KR20230083746A - 단열성능이 우수한 진공 복층 유리패널 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 진공 복층 유리패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소프트코팅을 통해서도 내구성이 우수한 저방사 유리를 포함하고, 진공 유리 내부의 필라를 절적히 조정함으로써 우수한 단열 성능을 제공할 수 있는 진공 복층 유리패널에 관한 것이다.
Description
본 출원은 진공 복층 유리패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소프트코팅을 통해서도 내구성이 우수한 저방사 유리를 포함하고, 진공 유리 내부의 필라를 절적히 조정함으로써 우수한 단열 성능을 제공할 수 있는 진공 복층 유리패널에 관한 것이다.
인구증가와 지속적인 산업발전으로 인하여 에너지 소비가 급증하게 되면서 효율적인 에너지 사용의 필요성이 크게 대두되었다. 건물에서 손실되는 에너지는 벽체나 지붕, 창문 등을 통해 이루어지는데 창문을 통한 열손실량은 전체 열손실량의 약 20~40%로 큰 비율을 차지하고 있다. 이는 건물 외벽에 비해 약 6배의 수준으로 열적으로 가장 취약한 부분이기 때문이다. 따라서 일반유리의 경우 단열 효과가 높지 않으므로 최근 들어 에너지 손실을 줄일 수 있는 유리에 대한 연구가 진행되고 있다.
현재 개발되고 있는 저방사(Low-E) 유리는 냉난방과 관련된 적외선을 반사하는 방식으로 에너지 손실을 줄이고 있으나 이는 태양광의 유입을 줄이는 단순한 방법이며 난방에는 취약한 단점을 가지고 있다.
또한, 냉난방에너지 손실을 낮추기 위한 유리로서, 소정의 간격을 갖는 두 장의 유리로 구성된 복층유리 또는 이중유리가 있다. 이러한 복층유리는 두 장의 유리 사이에 공기 또는 열전도도가 낮은 가스를 주입하기도 하지만, 열전달율을 낮추는 것에는 한계를 가지고 있었다.
더불어, 이러한 복층유리의 단점을 보완하고 단열성능이 우수한 유리로 삼중유리 이상의 다층유리와 진공유리가 개발되었으나, 삼중유리 이상의 다층유리는 복층유리보다 낮은 열관류율을 얻을 수 있는 반면에 전체 유리의 두께가 매우 두꺼워져 창호 운반, 설치시 작업이 번거롭고, 미닫이 혹은 여닫이 창에 설치시 처짐 등의 문제가 발생한다.
또한, 진공 다층 유리패널에서 저방사 코팅층을 포함하는 패널이 개발되었다. 그러나, 이 때 사용되는 저방사 코팅은 진공유리를 제조하기 위한 작업시 발생되는 압축으로 인하여 내구성을 요하는 바, 이러한 내구성을 가지기 위해서 하드코팅을 적용하였다. 그러나, 하드코팅의 경우 단열 성능이 우수하지 못한 문제점이 대두되었다.
특히, 이러한 문제점을 해결하기 위해 하드코팅 대신에 소프트코팅을 적용하기 위한 시도가 있었으나, 진공유리 내부의 필라 때문에 소프트코팅층에 데미지가 생기는 문제점이 발생하였으며, 이를 해결하기 위한 방법에 대한 연구가 필요한 시점이다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 진공유리 단판 내부의 필라의 간격을 최적화하고, 소프트코팅 저방사 유리를 2장 사용하여, 단열성능이 우수한 진공 복층 유리패널을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 측면은 진공 복층 유리패널에 관한 것이다.
일 예시로서, 진공 복층 유리패널은 제 1 유리층과 제 2 유리층의 사이에 위치한 복수의 필라(pillar)에 의해 이격되어 겹쳐지고, 엣지부가 실링되어 진공층을 형성하는 진공 유리단판 및 진공 유리단판의 제 2 유리층 일면으로부터 이격되어 겹쳐지며, 진공 유리단판과의 사이에서 단열 가스층을 형성하는 제 3 유리층을 포함하는 진공 복층 유리패널로서, 제 1 유리층은 제 2 유리층을 향하는 일면에 제 1 저방사층이 형성된 제 1 저방사 유리층이고, 제 3 유리층은 진공 유리단판을 향하는 일면에 제 2 저방사층이 형성된 제 2 저방사 유리층일 수 있다.
일 예시로서, 제 1 저방사층 또는 제 2 저방사층은 소프트코팅 저방사층일 수 있다.
일 예시로서, 제 1 저방사 유리층의 방사율은 1 내지 5%일 수 있다.
일 예시로서, 제 2 저방사 유리층의 방사율은 1 내지 5%일 수 있다.
일 예시로서, 제 1 저방사 유리층 또는 제 2 저방사유리층은 원형 내스크래치 시험장비(Scratch Hardness Tester)에 의한 스크래치 성능 평가시 1N 이하에서는 스크래치가 발생하지 않는다.
