KR20200055000A - 각각 자체적으로 닫혀진 절제선들이 있는 가열층을 갖는 투명 기판을 포함하는 적층 글레이징 - Google Patents

각각 자체적으로 닫혀진 절제선들이 있는 가열층을 갖는 투명 기판을 포함하는 적층 글레이징 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다음에 관한 것이다:
- 층간 접착제 층을 통해 서로 쌍으로 접착된 복수의 강성 투명 기판들, 상기 투명 기판들 중의 적어도 하나는 그 성질과 두께가 실질적으로 균일한 전기 전도층 (2)으로 코팅되며, 쌍으로 대향하는 네 개의 에지들 (3, 5), (4, 6)을 갖는 상기 투명 기판의 하나의 영역 (1), 대향하는 두 개의 에지들을 따라 배열되는 제 1 및 제 2 버스바 (busbars) (7, 8), 상기 전기 전도층 (2)의 절제선들 (9)은 비전도성 스트립 (11)을 형성하면서 그 자체적으로 닫혀지고, 각각은 버스바들 사이 거리의 대부분을 차지하며, 상기 비전도성 스트립 (11)의 모양은 상기 영역 (1)의 전체 면적에 걸쳐 실질적으로 일정한 전기 전도층 (2)에 의해서 가열 온도를 제공할 수 있는 것으로 구성되는 적층 글레이징;
- 서리제거 / 서리방지 및 김서림 방지 / 안개 방지 글레이징으로서의 용도.

Description

각각 자체적으로 닫혀진 절제선들이 있는 가열층을 갖는 투명 기판을 포함하는 적층 글레이징
운송 차량 (항공기, 열차, 헬리콥터, 보트, 자동차 등)의 글레이징 및, 경우에 따라서는, 건물의 글레이징에서 그 내면에 김서림 또는 그 외면에 서리방지/서리제거를 하기 위해 글레이징에 가열 기능이 통합되어 제공될 수 있다.
가열은 각 응용 분야의 특정 니즈에 맞는 비 출력 (specific power) (W/m2)에 의해서 특징되어 진다.
가열 시스템은 글레이징에 내장된 전선 또는 주울 효과 (Joule effect)에 의해 가열되는 투명한 전도층 (도핑된 산화물 : 주석 도핑된 인듐 산화물 또는 인듐 주석 산화물 : ITO; AZO (알루미늄 아연 산화물); SnO2:F ; 또는 은이나 금 같은 금속들)들로 이루어진다. 두 경우 모두, 가열 시스템에는 차량 또는 건물에서 사용 가능한 전압에서 전극을 통해 전력이 공급된다. 표면 저항률 Rs 를 가지며, 거리 D 만큼 분리되어 있는 두 개의 대향 면들 상의 두 개의 전극에 의해 전압 U에서 가열되는 가열층을 갖는 직사각형 글레이징의 간단한 경우, 결과로서 나오는 비 출력 Ps는 다음 방정식에 의해 결정된다 :
Figure pct00001
가열층을 갖는 유리들은 하나의 층이 이미 존재하는 유리를 절단하고, 잠재적으로는 성형함으로써 또는 나중에 (절단 후) 성형된 유리 상에 상기 층을 증착시킴으로써 얻어진다. "유리" 라는 용어는 바람직하게는 임의의 미네랄 유리를 의미하는 것으로 이해되지만, 전형적인 예가 폴리 (메틸 메타크릴레이트) (PMMA) 인 중합체 재료로 만든 강성 투명 기판도 또한 가능하다.
균일한 전기 전도층을 사용하여 비 장방형 형상을 균일하게 가열할 수 없기 때문에, 두 가지 전략이 구현된다 :
- 일반적으로 전도성 금속 산화물 (전형적으로 ITO)의 두께 구배에 의해 얻어지는 전기 전도도 구배;
- 특허 EP1897412-B1에 기술된 바와 같이, 전류가 흐르는 방향으로 배향시키며 종종 상기 층의 두께 구배를 필요로 하는 플로우 라인 (flow line) 이라 불리는, 전기 전도층에서의 절제선들 (ablation lines).
