KR20210050042A - 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재 및 이를 포함하는 다중 글레이징 유닛 - Google Patents

박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재 및 이를 포함하는 다중 글레이징 유닛 Download PDF

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KR20210050042A
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한진우
김강민
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재는, 박막 다층 코팅을 포함하고, 상기 박막 다층 코팅은, 상기 투명 기재로부터 순차적으로 적층된 하부 반사 방지 필름, 하부 금속 보호층, 적외선 반사 기능을 가진 금속 기능층, 상부 금속 보호층, 및 상부 반사 방지 필름을 포함하고, 상기 상부 반사 방지 필름 및 상기 하부 반사 방지 필름 각각은 적어도 하나의 유전체층을 포함하고, 상기 상부 반사 방지 필름은 실리콘 질화물 기반의 유전체층을 포함하고, 상기 실리콘 질화물 기반의 유전체층은 상기 상부 금속 보호층과 직접 접촉하여 적층되며 그 두께는 30nm 이상이고, 상기 하부 금속 보호층의 두께와 상기 상부 금속 보호층의 두께의 합은 0.6nm 내지 2.25nm이고, 상기 하부 금속 보호층의 두께가 상기 상부 금속 보호층의 두께보다 더 두껍다.

Description

박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재 및 이를 포함하는 다중 글레이징 유닛{TRANSPARENT SUBSTRATE WITH A MULTILAYER THIN FILM coating AND MULTYPLE GLAZING UNIT COMPRISING THE SAME}
박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재 및 이를 포함하는 다중 글레이징 유닛에 관한 것이다. 구체적으로, 투명 기재에 형성된 박막 다층 코팅에 포함된 층의 구성을 조정하여 내구성 및 광학 특성을 향상시킨 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재 및 이를 포함하는 다중 글레이징 유닛에 관한 것이다.
저방사 또는 로이 유리(Low-emissivity glass)는 은(Ag)과 같이 적외선 영역에서의 반사율이 높은 금속을 포함하는 저방사층이 박막으로 증착된 유리이다. 이러한 저방사 유리는 적외선 영역의 복사선을 반사시켜 여름에는 실외에서 실내로 유입되는 태양 복사열을 차단하고 겨울에는 실내에서 실외로 유출되는 난방 복사열을 보존함으로써 건축물의 에너지 절감 효과를 가져오는 기능성 소재이다. 유리에서 방사율(Emissivity)이란 유리가 장파장(2,500 ~ 40,000 nm)의 적외선 에너지를 반사하는 정도를 나타낸다. 방사율이 낮을수록 반사가 잘되어 적외선 에너지를 더 많이 반사시키고, 이에 따라 열의 이동이 적어지며 열관류율값이 낮아져 단열 효과가 커지게 된다. 예를 들면 코팅되지 않은 일반 유리의 경우 0.84 정도의 방사율을 갖는데 코팅이 될수록 방사율이 낮아진다. 저방사율의 코팅층을 가진 유리의 경우 예를 들면 0.10의 방사율을 가질 수도 있다. 방사율이 낮으면 차폐계수도 낮게 된다.
한편, 저방사 유리에서의 코팅은 일반적으로 유전성 물질층을 포함하는 여러 층으로 구성된다. 투명 기판(유리 기판)에 이러한 코팅이 증착되면 빛의 반사를 줄이고 투과를 증가시켜 기판 뒤에 있는 물체의 가시도가 개선된다.
