KR20210099602A - 낮은 cte 중심 판유리를 가진 절연 유리 유닛 - Google Patents

낮은 cte 중심 판유리를 가진 절연 유리 유닛 Download PDF

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KR20210099602A
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마이클 아아론 맥도날드
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

절연 유리 유닛은 제1 판유리, 제2 판유리, 및 상기 제1 및 제2 판유리 사이의 제3 판유리, 및 상기 제1 판유리와 제3 판유리 사이의 제1 밀봉된 갭 공간 및 상기 제2 판유리와 제3 판유리 사이의 제2 밀봉된 갭 공간을 포함한다. 상기 제3 판유리는 0 내지 약 300 ℃의 온도 범위에 걸쳐 약 70 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE)를 가진 제1 유리 시트를 포함한다.

Description

낮은 CTE 중심 판유리를 가진 절연 유리 유닛
본 출원은 35 U.S.C. § 119 하에 2018년 11월 30일에 제출된 미국 가출원 번호 제62/773,287호, 제62/773,378호 및 제62/773,382호의 우선권을 주장하며, 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.
본원에 개시된 것은 일반적으로 예컨대 약 70 x 10-7/℃ 미만의 낮은 열팽창계수(CTE)를 가진, 적어도 하나의 판유리, 또는 적어도 하나의 판유리의 유리 시트 구성요소를 가진 둘 이상의 유리의 판유리를 포함하는 절연 유리 유닛(IGU, insulated glass units)에 대한 것이다. 낮은 CTE 중심 판유리는 또한 예컨대 0.9 mm 미만의 두께를 가진 얇은 중심 판유리를 허용한다. 본 개시는 또한 일반적으로 2개의 낮은 CTE 유리 시트를 포함하는 라미네이트된 중심 판유리를 포함하는 절연 유리 유닛(IGU)에 대한 것이다. 본 개시는 또한 일반적으로 하나 이상의 얇은 중심 판유리를 포함하는 이러한 IGU를 제조하는 방법에 대한 것으로서, 적어도 하나의 중심 판유리가 적어도 하나의 표면에 저-방사("low-E", low-emissivity) 코팅을 포함한다.
절연 유리 유닛(IGU)은 건축, 자동차, 디스플레이, 및 기구 구성요소를 포함하여, 매우 다양한 응용 분야에서 구성요소로서 유용하다. IGU는 빌딩 또는 자동차에 다중-판유리 윈도우로서 사용되어 외부 환경 온도로부터 절연 성능을 제공한다. IGU는 통상적으로 둘레 에지에 실(seal)에 의해 밀봉된 둘 이상의 유리의 판유리를 포함한다. 판유리는 이격되고, 각 판유리 사이의 공간은, 밀봉되면, 아르곤 또는 크립톤, 또는 불활성 가스 혼합물과 같은 불활성 가스로 채워질 수 있다. 그렇게 하면서, IGU의 절연 또는 열적 성능이 개선될 수 있다. 그러나, 밀봉된 절연 가스 층의 완전한 이점은 통상적으로 판유리의 하나 이상의 유리 상에 하나 이상에 저 방사("low-E") 코팅의 추가를 통해 달성된다. 저 방사 코팅은 방사 및 방사의 흡수에 의해, 판유리에서 판유리로, 열 에너지의 전달을 줄이는 역할을 한다.
열 및 절연 성능에 더해, IGU는 통상적으로 예를 들어, 중량, 두께, 광 투과율, 기계적 강도, 및/또는 제조 비용을 포함하는 다른 설계 제약을 충족한다.
3중 판유리 IGU(예컨대, 2개의 공기 공동(air cavity)을 가진 3개의 유리의 판유리)는, 태양열 취득 계수(SHGC, solar heat gain coefficient) 및/또는 절연 U-값의 대략 20-30% 이상의 개선으로 나타낸 것과 같이, 2중 판유리 IGU(예컨대, 하나의 공기 공동을 가진 2개의 유리의 판유리)에 비해 개선된 열 및 절연 성능을 나타낸다. 그러나, 3중 판유리 IGU는 바람직하지 않은 중량, 두께 및/또는 제조 비용을 나타낼 수 있다. 또한, 추가 판유리와 관련한 추가 중량, 두께, 및/또는 제조 비용은 IGU에 악영향을 미쳐, 특정 적용에 대한 설계 필요성을 충족하지 못할 수 있다.
중앙 판유리 두께를 줄이는 것이 이전에 제안되었다. 그러나, 중앙 판유리가 양측면에서 절연되기 때문에, 훨씬 더 높은 온도에 도달할 수 있고 그러므로 내부- 및 외부-측 판유리보다 더 높은 응력 수준에 도달할 수 있으므로, 통상적으로 열 구배(thermal gradients)에 의해 생성된 응력에 충분히 저항하기 위한 기계적 강도를 개선하도록 중앙 판유리의 유리가 열 강화되는 것이 필요하다. 소다 석회 윈도우 유리의 열 강화를 통한 충분한 강화를 개발하기 위해, 적어도 1.5 - 2 mm의 시트 두께가 일반적으로 요구되며, 이는 매우 얇은(예컨대, 1 mm 미만) 유리의 사용 및 이러한 매우 얇은 유리의 결과적인 이점을 방지한다.
전술한 바와 같이, 얇은 중앙 판유리가 중량 절약을 위해 바람직하지만, 열적 템퍼링 공정은 IGU의 중앙 판유리에서 일어나는 열 응력에 저항하기 위해, 얇은 시트에서, 충분한 강도를 제공하는 것의 어려움에 부딪힌다. 또한, IGE의 중앙 판유리 또는 층으로서 매우 얇은 유리의 시트를 절단하고 설치하기 위한 필요한 취급 및 조작은 수행/달성하기 어려울 수 있다. 이러한 어려움을 극복하기 위한 하나의 접근법은 화학적으로 강화된 매우 얇은 유리 시트를 이용하는 것이다. 화학적인 강화는 취급 요건을 용이하게 하고 중앙 판유리로서 생산된 열 응력을 시트가 견디게 할 수 있다. 그러나, 중앙 판유리가 하나의 측면 또는 양 측면이 저-방사 코팅을 가질 필요성이 있는 윈도우 설계에서, 제조가능성은 잠재적으로 그러한 화학적으로 강화된 얇은 시트 유리의 문제입니다. 예를 들어, 저-방사 코팅은 대형 시트에서 매우 유효하게 수행되지만, 저-방사 코팅 시트는 화학적으로 강화될 수 있다. 또한, 화학적 강화가 윈도우용 크기로 이후 절단되는 대형 시트 상에 사용된 경우, 이때 시트 절단은, 가능하지만, 종종 파손 손실 가능성을 가진 다소 민감하고 어려운 공정이다. 이러한 결과는 대규모 제조에 좋지 않다. 또한, 시트의 에지에서 화학적으로 보강된 강도의 대부분 또는 모두는 절단 공정에 의해 손실될 수 있다. 따라서, 강화의 취급 이점은 실현되지 않을 수 있고, 결과적인 제조 경제성은 특히 유익하지 않을 수 있다. 대안으로서, 먼저 크기로 절단하고, 이후 강화하고, 이후 코팅하는 것은 맞춤형, 개별-조각 코팅 및 강화에 대한 필요성으로 인해, 또한 제조 공정으로서 경제적으로 매력적이지 않다. 더욱이, 중앙 판유리의 더 얇은 두께는 IGU의 음향 성능(소음 감쇠)을 낮추는 경향이 있다. 따라서, 필요한 설계 및 성능 특성을 가진 IGE의 중앙 판유리 또는 층으로서 유리의 매우 얇은 시트를 절단하고 설치하기 위한 필요한 취급 및 조작은 수행하고 달성하기 어려울 수 있다.
본 개시는 제1 판유리, 제2 판유리, 및 제1 및 제2 판유리 사이의 제3 판유리를 포함하는 절연된 유리 유닛, 및 상기 제1 판유리와 제3 판유리 사이의 제1 밀봉된 갭 공간 및 제2 판유리와 제3 판유리 사이의 제2 밀봉된 갭 공간에 대한 것이다. 제3 판유리는 0 내지 약 300 ℃의 온도 범위에 걸쳐 약 70 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE)를 가진 제1 유리 시트를 포함한다. 제3 판유리는 폴리머 중간층과 함께 라미네이트된 제1 및 제2 유리 시트를 포함할 수 있고, 제1 및 제2 유리 시트는 0 내지 약 300 ℃의 온도 범위에 걸쳐 약 70 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE)를 나타낸다.
