KR20210137529A

KR20210137529A - 비대칭적인 진공-절연 글레이징 유닛

Info

Publication number: KR20210137529A
Application number: KR1020217032695A
Authority: KR
Inventors: 아브데라제크 벤 트라드; 민웨이 왕
Original assignee: 에이쥐씨 글래스 유럽; 에이지씨 가부시키가이샤; 에이지씨 플랫 글래스 노스 아메리카, 인코퍼레이티드; 에이지씨 비드로스 도 브라질 엘티디에이
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2020-03-05
Publication date: 2021-11-17
Also published as: EP3942141B1; EA202192503A1; CA3133150A1; CN113840974A; JP2022525783A; EP3942141A1; WO2020187584A1; US20220178195A1

Abstract

본 발명은, 길이방향 축(X) 및 수직 축(Z)에 의해서 형성된 평면(P)을 따라서 연장되고, 적외선 반사 코팅을 가지며, 300 mm ≤L ≤ 4000 mm의 길이(L), 및 300 mm ≤ W ≤ 1500 mm의 폭(W)을 가지는 진공 절연 글레이징 유닛(10)에 관한 것으로서, a. 내부 판재 면(12) 및 외부 판재 면(13)을 가지고, 두께(Z₁)를 가지고, 내부 판재 면 상에 적외선 반사 코팅을 가지는 제1 유리 판재(1)로서, 코팅된 제1 유리 판재는 에너지 흡수율(EA1)을 가지는, 제1 유리 판재(1) 및 b. 내부 판재 면(22) 및 외부 판재 면(23)을 가지고, 두께(Z₂)를 가지는 제2 유리 판재(2)로서, 두께들은 평면(P)에 수직인 방향으로 측정되고, 제2 유리 판재는 에너지 흡수율(EA₂)을 가지는, 제2 유리 판재(2); c. 제1 및 제2 유리 판재들 사이의 거리를 유지하고 피치(λ)를 갖는 어레이를 형성하는, 제1 및 제2 유리 판재 사이에 배치된 분리된 이격부재들(3)의 세트로서, 피치(λ)가 10 mm 내지 35 mm인, 분리된 이격부재들(3)의 세트; d. 제1 및 제2 유리 판재들의 둘레에 걸쳐 제1 및 제2 유리 판재들 사이의 거리를 밀봉하는 밀폐 본딩 밀봉부(4); e. 제1 및 제2 유리 판재 그리고 상기 분리된 이격부재들의 세트에 의해서 형성되고, 밀폐 본딩 밀봉부에 의해서 폐쇄되며, 0.1 mbar 미만의 절대 압력의 진공이 존재하는 내부 부피(V)를 포함하고, 그리고 f. 제1 및 제2 유리 판재의 내부 판재 면들이 내부 부피(V)에 대면되고; g. 제1 유리 판재가 상기 제2 유리 판재보다 두껍고(Z₁> Z₂), ΔEA ≤ 0.0033 ΔZ²/mm² - 0.0468 ΔZ/mm + 0.7702이고; 여기에서 ΔEA = EA₁ - 2*EA₂이고, Z₁ ≥ 5 mm, Z₂ ≥ 3 mm, 및 Z = ΔZ₁ - Z₂ ≥ 1 mm이고, 10 mm ≤ λ ≤ 35 mm인 것을 특징으로 한다.

Description

비대칭적인 진공-절연 글레이징 유닛

본 발명은, 저-방사율의 코팅을 구비하고 음 및 양의 온도차에 의해서 유도된 낮은 응력 레벨을 가지는 진공-절연 글레이징 유닛에 관한 것이다.

진공-절연 글레이징 유닛(VIG)은, 그 고성능의 단열로 인해서 권장된다. 진공-절연 글레이징 유닛은 전형적으로, 내부에 진공이 생성된 내부 공간에 의해서 분리된, 적어도 2개의 유리 판재로 이루어진다. 일반적으로, U < 1.2 W/m²K의 열 투과도(U)인, 고성능 단열을 달성하기 위해서, 글레이징 유닛 내부의 절대 압력은 전형적으로 0.1 mbar 이하이고, 일반적으로 2개의 유리 판재 중 적어도 하나가 저-방사율 층으로 덮인다. 글레이징 유닛 내에서 그러한 압력을 획득하기 위해서, 밀폐식 본딩 밀봉부가 2개의 유리 판재의 주변부에 배치되고, 펌프에 의해서 진공이 글레이징 유닛 내에서 생성된다. 글레이징 유닛의 내부와 외부 사이의 압력 차로 인해서, 대기 하에서 글레이징 유닛이 움푹 들어가는 것을 방지하기 위해서, 분리된 이격부재들이 2개의 유리 판재들 사이에 배치된다.

전형적인 VIG 유닛은, 동일한 유리 두께를 갖는 2개의 유리 판재로 제조된 대칭적인 VIG 유닛이다. 진공-절연 글레이징의 높은 절연 특성은, 비-가요성의 밀폐 본딩 밀봉부와 함께, 건물의 외측부와 내측부 사이에 큰 온도차가 있을 때, 큰 열적 스트레인(thermal strain)을 초래한다. 그에 따라, JP 2001316137 A은 비대칭적인 진공-절연 글레이징 유닛을 구성하는 것을 교시하고, 여기에서 실내측에 배치된 내부 유리 판재는 외부 유리 판재보다 두껍고, 그에 따라 상응하는 대칭적인 VIG 유닛에서보다 작은 강한 태양광 하의 열적 스트레인 레벨을 달성한다. 이러한 비대칭적인 글레이징이 여름의 환경에서 변형을 감소시키지만, 그러한 글레이징은, 겨울 환경에서 상응하는 대칭적인 VIG보다 큰 응력을 받을 위험이 있다.

JP2001316138 A는 반대되는 비대칭적인 VIG 구성을 교시하며, 여기에서, 내충격성 및 음향 성능을 개선하기 위해서, 실외측에 배치된 외부 유리 판재는 내부 유리 판재보다 두껍다.

US 2015/0354264 A1은, 충분한 단열 및 열 차폐 특성을 제공하기 위해서, 외측 유리의 제2 유리 표면에서, 즉 간극 부분에 대면되도록 배향된 외측 유리의 유리 표면에서 방사율이 0.067 이하인 로-E(low-E) 필름을 갖는 감압 이중 글레이징형 유리 패널을 교시한다. 로-E 필름은, 바람직하게는 마그네트론 스퍼터링에 의해서 형성된, 저유전체 층, 금속 층, 희생 층 및 상부 유전체 층의 스택(stack)이다.

WO 2016/063007 A1은 응축방지 특성을 위해서 외측부 대면 표면 상에서 저-방사율 코팅을 갖는 진공-절연 글레이징 유닛을 개시한다.

EP 1630344 A1은 진공-절연 글레이징 유닛의 유리 판재의 내측부 표면 상에 방사율이 0.2 미만인 저-방사율 코팅을 제공하는 것을 교시한다. 편리한 저-방사율 코팅의 예로서 유전체/은/희생/유전체의 유형의 스퍼터링된 코팅 스택이 있거나, 도핑된 주석 산화물 층을 기초로 하는 화학 증착 코팅이 있다. 코팅의 부가가 또한 VIG의 절연 또는 태양 제어 특성의 최적화를 위해서 관심의 대상이 되지만, 이러한 코팅은 또한 VIG에 부여되는 열적 응력을 변경한다.

그러나, 종래 기술의 어느 것도 비대칭적인 VIG 유닛에서 열 유도 응력을 감소시키는 것과 관련된 기술적 문제를 해결하지 못하였고, 여기에서 하나 이상의 유리 판재는 저-방사율 태양 제어 또는 절연 코팅을 가지며, 외측부 환경과 내측부 환경 사이의 온도차를 받는다. 또한, 관련 기술 중 어느 것도, 그러한 VIG 유닛의 필라 위치(pillar location)에서의 대기압 유도 응력에 관한 기술적 문제를 해결하지 못하고, 심지어 고성능 단열을 유지하면서 개선된, 조합된 열 및 압력 유도 응력 레벨을 나타내는 그러한 진공-절연 글레이징 유닛을 어떻게 설계할지도 설명하지 못한다.

사실상 종래 기술의 어느 것도, 내측부가 외측부보다 더 저온인 여름 환경 그리고 또한 외측부가 내측부보다 더 저온인 겨울 환경 모두에서, 특히 겨울 조건이 여름 조건보다 더 가혹한 환경에서, 적외선 반사 코팅을 가지는 VIG 유닛의 조합된 유도 응력을, 그리고 결과적인 파괴 위험을 감소시키는 것에 관한 문제를 해결하지 못한다.

본 발명의 목적은, 제1 유리 판재의 내측 표면 상에 내측부 부피에 대면되는 적외선 반사 코팅을 가지고, 내측부가 외측부보다 저온인 여름 환경뿐만 아니라 외측부가 내측부보다 저온인 겨울 환경에서, 특히 겨울 조건이 여름 조건보다 더 가혹한 환경에서, 전체적인 응력-관련 파괴 위험이 낮은, 진공-절연 글레이징을 제공하는 것이다. 본 발명의 적외선 반사 코팅은 절연 코팅 또는 태양 제어 코팅일 수 있다.

