KR20210084496A - 열 특성을 갖는 얇은 층의 스택과 함께 제공되는 기판을 구성하는 재료 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세 개의 은 기반 기능성 금속층들 Ag1, Ag2 및 Ag3 및 네 개의 유전체 코팅들 M1, M2, M3 및 M4를 교대로, 연속적으로 포함하는 얇은 층들의 스택이 있는 하나의 면에 코팅된 투명 기판을 포함하는 재료에 관한 것이며, 광학 두께가 각각 Eo1, Eo2, Eo3 및 Eo4 인 각각의 유전체 코팅은 유전체 층 또는 층들의 유전체 조립체를 포함하여, 각 기능성 금속층은 두 유전체 코팅들 사이에 위치하며, 여기서 상기 재료는 다음을 특징으로 한다:
-흡수성 재료는 1.0 ≤ Abs2 ≤ 5.0 nm가 되는 총 두께(Abs2)로 상기 제1 기능층(Ag1)과 상기 제2 기능층(Ag2) 사이에 존재하며/또는 흡수성 재료는 1.0 ≤ Abs3 ≤ 5.0 nm가 되는 총 두께(Abs3)로 상기 제2 기능층(Ag2)과 상기 제3 기능층(Ag3) 사이에 존재하며;
-흡수성 재료는 0.0 < Abs1 ≤ 0.5 nm가 되는 총 두께(Abs1)로 상기 기판의 면과 상기 제1 기능층(Ag1) 사이에 존재하며 흡수성 재료는 0.0 < Abs4 ≤ 0.5nm가 되는 총 두께(Abs4)로 상기 제3 기능층(Ag3) 위에 존재한다.

Description

열 특성을 갖는 얇은 층의 스택과 함께 제공되는 기판을 구성하는 재료
본 발명은 태양 복사 및/또는 적외선 복사에 영향을 줄 수 있는 여러 기능층들을 포함하는 얇은 층의 스택(stack)으로 코팅된 투명 기판을 포함하는, 글레이징(glazing)과 같은 재료에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이들 재료를 포함하는 글레이징 및 단열 및/또는 태양광 차단 글레이징을 제조하기 위한 이러한 재료의 용도에 관한 것이다.
이러한 글레이징은 특히 에어컨 부하를 줄이고/또는 "태양광 제어" 글레이징으로 공지된 과도한 과열을 방지하기 위한 목적으로 건물과 차량 모두에 장비하고/하거나 에너지의 양을 외측으로 줄이도록 의도될 수 있으며, 건물 및 차량 객실에서 글레이징 표면의 중요성이 날로 증가함에 따라 이러한 글레이징은 "로우-E 코팅(low-E)" 글레이징으로 알려져 있다.
이러한 글레이징들이 설치된 국가들의 기후에 따라 광 투과율 및 태양 계수 측면에서 원하는 성능이 특정 범위 내에서 달라질 수 있다. 광 투과율은 눈부심을 제거할 수 있을 만큼 낮아야 하며 인공 조명을 사용할 필요가 없도록 상기 글레이징으로 구분된 공간 내부를 투과하는 빛의 양을 감소시킬 만큼 높아야 한다. 예를 들어, 일조량이 높은 국가에서는 50% 정도의 광 투과율을 가진 글레이징에 대한 수요가 많으며, 일반적으로 30% 이하의 낮은 태양 계수 값에 대한 수요가 많으며, 즉 이중 글레이징 및 면(2) 위에 얇은 층들의 스택이 있는 경우 선택도는 1.8 이상이다.
충분한 광 투과율을 유지하면서 태양광 차단을 향상시키기 위해 각각 두 개의 유전체 코팅 사이에 위치하는 세 개의 기능성 금속층들을 포함하는 얇은 층들의 스택으로 코팅된 투명 기판들을 포함하는 글레이징들이 제안되었다. 이러한 스택들은 일반적으로 스퍼터링(sputtering), 선택적으로 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)에 의해 수행되는 일련의 증착에 의해 얻어진다. 이러한 글레이징들은 다음을 가능하게 하므로 선택적으로 설명된다:
-낮은 태양계수(SF 또는 g)를 유지하면서 건물 내부로 침투하는 태양 에너지의 양을 줄이기 위해,
-충분한 광 투과율을 보장하기 위해,
-장파장 적외선 방사선에 의한 열 손실을 줄이기 위하여 낮은 방사율을 갖기 위해서이다.
본 발명에 따르면:
-태양 계수("g")는 입사 태양 에너지에 대한 글레이징을 통해 공간으로 들어가는 총 에너지의 비율(백분율)을 의미하는 것으로 이해되고,
-선택도("S")은 태양 계수에 대한 광 투과율의 비율(TL/g)을 의미하는 것으로 이해된다.
종래 기술의 재료는 원하는 범위 내에서 광 투과율, 태양 계수, 외부 반사율 및 방사율 값을 얻을 수 있게 한다. 그러나 이러한 재료를 포함하는 글레이징의 미적인 외관은 완전히 만족스럽지 않으며 특히 다음과 같은 단점이 있다: 외부 반사가 너무 낮고/또는 내부 반사가 너무 높으며; 외부 반사와 내부 반사의 차이가 너무 낮다.
따라서, 적어도 27.0% 정도(이 값을 포함하여 27.0 % 내지 35.0%)의 높은 외부 반사율(Re)를 갖는, 50% 정도(이 값을 포함하여 40.0% 내지 55.0%)의 낮은 광 투과율(TL) 및 선택도 S ≥ 1.5 또는 S ≥ 1.8(특히 면(3) 위에 얇은 층들의 스택이 있는 이중 글레이징의 경우 1.5 정도의 선택도 또는 면(2) 위에 얇은 층들의 스택이 있는 이중 글레이징의 경우 1.8 정도의 선택도(S))를 갖는, 20.0%이하(이 값을 포함하여 5.0% 내지 20.0%)의 낮은 내부 반사율(Ri)을 갖는 글레이징이 필요하다.
본 발명의 하나의 목적은 적어도 부분적으로 이러한 요구 및 바람직한 버전에서 이러한 모든 요구를 충족시키는 재료를 제공하는 것이며; 특히 본 발명에 따른 재료를 포함하는 이중 글레이징을 위한 것이다.
세 개의 기능층들로 구성된 스택의 복잡성으로 인해 태양광 제어 성능에 악영향을 미치지 않으면서 이러한 광학 특성의 결합된 개선이 어렵다.
유사한 기술적 문제가 이미 국제 특허 출원 번호 WO 2017/006029 A1에서 다루어졌다. 은으로 만들어진 세 개의 기능층들을 포함하는 스택에 대한 설명이 제공되며, 70% 정도의 높은 광 투과율 및 34% 정도의 태양 계수, 2 정도의 선택도를 갖는 이 스택을 통합하는 이중 글레이징에 대한 설명이 제공된다. 이 공보의 교시에 따르면, 각각의 유전체 코팅은 적어도 하나의 높은 지수 유전체층, 적어도 2.15인 굴절율 및 20 nm보다 큰 광학 두께를 포함한다.
그 부분에 대한 국제 특허 출원 번호 WO 2011/147875는 제2 기능층이 다른 기능층들보다 더 낮은 물리적(기하학적) 두께를 갖는 은으로 제조된 세 개의 기능층을 포함하는 스택을 설명한다. 그러나, 이 특허 출원은 위에서 설명한 바와 같이 원하는 광학 특성을 갖는 글레이징들을 설명하지 않는다.
종래 기술, 특히 국제 특허 출원 번호 WO 2014/125083에서 공지된 것은 특히 본 문서의 실시예들 11 및 53인, 제1 기능성 금속층과 제2 기능성 금속층 사이에만 흡수성 재료를 갖는, 세 개의 기능성 금속층들을 갖는 재료의 실시예들이다. 이러한 실시예들은 이중 글레이징에 장착되면 1.9 정도의 높은 선택도 및 51% 정도의 낮은 광 투과율을 나타낸다(본 문서의 표 8 참조); 내부 반사율은 10% 내지 11% 정도로 낮지만 10% 미만이기 때문에 외부 반사율은 너무 많이 낮다.
본 발명자들은 놀랍게도 스택 내 흡수층들의 특정 두께를 선택함으로써 10% 정도(8%와 12% 사이)의 외부 반사율과 내부 반사율 사이에 현저한 차이가 있는 높은 외부 반사율과 낮은 내부 반사율을 모두 갖는 글레이징을 생산할 수 있다는 것을 발견했다.
본 발명은 적어도 세 개의 기능성 금속층들(실제로 정확히 세 개의 기능성 금속층들을 갖는 스택)을 갖는 스택의 용도를 기반으로 하며, 이는 제1과 제2 기능성 금속층들 사이 및/또는 제2와 제3 기능성 금속층 사이에 상대적으로 두꺼운 두께의 흡수층을 가지나, 기판의 면과 제1 기능성 금속층 사이 및 마지막 기능성 금속층 위에 비교적 얇은 두께의 흡수층을 갖는다.