사전 증착된 전도층 (절단 전에 및 잠재적으로는 성형 / 굽힘 전에 증착된)을 갖는 유리를 사용하는 것은 산업적으로 및 경제적으로 훨씬 유리한데, 그것은 하나의 글레이징에 한정하지 않고서 생산 규모의 효과 (scaling effects) 에서 오는 이익을 얻기 때문이다. 그러나 이것은 두 가지 아주 일반적인 경우에는 불가능하다:
- 층 (layer)을 가진 유리의 전기 전도도가 글레이징의 치수 및 원하는 비 출력을 달성하는 것과 관련하여 이용 가능한 공급 전압과 호환이 되지 않는다 (다른 말로 하자면, 특정의 형상과 사용 가능한 전압에 대하여, 대상별 비 출력은 자동차 또는 건물에서 이용 가능하지 않거나 표준이 아닌 저항값을 갖는 층을 필요로 한다);
- 글레이징의 모양이 사각형과 크게 다르다: 과열되거나 및 덜 가열되는 영역이 발생한다.
높은 비 출력 (kW/m²정도 임계값)을 갖는 글레이징에서, 국부적 과열 효과로 인하여 글레이징 노화가 심해지거나 심지어 광학적 특성이 저하될 수 있고 (적층 글레이징에서 층간 접착제의 국소적 크리프 (creep)로 인하여) 또는 이 층간 접착제의 국소 버블링을 야기할 수 있다.
이러한 상기 두 가지 한계는 전기 전도층을 제어된 방식으로 증착함으로써 극복할 수 있다 :
- 전도도를 조정하고 (증착 공정을 제어함으로써 : 두께 구배, 금속 산화물의 O2 함량, ITO 또는 기타);
- 전기 전도도 맵을 의도적으로 생성하여 모양으로 인한 영향에 대응한다.
마지막으로, 레이저 기반 공정을 사용하여 특히 전도층 라인을 절삭함으로써 전류를 집중 (channeling)하는 것에 의해 비 출력의 균질화에 도움을 줄 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 형상이 얼마나 복잡한지와 관계 없이 전체 가열 면적에 걸쳐 균일한, 원하는 가열 비 출력을 얻기 위해 (태양광 제어, 로우이 (low-e) 성능, 자동차 히팅 등을 위해 설계된) 균일한 전도층을 갖는 유리를 사용하는 것이다.
이 목적은 본 발명에 의해 달성된다. 따라서 본 발명은 층간 접착제 층을 통해 서로 쌍으로 접착된 복수의 강성 투명 기판들, 상기 투명 기판들 중의 적어도 하나는 그 성질과 두께가 실질적으로 균일한 전기 전도층으로 코팅되고, 쌍으로 대향하는 네개의 에지들을 갖는 상기 투명 기판의 하나의 영역, 대향하는 2 개의 에지를 따라 배열되는 제 1 및 제 2 버스바 (busbars)로 구성되는 적층 글레이징 (laminated glazing)에 있어서, 상기 전기 전도층의 절제선 (ablation line)들은 비전도성 스트립을 형성하면서 그 자체적으로 닫혀지고, 각각은 버스바들 사이 거리의 대부분을 차지하며, 상기 비전도성 스트립의 모양은 상기 영역의 전체 면적에 걸쳐 실질적으로 일정한 전기 전도층에 의해서 가열 온도를 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 적층 글레이징에 관한 것이다.
비전도성 스트립들은 물론 전류의 흐름과 관련이 있다.
비전도성 스트립들 면적에 상보적인 면적은 전도성 스트립들 (또는 영역들)을 확정하며, 전도성 스트립들은 이용 가능한 공급 전압에서 원하는 비 출력을 얻는데 적합한 전기 전도층 와이어들의 유형들, 폭 및 간격을 구성한다.