본 개시의 다른 구현 예에 따라, 절연 유리 유닛("IGU", insulate glass unit)는 절연된 유리 유닛(1101)을 포함하고, 또한 제1 판유리, 제2 판유리, 제3 판유리 및 제1 및 제2 판유리 사이에 배치된 제4 판유리를 포함하는 것을 설명된다. 제1 밀봉된 갭 공간은 제1 판유리와 제3 판유리 사이에 규정된다. 제2 밀봉된 갭 공간은 제3 판유리와 제4 판유리 사이에 규정되고 제3 밀봉된 갭 공간은 제2 판유리와 제4 판유리 사이에 규정된다. 제3 판유리는 0 내지 약 300 ℃의 온도 범위에 걸쳐 약 70 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE)를 가진 제1 유리 시트를 포함한다. 제3 판유리는 폴리머 중간층과 함께 라미네이트된 제1 및 제2 유리 시트를 포함할 수 있고, 제1 및 제2 유리 시트는 0 내지 약 300 ℃의 온도 범위에 걸쳐 약 70 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE)를 갖는다. 제4 판유리는 마찬가지로 폴리머 중간층과 함께 라미네이트된 제1 및 제2 유리 시트를 포함할 수 있고, 제1 및 제2 유리 시트는 0 내지 약 300 ℃의 온도 범위에 걸쳐 약 70 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE)를 갖는다.
본 개시의 또 다른 구현 예에 따라, 절연된 유리 유닛을 만드는 방법은 대형 유리 시트로부터 선택된 크기의 제3 판유리를 절단하는 단계로서, 상기 대형 유리 시트는 0 내지 약 300 ℃의 온도 범위에 걸쳐 약 70 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE)를 가지며, 이후 제1 및 제2 판유리, 또는 제1, 제2, 제3, 및 제4 판유리를 가진 제3 판유리를 조립하여, 제3 판유리의 한 측면에 규정된 제1 밀봉된 갭 공간 및 제3 판유리의 다른 측면에 규정된 제2 밀봉된 갭 공간을 가진 제1 및 제2 판유리 사이에 위치한 제3 판유리를 가진 절연된 유리를 형성하는 단계를 포함한다.
본 개시의 추가 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명에 기재될 것이며, 일부는 그 설명으로부터 당업자에게 쉽게 이해될 것이며 또는 다음의 상세한 설명, 청구범위, 및 첨부된 도면들을 포함하여, 본원에 설명된 방법을 실시함으로써 이해될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 본 개시의 다양한 구현 예를 제시하고 청구 범위의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 프레임워크를 제공하도록 의도된 것임을 이해해야 한다. 첨부된 도면은 본 개시의 추가 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되고 그 일부를 구성한다. 도면은 본 개시의 다양한 구현 예를 예시하고, 설명과 함께 본 개시의 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.
다음의 상세한 설명은 다음의 도면들과 함께 읽혀질 때 더 쉽게 이해될 수 있다.
도 1은 본 개시의 구현 예에 따른 3개 판유리 IGU의 단면도이다.
도 2는 본 개시의 구현 예에 따른 3개 판유리 IGU의 단면도이다.
도 3은 본 개시의 구현 예에 따른 4개 판유리 IGU의 단면도이다.
도 4는 본 개시의 구현 예에 따른 IGU를 만드는 방법의 예시이다.
도 5는 +60 ℃에서 3개-층 IGU 내의 EAGLE XG®유리의 중심 층에 최대 응력(max principle stress)을 예시한다.
도 6은 -40 ℃에서 3개-층 IGU 내의 EAGLE XG®유리의 중심 층의 편향을 예시한다.
도 7은 통상적인 롤러 간격을 가진 롤러 베드 컨베이어(roller bed conveyor)에서 처리되는 유리 시트에 대한, 두께의 함수로서, 유리 시트의 선단 에지의 편향(처짐, sag)의 그래프이다.
도 8은 시트 두께의 함수로서, 단면-두께 열 구배 하에서 그 에지에서 구속된 유리 시트의 편향 및 응력의 그래프이다.
본 개시의 다양한 구현 예는 이제 도 1-8을 참고하여 논의될 것이며, 이는 IGU의 대표적인 구현 예, 및 그 구성요소, 특징, 또는 성질을 예시한다. 다음의 일반적인 설명은 청구된 디바이스의 개요를 제공하려는 것이며, 다양한 관점들은 비-제한적인 도시된 구현 예를 참고하여 본 개시에 걸쳐 더 구체적으로 논의될 것이며, 이들 구현 예는 본 개시의 맥락 내에서 서로 상호 교환된다.
본원에 논의된 것은 제1 판유리, 제2 판유리, 및 제1 및 제2 판유리 사이에 배치된 제3 판유리를 포함하는 절연된 유리 유닛(IGU)이다. IGU(1000)의 하나의 구현 예는 도 1의 단면에 예시된다. 다른 구현 예는 도 2 및 3의 단면에서 예시된다. 일부 구현 예에서, 제3 판유리는 중간 폴리머 필름(intermediate polymeric film)을 가진 2개의 유리의 시트를 포함하는 유리 라미네이트를 포함한다. 중앙 판유리를 이루는 하나 이상의 유리의 시트는 0 내지 약 300 ℃의 온도 범위에 걸쳐, 약 70 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE)를 가질 수 있다.
IGU(1000)의 하나의 구현 예는 도 1에 예시되고, IGU는 3개의 판유리(110, 120, 130)를 포함한다. 제1 (외부) 판유리(110)는 그 외부 표면(112)이 주위 외부 환경을 향하도록 위치될 수 있다. 제2 (내부) 판유리(120)는 외부 표면(122)이 예컨대, 빌딩, 자동차, 또는 기구 안쪽의 실내를 향하도록 위치될 수 있다. 제3 (중앙) 판유리(130)는 판유리(110, 120)들 사이에 배치되고 판유리(110, 120)들에서 이격될 수 있다. 제3 판유리(130)는 제1 및 제2 판유리(110, 120)에 실질적으로 평행하게 위치될 수 있다. 판유리(110, 120, 130)들은 모두 광학적으로 투명할 수 있고, 또는 하나 이상의 층, 또는 하나 이상의 부분 또는 일부는 반-투명하거나, 불투명하거나, 또는 반-불투명일 수 있다. 제3 판유리(130)는 0 내지 약 300 ℃의 온도 범위에 걸쳐, 약 70 x 10-7/℃ 미만, 대안으로서, 약 50 x 10-7/℃ 미만, 또는 대안으로서, 약 35 x 10-7/℃ 미만의 CTE를 가진 적어도 하나의 유리 시트를 포함한다. 일부 구현 예에서, 예를 들어, 도 2의 IGU(1100)로서 나타낸 바와 같이, 제3 판유리(130)는 중간 폴리머 필름 또는 중간층(133)을 가진 제1 및 제2 유리의 시트(131, 132)를 포함하는 유리 라미네이트를 포함한다.
다양한 구현 예에 따라, 제1 및 제2 판유리(110, 120)는 제3 판유리(130)보다 더 두꺼울 수 있다. 일부 구현 예에서, 제1 판유리(110)는 제3 판유리(130)보다 더 두껍다. 다른 구현 예에서, 제2 판유리(120)는 제3 판유리(130)보다 더 두껍다. 일부 구현 예에서, 판유리(110, 120)는, 그 사이의 모든 범위 및 하위 범위를 포함하여, 약 2 mm 내지 약 16 mm, 대안으로 약 2 mm 내지 약 10 mm, 예컨대, 약 3 mm 내지 약 8 mm, 대안으로 약 4 mm 내지 약 7 mm, 또는 대안으로 약 5 mm 내지 약 6 mm의 두께 범위를 가질 수 있다. 비-제한적인 구현 예에서, 제1 및 제2 판유리(110, 120)는 소다 석회 유리를 포함하지만, 알루미노실리케이트(aluminosilicate), 및 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 또는 다른 유리와 같이, 제한 없이 다른 유리 유형이 사용될 수 있다. 제1 및/또는 제2 판유리(110, 120)의 열팽창계수(CTE)는, 다양한 구현 예에서, 약 70 x 10-7/℃, 예컨대, 약 75 x 10-7/℃보다 클 수 있고, 대안으로 약 80 x 10-7/℃, 대안으로 약 85 x 10-7/℃, 대안으로 약 90 x 10-7/℃, 약 95 x 10-7/℃, 또는 대안으로 약 10 x 10-6/℃보다 클 수 있고, 그 사이의 모든 범위 및 하위 범위를 포함하여, 예컨대, 약 70 x 10-7/℃ 내지 약 15 x 10-6/℃ 범위와 같을 수 있다.