일 예시로서, 제 1 저방사 유리층 또는 제 2 저방사 유리층의 최외곽층은 지르코늄, 지르코늄 산화물, 지르코늄 질화물, 지르코늄 산질화물, 지르코늄 합금, 티타늄, 티타늄지르코늄 산질화물, 및 실리콘알루미늄 질화물로부터 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 예시로서, 복수의 필라 중 제 1 필라와 상기 제 1 필라와 최근접한 제 2 필라와의 간격은 30 내지 60 mm일 수 있다.
일 예시로서, 진공층의 진공도는 10-5 내지 10-3 Torr일 수 있다.
일 예시로서, 제 1 유리층과 제 2 유리층 사이의 간격은 0.15 내지 0.40 mm일 수 있다.
일 예시로서, 진공 유리단판과 제 3 유리층 사이의 간격은 6 내지 18 mm일 수 있다.
일 예시로서, 진공 복층 유리 패널의 열관류율은 0.25 내지 0.60 W/m2K일 수 있다.
일 예시로서, 진공 유리단판의 진공을 형성하기 위한 배기홀은 저방사 코팅층이 형성되지 않는 유리층에 형성될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 소프트코팅 저방사 유리를 사용하여, 단열성능이 우수한 진공 복층 유리패널을 제공할 수 있다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 진공 복층 유리패널의 개략도이다.
도 2은 본 출원의 일 실시예에 따른 진공 유리단판 내의 필라의 개략도이다.
도 2은 본 출원의 일 실시예에 따른 진공 유리단판 내의 필라의 개략도이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 구성요소 등이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 구성요소 등이 존재하지 않거나 부가될 수 없음을 의미하는 것은 아니다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
전술한 바와 같이, 진공유리 패널에서 단열성능을 향상시키기 위해 저방사 코팅층을 적용한 방법이 사용되어 왔다. 그러나, 대부분은 저방사 코팅이 소프트 코팅이 아닌 하드 코팅이었다.
진공유리 단판은 필라 또는 스페이서에 의해 이격된 2장의 유리판을 겹쳐놓고 상기 유리판 사이에 진공층을 형성하기 위하여 하나의 유리판의 일 부분을 타공 후 유리판 사이를 진공으로 형성하는 방법을 사용한다.
이 때 작업시 발생되는 압축 및 필라에 의하여 유리판의 코팅층은 우수한 내구성을 필요로 한다. 종래의 소프트 코팅의 경우 내구성이 하드코팅보다 불량하여 하드 코팅 저방사 코팅층의 방법이 주로 사용되었다.
하드 코팅 저방사 유리(Pyrolytic Low-E)는 유리의 성형 단계에서, 유리가 성형 되기 이전에 CVD (Chemical Vapor Deposition) 공법으로 600도 이상의 온도의 유리 표면에, 산화 주석 인듐(indium tin oxide)으로 코팅을 올리는 방식으로, 고온의 유리의 표면에서 화학적 증착이 일어나므로, 시간이 지나도 산화 및 코팅의 손상이 없으며, 투명한 산화 주석 인듐의 특성으로 인해, 유리의 투과율 저하가 적어, 가시광선의 통과와 열 차단에 효과가 뛰어나다. 유리의 표면에 증착이 되기 때문에, 일반 유리와 동일하게 세척, 가공을 해도 무방하므로, 제조 시, 가공 및 사용의 편의성과 가공 후 내구성이 우수하다.
그러나, 하드코팅은 이러한 가공시 장점에도 불구하고, 로이 유리로써 소프트 코팅에 비하여 단열 성능이 불량하다.
반면에, 소프트 코팅(Sputtering Low-E)은 기 생산된 플로트 판유리를 별도의 진공 챔버의 금속 타겟판을 설치하여 MSVD (Magnetron Sputtering Vacuum Depositon) 공법으로, Ag(은), Ti(티타늄), Ni(니켈), Si(실리콘) 등의 금속 및 세라믹을 다층 박막 코팅 시켜 제조하고, Ag(은)의 금속적 특성으로 인해, 공기 중 산화가 일어나기 쉬우므로, 제작 직후, 복층, 접합 등의 가공을 통해, 공기의 유입을 막아 주어야 산화로 인한 코팅의 손상을 막을 수 있다.
특히, 복층 유리 제조시 (가공시) 에도, 특수 세척 및 가공 (예를 들어, Air Spacer 접촉면 코팅 제거 [Edge deletion] 및 핸들링시 특수 가공 필요)이 필요하다. 다만, 생산 라인에 (On-line) 설치해야 하는 하드코팅 로이의 설비 보다, 비교적 용이한 off-line 코팅설비의 구축과, 생산 용이성에 이점을 나타내고, 2차코팅 또는 3차코팅을 통해 (Double Coating, Triple Coating), 보다 낮은 열전도율을 얻을 수가 있으므로, 낮은 열 전도율을 필요로하는 상업용 건물 및, 고층 커튼월 건물에서의 사용에 장점이 있다.
