KR20240059489A - 열차단 특성을 갖는 칼라 접합유리 제조방법 - Google Patents
열차단 특성을 갖는 칼라 접합유리 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 나노 무기소재 코팅으로 자정작용 특성을 갖는 마이크로 도트 패턴을 이용하여 칼라(색상)의 투과율 제어가 실현되는 열차단 특성의 칼라 접합유리 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 높은 열차단 효율을 나타내면서도 부착력, 표면강도, 및 내구성이 뛰어나 기존 열차단 필름의 단점을 보완할 뿐만 아니라 일반 PV에 레진을 활용하여 접합유리 일체형으로 PV를 제조하여 태양광 발전용뿐만 아니라 방음벽 및 아파트의 발코니 외벽용으로 사용할 수 있도록 하였다.
Description
본 발명은 나노 무기소재 코팅으로 자정작용 특성을 갖는 마이크로 도트 패턴을 이용하여 칼라(색상)의 투과율 제어가 실현되는 열차단 특성의 칼라 접합유리 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 높은 열차단 효율을 나타내면서도 부착력, 표면강도, 및 내구성이 뛰어나 기존 열차단 필름의 단점을 보완할 뿐만 아니라 일반 PV에 레진을 활용하여 접합유리 일체형으로 PV를 제조하여 태양광 발전용뿐만 아니라 방음벽 및 아파트의 발코니 외벽용으로 사용할 수 있는 칼라접합유리에 관한 기술이다..
최근 들어 유리가 가지는 고급스러운 이미지에 색상을 부여한 유색 투명유리가 건축용 내외장재뿐만 아니라 산업용으로 많이 사용되고 있다.
그러나, 건축물의 외장창유리는 건물 중에서 열 손실이 가장 많은 부분으로 건물의 냉난방 부하에 큰 영향을 미치며, 제품 선택 시 건물용도 및 기후조건이 주요한 요인으로 작용한다.
현재 건축용 창호용 판유리 시장은 주거용과 상업용, 고층빌딩용 창호시장으로 구성되며, 창호용 판유리 제품 선택 시 건축물 종류별로 Key Buying Factor는 차이가 있고, 일반적으로 주거용 창호의 경우 단열에 대한 수요가, 상업용과 고층빌딩용 판유리의 경우 일사차단에 대한 수요가 상대적으로 크게 작용하고 있다.
이에, 열차단 필름을 유리에 부착함으로써 태양열이 창호를 통해 건물로 유입되는 것을 흡수 또는 반사하여 냉방 부하저감을 통해 에너지 효율을 증대시키는 방식이 개발되어 있으나, 이는 부착력, 표면강도, 내구성, 시공성 등에 있어 크나큰 단점을 가지고 있는 실정이다.
또한 상기의 유색 투명유리를 태양전지 모듈에 이용하려는 시도도 많고 특히 최근 지구 환경 문제와 화석 에너지의 고갈, 원자력 발전의 폐기물 처리 및 신규 발전소 건설에 따른 위치 선정 등의 문제로 인하여 신재생 에너지에 대한 관심이 고조되고 있으며, 그 중에서도 무공해·무진장의 에너지원인 태양 전지에 대한 연구 개발이 국내외적으로 활발하게 진행되고 있다.
한편, 상기와 같은 구조로 이루어진 태양 전지는 통상적으로 태양광을 수직으로 전달받을 수 있도록 건물의 옥상이나 지붕 등에 일정 각도로 설치되는데, 요즘 같이 다세대로 이루어진 고층 빌딩의 경우 건물의 옥상이나 지붕 등의 공간이 한정되어 있어 상기 태양 전지를 설치하기에 무리가 있다는 등의 문제점이 있었다.
따라서, 근래에는 건축물의 외벽 또는 유리에 태양 전지를 설치하여 전기 에너지를 발생할 수도 있으나, 태양 전지가 갖는 특유의 색상 때문에 건물 미관이 어두워져 전체적으로 도시 미관이 어두워질 수 있다는 문제점 있었다.
상기의 문제점들을 극복하기 위한 많은 시도가 있지만 색상으로 인한 태양광의 투과율이 떨어져 발전효율이 매우 낮아져 상용화하는데 많은 문제점이 노출되는 것이 현재 시점의 기술개발 상황이다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명의 칼라 접합유리를 제조하여 건물의 외벽 및 산업용으로 사용할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하고 있으며 특히, 태양 전지의 전면에 다양한 색상이 표시되도록 함으로써, 태양 전지의 외관을 아름답게 하고, 이와 더불어 투과율을 조절할 수 있으면서 다양한 색상을 연출하고 태양전지 모듈의 운전온도를 낮춤으로서 에너지 변환효율을 최대로 하여 태양광 발전 출력을 높이면서도 태양전지 모듈의 최외각에 자정작용 특성을 갖는 나노무기소재 코팅을 함으로서 발현되는 자가세정 특성으로 인하여 오래도록 태양전지의 발전효율을 유지할 수 있도록 하는데 목적이 있다. 또한, BIPV의 경우 건축물의 형상에 따라 생산이 되어야 하는 특수성으로 국내에서 소량 다품종 생산을 함으로서 모두 비규격품으로 제조되는 문제점과 가격이 매우 고가인 문제가 발생하고 일반적으로 방음벽 또는 아파트 발코니 외벽용의 경우에도 높은 열차단 효율을 나타내면서도 부착력, 표면강도, 및 내구성이 뛰어나 기존 열차단 필름의 단점을 보완할 수 있으며 칼라 접합유리 일체형 태양광, 방음벽 및 아파트 발코티 외벽용으로 사용할 수 있도록 칼라접합유리를 제조하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는, 원자재인 일반 유리의 일면에 이온플라즈마 코팅과 함께 패턴을 이용한 칼라 습식 코팅을 통하여 칼라유리를 제조하고 다른 일면에 나노무기소재를 코팅한 칼라유리에 에틸렌옥사이드(EO) 및 프로필렌옥사이드(PO)가 반응하여 합성된 폴리올, 광접착수지, 광개시제 및 적외선 차단제를 포함하는 접착층을 형성하여 태양전지 모듈과 합착시킴으로서 최상부에 나노무기소재에 따른 자정작용 기능과 높은 열차단 효율을 나타내면서도, 부착력, 표면강도, 및 내구성이 뛰어날뿐만 아니라 시공이 간편하고 제품의 하자 발생이 낮은 칼라 접합 유리를 제조하는 방법을 발명이 특징으로 하였다.