이러한 저방사 유리의 경우 건축물의 외벽 등에 널리 적용되는데, 이와 같이 외부에 노출되어 있는 환경에서는 반사율이 높은 금속을 포함하는 저방사층이 수분이나 산소 등에 의해 부식되어 손상되기 쉽다. 이와 같은 손상에 의해 유리와 코팅 사이, 또는 코팅에 포함된 층간 결합력이 약해지게 되고, 그 결과 건축물 외벽에 설치된 유리가 추락하는 등의 큰 문제가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여 박막 다층 코팅에 부식을 방지하기 위한 층을 추가하거나, 그 두께를 두껍게 하는 등의 노력이 있으나, 이 경우 투과율 등의 광학 특성이 저하될 수 있다는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내구성을 향상시키면서도 동시에 투과율 및 방사율 등의 특성을 우수하게 유지할 수 있는 다층 박막 코팅을 포함하는 투명 기재 및 이를 포함하는 다중 글레이징 유닛을 제공 하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재에 있어서, 상기 박막 다층 코팅은, 상기 투명 기재로부터 순차적으로 적층된 하부 반사 방지 필름, 하부 금속 보호층, 적외선 반사 기능을 가진 금속 기능층, 상부 금속 보호층, 및 상부 반사 방지 필름을 포함하고, 상기 상부 반사 방지 필름 및 상기 하부 반사 방지 필름 각각은 적어도 하나의 유전체층을 포함하고, 상기 상부 반사 방지 필름은 실리콘 질화물 기반의 유전체층을 포함하고, 상기 실리콘 질화물 기반의 유전체층은 상기 상부 금속 보호층과 직접 접촉하여 적층되며 그 두께는 30nm 이상이고, 상기 하부 금속 보호층의 두께와 상기 상부 금속 보호층의 두께의 합은 0.6nm 내지 2.25nm이고, 상기 하부 금속 보호층의 두께가 상기 상부 금속 보호층의 두께보다 더 두껍다.
상기 투명 기재로부터 멀어지는 방향에 있는 상기 상부 반사 방지 필름의 일측에 오버코트를 더 포함하고, 상기 오버코트는 Zr이 도핑된 티타늄 산화물 또는 지르코늄 산화물을 포함할 수 있다.
상기 하부 금속 보호층의 두께는 0.5nm 내지 1.3nm일 수 있다.
상기 상부 금속 보호층의 두께는 0.2nm 내지 0.6nm일 수 있다.
상기 금속 기능층의 두께는 12nm 내지 18nm일 수 있다.
상기 상부 금속 보호층 및 상기 하부 금속 보호층은 각각 티타늄, 니켈, 크롬 및 니오븀 중 1종 이상, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
상기 상부 금속 보호층 및 상기 하부 금속 보호층은 각각 니켈-크롬 합금을 포함할 수 있다.
상기 하부 반사 방지 필름은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.
상기 하부 반사 방지 필름 및 상기 상부 반사 방지 필름은 각각 티타늄(Ti), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 및 알루미늄(Al)으로부터 선택된 1종 이상의 질화물, 산화물 또는 산질화물을 더욱 포함할 수 있다.
상기 하부 반사 방지 필름은 상기 투명 기재 측에 배치된 하부 유전체층, 및 상기 하부 유전체층 상에 배치된 상부 유전체층을 포함할 수 있고, 상기 하부 유전체층은 도핑된 지르코늄을 더욱 포함할 수 있다.
상기 하부 반사 방지 필름의 두께는 30nm 내지 45nm일 수 있고, 상기 상부 반사 방지 필름의 두께는 35nm 내지 50nm일 수 있다.
상기 하부 반사 방지 필름에 대한 상기 상부 반사 방지 필름의 두께비는 1.1 이상 1.4 이하일 수 있다.
상기 하부 금속 보호층과 상기 상부 금속 보호층의 합 두께에 대한 상기 하부 금속 보호층의 두께비(하부/(하부+상부))는 0.5보다 크고 1보다 작을 수 있다.
수직 방사율에 대한 가시광선 투과율의 비율(=가시광선 투과율/수직 방사율)이 14 초과일 수 있다.
실온에서 H2SO4 0.1N + NaCl 10wt%의 수용액에 침지할 경우 눈으로 식별 가능한 부식이 발생하지 않는 시간은 168시간 이상일 수 있다.
가시광 투과율(TL)이 70% 내지 80%일 수 있다.
코팅면 반사율이 10% 미만인 박막 다층 코팅일 수 있다.
CIELAB 색좌표 상에서 코팅면이 5 ≤ a* ≤ 10 및 -20 ≤ b* ≤ -10인 반사색을 가질 수 있다.
수직 방사율(Normal Emissivity)은 0.03 내지 0.05일 수 있다.
상기 박막 다층 코팅의 면저항은 4.0 Ω/square 미만일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 다중 글레이징 유닛은 스페이서를 사이에 두고 서로 이격된 2개 이상의 투명 기재를 포함하는 다중 글레이징 유닛으로서, 상기 2개 이상의 투명 기재 중 적어도 하나가 전술한 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 적외선 반사 기능을 갖는 다층 박막 코팅을 구비하더라도 우수한 접착력 및 표면 품질을 갖는 에나멜 코팅을 적용한 코팅 물품을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재의 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 글레이징 유닛의 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재에 대해 침지 테스트 시작 후 7일 경과시 각 실시예 및 비교예의 상태를 나타낸 사진이다.