본 출원은 이에 한정되는 것은 아니지만 소프트코팅 저방사층의 두께는 100 내지 250 nm일 수 있다.
하드코팅에 비하여 소프트코팅을 적용하여, Silver층을 적용함으로써, 낮은 방사율을 구현할 수 있으며, 유전체 및 금속층 두께 조정을 통해 다양한 색상 및 광학성능(투과율, 반사율 등) 조정할 수 있다.
또한, 본 출원은 이에 한정되는 것은 아니지만 소프트코팅 저방사층의 구조는 예를 들어, 저방사금속층 및 은층과 이의 상부 및 하부에 1층 또는 2층 이상의 층을 추가로 포함할 수 있다.
본 출원은 이러한 소프트 코팅 저방사 유리를 이용하고, 진공유리 단판 내의 일면과, 복층유리 패널 내부의 일면에 각각 소프트 코팅 저방사 코팅층을 위치시켜, 단열성능을 최적화하고자 한다.
구체적으로 진공유리 단판 제작시 한쪽 유리에 구멍을 뚫고 진공 배기를 통해 진공 단판을 제작하는데, 진공 유리 제작 시 유리 사이에 진공을 형성하기 위해 배기홀이 필요하다. 배기홀이 저방사 코팅층이 형성된 유리에 형성되는 경우 저방사 코팅층에 손상이나 내구성 저하가 발생수 있고 단열성능 역시 저하될 수 있다. 따라서 배기홀은 저방사층이 형성되지 않은 유리에 형성되는 것이 바람직하다. 단, 진공 유리의 2개 유리 모두 저방사측이 형성되는 경우에는 저방사층이 있는 유리에도 배기홀이 형성될 수 있다.
또한, 진공유리 단판 외측에 저방사 유리층을 적용할 수 없으며 복층 유리 제작 시 저방사 유리층은 복층 내부에 위치해야 소프트 코팅 저방사층이 변색 또는 손상되지 않기 때문에 본 출원에서는 후술하는 바와 같이, 2곳에 소프트 코팅 저방사층을 배치하는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 일 실시예인 진공 복층 유리패널을 상세히 설명한다. 다만, 첨부된 도면은 예시적인 것으로, 본 출원의 진공 복층 유리패널의 범위가 첨부된 도면에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 진공 복층 유리패널의 개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 진공 복층 유리패널(1)은 제 1 유리층(10)과 제 2 유리층(20) 사이에 위치한 복수의 필라(pillar)(50)에 의해 이격되어 겹쳐지고, 엣지부(40)가 실링되어 진공층(60)을 형성하는 진공 유리단판 및 진공 유리단판의 제 2 유리층 일면으로부터 이격되어 겹쳐지며, 진공 유리단판과의 사이에서 단열 가스층(70)을 형성하는 제 3 유리층(30)을 포함하는 진공 복층 유리패널로서, 제 1 유리층은 제 2 유리층을 향하는 일면에 제 1 저방사층(11)이 형성된 제 1 저방사 유리층이고, 제 3 유리층은 진공 유리단판을 향하는 일면에 제 2 저방사층(31)이 형성된 제 2 저방사 유리층일 수 있다.
즉, 진공 복층 유리패널은 제 1 유리층, 소프트코팅 제 1 저방사층, 진공층, 제 2 유리층, 단열 가스층, 소프트코팅 제 2 저방사층 및 제 3유리층을 포함할 수 있다.
여기서, 제 1 유리층, 소프트코팅 제 1 저방사층, 진공층, 제 2 유리층을 진공 유리 단판이라고 지칭한다.
즉, 진공 유리단판은 실내에 대면하는 제 1 유리층, 제 2 유리층을 향하도록 제 1 유리층의 일면에 형성된 제 1 저방사층, 진공층 및 제 2 유리층으로 구성된다.
제 1 저방사층은 금속 또는 금속산화물의 코팅층이며, 전술한 바와 같이, 상기 제 1 저방사층은 소프트코팅 저방사층이다.
저방사 유리는 낮은 방사율을 갖는 전기전도성 재료, 즉, 금속 또는 금속 산화물을 유리의 일면에 코팅층으로 형성함으로써, 선택적으로 원적외선을 반사하는 저방사율을 갖도록 하여 가시광선 영역에서는 소정의 투과 특성을 유지하면서 방사율을 낮추어 우수한 단열 효과를 갖는다. 일명, '로이 (Low-e: low emissivity) 유리'라고도 칭해진다.
소프트코팅은 기 생산된 플로트 판유리를 별도의 진공 챔버의 금속 타겟판을 설치하여 MSVD (Magnetron Sputtering Vacuum Depositon) 공법으로, Ag(은), Ti(티타늄), Ni(니켈), Si(실리콘) 등의 금속을 다층 박막 코팅 시켜 생산이 되며, Ag(은)의 금속적 특성으로 인해, 공기 중 산화 가 일어나기 쉬우므로, 제작 직후, 복층, 접합 등의 가공을 통해, 공기의 유입을 막아 주어야 산화로 인한 코팅의 손상을 막을 수 있다.
