 난방 및 냉방 시스템을 위해 필요한 증가된 비용은 과소 평가해서는 안 되는 건물 유지비의 한 부분을 이룬다. 또한, 더욱 엄격한 건설 법규의 결과로, 이산화탄소 배출을 낮추는 것이 필요하다. 단열 글레이징 유닛은 이를 위한 해결책에 대한 중요한 접근법이다. 주로 더욱 더 급속하게 증가하는 원자재 가격 및 더욱 엄격한 환경 보호 규제의 결과, 단열 글레이징이 없는 건물 건축 부문을 상정하는 것은 더 이상 불가능하다. 따라서, 단열 글레이징 유닛은 점점 더 외부 글레이징의 큰 부분을 구성한다. 단열 글레이징 유닛은 원칙적으로 유리 또는 고분자 재료로 된 둘 이상의 페인을 포함한다. 상기 페인은 스페이서에 의해 형성되는 기체 또는 진공 공간에 의해 서로 분리된다. 단열 유리의 단열 능력은 단일 평면 유리보다 현저하게 크며, 3중 글레이징 또는 특수 코팅을 통해 더 증가되고 개선될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 은-함유 코팅은 적외선의 투과율을 감소시키며, 따라서 여름에 건물의 가열을 감소시킨다. 중요한 단열 특성 외에도, 광학 및 미학적 특징도 건축 글레이징의 분야에서 더욱 더 중요한 역할을 하고 있다.
유리의 성질 및 구조 외에도, 단열 글레이징 유닛의 다른 구성요소 또한 아주 중요하다. 시일(seal) 및 특히 스페이서는 단열 글레이징 유닛의 품질에 큰 영향을 미친다.
단열 글레이징 유닛의 단열 특성은 가장자리 시일, 특히 스페이서의 영역의 열 전도도에 의해 상당히 실질적으로 영향을 받는다. 알루미늄으로 구성된 종래의 스페이서에서는, 금속의 높은 열전도도로 인해 유리의 가장자리에서 열교(thermal bridge)의 형성이 일어난다. 이러한 열교는 한편으로는 단열 글레이징 유닛의 가장자리 영역에서 열 손실을 초래하며, 다른 한편으로는 높은 대기 습도 및 낮은 외부 기온의 경우에 스페이서의 영역에서 내부의 페인 상에 물방울의 형성을 초래한다. 이들 문제를 해결하기 위해서, 열적으로 최적화된 소위 "웜 에지(warm edge)" 시스템이 더욱 더 많이 사용되고 있으며, 상기 시스템은 스페이서가 예를 들어 플라스틱 같은 낮은 열전도도를 갖는 물질로 구성된다.
플라스틱의 사용시 문제점은 스페이서의 적절한 밀봉이다. 스페이서 내부의 누출은 단열된 글레이징들 사이의 비활성 기체의 손실을 쉽게 초래할 수 있다. 더 열악해지는 단열 효과 외에도, 누출은 또한 단열 글레이징 유닛으로 습기의 침투를 쉽게 초래할 수 있다. 단열 글레이징 유닛의 페인 사이에서 습기에 의해 형성되는 물방울은 상당히 현저하게 광학적 품질을 저하시키며, 많은 경우에서, 단열 글레이징 유닛 전체의 교체를 필요로 하게 한다. 시일의 개선 및 연관된 열 전도도의 감소를 위한 가능한 접근법은 스페이서 상에 장벽 포일(foil)을 적용하는 것이다. 이러한 포일은 보통 외부 시일 영역의 스페이서 상에 부착된다. 통상의 포일 재료는 양호한 기체 기밀성(gas tightness)을 갖는 알루미늄 또는 고급 강철을 포함한다. 동시에, 금속 표면은 밀봉 화합물에 대한 스페이서의 양호한 접착력을 보장한다.
WO 2013/104507 A1은 고분자 본체 및 단열 필름을 갖춘 스페이서를 개시한다. 단열 필름은 하나 이상의 고분자층과 교대로 배열되고 외부의 층이 바람직하게는 고분자층인 둘 이상의 금속 또는 세라믹 층, 및 고분자 필름을 포함한다. 금속 층은 1 ㎛ 미만의 두께를 가지며 고분자층에 의해 보호되어야 한다. 그렇지 않으면, 자동화된 스페이서의 가공 과정에서 단열 글레이징 유닛을 조립하는 동안 금속 층의 손상이 쉽게 발생한다.
EP 0 852 280 A1은 멀티페인(multipane) 단열 글레이징 유닛용 스페이서를 개시한다. 스페이서는 접착 결합면 상에 0.1 mm 미만의 두께를 가진 금속 포일 및 본체의 플라스틱에 유리 섬유 함량을 포함한다. 외부의 금속 포일은 단열 글레이징 유닛의 추가의 가공 동안에 높은 기계적인 응력에 노출된다. 특히, 스페이서가 자동화된 생산 라인 상에서 추가로 가공될 때, 금속 포일에 대한 손상 및 그에 따른 장벽 효과의 저하가 쉽게 발생한다.