도 4는 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재에 대해 고온 다습 테스트 시작 후 28일 경과시 각 실시예 및 비교예의 상태를 나타낸 사진이다.
도 5은 다중 글레이징 유닛에 대해 필드 테스트 시작 후 일정 기간 경과시 각 실시예 및 비교예의 상태를 나타낸 사진이다.
도 6은 다중 글레이징 유닛에 대해 스프레이 테스트 시작 후 일정 기간 경과시 각 실시예 및 비교예의 상태를 나타낸 사진이다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에서 "방사율", "투과율"이라는 용어는 이 기술분야에서 통상적으로 알려진 바와 같이 사용된다. "방사율"은 주어진 파장에서의 빛이 얼마나 흡수되고 반사되는지를 나타내는 척도이다. 일반적으로 아래와 같은 식을 만족한다.
(방사율) = 1 - (반사율)
건축용으로는 적외선 스펙트럼의 약 2500~50000nm의 방사율 값이 중요하다.
본 명세서에서 "투과율"이라는 용어는 가시광 투과율을 의미한다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재(100)의 단면을 도시한 도면이다. 도 1의 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재(100)는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 1의 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재(100)를 다양한 형태로 변형할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재(100)는 투명 기재(110)과, 투명 기재(110) 상에 형성된 박막 다층 코팅(120)을 포함한다.
투명 기재(110)는 특별히 한정되지는 않지만 바람직하게는 유리와 같은 경질의 무기물 또는 중합체 기재의 유기물로 제조된다.
박막 다층 코팅(120)은 투명 기재(110)로부터 순차적으로, 하부 반사 방지 필름(20), 하부 금속 보호층(30), 적외선 반사 기능을 가진 금속 기능층(40), 상부 금속 보호층(50), 및 상부 반사 방지 필름(60)을 포함한다. 상부 반사 방지 필름(60)의 상부, 즉 투명 기재(100)로부터 멀어지는 방향의 일측에는 오버코트(70)를 더 포함한다.
하부 반사 방지 필름(20) 및 상부 반사 방지 필름(60)은 각각 적어도 하나의 유전체층을 포함한다. 유전체층은 금속 산화물(metal oxide), 금속 질화물(metal nitride) 또는 금속 산질화물(metal oxynitride)을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 티타늄(Ti), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 인듐(In), 주석(Sn) 및 실리콘(Si) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
하부 반사 방지 필름(20) 및 상부 반사 방지 필름(60)은 단층일수도 있고, 각각 2층 이상의 적층체로 형성될 수도 있다. 바람직한 예에서, 도 1에 도시한 바와 같이 하부 반사 방지 필름(20)은 투명 기재(110)측에 배치된 하부 유전체층(21) 및 하부 유전체층(21) 상부, 즉 투명 기재(110)로부터 멀어지는 측에 배치된 상부 유전체층(22)을 포함할 수 있다. 하부 유전체층(21) 및 상부 유전체층(22)은 실리콘 질화물(Si3N4)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상부 유전체층(22)에는 지르코늄이 도핑될 수 있으며, 원자비로 Zr(Si+Zr)이 10 내지 50%일 수 있다. 지르코늄을 도핑할 시 유전체층의 굴절율을 높여 투과율을 향상 시킬 수 있다. 하부 유전체층(21)과 상부 유전체층(22)을 합한 하부 반사 방지 필름(20)의 두께는 30nm 내지 45nm일 수 있다. 아울러, 유전체층의 투과율을 향상시킬 수 있다는 관점에서 지르코늄이 도핑된 상부 유전체층(22)의 두께가 하부 유전체층(21)의 두께에 비해 더 두꺼운 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상부 유전체층(22)의 두께가 더 두꺼울 경우, 금속 기능층(40)의 표면 거칠기가 낮아지고, 이에 따라 면 저항이 감소되는 것에 의해 방사율을 낮출 수 있다는 이점을 얻을 수 있다. 이 경우, 상부 유전체층(22): 하부 유전체층(21)의 두께비는 3:1 내지 2:1 일 수 있으나, 이 역시 특별히 한정되는 것은 아니다.