본 출원에서는 제 1 저방사 유리층은 제 1 유리와 제 1 저방사층을 포함하는 것으로 지칭한다.
이러한 제 1 저방사 유리층의 최외곽층은 지르코늄, 지르코늄 산화물, 지르코늄 질화물, 지르코늄 산질화물, 지르코늄 합금, 티타늄, 티타늄지르코늄 산질화물, 및 실리콘알루미늄 질화물로부터 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 최외곽층을 통해 소프트코팅 저방사 유리에도 불구하고, 종래의 기술들과 비교하여 우수한 내구성을 제공할 수 있다. 특히, 필라 등으로 인한 저방사층 손상을 예방할 수 있다.
또한, 제 1 저방사 유리층 또는 제 2 저방사 유리층은 원형 내스크래치 시험장비(Scratch Hardness Tester)에 의한 스크래치 성능 평가시 1N 이하에서는 스크래치가 발생하지 않는다. 여기서 사용되는 스크래치 시험장비는 erichsen413 평가 장비이다. 이러한 평가에 의한 결과를 통해 본 출원의 진공복층 유리 패널은 스크래치 내구성이 우수함을 확인할 수 있다.
제 1 저방사 유리층 유리층은 50℃ 및 90 % RH 항온항습 챔버에서 1주일 보관 후 부식점이 발생되지 않아 장기적인 보관 특성이 우수하다.
또한, 제 1 저방사 유리층의 방사율은 1 내지 5%일 수 있다. 이에 비하여 하드 코팅의 경우 방사율이 10 내지 15%이다.
이와 같은 방사율은 이 분야에서 통상적으로 알려진 다양한 방법을 통하여 측정될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, KS L2514 규격에 의해 퓨리에 변환 적외선 분광기(FT-IR) 등의 설비로 측정할 수 있다.
상기 방사율은 방출되는 원적외선 방사의 백분율을 가리키며, 방사율이 낮다는 것은 유리를 통해 열이 덜 전달될 것이라는 것을 가리킨다. 이와 같은 강한 열 작용을 나타내는 원적외선에 대한 흡수율, 즉 방사율이 단열 성능의 정도를 측정하는데 있어서, 매우 중요한 의미를 나타낼 수 있다.
본 출원과 달리 진공 복층 유리 패널 구성 시 제 1 유리층, 소프트코팅 제 1 저방사층, 진공층, 제 2 유리층, 단열 가스층, 하드코팅 제 2 저방사층 및 제 3 유리층으로 구성하게 되었을 때 열관류율이 본 출원이 의도하는 범위 내에 포함될 수 있으나, 하드코팅 저방사 유리는 투명(Neutral)한 색상의 로이유리여서, 실외측 색상을 투명(Neutral) 하게만 구현 가능하지만, 소프트코팅 저방사 유리는 다양한 소프트코팅을 적용하여 실외측 유리 색상을 Neutral, Green, Blue, Silver, Gray 등 여러 색상 구현이 가능한 장점이 있다.
또한, 제 1 유리층과 제 2 유리층 사이에 위치한 복수의 필라(pillar)에 의해 이격되어 겹쳐지고, 엣지부가 실링되어 진공층을 형성한다.
진공층은 완벽히 진공인 상태를 가지는 것 뿐만 아니라, 상압(7.6*10+2 Torr) 이하인 경우를 포함한다. 여기서, 진공층의 진공도는 10-5 내지 10-3 Torr인 것이 바람직하다.
것만을 말하는 것은 아니고 통상 압력 얼마에서 얼마 사이를 진공으로 본다라는 내용 추가 요청 드립니
필라는 스페이서로서 제 1 유리층과 제 2 유리층을 이격되도록 형성되는 것이 바람직하다. 필라는 예를 들어 SUS 소재일 수 있다. 이러한 소재 특성 때문에, 필라의 수가 많아지면 열전도가 많아져서 단열성능을 불량하게 만드는 요소가 될 수 있다.
특히 종래에는 유리판 위에 일정한 간격으로 홀이 형성된 판을 올려놓고 그 위에 필라가 될 수 있는 재료를 투입하여 유리판 위에 필라를 형성하였으며, 여기서 압력에 의해 높은 내구성을 요구하였다. 그러나, 본 출원에서는 포방기를 이용하여 압력으로 필라를 근접거리에서 쏘는 방식으로 부착시킨다.
포방시 필라가 놓여지는 관이 소프트로이 표면에 접촉 시 스크래치가 미발생될 정도의 내구성을 갖은 소프트코팅 저방사 유리를 사용하는 것이 바람직하다.
필라는 원통 형상일 수 있으며, 예를 들어 지름 0.5mm 및 높이 0.25를 갖는 원통형상이다.