본 발명의 제1 주제는 청구항 1에 청구된 바와 같은 얇은 층들의 스택으로 한면 위에 코팅된 투명 기판을 포함하는 재료이다.이 스택은 상기 면으로부터 시작하여 교대로 다음을 연속적으로 포함한다:
-기판으로부터 시작하여 각각 물리적 두께가 Ea1, Ea2 및 Ea3인 제1 기능층(Ag1), 제2 기능층(Ag2) 및 제3 기능층(Ag3)로 표시된 세 개의 은 기반 기능성 금속층 및
-기판의 상기면으로부터 시작하여 각각의 광학 두께가 Eo1, Eo2, Eo3 및 Eo4인, M1, M2, M3 및 M4로 표시된 네 개의 유전체 코팅들, 각각의 유전체 코팅은 유전체 층 또는 층들의 유전체 조립체를 포함하여, 각 기능성 금속층이 두 개의 유전체 코팅 사이에 위치되며,
상기 재료는 다음 점에서 주목할만 하다:
-흡수성 재료는 1.0 ≤ Abs2 ≤ 5.0 nm가 되는 총 두께(Abs2)로 상기 제1 기능층(Ag1)과 상기 제2 기능층(Ag2) 사이에 존재하며/또는 흡수성 재료는 1.0 ≤ Abs3 ≤ 5.0 nm가 되는 총 두께(Abs3)로 상기 제2 기능층(Ag2)와 상기 제3 기능층(Ag3) 사이에 존재하며;
-흡수성 재료는 0.0 < Abs1 ≤ 0.5 nm가 되는 총 두께(Abs1)로 상기 기판의 면과 상기 제1 기능층(Ag1) 사이에 존재하며 흡수성 재료는 0.0 < Abs4 ≤ 0.5nm가 되는 총 두께(Abs4)로 상기 제3 기능층(Ag3) 위에 존재한다.
따라서 흡수성 재료는 제1 및 제2 기능층 사이 및/또는 제2 및 제3 기능층 사이에 비교적 두꺼운 두께로 존재하는 반면, 제1 기능층 아래 및 제3 기능층 위에는 비교적 얇은 두께로 존재한다; 50% 정도의 낮은 광 투과율, 적어도 27% 정도의 높은 외부 반사율 Re 및 20% 정도 또는 이하의 낮은 내부 반사율 Ri를 동시에 갖는 글레이징을 얻을 수 있게 하는 것은 흡수성 재료의 이러한 특정 분포이다.
일 변형예에서, 흡수성 재료가 1.0 ≤ Abs2 ≤ 5.0 nm가 되는 총 두께(Abs2)로 상기 제1 기능층(Ag1)과 상기 제2 기능층(Ag2) 사이에 존재하는 경우, 상기 제2 기능층(Ag2)와 상기 제3 기능층(Ag3) 사이에 존재하는 흡수성 재료는 0.0 < Abs3 <1.0 nm가 되도록 할 수 있다.
다른 일 변형예에서, 흡수성 재료는 1.0 ≤ Abs3 ≤ 5.0 nm가 되는 총 두께(Abs3)에서 상기 제2 기능층(Ag2)와 상기 제3 기능층(Ag3) 사이에 존재하는 경우, 상기 제1 기능층(Ag1)과 상기 제2 기능층(Ag2) 사이에 존재하는 흡수성 재료는 0.0 < Abs2 <1.0 nm가 되도록 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기판의 면과 상기 제1 기능층(Ag1) 사이에 존재하는 흡수성 재료는 0.0 < Abs1 ≤ 0.3 nm가 되도록 한다.
바람직하게는, 상기 제3 기능층(Ag3) 위에 존재하는 흡수성 재료는 0.0 < Abs4 ≤ 0.3 nm가 되도록 한다.
본 발명에서 "코팅(coating)은 코팅 내에 단일층 또는 상이한 재료의 여러 층들이 있을 수 있음을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서 "유전체 코팅(dielectric coating)"은 유전체 코팅 내에 단일 유전체 층 또는 상이한 재료의 여러 유전체 층이 있을 수 있음을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
관례적인 바와 같이, 본 발명에서 "유전체 층(dielectric layer)"은 그 성질의 관점에서 재료가 "비금속", 즉 금속이 아님을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 맥락에서,이 용어는 550 nm의 통상적인 가시 파장 값에서 5.0 이상인 n/k 비율을 갖는 재료를 나타낸다.
본 발명에서 "흡수성 재료(absorbent material)"는 흡수성 재료층 또는 각 흡수성 재료층이 고려되는 위치에서 통상적인 550 nm 가시 파장 값에서 0.0과 5.0 사이인 n/k 비율을 갖는 재료이며 이러한 값을 제외하고 문제의 층을 구성하는 재료는 은을 기반으로 한다는 점은 제외한다(문제의 층이 본 발명의 의미 내에서 기능성 금속층이 될 수 없기 때문에)는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
n은 주어진 파장에서 재료의 실제 굴절률을 나타내고 k는 주어진 파장에서 굴절률의 허수 부분을 나타낸다; 여기서 n/k 비율은 n과 550 nm의 k에 대해 동일한 주어진 파장에서 계산된다.
흡수성 재료는 다음으로부터 선택될 수 있다: 니켈 및 크롬을 포함하는 금속 상태의 합금 또는 니켈 및 크롬의 금속 상태의 합금, 니켈 및 크롬을 포함하는 질화물 또는 니켈 크롬 질화물, 티타늄 질화물, 니오븀 질화물을 포함하는 질화물, 아연 및 주석 또는 심지어 아연 주석 질화물을 포함하는 질화물.
본 발명에서 "금속 흡수성 재료"또는 "금속 상태의 흡수성 재료"는 재료가 위에서 언급한 바와 같이 흡수성이고 산소 원자 또는 질소 원자를 포함하지 않음을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같이 원하는 광학 성능, 열 성능, 투명성 및 심미적 외관을 달성하는 것을 가능하게 한다.
표시된 대로 흡수층의 두께를 조정하여 글레이징의 투명도는 제어되어 50% 정도의 광 투과율 TL 값을 얻을 수 있고, 이 범위는 햇빛이 강한 지역에서 사용되는 글레이징에 매우 적합하다. 본 발명의 주요 이점에 따르면, 시각적 외관의 획득은 상대적으로 높은 외부 반사 및 상대적으로 낮은 내부 반사로 만족스럽다.
본 발명의 특정한 바람직하나 비제한적인 실시예들은 대안적으로 또는 누적적으로 아래에 제공된다:
-상기 제1 및 상기 제2 기능층들(Ag1, Ag2)의 물리적 두께(Ea1 및 Ea2)는 각각 7.0 내지 12.0 nm이고 상기 제3 기능층(Ag3)의 물리적 두께(Ea3)는 13.0 내지 16.0 nm이고;
-상기 제1 기능층(Ag1)과 상기 제2 기능층(Ag2) 사이에 존재하는 상기 흡수성 재료는 상기 기능층(Ag2)과 접촉하여 존재하고, 상기 전체 두께(Abs2)의 적어도 절반, 바람직하게는 전체가 상기 기능층(Ag2)과 접촉하여 존재하고; 이러한 가능성은 유전체 코팅 내에 추가적인 흡수층을 제공하는 것보다 두꺼운 차단층을 제공하는 것이 더 간단하기 때문에 특히 유리하며;
-상기 제2 기능층(Ag2)과 상기 제3 기능층(Ag3) 사이에 존재하는 상기 흡수성 재료는 상기 기능층(Ag2)과 접촉하여 존재하며, 상기 전체 두께(Abs3)의 적어도 절반, 바람직하게는 전체가 상기 기능층(Ag2)과 접촉하여 위치하며; 이러한 가능성은 유전체 코팅 내에 추가적인 흡수층을 제공하는 것보다 두꺼운 차단층을 제공하는 것이 더 간단하기 때문에 특히 유리하며;
-상기 제1 유전체 코팅(M1), 바람직하게는 오직 이 제1 유전체 코팅(M1)은 굴절률이 550 nm에서 적어도 2.15이고 광학 두께(Eo12)는 10.0 내지 40.0 nm인 높은 지수 층을 포함하고;
-상기 제1 유전체 코팅(M1)은 130.0 내지 160.0 nm의 광학 두께(Eo1)을 가지며;
-상기 제2 유전체 코팅(M2)은 80.0 내지 100.0 nm의 광학 두께(Eo2)를 가지며;
-상기 제3 유전체 코팅(M3)은 140.0 내지 180.0 nm의 광학 두께(Eo3)를 가지며;
-상기 제4 유전체 코팅(M4)은 50.0 내지 90.0 nm의 광학 두께(Eo4)를 가지며;
-상기 제1 유전체 코팅(M1)의 광학 두께(Eo1)에 대한 상기 제2 유전체 코팅(M2)의 광학 두께(Eo2)의 비는 한편으로는 0.4 이상이고, 다른 한편으로는 0.9이하이며;
-상기 제4 유전체 코팅(M4)의 광학 두께(Eo4)에 대한 상기 제1 유전체 코팅(M1)의 광학 두께(Eo1)의 비는 1.5보다 크거나, 심지어 1.8보다 크거나, 심지어 2.0보다 크며; 상기 제1유전체 코팅의 광학 두께(Eo1)에 비해 상기 제4 유전체 코팅(M4)의 상대적으로 낮은 광학 두께(Eo4)는 높은 글레이징의 외부 반사를 얻는데 특히 유리하고;
-상기 제1 유전체 코팅(M1)의 광학 두께(Eo1)에 대한 상기 제3 유전체 코팅(M3)의 광학 두께(Eo3)의 비는 0.9 내지 1.1이다.