본 발명의 목적은 특히 경제적으로 생산될 수 있고 양호한 밀봉이 가능하며 동시에 더 간단히 조립 가능하므로 장기적으로 안정적인 개선된 단열 작용에 기여하는 단열 글레이징 유닛용 스페이서를 제공하는 것으로 구성된다.
본 발명의 목적은 본 발명에 따라 독립항 제1항에 따른 스페이서에 의해 달성된다. 바람직한 실시예는 종속항으로부터 분명히 드러난다. 본 발명에 따른 스페이서의 제조 방법, 본 발명에 따른 단열 글레이징 유닛 및 본 발명에 따른 그의 용도는 추가의 독립항으로부터 분명히 드러난다.
본 발명에 따른 멀티페인 단열 글레이징용 스페이서는 하나 이상의 고분자 본체 및 다층의 단열 필름을 포함한다. 본체는 서로 평행하게 연장되는 두 개의 페인 접촉면, 접착 결합면 및 글레이징 내부면을 포함한다. 페인 접촉면 및 접착 결합면은 직접 또는 이와 달리 연결면을 통해 서로 연결된다. 바람직하게는 두 개의 연결면은 페인 접촉면에 대하여 30° 내지 60°의 각도를 갖는다. 단열 필름은 접착 결합면 상에 또는 접착 결합면 및 연결면 상에 위치한다. 단열 필름은 하나 이상의 금속 함유 장벽층, 하나 이상의 고분자층 및 하나 이상의 금속 함유 박층을 포함한다. 본 발명에 있어서, "박층"은 100 nm 미만의 두께를 갖는 층을 지칭한다. 금속 함유 장벽층은 1 ㎛ 내지 20 ㎛의 두께를 가지며 기체 및 수분 손실에 대비하여 스페이서를 밀봉한다. 금속 함유 장벽층은 접착 결합면을 대면하며 접착 결합면과 직접 또는 접착 촉진제를 통하여 결합된다. 본 발명에 있어서, 접착 결합면을 대면하는 층은 단열 필름의 모든 층 중 고분자 본체의 접착 결합면으로부터 가장 가까운 거리에 있는 단열 필름의 층이다. 고분자층은 5 ㎛ 내지 80 ㎛의 두께를 가지며 추가적인 밀봉의 역할을 한다. 동시에, 고분자층은 단열 글레이징 유닛의 보관 및 자동화된 조립 동안의 기계적인 손상에 대하여 금속 함유 장벽층을 보호한다. 금속 함유 박층은 5 nm 내지 30 nm의 두께를 갖는다. 그러한 얇은 금속 함유층에 의해 추가적인 장벽 효과를 얻을 수 있는 것은 놀라운 일이다. 금속 함유 박층은 고분자층에 인접하여 위치하며 그러한 포일은 별도로 생산될 수 있고 경제적으로 이용가능하기 때문에 생산기술의 관점에서 특히 유리하다.
따라서, 본 발명은 낮은 금속 함량으로 인해 낮은 열 전도도를 가지며 다층의 장벽에 의해 현저하게 밀봉되고, 또한 단열 필름의 단순한 구조로 인한 대량으로 생산하기에 경제적인 스페이서를 제공한다. 또한, 금속 함유 장벽층은 민감한 금속 함유 장벽층에 손상이 발생하지 않을 정도로 고분자층에 의해 매우 잘 보호된다.
단열 필름은 바람직하게는 금속 함유 장벽층, 고분자층 및 금속 함유 박층을 포함한다. 이들 3개의 층만으로도 이미 매우 양호한 밀봉이 얻어진다. 개개의 층은 접착제에 의해 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 스페이서의 바람직한 실시예에서, 금속 함유 박층은 외측에 있으므로 고분자 본체로부터 반대로 향한다. 본 발명에 따르면, 단열 필름의 모든 층 중 외부의 층은 고분자 본체의 접착 결합면으로부터 가장 멀리 떨어져 있다. 따라서, 금속 함유 박층은 완성된 단열 글레이징 유닛에서 밀봉층과 대면한다. 따라서, 접착 결합면으로부터 시작되는 단열 필름의 층 순서는 금속 함유 장벽층 ― 고분자층 ― 금속 함유 박층 순이다. 이러한 배열에서, 박층은 기체 손실 및 습기 침투에 대한 추가적인 장벽 역할 뿐만 아니라 동시에 접착 촉진제의 역할 또한 담당한다. 외부 시일의 통상의 재료에 대한 이러한 박층의 접착력은 추가적인 접착 촉진제가 필요 없을 수 있을 정도로 뛰어나다.