도 2은 본 출원의 일 실시예에 따른 진공 유리단판 내의 필라의 개략도이다. 도 2에 도시한 바와 같이 필라는 일정한 간격으로 위치될 수 있다. 복수의 필라 중 제 1 필라와 상기 제 1 필라와 최근접한 제 2 필라와의 간격은 30 내지 60 mm일 수 있다. 하한 보다 낮을 경우 열관류율이 높아지는 문제가 생기고, 상한 보다 클 경우 필라 주변 응력이 높아져 파손위험이 커진다. 그 하한은 30 mm, 31 mm, 32 mm, 33 mm, 34 mm, 35 mm, 36 mm, 37 mm, 38 mm, 또는 39 mm일 수 있으며, 그 상한은 60 mm, 59 mm, 58 mm, 57 mm, 56 mm, 55 mm, 54 mm, 53 mm, 52 mm, 또는 50 mm일 수 있다.
필라의 간격에 따라서, 열관류율이 상대적으로 변한다. 필라의 간격은 동일 유리 기판 사이즈에서 놓여지는 필라 개수의 차이가 발생한다. 피치가 넓어질수록 놓여지는 필라의 개수가 적어지며, 필라를 통해 빠져나가는 열이 적어져서, 열관류율이 좋아진다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 일반적으로 일정한 간격(b)으로 필라가 위치될 수 있지만 경우에 따라 그 간격(a)이 좁아질 수 있다. 특히, 유리의 총 사이즈에 따라 필라의 배치가 달라질 수 있고, 필라의 간격이 달라질 수 있다. 가장자리로부터 일정 간격(c)으로 이격되고, 각각 일정 간격(b)으로 배치될 경우에 마지막 필라들의 간격(a)은 다른 간격에 비하여 조금 줄어들 수 있다. 이러한 필라들의 간격 조정을 통해서 최적의 열관류율을 도출해낼 수 있다.
필라의 지름은 0.4 내지 0.8 mm 일수 있다. 지름이 0.4 mm 미만인 경우 응력이 커지는 문제가 생기고, 반면에 지름이 0.8 mm를 초과하는 경우에는 열관류율이 높아지는 문제가 생긴다.
필라의 높이는 0.1 내지 0.4 mm 일 수 있다. 높이가 0.1 mm 미만인 경우 진공 배기시 상판 및 하판이 붙을 수 있으며, 높이가 0.4 mm를 초과하는 경우에는 진공 배기시 필라가 쓰러질 수 있으며, 열관류율이 높아질 수 있다.
그리고, 2장의 유리층의 엣지부는 유리 프릿에 의해서 실링되고, 그 내붑는 진공층이 형성된다. 진공층을 형성하기 위하여, 하나의 유리의 일부에 타공 후 진공 유리 단판 내부를 진공으로 만든 후 다시 구멍을 막는 방식일 수 있다.
이렇게 형성된 진공층의 진공도는 10-5 내지 10-3 Torr일 수 있다.
또한, 상기 진공층의 진공도에 따라서, 열관류율이 상대적으로 변한다. 내부 진공도가 고진공일수록 진공유리 단판 내 열의 대류 현상이 적어진다. 이에 열 손실이 줄어드는 효과를 볼수 있다.
특히 진공도가 열관류율에 크게 관여하는 인자이고, 로이 유리(방사율), 및 필라의 개수가 상기 열관류율에 영향을 줄 수 있다. 본 출원은 이러한 파라미터를 최적으로 조합할 수 있다.
또한, 제 1 유리층과 제 2 유리층 사이의 간격은 특별히 한정하는 것은 아니지만 간격은 0.15 내지 0.40 mm일 수 있다. 그 하한은 0.15 mm, 0.16 mm, 0.17 mm, 0.18 mm, 0.19 mm, 0.20 mm, 0.21 mm, 0.22 mm, 0.23 mm, 또는 0.24 mm일 수 있으며, 그 상한은 0.40 mm, 0.39 mm, 0.38 mm, 0.37 mm, 0.36 mm, 0.30 mm, 0.29 mm, 0.28 mm, 0.27 mm, 0.26 mm, 또는 0.25 mm일 수 있다.
상기 진공 복층 유리 패널은 진공 유리단판의 제 2 유리층 일면으로부터 이격되어 겹쳐지며, 진공 유리단판과의 사이에서 단열 가스층을 형성하는 제 3 유리층을 포함한다.
단열 가스층은 아르곤, 크립톤 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 불활성 가스를 충진 가스로서 포함할 수 있다. 가스층의 두께는 6mm 내지 18mm일 수 있다. 그 하한은 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 또는 12 mm일 수 있으며, 그 상한은 18 mm, 17 mm, 16 mm, 15 mm, 14 mm, 또는 13 mm일 수 있다.