얇은 층의 스택은 상기 면으로부터 시작하여 다음을 교대로 연속적으로 포함할 수 있다:
-각각 물리적 두께가 Ea1, Ea2, Ea3를 갖는, 기판에서 시작하여 제1 기능층(Ag1), 제2 기능층(Ag2) 및 제3 기능층(Ag3)으로 표시된 단 세 개의 은 기반 기능성 금속층 및
-기판의 상기 면에서 시작하여 각각 Eo1, Eo2, Eo3, Eo4의 광학 두께를 갖는 M1, M2, M3 및 M4로 표시된 단 네 개의 유전체 코팅, 각각의 유전체 코팅은 유전체 층 또는 층의 유전체 조립을 포함하며, 각 기능성 금속층이 두 개의 유전체 코팅 사이에 위치하도록 한다.
상기 세 개의 은 기반 기능성 금속층들은 은으로 만들어진 기능성 금속층일 수 있다.
스택은 투명 기판으로부터 시작하여 다음을 포함하거나 구성할 수 있다:
-바람직하게는 장벽 기능을 갖는 적어도 하나의 유전체 층 및 안정화 기능을 갖는 하나의 유전체 층을 포함하는 제1 유전체 코팅(M1),
-선택적으로 차단층,
-제1 기능층(Ag1),
-선택적으로 차단층,
-바람직하게는 안정화 기능을 갖는 적어도 하나의 하부 유전체 층, 장벽 기능을 갖는 하나의 유전체 층 및 안정화 기능을 갖는 하나의 상부 유전체 층을 포함하는 제2 유전체 코팅(M2),
-선택적으로 차단층,
-제2 기능층(Ag2),
-선택적으로 차단층,
-바람직하게는 안정화 기능을 갖는 적어도 하나의 하부 유전체 층, 장벽 기능을 갖는 하나의 유전체 층 및 안정화 기능을 갖는 하나의 상부 유전체 층을 포함하는 제3 유전체 코팅(M3),
-선택적으로 차단층,
-제3 기능층(Ag3),
-선택적으로 차단층,
-바람직하게는 안정화 기능을 갖는 적어도 하나의 유전체 층, 장벽 기능을 갖는 하나의 유전체 층 및 선택적으로 하나의 보호층을 포함하는 제4 유전체 코팅(M4).
본 발명은 또한 전술한 바와 같은 적어도 하나의 재료를 포함하는 글레이징에 관한 것이다. 이러한 글레이징은 단일체, 적층 또는 다중 글레이징, 특히 이중 글레이징 또는 삼중 글레이징의 형태일 수 있다.
본 발명의 의미 내에서 유전체 코팅은 하나 또는 심지어 여러 개의 금속 또는 질화물 흡수층(들)을 포함할 수 있으나; 후자는 "반사"유형이고 "흡수"유형이 아니기 때문에 이 층은 은 기반 기능성 금속을 구성할 수 없다.
설명에 제시된 모든 광 특성은 건설 산업을 위해 유리에 사용되는 글레이징의 광 및 태양광 특성 결정과 관련하여 유럽 표준 EN 410에 설명된 원리 및 방법에 따라 획득된다.
일반적으로 굴절률은 550 nm 파장에서 측정된다. 광 투과율 TL 및 광 반사율 RL 계수는 2°의 시야로 조명 D65 아래에서 측정된다.
별도의 표시가 되지 않으면, 광학 및 열 특성에 대한 모든 값과 값의 범위는 얇은 층의 스택을 포함하는 제1 6 mm 기판을 포함하여 일반 소다 석회 유리 유형의 투명 기판, 90%의 비율인 아르곤 및 10%의 비율인 공기로 채워진 16 mm 중간층 공간과, 또한 투명한 4 mm 두께의 소다 석회 유리 유형의 다른 코팅되지 않은 기판으로 구성된 이중 글레이징에 대해 제공된다. 제1 코팅 기판은 얇은 층들의 스택이 상기 글레이징의 면(2) 위에 있도록 이중 글레이징에 배치된다. 이중 글레이징의 외부 광 반사율 RLext 또는 Re는 제1 기판 측에서 측정되고, 이중 글레이징의 반사율 RLint 또는 Ri는 제2 기판(스택을 포함하지 않음) 측에서 측정된다.
달리 언급되지 않으면, 본 문서에 언급된 두께는 추가 정보없이 물리적이거나 Ep로 표시된 실제 또는 기하학적 두께이며 나노미터로 표시된다. 대조적으로, 층 또는 층들 조립체의 광학적 두께(Eo)는 고려중인 층의 물리적 두께에 550 nm 파장에서의 굴절률(n)을 곱한 것으로 다음으로 정의된다: Eo = n550 × Ep. 굴절률은 무차원 값이므로 광학 두께의 단위는 물리적 두께에 대해 선택한 것과 동일하다고 간주할 수 있다. 본 설명에서 두께에 대해 선택된 단위는 달리 표시되지 않는 한 나노미터이다. 유전체 코팅이 여러 유전체 층으로 구성된 경우, 유전체 코팅의 광학 두께는 유전체 코팅을 구성하는 다양한 유전체 층의 광학 두께의 합에 해당한다.
명세서 전반에 걸쳐 본 발명에 따른 기판은 수평으로 위치하는 것으로 간주된다. 얇은 층의 스택은 기판 위에 그리고 기판과 접촉하여 증착된다. "위(above)" 및 "아래(below)", "하부(lower)" 및 "상부(upper)"라는 표현의 의미는 이 방향과 관련하여 고려되어야 한다. 특별히 규정되지 않는 한, "위" 및 "아래"라는 표현은 반드시 두 개의 층 및/또는 코팅이 서로 접촉하여 위치하는 것을 의미하지는 않는다. 층이 다른 층 또는 코팅과 "접촉하여" 증착되는 것으로 지정되면, 이는 이러한 두 층들(또는 층 및 코팅) 사이에 하나(또는 그 이상)의 층(들)이 삽입될 수 없음을 의미한다.
본 발명의 의미 안에서, 기능층 또는 유전체 코팅에 대한 "제1(first)", "제2(second)", "제3(third)" 및 "제4(fourth)" 표시는 스택을 포함하는 기판에서 시작하여 동일한 기능을 가지고 있는 층 또는 코팅을 참조하여 정의된다. 예를 들어, 기판에 가장 가까운 기능층은 제1 기능층이고, 다음으로 기판에서 멀어지는 것은 제2 기능층, 이런 방식이다.
위에서 지적한 바와 같이, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 재료를 포함하는 글레이징에 관한 것이다. 일반적으로 글레이징의 표면들은 건물의 외부에서부터 표시되며, 외부에서 승객실 또는 이를 갖춘 건물들 내부를 향해 기판들의 면들을 숫자로 표시된다. 이는 입사 태양광이 여기서 오름차순으로 면들을 통과한다는 것을 의미한다.
스택은 바람직하게는 외부로부터 발생하는 입사광이 제1 기능성 금속층을 통과하기 전에 제1 유전체 코팅을 통과하도록 글레이징 내에 위치된다. 스택은 글레이징의 외벽을 정의하는 기판의 표면에 증착되지 않고 이 기판의 내부 면에 증착된다. 따라서 스택은 유리하게는 면(2) 위에 위치되고, 글레이징의 면(1)이 평상시와 같이 글레이징의 가장 바깥쪽 면이 된다.
이러한 방식으로 글레이징을 맞추도록 선택하면 제1 유전체 코팅(M1)이 스택의 모든 은 기반 기능층들과 외부 사이에 위치한다.
바람직하게는, 스택은 마그네트론 스퍼터링(마그네트론 공정)에 의해 증착된다. 이 유리한 실시예에 따르면, 스택의 모든 층들은 마그네트론 스퍼터링에 의해 증착된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 재료를 얻는 방법에 관한 것이며, 여기서 스택의 층들이 마그네트론 스퍼터링에 의해 증착된다 .
은 기반 기능성 금속층은 기능층의 중량에 대해 적어도 95.0%, 바람직하게는 적어도 96.5% 및 더 좋게는 적어도 98.0 중량%의 은을 포함한다. 은 기반 금속 기능층은 바람직하게는 은 기반 금속 기능층의 중량에 대해 은 이외의 금속을 1.0 중량% 미만으로 포함한다.
스택은 특히 TiZr(즉, Ti 및 Zr을 포함)에 기반하고 특히 TiZrO에 기반하거나 TiZrN에 기반하거나, SnZnO 또는 TiO2에 기반하는 적어도 하나의 상부 보호층을 추가로 포함할 수 있다.