다양한 구현 예에 따라, 제1 및 제2 판유리(110, 120) 중 하나 또는 둘 모두는 예컨대, 열 템퍼링, 화학적 강화, 또는 다른 공정에 의해 강화되어 이들 층 중 하나 또는 둘 모두의 기계적 강화를 개선할 수 있다. 제1 및 제2 판유리(110, 120)는, 일부 구현 예에서, 플로트 또는 퓨전(float or fusion) 인발 제조 공정에 의해 생산될 수 있다.
본 개시의 특정 구현 예에서, 제1 판유리(110)의 내부 표면(114)은 열 성능을 개선하기 위해 저 방사 코팅과 같은 적어도 하나의 제1 코팅(117)(도 1에 나타낸 바와 같이)으로 부분적으로 또는 완전히 코팅될 수 있다. 저 방사 코팅은 당업계에 알려져 있으며 이에 한정하지 않고, 예를 들어, 은, 티타늄, 및 불소 도핑된 산화 주석(fluorine-doped tin oxide), 등과 같은 하나 이상의 금속 및/또는 금속 산화물을 포함하는 스퍼터-코팅된(sputter-coated) 및 증착 코팅(pyrolytic coating)을 포함할 수 있다. 대안으로서, 또는 부가적으로, 제3 판유리(130)의 주 표면(134, 예컨대, 제1 시트(131)에 상응하며, 갭(125)이 라미네이트된 버전(version)의 표면을 향함), 주 표면(137, 예컨대, 제2 시트(132)에 상응하고, 갭(115)이 라미네이트된 버전의 표면을 향함) 중 적어도 하나는 저 방사 코팅(136)과 같은 적어도 하나의 코팅으로 부분적으로 또는 완전히 코팅될 수 있다. 대안으로서, 또는 부가적으로, 제2 판유리(120)의 내부 표면(124)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 저-방사 코팅(116)과 같은 적어도 하나의 코팅으로 부분적으로 또는 완전히 코팅될 수 있다. 코팅은 IGU의 원하는 성질 및/또는 최종 용도에 따라 동일하거나 상이할 수 있다. 코팅들의 조합이 또한 사용될 수 있다. 다양한 구현 예에서, 하나 이상의 코팅은 광학적으로 투명할 수 있다.
비-제한적인 구현 예에서, 제3 판유리(130)는 제1 및 제2 판유리(110, 120)보다 더 얇을 수 있다. 일부 구현 예에서, 제3 판유리(130)는 그 사이의 모든 범위 및 하위 범위를 포함하여, 약 0.8 mm 내지 약 2 mm 미만, 대안으로 약 0.9 mm 내지 약 1.8 mm 미만, 대안으로 약 1 mm 내지 약 1.7 mm 미만, 대안으로 약 1.1 mm 내지 약 1.6 mm 미만, 또는 대안으로 심지어 약 1.6 mm 미만 또는 대안으로 심지어 약 1.5, 약 1.4, 약 1.2 또는 약 0.9 mm 미만의 전체 두께를 가질 수 있다. 또 다른 관점에 따라, 제3 판유리(130)는 약 0.4 mm보다 큰, 또는 대안으로 약 0.5 mm보다 큰 두께를 갖는다.
비-제한적인 구현 예에서, 제3 판유리(130)는 보로-실리케이트(boro-silicate) 유리를 포함할 수 있다. 다른 비-제한적인 구현 예에서, 제3 판유리(130)는 알칼리 토류 보로-알루미노실리케이트(alkaline earth boro-aluminosilicate) 유리와 같은 보로-알루미노실리케이트(boro-aluminosilicate) 유리, 또는 무-알칼리 보로-알루미노실리케이트(alkali-free boro-aluminosilicate) 유리, 또는 다른 유사한 유리 유형을 포함할 수 있다. 대표적인 상업용 유리 제품은, 이에 한정하지 않지만, Corning EAGLE XG® 및 Lotus® 유리를 포함한다. 제3 판유리(130)는, 일부 구현 예에서, 플로트 또는 퓨전 인발 제조 공정에 의해 생산될 수 있다.
다양한 구현 예에 따라, 제3 판유리(130)는 제1 판유리(110) 및/또는 제2 판유리(120)의 CTE에 비해 낮은 CTE를 가질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, CTE는 0 내지 약 300 ℃의 온도 범위에 걸쳐 측정된, 식별된 유리 조성의, 또는 그 조성으로 구성된 유리 시트 또는 판유리의 열팽창계수를 지칭한다. 특정 구현 예에서, 제3 판유리의 CTE(CTE3)는 약 70 x 10-7/℃ 미만, 약 60 x 10-7/℃ 미만, 대안으로 약 50 x 10-7/℃ 미만, 대안으로 약 45 x 10-7/℃ 미만, 대안으로 약 40 x 10-7/℃ 미만, 대안으로 약 35 x 10-7/℃ 미만, 대안으로 약 30 x 10-7/℃ 미만, 또는 대안으로 약 25 x 10-7/℃ 미만, 그 사이의 모든 범위 및 하위 범위를 포함하여, 예컨대, 약 10 x 10-7/℃ 내지 약 70 x 10-7/℃의 범위일 수 있다. 추가적인 구현 예에서, 제1 판유리의 CTE(CTE1) 및/또는 제2 판유리의 CTE(CTE2)는, 예컨대, CTE1 > CTE3 및/또는 CTE2 > CTE3, 또는 CTE1 ≥ 2*CTE3 및/또는 CTE2 ≥ 2*CTE3, 또는 CTE1 ≥ 2.5*CTE3 및/또는 CTE2 ≥ 2.5*CTE3, 또는 CTE1 ≥ 3*CTE3 및/또는 CTE2 ≥ 3*CTE3와 같이, 제3 판유리의 CTE(CTE3)보다 클 수 있다.
언급한 것처럼, 제3 판유리(130)의 하나 또는 양쪽 주 표면은 코팅(116, 117, 136)들에 대해 전술한 저 방사 코팅과 같은, 적어도 하나의 코팅으로 부분적으로 또는 완전히 코팅될 수 있다. 대안으로, 또는 부가적으로, 제3 판유리(130)의 하나 또는 모든 주 표면은 예컨대, 장식용 잉크, 광 산란 잉크, 및/또는 광 산란 표면 특징부와 같은, 잉크 및/또는 표면 특징부로 부분적으로 또는 완전히 패턴화될(patterned) 수 있다. 표면 아래의 유리 매트릭스(matrix) 내에 위치한 벌크 산란 특징부(Bulk scattering features)는 또한, 예컨대, 레이저 패터닝(laser patterning)에 의해 제3 판유리(130) 내에 제공될 수 있다. 표면 산란 특징부는 또한 레이저 패터닝에 의해 생성될 수 있다. 코팅 및/또는 패턴은 제3 판유리(130)의 양쪽 주 표면들에 제공되며, 이들 코팅 및/또는 패턴은 IGU의 원하는 성질 및/또는 최종 용도에 따라 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 코팅들의 조합 및 표면 패턴의 조합이 또한 사용될 수 있다. 추가적인 구현 예에서, 제3 판유리(130)는 적어도 하나의 코팅 및 잉크, 표면 특징부, 및/또는 벌크 특징부들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 물론, 제1 및 제2 판유리(110, 120)에는 유사하게 그러한 코팅, 패턴, 및/또는 특징부가 제공될 수 있다.