본 발명자는 놀랍게도, 유리 판재의 코팅의 특별한 배치 및 에너지 특성뿐만 아니라 이격부재들의 특정 피치와 함께, 내부 및 외부 유리 판재의 특정 치수 및 두께의 조합이, 내측부가 외측부보다 더 저온인 덜 심한 여름 환경 그리고 또한 외측부가 내측부보다 더 저온인 가혹한 겨울 환경 모두에 노출되는 진공-절연 글레이징에서 전체적인 응력 관련 파괴 위험을 상당히 감소시킨다는 것을 발견하였다. 본 발명에서, 비대칭적인 VIG는 전체적으로 감소된 유도 응력을 가지며, 특정 실시형태에서, 응력은 겨울 조건에서 동등한 대칭적 VIG보다 낮은 레벨로 낮아진다. 그 동등한 대칭적 VIG는, 제1 및 제2 유리 시트의 두께가 동일하다는 것을 제외하고, 모두와 관련하여, 특히 길이, 폭 및 전체적인 두께의 외부 치수와 관련하여 동일하다. 대칭적 VIG는 시장에서 잘 정립되어 있고, 자연스럽게 해당 분야에서의 새로운 개발에 대한 기준을 형성한다. 이들은 일반적으로 겨울 조건에서 가장 큰 조합된 유도 응력 레벨에 도달하는 것으로 알려져 있다. 동등한 대칭적 VIG의 최대 조합 유도 응력 레벨은 그에 따라, 겨울 또는 여름 조건에서 도달하든지 간에, 비대칭적인 VIG에 대한 비교를 위한 유용한 기준 값을 형성한다. 본 발명의 특정 실시형태에서, 겨울 및 여름 모두의 조건에서 비대칭적인 VIG의 전체적인 유도 응력 값은 동등한 대칭적 VIG에 의해서 여름 또는 겨울 조건에서 허용되는 최대 유도 응력 레벨보다 낮다.

본 발명은, 길이방향 축(X) 및 수직 축(Z)에 의해서 형성되고, 길이방향 축(X)을 따라서 측정된 폭(W) 및 수직 축(Z)을 따라서 측정된 길이(L)를 가지는, 평면(P)을 따라서 연장되는 진공 절연 글레이징 유닛에 관한 것이다. 진공 절연 글레이징 유닛의 길이(L)는 300 내지 4000 mm(300 mm ≤ L ≤ 4000 mm)이고, 진공-절연 글레이징 유닛의 폭(W)은 300 내지 1500 mm(300 mm ≤ W ≤ 1500 mm)이다. 본 발명의 특정의 바람직한 실시형태에서, L은 응력을 더 감소시키기 위해서 300 내지 3000 mm이다. 진공 절연 글레이징 유닛은 이하를 포함한다:

a. 두께(Z₁) 및 에너지 흡수율(EA₁)을 갖는 제1 유리 판재, 및

b. 두께(Z₂) 및 에너지 흡수율(EA₂)을 갖는 제2 유리 판재,

c. Z₁은 5 mm 이상이고, 그리고

d. 제1 유리 판재의 두께(Z₁)와 제2 유리 판재의 두께(Z₂)의 두께차(ΔZ)가 1mm 이상이다(ΔZ = Z₁ - Z₂ ≥ 1 mm).

e. 제1 및 제2 유리 판재들 사이의 거리를 유지하고 피치(λ)를 갖는 어레이를 형성하는, 제1 및 제2 유리 판재 사이에 배치된 분리된 이격부재들의 세트. 피치(λ)는 10 mm 내지 35 mm이다(10 mm ≤ λ ≤ 35 mm).

f. 상기 제1 및 제2 유리 판재들의 둘레에 걸쳐 상기 제1 및 제2 유리 판재들 사이의 거리를 밀봉하는 밀폐 본딩 밀봉부(4);

g. 상기 제1 및 제2 유리 판재 그리고 상기 분리된 이격부재들의 세트에 의해서 형성되고 상기 밀폐 본딩 밀봉부에 의해서 폐쇄되며, 0.1 mbar 미만의 절대 압력의 진공이 존재하는 내부 부피(V)

h. 제1 유리 판재의 내부 부피에 대면되는 면 상에서 0.4 이하의 방사율을 갖는 적외선 반사 코팅.

통상적으로, 절연 글레이징 유닛 내의 판재 표면의 위치를 설명하기 위해서, 둘 이상의 유리 판재의 표면들에 대해서, 외측부에 대면되는 판재 표면(위치 1)으로부터 시작하여 내측부에 대면되는 판재의 표면(이중 글레이징 내의 위치 4)을 향하여 번호를 부여하였다. 본 발명의 진공 절연 글레이징의 목적을 위해서, VIG의 판재 표면 번호는, 이러한 VIG가 부가적인 유리 판재와 조합되는 실시형태에서도 유지된다. 또한, 두께는 평면(P)에 수직인 방향으로 측정된다. 본 발명의 목적을 위해서, 유리 두께는 가장 가까운 밀리미터로 반올림된다.

본 발명의 진공-절연 글레이징 유닛은, 내부 부피를 향해서 배향되는 제1의 외부 유리 판재의 면 위에 있는, 제2 위치에서 적외선 반사 코팅을 가진다. 작은 전체적인 유도 응력은, 외부 유리 판재와 내부 유리 판재 사이의 에너지 흡수율의 가중된 차이(ΔEA)가 0.0033 ΔZ²/mm² - 0.0468 ΔZ/mm+ 0.7702 이하일 때(ΔEA ≤ 0.0033 ΔZ²/mm² - 0.0468 ΔZ/mm + 0.7702; ΔEA = EA₁ - 2*EA₂) 얻어진다.

실시형태의 다른 양태 및 장점이, 예로서, 설명된 실시형태의 원리를 도시하는 첨부 도면과 함께 이루어지는 이하의 구체적인 설명으로부터 명확해질 것이다.

이제, 본 발명의 예시적인 실시형태를 도시하는 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 이러한 그리고 다른 양태를 구체적으로 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 비대칭적인 진공-절연 글레이징 유닛의 횡단면도를 도시한다.

본 발명의 목적은, 외측부 환경과 내측부 환경 사이의 큰 양 및 음의 온도차에 노출될 때 작은 열 유도 응력을 나타내고, 단열 특성을 제공하고, 그 전체 수명에 걸쳐 매우 지속 가능하고, 효율적인 그리고 비용 효과적인 방식으로 생산될 수 있는, (이하에서 VIG로 지칭되는) 진공-절연 글레이징 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 특히, 고성능의 단열 또는 태양 제어를 그리고 내측부 환경과 외측부 환경 사이의 온도차와 대기압의 조합에 의해서 유도된 응력에 대한 개선된 내성을 나타내는, (이하에서 VIG로 지칭되는) 진공-절연 글레이징 유닛을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 본 발명에 따른 진공-절연 글레이징 유닛에 의해서 실현되고, 그러한 진공-절연 글레이징 유닛은 비대칭적이고, 즉 제1 유리 판재가 제2 유리 판재보다 두껍고(Z1 > Z2), 길이(L) 범위 및 폭(W) 범위를 포함하는 특정 크기, 이격부들 사이의 특정 간격(λ), 및 제2 유리 판재의 특정 두께(Z2)에 의해서 주의 깊게 치수가 결정되고, 제1 유리 판재는, 제1 및 제2 유리 판재의 에너지 흡수율의 가중된 차이에 관해 이하의 조건이 만족될 때, 내부 부피에 대면되는 적외선 반사 코팅을 가진다:

ΔEA ≤ 0.0033 ΔZ²/mm² - 0.0468 ΔZ/mm + 0.7702; ΔEA = EA₁ - 2*EA₁, 여기에서 300 mm ≤ L ≤ 4000 mm,

300 mm ≤ W ≤ 1500 mm,

Z₁ ≥ 5 mm, Z₂ ≥ 3 mm,

ΔZ = Z₁ - Z₂ ≥ 1 mm, 및

10 mm ≤ λ ≤ 35 mm.

더 두꺼운, 제1 유리 판재는 건물의 외측에 대면되도록 의도되고, 더 얇은 제2 유리 판재는 건물의 내측에 대면되도록 의도된다. 상이한 두께들의 그러한 조합은, 또한 위치 2의 적외선 반사 코팅과 함께, 겨울 조건과 관련된 응력을 개선한다. 놀랍게도, 또한 여름 환경에서, 작은 유도 응력이, 위치 2에서 적외선 반사 코팅을 가지는 그러한 비대칭적인 VIG에서 얻어질 수 있다. 이러한 것을 달성하기 위해서, 사실상, VIG의 임계 치수의 관점에서 제1 및 제2 유리 판재의 에너지 흡수율 레벨을 구성하는 것이 중요하다는 것을 발견하였다.