다른 실시예에서, 고분자층은 외측에 있으며, 접착 결합면으로부터 시작되는 단열 필름의 층 순서는 금속 함유 장벽층 ― 금속 함유 박층 ― 고분자층 순이다. 이러한 배열에서도, 금속 함유 장벽층은 손상으로부터 보호된다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 단열 필름은 적어도 제2 금속 함유 박층을 포함한다. 또 하나의 금속 함유 박층은 장벽 효과를 개선한다. 바람직하게는, 금속 함유 박층은 외측에 있으며 접착 촉진제의 역할을 한다. 접착 결합면으로부터 시작되는 단열 필름에서의 층 순서는 금속 함유 장벽층 ― 금속 함유 박층 ― 고분자층 ― 금속 함유 박층 순이며 이는 특히 바람직하다. 이러한 배열에서, 장벽 효과는 제2 금속 함유 박층에 의하여 더 개선되며 동시에 외측 금속 함유 박층은 접착 촉진제의 역할을 한다.
금속 함유 박층은 바람직하게는 PVD 공정(물리 증착법)에 의해 퇴적된다. 나노미터 범위의 금속 함유 박층을 가진 필름의 코팅 방법은 알려져 있으며, 예를 들어, 포장 산업에서 사용된다. 금속 함유 박층은, 예를 들어, 5 nm 내지 30 nm의 필요한 두께로 스퍼터링(sputtering)함으로써 고분자 필름 상에 적용될 수 있다. 이후, 이러한 코팅된 필름을 ㎛-범위 두께의 금속 함유 장벽층과 적층할 수 있으며, 이에 따라 본 발명에 따른 스페이서용 단열 필름을 얻을 수 있다. 이러한 코팅은 일면 또는 양면에서 이루어질 수 있다. 따라서, 놀랍게도, 용이하게 입수 가능한 제품으로부터 시작하여, 고분자 본체와 결합하여 우수한 밀봉성을 갖는 스페이서를 생성하는 단열 필름을 하나의 제조 단계에서 얻을 수 있다.
바람직하게는, 단열 필름은 접착 결합면, 연결면 및 페인 접촉면의 일부 상에 적용될 수 있다. 이러한 배열에서, 접착 결합면 및 연결면은 단열 필름에 의해 완전히 피복되며, 또한 페인 접촉면은 부분적으로 피복된다. 특히 바람직하게는 단열 필름은 페인 접촉면의 높이 h의 2/3 또는 1/2까지 연장된다. 이러한 배열에서는, 완성된 단열 글레이징 유닛에서 단열 필름이 페인과 페인 접촉면 사이에 위치한 밀봉제와 중첩되기 때문에 특히 양호한 시일을 얻을 수 있다. 따라서, 페인 내부로의 습기 확산 및 페인 내부로 또는 외부로의 기체의 확산 가능성을 방지할 수 있다.
금속 함유 장벽층은 바람직하게는 알루미늄, 은, 구리 및/또는 그의 합금 또는 혼합물을 포함한다. 특히 바람직하게는, 금속 함유 층은 알루미늄을 포함한다. 알루미늄 포일은 특히 양호한 기체 기밀성을 특징으로 한다. 금속 층은 5 ㎛ 내지 10 ㎛, 특히 바람직하게는 6 ㎛ 내지 9 ㎛의 두께를 갖는다. 상기 언급한 층 두께의 범위 안에서 단열 필름의 특히 양호한 기밀성을 관찰하는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 구조에서 금속 함유 장벽층은 고분자층에 의해 보호되기 때문에, 거래되는 통상의 스페이서(약 30 ㎛ 내지 100 ㎛ 두께의 금속 함유 층)와 비교하면, 더 얇은 두께의 금속 함유 층이 사용될 수 있으며, 이는 스페이서의 단열 특성이 개선됨을 의미한다.
금속 함유 박층은 바람직하게는 금속 및/또는 금속 산화물을 포함한다. 특히, 금속 산화물은 박층이 외측에 있을 때 외부 시일 재료에 대한 양호한 접착력을 생성한다. 특히 바람직하게는, 금속 함유 박층은 알루미늄 및/또는 알루미늄 산화물로 구성된다. 이들 재료는 양호한 접착력을 생성하며, 동시에 특히 양호한 장벽 효과를 갖는다.
금속 함유 박층은 바람직하게는 10 nm 내지 30 nm, 특히 바람직하게는 15 nm의 두께를 갖는다. 이러한 두께에서, 열교의 형성으로 인한 열적 특성의 저하 없이 양호한 추가적인 장벽 효과가 얻어진다.