차단층은 본 발명에 따라 스택에 존재할 수 있다. 이들은 통상적으로 상부 반사 방지 코팅의 증착 동안 및/또는 가열냉각, 굽힘 및/또는 템퍼링 유형(tempering type)의 가능한 고온 열처리 동안 가능한 손상으로부터 기능층을 보호하는 역할을 한다.
차단층들은 예를 들어, 금속 또는 금속 합금에 기반한 금속층, 금속 질화물 층들, 금속 산화물 층들 및 Ti, TiN, TiOx, Nb, NbN, Ni, NiN, Cr, CrN, NiCr 또는 NiCrN 또는 NbNOx 또는 NiCrOx과 같은 티타늄, 니켈, 크롬 및 니오븀으로부터 선택된 하나 이상의 원소의 금속 산화질화물 층으로부터 선택된다.
이러한 층들의 기하학적 두께는 수 나노미터 정도이며, 일반적으로 7 나노미터 미만이며 차단층이 얇을 때 이 두께는 종종 일 나노미터 미만인 반면 차단층이 두꺼울 때 이 두께는 적어도 일 나노미터, 심지어 1.5 내지 4.5 나노미터 정도이다.
이러한 차단층들이 금속, 질화물 또는 산화질화물 형태로 증착될 때, 이들 층들은 예를 들어 다음 층의 증착 동안 또는 밑에 있는 층과 접촉에서 산화에 의해, 두께 및 이들을 프레임으로 하는 층들의 특성에 따라 부분적으로 또는 완전한 산화를 겪을 수 있다.
차단층(들)은 흡수성 재료에 있는 것으로 간주될 수 있으며, 그 분포는 차단층(들)을 구성하는 재료들의 요소(들)의 함수 및 차단층을 구성하는 재료의 n/k 비율의 함수로서 본 발명의 기초를 구성한다; 차단층의 경우, 이러한 값을 제외하고 0.0 내지 5.0의 550 nm 파장에서 n/K 비율을 갖는 경우, 이 차단층은 본 발명에 따른 흡수성 재료에 있는 것으로 간주된다.
또한, 차단층(들)은 다음 조건 중 하나 이상을 만족할 수 있다:
-각각의 기능성 금속층은 차단 하부층 및 차단 상부층으로부터 선택된 적어도 하나의 차단층과 접촉하고, 및/또는
-각각의 얇은 차단층들의 두께는 적어도 0.1 nm이나 1.0 nm 미만, 바람직하게는 0.1 내지 0.9 nm, 및/또는
-각각의 두꺼운 차단층의 두께는 적어도 1.0 nm 이나 5.0 nm 이하이다.
기능층들과 접촉하는 모든 차단층들의 총 두께는 이러한 값들을 포함하여 3.5 내지 8.0 nm 사이가 될 수 있다.
본 발명의 유리한 실시예들에 따르면, 유전체 코팅들은 다음 조건 중 하나 이상을 만족한다:
-유전체 코팅들은 실리콘, 티타늄, 지르코늄, 알루미늄, 주석 또는 아연으로부터 선택된 하나 이상 요소의 산화물 또는 질화물에 기반한 적어도 하나의 유전체 층을 포함하고, 및/또는
-적어도 하나의 유전체 코팅은 장벽 기능을 갖는 적어도 하나의 유전체 층을 포함하고, 및/또는
-각각의 유전체 코팅들은 장벽 기능을 갖는 적어도 하나의 유전체 층을 포함하고, 및/또는
-장벽 기능을 갖는 유전체 층들은 SiO2 및 Al2O3 또는 이들의 혼합물, 실리콘 질화물 Si3N4 및 AlN 또는 이들의 혼합물, 및 산화질화물 SiOxNy 및 AlOxNy 또는 이들의 혼합물과 같은 산화물로부터 선택된 실리콘 및/또는 알루미늄의 화합물을 기반으로 하거나, 혼합된 지르코늄 알루미늄 질화물을 기반으로 하거나, 또는 이산화 티타늄을 기반으로 하고, 및/또는
-장벽 기능을 갖는 유전체 층들은 실리콘 및/또는 알루미늄의 화합물을 기반으로 하며, 선택적으로 알루미늄, 하프늄 및 지르코늄과 같은 적어도 하나의 다른 요소를 포함하고, 및/또는
-적어도 하나의 유전체 코팅은 안정화 기능을 갖는 적어도 하나의 유전체 층을 포함하고, 및/또는
-각각의 유전체 코팅은 안정화 기능을 갖는 적어도 하나의 유전체 층을 포함하고, 및/또는
-안정화 기능을 갖는 유전체 층들은 바람직하게는 산화 아연, 산화 주석, 산화 지르코늄 또는 이들 중 적어도 두 개의 혼합물로부터 선택된 산화물을 기반으로 하고,
-안정화 기능을 갖는 유전체 층들은 바람직하게는 결정성 산화물, 특히 산화 아연을 기반으로 하며, 선택적으로 알루미늄과 같은 적어도 하나의 다른 요소를 사용하여 도핑되고/되거나
-각각의 기능층은 유전체 코팅 위에 있으며, 그 상부 층은 안정화 기능을 갖는, 바람직하게는 산화 아연을 기반으로 하는 유전체 층이며, 및/또는 유전체 코팅 아래에 있으며, 그 하부 층은 안정화 기능을 갖는, 바람직하게는 산화 아연을 기반으로 하는 유전체 층이다.
바람직하게는, 각각의 유전체 코팅은 하나 이상의 유전체 층으로만 구성된다. 따라서 바람직하게는, 광 투과율을 감소시키지 않기 위해 유전체 코팅에 흡수층이 없다.
본 발명의 스택들은 장벽 기능을 갖는 유전체 층들을 포함할 수 있다. 용어 "장벽 기능을 갖는 유전체층들"은 고온에서 산소 및 물의 확산에 대한 장벽을 형성하고, 주변 대기 또는 투명 기판에서 기능층 쪽으로 시작할 수 있는 재료로 만들어진 층을 의미하는 것으로 이해된다. 따라서 장벽 기능을 갖는 유전체 층의 구성 재료들은 광학 특성의 변형을 초래할 수 있는 고온에서 화학적 또는 구조적 변형을 겪지 않아야 한다. 장벽 기능을 갖는 층 또는 층들은 또한 바람직하게는 기능층의 구성 재료에 대한 장벽을 형성할 수 있는 재료로 제조되도록 선택된다. 따라서 장벽 기능을 갖는 유전체 층들은 과도하게 큰 광학적 변화, 가열냉각, 템퍼링 또는 굽힘 유형의 열처리없이 스택이 견딜 수 있게 한다.
본 발명의 스택들은 안정화 기능을 갖는 유전체 층들을 포함할 수 있다. 본 발명의 의미 안에서, "안정화(stabilizing)"는 층의 특성이 기능층과 이 층 사이의 경계면을 안정화하도록 선택되는 것을 의미한다. 이러한 안정화는 프레임을 구성하는 층들에 대한 기능층의 접착력을 강화시켜 실제로 구성 재료의 이동에 대항할 것이다.
안정화 기능을 갖는 유전체 층 또는 층들은 기능층과 직접 접촉하거나 차단층에 의해 분리되어 발견될 수 있다.
바람직하게는, 기능층 아래에 위치하는 각각의 유전체 코팅의 마지막 유전체 층은 안정화 기능을 갖는 유전체 층이다. 이것은 은 기반 기능층의 접착 및 결정화를 촉진하고 높은 온도에서 품질과 안정성을 높이기 때문에 기능층 아래에 예를 들어 산화 아연에 기반한 안정화 기능을 갖는 층을 갖는 것이 유리하기 때문이다.
또한, 접착력을 증가시키고 기판 반대쪽 스택의 측에서의 확산에 최적으로 대항하기 위해 기능층 위에, 예를 들어 산화 아연에 기반한 안정화 기능을 갖는 층을 갖는 것이 유리하다.
따라서, 안정화 기능을 갖는 유전체 층 또는 층들은 적어도 하나의 기능층 또는 각각의 기능층 위 및/또는 아래에서 발견될 수 있으며, 직접 접촉하거나 차단층에 의해 분리되어 발견될 수 있다.
유리하게는, 장벽 기능을 갖는 각각의 유전체 층은 안정화 기능을 갖는 적어도 하나의 유전체 층에 의해 기능층으로부터 분리된다.
안정화 기능을 갖는 이 유전체 층은 적어도 4 nm의 두께, 특히 4 내지 20 nm의 두께를 가질 수 있으며, 더 나은 것은 8 내지 15 nm의 두께를 가질 수 있다.
얇은 층들의 스택은 선택적으로 보호층을 포함할 수 있다. 보호층은 바람직하게는 스택의 최종층, 즉 스택으로 코팅된 기판으로부터 가장 먼 층이다. 이러한 상부 보호층들은 제4 유전체 코팅에 포함된 것으로 간주된다. 이들 층들은 일반적으로 2 내지 10 nm, 바람직하게는 2 내지 5 nm의 두께를 갖는다. 이 보호층은 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 아연 및/또는 주석의 층으로부터 선택될 수 있으며, 이것 또는 이들 금속들은 금속, 산화물, 질화물 또는 산화질화물 형태이다.