가스층은 이격된 진공 유리단판 및 제 3 유리층 사이를 열가소성 수지 스페이서, 슈퍼 스페이서, 스테인리스 스틸 스페이서 등가 같은 단열 간봉을 매개로 밀봉되어 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제 3 유리층의 일면 중 진공 유리단판을 향하는 일면에는 제 2 저방층이 형성될 수 있다. 본 출원에서는 제 2 저방사층을 포함하는 제 3 유리층을 제 2 저방사 유리층이라고 지칭한다.
전술한 바와 같이 이러한 제 2 저방사 유리층의 최외곽층은 지르코늄, 지르코늄 산화물, 지르코늄 질화물, 지르코늄 산질화물, 지르코늄 합금, 티타늄, 티타늄지르코늄 산질화물, 및 실리콘알루미늄 질화물로부터 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 최외곽층을 통해 소프트코팅 저방사 유리에도 불구하고, 종래의 기술들과 비교하여 우수한 내구성을 제공할 수 있다.
제 2 저방사 유리층 유리층은 50℃ 및 90 % RH 항온항습 챔버에서 1주일 보관 후 부식점이 발생되지 않아 장기적인 보관 특성이 우수하다.
또한, 제 2 저방사 유리층의 방사율은 1 내지 5%일 수 있다.
이와 같은 방사율은 이 분야에서 통상적으로 알려진 다양한 방법을 통하여 측정될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, KS L2514 규격에 의해 퓨리에 변환 적외선 분광기(FT-IR) 등의 설비로 측정할 수 있다.
상기 방사율은 방출되는 원적외선 방사의 백분율을 가리키며, 방사율이 낮다는 것은 유리를 통해 열이 덜 전달될 것이라는 것을 가리킨다. 이와 같은 강한 열 작용을 나타내는 원적외선에 대한 흡수율, 즉 방사율이 단열 성능의 정도를 측정하는데 있어서, 매우 중요한 의미를 나타낼 수 있다.
전술한 공정에 의하여 제작된 진공 복층 유리 패널의 열관류율은 0.25 내지 0.60 W/m2K일 수 있다. 다만, 본 출원의 일 실시예에 따른 진공 복층 유리 패널의 열관류율은 바람직하게는 0.25 내지 0.49 W/m2K, 0.34 내지 0.49 W/m2K 또는 0.34 내지 0.43 W/m2K 일 수 있다.
이하, 실험예를 통하여 본 출원을 보다 상세히 설명한다.
[실험예 1]
[실시예 1]
제 1 유리층, 상기 제 1 유리층에 형성된 소프트코팅 제 1 저방사층, 진공층, 제 2 유리층, 단열 가스층, 제 3 유리층에 형성된 소프트코팅 제 2 저방사층 및 제 3 유리층으로 구성된 실시예 1을 제작하였다. 여기서 소프트 코팅 제 1 저방사층 및 제 2 방사층은 유리로 부터 제 1 유전체/제 2 유전체/제 3 유전체/제 4 유전체/ 제 1 금속층 /은층(Silver)/제 2 금속층/제 5 유전체/제 6 유전체/제 7 유전체/제 8 유전체/최외곽층을 포함한다.
구체적으로, 한 장의 유리판에 레이저 또는 Core 드릴링 또는 워터젯에 의해 배기홀을 형성하고, 코팅층이 형성된 면의 가장자리에 저융점 프릿을 도포한 뒤 건조 및 가소성하고, 캡실링용 프릿은 진공배기후 배기홀을 봉착하는 소재로, 가장자리와 유사 수준 온도의 저융점 프릿 글라스를 사용하였다. 또한 내부에 Strip 형태의 비증발형 타입의 게터를 삽입하였다. 상기 코팅층이 형성된 유리판 상에 필라를 40 mm 간격으로 형성한 뒤 상판에 나머지 한장의 유리를 다른 한장의 저방사 유리와 합착하여 조립하고 350 내지 410℃에서 봉착한 뒤 온도를 일정 수준 낮춰 배기한 후 캡실링하여 10.25 mm 두께의 진공 유리단판을 먼저 제작하였다.
상기와 같이 제조된 진공 유리단판과 별도로, 판유리 상에 스퍼터링법을 통해 Ag 한 층(layer)과, 이를 보호하기 위한 블록커(blocker) 층을 포함하는 5mm 두께의 소프트코팅 저방사 유리를 제작하였다. 상기 제작된 진공 유리 상부와 12mm 이격되게 상기 소프트코팅 저방사 유리를 코팅층이 진공 유리를 향하도록 위치시키고 아르곤 가스를 주입한 후 단열간봉으로 밀봉(sealing), 간격을 유지토록 하고, 2차 실런트로 추가 밀봉하여 진공 복층 유리패널을 제조하였다.
[비교예 1]
실시예 1과 동일한 방법으로 제 1 유리층, 상기 제 1 유리층에 형성된 하드코팅 제 1 저방사층, 진공층, 제 2 유리층, 단열 가스층, 제 3 유리층에 형성된 소프트코팅 제 2 저방사층 및 제 3 유리층으로 구성된 비교예 1을 제작하였다. 여기서 하드코팅 저방사층은 유리/유전체1(SnO2:F) 으로 구성된다.