바람직한 변형예에서, 단열 필름은 가스 발생이 없는(non-gassing) 접착제, 예를 들어, 습기 하에서 경화되는 폴리우레탄 핫-멜트(hot-melt) 접착제를 통해 접착 결합면에 결합된다. 이러한 접착제는 유리 섬유 강화된 고분자 본체 및 금속 함유 장벽층 사이에서 특히 양호한 접착력을 생성하며, 페인 내부로 스페이서를 통해 확산하는 기체의 형성을 방지한다.
단열 필름은 바람직하게는 0.001 g/(㎡h) 미만의 기체 투과도를 갖는다.
단열 필름은 예를 들어 접착에 의해 본체 상에 적용될 수 있다. 또한, 단열 필름은 본체와 함께 공압출될 수 있다.
고분자층은 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 에틸렌 비닐 알코올, 폴리 염화 비닐리덴, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 실리콘, 아크릴로니트릴, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 및/또는 그의 공중합체 또는 혼합물을 포함한다.
고분자층은 바람직하게는 5 ㎛ 내지 24 ㎛, 특히 바람직하게는 12 ㎛의 두께를 갖는다. 이러한 두께로, 그 아래에 놓여있는 금속 장벽층은 특히 잘 보호된다.
본체는 바람직하게는 글레이징 내부면을 따라 5 mm 내지 45 mm, 특히 바람직하게는 8 mm 내지 20 mm의 폭 b를 갖는다. 정확한 직경은 단열 글레이징 유닛의 치수(dimension) 및 중간 공간의 바람직한 크기에 의해 좌우된다.
본체는 바람직하게는 페인 접촉면을 따라 5.5 mm 내지 8 mm, 특히 바람직하게는 6.5 mm의 전체 높이 g를 갖는다.
본체는 바람직하게는 건조제, 바람직하게는 실리카 겔, 분자체, CaCl2, Na2SO4, 활성 탄소, 규산염, 벤토나이트, 제올라이트 및/또는 그의 혼합물을 포함한다. 건조제는 중심의 빈 공간 내부 또는 유리 섬유 강화된 고분자 본체 그 자체 내부의 양자 모두에 포함될 수 있다. 건조제는 바람직하게는 중심의 빈 공간 내부에 포함된다. 이 경우, 건조제는 단열 글레이징 유닛의 조립 직전에 채워질 수 있다. 따라서, 특히 높은 흡수 능력이 완성된 단열 글레이징 유닛에서 보장된다. 글레이징 내부면은 바람직하게는 본체에 함유된 건조제에 의해 대기 습기의 흡수를 가능하게 하는 개구부를 갖는다.
본체는 바람직하게는 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 바람직하게는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴에스테르(ASA), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌-폴리카보네이트(ABS/PC), 스티렌-아크릴로니트릴(SAN), PET/PC, PBT/PC 및/또는 그의 공중합체 또는 혼합물을 포함한다.
본체는 바람직하게는 강화된 유리 섬유이다. 본체의 열 팽창 계수는 유리 섬유 함량의 선택을 통해 변화 및 조정될 수 있다. 본체 및 단열 필름의 열 팽창 계수의 조정에 의해, 상이한 재료들 사이의 온도 연관된 응력 및 단열 필름의 플레이킹(flaking)을 방지할 수 있다. 본체는 바람직하게는 20% 내지 50%, 특히 바람직하게는 30% 내지 40%의 유리 섬유 함량을 갖는다. 본체의 유리 섬유 함량은 강도 및 안정성을 동시에 개선시킨다.
본 발명은 적어도 두 개의 페인, 페인의 가장자리 영역에서 페인 사이의 주변부에 배열된 본 발명에 따른 스페이서, 밀봉제 및 외부 밀봉층을 포함하는 단열 글레이징 유닛을 더 포함한다. 제1 페인은 스페이서의 제1 페인 접촉면에 대하여 평평하게 놓여지며 제2 페인은 제2 페인 접촉면에 대하여 평평하게 놓여진다. 밀봉제는 제1 페인 및 제1 페인 접촉면 사이와 제2 페인 및 제2 페인 접촉면 사이에 적용된다. 두 페인은 스페이서를 넘어 돌출하여, 바람직하게는 플라스틱 밀봉 화합물인 외부 밀봉층으로 채워지는 주변 가장자리 영역이 생성된다. 가장자리 공간은 페인 내부 공간의 반대쪽에 위치하며 두 개의 페인 및 스페이서와 경계를 이룬다. 외부 밀봉층은 본 발명에 따른 스페이서의 단열 필름과 접촉한다. 외부 밀봉층은 바람직하게는 폴리머 또는 실란-개질(silane-modified) 폴리머, 특히 바람직하게는 폴리술파이드(polysulfides), 실리콘, RTV(실온 경화성) 실리콘 고무, HTV(고온 경화성) 실리콘 고무, 과산화물 가황 실리콘 고무 및/또는 부가 가황(addition vulcanizing) 실리콘 고무, 폴리우레탄, 부틸 고무 및/또는 폴리아크릴레이트를 함유한다. 페인은 유리 및/또는 투명한 폴리머와 같은 재료를 함유한다. 페인은 바람직하게는 85% 초과의 광학 투과도를 갖는다. 원칙적으로, 페인의 상이한 기하형태가 가능하며, 예를 들어, 직사각형, 사다리꼴 및 둥근 기하형태가 가능하다. 페인은 바람직하게는 열 보호 코팅을 갖는다. 열 보호 코팅은 바람직하게는 은을 포함한다. 에너지 절약 가능성을 최대화할 수 있기 위하여, 단열 글레이징 유닛은 희가스, 바람직하게는 단열 유리 유닛 내부 공간에서 열 전도 값을 감소시키는 아르곤 또는 크립톤으로 채워질 수 있다.