보호층은 예를 들어 산화 티타늄 층, 산화 아연 주석 층 또는 산화 티탄 지르코늄 층으로부터 선택될 수 있다.
특히 유리한 일 실시예는 다음을 포함하는 투명 기판으로부터 시작하여 정의된 스택으로 코팅된 기판에 관한 것이다:
-바람직하게는 장벽 기능을 갖는 적어도 하나의 유전체 층 및 안정화 기능을 갖는 하나의 유전체 층을 포함하는 제1 유전체 코팅,
-선택적으로 차단층,
-제1 기능층,
-선택적으로 차단층,
-바람직하게는 안정화 기능을 갖는 적어도 하나의 하부 유전체 층, 장벽 기능을 갖는 하나의 유전체 층 및 안정화 기능을 갖는 하나의 상부 유전체 층을 포함하는 제2 유전체 코팅,
-선택적으로 차단층,
-제2 기능층,
-선택적으로 차단층,
-바람직하게는 안정화 기능을 갖는 적어도 하나의 하부 유전체 층, 장벽 기능을 갖는 하나의 유전체 층 및 안정화 기능을 갖는 하나의 상부 유전체 층을 포함하는 제3 유전체 코팅,
-선택적으로 차단층,
-제3 기능층,
-선택적으로 차단층,
-바람직하게는 안정화 기능을 갖는 적어도 하나의 유전체 층 및 장벽 기능을 갖는 하나의 유전체 층 및 선택적으로 하나의 보호층을 포함하는 제4 유전체 코팅.
본 발명의 다른 가능하고 유리한 실시예들에 따르면 :
-기능층 아래의 각각의 유전체 코팅은 바로 위에 증착된 기능층과 접촉하는 결정질 산화 아연을 기반으로 한 최종 안정화 층을 포함한다.
-기능층 위의 각각의 유전체 코팅은 바로 위에 증착된 기능층과 접촉하는 결정질 산화 아연을 기반으로 한 제1 안정화 층을 포함한다.
-각각의 유전체 코팅은 알루미늄으로 도핑된 실리콘 질화물(여기서는 Si3N4라고 함)에 기반한 장벽 기능을 갖는 유전체 층을 포함한다.
-각각의 기능성 금속층은 아래에 있으며 차단층과 접촉한다.
-스택은 두께가 5 나노미터 미만인 TiZr 또는 티타늄 지르코늄 산화물로 만들어진 보호층을 추가로 포함한다.
본 발명에 따른 투명 기판들은 바람직하게는 유리로 만들어진 것과 같은 경질 무기 재료로 만들어지거나 중합체들을 기반으로 하는(또는 중합체로 만들어진) 유기물이다.
강성 또는 가요성인 본 발명에 따른 투명 유기 기판들은 또한 중합체로 제조될 수 있다. 본 발명에 따라 적합한 중합체들의 실시예들은 특히 다음을 포함한다:
-폴리에틸렌;
-폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)와 같은 폴리 에스테르;
-폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)와 같은 폴리아크릴레이트;
-폴리카보네이트;
-폴리우레탄;
-폴리아미드;
-폴리이미드;
-플루오로 중합체, 예를 들어, 에틸렌-테트라 플루오로에틸렌(ETFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌(ECTFE) 또는 플루오르화 에틸렌-프로필렌 공중합체(FEP)와 같은 플루오로에스테르;
-티오렌, 폴리우레탄, 우레탄-아크릴레이트 또는 폴리에스테르-아크릴레이트 수지와 같은 광 가교성 및/또는 광 중합성 수지와;
-폴리티오우레탄.
기판은 바람직하게는 유리 또는 유리-세라믹 시트이다.
기판은 바람직하게는 투명하고, 무색(이것은 투명 또는 초투명 유리)이거나, 예를 들어 청색, 회색 또는 청동과 같이 채색된다. 유리는 바람직하게는 소다-석회-실리카 유형이지만 붕규산 또는 알루미노-보로실리케이트 유형의 유리일 수도 있다.
기판은 유리하게는 한 방향으로 또는 두 개의 수직 방향으로 1 m 이상, 또는 심지어 2 m 및 심지어 3 m 이상의 적어도 하나의 치수를 갖는다. 기판의 두께는 일반적으로 0.5 mm 내지 19 mm, 바람직하게는 2 내지 12 mm, 특히 4 내지 10 mm, 또는 심지어 4 내지 8 mm로 다양하다. 기판은 평평하거나 구부러지거나, 심지어 유연할 수 있다.
재료, 즉 스택으로 코팅된 기판은 예를 들어 레이저 또는 화염 가열 냉각과 같은 플래시 어닐링(flash annealing)에 의한 어닐링과 같은 고온 열처리, 템퍼링(tempering) 및/또는 굽힘을 거칠 수 있다. 열처리 온도는 400° C보다 높고, 바람직하게는 450° C보다 높고, 훨씬 더 좋게는 500° C보다 높다. 따라서 스택으로 코팅된 기판은 구부러지거나 템퍼링될 수 있다.
본 발명의 글레이징은 모놀리식(monolithic glazing), 적층 또는 다중 글레이징, 특히 이중 글레이징 또는 삼중 글레이징의 형태일 수 있다.
모놀리식 또는 다중 글레이징의 경우, 스택은 바람직하게는 면(2) 위에 증착된다, 즉, 글레이징의 외벽을 정의하는 기판에서, 보다 구체적으로는 이 기판의 내부면 위에서 발견된다.
모놀리식 글레이징은 두 개의 면으로 구성된다. 면(1)은 건물 외부에 있으므로 글레이징의 외벽을 구성하고 면(2)는 건물 내부에 있으므로 글레이징의 내벽을 구성한다.
다중 글레이징은 절연 가스로 채워진 공동을 한정하기 위해 거리를 두고 유지되는 적어도 두 개의 기판을 포함한다. 본 발명에 따른 재료들은 강화된 단열(ETI)을 갖는 이중 글레이징에 사용될 때 매우 특히 적합하다.
이중 유리는 네 개의 면들을 포함한다; 면(1)은 건물 외부에 있으므로 글레이징의 외벽을 구성하고 면(4)은 건물 내부에 있으므로 글레이징의 내벽을 구성하고 면(2 및 3)은 이중 글레이징 내부에 있다.
같은 방식으로, 삼중 유리는 여섯 개의 면들을 포함한다; 면(1)은 건물 외부(글레이징의 외벽), 면(6)은 건물 내부(글레이징의 내벽), 면(2 내지 5)는 삼중 글레이징 내부에 있다.
적층 글레이징은 제1 기판/시트(들)/제2 기판 유형의 적어도 하나의 구조를 포함한다. 얇은 층들의 스택은 기판들 중 하나의 면들 중 적어도 하나 위에 위치한다. 스택은 시트, 바람직하게는 중합체와 접촉하지 않는 제2 기판의 면 위에 있을 수 있다. 이 실시예는 적층 글레이징이 제3 기판이 있는 이중 글레이징에 맞추어질 때 유리하다.
모놀리식 글레이징 또는 이중 글레이징 유형의 다중 글레이징으로 사용되는 본 발명에 따른 글레이징은 청색 또는 청록색의 범위 내에서 중립적이고 쾌적하며 차분한 외부 반사 색상을 나타낸다(특히 색상의 주 파장은 450 내지 500 나노미터 정도이다.). 또한, 이 시각적 외관은 글레이징이 관찰되는 입사각(수직 입사각 및 특정 각도에서의 입사각)에 관계없이 거의 변하지 않는다. 이것은 관찰자가 색조 또는 외관에 있어서 상당한 균일성이 부족하다는 인상을 갖지 않는다는 것을 의미한다.
용어 "청록색 범위의 색상"은, L*a*b* 색상 측정 시스템에서 a*가 -10.0 내지 0.0이고 b*는 -10.0 내지 0.0이라는 의미로 본 발명의 의미 내에서 이해되어야 한다.
본 발명의 글레이징은 바람직하게는 a*가 음수, 바람직하게는 -10.0 내지 0.0, 더 바람직하게는 -5.0 내지 0.0이고, 0에 가까운 ab* 값을 갖는 L*a*b* 색상 측정 시스템에서 수직 입사(0°)에서 투과된 색상을 나타낸다.
본 발명의 글레이징은 바람직하게는 L*a*b* 색상 측정 시스템에서 수직 입사(0°)에서 외부측 위에서 반사된 색상을 나타낸다.
-a*Re는 -5.0 내지 0.0 이고, 및
-b*Re는 -8.0 내지 -0.0이다.
유리한 실시예들에 따르면, 본 발명의 글레이징은 바람직하게는 면(2) 위에 위치된 스택을 포함하는 이중 글레이징 형태로, 특히 다음과 같은 성능 품질을 달성하는 것을 가능하게 한다:
-50% 정도의 저 광투과율 TL(이 값을 포함하여 40.0% 내지 55.0%, 또는 심지어 42.0% 내지 52.0%),
-적어도 27% 정도의 높은 외부 반사율 Re(이 값을 포함하여 27.0% 내지 35.0%) 및
-20% 정도 이하의 낮은 내부 반사율 Ri(이 값을 포함하여 5.0% 내지 20.0%).