도 1을 다시 참고하면, 제3 판유리(130) 및 외부 판유리(110)는 이격될 수 있고 그 사이에 제1 갭 공간(115)을 규정할 수 있으며, 제3 판유리(130) 및 제2 판유리(120)는 이격될 수 있고 그 사이에 제2 갭 공간(125)을 규정할 수 있다. 모든 갭 공간(115, 125)들은, 단일 또는 두 부분일 수 있고, 두 부분인 경우, 동일하거나 또는 상이한 부분을 사용할 수 있는 실란트 조립체(118, 128, sealant assembly)에 의해 밀폐 밀봉될 수 있다. 대표적인 실란트 조립체는 폴리머-기반 시일(seal) 또는 실리콘 고무와 같은 다른 밀봉 재료로 형성될 수 있다. 갭 공간(115, 125)들은 불활성 가스로 채워질 수 있다. 적합한 불활성 가스들은, 이에 한정하지 않지만, 아르곤(argon), 크립톤(krypton), 크세논(xenon), 및 이들의 조합을 포함한다. 불활성 가스의 혼합물 또는 하나 이상의 불활성 가스와 공기의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 대표적인 비-제한적인 불활성 가스 혼합물은 90/10 또는 95/5 아르곤/공기, 95/5 크립톤/공기, 또는 22/66/12 아르곤/크립톤/공기 혼합물의 비율을 포함한다. 다른 비율 또는 불활성 가스 또는 불활성 가스 및 공기는 또한 IGU의 열적 성능 및/또는 최종 용도에 따라 사용될 수 있다. 다양한 구현 예에 따라, 갭 공간(115, 125)들을 채우는 데 사용된 가스는 동일하거나 상이할 수 있다.
제1 갭 공간(115) 및 제2 갭 공간(125)의 가스 압력은 동일하거나 상이할 수 있다. 가스 압력 차이는, 예를 들어, 두 공간들의 평균 가스 온도의 차이로 인해, 예컨대, 제1 갭 공간(115)의 가스는, 상대적인 주변 및 내부 온도에 따라, 제2 갭 공간(125)의 가스보다 더 따뜻할 수 있고, 또는 그 반대일 수 있다. 두 갭 공간(115, 125)들 사이의 차압은 제3 판유리(130)의 층의 두께에 따라, 제3 판유리(130)를 굽히거나 구부리기 충분할 수 있다. 구부러지는 것을 방지하기 위해, 일부 구현 예에서, 제3 판유리(130)의 적어도 하나의 채널 또는 개구는 갭 공간(115)의 가스가 갭 공간(125)의 가스와 접촉하게 하도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 제3 판유리(130)로 하나 이상의 오리피스(orifice) 또는 홀(hole)을 드릴링함으로써, 또는 실란트 조립체(118, 128)를 통해 압력 릴리프(pressure relief) 경로 또는 채널을 제공함으로써 개구가 제공될 수 있다.
도 3을 이제 참고하면, 대안 IGU(1101)가 도시되고, 이는 4개의 판유리(110, 120, 130, 140)를 포함한다. 도시된 구현 예는 IGU(1101)가 추가로 제4 (중앙) 판유리(140)를 포함하는 것을 제외하고, 도 1 및 2와 동일하다. 중앙 판유리(130, 140)는 제1 및 제2 판유리(110, 120) 사이에 배치된다.
비-제한적인 구현 예에서, 제4 판유리(140)는 제1 및 제2 판유리(110, 120)보다 더 얇을 수 있다. 일부 구현 예에서, 제4 판유리(140)는 제1 및 제2 판유리(110, 120)보다 더 얇을 수 있다. 일부 구현 예에서, 제4 판유리(140)는 예컨대, 약 0.8 mm 내지 약 2 mm 미만, 대안으로 약 0.9 mm 내지 약 1.8 mm 미만, 대안으로 약 1 mm 내지 약 1.7 mm, 대안으로 약 1.1 mm 내지 약 1.6 mm, 또는 대안으로 또한 약 1.6 mm 미만 또는 대안으로 또한 약 1.5, 약 1.4, 약 1.2 또는 약 0.9 mm와 같이, 그 사이의 모든 범위 및 하위 범위를 포함하여, 약 2 mm 보다 작은 전체 두께를 가질 수 있다. 또 다른 관점에 따라, 제4 판유리(140)는 약 0.4 mm, 또는 대안으로 약 0.5 mm 보다 큰 두께를 갖는다. 일부 구현 예에서, 제4 판유리(140)는 중간의 폴리머 필름 또는 중간층(143)으로 제1 및 제2 유리의 시트(141, 142)를 포함하는 유리 라미네이트일 수 있다. 제4 판유리(140)의 두께는 제3 판유리(130)의 두께와 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
비-제한적인 구현 예에서, 제4 판유리(140)는 알칼리 토류 보로-알루미노실리케이트 유리, 또는 무-알칼리 보로-알루미노실리케이트 유리, 또는 다른 유사한 유리 유형과 같은 보로-알루미노실리케이트 유리를 포함할 수 있다. 대표적인 상업적 유리 제품은, 이에 한정하지 않지만, Corning EAGLE XG® 및 Lotus® 유리를 포함한다. 다양한 구현 예에 따라, 제4 판유리(140)는 예컨대, 열 템퍼링, 화학적 강화, 또는 다른 공정에 의해 강화되어, 이 층의 기계적 강화를 개선할 수 있다. 제4 판유리(140)는, 일부 구현 예에서, 플로트 또는 퓨전 인발 제조 공정에 의해 생산될 수 있다. 제4 판유리(140)의 조성은 제3 판유리(130)의 조성과 동일하거나 상이할 수 있다. 제4 판유리(140)의 기계적인 성질, 예컨대, 강화 정도는 제3 판유리(130)의 기계적 성질과 유사하게 동일하거나 상이할 수 있다.
다양한 구현 예에 따라, 제4 판유리(140)는 제1 및/또는 제2 판유리(110, 120)의 CTE에 비해 낮은 CTE를 가질 수 있다. 특정 구현 예에서, 제4 판유리의 CTE(CTE4)는 약 70 x 10-7/℃ 미만, 예컨대, 약 60 x 10-7/℃ 미만, 대안으로 약 50 x 10-7/℃ 미만, 대안으로 약 45 x 10-7/℃ 미만, 대안으로 약 40 x 10-7/℃ 미만, 대안으로 약 35 x 10-7/℃ 미만, 대안으로 약 30 x 10-7/℃ 미만, 또는 대안으로 약 25 x 10-7/℃ 미만, 그 사이의 모든 범위 및 하위 범위를 포함하여, 약 10 x 10-7/℃ 내지 약 70 x 10-7/℃의 범위일 수 있다. 추가적인 구현 예에서, 제1 판유리의 CTE(CTE1) 및/또는 제2 판유리의 CTE(CTE2)는 예컨대, CTE1 > CTE4 및/또는 CTE2 > CTE4, 또는 CTE1 ≥ 2*CTE4 및/또는 CTE2 ≥ 2*CTE4, 또는 CTE1 ≥ 2.5*CTE4 및/또는 CTE2 ≥ 2.5*CTE4, 또는 CTE1 ≥ 3*CTE4 및/또는 CTE2 ≥ 3*CTE4와 같은, 제4 판유리의 CTE(CTE4)보다 클 수 있다. CTE3 및 CTE4는 동일하거나 상이할 수 있다. 비-제한적인 구현 예에 따라, CTE3은 실질적으로 CTE4와 동일하다.