본 발명은, 통상적으로 제1 유리 판재 및 제2 유리 판재를 포함하는 진공-절연 글레이징 유닛에 관한 것으로서, 제1 유리 판재 및 제2 유리 판재는, 전형적으로 50 ㎛ 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 500 ㎛ 그리고 더 바람직하게는 50 ㎛ 내지 150 ㎛의 범위 내에서, 상기 판재들을 특정 거리로 이격되게 유지하는 분리된 이격부재들의 세트 및, 상기 유리 판재들 사이의, 0.1 mbar 미만의 절대 진공이 존재하는 적어도 하나의 제1 공동을 포함하는 내부 공간으로서, 상기 내부 공간 주위의 유리 판재의 주변부 상에 배치된 주변 밀폐 본딩 밀봉부로 폐쇄되는 내부 공간에 의해서 함께 연관된다. 본 발명에서, 이격부재들의 피치는 임의의 주어진 이격부재를 가장 가까운 이웃하는 이격부재로부터 분리하는 가장 짧은 거리를 의미하는 것으로 이해된다. 바람직하게, 이격부재들은 규칙적인 패턴으로, 예를 들어 정사각형, 육각형, 또는 삼각형 패턴으로 이격된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 진공 절연 글레이징 유닛(10)은, 길이방향 축(X), 및 수직 축(Y)에 의해서 형성되는 평면(P)을 따라서 연장된다. 본 발명의 VIG는 이하를 포함한다:

a. 내부 판재 면(12) 및 외부 판재 면(13)을 가지고 두께(Z₁)를 가지는 제1 유리 판재(1), 및 내부 판재 면(22) 및 외부 판재 면(23)을 가지고 두께(Z₂)를 가지는 제2 유리 판재(2). 두께는 평면(P)에 수직인 방향으로 가장 가까운 mm까지 측정된다.

b. 제1 및 제2 유리 판재 사이에 배치되고 제1 및 제2 유리 판재들 사이의 거리를 유지하는 분리된 이격부재들(3)의 세트;

c. 제1 및 제2 유리 판재들의 둘레에 걸쳐 상기 제1 및 제2 유리 판재들 사이의 거리를 밀봉하는 밀폐 본딩 밀봉부(4);

d. 제1 및 제2 유리 판재 그리고 분리된 이격부재들의 세트에 의해서 형성되고 밀폐 본딩 밀봉부에 의해서 폐쇄되며, 0.1 mbar 미만의 절대 압력의 진공이 존재하는 내부 부피(V).

본 발명의 진공-절연 글레이징 유닛은 이하에서 "비대칭적 VIG"로 지칭될 것이다.

VIG 내에서, 제1 유리 판재는 내부 판재 면(12) 및 외부 판재 면(13)을 갖는다. 제2 유리 판재는 내부 판재 면(22) 및 외부 판재 면(23)을 갖는다. 내부 판재 면들은 비대칭적인 VIG의 내부 부피(V)에 대면된다. 외부 판재 면들은 예를 들어 건물의 외측부 및 내측부에 대면된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 비대칭적인 VIG의 제1 유리 판재(1)의 내부 판재 면(12)은 (이하에서 IR-코팅으로 지칭되는) 적외선 반사 코팅을 구비한다.

본 발명의 IR-코팅(5)은 0.2 미만, 특히 0.1 미만, 0.05 미만 또는 심지어 0.04 미만의 방사율을 갖는다. 본 발명의 IR-코팅은 금속 기반의 저-방사율 IR-코팅을 포함할 수 있고; 이러한 코팅은 전형적으로, 적외선 반사 재료를 기초로 하는 하나 이상의, 예를 들어 2개, 3개, 또는 4개의 기능 층 및 적어도 2개의 유전체 코팅을 포함하는 얇은 층들의 시스템이고, 각각의 기능 층은 유전체 코팅에 의해서 둘러싸인다. 본 발명의 IR-코팅은 특히 적어도 0.010의 방사율을 가질 수 있다. 기능 층은 일반적으로 몇 나노미터, 대부분 약 5 내지 20 nm의 두께를 갖는 은으로 이루어진 층이다. 유전체 층과 관련하여, 유전체 층은 투명하고, 통상적으로 각각의 유전체 층은 금속 산화물 및/또는 질화물로 이루어진 하나 이상의 층으로 제조된다. 이러한 상이한 층들은, 예를 들어, 보다 일반적으로 "마그네트론 스퍼터링"으로 지칭되는, 자기장-보조 음극 스퍼터링과 같은 진공 침착 기술에 의해서 침착된다. 유전체 층에 더하여, 각각의 기능 층은 장벽 층에 의해서 보호될 수 있거나, 습윤 층(wetting layer) 상의 침착에 의해서 개선될 수 있다.

본 발명의 IR-코팅은, 예를 들어, 큰 글레이징 표면을 갖는 둘러싸인 공간 내의 과열 위험을 줄일 수 있고 그에 따라 여름에 공조를 위해서 고려하여야 하는 전력 부하를 줄일 수 있는, 태양-방지(anti-solar) 또는 태양 제어 특성을 가질 수 있다. 이러한 경우에, 글레이징은 가능한 한 가장 적은 양의 총 태양 에너지 복사선이 통과하게 하여야 하고, 즉 가장 낮은 가능한 태양 계수(solar factor)(SF 또는 g)를 가져야 한다. 종종, 건물 내측에 충분한 레벨의 조명을 제공하기 위해서, 글레이징이 특정 레벨의 광 투과(LT)를 보장하는 것이 매우 바람직할 수 있다. 이러한 다소 상충되는 요건은, 광 투과 대 태양 계수의 비율에 의해서 정의되는 큰 선택비(S)를 갖는 글레이징 유닛을 획득하고자 하는 소망을 나타낸다. 본 발명의 IR-코팅은 또한, 장파장의 적외선 복사를 통한 건물의 열 손실을 줄이도록 구성된 저-방사율을 갖는 절연 코팅일 수 있다. 따라서, 이들은 글레이징 표면의 단열을 개선하고, 추운 기간에 에너지 손실 및 난방비를 감소시킨다.

특정 실시형태

유리 판재 두께, 피치 범위 및 치수의 조합에 관한 이하의 특정 실시형태가, 동일한 전체적인 두께를 갖는 동등한 대칭적인 진공-절연 글레이징보다 낮은 조합된 유도 응력 레벨을 겨울 및 여름 조건 모두에서 제공한다는 것을 발견하였다. EA₁ 및 EA₂는 각각 제1 및 제2 유리 판재의 에너지 흡수율을 나타낸다.

특히 여름 조건에서의 본 발명의 내응력성은 그 동등한 대칭적 VIG와 비교하여 평가된다. 본 발명의 목적을 위해서, 비대칭적인 VIG과 동등한 대칭적인 VIG는 동일한 전체적인 두께(Z₁+ Z₂)를 가지는, W, L, λ의 모든 값을 가지는 VIG이나, 제1 판재의 두께는 제2 판재의 두께와 동일하다(Z₁= Z₂).

특히, 겨울 및 여름 조건 모두에서, 동일한 전체적인 두께를 갖는 동등한 대칭적인 진공-절연 글레이징에서 유도되는 최대 조합 응력 레벨보다 낮은 조합 유도 응력 레벨은, 제1 및 제2 유리 판재의 에너지 흡수율의 가중된 차이에 관한 이하의 조건이 만족될 때, Z₂ = 3 mm 및 10 mm ≤ λ ≤ 25 mm인 진공-절연 글레이징에서 도달된다: ΔEA ≤ 0.0084 ΔZ²/mm² - 0.1545 ΔZ/mm + 0.6966; ΔEA = EA₁ - 2*EA₂, 여기에서 300 mm ≤ L ≤ 3000 mm, 300 mm ≤ W ≤ 1500 mm, Z₁ ≥ 5 mm, ΔZ = Z₁ - Z₂ ≥ 1 mm.

특히, 겨울 및 여름 조건 모두에서, 동일한 전체적인 두께를 갖는 동등한 대칭적인 진공-절연 글레이징에서 유도되는 최대 조합 응력 레벨보다 낮은 조합 유도 응력 레벨은, 제1 및 제2 유리 판재의 에너지 흡수율의 가중된 차이에 관한 이하의 조건이 만족될 때, Z₂ = 4 mm 및 10 mm ≤ λ ≤ 25 mm인 진공-절연 글레이징에서 도달된다: ΔEA ≤ - 0.0214 ΔZ/mm + 0.5696; ΔEA = EA₁ - 2*EA₂, 여기에서 300 mm ≤ L ≤ 3000 mm, 300 mm ≤ W ≤ 1500 mm, Z₁ ≥ 5 mm, ΔZ = Z₁ - Z₂ ≥ 1 mm.

특히, 겨울 및 여름 조건 모두에서, 동일한 전체적인 두께를 갖는 동등한 대칭적인 진공-절연 글레이징에서 유도되는 최대 조합 응력 레벨보다 낮은 조합 유도 응력 레벨은, 제1 및 제2 유리 판재의 에너지 흡수율의 가중된 차이에 관한 이하의 조건이 만족될 때, Z₂ = 5 mm 및 10 mm ≤ λ ≤ 35 mm인 진공-절연 글레이징에서 도달된다: ΔEA ≤ 0.0033 ΔZ²/mm² - 0.0468 ΔZ/mm + 0.7434; ΔEA = EA₁ - 2*EA₂, 여기에서 300 mm ≤ L ≤ 3000 mm, 300 mm ≤ W ≤ 1500 mm, Z₁ ≥ 5 mm, ΔZ = Z₁ - Z₂ ≥ 1 mm.