상부 반사 방지 필름(60)은 실리콘 질화물(Si3N4)을 포함할 수 있다. 아울러 도 1에 도시된 바와 같이 단층으로 형성될 수도 있고, 또는 2층 이상의 적층체일 수도 있으며 특별히 한정되는 것은 아니다. 아울러 상부 반사 방지 필름(60)은 상부 금속 보호층(50)과 직접 접촉하여 상부 금속 보호층(50) 바로 위에 형성될 수 있다. 상부 반사 방지 필름(60)의 두께는 30nm 이상일 수 있으며, 보다 구체적으로는 35nm 내지 50nm일 수 있다. 또한 상부 반사 방지 필름(60)은 하부 반사 방지 필름(20)보다 두꺼울 수 있고, 예를 들면 상부 반사 방지 필름(60): 하부 반사 방지 필름(20)의 두께비가 1.1:1 내지 1.4:1 일 수 있다. 이와 같이 상부 반사 방지 필름(60)과 하부 반사 방지 필름(20)의 두께비를 조절하는 것에 의해, 박막 다층 코팅의 반사 색상를 조절할 수 있고, 동시에 투과율을 증가시킬 수 있다.
또한, 하부 반사 방지 필름(20) 및 상부 반사 방지 필름(60)은 알루미늄 등이 추가로 도핑될 수 있다. 알루미늄을 도핑함으로써, 제조 공정에서 유전체층을 원활하게 형성할 수 있다. 아울러, 지르코늄, 알루미늄 외에도 다양한 도핑제, 예를 들면 플루오린, 탄소, 질소, 붕소, 인 등을 사용하여 필름의 광학적 성질뿐만 아니라 스퍼터링에 의한 유전층의 형성 속도를 향상시킬 수 있다.
금속 기능층(40)은 적외선(IR) 반사 특성을 갖는다. 금속 기능층(40)은 금(Ag), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al) 및 은(Ag) 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로 은 또는 은 합금을 포함할 수 있다. 은 합금으로는 은-금 합금, 은-팔라듐 합금을 포함할 수 있다. 금속 기능층(40)의 두께는 12nm 내지 18nm일 수 있다. 두께가 너무 얇을 경우, 태양열 취득계수(solar heat gain coefficient; SHGC)가 높아질 수 있다. 두께가 너무 두꺼울 경우, 투과색의 색좌표가 청색에서 멀어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 금속 기능층(40)의 하면과 상면 각각에 형성된 하부 금속 보호층(30) 및 상부 금속 보호층(50)을 포함한다. 즉, 하부 반사 방지 필름(20)과 금속 기능층(40) 사이에 위치하는 하부 금속 보호층(30), 및 상부 반사 방지 필름(60)과 금속 기능층(40) 사이에 위치하는 상부 금속 보호층(30)을 포함한다. 하부 금속 보호층(30) 및 상부 금속 보호층(50)은 금속 기능층(70)이 산화, 부식되는 것을 방지할 수 있다.
이 때문에, 산화 방지 효과를 극대화시키기 위해 하부 금속 보호층(30) 및 상부 금속 보호층(50)의 두께를 두껍게 할 수도 있겠으나, 이 경우 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재(100)의 투과율이 저하되고, 방사율은 증가하기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서 하부 금속 보호층(30) 및 상부 금속 보호층(50)의 두께의 합은 0.6nm 내지 2.25nm이다. 하부 금속 보호층(30) 및 상부 금속 보호층(50)의 두께의 합이 0.6nm 미만일 경우, 금속 기능층(70)의 부식을 방지하기 어렵고, 2.25nm를 초과할 경우, 투과율이 낮아지고 방사율이 증가하여, 투명 기재로서 특성이 악화되어 바람직하지 않다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 하부 금속 보호층(30)의 두께는, 상부 금속 보호층(50)의 두께보다 두껍다. 하부 금속 보호층(30)의 두께를 상부 금속 보호층(50)의 두께보다 두껍게 하는 것에 의해, 내구성, 특히 화학적 내구성을 보다 증대시킬 수 있다. 박막 다층 코팅(120)이 형성된 투명 기재(100)에 있어서, 상부에 위치하는 상부 반사 방지 필름(60)에 응력 스트레스가 걸리게 되어, 결과적으로 박막 다층 코팅(120)의 박리는 주로 적층 구조의 하부, 즉 투명 기재(110)와 가까운 측에서 발생하게 된다. 본 발명의 일 실시예에서는, 하부 금속 보호층(30)의 두께를 상부 금속 보호층(50)의 두께보다 두껍게 하는 것에 의해, 투명 기재(110)와 가까운 측에서 발생할 수 있는 부식 및 박리를 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 따라서 하부 금속 보호층(30) 및 상부 금속 보호층(30)의 합 두께가 동일한 경우와 비교하여 보다 우수한 내구성을 얻을 수 있다. 그 결과 박막 다층 코팅(120)의 저방사 성능, 즉 낮은 방사율 및 높은 투과율을 달성하면서도, 동시에 부식 및 이에 의한 박리가 억제되어 내구성이 향상된 박막 다층 코팅(120)을 얻을 수 있다.