도 3에 예시되지 않았지만, 제3 판유리(130)의 하나 또는 양쪽 주 표면(134, 137) 및/또는 제4 판유리(140)의 하나 또는 양쪽 주 표면(144, 147)은 제4 판유리(140)의 주 표면(144) 상에 나타난 저 방사 코팅일 수 있는 코팅(146)과 같은 적어도 하나의 코팅으로 부분적으로 또는 전체적으로 코팅될 수 있다. 대안으로, 또는 부가적으로, 제3 판유리(130) 및/또는 제4 판유리(140)의 하나 또는 양쪽 주 표면은 장식 잉크, 광 산란 잉크, 및/또는 광 산란 표면 특징부와 같은, 잉크 및/또는 표면 특징부로 부분적으로 또는 전체적으로 패턴화될(patterned) 수 있다. 표면 아래의 유리 매트릭스 내에 위치한 벌크 산란 특징부(Bulk scattering features)는 또한 예컨대 레이저 패터닝(laser patterning)에 의해 제3 및/또는 제4 판유리(130, 140)에 제공될 수 있다. 표면 산란 특징부는 또한 레이저 패터닝을 이용하여 생성될 수 있다. 제3 및/또는 제4 판유리(130, 140)의 하나 또는 양쪽 주 표면 상에 코팅 및/또는 표면 패턴은 IGU의 원하는 성질 및/또는 최종 용도에 따라 동일하거나 상이할 수 있다. 코팅들의 조합 및 표면 패턴의 조합이 또한 사용될 수 있다. 추가적인 구현 예에서, 제3 및/또는 제4 판유리(130, 140)는 적어도 하나의 코팅 및 잉크, 표면 특징부, 및/또는 벌크 특징부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제3 판유리(130) 및 제1 판유리(110)(예컨대, 외부 판유리)는 이격될 수 있고 그 사이에 제1 갭 공간(115)을 규정할 수 있고, 제3 판유리(130) 및 제4 판유리(140)는 이격될 수 있고 그 사이에 제2 갭 공간(125)을 규정할 수 있으며, 제4 판유리(140) 및 제2 판유리(120)(예컨대, 내부 판유리)는 이격될 수 있고 그 사이에 제3 갭 공간(135)을 규정할 수 있다. 갭 공간(115, 125, 135)은 하나의 구조의 것이거나, 또는 각각 동일하거나 또는 적어도 하나는 다른 하나와 상이한, 다중 조각의 것일 수 있는 실란트 조립체(118, 128, 138, sealant assembly)에 의해 밀폐 밀봉될 수 있다. 대표적인 실란트 조립체가 전술되고 갭 공간을 채우기 위한 대표적인 불활성 가스 및 불활성 가스 혼합물이 도 1을 참고하여 위에 개시된다. 다양한 구현 예에 따라, 갭 공간(115, 125, 135)을 채우는 데 사용된 가스는 동일하거나 상이할 수 있다.
도 1-3을 참고하면, 갭 공간(115, 125, 135)들의 두께는 IGU 구조에 따라 변할 수 있고 예를 들어 약 6 mm 내지 약 18 mm, 예컨대, 약 7 mm 내지 약 16 mm, 대안으로 약 8 mm 내지 약 14 mm, 또는 대안으로 약 10 mm 내지 약 12 mm, 그 사이의 모든 범위 및 하위 범위를 포함하는 범위일 수 있다. 갭 공간(115, 125)(도 2) 또는 갭 공간(115, 125, 135)(도 3)의 두께는 동일하거나 상이할 수 있다. IGU(1000 또는 1100)의 전체 두께는, 그 사이의 모든 범위 및 하위 범위를 포함하여, 약 40 mm 이하, 예컨대 약 36 mm 이하, 대안으로 약 32 mm 이하, 대안으로 약 30 mm 이하, 대안으로 약 28 mm 이하, 또는 대안으로 약 26 mm 이하일 수 있다. 일부 구현 예에서, 개선된 절연 성능을 나타내는 낮은 U-값은 갭 공간 두께가 약 14 mm 내지 약 16 mm 범위이고 IGU(1000 또는 1100)의 전체 두께가 약 36 mm 내지 약 40 mm의 범위인 경우 얻어질 수 있다. IGU(1101)의 전체 두께는 그 사이의 모든 범위 및 하위 범위를 포함하여, 약 60 mm 이하, 예컨대, 약 56 mm 이하, 대안으로 약 54 mm 이하, 대안으로 약 50 mm 이하, 대안으로 약 40 mm 이하, 대안으로 약 30 mm 이하, 또는 대안으로 약 26 mm 이하일 수 있다. 일부 구현 예에서, 개선된 절연 성능을 나타내는 낮은 U-값은 갭 공간 두께가 약 16 mm 내지 약 18 mm 범위에 있고 IGU(1101)의 전체 두께가 약 54 mm 내지 약 60 mm 범위에 있는 경우 얻어질 수 있다.
도 1 및 2의 제1 및 제2 판유리(110, 120)가 단일 유리 시트로서 나타내지만, 판유리가 도 3의 판유리(110, 120)에 나타낸 것 같은 유리 라미네이트 구조를 포함할 수 있기 때문에, 여기 첨부된 청구항은 그렇게 제한되어서는 안된다는 것을 유의해야 한다. 적합한 유리-폴리머 라미네이트 구조는 폴리머 필름으로 라미네이트된 단일 유리의 시트, 또는 나타낸 것처럼, 중간 폴리머 필름, 등을 가진 2개의 유리의 시트를 포함할 수 있다. 일부 구현 예에서, 라미네이트는 3개 이상의 판유리와 같은 둘 이상의 판유리를 포함할 수 있고, 상기 판유리들은 알칼리 토류 보로-알루미노실리케이트 유리, 무-알칼리 보로-알루미노실리케이트 유리, 및 소다 석회 유리로부터 선택된다.
본 개시의 또 다른 관점에 따라, 제1 판유리(110)는 제1 유리 시트와 제2 유리 시트 사이의 제1 폴리머 중간층을 포함하며, 제1 폴리머 중간층은 제1 유리 시트와 제2 유리 시트로 접착된다. 일부 구현 예에서, 제1 폴리머 중간층은 제1 탄성 계수를 가진 제1 폴리머 및 제2 탄성 계수를 가진 제2 폴리머를 포함하며 제1 탄성 계수는 적어도 약 20 배 이상까지 제2 탄성 계수를 초과한다. 유사하게, 추가 관점에 따르면, 제2 판유리(120)는 제3 유리 시트 및 제4 유리 시트 및 제3 유리 시트와 제4 유리 시트 사이의 제2 폴리머 중간층을 포함하며, 제2 폴리머 중간층은 제3 유리 시트와 제4 유리 시트로 접착된다. 일부 구현 예에서, 제2 폴리머 중간층은 제1 폴리머 및 제2 폴리머를 포함한다. 대시 유사하게, 또 다른 관점에 따르면, 제3 판유리(130)는 제5 유리 시트(131) 및 제6 유리 시트(132) 및 제5 유리 시트(131)와 제6 유리 시트(132) 사이의 제3 폴리머 중간층(133)을 더 포함하며, 제3 폴리머 중간층(133)은 제5 유리 시트(131)와 제6 유리 시트(132)로 부착된다. 일부 구현 예에서, 제3 폴리머 중간층(133)은 제1 폴리머 및 제2 폴리머를 포함한다. 제1 및 제2 폴리머를 가진 폴리머 중간층은 음향 전달을 감소시키는 것을 돕는다.
본원에 개시된 IGU는 다양한 응용 분야에서 이용될 수 있고, 빌딩 및 다른 건축 분야의 윈도우, 도어, 및 채광창, 자동차 및 다른 자동차 분야의 윈도우, 기기의 윈도우 또는 디스플레이 패널, 및 전자 디바이스의 디스플레이 패널, 등과 같은, 비-제한적인 예시를 포함하는 제품으로서 구성될 수 있다. 다양한 구현 예에 따라, 하나 이상의 LED는 IGU의 적어도 하나의 에지에 광학적으로 결합되어 IGU의 하나 이상의 영역을 가로지른 조명을 제공할 수 있다. 예를 들면, 에지 광은 태양광을 모방한 조명을 제공할 수 있고, 채광창 및 선루프와 같은, 다양한 건축 및 자동차 분야에 유용할 수 있다. 전술한 바와 같이, IGU의 하나 이상의 판유리는 IGU에 의해 투과된 광의 균일성을 촉진할 수 있는 벌크 또는 표면 광 산란 특징부를 제공할 수 있다. 일부 구현 예에서, 낮은 CTE 유리는 더 쉽게 레이저 처리되어, 레이저 패터닝 중 종종 균열 또는 다른 결함이 생기는 더 높은 CTE 유리에 비해 그러한 광 산란 특징부를 생성할 수 있다.