특히, 겨울 및 여름 조건 모두에서, 동일한 전체적인 두께를 갖는 동등한 대칭적인 진공-절연 글레이징에서 유도되는 최대 조합 응력 레벨보다 낮은 조합 유도 응력 레벨은, 제1 및 제2 유리 판재의 에너지 흡수율의 가중된 차이에 관한 이하의 조건이 만족될 때, Z₂ = 6 mm 및 10 mm ≤ λ ≤ 35 mm인 진공-절연 글레이징에서 도달된다: ΔEA ≤ 0.0033 ΔZ²/mm² - 0.0468 ΔZ/mm + 0.7702; ΔEA = EA₁ - 2*EA₂, 여기에서 300 mm ≤ L ≤ 3000 mm, 300 mm ≤ W ≤ 1500 mm, Z₁ ≥ 5 mm, ΔZ = Z₁ - Z₂ ≥ 1 mm.

특히, 겨울 및 여름 조건 모두에서, 동일한 전체적인 두께의, 동등한 대칭적인 진공-절연 글레이징에서 유도되는 최대 조합 응력 레벨보다 낮은 조합 유도 응력 레벨은, 제1 및 제2 유리 판재의 에너지 흡수율의 가중된 차이에 관한 이하의 조건이 만족될 때, Z₂ = 4 mm 및 25 mm < λ ≤ 30 mm인 진공-절연 글레이징에서 도달된다: ΔEA ≤ - 0.0308 ΔZ/mm + 0.5294; ΔEA = EA₁ - 2*EA₂, 여기에서 300 mm ≤ L ≤ 3000 mm, 300 mm ≤ W ≤ 1500 mm, Z₁ ≥ 5 mm, ΔZ = Z₁ - Z₂ ≥ 1 mm.

본 발명의 일 실시형태에서, 비대칭적인 VIG의 제1 유리 판재의 두께(Z₁)는 5 mm 이상(Z₁ ≥ 5 mm)일 수 있고, 바람직하게는 6 mm 이상(Z₁ ≥ 6 mm)일 수 있고, 바람직하게는 8 mm 이상(Z₁ ≥ 8 mm)일 수 있다. 전형적으로, 제1 유리 판재의 두께(Z₁)는 12 mm 이하, 바람직하게는 10 mm 이하일 것이다. 다른 실시형태에서, 비대칭적인 VIG의 제2 유리 판재의 두께(Z₂)는 3 mm 이상(Z₂ ≥ 3 mm)일 수 있고, 바람직하게는 4 mm 이상(Z₂ ≥ 4 mm)일 수 있고, 바람직하게는 5 mm 이상(Z₂ ≥ 5 mm)일 수 있다. 전형적으로, 제2 유리 판재의 두께(Z₂)는 10 mm 이하, 바람직하게는 8 mm 이하일 것이다. 그러나, 본 발명의 비대칭적인 VIG의 기계적 내성을 개선하기 위해서, 제2 판재의 두께(Z₂)를 최소로 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 본 발명은 또한, 부분적인 진공이 내부 공간들 중 적어도 하나에서 생성되기만 한다면, (2개, 3개 또는 그 이상의) (다중 글레이징 유닛으로도 지칭되는) 절연 또는 비-절연 내부 공간을 경계 짓는 유리 판재들을 포함하는 임의의 유형의 글레이징 유닛에 적용된다. 그에 따라, 일 실시형태에서, 본 발명의 비대칭적인 VIG의 기계적 성능을 개선하기 위해서, 제3의 부가적인 유리 판재가, 주변 이격부재 막대를 통해서, VIG의 주변부를 따라서 제1 및 제2 유리 판재의 외부 판재 면(13 및/또는 23) 중 적어도 하나에 커플링되어, 주변 연부 밀봉부에 의해서 밀봉된 절연 공동을 생성할 수 있다. 상기 주변 이격부재 막대는, 제3 유리 판재와, 제1 및 제2 유리 판재의 외부 판재 면 중 적어도 하나 사이에서 특정 거리를 유지한다. 전형적으로, 상기 이격부재 막대는 건조제를 포함하고, 전형적으로 6 mm 내지 20 mm, 바람직하게는 9 내지 15 mm의 두께를 갖는다. 일반적으로, 상기 제2 내부 부피는 공기, 건조 공기, 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 육불화황(SF6), 이산화탄소, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 미리 결정된 가스로 충진된다. 상기 미리 결정된 가스는 열 전달을 방지하는데 효과적이고, 및/또는 소리 전달을 감소시키기 위해서 이용될 수 있다.

비대칭적인 VIG가 내측부 공간 및 외측부 공간을 분리하는 구획부 내의 개구부를 폐쇄하기 위해서 이용될 때, 제3 유리 판재가 외측부 공간에 대면되는 것이 바람직하다. 제3 유리 판재가 그 표면 중 적어도 하나 상에 적어도 열분해 TCO-기반의 코팅을 구비하는 것이 더 바람직하다. 그러한 특정 글레이징 유닛은, 방사율 성능을 개선하면서 및/또는 응축물의 형성을 감소시키면서, 더 뛰어난 기계적 성능을 제공한다. 특히 그리고 안전상의 이유로, 내측부 환경에 대면되는 제2 유리 판재의 외부 면(23)이 적어도 하나의 중합체 중간층에 의해서 적어도 하나의 유리 시트에 부가적으로 적층되어, 적층형 조립체를 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 제1 및 제2 유리 판재의 외부 판재 면(13 및/또는 23) 중 적어도 하나가, 안전 및 보안 상의 이유로, 적어도 하나의 중합체 중간층에 의해서 적어도 하나의 부가적인 유리 시트에 추가적으로 적층되어 적층형 조립체를 형성할 수 있다.

적층 조립체에서, 적어도 하나의 부가적인 유리 시트는 바람직하게는 0.5 mm 이상의 두께(Z_s)를 갖는다(Z_s ≥ 0.5 mm). 그러한 두께는 평면(P)에 수직인 방향으로 측정된다. 적어도 하나의 중합체 중간층은 투명한 또는 반투명한 중합체 중간층이고, 이는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리이소부틸렌(PIB), 폴리비닐 부티랄(PVB), 폴리우레탄(PU), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 조립체 폴리아세탈, 시클로 올레핀 중합체(COP), 이오노머 및/또는 자외선 활성화 접착제, 및 유리 적층체 제조 분야에서 알려진 다른 것으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함한다. 이러한 재료들의 임의의 양립 가능한(compatible) 조합을 이용한 혼합 재료가 또한 적합할 수 있다.

음향 적층형 유리를 갖는 보강된 음향 절연체가 또한 본 발명의 개념과 양립되어, 창 또는 도어의 성능을 개선할 수 있다. 그러한 경우에, 중합체 중간층은, 2개의 폴리비닐 부티랄 필름들 사이에 삽입된 적어도 하나의 부가적인 음향 재료를 포함한다. 전기 변색, 열 변색, 광 변색 또는 광전지 요소를 갖는 유리 판재도 본 발명과 양립될 수 있다.

본 발명의 비대칭적인 VIG의 제1 및 제2 유리 판재는 플로트 투명(float clear), 초-투명 또는 착색 유리 기술 중에서 선택될 수 있다. "유리"라는 용어는 본원에서, 미네랄 유리 또는 유기 유리와 같은, 임의의 유형의 유리 또는 그와 균등한 투명 재료를 의미하는 것으로 이해된다. 사용되는 미네랄 유리는 소다-라임-실리카, 알루미노실리케이트 또는 보로실리케이트, 결정질 및 다결정질 유리와 같은 하나 이상의 알려진 유형의 유리일 수 있다. 유리 판재는 플로팅 프로세스, 인발 프로세스, 롤링 프로세스, 또는 용융 유리 조성물로부터 시작하여 유리 판재를 제조하기 위한 알려진 임의의 다른 프로세스에 의해서 얻어질 수 있다. 유리 판재는 선택적으로 연부-연마될 수 있다. 연부 연마는 날카로운 연부가 매끄러운 연부가 되게 하며, 이는, 진공-절연 글레이징, 특히 글레이징의 연부와 접촉할 수 있는 사람에게 훨씬 더 안전하다. 바람직하게, 본 발명에 따른 유리 판재는 소다-라임-실리카 유리, 알루미노실리케이트 유리 또는 보로실리케이트 유리로 이루어진 판재이다. 더 바람직하게 그리고 낮은 생산비를 위해서, 본 발명에 따른 유리 판재는 소다-라임-실리카 유리의 판재이다. 전형적으로, 본 발명의 제1 및 제2 유리 판재는 어닐링된 유리 판재이다. 바람직하게, 본 발명의 비대칭적인 VIG의 제1 및 제2 플로트 유리 판재를 위한 조성물은, 유리의 총 중량에 대해서 표현된, 이하의 중량%의 성분을 포함한다(표 1, 조성물 A). 더 바람직하게, 유리 조성물(표 1, 조성물 B)은, 유리의 총 중량에 대해서 표현된, 이하의 중량%의 성분을 포함하는 조성물의 기본 유리 매트릭스를 갖는 소다-라임-실리카-유형의 유리이다.