본 발명은 또한
- 고분자 본체의 압출 단계
- a) 고분자층 상에 금속 함유 박층을 PVD 공정(물리 증착법)에 의해 적용하고
b) 얻어진 층 구조체를 금속 함유 장벽층과 적층하여
단열 필름을 생산하는 단계
- 단열 필름을 고분자 본체 상에 적용하는 단계
를 포함하는 본 발명에 따른 스페이서의 제조 방법을 포함한다.
고분자 본체는 압출에 의해 생산된다. 단열 필름은 다른 단계에서 생산된다. 이를 위해, 먼저 고분자 필름을 PVD공정에서 금속화한다. 이러한 방법에 의해, 단열 필름을 위한 고분자층 및 금속 함유 박층을 포함하는 구조체를 얻는다. 이러한 방법은, 포장 산업에서 필름의 생산을 위해 이미 광범위하게 사용되고 있으며, 고분자층 및 금속 함유 박층을 포함하는 층 구조체를 경제적으로 생산할 수 있다. 추가의 단계에서, 금속화된 고분자 층을 금속 함유 장벽층과 적층한다. 이를 위해, (금속 함유 장벽층에 대응하는)금속 박막을 제조된 금속화된 고분자 층에 적층에 의해 결합한다.
금속 함유 장벽층은 고분자층 및 금속 함유 박층의 양자 모두에 적용할 수 있다. 첫번째 경우, 금속 함유 박층은 완성된 단열 필름에서 외측에 있으므로 스페이서 상에 적용된 이후 외부 시일의 재료를 위한 접착 촉진제의 역할을 할 수 있다. 두번째 경우, 금속 함유 박층은 내측에 있으므로 손상으로부터 보호된다.
다이(die) 단열 필름은 바람직하게는 접착제를 통해 고분자 본체의 접착 결합면 상에 부착된다.
본 발명은 멀티페인 글레이징 유닛, 바람직하게는 단열 글레이징 유닛에서의 본 발명에 따른 스페이서의 용도를 더 포함한다.
다음에서, 본 발명은 도면을 참조하여 자세하게 설명된다. 도면은 순수하게 개략도이며 실제 축척이 아니다. 상기 도면은 결코 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 스페이서의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 단열 글레이징 유닛의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 단열 필름의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 단열 필름의 다른 실시예의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 단열 필름의 다른 실시예의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 스페이서의 단면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 스페이서(1)의 단면을 도시한다. 유리 섬유 강화된 고분자 본체(2)는 서로 평행하게 연장되며 단열 글레이징 유닛의 페인에 대해 접촉을 생성하는 두 개의 페인 접촉면(3.1, 3.2)을 포함한다. 페인 접촉면(3.1, 3.2)은 외부의 접착 결합면(5) 및 글레이징 내부면(4)을 통해 결합된다. 바람직하게는, 두 개의 기울어진 연결면(6.1, 6.2)이 접착 결합면(5) 및 페인 접촉면(3.1, 3.2)의 사이에 배열된다. 연결면(6.1, 6.2)은 바람직하게는 접착 결합면(5)에 대하여 30˚ 내지 60˚의 각도 α(알파)로 연장된다. 유리 섬유 강화된 고분자 본체(2)는 바람직하게는 스티렌 아크릴로니트릴(SAN) 및 대략 35 중량%의 유리 섬유를 함유한다. 제1 연결면(6.1) 및 제2 연결면(6.2)의 기울어진 형상은 유리 섬유 강화된 고분자 본체(2)의 안정성을 개선하며, 도 2에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 스페이서의 더 나은 접착성 결합 및 단열을 가능하게 한다. 본체는 빈 공간(8)을 가지며 고분자 본체(2)의 벽 두께는 예를 들어 1 mm이다. 글레이징 내부면(4)을 따른 고분자 본체(2)의 폭 b(도 5 참조)는 예를 들어 12 mm이다. 고분자 본체의 전체 높이는 6.5 mm이다. 도 3에 도시된 금속 함유 장벽층(12), 고분자층(13)에 더하여 금속 함유 박층(14)을 적어도 포함하는 단열 필름(10)이 접착 결합면(5) 상에 적용된다. 본 발명에 따른 전체 스페이서는 10 W/(mK) 미만의 열 전도도 및 0.001 g/(㎡h) 미만의 기체 투과도를 갖는다. 본 발명에 따른 스페이서는 단열 효과를 개선시킨다.