층들을 선택적으로 절제 (ablation)함으로써 가용 공급 전압에 대해 적응할 수 있게 하고 형상으로 인한 영향이 관리될 수 있게 한다. 층 (layer) 면적의 일부만이 전류의 순환에 참여함으로써 겉보기 비저항 (apparent resistivity) 을 증가시킨다. 또한, 이러한 겉보기 비저항의 증가는 전류의 집중 (channeling of current)을 수반하여, 복잡한 형상이 관리될 수 있게 한다. 따라서, 겉보기 전도도 (apparent conductivity)가 감소하여 전류가 층의 일부만을 통해 흐르게 한다.
절제들 또는 절제 라인들은 일반적으로 임의의 형상으로 설계될 수 있다.
비전도성 영역들의 폭은 가열시 광학적 헤이즈 (optical haze) (온도에 따라 적층 글레이징 층간 접착제의 굴절률 변화 영향)를 초래하지 않을 정도로 충분히 작아야 한다 (비 출력에 따라 수 밀리미터 정도). 전선에 기반하는 (wire-based) 가열 글레이징에 대하여 허용 간격을 관리하는 것도 이와 동일한 문제이다.
본 발명에 따른 적층 글레이징의 바람직한 특징들에 따르면 :
- 제 1 및 제 2 버스바 (busbar) 사이의 거리는 대향하는 에지를 따라 변하고, 전도성 스트립들의 폭은 버스바들 사이의 거리에 따라 증가한다; 예를 들어, 일정한 폭 및 그에 따라 전력 공급 전극들 (버스바들) 사이의 거리가 가변적인 가열 영역의 경우, 가열은 폭이 그들의 길이에 대하여 균일하지만 전극들 사이의 길이에 대해서 조정되는 전도성 밴드들을 형성함으로써 이루어질 수 있고;
- 제 1 버스바는 제 2 버스바 보다 길고, 각 전도성 스트립의 폭은 제 1 버스바에서 제 2 버스바로 증가하고; 따라서, 예를 들어, 길이들이 다르지만 평행한 전극들 (버스바들)의 경우, 전도성 스트립은 균일한 비 출력을 얻기 위해 가장 긴 전극 쪽에서 더 좁은 사변형을 형성해야 한다;
- 전기 전도층은 주석-도핑된 인듐 산화물 (ITO) 또는 SnO2:F와 같은 도핑된 금속 산화물, 또는 은 다층 스택 (silver multilayer stack)에 기초하고; 절제가 덜 보이기 때문에 후자가 선호된다;
- 전도성 층의 표면 전도도 (surface conductivity) 또는 면 저항 (sheet resistance)은 0.5 와 100 Ω / □ 사이 이고; 이 값은 가열될 글레이징의 치수들과 가용 공급 전압에 따라 선택된다; 절제선 (ablation line)들의 폭은 5 내지 200 μm 의 범위에 있으며, 좁은 절제들이 눈에 덜 띄지만 생산하기에는 기술적으로 더 어렵다는 점을 염두에 두어야 한다;
- 전도성 스트립들의 폭은 적어도 50과 같고, 바람직하게는 200 ㎛ 이고, 및 최대 5와 같으며, 바람직하게는 3 mm 이다;
- 전도성 스트립들 및 비전도성 스트립들의 패턴의 피치는 적어도 0.5와 같고, 바람직하게는 1 mm, 및 최대 10과 같고, 바람직하게는 4 mm이고; 상기 패턴의 피치는 서로 인접한 하나의 전도성 스트립 및 하나의 비전도성 스트립의 폭이고; 이 피치는 더 높은 비 출력 (7 kW/m2 까지)의 경우 더 작고 더 낮은 비 출력 (350 W/m2 까지)의 경우 더 크다;
- 그것은 소다석회, 알루미노실리케이트 또는 붕규산 유리와 같은 유리 또는 폴리 (메틸메타크릴레이트) (PMMA), 폴리카보네이트 (PC) 또는 폴리우레탄 (PU)과 같은 중합체 재료로 만들어진다;
- 전기 전도층은 적층 글레이징의 두 개의 외부 표면들을 구성하는 두 개의 강성 투명 기판들 중 적어도 하나의 적층 글레이징의 내부를 향하는 면 상에 있고;
- 층간 접착제 층은 폴리비닐 부티랄 (PVB), 폴리우레탄 (PU) 및 에틸렌 / 비닐 아세테이트 (EVA)로부터 단독으로 또는 다수의 상기 혼합물에서 선택된다.