[표 1]

본 발명의 비대칭적인 VIG의 제1 및 제2 유리 판재를 위한 다른 특정 유리 조성물은, 유리의 총 중량에 대해서 표현된, 이하의 중량%의 표 2의 성분을 포함한다.

[표 2]

특히, 본 발명에 따른 조성물을 위한 기본 유리 매트릭스의 예가, 공개된 PCT 특허출원 WO 2015/150207 A1, WO 2015/150403 A1, WO 2016/091672 A1, WO 2016/169823 A1 및 WO 2018/001965 A1에서 설명되어 있다.

제2 및 제1 유리 판재들은 동일 치수를 가질 수 있거나, 상이한 치수들을 가질 수 있고 그에 의해서 단차형 VIG을 형성할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 제1 및 제2 유리 판재는 제1 및 제2 주변 연부를 각각 포함하고, 제1 주변 연부는 제2 주변 연부로부터 뒤쪽으로 들어가 있거나, 제2 주변 연부가 제1 주변 연부로부터 뒤쪽으로 들어가 있다. 이러한 구성은, 밀폐 본딩 밀봉부의 강도를 보강할 수 있게 한다.

일 실시형태에서, 뛰어난 기계적 성능을 갖는 VIG를 제공하기 위해서 및/또는 VIG의 안전을 더 개선하기 위해서, 본 발명의 제1 및/또는 제2 유리 판재(들)를 열적으로 또는 화학적으로 예비-응력처리하는(pre-stress) 것을 고려할 수 있다. 이러한 경우에, 제1 및 제2 유리 판재 모두를 동일한 예비-응력처리로 처리하여 열 유도 하중에 대한 동일한 내성을 제공할 것이 요구된다. 그에 따라, 예비-응력처리가 유리 판재들에서 이루어지는 경우에, 제1 유리 판재 및 제2 유리 판재 모두가 열 강화된 유리 판재일 것, 또는 제1 유리 판재 및 제2 유리 판재 모두가 열 강인화된(toughened) 유리 판재일 것, 또는 제1 유리 판재 및 제2 유리 판재 모두가 화학적으로 강화된 유리 판재일 것이 요구된다.

열 강화되는 유리는, 유리 표면을 압축 하에 배치하고 유리 코어를 장력 하에 배치하는, 제어된 가열 및 냉각 방법을 이용하여 열처리된다. 이러한 열처리 방법은, 어닐링된 유리보다 큰 그러나 열적으로 강인화된 안전 유리보다 작은, 굽힘 강도를 유리에 부여한다.

열 강인화되는 안전 유리는, 유리 표면을 압축 하에 배치하고 유리 코어를 장력 하에 배치하는, 제어된 고온 가열 및 급속 냉각 방법을 이용하여 열처리된다. 그러한 응력은, 충격을 받을 때, 유리가 들쭉날쭉한 파편으로 쪼개지는 대신 작은 입상 입자로 파괴되게 한다. 입상 입자는 탑승자 부상 위험 또는 물체 손상 위험을 줄인다.

유리 물품의 화학적 강화는 열 유도된 이온-교환이고, 유리의 표면 층 내의 작은 알칼리 나트륨 이온이 큰 이온, 예를 들어 알칼리 칼륨 이온으로 대체되는 것을 포함한다. 나트륨 이온이 이전에 점유하였던 작은 장소 내로 큰 이온이 "박힘(wedge)"에 따라, 증가된 표면 압축 응력이 유리에서 발생된다. 그러한 화학적 처리는 일반적으로, 온도 및 시간을 정확하게 제어하면서, 큰 이온의 하나 이상의 용융 염(들)을 포함하는 이온-교환 용융욕 내에 유리를 침잠시키는 것에 의해서 실행된다. 예를 들어, Asahi Glass Co.로부터의 DragonTrail®의 제품 범위 또는 Corning Inc.로부터의 Gorilla®의 제품 범위의 조성물과 같은, 알루미노실리케이트-유형의 유리 조성물이 화학적 템퍼링에 매우 효과적인 것으로 또한 알려져 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 진공-절연 글레이징 유닛은, 내부 부피(V)를 유지하기 위해서 제1 및 제2 유리 판재(1, 2) 사이에 개재된, "필라"라고도 지칭되는, 복수의 분리된 이격부재들(3)을 포함한다. 본 발명에 따라, 분리된 이격부재들은 제1 및 제2 유리 판재 사이에 배치되어, 제1 및 제2 유리 판재들 사이의 거리를 유지하고, 10 mm 내지 35 mm의 피치(λ)(10 mm ≤ λ ≤ 35 mm)를 갖는 어레이를 형성한다. 피치는, 분리된 이격부재들 사이의 간격을 의미한다. 바람직한 실시형태에서, 피치는 20 mm 내지 35 mm(20 mm ≤ λ ≤ 35 mm)이다. 본 발명의 어레이는 전형적으로, 이등변 삼각형, 정사각형, 또는 육각형 체계, 바람직하게는 정사각형 체계를 기초로 하는 규칙적인 어레이이다.

분리된 이격부재들은, 원통형, 구형, 실 모양(filiform), 모래시계 형상, C-형상, 십자형, 각주 형상과 같은, 상이한 형상들을 가질 수 있다. 작은 필라, 즉 5 mm² 이하, 바람직하게는 3 mm² 이하, 더 바람직하게는 1 mm² 이하의, 필라의 외부 외주에 의해서 형성되는, 유리 판재에 대한 접촉 표면을 일반적으로 갖는 필라를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 값들은, 미적으로 눈에 띄지 않으면서, 양호한 기계적 내성을 제공할 수 있다. 분리된 이격부재는 전형적으로, 연소 및 베이킹(baking)과 같은 고온 프로세스를 견딜 수 있는, 유리 판재의 표면으로부터 인가되는 압력을 견딜 수 있는 강도, 및 유리 패널이 제조된 후에 가스를 거의 방출하지 않는 재료로 제조된다. 그러한 재료는 바람직하게는 경질 금속 재료, 석영 유리 또는 세라믹 재료, 특히 금속 재료, 예를 들어 철, 텅스텐, 니켈, 크롬, 티타늄, 몰리브덴, 탄소강, 크롬강, 니켈강, 스테인리스강, 니켈-크롬강, 망간강, 크롬-망간강, 크롬-몰리브덴강, 규소 강, 니크롬, 두랄루민 또는 기타, 또는 세라믹 재료, 예를 들어 커런덤(corundum), 알루미나, 멀라이트, 마그네시아, 이트리아, 알루미늄 질화물, 규소 질화물 또는 기타이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 진공-절연 글레이징(10)의 유리 판재들(1, 2) 사이에서 경계 지어지는 내부 부피(V)는, 상기 내부 공간 주위에서 유리 판재의 주변부 상에 배치된 밀폐 본딩 밀봉부(4)로 폐쇄된다. 상기 밀폐 본딩 밀봉부는 불침투성이고 경질이다. 본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 표시되지 않는 한, "불침투성"이라는 용어는 대기에 존재하는 공기 또는 임의의 다른 가스에 대해서 불침투성인 것을 의미하는 것으로 이해된다.

다양한 밀폐 본딩 밀봉부 기술이 존재한다. (가장 널리 사용되는) 제1 유형의 밀봉부는, 융점이 글레이징 유닛의 유리 패널의 유리의 융점보다 낮은 접착용 유리(solder glass)를 기초로 하는 밀봉부이다. 이러한 유형의 밀봉부의 이용은, 저-E 층의 선택을, 접착용 유리를 구현하는데 필요한 열적 사이클에 의해서 저하되지 않는 층으로, 즉 250℃ 정도로 높을 수 있는 온도를 견딜 수 있는 층으로 제한한다. 또한, 이러한 유형의 접착용-유리-기반의 밀봉부는 매우 적게 변형될 수 있기 때문에, 해당 패널들이 흡수하여야 하는 큰 온도차에 노출될 때, 글레이징 유닛의 내부-측 유리 패널과 글레이징 유닛의 외부-측 유리 패널 사이의 상이한 팽창 효과를 허용하지 않는다. 그에 따라, 매우 상당한 응력이 글레이징 유닛의 주변부에서 생성되고, 글레이징 유닛의 유리 패널의 파괴를 초래할 수 있다.

제2 유형의 밀봉부는, 연성 주석-합금 땜납과 같은 납땜 가능 재료의 층으로 적어도 부분적으로 덮인 하부층에 의해서 글레이징 유닛의 주변부에 납땜된 금속 밀봉부, 예를 들어 얇은 두께(500 ㎛ 미만)의 금속 스트립을 포함한다. 제1 유형의 밀봉부에 대비한 이러한 제2 유형의 밀봉부의 하나의 상당한 장점은, 2개의 유리 패널들 사이에서 생성되는 차등적인 팽창을 부분적으로 흡수하기 위해서 부분적으로 변형될 수 있다는 것이다. 유리 패널 상에 다양한 유형의 타이 하부층(tie underlayer)이 있다.

특허출원 제WO 2011/061208 A1은 진공-절연 글레이징 유닛을 위한 제2 유형의 주변 불투과성 밀봉부의 하나의 예시적인 실시형태를 설명한다. 이러한 실시형태에서, 밀봉부는, 예를 들어 납땜 가능 재료에 의해서 유리 판재의 주변부에 제공된 접착 밴드에 납땜된 구리로 제조된, 금속 스트립이다.