도 2는 도 1에 도시된 스페이서(1)가 있는 본 발명에 따른 단열 글레이징 유닛의 단면을 도시한다. 단열 필름(10)이 부착된 유리 섬유 강화된 고분자 본체(2)는 제1 단열 유리 페인(15) 및 제2 단열 유리 페인(16) 사이에 배열된다. 단열 필름(10)은 접착 결합면(5), 제1 연결면(6.1) 및 제2 연결면(6.2) 및 페인 접촉면의 일부 상에 배열된다. 제1 페인(15), 제2 페인(16) 및 단열 필름(10)은 단열 글레이징 유닛의 외부 가장자리 공간(20)의 경계를 정한다. 예를 들어 폴리술파이드를 함유하는 외부 밀봉층(17)이 외부 가장자리 공간(20)에 배열된다. 외부 밀봉층(17)과 함께, 단열 필름(10)은 페인 내부(19)를 단열시키며, 유리 섬유 강화된 고분자 본체(2)로부터 페인 내부 공간(19)으로의 열 전달을 감소시킨다. 예를 들어, 단열 필름은 PUR 핫-멜트 접착제로 고분자 본체(2) 상에 부착될 수 있다. 밀봉제(18)는 바람직하게는 페인 접촉면(3.1, 3.2) 및 단열 유리 페인(15, 16) 사이에 배열된다. 예를 들어, 이러한 밀봉제는 부틸을 포함한다. 밀봉제(18)는 단열 필름과 중첩되며, 계면 확산 가능성을 방지한다. 제1 단열 유리 페인(15) 및 제2 단열 유리 페인(16)은 바람직하게는 같은 치수 및 두께를 갖는다. 페인은 바람직하게는 85% 초과의 광학 투과도를 갖는다. 단열 유리 페인(15, 16)은 바람직하게는 유리 및/또는 폴리머, 바람직하게는 판 유리, 플로트 유리(float glass), 석영 유리, 붕규산염 유리, 소다 석회 유리, 폴리메틸메타크릴레이트 및/또는 그의 혼합물을 포함한다. 다른 실시예에서, 제1 단열 유리 페인(15) 및/또는 제2 단열 유리 페인(16)은 복합 유리 페인으로 구현될 수 있다. 이 경우에, 본 발명에 따른 단열 글레이징 유닛은 3중 또는 4중 글레이징 유닛을 형성한다. 유리 섬유 강화된 고분자 본체(2)의 내부의 중심 빈 공간(8)에는 예를 들어 분자체 같은 건조제(9)가 배열된다. 이러한 건조제(9)는 단열 글레이징 유닛의 조립 전에 스페이서(1)의 빈 공간(8)에 채워질 수 있다. 글레이징 내부면(4)은 작은 개구부(7) 또는 구멍을 포함하여, 페인 내부(19)와 기체 교환이 가능하다.
도 3은 본 발명에 따른 단열 필름(10)의 단면을 도시한다. 단열 필름(10)은 7 ㎛ 두께의 알루미늄으로 구성되는 금속 함유 장벽층(12), 12 ㎛ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 구성되는 고분자층 및 10 nm 두께의 알루미늄을 함유하는 금속 함유 박층을 포함한다. PET필름은 특히 높은 인열 강도를 특징으로 하기 때문에, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 기계적인 손상에 대해 7 ㎛ 두께의 알루미늄 층을 보호하는데 특히 적합하다. 필름 층은 알루미늄 층, 즉, 금속 함유 장벽층(12) 및 금속 함유 박층(14)이 외측에 있도록 배열된다. 포일은 금속 함유 장벽층(12)이 접착 결합면(5)을 대면하도록 본 발명에 따른 고분자 본체 상에 배열된다. 이 경우, 금속 함유 박층(14)은 외부를 향하며 동시에 외부 밀봉층(17)의 재료에 대한 접착층의 역할을 한다. 따라서, 금속 함유 박층(14)은 장벽 효과 뿐만 아니라 접착 촉진제의 역할도 수행한다. 따라서, 제조하기 간단한 필름 구조의 전략적 배열을 통해 효과적인 스페이서를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 단열 필름(10)의 구조는 오로지 알루미늄 포일로만 구성된 단열 필름에 비해 단열 필름의 열 전도도를 감소시키며, 이는 본 발명에 따른 단열 필름(10)의 금속 함유 층의 두께가 더 얇기 때문이다. 0.1 mm 미만의 두께를 가진 알루미늄 포일은, 예를 들어 단열 글레이징 유닛의 자동화된 설치 과정 동안에 발생할 수 있는 기계적인 손상에 매우 민감하기 때문에, 오직 알루미늄 포일로만 구성된 단열 필름은 더 두꺼워야 한다. 본 발명에 따른 상기 단열 필름(10)이 제공된 스페이서(1) 및 유리 섬유 강화된 고분자 본체(2)는 0.29 W/(mK)의 열전도도를 갖는다. 본 발명에 따른 단열 필름(10)을 30 ㎛ 두께의 알루미늄 층으로 대체한 선행 기술의 스페이서는 0.63 W/(mK)의 열전도도를 갖는다. 