하부 금속 보호층(30)의 두께는 0.5nm 내지 1.3nm일 수 있고, 상부 금속 보호층(50)의 두께는 0.2nm 내지 0.6nm일 수 있다. 하부 금속 보호층(30)과 상부 금속 보호층(50)의 합 두께에 대한 하부 금속 보호층(30)의 두께비는 0.5보다 크고 1보다 작을 수 있다. 바람직하게는, 0.6보다 크고 0.8보다 작을 수 있다.
하부 금속 보호층(30) 및 상부 금속 보호층(50)은 각각 티타늄, 니켈, 크롬 및 니오븀 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 니켈-크롬 합금을 포함할 수 있다.
또한, 박막 다층 코팅(120)의 최외곽에는, 오버코트(70)를 더욱 포함할 수 있다. 즉, 상부 금속 보호층(50)의 상부, 즉 투명 기재(110)로부터 멀어지는 일측 상에는 오버코트(70)를 포함한다. 오버코트(70)는 지르코늄이 도핑된 티타늄 산화물(TiZrO), 지르코늄이 도핑된 티타늄 질화물(TiZrN), 지르코늄이 도핑된 티타늄 산질화물(TiZrON), 지르코늄 산화물(ZrO), 지르코늄 질화물(ZrN), 및 지르코늄 산질화물(ZrON)로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게 오버코트(70)는, TiZrO을 포함할 수 있다. 이러한 오버코트(70)를 포함하는 것에 의해, 박막 다층 코팅(120)에 포함된 층들의 손상을 방지할 수 있다. 오버코트(70)의 두께는 2nm 내지 5nm일 수 있다.
전술한 구성으로 인하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 다층 코팅(120)이 구비된 투명 기재(100)는 방사율, 투과율, 내구성, 반사율, 색상 면에서 우수한 특성을 갖는다.
즉, 가시광 투과율(TL)이 70% 내지 80%이고, 코팅면 반사율(coated surface reflectance)이 10% 미만일 수 있다. 수직 방사율(Normal Emissivity)은 0.03 내지 0.05일 수 있다. CIELAB 색좌표 상에서 코팅면이 5 ≤ a* ≤ 10 및 -20 ≤ b* ≤ -10인 반사색을 가질 수 있다. 수정 방사율(Corrected Emissivity)은 0.036 내지 0.059일 수 있다.
또한, 수직 방사율에 대한 가시광선 투과율의 비율(=가시광선 투과율/수직 방사율)이 14 초과이고, 이러한 투명 기재(100)를 실온에서 H2SO4 0.1N + NaCl 10wt%의 수용액에 침지할 경우 눈으로 식별 가능한 부식이 발생하지 않는 시간은 168시간 이상일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 글레이징 유닛(200)의 단면을 도시한 도면이다.