본 발명의 세부 사항 및 유리한 특징들은 첨부된 도 1에 의해 예시된 다음의 비제한적인 실시예들로부터 나타난다. 이 도면에서, 도면을 더 쉽게 볼 수 있도록 하기 위해 다양한 구성 요소들 사이의 비율은 따르지 않는다.
도 1은 세 개의 기능성 금속층(40, 80, 120)만을 포함하는 본 발명에 따른 스택 구조를 도시하며,이 구조는 투명한 유리 기판(10) 상에 증착된다. 각 기능층(40, 80, 120)은 두 개의 유전체 코팅(20, 60, 100, 140) 사이에 위치하므로:
-제1 기능층(40)(또는 "Ag1")은 제1 유전체 코팅(20)(또는 "M1")과 제2 유전체 코팅(60)(또는 "M2") 사이에 위치하며,
-제2 기능층(80)(또는 "Ag2")은 제2 유전체 코팅(60)(또는 "M2")과 제3 유전체 코팅(100)(또는 "M3") 사이에 위치하며
-제3 기능층(120)(또는 "Ag3")은 제3 유전체 코팅(100)(또는 "M3")과 제4 또는 최종 유전체 코팅(140)(또는 "M4") 사이에 위치한다.
이들 유전체 코팅들(20, 60, 100, 140)은 각각 적어도 하나의 유전체 층(22, 23, 24, 27, 28; 62, 64, 68; 102, 104, 107, 108; 142, 144)을 포함한다.
스택은 다음을 포함할 수도 있다:
-기능층과 접촉하게 위치된 차단 하부층(30, 70),
-기능층과 접촉하게 위치된 차단 상부층(50, 90 및 130),
-예를 들어 TiZr 또는 티타늄 지르코늄 산화물로 만들어진 보호층(160).
실시예들
아래 정의된 얇은 층들의 스택은 6 mm 두께의 투명 소다 석회 유리로 만들어진 기판 위에 증착된다.
실시예들에서:
-기능층들(40, 80 및 120)은 은("Ag") 층이고,
-차단층들(30, 50, 70, 90 및 130)은 니켈 및 크롬("NiCr")의 합금으로 만들어진 금속층이고,
-유전체 층들(22, 23, 24, 27, 28; 62, 64, 68; 102, 104, 107, 108; 142, 144)은:
-알루미늄 도핑된 실리콘 질화물, Si3N4("SiN")로 만들어진 층들(22, 24, 64, 104 및 144)의 경우,
-알루미늄 도핑된 실리콘 지르코늄 질화물("SiZrN")로 만들어진 층(23)의 경우,
-알루미늄 도핑된 산화 아연("ZnO")으로 만들어진 층(28, 62, 68, 102, 108 및 142)의 경우,
-아연 주석 산화물("SnZnO")로 만들어진 층들(27 및 107)의 경우이다.
-흡수층들(26, 66, 106 및 146)은 차단층들과 동일한 재료로 구성되고; 니켈 및 크롬 합금으로 만들어진 금속 흡수층이다(NiCr의 경우 550 nm에서 k = 3.0).
스퍼터링("마그네트론 음극"스퍼터링)에 의해 증착된 층들의 증착 조건들은 표 1에 요약되어 있다.
사용대상(Target employed) 증착 압력 가 스 n at 550 nm
SiN Si:Al at 92:8(wt%) 3.2Х10-3 mbar Ar/(Ar + N2) at 55% 2.03
SiZrN Si(73 at.%); Zr(27 at.%) 3-4Х10-3 mbar Ar/(Ar + N2) at 55% 2.38
ZnO Zn:Al at 98:2 (wt%) 1.8Х10-3 mbar Ar/(Ar + O2) at 63% 1.95
SnZnO Sn-Zn at 50:50 (wt%) 3.1Х10-3 mbar Ar/(Ar + O2) at 66% 2.18
NiCr Ni(80 at.%); Cr(20 at.%) 2-3Х10-3 mbar Ar at 100% 2.50
NbN Nb 2Х10-3 mbar Ar/(Ar + N2) at 60% 3.80
NiCrN Ni(80 at.%); Cr(20 at.%) 3.5Х10-3 mbar Ar/(Ar + N2) at 34% 3.0
Ag Ag 3Х10-3 mbar Ar at 100% -
At. = 원자(atomic)
표 2에는 각 층의 재료와 물리적 두께가 나노메타(nanometer)(달리 표시되지 않는 한)로 나열되어 있으며 각 유전체 코팅의 해당 광학 두께(나노미터)는 일련의 실시예들 1 내지 8로 스택을 포함하는 기판(표 하단에 마지막 열)에 대한 위치의 함수로서 표시된다.
Figure pct00001
*Ep: 물리적 두께(nm); Eo: 광학적 두께(nm).
실시예 1은 참조 실시예(reference example)("ref")이다; 즉, 본 발명을 설명하기 위한 기초로 사용되는 실시예이다. 실시예들 3, 4, 6 및 7은 본 발명(the invention)에 따른 실시예들("inv")이다. 비교 실시예들(comparative examples) 2, 5 및 8은 본 발명 이외의 실시예들("comp")이다.
실시예들 1 내지 8은 세 개의 은 기반 기능성 금속층을 갖는 실시예들이다.
표 3은 스택이 6/16/4 구조의 이중 글레이징의 일부를 형성할 때 측정된 주요 광학 특성을 나열한다: (외부)6 mm 유리/90% 아르곤으로 채워진 16 mm 중간층 공간/4 mm 유리(내부), 스택은 면(2)에 위치한다(글레이징의 면(1)은 평소와 같이 글레이징의 가장 외부면임).
이 이중 글레이징의 경우
-TL은 다음과 같이 표시한다: 가시 영역의 광 투과율(%)은 2° 관찰자에서 광원 D65에 따라 측정되고;
-a*T 및 b*T는 L*a*b* 시스템의 투과시 수직 입사(0°)에서 색상 a* 및 b*를 표시하며, 2° 관찰자에서 광원 D65에 따라 측정되고 글레이징에 수직으로 측정되고;
-Re는 다음과 같이 표시한다: 가시 영역의 광 반사율(%)은, 가장 바깥쪽 면,면(1) 측 위에 2° 관찰자에서 광원 D65에 따라 측정되고;
-a*Re 및 b*Re는 L*a*b* 시스템의 반사시 수직 입사(0°)에서 색상 a* 및 b*를 표시하며, 가장 바깥쪽 면 측 위에 2° 관찰자에서 광원 D65에 따라 측정되며 따라서 글레이징에 수직으로 측정되고,
-Ri는 다음과 같이 표시한다: 가시 영역의 광 반사율(%)은, 내부면, 면(4) 측 위에 2° 관찰자에서 광원 D65에 따라 측정되고;
-a*Ri 및 b*Ri는 L*a*b* 시스템의 반사시 수직 입사(0°)에서 색상 a* 및 b*를 표시하며, 내부면 측 위의 2° 관찰자에서 광원 D65에 따라 측정되며 따라서 글레이징에 수직으로 측정되고;
-a*(60°) 및 b*(60°)는 (모놀리식)기판 단독의 경우 스택 반대쪽에 있는 유리면 위의 2° 관찰자에서 광원 D65에 따라 법선에 대해 60° 입사로 측정된 L*a*b* 시스템의 반사에서 a* 및 b* 색상을 나타낸다.
아래 표시된 목표값은 본 발명의 매우 성공적인 버전에서, 본 발명에 대해 동시에 바람직한 값이다.
Figure pct00002
본 발명에 따르면, 50% 정도(이 값들을 포함하여 40% 내지 55%)의 낮은 광 투과율 TL을 가지며, 적어도 27%(이 값을 포함하여 27% 내지 35%) 정도의 높은 외부 반사율 Re 및 20% 이하(이 값을 포함하여 5% 내지 20%) 정도의 낮은 내부 반사율 Ri을 가지며, 면(2) 위에 얇은 층들의 스택이 있는 이중 글레이징의 경우 선택도 S ≥ 1.8을 갖는 세 개의 기능성 금속층을 갖는 스택을 포함하는 글레이징을 제조할 수 있다. 실시예 3, 4, 6 및 7은 모두 이러한 모든 특징을 가지고 있으며, 특히 표에서 밑줄이 그어진 흡수성 재료로 만들어진 특정층을 갖는다:
-실시예 3에서 흡수성 재료가 제2 기능층(80)과 제3 기능층(120) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이들은 총 두께가 1.2 nm인 층들(90 및 106)이며 흡수성 재료가 기판의 면과 제1 기능층(40) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이것은 총 두께가 단지 0.3 nm인 층(30)이며, 흡수성 재료는 제3 기능층(120) 위에 존재하고, 이것은 총 두께가 단지 0.2 nm인 층(130)이며;
-실시예 4에서, 흡수성 재료가 제1 기능층(40)과 제2 기능층(80) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이들은 총 두께가 1.7 nm인 층들(50, 66 및 70)이며 흡수성 재료가 기판의 면과 제1 기능층(40) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이것은 총 두께가 0.3 nm인 층(30)이며 흡수성 재료는 제3 기능층(120) 위에 존재하고, 이것은 총 두께가 단지 0.2 nm인 층(130)이며;
-실시예 6에서 흡수성 재료가 상기 제1 기능층(40)과 상기 제2 기능층(80) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이들은 총 두께가 1.7 nm인 층들(50, 66 및 70)이며 흡수성 재료가 제2 기능층(80) 및 제3 기능층(120) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이들은 총 두께가 1.2 nm인 층들(90 및 106)이며 흡수성 재료가 기판의 면과 제1 기능층(40) 사이에 존재하는 사실로 인해, 총 두께가 단지 0.3 nm인 층(30)이며 흡수성 재료가 제3 기능층(120) 위에 존재하고, 이것은 총 두께가 단지 0.2 nm인 층(130)이며;
-실시예 7에서 흡수성 재료가 상기 제1 기능층(40)과 상기 제2 기능층(80) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이들은 총 두께가 1.7 nm인 층들(50 및 70)이며 흡수성 재료가 기판의 면과 제1 기능층(40) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이것은 총 두께가 단지 0.3 nm인 층(30)이며 흡수성 재료가 제3 기능층(120) 위에 존재하고, 총 두께가 단지 0.2 nm인 층(130)이다.