이러한 비교는 전체적인 금속 함량이 적음에도 불구하고, 고분자 본체 및 단열 필름으로 구성되는 스페이서의 본 발명에 따른 구조에 의해 더 높은 기계적 저항성 및 (기체와 습기 확산에 대한) 동등한 불투과도와 동시에 보다 낮은 열 전도도를 얻을 수 있으며, 이에 따라 단열 글레이징 유닛의 효율이 현저하게 증가함을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 단열 필름의 다른 실시예의 단면을 나타낸다. 재료 및 두께는 도 3에서 도시된 것과 같다. 그러나, 개별 층의 순서는 상이하다. 금속 함유 박층(14)은 금속 함유 장벽층(12) 및 고분자층(13) 사이에 있다. 이러한 배열에서, 금속 함유 장벽층(12)은 손상에 대해 고분자층(13)에 의해 보호되며, 이는 무제한의 장벽 효과가 보장됨을 의미한다.
도 5는 본 발명에 따른 단열 필름의 또 다른 실시예의 단면을 도시한다. 단열 필름(10)의 구조는 실질적으로 도 4에 도시된 것과 같다. 또한, 또 하나의 금속 함유 박층(14)은 고분자층(13)에 인접하여 배열된다. 이러한 박층(14)은 특히, 완성된 단열 글레이징 유닛에서 외부 밀봉층(17)의 재료에 대해 접착력을 개선시킨다.
도 6은 유리 섬유 강화된 고분자 본체(2) 및 접착 결합면(5), 연결면(6.1, 6.2) 뿐만 아니라 대략 페인 접촉면(3.1, 3.2)의 2/3 상에 위치한 단열 필름(10)을 포함하는 본 발명에 따른 스페이서의 단면을 도시한다. 글레이징 내부면(4)을 따라 고분자 본체의 폭 b는 12 mm이며 고분자 본체(2)의 전체 높이 g는 6.5 mm이다. 단열 필름(10)의 구조는 도 3에 도시된 것과 같다. 단열 필름(10)은 접착제(11), 이 경우에는 폴리우레탄 핫-멜트 접착제를 통해 부착된다. 폴리우레탄 핫-멜트 접착제는 접착 결합면(5)을 대면하는 금속 함유 장벽층(12)을 고분자 본체(2)에 대해 특히 잘 결합시킨다. 폴리우레탄 핫-멜트 접착제는 가스 발생이 없는 접착제이며, 페인 내부(19)로의 기체 확산과 그곳에서의 가시적인 물방울 형성을 방지한다.
(1) 스페이서
(2) 고분자 본체
(3.1) 제1 페인 접촉면
(3.2) 제2 페인 접촉면
(4) 글레이징 내부면
(5) 접착 결합면
(6.1) 제1 연결면
(6.2) 제2 연결면
(7) 개구부
(8) 빈 공간
(9) 건조제
(10) 단열 필름
(11) 접착제
(12) 금속 함유 장벽층
(13) 고분자층
(14) 금속 함유 박층
(15) 제1 페인
(16) 제2 페인
(17) 외부 밀봉층
(18) 밀봉제
(19) 페인 내부
(20) 단열 글레이징 유닛의 외부 가장자리 공간
h 페인 접촉면의 높이
b 글레이징 내부면을 따른 고분자 본체의 폭
g 페인 접촉면을 따른 본체의 전체 높이

Claims (14)

  1. 멀티페인(multipane) 단열 글레이징 유닛용 스페이서(1)로서, 적어도 고분자 본체(2), 및 단열 필름(10)을 포함하고,
    상기 고분자 본체(2)는 서로 평행하게 연장되는 두 개의 페인(pane) 접촉면(3.1, 3.2), 글레이징 내부면(4), 및 접착 결합면(5)을 포함하고, 상기 페인 접촉면(3.1, 3.2) 및 접착 결합면(5)은 서로 직접 또는 연결면(6.1, 6.2)을 통해 연결되며,
    상기 단열 필름(10)은 적어도 접착 결합면(5) 상에 적용되고, 접착 결합면(5)을 대면하는 1 ㎛ 내지 20 ㎛의 두께의 금속 함유 장벽층(12), 5 ㎛ 내지 80 ㎛의 두께의 고분자층(13), 및 고분자층(13)에 인접하는 100 nm 미만의 두께의 금속 함유 박층(14)을 포함하고,
    상기 금속 함유 박층(14)이 외측에 있으며, 단열 필름(10) 중 층 순서는 접착 결합면(5)으로부터 시작하여 금속 함유 장벽층(12) ― 고분자층(13) ― 금속 함유 박층(14)이거나, 또는
    상기 고분자층(13)이 외측에 있으며, 단열 필름(10) 중 층 순서는 접착 결합면(5)로부터 시작하여 금속 함유 장벽층(12) ― 금속 함유 박층(14) ― 고분자층(13)이고,
    상기 금속 함유 장벽층(12)은 알루미늄 포일이고, 상기 금속 함유 박층(14)는 알루미늄 및 알루미늄 산화물 중 하나 이상으로 구성되며,
    상기 금속 함유 장벽층(12)은 접착 결합면(5)을 대면하며, 상기 금속 함유 장벽층(12)은 가스 발생이 없는(non-gassing) 접착제에 의해 접착 결합면(5)과 직접 결합되어 상기 금속 함유 장벽층(12)은 상기 가스 발생이 없는 접착제를 통하여 상기 접착 결합면(5)에 직접 접촉하는, 스페이서(1).