도 2의 다중 글레이징 유닛(200)은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 2의 다중 글레이징 유닛(200)을 다양한 형태로 변형할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 글레이징 유닛(200)은 서로 이격된 2개 이상의 투명 기재(110, 140)를 포함하는 다중 글레이징 유닛(200)으로서, 2개 이상의 투명 기판 중 적어도 하나가 전술한 박막 다층 코팅(120)이 구비된 투명 기재(100)이다. 다중 글레이징 유닛(200)은 스페이서(150)로 유지되는 두 개 이상의 투명 기재를 포함하고, 하나 이상의 기체 분리 인터페이스(130)가 두 개의 기재 사이에 배치된다. 도 2에서는 박막 다층 코팅 (120)이 구비된 투명 기판(100) 외의 투명 기판(140)이 별도의 박막이 형성되지 않은 것으로 도시되어 있으나, 이 외에 동일한 박막 다층 코팅(120)이 상면, 하면 또는 양면에 형성될 수 있으며, 이와는 다른 박막이 형성되는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 의한 다중 글레이징 유닛(200)의 경우, 전술한 바와 같이 박막 다층 코팅(120)에 있어서 금속 기능층의 양면에 형성된 금속 보호층의 구성이, 하부 금속 보호층, 즉 투명 기재(110) 측에 배치된 하부 금속 보호층이 반대측에 배치된 상부 금속 보호층에 비해 더 두껍게 형성되기 때문에, 박막 다층 코팅(120)의 단부가 외기에 노출되더라도 박막 다층 코팅(120)의 부식 및 박리를 효율적으로 방지할 수 있는바, 향상된 내구성을 갖는다.
이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실험예
투명 기재 상에 하부 반사 방지 필름/하부 금속 보호층/금속 기능층/상부 금속 보호층/상부 반사 방지 필름 순서로 적층하여, 박막 다층 코팅을 구비한 투명 기재를 형성하였다.
투명 기재로는 5mm 두께의 유리 기판(상품명: 한라이트 클리어, 한국유리공업㈜ 제조)를 사용하였다. 하부 반사 방지 필름으로는 Si3N4층을 35nm의 두께로 형성하였고, 하부 금속 보호층으로는 NiCr층을 하기 표 1에 나타난 바와 같이 그 두께를 달리하여 형성하였다. 금속 기능층으로는 Ag층을 13nm로 형성하였고, 상부 금속 보호층으로는 NiCr층을 하기 표 1에 나타난 바와 같이 그 두께를 달리하여 형성하였다. 상부 반사 방지 필름으로는 Si3N4층을 40nm의 두께로 형성하였다.
비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2
상부 금속 보호층(NiCr)의 두께(nm) 0.2 0.6 0.2 0.4
하부 금속 보호층(NiCr)의 두께(nm) 0.2 0.2 0.6 1
상, 하부 금속 보호층 두께의 합 0.4 0.8 0.8 1.4
표 1의 적층 구조를 갖는 실시예 및 비교예의 박막 다층 코팅을 구비한 투명 기재에 대해 가시광 투과율, 수정 방사율을 측정하였다. 또한, 내구성을 테스트하기 위하여, 각 투명 기재를 실온에서, H2SO4 0.1N + NaCl 10wt%의 수용액에 침지할 경우 눈으로 식별 가능한 부식이 발생하는 시간을 측정하였다(침지 테스트). 또한, 40℃, 상대습도 100%의 조건에서 방치한 경우 부식이 발생하는 시간을 측정하였다(고온 다습 테스트). 그 결과를 하기 표 2 및 도 3, 4에 나타낸다.
비교예 1
(샘플 1)		 비교예 2
(샘플 2)		 실시예 1
(샘플 3)		 실시예 2
(샘플 4)
투과율(%) 82 78 78 74
수정 방사율(%) 8 10 10 12
침지 테스트 1일 2일 7일 이상(*) 7일 이상
고온 다습 테스트 5일 7일 28일 이상 28일 이상
*"7일 이상" 및 "28일 이상"은 7일 및 28일을 방치한 후에도 부식이 방지하지 않아 실험을 종료함을 의미함.
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 상, 하부의 금속 보호층의 두께를 동일하게 하거나(비교예 1), 상부 금속 보호층의 두께를 더 두껍게 한 경우(비교예 2), 내구성 면에서 열악함을 알 수 있다. 즉, 비교예 1에서는 침지 테스트의 경우 1일만에, 고온 다습 테스트의 경우 5일 만에 부식이 육안으로 관찰되었고, 비교예 2에서는 침지 테스트의 경우 2일만에, 고온 다습 테스트의 경우 7일 만에 부식이 육안으로 관찰되었다. 반면, 하부 금속 보호층의 두께를 더 두껍게 형성한 실시예 1, 2의 경우, 투과율 및 수정 방사율의 측면에서도 양호한 성능을 유지하면서, 침지 테스트에서는 7일, 고온 다습 테스트에서는 28일이 경과하여도 육안으로 식별 가능한 부식이 발생하지 않음을 확인하였다.