[비교예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 제 1 유리층, 상기 제 1 유리층에 형성된 하드코팅 제 1 저방사층, 진공층, 제 2 유리층, 단열 가스층, 하드코팅 제 2 저방사층 및 제 3 유리층으로 구성된 비교예 2를 제작하였다.
[비교예 3]
실시예 1과 동일한 방법으로 제 1 유리층, 상기 제 1 유리층에 형성된 소프트코팅 제 1 저방사층, 진공층, 제 2 유리층, 단열 가스층, 제 3 유리층에 형성된 하드코팅 제 2 저방사층 및 제 3 유리층으로 구성된 비교예 3을 제작하였다. 여기서 하드코팅 저방사층은 유리/유전체1(SnO2:F) 으로 구성된다.
[비교예 4]
실시예 1과 동일한 방법으로 제 1 유리층, 진공층, 제 2 유리층에 형성된 소프트코팅 제 1 저방사층, 제 2 유리층, 단열 가스층, 하드코팅 제 2 저방사층 및 제 3 유리층에 형성된 소프트코팅 제 2 저방사층 및 제 3 유리층으로 구성된 비교예 4를 제작하려 시도하였으나, 진공 유리 특성상 진공유리 제작이 불가능하였다.
[평가]
실시예 1 및 비교예 1 및 2에 대하여 방사율, 열선 투과율 및 열선 반사율을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다. 방사율은 방사율측정장비(FT-IR)로 측정하였고, 열선 투과율과 반사율은 Spectrophotometer (Solidspec -3600) 를 이용하여 측정하였다. 이를 Window7.6 Program 시뮬레이션을 통해 진공 복층 유리 패널 구성을 통해 열관류율을 계산하였다.
| 열관류율(W/m2K) | 투과율(%) | 반사율(%) | |
| 실시예1 | 0.407 | 51.0 | 17.8 |
| 비교예1 | 0.605 | 56.5 | 20.6 |
| 비교예2 | 0.661 | 62.8 | 23.0 |
| 비교예3 | 0.432 | 56.5 | 20.6 |
상기에 사용한 소프트 로이 방사율은 4.8 %이며, 하드 로이 방사율은 15.8 %이다.상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1은 진공 복층 유리 패널 내 소프트 코팅 2장이 적용되어 열관류율이 가장 우수하며, 진공유리 단판 내 소프트 코팅이 적용될 경우, 하드 코팅이 적용된 경우보다 열관류율이 향상된다. 비교예3은 진공유리 내부에 소프트코팅 저방사층을 적용하고 외부에는 하드코팅 저방사층을 적용 시, 실시예와 비교하였을 때, 본 출원의 범위 안에는 들어오나 상대적으로 열관류율이 높으며, 또한 하드코팅 저방사층은 Haze가 유리 또는 소프트코팅 보다 높아 일부 뿌옇게 보이는 단점이 있다.
[실험예 2]
[비교예 5]
필라의 간격이 20 mm인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제 1 유리층, 상기 제 1 유리층에 형성된 소프트코팅 제 1 저방사층, 진공층, 제 2 유리층, 단열 가스층, 제 3 유리층에 형성된 소프트코팅 제 2 저방사층 및 제 3 유리층으로 구성된 비교예 5를 제작하였다.
[실시예 2]
필라의 간격이 30 mm인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제 1 유리층, 상기 제 1 유리층에 형성된 소프트코팅 제 1 저방사층, 진공층, 제 2 유리층, 단열 가스층, 제 3 유리층에 형성된 소프트코팅 제 2 저방사층 및 제 3 유리층으로 구성된 실시예 2를 제작하였다.
[실시예 3]
필라의 간격이 50 mm인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제 1 유리층, 상기 제 1 유리층에 형성된 소프트코팅 제 1 저방사층, 진공층, 제 2 유리층, 단열 가스층, 제 3 유리층에 형성된 소프트코팅 제 2 저방사층 및 제 3 유리층으로 구성된 실시예 3을 제작하였다.
[비교예 6]
필라의 간격이 60 mm인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제 1 유리층, 상기 제 1 유리층에 형성된 소프트코팅 제 1 저방사층, 진공층, 제 2 유리층, 단열 가스층, 제 3 유리층에 형성된 소프트코팅 제 2 저방사층 및 제 3 유리층으로 구성된 비교예 6을 제작하였다.