다양한 비-제한적인 구현 예에서, 중앙 판유리(들)를 위한 얇은 저 CTE 라미네이트된 유리를 이용하여, 예컨대 제3 및/또는 제4 판유리는 종래의 IGU에 대해 여러 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 저 CTE 중앙 판유리는 화학적 또는 열적 강화를 필요로 하지 않고, IGU를 가로지른 온도 구배(temperature gradients)에 의해 야기된 열 응력 및/또는 파손에 대한 개선된 저항성을 가질 수 있다. 따라서, 높은 CTE를 가진 종래의 유리를 포함하는 중앙 판유리를 강화하는 데 사용되는 열 템퍼링 또는 화학적 강화 단계를 제거함으로써 제조 비용은 낮춰질 수 있다.
또한, 중앙 판유리에 대해 단일 유리 시트가 아닌 라미네이트된 중앙 판유리의 사용은 얇은 중앙 판유리의 물리적 취급 요구사항 및 제조 취급 요구사항을 완화할 수 있다. 따라서, 본 개시의 일부 구현 예에서, 중앙 판유리는 약 0.4 내지 약 0.7 mm만큼 얇은 시트로 구성될 수 있으므로, 라미네이트된 판유리는 전체로서 가장 얇은 종래의 중앙 판유리보다도 또한 충분히 얇다. 폴리머 중간층, 특히 선택적 음향 PVB 폴리머 층으로 라미네이트된 중앙 판유리의 사용은 음향 감쇠를 개선하며, 이는 중앙 판유리의 질량을 줄임으로써 생성된 감음의 감쇠를 상쇄하는 것을 도울 수 있다.
낮은 CTE 유리를 사용하는 것은 더 얇은 판유리의 하나의 표면 또는 양쪽 표면 상에 저-방사 코팅이 경제적으로 제공되게 할 수 있다. 낮은 CTE 유리 없이, 강화는 중앙 판유리 위치에서 견뎌내기 위해 필요한 것이며, 그러나, < 0.9 mm에서의 열 강화는 종래의 기술을 통해 어렵거나 불가능하다. 게다가, 화학적 강화는 이후 일정 크기로 잘려진 사전-저-방사 코팅된 대형 시트와 양립할 수 없기 때문에 경제적으로 비실용적이므로, 낮은 CTE 유리의 사용은 이를 포함하는 얇은 저-방사 코팅된 시트와 판유리를 본원에 설명하고 주장된 본원 기술을 통해 구현할 수 있게 한다.
도 4을 참고하면, 본 개시의 일부 관점에서, 도 4의 방법(1102)으로 예시된 방법은 IGU(1000, 1100, 1101)를 만드는 것을 제공한다. 방법(1102)은 대형 유리 시트(150)로부터 예를 들어, 점선으로 나타낸 바와 같이, 선택된 크기의 유리 시트(130)르 절단하는 단계를 포함한다. 대형 유리 시트(150)는 제1 주 표면(154) 상에 그리고 선택적으로 제2 주 표면(158) 상에 저-방사 코팅(156)을 갖는다. 대형 유리 시트(150)는 0 내지 약 300 ℃의 온도 범위에 대해 약 70 x 10-7/℃ 미만의 CTE를 가질 수 있다. 대형 유리 시트는 약 2 mm 미만, 또는 심지어 약 1.5 미만, 대안으로, 약 1.4 미만, 대안으로 약 1.2 미만, 또는 대안으로 약 0.9 mm 미만의 두께를 가질 수 있다. 또 다른 관점에 따르면, 제3 판유리(130)는 약 0.4 mm, 또는 약 0.5 mm보다 큰 두께를 갖는다. 방법은 제3 판유리(130) 또는 제3 판유리(130)의 구성요소와 같은 유리 시트(130)를 제1 판유리(110) 및 제2 판유리(120)와 함께(IGU(1000 또는 1100)에서, 또는, IGU(1101)에서 제1 판유리(110), 제2 판유리(120), 및 제4 판유리(140)와 함께) 조립하는 단계를 더욱 포함한다. 제3 판유리(130)는 제1 판유리(110)와 제2 판유리(120) 사이에 위치되어 제3 판유리(130)의 한 측면에 제1 밀봉된 갭 공간(115)이 위치되고 제3 판유리(130)의 다른 측면에 제2 밀봉된 갭 공간(125)이 위치되도록 조립된다. 대형 유리 시트(150)는 바람직하게 0 내지 약 300 ℃의 온도에 걸쳐 약 50 x 10-7/℃ 미만, 또는 대안으로 약 35 x 10-7/℃ 미만의 낮은 열팽창계수(CTE)를 가질 수 있다. 대형 유리 시트(150)는 또한 약 0.8 mm 미만, 또는 대안으로 약 0.6 mm 미만의 두께를 가질 수 있다. 다른 관점에서, 대형 유리 시트(150)는 바람직하게 약 0.4 mm, 또는 대안으로 약 0.5 mm 보다 큰 두께를 가질 수 있다.
다른 구현 예에 따르면, 얇은 라미네이트된 중앙 판유리를 가진 IGU를 생성하는 방법이 도 4에 나타난다. IGU(절연 유리 유닛)를 만드는 예시된 방법(1102)은, 도면에서 점선으로 예시된 바와 같이, 라미네이트된 시트(150)로부터 선택된 크기의 제3 판유리(130)를 절단하는 단계를 포함한다. 라미네이트된 시트(150)는 폴리머 중간층(153)과 함께 라미네이트된 제1 및 제2 유리 시트(151, 152)를 포함하며, 상기 제1 및 제2 유리 시트는 0 내지 약 300 ℃의 온도 범위에 걸쳐 약 70 x 10-7/℃의 CTE 및 약 0.9 mm 미만의 두께를 가진다. 상기 방법은 제3 판유리(130)와 제1 및 제2 판유리(110, 120)를, 또는 제1, 제2 및 제4 판유리(110, 120, 140)를 조립하여, 제3 판유리의 한 측면에 제1 밀봉된 갭 공간(115) 및 제3 판유리의 다른 측면에 제2 밀봉된 갭 공간(125)을 가진 제1 및 제2 판유리 사이에 제3 판유리가 위치하는, 절연 유리 유닛(1100, 1101)를 형성하는 단계를 포함한다. 라미네이트 시트의 두께는 전체로서 라미네이트 중 취급을 용이하게 하기 위해 개별적인 시트(131, 132)가 약 0.4 mm 이상의 두께를 갖도록 약 0.8 mm보다 클 수 있다. 라미네이트된 시트(150)는 약 1.3 x 약 1.3 m, 바람직하게 약 2 x 약 2 m보다 적어도 더 큰 길이 및 폭 치수를 가질 수 있다. 다른 선택적인 구현 예 변형에서, 라미네이트된 시트의 주 표면(154, 158)들 중 적어도 하나는 낮은 방사 코팅과 같은 적어도 하나의 코팅(156)으로 코팅될 수 있다.
중앙 판유리의 열 템퍼링이 회피될 수 있기 때문에, IGU의 광학 성능은 예컨대, 그러한 처리 단계에 의해 야기된 뒤틀림 또는 복굴절의 결여로 인해, 개선될 수 있다. 열 템퍼링 단계의 부재는 또한 더 얇은 중앙 판유리를 허용할 수 있으며, 이는 전체 IGU의 감소된 두께 및/또는 중량을 야기한다. 감소된 IGU 중량은 제조, 운송, 설치, 유지, 및/또는 운영 동안 비용 절감을 야기할 수 있다. 감소된 IGU 두께는 종래의 설계 제약에 의해 제한될 수 있는 IGU에 대한 적용 범위를 확대할 수 있다.
얇은 저 CTE 중앙 층은 또한 판유리들 사이의 넓은 밀봉된 갭 공간을 허용할 수 있다. 밀봉된 갭 공간의 절연 가스의 더 큰 체적은 IGU의 에너지 효율을 개선할 수 있다. 좁은 밀봉된 갭 공간을 가진 IGU는 갭 공간 내의 가스의 수축으로 인해 굽혀짐의 증가된 위험을 가질 수 있으며, 이는 외부 판유리들과 중앙 판유리(들) 사이의 접촉으로 이어질 수 있다. 이러한 접촉은 외관상 바람직하지 않으며 또한 판유리들 사이의 직접적인 열전도를 허용하며, 이는 에너지 관점에서 받아들일 수 없다. 얇은 저 CTE 중앙 판유리의 사용은 넓은 갭을 제공하므로 굽힘의 잠재적 위험 및/또는 판유리들 사이의 접촉을 줄일 수 있다.