본 발명은 또한 다음에 관한 것이다 :
- 상기 정의된 바와 같은 적층 글레이징의 용도에 있어서, 본 발명에 따른 투명 기판은 서리제거 / 서리방지 글레이징으로서 외부 대기와 접촉하도록 의도된다;
- 상기 정의된 바와 같은 적층 글레이징의 용도에 있어서, 본 발명에 따른 투명 기판은 안개제거 / 안개방지 글레이징으로서 차량 또는 빌딩의 내부 공간과 접촉하도록 의도된다.
이들의 용도는 특히 항공기, 육상 또는 수상 차량, 특히 항공기, 바람직하게는 항공기 조종석의 전면 또는 측면 글레이징을 대상으로한다.
본 발명은 첨부 도면 1 및 2에 대한 하기 설명을 참조하면서 더 잘 이해될 것이다. 상기 도면들은 본 발명의 적층 글레이징의 특징인 투명 기판의 두 가지 주요 실시예들의 개략도들이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 알루미노실리케이트 유리로 만들어진 투명 기판은 두께가 실질적으로 균일한 주석-도핑된 인듐 옥사이드 (ITO)로 만들어진 전기 전도층 (2)으로 코팅되며, 그 영역 (1)은 쌍 (3, 5), (4, 6)으로 서로 대향하는 네 개의 에지들을 가지며, 제 1 및 제 2 버스바 (7, 8)는 두 개의 대향 에지들 (3, 5)을 따라 배열된다.
전기 전도층 (2)의 절제선들 (9)은 비전도성 스트립들 (11)을 만들면서 그들 자체적으로 닫혀지게 되며, 각각은 비전도성 스트립은 버스바 (7, 8) 사이의 거리의 대부분을 차지한다. 영역 (1)에서 비전도성 스트립들 (11)에 상보적인 영역은 전도성 스트립들 (10)이 된다.
예시적인 실시예가 도 1에 도시되어 있다:
비 출력 : Ps = 7000 W/m²
표면 저항률 : R 제곱 = 0.9 Ω / □
공급 전압 : U = 40V
폭 : L = 0.4 m
최대 높이 H1 = 0.4 m
최소 높이 H2 = 0.2 m
최대 높이 H1일때 0 에서 최소 높이 H2 일 때 0.4m 까지에 이르는 가로 좌표 x가 정의된다. 가로 좌표 x에서의 높이 H는
H (x) = H1 + x/L. (H2-H1)이고
그 폭 또는 그 패턴의 피치는 서로 인접한 하나의 전도성 스트립 (10)과 하나의 비전도성 스트립 (11)의 폭으로 정의되고; 여기에서 그 값은 e0 = 600 μm, 즉 667 패턴들이다.
전도성 스트립의 폭은 위치에 따라 다르다 :
Figure pct00002
이것은 다음과 같은 수치 적용을 제공한다.
- 버스바들 사이의 최단 거리 측 (H2) 전도성 폭은 e1 = 95μm 이다.
- 버스바들 사이의 최장 거리 측 (H1) 전도성 폭은 e2 = 378μm 이다.
예시적인 실시예가 도 2에 도시되어 있다:
L1 = 1m 및 L2 = 1.5m 인 버스바
버스바들 사이의 거리 H = 1 m
비 출력 Ps = 1000 W/m², 여기서 U = 100V일 때
R 제곱 = 5Ω / □ 을 갖는 층
n = 31 전도성 스트립들 :
위에서 정의한 패턴의 폭은 두 버스바들 사이의 위치 (h) x 0 (h) = (L1 + h / H (L2-L1)) / n 에 따라 달라진다
각 전도성 스트립의 중심은 버스바에 대한 법선에 대해 각도 θ를 형성하는 직선 세그먼트를 정한다.
전도성 스트립의 폭 값은 다음과 같다.