도 3은 침지 테스트 시작 후 7일 경과시 각 샘플의 상태를 나타낸 사진이고, 도 4는 고온 다습 테스트 시작 후 28일 경과시 각 샘플의 상태를 나타낸 사진이다.
도 3에 나타난 바와 같이, 샘플 1, 2 즉 비교예 1, 2에서는 사진의 하단부에서 부식이 관찰되었으나, 샘플 3, 4 즉 실시예 1, 2에서는 변화가 관찰되지 않았다. 또한 도 4에 나타난 바와 같이, 고온 다습 테스트에 있어서도 샘플 1, 2에서는 부식 및 색변화가 관찰되었으나, 샘플 3, 4에서는 부식 및 색 변화가 거의 없음을 알 수 있다. 색 변화 정도를 나타내는 △E 값은 CIELAB 색 좌표 상에서 실험 시작 전 후의 색차를 나타내는 값이다.
또한, 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재를 포함하는 다중 글레이징 유닛에서의 내구성을 하기와 같이 테스트 하였다.
즉, 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1, 및 실시예 2의 투명 기재와, 5mm의 유리 기판(상품명: 한라이트 클리어, 한국유리공업㈜ 제조) 사이에 12mm 두께의 기체 분리 인터페이스 및 스페이서를 개재하여 더블 글레이징 유닛을 제조하였다.
각각의 더블 글레이징 유닛을 비교예 3, 4 및 실시예 3, 4로 칭하고, 이에 대해 테스트를 진행하였다. 우선, 더블 글레이징 유닛을 외기에 방치하여 부식이 발생하는 시간을 측정하였다(필드 테스트). 또한 60℃의 온도에서 7.5wt%의 NaCl 수용액을 더블 글레이징 유닛에 지속적으로 분사하여, 부식이 발생하는 시간을 측정하고(스프레이 테스트), 50℃의 온도에서 5wt%의 NaCl 수용액에 더블 글레이징 유닛을 침지하여, 부식이 발생하는 시간을 테스트 하였다(침지 테스트). 그 결과를 하기 표 3 및 도 5, 6에 나타낸다.
비교예 3
(샘플 1)		 비교예 4
(샘플 2)		 실시예 3
(샘플 3)		 실시예 4
(샘플 4)
박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재 비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2
필드 테스트 2달 - 2년 이상 2년 이상
스프레이 테스트 3일 69일 125일 이상 125일 이상
침지 테스트 3일 80일 125일 이상 125일 이상
표 3에 나타난 바와 같이 비교예 3에서는 필드 테스트의 경우 2달 만에, 스프레이 테스트 및 침지 테스트의 경우 3일만에 부식이 관찰되었고, 비교예 4에서는 필드 테스트의 데이터는 없으나, 스프레이 테스트 및 침지 테스트의 경우 각각 69일 및 80일만에 부식이 육안으로 관찰되었다. 반면, 실시예 3, 4의 경우, 필드 테스트에서는 2년 이상, 스프레이 테스트 및 침지 테스트에서는 125일이 경과하여도 육안으로 식별 가능한 부식이 발생하지 않음을 확인하였다.도 5은 필드 테스트 시작 후 일정 기간 경과시 각 샘플의 상태를 나타낸 사진이고, 도 6은 스프레이 테스트 시작 후 일정 기간 경과시 각 샘플의 상태를 나타낸 사진이다.