IGU에서 유리 파손으로 이어지는 열응력은 예컨대, IGU의 다른 영역에 대해 IGU의 하나의 영역의 빠른 온도 변화로 인해 야기될 수 있다. 예를 들면, 실내 온도에 비해 실외 (주변) 온도의 급격한 상승, 또는 그 반대는 IGU의 하나 이상의 영역에 열응력을 생성할 수 있다. 예를 들면, 차가운 아침에, 태양광이 윈도우에 입사되면 태양광에 노출된 IGU의 영역의 온도가 급격히 상승될 수 있으며, 반면 예컨대, 윈도우 프레임 아래에 배치된 IGU의 주변은 차갑게 유지된다. 유한 요소 분석(FEA, Finite element analysis) 모델링은 중앙 판유리 상의 결과적인 열응력이 기존 소다 석회 유리에 대해 온도 차이의 약 0.62 MPa/℃에 도달할 수 있음을 나타낸다. 대안으로서, 여름 조건에서(예컨대, ~ 28 ℃), 중앙 판유리는 약 60 ℃만큼 높은 온도에 도달할 수 있으며, 이는 중앙 판유리와 외부 판유리 사이에서 약 40 ℃만큼 높은 온도 차이를 야기한다. 소다 석회 유리를 포함하는 중앙 층 상의 결과적인 열응력은 따라서 약 25 MPa 이상일 수 있다.
소다 석회 유리는 대략 90 x 10-7/℃의 CTE를 갖는다. 이에 비해, 반면 Corning® EAGLE XG® 유리는 소다 석회 유리의 CTE의 대략 1/3, 31.7 x 10-7/℃의 CTE를 갖는다. 앞서 설명한 동일한 40°의 열 구배 하에서, EAGLE XG® 유리를 포함하는 중앙 층은 8.7 MPa의 열응력을 경험할 것이며, 이는 심지어 템퍼링 또는 화학적 강화 없이, 낮은 파손 위험을 야기한다.
IGU의 2개의 높은 CTE 판유리들 사이의 중앙 판유리로서 낮은 CTE 유리의 사용을 평가하기 위해 모델링이 수행되었다. 모델은 소다 석회 유리(두께 = 4 mm)를 포함하는 외부 판유리, 소다 석회 유리(두께 = 6 mm)를 포함하는 내부 판유리, 및 EAGLE XG® 유리(두께 = 0.7 mm)를 포함하는 중앙 판유리를 가진 3개-층 IGU(길이 = 1265 mm, 폭 = 989 mm)를 가정하였다. 중앙 판유리와 내부 및 외부 판유리 사이의 갭은 12 mm 폭이며, 아르곤 가스로 채워지고, 실리콘 고무 주변 실(silicone rubber perimeter seal)로 밀봉되었다.
도 5를 참고하면, 낮은-CTE-유리의 제3 판유리(낮은 CTE 유리로서 Corning EAGLE XG® 을 사용)의 인장 응력은 상승된 온도로 인해 소다 석회 판유리가 팽창하는 시나리오를 시뮬레이션하기 위해 +60 ℃에서 모델링되었다. 도 6은 소다 석회 판유리들이 감소된 온도로 인해 수축하는 시나리오를 시뮬레이션하기 위해 -40 ℃에서 EAGLE XG® 중앙 판유리 상에서 압축 응력의 모델이다. 도 5는 +60 ℃에서 EAGLE XG® 중앙 판유리 상의 최대 주 응력(principal stress)이 1 MPa보다 작은 것을 나타내며, 도 6은 EAGLE XG® 중앙 판유리의 편향이 1 mm 미만임을 나타내며, 이는 모델링된 (3개 판유리) IGU가 모든 높고 낮은 온도 구배에 의해 유도된 열응력으로 인한 파손, 뒤틀림, 및/또는 좌굴을 적절하게 견뎌낼 수 있음을 나타낸다.
도 7은, 하나의 예시 공정에 대해, 저-방사 코팅 동안 유리를 이송하는 데 사용된 것과 같은 통상적인 롤러 간격을 가진 롤러 베드 컨베이어 상에서 처리된 유리 시트에 대해, 두께의 함수로서, 유리 시트의 선단의 계산된 편향(처짐)의 그래프이다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 약 0.5 mm 또는 약 0.4 mm 및 더 얇은 두께에서 시작하는 처짐의 극적인 차이가 있다. 따라서, 대형 시트(150) 및 그로부터 절단된 결과적인 시트(130)는 바람직하게 적어도 약 0.4 mm 이상의 두께 또는 약 0.5 mm 이상의 두께이다.
도 8은 시트 두께의 함수로서, 특정 날씨 조건에서 윈도우에 존재할 수 있는 단면-두께 열 구배 하에서의, 유리 시트의 에지에서 구속된, 유리 시트의 계산된 편향 및 응력의 그래프이다. 유사하게, 도 7에 나타낸 편향에 대해, 열적으로 유도된 편향의 극적 차이는 0.5 mm 또는 약 0.4 mm 이하에서 나타난다. 다시 이러한 이유에 대해, 대형 시트(150) 및 이로부터 절단된 결과적인 시트(130)는 바람직하게 적어도 약 0.4 mm 이상의 두께 또는 심지어 약 0.5 mm 이상의 두께이다.
다양한 개시된 구현 예들은 특정 구현 예와 함께 설명된 특정 특징, 요소 또는 단계를 포함할 수 있음을 인식할 것이다. 하나의 특정 구현 예와 관련하여 설명되지만, 특정 특징, 요소 또는 단계는 디앵힌 비-예시된 조합 또는 순열로 대체 구현 예와 상호 교환되거나 결합될 수 있음을 인식할 것이다.
본원에 사용된 "하나의", "한"과 같은 용어는 "적어도 하나"를 의미하고, 명확하게 반대로 나타내지 않는 한 "오직 하나"로 한정되지 않아야 함을 또한 이해해야 한다. 따라서, 예를 들어, "하나의 구성요소"에 대한 기준은 문맥에서 달리 명확하게 나타내지 않는 한 하나의 그러한 "구성요소" 또는 둘 이상의 그러한 "구성요소"를 가진 실시 예를 포함한다. 유사하게, "복수" 또는 "배열"은 둘 이상을 의미하는 것으로 의도되므로, "구성요소의 배열" 또는 "복수의 구성요소"는 둘 이상의 그러한 구성요소들을 의미한다.
범위는 "약" 하나의 특정 값으로부터, 및/또는 "약" 다른 특정 값으로로서 본원에 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현된 경우, 실시 예는 하나의 특정 값으로부터 및/또는 다른 특정 값으로를 포함한다. 유사하게, 값이 이전의 "약"의 사용에 의해 근사치로서 표현된 경우, 특정 값은 다른 관점을 형성한다는 것을 이해할 것이다. 범위 각각의 말단점이 다른 말단점에 관련하여, 그리고 다른 말단점과 독립적으로 모두 중요하다는 것을 이해할 것이다.
본원에 표현된 모든 수치 값은, 달리 명시하지 않는 한, 언급 여부에 관계없이, "약"을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 그러나, 인용된 각각의 수치 값은, 그 값이 "약"으로 표현되는지 여부에 관계없이, 정확하게 고려된다는 것이 또한 이해된다. 따라서, "100 nm 미만의 치수" 및 "약 100 nm 미만의 치수"는 모두 "약 100 nm 미만의 치수" 및 "100 nm 미만의 치수"의 구현 예를 포함한다.
달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본원에 설명된 방법은 그 단계가 특정 순서로 수행되도록 요구하는 것으로 해석되는 것은 아니다. 따라서, 방법 청구가 실제로 그 단계에 따르는 순서를 언급하지 않거나 또는 단계가 특정 순서로 제한되어야 함을 청구항 또는 설명에서 달리 구체적으로 언급되지 않은 경우, 어떤 특정 순서가 추론되도록 의도된 것은 아니다.