[평가]
실시예 1 내지 3 및 비교예 3 내지 4에 대하여 열관류율을 측정하여 하기 표 2에 기재하였다. 열관류율은 Window7.6 Program 시뮬레이션을 통해 진공 복층 유리 패널 구성하여 열관류율을 계산하였다.
| 열관류율(W/m2K) | |
| 비교예5 | 0.651 |
| 실시예1 | 0.407 |
| 실시예2 | 0.487 |
| 실시예3 | 0.364 |
| 비교예6 | 0.338 |
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 필라 간격이 늘어날수록 열관류율은 우수해진다. 하지만 진공 유리 단판 사이의 필라 개수가 줄어들면서 유리 표면 응력이 증가하여 파손 위험이 커질 수 있어 30~60 mm수준의 필라 간격을 유지하여 사용하는 것이 좋다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 진공 복층 유리패널
10: 제 1 유리층
20: 제 2 유리층
21: 제 1 저방사 코팅층
30: 제 3 유리층
31: 제 2 저방사 코팅층
40: 엣지부(유리 프릿 소재)
50: 필라
60: 진공층
70: 실란트(단열 간봉)
80: 단열 가스층
10: 제 1 유리층
20: 제 2 유리층
21: 제 1 저방사 코팅층
30: 제 3 유리층
31: 제 2 저방사 코팅층
40: 엣지부(유리 프릿 소재)
50: 필라
60: 진공층
70: 실란트(단열 간봉)
80: 단열 가스층
Claims (11)
- 제 1 유리층과 제 2 유리층 사이에 위치한 복수의 필라(pillar)에 의해 이격되어 겹쳐지고, 엣지부가 실링되어 진공층을 형성하는 진공 유리단판 및
진공 유리단판의 제 2 유리층 일면으로부터 이격되어 겹쳐지며, 진공 유리단판과의 사이에서 단열 가스층을 형성하는 제 3 유리층을 포함하는 진공 복층 유리패널로서,
제 1 유리층은 제 2 유리층을 향하는 일면에 제 1 저방사층이 형성된 제 1 저방사 유리층이고, 제 3 유리층은 진공 유리단판을 향하는 일면에 제 2 저방사층이 형성된 제 2 저방사 유리층인 진공 복층 유리패널.
- 제 1 항에 있어서,
제 1 저방사층 또는 제 2 저방사층은 소프트코팅 저방사층인 진공 복층 유리패널.
- 제 1 항에 있어서,
제 1 저방사 유리층 또는 제 2 저방사 유리층의 방사율은 1 내지 5%인 진공 복층 유리패널.
- 제 1 항에 있어서,
제 1 저방사 유리층 또는 제 2 저방사 유리층은 원형 내스크래치 시험장비(Scratch Hardness Tester)에 의한 스크래치 성능 평가시 1N 이하에서는 스크래치가 발생하지 않는 진공 복층 유리패널.
- 제 1 항에 있어서,
제 1 저방사 유리층 또는 제 2 저방사 유리층의 최외곽층은 지르코늄, 지르코늄 산화물, 지르코늄 질화물, 지르코늄 산질화물, 지르코늄 합금, 티타늄, 티타늄지르코늄 산질화물, 및 실리콘알루미늄 질화물로부터 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 진공 복층 유리패널.
- 제 1 항에 있어서,
복수의 필라 중 제 1 필라와 상기 제 1 필라와 최근접한 제 2 필라와의 간격은 30 내지 60 mm인 진공 복층 유리패널.
- 제 1 항에 있어서,
진공층의 진공도는 10-5 내지 10-3 Torr인 진공 복층 유리패널.
- 제 1 항에 있어서,
제 1 유리층과 제 2 유리층 사이의 간격은 0.15 내지 0.40 mm인 진공 복층 유리패널.
- 제 1 항에 있어서,
진공 유리단판과 제 3 유리층 사이의 간격은 6 내지 18 mm인 진공 복층 유리패널.
- 제 1 항에 있어서,
진공 복층 유리 패널의 열관류율은 0.25 내지 0.60 W/m2K인 진공 복층 유리패널.
- 제 1 항에 있어서,
진공 유리단판의 진공을 형성하기 위한 배기홀은 저방사 코팅층이 형성되지 않는 유리층에 형성되는 진공 복층 유리패널.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210172032A KR20230083746A (ko) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 단열성능이 우수한 진공 복층 유리패널 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210172032A KR20230083746A (ko) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 단열성능이 우수한 진공 복층 유리패널 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20230083746A true KR20230083746A (ko) | 2023-06-12 |
Family
ID=86770273
Family Applications (1)
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| KR (1) | KR20230083746A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220315484A1 (en) * | 2019-06-27 | 2022-10-06 | Nitto Denko Corporation | Low-e glass plate, protective sheet for low-e glass plate and use thereof |
-
2021
- 2021-12-03 KR KR1020210172032A patent/KR20230083746A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220315484A1 (en) * | 2019-06-27 | 2022-10-06 | Nitto Denko Corporation | Low-e glass plate, protective sheet for low-e glass plate and use thereof |
| US12017950B2 (en) * | 2019-06-27 | 2024-06-25 | Nitto Denko Corporation | Low-E glass plate, protective sheet for low-E glass plate and use thereof |
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