도 5에 나타난 바와 같이, 샘플 1, 즉 비교예 3에서는 2달이 경과된 시점에서 붉은색 사각형으로 표시한 바와 같이 가장자리 부분에서 부식이 관찰되었으며, 우측의 확대도와 같이 부식의 상태가 육안으로 명확히 확이되었다. 그러나, 샘플 3, 4 즉 실시예 3, 4에서는 2년이 경과하여도 변화가 관찰되지 않았다. 또한 도 6에 나타난 바와 같이, 스프레이에 있어서도 샘플 1, 2에서는 각각 10일 및 70일이 경과한 시점에서 부식이 관찰되었으나, 샘플 3, 4에서는 2년이 경과한 후에도 부식이 관찰되지 않음을 알 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
100: 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재
110: 투명 기재
120: 다층 박막 코팅
20: 하부 반사 방지 필름
30: 하부 금속 보호층
40: 금속 기능층
50: 상부 금속 보호층
60: 상부 반사 방지 필름
70: 오버코트
200: 다중 글레이징 유닛

Claims (21)

  1. 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재로서,
    상기 박막 다층 코팅은, 상기 투명 기재로부터 순차적으로 적층된 하부 반사 방지 필름, 하부 금속 보호층, 적외선 반사 기능을 가진 금속 기능층, 상부 금속 보호층, 및 상부 반사 방지 필름을 포함하고,
    상기 상부 반사 방지 필름 및 상기 하부 반사 방지 필름 각각은 적어도 하나의 유전체층을 포함하고, 상기 상부 반사 방지 필름은 실리콘 질화물 기반의 유전체층을 포함하고, 상기 실리콘 질화물 기반의 유전체층은 상기 상부 금속 보호층과 직접 접촉하여 적층되며 그 두께는 30nm 이상이고,
    상기 하부 금속 보호층의 두께와 상기 상부 금속 보호층의 두께의 합은 0.6nm 내지 2.25nm이고,
    상기 하부 금속 보호층의 두께가 상기 상부 금속 보호층의 두께보다 더 두꺼운 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기재로부터 멀어지는 방향에 있는 상기 상부 반사 방지 필름의 일측에 오버코트를 더 포함하고,
    상기 오버코트는 지르코늄이 도핑된 티타늄 산화물(TiZrO), 지르코늄이 도핑된 티타늄 질화물(TiZrN), 지르코늄이 도핑된 티타늄 산질화물(TiZrON), 지르코늄 산화물(ZrO), 지르코늄 질화물(ZrN), 및 지르코늄 산질화물(ZrON)로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하부 금속 보호층의 두께는 0.5nm 내지 1.3nm인 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상부 금속 보호층의 두께는 0.2nm 내지 0.6nm인 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 금속 기능층의 두께는 12nm 내지 18nm인 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상부 금속 보호층 및 상기 하부 금속 보호층은 각각 티타늄, 니켈, 크롬 및 니오븀 중 1종 이상, 또는 이들의 합금을 포함하는 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상부 금속 보호층 및 상기 하부 금속 보호층은 각각 니켈-크롬 합금을 포함하는 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하부 반사 방지 필름은 실리콘 질화물을 포함하는 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하부 반사 방지 필름 및 상기 상부 반사 방지 필름은 각각 티타늄(Ti), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 및 알루미늄(Al)으로부터 선택된 1종 이상의 질화물, 산화물 또는 산질화물을 더욱 포함하는 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 하부 반사 방지 필름은 상기 투명 기재 측에 배치된 하부 유전체층, 및 상기 하부 유전체층 상에 배치된 상부 유전체층을 포함하고,
    상기 하부 유전체층은 도핑된 지르코늄을 더욱 포함하는 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 하부 반사 방지 필름의 두께는 30nm 내지 45nm이고,
    상기 상부 반사 방지 필름의 두께는 35nm 내지 50nm인 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 하부 반사 방지 필름에 대한 상기 상부 반사 방지 필름의 두께비는 1.1 이상 1.4 이하인 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하부 금속 보호층과 상기 상부 금속 보호층의 합 두께에 대한 상기 하부 금속 보호층의 두께비(하부/(하부+상부))는 0.5보다 크고 1보다 작은 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    수직 방사율에 대한 가시광선 투과율의 비율(=가시광선 투과율/수직 방사율)이 14 초과인 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  15. 제14항에 있어서,
    실온에서 H2SO4 0.1N + NaCl 10wt%의 수용액에 침지할 경우 눈으로 식별 가능한 부식이 발생하지 않는 시간은 168시간 이상인 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    가시광 투과율(TL)이 70% 내지 80%인 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    코팅면 반사율이 10% 미만인 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    CIELAB 색좌표 상에서 코팅면이 5 ≤ a* ≤ 10 및 -20 ≤ b* ≤ -10인 반사색을 가지는 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    수직 방사율(Normal Emissivity)이 0.03 내지 0.05인 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  20. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 박막 다층 코팅의 면저항은 4.0 Ω/square 미만인 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재.
  21. 스페이서를 사이에 두고 서로 이격된 2개 이상의 투명 기재를 포함하는 다중 글레이징 유닛으로서,
    상기 2개 이상의 투명 기재 중 적어도 하나가 제1항 따른 박막 다층 코팅이 구비된 투명 기재인 다중 글레이징 유닛.
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