특정 구현 예의 다양한 특징, 요소 또는 단계가 전환 문구 "포함하는"을 사용하여 개시될 수 있지만, 전환 문구 "이루어지는" 또는 "필수적으로 이루어지는"을 사용하여 설명될 수 있는 것을 포함하는 대안 구현 예가 함축된 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 예를 들어, A+B+C를 포함하는 장치에 대한 암시적인 대안 구현 예는 장치가 A+B+C로 이루어진 구현 예, 및 장치가 필수적으로 A+B+C로 이루어진 구현 예를 포함한다.
본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 개시에 대해 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 본 개시의 사상 및 본질을 포함하는 개시된 구현 예들의 변형 조합, 하위 조합 및 변형이 당업자에게 발생할 수 있기 때문에, 본 개시는 첨부된 청구 범위 및 그 균등물의 범위 내의 모든 것을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (26)

  1. 제1 판유리(110);
    제2 판유리(120);
    상기 제1 판유리와 상기 제2 판유리 사이에 배치된 제3 판유리(130);
    상기 제1 판유리와 상기 제3 판유리 사이에 규정된 제1 밀봉된 갭 공간(125); 및
    상기 제2 판유리와 상기 제3 판유리 사이에 규정된 제2 밀봉된 갭 공간(115);을 포함하며,
    상기 제3 판유리는 0 내지 약 300 ℃의 온도 범위에 걸쳐 약 70 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE)를 가진 제1 유리 시트(131)를 포함하는, 절연 유리 유닛(1100).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 판유리는 폴리머 중간층(133)을 통해 상기 제1 유리 시트(131)에 라미네이트된 제2 유리 시트(132)를 더 포함하며, 상기 제2 유리 시트는 0 내지 약 300 ℃ 온도 범위에 걸쳐 약 70 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE)를 가진, 절연 유리 유닛.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유리 시트 중 하나 또는 모두는 0 내지 약 300 ℃ 온도 범위에 걸쳐 약 50 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE)를 가진, 절연 유리 유닛.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유리 시트 중 하나 또는 모두는 0 내지 약 300 ℃ 온도 범위에 걸쳐 약 35 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE)를 가진, 절연 유리 유닛.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 판유리는 보로-알루미노실리케이트 유리를 포함하는, 절연 유리 유닛.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제3 판유리는 알칼리 토류 보로-알루미노실리케이트 유리 또는 무-알칼리 보로-알루미노실리케이트 유리를 포함하는, 절연 유리 유닛.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 판유리는 플로트-형성된 유리(float-formed glass)를 포함하는, 절연 유리 유닛.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 판유리는 약 1.6 mm 미만의 두께를 갖는, 절연 유리 유닛.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 판유리는 약 0.9 mm 미만의 두께를 갖는, 절연 유리 유닛.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 판유리의 내부 표면(114), 상기 제2 판유리의 내부 표면(124) 중 적어도 하나, 또는 상기 제3 판유리의 주 표면들(134, 137) 중 적어도 하나는 적어도 하나의 저 방사 코팅(116, 117, 136, low emissivity coating)으로 코팅되는, 절연 유리 유닛.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제3 판유리의 주 표면들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 저 방사 코팅(136)으로 코팅되는, 절연 유리 유닛.
  12. 제1 판유리(110);
    제2 판유리(120);
    제3 판유리(130);
    상기 제1 판유리와 상기 제2 판유리 사이에 배치된 제4 판유리(140);
    상기 제1 판유리와 상기 제3 판유리 사이에 규정된 제1 밀봉된 갭 공간(115);
    상기 제3 판유리와 상기 제4 판유리 사이에 규정된 제2 밀봉된 갭 공간(125); 및
    상기 제2 판유리와 제4 판유리 사이에 규정된 제3 밀봉된 갭 공간(135);을 포함하며,
    상기 제3 판유리는 0 내지 약 300 ℃의 온도 범위에 걸쳐 약 70 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE)를 가진 제1 유리 시트(131)를 포함하는, 절연 유리 유닛(1101).
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제3 판유리는 폴리머 중간층(133)을 통해 상기 제1 유리 시트(131)에 라미네이트된 제2 유리 시트(132)를 더 포함하며, 상기 제2 유리 시트는 0 내지 약 300 ℃ 온도 범위에 걸쳐 약 70 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE)를 가진, 절연 유리 유닛.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제4 판유리는 폴리머 중간층(143)과 함께 라미네이트된 제1 유리 시트(141)와 제2 유리 시트(142)를 더 포함하며, 상기 제1 유리 시트 및 제2 유리 시트는 0 내지 약 300 ℃ 온도 범위에 걸쳐 약 70 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE)를 가진, 절연 유리 유닛.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제3 판유리의 제1 유리 시트와 제2 유리 시트 및 제4 판유리의 제1 유리 시트와 제2 유리 시트 각각은 0 내지 약 300 ℃ 온도 범위에 걸쳐 약 35 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE)를 가진, 절연 유리 유닛.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제3 판유리 및 제4 판유리 각각은 약 1.6 mm 미만의 두께를 가진, 절연 유리 유닛.
  17. 제1 주 표면(151)과 제2 주 표면(152)을 가진 대형 유리 시트(150)로부터 선택된 크기의 유리 시트(130)를 절단하는 단계, 상기 대형 유리 시트(150)는 0 내지 약 300 ℃ 온도 범위에 걸쳐 약 70 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE) 및 약 0.9 mm 미만의 두께를 가짐;
    제3 판유리(130)의 한 측면 상에 위치된 제1 밀봉된 갭 공간(115) 및 상기 제3 판유리(130)의 다른 측면 상에 위치된 제2 밀봉된 갭 공간(125)과 함께 제1 판유리(110)와 제2 판유리(120) 사이에 위치한 제3 판유리(130)를 가진 절연 유리 유닛(1000, 1100, 1101)을 형성하기 위해, 상기 유리 시트를 제3 판유리(130)로 조립하거나, 또는 상기 유리 시트를 제1 판유리(110) 및 제2 판유리(120)와 함께 제3 판유리(130)의 구성요소로 조립하거나, 또는 상기 유리 시트를 제1 판유리(110), 제2 판유리(120), 및 제4 판유리(140)와 함께 제3 판유리(130)의 구성요소로 조립하는 단계;를 포함하는, 절연 유리 유닛을 만드는 방법(1102).
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 대형 유리 시트(150)는 0 내지 약 300 ℃ 온도 범위에 걸쳐 약 50 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE)를 가진, 절연 유리 유닛을 만드는 방법.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 대형 유리 시트(150)는 0 내지 약 300 ℃ 온도 범위에 걸쳐 약 35 x 10-7/℃ 미만의 열팽창계수(CTE)를 가진, 절연 유리 유닛을 만드는 방법.
  20. 청구항 17 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대형 유리 시트(150)는 약 0.8 mm 미만의 두께를 가진, 절연 유리 유닛을 만드는 방법.
  21. 청구항 17 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대형 유리 시트(150)는 약 0.4 mm보다 큰 두께를 가진, 절연 유리 유닛을 만드는 방법.
  22. 청구항 17에 있어서,
    상기 대형 유리 시트는 폴리머 중간층(153)과 함께 라미네이트된 제1 유리 시트(151) 및 제2 유리 시트들(151, 152)을 포함하는 라미네이트된 시트인, 절연 유리 유닛을 만드는 방법.
  23. 청구항 17 내지 22 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 판유리의 두께는 약 0.8 mm보다 큰, 절연 유리 유닛을 만드는 방법.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 라미네이트된 시트는 약 1.3 x 약 1.3 m보다 큰 길이 및 폭 치수를 가진, 절연 유리 유닛을 만드는 방법.
  25. 청구항 17 내지 24 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대형 시트의 주 표면들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 저 방사 코팅(156)으로 코팅된, 절연 유리 유닛을 만드는 방법.
  26. 청구항 17에 있어서,
    상기 조립 단계는 건축 제품을 제공하는 단계를 더욱 포함하는, 절연 유리 유닛을 만드는 방법.
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