0.1 mbar 미만, 바람직하게는 0.01 mbar 미만의 절대 압력의 진공이, 본 발명의 비대칭적인 VIG 내에서 제1 및 제2 유리 판재 그리고 분리된 이격부재들의 세트에 의해서 형성되고 밀폐 본딩 밀봉부에 의해서 폐쇄되는 내부 부피(V) 내에 생성된다.

본 발명의 비대칭적인 VIG의 내부 부피는 가스, 예를 들어 그러나 비배타적으로, 공기, 건조 공기, 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 육불화황(SF6), 이산화탄소, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 통상적인 구조를 갖는 절연 패널을 통한 에너지의 전달이, 단일 유리 판재에 비해서, 감소되는데, 이는 내부 부피 내의 가스의 존재 때문이다.

내부 부피로부터 또한 임의의 가스를 펌핑할 수 있고, 그에 따라 진공 글레이징 유닛을 생성할 수 있다. 진공-절연 절연 글레이징 유닛을 통한 에너지 전달이 진공에 의해서 크게 감소된다. 글레이징 유닛의 내부 공간 내에 진공을 형성하기 위해서, 내부 공간이 외측부와 연통되게 하는 중공형 유리 관이 일반적으로 유리 판재 중 하나의 주 면 상에 제공된다. 따라서, 유리 관의 외부 단부에 연결된 펌프에 의해서 내부 공간 내에 존재하는 가스를 외부로 펌핑하는 것에 의해서, 부분적인 진공이 내부 공간 내에 생성된다.

진공-절연 글레이징 유닛 내의 주어진 진공 레벨을 소정 지속시간 동안 유지하기 위해서, 게터(getter)가 글레이징 패널 내에서 사용될 수 있다. 구체적으로, 글레이징 패널을 구성하는 유리 판재의 내부 표면은 유리 내에 이전에 흡수되었던 가스를 시간에 걸쳐 방출할 수 있고, 그에 의해서 진공-절연 글레이징 패널 내의 내부 압력을 높일 수 있고 그에 따라 진공 성능을 감소시킬 수 있다. 일반적으로, 그러한 게터는 지르코늄, 바나듐, 철, 코발트, 알루미늄 등의 합금으로 구성되고, 보이지 않도록(예를 들어, 외부 에나멜에 의해서 또는 주변 불투과성 밀봉부의 일부에 의해서 은폐되도록) 얇은(몇 미크론 두께의) 층의 형태로 또는 글레이징 패널의 유리 판재들 사이에 배치된 블록의 형태로 배치된다. 게터는 상온에서, 그 표면 상에서, 부동화 층을 형성하고, 그에 따라 부동화 층을 제거하기 위해서 그리고 그에 따라 그 합금의 게팅( 특성을 활성화시키기 위해서 가열되어야 한다. 게터는 "열 활성화된다"고 할 수 있다.

[표 3]

실시예

파괴 위험을 평가하기 위해서, 내부 부피(V) 내의 진공으로 인한 대기압 응력 및 글레이징의 양 측면 상의 온도차로 인한 열 유도 응력으로부터 초래되는 조합 응력을 계산하였다.

VIG의 2개의 판재들 사이에서 유지되는 진공으로 인해서, 대기압은 각각의 필라에 위치되는 VIG의 유리 판재의 외부 표면에서 영구적인 인장 응력을 유발한다. 작은 필라의 경우에, 유리 판재의 외부 표면에서 필라에 의해서 유도되는 인장 응력이 그 외부의 외주(circumference)의 크기와 무관하다는 것이 당업자에게 알려져 있다. 작은 필라는, 5 mm² 이하, 바람직하게는 3 mm² 이하, 더 바람직하게는 1 mm² 이하의, 필라의 외부 외주에 의해서 형성되는, 유리 판재에 대한 접촉 표면을 갖는 필라를 일반적으로 의미한다.

그러한 경우에 그리고 이등변 삼각형, 정사각형 또는 육각형 체계를 기초로 하는 규칙적인 어레이에서, 인장 응력으로도 지칭되는 이러한 대기압 유도 응력은 이하의 공식에 의해서 유리 판재에 대해서 계산될 수 있고: σ_p ≤ 0.11x λ²/Z²[MPα], 여기에서 λ [m] 및 Z [m]는 각각 이격부재들 사이의 피치 및 유리 판재의 두께이다. "피치"는, 임의의 이격부재를 그 이웃 이격부재들로부터 분리하는 가장 짧은 거리를 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 정사각형 기반의 규칙적인 어레이에서, 인장 응력은 최대이고, 그에 따라 이하의 공식을 따른다: σ_p = 0.11x λ²/Z²[MPα].

최대 대기압 응력이 VIG의 제1 및 제2 유리 시트의 각각에 대해서 계산된다(σ_p1 및 σ_p2).

VIG의 유리 판재의 외부 표면 상에서 열적 유도 응력은, 제1 유리 판재(1, T₁)와 제2 유리 판재(2, T₂) 사이에서 온도차가 생기자마자 발생되고 T₁과 T₂ 사이의 차이가 증가됨에 따라 증가된다. 온도차(ΔT)는 제1 유리 판재(1)에 대해서 계산된 평균 온도(T₁)와 제2 유리 판재(2)에 대해서 계산된 평균 온도(T₂) 사이의 절대적인 차이이다. 유리 판재의 평균 온도는 예를 들어 당업자에게 알려진 수치적 시뮬레이션으로부터 계산된다. 본 발명에서, 2개의 유리 판재들 사이의 온도차는, ISO 15099에 따른 NFRC(American National Fenestration Rating Council)에 의해서 제시된 방법을 기초로 하는, 계산 소프트웨어 "Window 7.4"를 이용하여 계산되었다. 열적 유도 응력은 유리 판재들 사이의 그러한 절대 온도차가 30℃에 도달할 때 VIG을 파괴할 수 있고, 가혹한 조건에서 절대 온도차가 40℃초과일 때 VIG을 보다 더 파괴할 수 있다. 내부 환경의 온도는 전형적으로 20℃ 내지 25℃인 반면, 외부 환경의 온도는 겨울에 - 20℃로부터 여름에 + 35℃까지 걸쳐질 수 있다. 그에 따라, 내부 환경과 외부 환경 사이의 온도차는 가혹한 조건에서 40℃ 초과에 도달할 수 있다. 그에 따라, 제1 유리 판재(1)에 대해서 계산된 평균 온도(T=)와 제2 유리 판재(2)에 대해서 계산된 평균 온도(T₂) 사이의 온도차(ΔT)는 또한 40℃ 초과에 도달할 수 있다. 수치적 시뮬레이션을 이용하여 VIG의 각각의 유리 판재의 외부 표면에서 유도된 최대 열 응력(σ_T)을 계산한다. 상이한 온도 조건들에 노출될 때의 VIG의 거동을 시뮬레이트하기 위해서, (ABAQUS로 이전에 지칭되었던) 상업적인 소프트웨어 Abaqus2017에 의해서 유한 요소 분석(FEA)을 구축하였다. 유리 두께에서 5개의 통합 지점을 갖는 C3D8R 요소를 이용하여, 메시화된(meshed) 유리 판재들로 계산을 하였다. 이용된 전반적인 메시 크기는 1 cm였다. 본 발명의 ΔT를 달성하기 위해서, 초기의 그리고 균일한 온도가 양 유리 판재에 부여되었고, 이어서 균일한 온도 변동이 유리 판재 중 하나에 부여되는 한편, 다른 유리 판재는 초기 온도에서 유지되었다. 2개의 맞닿은 유리 표면의 동일한 변위를 강제하도록, 기계적 커플링이 2개의 유리 판재들 사이에 부여되었다. 조립체의 강체 운동을 방지하도록, 다른 경계 조건들이 설정되었다. 계산은, 연부들이 자유롭고 구속되지 않은 모든 글레이징에 대해서 실시되었다.

본 발명의 목적을 위해서 이용된 가혹한 겨울 온도 조건은: -20℃의 외측 공기 온도, 20℃의 내측 공기 온도였고, 40℃의 외측과 내측 사이의 최대 온도차를 제공하였다.

본 발명자는, 열 유도 응력 및 대기압 응력이 유리 판재에서 동시에 발생됨에 따라, VIG의 치수를 결정할 때, 열 유도 응력 및 대기압 유도 응력의 조합인, 조합 응력(σ_c)을 고려할 필요가 있다는 것을 발견하였다. "조합된 유도 응력" 또는 "유도 응력들의 조합"이라는 용어는, 열 유도 응력 및 대기압 유도 응력의 합(σ_c = σ_p + σ_T)을 의미하는 것으로 이해된다. 조합된 응력은 선택된 겨울 조건(σ_cw) 및 선택된 여름 조건(σ_cs)에 대해서 계산될 수 있다.