본 발명에 따른 이러한 실시예들의 경우, 흡수성 재료는 제1 및 제2 기능층들 사이 및/또는 제2 및 제3 기능층 사이에 상대적으로 큰 두께로 존재하는 반면 제1 기능층 아래 및 제3 기능층 위에 상대적으로 작은 두께로 존재한다는 점에 유의해야 하며; 50% 정도의 낮은 광 투과율, 적어도 27% 정도의 높은 외부 반사율 Re 및 낮은 내부 반사율 Ri 20% 이하 정도의 낮은 내부반사율을 동시에 갖는 글레이징을 얻을 수 있게 하는 흡수성 재료의 이러한 특별한 분포이다.
실시예들 1, 2, 5 및 8은 50% 정도(이 값들을 포함하여 40% 내지 55%)의 낮은 광 투과율 TL,을 가지며, 적어도 27%(이 값을 포함하여 27% 내지 35%) 정도의 높은 외부 반사율 Re 및 20% 이하(이 값을 포함하여 5% 내지 20%) 정도의 낮은 내부 반사율 Ri을 가지며, 선택도 S ≥ 1.8를 갖는 글레이징을 생성하는 것은 다음으로 가능하지 않다:
-실시예 1에서 스택에 흡수성 재료가 충분하지 않은 사실로 인하며;
-실시예 2에서 층(146)의 흡수성 재료가 최종 층으로서 스택 위에 완전히 위치한다는 사실로 인하며;
-실시예 5에서 층(26)의 흡수성 재료가 제1 유전체 코팅(20)에 위치한다는 사실로 인하며;
-실시예 8에서 기판과 제1 기능성 금속층(40)(0.7 nm의 층(30)) 사이에 흡수성 재료가 너무 많고 제3 기능성 금속층(120)(0.6 nm의 층(130)) 위에 흡수성 재료가 너무 많다는 사실로 인한다.
본 발명에 따른 실시예들 3, 4, 6 및 7은 모두 투과시에 바람직하게는 청색 또는 청녹색 범위, 그러나 매우 약한 범위에서 쾌적하고 매우 약한 착색을 갖는다.
표 4에는 각 층의 재료 및 물리적 두께가 나노미터(달리 표시되지 않는 한)로 나열되어 있으며 각 유전체 코팅의 해당 광학 두께(나노미터)는 일련의 실시예들 10 내지 20에 대한 스택을 포함하는 기판(표 하단 마지막 열)에 대해 위치의 함수로 나열된다.
Figure pct00003
Figure pct00004
*Ep: 물리적 두께(nm); Eo: 광학적 두께(nm).
표 5는 스택이 6/16/4 구조의 이중 글레이징의 일부를 형성할 때 표 3과 같이 측정된 주요 광학 특성을 나열한다: (외부) 6 mm 유리/90% 아르곤으로 채워진 16 mm 중간층 공간/4 mm 유리(내부), 스택은 면(2)에 배치된다(평상시와 같이 글레이징의 면(1)은 글레이징의 가장 바깥쪽 면임).
Figure pct00005
본 발명에 따르면, 50% 정도(이 값들을 포함하여 40% 내지 55%)의 낮은 광 투과율 TL을 가지며, 적어도 27%(이 값을 포함하여 27% 내지 35%) 정도의 높은 외부 반사율 Re 및 20% 이하(이 값을 포함하여 5% 내지 20%) 정도의 낮은 내부 반사율 Ri을 가지며, 면(2) 위에 얇은 층들의 스택이 있는 이중 글레이징의 경우 선택도 S ≥ 1.8을 갖는 세 개의 기능성 금속층을 갖는 스택을 포함하는 글레이징을 제조할 수 있다. 실시예 13 내지 18 및 20은 모두 이러한 모든 특징을 가지고 있으며, 특히 표에서 밑줄이 그어진 흡수성 재료로 만들어진 특정층으로 인해 다음과 같다:
-실시예 13에서, 흡수성 재료가 제1 기능층(40)과 제2 기능층(80) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이들은 총 두께가 1.65 nm인 층들(50 및 70)이며 흡수성 재료가 기판의 면과 제1 기능층(40) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이것은 총 두께가 단지 0.15 nm인 층(30)이며 흡수성 재료는 제3 기능층(120) 위에 존재하고, 이것은 총 두께가 단지 0.3 nm인 층(130)이며;
-실시예 14에서 흡수성 재료가 제2 기능층(80)과 제3 기능층(120) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이들은 총 두께가 1.25 nm인 층(90)이며 흡수성 재료가 기판의 면과 제1 기능층(40) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이것은 총 두께가 단지 0.15 nm인 층(30)이며, 흡수성 재료는 제3 기능층(120) 위에 존재하고, 이것은 총 두께가 단지 0.3 nm인 층(130)이며;
-실시예 15에서, 흡수성 재료가 제1 기능층(40)과 제2 기능층(80) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이들은 총 두께가 1.65 nm인 층들(50, 66 및 70)이며 흡수성 재료가 기판의 면과 제1 기능층(40) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이것은 총 두께가 단지 0.15 nm인 층(30)이며 흡수성 재료는 제3 기능층(120) 위에 존재하고, 이것은 총 두께가 단지 0.3 nm인 층(130)이며;
-실시예 16에서, 흡수성 재료가 제1 기능층(40)과 제2 기능층(80) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이들은 총 두께가 1.65 nm인 층들(50, 66 및 70)이며 흡수성 재료가 기판의 면과 제1 기능층(40) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이것은 총 두께가 단지 0.15 nm인 층(30)이며 흡수성 재료는 제3 기능층(120) 위에 존재하고, 이것은 총 두께가 단지 0.3 nm인 층(130)이며;
-실시예 17에서, 흡수성 재료가 제1 기능층(40)과 제2 기능층(80) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이들은 총 두께가 1.15 nm인 층들(50 및 70)이며 흡수성 재료가 기판의 면과 제1 기능층(40) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이것은 총 두께가 단지 0.15 nm인 층(30)이며 흡수성 재료는 제3 기능층(120) 위에 존재하고, 이것은 총 두께가 단지 0.3 nm인 층(130)이며; 이 실시예 17은 제3 유전체 코팅에 흡수층(106)을 더 포함하며;
-실시예 18에서, 흡수성 재료가 제1 기능층(40)과 제2 기능층(80) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이들은 총 두께가 1.15 nm인 층들(50 및 70)이며 흡수성 재료가 기판의 면과 제1 기능층(40) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이것은 총 두께가 단지 0.15 nm인 층(30)이며 흡수성 재료는 제3 기능층(120) 위에 존재하고, 이것은 총 두께가 단지 0.3 nm인 층(130)이며;
-실시예 20에서, 흡수성 재료가 제1 기능층(40)과 제2 기능층(80) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이들은 총 두께가 1.15 nm인 층들(50, 66 및 70)이며 흡수성 재료가 기판의 면과 제1 기능층(40) 사이에 존재하는 사실로 인해, 이것은 총 두께가 단지 0.15 nm인 층(30)이며 흡수성 재료는 제3 기능층(120) 위에 존재하고, 이것은 총 두께가 단지 0.3 nm인 층(130)이다.
실시예들 10 내지 12 및 19는 50% 정도(이 값들을 포함하여 40% 내지 55%)의 낮은 광 투과율 TL,을 가지며, 적어도 27%(이 값을 포함하여 27% 내지 35%) 정도의 높은 외부 반사율 Re 및 20% 이하(이 값을 포함하여 5% 내지 20%) 정도의 낮은 내부 반사율 Ri을 가지며, 선택도 S ≥ 1.8를 갖는 글레이징을 생성하는 것이 다음으로 가능하지 않다:
-실시예 10에서, 스택에 흡수재가 충분하지 않다는 사실로 인하며;
-실시예 11에서, 층(30)의 흡수성 재료가 제1 기능성 금속층(20) 아래에 위치한다는 사실로 인하며;
-실시예 12에서, 층(130)의 흡수성 재료가 제3 기능성 금속층(120) 위에 위치한다는 사실로 인하며;
-실시예 19에서, 제1 기능성 금속층(40)과 제2 기능성 금속층(80) 사이에 흡수성 재료가 충분하지 않다는 사실에 인한다.