  2. 제1항에 있어서, 상기 단열 필름(10)은 금속 함유 장벽층(12), 고분자층(13) 및 금속 함유 박층(14)으로 구성되는 스페이서(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단열 필름(10)은 접착 결합면(5) 및 연결면(6.1, 6.2)을 완전히 피복하고 페인 접촉면(3.1, 3.2)을 부분적으로 피복하는 스페이서(1).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속 함유 장벽층(12)은 알루미늄, 은, 구리 또는 그의 합금을 함유하는 스페이서(1).
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속 함유 장벽층(12)은 5 ㎛ 내지 10 ㎛의 두께, 또는 6 ㎛ 내지 9 ㎛의 두께를 갖는 스페이서(1).
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속 함유 박층(14)은 10 nm 내지 20 nm의 두께, 또는 14 nm 내지 16 nm의 두께를 갖는 스페이서(1).
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단열 필름(10)은 폴리우레탄 핫-멜트 접착제(11)를 통해 접착 결합면(5)에 결합되는 스페이서(1).
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고분자층(13)은 5 ㎛ 내지 24 ㎛의 두께, 또는 12 ㎛의 두께를 갖는 스페이서(1).
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고분자 본체(2)는 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴에스테르(ASA), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌-폴리카보네이트(ABS/PC), 스티렌-아크릴로니트릴(SAN), PET/PC, PBT/PC, 또는 그의 공중합체 또는 혼합물을 함유하는 스페이서(1).
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고분자 본체(2)는 유리 섬유 강화된 것인 스페이서(1).
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속 함유 박층(14)은 5 nm 내지 30 nm의 두께를 갖는 스페이서(1).
  12. 적어도 두 개의 페인(15, 16), 상기 페인(15, 16)의 가장자리 영역에서 페인(15, 16) 사이의 주위에(peripherally) 배열된 제1항 또는 제2항에 따른 스페이서(1), 밀봉제(18) 및 외부 밀봉층(17)을 포함하는 단열 글레이징 유닛으로서,
    - 상기 제1 페인(15)은 제1 페인 접촉면(3.1)에 대하여 평평하게 놓이고,
    - 상기 제2 페인(16)은 제2 페인 접촉면(3.2)에 대하여 평평하게 놓이고,
    - 상기 밀봉제(18)는 제1 페인(15)과 제1 페인 접촉면(3.1) 사이 및 제2 페인(16)과 제2 페인 접촉면(3.2) 사이에 위치하고,
    - 상기 외부 밀봉층(17)은 단열 필름(10)에 인접한 외부 가장자리 공간(20)에서 제1 페인(15)과 제2 페인(16) 사이에 위치하는, 단열 글레이징 유닛.
  13. 제1항 또는 제2항에 따른 스페이서(1)의 제조 방법으로서,
    - 고분자 본체(2)를 압출하는 단계,
    - 적어도,
    a) 고분자층(13) 상에 PVD 공정(물리 증착법)을 사용하여 금속 함유 박층(14)을 제공하고,
    b) 얻어진 층 구조체를 금속 함유 장벽층(12)과 적층함으로써
    단열 필름(10)을 생산하는 단계 및
    - 단열 필름(10)을 고분자 본체(2) 상에 적용하는 단계
    를 포함하는, 스페이서(1)의 제조 방법.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 멀티페인 글레이징 유닛, 또는 단열 글레이징 유닛에 사용되는 것을 특징으로 하는 스페이서(1).
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