겨울 조건에서, VIG가 두꺼운 제1 유리 판재 및 얇은 제2 유리 판재를 가지고 비대칭적일 때, 제1 유리 판재의 조합된 겨울 응력(σ_cw1 = σ_p1 + σ_Tw1)과 제2 유리 판재의 조합된 겨울 응력(σ_cw2 = σ_p2 + σ_Tw2) 사이의 가장 큰 값인, 가장 큰 조합된 겨울 응력(σ_cwmax)(σ　_cwmax = max(σ_cw1, σ_cw2))이 감소된다. 특히 이하의 치수적 기준을 나타내는 비대칭적인 VIG에서:

300 mm ≤ L ≤ 4000 mm,

300 mm ≤ W ≤ 1500 mm,

Z₁ ≥ 5 mm, Z₂ ≥ 3 mm,

ΔZ = Z₁ - Z₂ ≥ 1 mm, 및

10 mm ≤ λ ≤ 35 mm,

가장 큰 조합된 겨울 응력은 동일한 전체적인 두께를 가지는 동등한 대칭적인 VIG의 가장 큰 조합된 겨울 응력보다 작다.

본 발명의 목적을 위해서 사용된 온화한 여름 온도 조건은: 32℃의 외측 공기 온도, 24℃의 내측 공기 온도, 및 783 W/m²의 태양 플럭스(solar flux)였다.

여름 조건에서, 가장 큰 조합된 여름 응력(σ_csmax)은, 제1 유리 판재의 조합된 여름 응력(σ_cs1 = σ_p1 + σ_Ts1)과 제2 유리 판재의 조합된 여름 응력(σ_cs2 = σ_p2 + σ_Ts2) 사이의 가장 큰 값(σ_csmax = max(σ_cs1, σ_cs2)이다. 여름 조건에서, 비대칭적인 VIG에서 수용 가능한 가장 큰 조합된 여름 응력(σ_csmax)이, 동등한 대칭적인 VIG의, σ_cwmax또는σ_csmax인, 최대의 조합된 유도 응력 이하이어야 한다는 것을 발견하였다. 이러한 관계를 준수할 때, 가혹한 겨울 및 온화한 여름 조건 모두에서, 조합된 대기 및 열 유도 응력으로 인한 파괴 위험은 비대칭적인 VIG에서, 동등한 대칭적인 VIG에 대한 것보다 결코 높지 않다.

제1 및 제2 유리 판재의 에너지 흡수율뿐만 아니라 L, W 및 λ 매개변수 범위의 상이한 세트들에 대한 그 두께의 균형을 이루는 것에 의해서, 이러한 조합된 유동 응력 한계를 준수하는 비대칭적인 VIG가 제조될 수 있다는 것을 발견하였다.

본 발명의 이하의 특정 실시형태 A 내지 E에서, 비대칭적인 VIG는 이하의 관계를 준수한다: σ_cw2(비대칭적인 VIG) <σ_cw2(동등한 대칭적인 VIG) 및σ_cs1(비대칭적인 VIG) ≤ σ_cw2(동등한 대칭적인 VIG)

실시형태 A: 비대칭적인 VIG으로서, 제1 및 제2 유리 판재의 에너지 흡수율의 가중된 차이에 관한 이하의 조건이 만족될 때, Z₂ = 3 mm 및 10 mm ≤ λ ≤ 25 mm이다: ΔEA ≤ 0.0084 ΔZ²/mm² - 0.1545 ΔZ/mm + 0.6966; 여기에서 ΔEA = EA₁ - 2*EA₂, 여기에서 300 mm ≤ L ≤ 3000 mm, 300 mm ≤ W ≤ 1500 mm, Z₁ ≥ 5 mm, ΔZ = Z₁ - Z₂ ≥ 1 mm.

실시형태 B: 비대칭적인 VIG으로서, 제1 및 제2 유리 판재의 에너지 흡수율의 가중된 차이에 관한 이하의 조건이 만족될 때, Z₂ = 4 mm 및 10 mm ≤ λ ≤ 25 mm이다: ΔEA ≤ - 0.0214 ΔZ/mm + 0.5696; 여기에서 ΔEA = EA₁ - 2*EA₂, 여기에서 300 mm ≤ L ≤ 3000 mm, 300 mm ≤ W ≤ 1500 mm, Z₁ ≥ 5 mm, ΔZ = Z₁ - Z₂ ≥ 1 mm.

실시형태 C: 비대칭적인 VIG으로서, 제1 및 제2 유리 판재의 에너지 흡수율의 가중된 차이에 관한 이하의 조건이 만족될 때, Z2 = 5 mm 및 10 mm ≤ λ ≤ 35 mm이다: ΔEA ≤ 0.0033 ΔZ²/mm² - 0.0468 ΔZ/mm + 0.7434; ΔEA = EA₁ - 2*EA₂, 여기에서 300 mm ≤ L ≤ 3000 mm, 300 mm ≤ W ≤ 1500 mm, Z₁ ≥ 5 mm, ΔZ = Z₁ - Z₂ ≥ 1 mm.

실시형태 D: 비대칭적인 VIG으로서, 제1 및 제2 유리 판재의 에너지 흡수율의 가중된 차이에 관한 이하의 조건이 만족될 때, Z2 = 6mm 및 10 mm ≤ λ ≤ 35 mm이다: 여기에서 ΔEA ≤ 0.0033 ΔZ²/mm² - 0.0468 ΔZ/mm + 0.7702; ΔEA = EA₁ - 2*EA₂, 여기에서 300 mm ≤ L ≤ 3000 mm, 300 mm ≤ W ≤ 1500 mm, Z₁ ≥ 5 mm, ΔZ = Z₁ - Z₂ ≥ 1 mm.

실시형태 E: 비대칭적인 VIG으로서, 제1 및 제2 유리 판재의 에너지 흡수율의 가중된 차이에 관한 이하의 조건이 만족될 때, Z₂ = 4 mm 및 25 mm < λ ≤ 30 mm이다: 여기에서 ΔEA ≤ - 0.0308 ΔZ/mm + 0.5294; ΔEA = EA₁ - 2*EA₂, 여기에서 300 mm ≤ L ≤ 3000 mm, 300 mm ≤ W ≤ 1500 mm, Z₁ ≥ 5 mm, ΔZ = Z₁ - Z₂ ≥ 1 mm.

사실상, 비대칭적인 VIG의 제1 및 제2 판재의 에너지 흡수율의 이러한 한계가, 조합된 응력 레벨을 요구되는 한계 미만으로 유지하는 제1 및 제2 유리 판재 내의 온도차를 유도한다는 것을 발견하였다.

여름 조건에서, 본 발명자는, 유리 판재의 에너지 흡수율과 발생된 온도 차이 사이에 상관 관계가 있다는 것을 발견하였다. 이하의 관계식이, VIG의 제1 유리 판재의 내부 면 상에 배치된 전술한 예시적인 코팅을 기초로 얻어졌다: ΔT /°C = 37.386 x ΔEA +6.2068; ΔEA = EA₁ - 2*EA₂ 및 ΔT = T₁-T₂. 유리 판재의 에너지 흡수율(EA)은, VIG 내에 위치될 때의 유리 판재에 대해서, EN410:2011을 참조하는 표준 ISO15099에 따라 결정되었다. 필라는 EA의 계산에서 고려되지 않는다.

이러한 응력 계산은 많은 수의 유리 치수, 두께 및 적외선 반사 코팅에 대해서 실시되었다. 특히, Asahi Glass Company(AGC)가 판매하는 이하의 적외선 반사 코팅: Stopray Ultra 50(U50), Stopray Vision 50(V50), I-plus Top 1.1(I+), Stopray Vision 40(V40), Stopray Vision 72 및 Energy N(EN)을 이용하였다. 이러한 모든 코팅은 0.4 미만의 방사율을 제공한다. 계산에서, 글레이징은 모든 연부에서 자유롭고 구속되지 않는 것으로 간주된다.

소다 라임 투명 유리 Planibel Clearlite(CL)가 대부분의 유리 판재에서 사용되었다. 소다 라임 초-투명 저-철 유리(soda lime extra-clear low-iron glass) Planibel Clearvision(CV)와 Dark Grey Glass(DG)가 일부유리 판재에서 사용되었다.

비교예에는 'C.Ex.'의 라벨을 부여하였고, 본 발명에 따른 실시예에는 'Ex.'의 라벨을 부여하였다.

실시예 및 비교예에서, 유리 시트들 사이의 공간은 100 ㎛이고, 필라의 어레이는 일반적인 정사각형 어레이이고, 크기 W x L은 1.5 m x 3 m이다.

[표 4]

이하의 표 5는, 전술한 표 4의 실시예 및 비교예에 대한, 본 발명에 따른 최대 허용 가능 ΔEA 및 각각의 실시예 및 비교예의 계산된 ΔEA를 보여준다. 비교예는 너무 큰 ΔEA 값을 나타내고, 그에 따른 높은 파괴 위험을 나타내고, 그 ΔEA 값은, 본 발명에 따라 허용되는 ΔEA 값보다 크다. 실시예 Ex. 2 내지 13은 특히, 상응하는 동등한 대칭적인 진공 절연 글레이징보다 작은 파괴 위험을 나타낸다.