Figure pct00003
이 특정한 경우에, 중앙의 전도성 스트립의 폭은 짧은 버스바 (8) 쪽에서 2.52 mm이고 긴 버스바 (7) 쪽에서 1.68 mm이다.
따라서, 본 발명은 전력 공급 장치가 설치되는 차량 가열 글레이징에 특히 유리하다. 왜냐하면 원하는 가열 비 출력이 전체 가열 표면에 걸쳐 균일하게 설정될 수 있기 때문이다.

Claims (13)

  1. 층간 접착제 층을 통해 서로 쌍으로 접착된 복수의 강성 투명 기판들, 상기 투명 기판들 중의 적어도 하나는 그 성질과 두께가 실질적으로 균일한 전기 전도층 (2)으로 코팅되며, 쌍으로 대향하는 네 개의 에지들 (3, 5), (4, 6)을 갖는 상기 투명 기판의 하나의 영역 (1), 대향하는 두 개의 에지들을 따라 배열되는 제 1 및 제 2 버스바 (busbars) (7, 8)로 구성되는 적층 글레이징 (laminated glazing)에 있어서, 상기 전기 전도층 (2)의 절제선들 (9)은 비전도성 스트립 (11)을 형성하면서 그 자체적으로 닫혀지고, 각각은 버스바들 사이 거리의 대부분을 차지하며, 상기 비전도성 스트립 (11)의 모양은 상기 영역 (1)의 전체 면적에 걸쳐 실질적으로 일정한 전기 전도층 (2)에 의해서 가열 온도를 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 버스바들 (7, 8) 사이의 거리는 대향 에지들 (3, 5)을 따라 변하고, 전도성 스트립 (10)의 폭은 버스바들 (7, 8) 사이의 거리에 따라 증가하는 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서, 제 1 버스바 (7)는 제 2 버스바 (8)보다 길고, 각 전도성 스트립 (10)의 폭은 제 1 버스바 (7)로부터 제 2 버스바 (8)로 증가하는 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  4. 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 전도층 (2)은 주석 도핑된 인듐산화물 (ITO) 또는 SnO2 : F와 같은 도핑된 금속 산화물 또는 은 다층 스택 (silver multilayer stack)에 기초한 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  5. 제 1 항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도층의 표면 전도도 또는 면 저항이 0.5 내지 100 Ω / □ 인 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 절제선들 (9)의 폭은 5 내지 200 ㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  7. 제 1 항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 스트립 (10)의 폭은 적어도 50과 같고, 바람직하게는 200 ㎛, 및 최대 5와 같고, 바람직하게는 3 mm 인 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  8. 제 1 항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 스트립 (10) 및 상기 비전도성 스트립 (11) 패턴의 피치는 적어도 0.5와 같고, 바람직하게는 1mm이며, 및 최대 10과 같고, 바람직하게는 4mm 인 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 전도층 (2)으로 코팅된 투명 기판은 소다석회, 알루미노실리케이트 또는 붕규산 유리와 같은 유리로 만들어지거나 또는 폴리 (메틸 메타크릴레이트) (PMMA), 폴리카보네이트 (PC) 또는 폴리우레탄 (PU)과 같은 폴리머 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 전도층 (2)은 상기 적층 글레이징의 두 개의 외부 표면들을 구성하는 상기 두 개의 강성 투명 기판 중 적어도 하나의 적층 글레이징의 내부를 향하는 면 상에 있는 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 층간 접착제 층은 폴리비닐 부티랄 (PVB), 폴리우레탄 (PU) 및 에틸렌 / 비닐 아세테이트 (EVA)로부터 단독으로 또는 그것들의 다수를 섞은 것에서 선택하는 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 전도층 (2)으로 코팅된 투명 기판은 서리제거 / 서리방지 글레이징으로서 외부 대기와 접촉하도록 의도된 것인 적층 글레이징의 용도.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 전도층 (2)으로 코팅된 상기 투명 기판은 김서림 방지 / 안개 방지 글레이징으로서 차량 또는 건물의 내부 공간과 접촉하도록 의도된 것인 적층 글레이징의 용도.
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