두 개의 추가 실시예들은 실시예 15에 기초하여 1 nm NiCr의 흡수성 재료로 만들어진 층(64)를 다음으로 대체하여 수행되었다:
-1 nm의 NbN의 흡수성 재료로 만들어진 층(64)(실시예 21; 550 nm에서 k = 2.9) 및
-1 nm의 NiCrN의 흡수성 재료로 만들어진 층(64)(실시예 22; 550 nm에서 k = 3.3).
이러한 실시예들을 통해 다음과 같이 표 3 및 5와 같은 유형의 글레이징을 생산할 수 있었다:
-50.2%(실시예 21) 및 46.1%(실시예 22)의 저 광 투과율 TL,
-27.8%(실시예 21) 및 29.2%(실시예 22)의 높은 외부 반사율 Re,
-19.2%(실시예 21) 및 17.2%(실시예 22)의 낮은 내부 반사율 Ri,
-27.4%(실시예 21) 및 25.5%(실시예 22)의 높은 태양 계수 "g", 및
-1.83(실시예 21) 및 1.81(실시예 22)의 높은 선택도 "s".
다른 일련의 실시예들은 서로 다른 기능층의 두께 분포로 수행되었다.
표 6에는 각 층의 재료와 물리적 두께가 나노메타(달리 표시되지 않는 한)로 나열되어 있으며 각 유전체 코팅의 해당 광학 두께(나노미터)는 일련의 실시예들 21 내지 26로 스택을 포함하는 기판(표 하단에 마지막 열)에 대한 위치의 함수로서 표시된다.
Figure pct00006
*Ep: 물리적 두께(nm); Eo: 광학적 두께(nm).
표 7은 스택이 6/16/4 구조의 이중 글레이징의 일부를 형성할 때 표 3 및 5와 같이, 측정된 주요 광학 특성을 나열한다: (외부)6 mm 유리/90% 아르곤으로 채워진 16 mm 중간층 공간/4 mm 유리(내부), 스택은 면(2)에 위치한다(글레이징의 면(1)은 평소와 같이 글레이징의 가장 바깥쪽 면임).
Figure pct00007
본 발명에 따른 실시예 21은 기능성 금속층들의 두께 분포가 다르다는 점에서 앞선 실시예들과 다르다: 제1 기능성 금속층은 이전보다 더 얇고, 제2 기능성 금속층은 제1 기능성 금속층보다 더 두껍고 제3 기능성 금속층은 제2 기능성 금속층보다 더 두껍다.
본 발명에 따른 실시예 24는 기능성 금속층들의 두께 분포가 다르다는 점에서 앞선 실시예들과 다르다: 제2 기능성 금속층은 가장 얇고, 제1 기능성 금속층은 제2 기능성 금속층보다 더 두껍고 제3 기능성 금속층은 제1 기능성 금속층보다 더 두껍다.
이러한 실시예 21 및 24의 경우, 제1 및 제4 유전체 코팅의 흡수성 재료층들의 상대적으로 얇은 두께에 비해 제2 및 제3 유전체 코팅들의 흡수성 재료층들의 상대적으로 두꺼운 두께는 본 발명에 대한 바람직한 광학 특성(두번째 열에서 불림) 및 심지어 더 바람직한 값들(세번째 열)을 달성할 수 있게 한다.
실시예 22 및 23은 실시예 21과 기능성 금속층의 두께에 대해 동일한 분포를 갖지만, 제1 및 제4 유전체 코팅에서 흡수성 재료층의 두께가 제2 및 제3 유전체 코팅에서 흡수성 재료층의 두께에 비교하여 너무 높기 때문에 본 발명에 바람직한 광학 특성을 달성하지 못한다.
마찬가지로, 실시예 25 및 26은 실시예 24와 기능성 금속층의 두께에 대해 동일한 분포를 갖지만 제1 및 제4 유전체 코팅에서 흡수성 재료층의 두께가 제2 및 제3 유전체 코팅에서 흡수성 재료층의 두께에 비교하여 너무 높기 때문에 본 발명에 바람직한 광학 특성을 달성하지 못한다.

Claims (14)

  1. 얇은 층들의 스택을 갖는 하나의 면 위에 코팅된 투명 기판을 포함하는 재료로서, 상기 면으로부터 시작하여
    -기판으로부터 시작하여 각각 물리적 두께들이 Ea1, Ea2 및 Ea3인 제1 기능층(Ag1), 제2 기능층(Ag2) 및 제3 기능층(Ag3)으로 표시된 세 개의 은 기반 기능성 금속층들 및
    -기판의 상기 면으로부터 시작하여 각각의 광학 두께들 Eo1, Eo2, Eo3 및 Eo4을 갖는, M1, M2, M3 및 M4으로 표시된 각각의 유전체 코팅은 유전체 층 또는 층들의 유전체 조립체를 포함하여,각 기능성 금속층이 두 개의 유전체 코팅 사이에 위치되는 네 개의 유전체 코팅들을,
    교대로 연속적으로 포함하는 상기 재료에 있어서,
    상기 재료는,
    -흡수성 재료는 1.0 ≤ Abs2 ≤ 5.0 nm가 되는 총 두께(Abs2)로 상기 제1 기능층(Ag1)과 상기 제2 기능층(Ag2) 사이에 존재하며/또는 흡수성 재료는 1.0 ≤ Abs3 ≤ 5.0 nm가 되는 총 두께(Abs3)로 상기 제2 기능층(Ag2)와 상기 제3 기능층(Ag3) 사이에 존재하며;
    -흡수성 재료는 0.0 < Abs1 ≤ 0.5 nm가 되는 총 두께(Abs1)로 상기 기판의 면과 상기 제1 기능층(Ag1) 사이에 존재하며 흡수성 재료는 0.0 < Abs4 ≤ 0.5nm가 되는 총 두께(Abs4)로 상기 제3 기능층(Ag3) 위에 존재하는 것을 특징으로 하는, 재료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기능층들(Ag1, Ag2)의 각 물리적 두께들(Ea1 및 Ea2)은 각각 7.0 내지 12.0 nm이고, 상기 제3 기능층(Ag3)의 물리적 두께(Ea3)는 13.0 내지 16.0 nm인, 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 기능층(Ag1)과 상기 제2 기능층(Ag2) 사이에 존재하는 상기 흡수성 재료는 상기 기능층(Ag2)과 접촉하여 존재하고, 상기 전체 두께(Abs2)의 적어도 절반, 바람직하게는 전체가 상기 기능층(Ag2)과 접촉하여 위치하는, 재료.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 기능층(Ag2)과 상기 제3 기능층(Ag3) 사이에 존재하는 상기 흡수성 재료는 상기 기능층(Ag2)과 접촉하여 존재하며, 상기 전체 두께(Abs3)의 적어도 절반, 바람직하게는 전체가 상기 기능층(Ag2)과 접촉하여 위치하는, 재료.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유전체 코팅(M1), 바람직하게는 오직 이 제1 유전체 코팅(M1)은 굴절률이 550 nm에서 적어도 2.15이고 광학 두께(Eo12)는 10.0 내지 40.0 nm인 높은 지수 층(12)을 포함하는, 재료.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유전체 코팅(M1)은 130.0 내지 160.0 nm의 광학 두께(Eo1)를 갖는, 재료.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 유전체 코팅(M2)은 80.0 내지 100.0 nm의 광학 두께(Eo2)를 갖는, 재료
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 유전체 코팅(M3)은 140.0 내지 180.0 nm의 광학 두께(Eo3)를 갖는, 재료.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4 유전체 코팅(M4)는 50.0 내지 90.0 nm의 광학 두께(Eo4)를 갖는, 재료.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유전체 코팅(M1)의 광학 두께(Eo1)에 대한 상기 제2 유전체 코팅(M2)의 광학 두께(Eo2)의 비는 한편으로는 0.4 이상이고, 다른 한편으로는 0.9이하인, 재료.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4 유전체 코팅(M4)의 광학 두께(Eo4)에 대한 상기 제1 유전체 코팅(M1)의 광학 두께(Eo1)의 비는 1.5보다 크거나, 심지어 1.8보다 크거나, 심지어 2.0보다 큰, 재료.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유전체 코팅(M1)의 광학 두께(Eo1)에 대한 상기 제3 유전체 코팅(M3)의 광학 두께(Eo3)의 비가 0.9 내지 1.1인, 재료.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 재료를 포함하는 글레이징으로서, 상기 글레이징은 바람직하게는 적층 또는 다중 글레이징의 형태, 특히 이중 글레이징 또는 삼중 글레이징의 형태인, 글레이징.
  14. 제13항에 있어서,
    40.0% ≤ TL ≤ 55.0%인 광 투과율 TL, 적어도 27.0%인 외부 반사율 Re과 20.0%이하인 내부 반사율 Ri을 갖는 이중 글레이징 형태인, 글레이징.
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