[표 5]

이하의 표 6은 여름 및 겨울 조건에서 실시예 및 비교예에서 얻어진 유도 응력을 보여준다. 필라 위의 제1 또는 제2 유리 판재 내의 압력 유도 응력들은 각각 σ_p1 및 σ_p2로 표시되었다.겨울 온도 응력은 각각 σ_Tw1 및 σ_Tw2로 표시되었고, 여름 온도 응력은 각각 σ_Ts1 및 σ_Ts2로 표시되었다. 조합된 여름 응력은 σ_cs1(σ_{cs1 =}σ_{p1 +}σ_Ts1) 및 σ_cs2(σ_{cs2 =}σ_{p2 +}σ_Ts2)로 각각 표시되었고, 조합된 겨울 응력은 σ_cw1(σ_{cw1 =}σ_{p1 +}σ_Tw1) 및 σ_cw2(σ_{cw2 =}σ_{p2 +}σ_Tw2)로 각각 표시되었다. 가장 큰 조합된 겨울 응력 및 가장 큰 조합된 여름 응력이 각각 σ_cwmax(σ_cwmax= max(σ_cw1+ σ_cw2))및 σ_csmax(σ_cwmax= max(σ_cs1+ σ_cs2))로 표시되었다. 여름 또는 겨울 조건에서 발생되는 가장 큰 조합된 유도 응력을 σ_cmax로 표시하였다. 모든 응력에 대한 측정 단위는 MPa이다. 각각의 실시예에 대란 최대의 조합된 응력 값에 밑줄을 그었고 그에 따라 σ_cmax에 상응한다.

이하의 표 6에서 확인될 수 있는 바와 같이, 몇몇 예외를 제외하고, 제2 유리 판재 상에서 겨울 조건에서 대칭적인 VIG의 가장 큰 조합된 응력 값에 도달하였다. 임의의 조건에서 도달된 최대 응력 값은, 비대칭적인 VIG를 그 동등한 대칭적인 VIG에 비교하기 위한 기준점으로서의 역할을 한다. 또한, VIG가 두꺼운 제1 유리 판재 및 얇은 제2 유리 판재를 가지는 비대칭적인 것일 때, 가장 큰 조합된 겨울 응력(σ_cwmax)이 감소되었고 특히 이하의 치수 기준: 300 mm ≤ L ≤ 4000 mm, 300 mm ≤ W ≤ 1500 mm, Z₁ ≥ 5 mm, Z₂ ≥ 3 mm, ΔZ = Z₁ - Z₂ ≥ 1 mm, 및 10 mm ≤ λ ≤ 35 mm를 나타내는 비대칭적인 VIG에서, 가장 큰 조합된 겨울 응력이, 동일한 전체적인 두께를 가지는 동등한 대칭적인 VIG에서보다 작다는 것을 발견하였다.

또한, 이하의 표 6에서, 여름 조건에서 가장 큰 조합된 여름 응력(σ_csmax)이, 동등한 대칭적인 VIG에서보다, 비대칭적인 VIG에서 더 크다는 것이 확인될 수 있다. 본 발명의 특정 실시형태에서, 즉 별표가 마킹된 실시예에서, 본 발명의 실시예의 가장 큰 조합된 여름 응력(σ_csmax)은 수용될 수 있다는 것이 확인되었고, 가장 큰 조합된 여름 응력(σ_csmax)은 그 동등한 대칭적인 VIG의 가장 큰 조합된 응력(겨울 또는 여름), 즉 그 동등한 대칭적인 VIG 내의 제2 유리 판재의 조합된 겨울 응력(σ_cw2) 이하이다.

[표 6]

Claims

300 mm ≤ L ≤ 4000 mm의 길이(L), 및 300 mm ≤ W ≤ 1500 mm의 폭(W)을 가지는, 하나의 적외선 반사 코팅을 구비하는 진공 절연 글레이징 유닛(10)으로서,
a. 내부 판재 면(12) 및 외부 판재 면(13)을 가지고, 두께(Z₁)를 가지며, 상기 내부 판재 면 상에 적외선 반사 코팅을 가지는 제1 유리 판재(1)로서, 상기 코팅된 제1 유리 판재가 에너지 흡수율(EA₁)을 가지는, 제1 유리 판재(1), 및
b. 내부 판재 면(22) 및 외부 판재 면(23)을 가지고, 두께(Z₂)를 가지는 제2 유리 판재(2)로서, 상기 두께들은 상기 평면(P)에 수직인 방향으로 측정되고, 상기 제2 유리 판재는 에너지 흡수율(EA₂)을 가지는, 제2 유리 판재(2);
c. 상기 제1 및 제2 유리 판재들 사이의 거리를 유지하고 피치(λ)를 갖는 어레이를 형성하는, 상기 제1 및 제2 유리 판재 사이에 배치된 분리된 이격부재들(3)의 세트로서, 상기 피치(λ)가 10 mm 내지 35 mm인, 분리된 이격부재들(3)의 세트;
d. 상기 제1 및 제2 유리 판재들의 둘레에 걸쳐 상기 제1 및 제2 유리 판재들 사이의 거리를 밀봉하는 밀폐 본딩 밀봉부(4);
e. 상기 제1 및 제2 유리 판재 그리고 상기 분리된 이격부재들의 세트에 의해서 형성되고, 상기 밀폐 본딩 밀봉부에 의해서 폐쇄되며, 0.1 mbar 미만의 절대 압력의 진공이 존재하는 내부 부피(V)
를 포함하고, 그리고
f. 상기 제1 및 제2 유리 판재의 상기 내부 판재 면들이 상기 내부 부피(V)에 대면되고;
g. 상기 제1 유리 판재가 상기 제2 유리 판재보다 두껍고(Z₁> Z₂), ΔEA ≤ 0.0033 ΔZ²/mm² - 0.0468 ΔZ/mm + 0.7702이고; 여기에서 ΔEA = EA₁ - 2*EA₂이고, Z₁ ≥ 5 mm, Z₂ ≥ 3 mm, 및 ΔZ = (Z₁ - Z₂) ≥ 1 mm이고, 10 mm ≤ λ ≤ 35 mm인 것을 특징으로 하는 진공 절연 글레이징 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 유리 판재의 에너지 흡수율의 가중된 차이에 관한 이하의 조건: ΔEA ≤ 0.0084 ΔZ²/mm² - 0.1545 ΔZ/mm + 0.6966; 여기에서 ΔEA = EA₁ - 2*EA₂, 및 300 mm ≤ L ≤ 3000 mm, 300 mm ≤ W ≤ 1500 mm이 만족될 때, Z₂ = 3 mm 및 10 mm ≤ λ ≤ 25 mm인, 진공 절연 글레이징 유닛.
제1항에 있어서,
Z₂ = 4 mm 및 10 mm ≤ λ ≤ 25 mm이고 ΔEA ≤ - 0.0214 ΔZ/mm + 0.5696 및 300 mm ≤ L ≤ 3000 mm, 300 mm ≤ W ≤ 1500 mm인, 진공 절연 글레이징 유닛.
제1항에 있어서,
Z₂ = 5 mm 및 10 mm ≤ λ ≤ 35 mm이고 ΔEA ≤ 0.0033 ΔZ²/mm² - 0.0468 ΔZ/mm + 0.7434 및 300 mm ≤ L ≤ 3000 mm, 300 mm ≤ W ≤ 1500 mm인, 진공 절연 글레이징 유닛.
제1항에 있어서,
Z₂ = 6 mm 및 10 mm ≤ λ ≤ 35 mm이고 ΔEA ≤ 0.0033 ΔZ²/mm² - 0.0468 ΔZ/mm + 0.7702 및 300 mm ≤ L ≤ 3000 mm, 300 mm ≤ W ≤ 1500 mm인, 진공 절연 글레이징 유닛.
제1항에 있어서,
Z₂ = 4 mm 및 25 mm ≤ λ ≤ 30 mm이고 ΔEA ≤ - 0.0308 ΔZ/mm + 0.5294 및 300 mm ≤ L ≤ 3000 mm, 300 mm ≤ W ≤ 1500 mm인, 진공 절연 글레이징 유닛.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적외선 반사 코팅이, 0.04 이하, 바람직하게는 0.02 이하의 방사율을 제공하는 금속-기반의 기능적 저방사율 층을 포함하는, 진공 절연 글레이징 유닛.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 유리 판재의 외부 판재 면(13; 23)의 적어도 하나가 적어도 하나의 중합체 중간층에 의해서 적어도 하나의 유리 시트에 적층되어, 적층형 조립체를 형성하는, 진공 절연 글레이징 유닛.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 유리의 상기 외부 판재 면(13; 23)의 적어도 하나가, 주변 이격부재 막대를 통해서, 상기 진공 절연 글레이징 유닛의 주변부를 따라서 제3 유리 판재에 커플링되어, 주변 연부 밀봉부에 의해서 밀봉된 절연 공동을 생성하는, 진공 절연 글레이징 유닛.
외측부 공간과 내측부 공간을 형성하는 구획부로서, 상기 구획부는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 진공 절연 글레이징 유닛에 의해서 폐쇄되는 개구부를 포함하고, 상기 제1 유리 판재는 상기 외측부 공간에 대면되는, 구획부.
외측부 공간 및 내측부 공간을 형성하는 구획부의 개구부를 폐쇄하기 위한, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 진공 절연 글레이징 유닛의 용도로서, 상기 제1 유리 판재가 상기 외측부 공간에 대면되는, 용도.