본 발명에 따른 투과도 제어가 가능하고 효과적으로 적외선을 차단할 수 있으면서도 다양한 두께와 규격으로 제품 생산이 가능한 칼라 접합유리를 활용하여 고효율의 칼라 태양 전지 등의 제조가 가능하고 본 발명에 따르면 투과율을 제어하면서 다양한 칼라를 제어할 수 있어 고효율의 발전효율을 갖을 뿐만 아니라 칼라에 의하여 모든 건물 또는 빌딩등의 벽에 시공할 수 있어 미려한 공간 창조가 가능하며 공정설비가 복잡하지 않고 일반적인 습식 코팅방법으로 상대적으로 저비용으로 코팅이 가능하고, 대면적의 유리 소재에도 쉽게 코팅할 수 있다는 장점을 갖는 효과가 있으며 나노 무기소재를 이용하여 최외각층에 코팅함으로서 자정작용 특성과 높은 열차단 효율을 나타내면서도, 부착력, 표면강도, 및 내구성이 뛰어나며, 시공이 간편하고 제품의 하자 발생이 낮은 칼라 접합 유리를 확보하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 투과도 제어가 가능한 칼라접합유리 제조 공정블럭도
도 2는 본 발명에 따른 칼러코팅층이 상부에 있는 칼라접합유리 실시예
도 3은 본 발명에 따른 칼라코팅층이 하부에 있는 칼라접합유리 실시예
도 4는 본 발명에 따른 칼라코팅층이 상부에 있는 칼라접합태양광모듈 실시예
도 5는 본 발명에 따른 칼라코팅층이 하부에 있는 칼라접합태양광모듈 실시예
도 2는 본 발명에 따른 칼러코팅층이 상부에 있는 칼라접합유리 실시예
도 3은 본 발명에 따른 칼라코팅층이 하부에 있는 칼라접합유리 실시예
도 4는 본 발명에 따른 칼라코팅층이 상부에 있는 칼라접합태양광모듈 실시예
도 5는 본 발명에 따른 칼라코팅층이 하부에 있는 칼라접합태양광모듈 실시예
이하, 본 발명의 패턴을 이용하여 투과율 제어가 가능한 나노칼라 접합유리 제조와 이를 활용하여 고단열 복층 유리를 제조하는 방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1에 나타난 바와 같이 투과율을 제어할 수 있는 유리를 코팅하는 공정으로 원자재인 일반유리가 코팅 자동화 공정에 투입되면 가장 먼저 원자재인 유리 양표면의 이물질 제거를 위한 세척공정을 진행하며, 세척 후 표면을 건조시킨 후 이온 플라즈마 코팅을 통하여 부착력을 높이기 위한 공정이 진행되며 상기 플라즈마 코팅층 상부에 광확산을 기능을 포함한 다양한 칼라를 제어하는 칼라 코팅층을 형성하기 위한 패턴을 이용한 칼라 습식 코팅(스크린 프린팅)을 진행하며 칼라 안료가 부착된 코팅층을 경화시키기 위하여 건조 또는 소성을 550℃ 미만으로 1차 건조를 수행하며 상기 코팅층의 상부에 광확산과 눈부심 방지 및 자정작용 기능을 갖는 나노 무기소재를 이용한 코팅층을 형성한다.
상기의 나노 무기코팅층을 형성한 후 나노무기 코팅층의 경화와 원자재인 유리의 강화를 위하여 2차로 800℃이하의 온도에서 열처리를 진행한다. 이후 유리의 강도와 표면 경도를 높이기 위해 냉각단계를 거친 후 상기 코팅된 원자재인 유리의 다른 면인 하부에 에틸렌옥사이드(EO) 및 프로필렌옥사이드(PO)가 반응하여 합성된 폴리올, 광접착수지, 광개시제 및 적외선차단제를 포함된 접착층을 형성시켜 기재층(투명플라스틱, 유리 또는 태양전지 모듈 등) 합착시킨 후 합착된 기재층에 대해 가열 또는 자외선을 이용한 경화를 통하여 도2에 나타난 바와 같은 칼라 접합 유리를 제조한다.
또 다른 칼라 접합유리 제조공정으로 원자재인 유리가 코팅 자동화 공정에 투입되면 가장 먼저 원자재인 유리의 양 표면의 이물질 제거를 위한 세척공정 진행 후 원자재의 양 표면을 건조시키고 원자재 하부면에 광확산 기능을 포함한 다양한 칼라를 제어하는 칼라 코팅층 형성을 위한 패턴을 이용한 칼라 습식 코팅을 진행하며 칼라 코팅증을 경화시키기 위하여 1차로 건조 또는 소성을 550℃ 미만으로 수행하며 이후 원자재의 상부면에 광확산 및 눈부심 방지와 자정작용 기능을 갖는 나노 무기소재를 이용한 코팅층을 형성한 후 나노무기 코팅층 경화와 원자재인 유리의 강화를 위하여 2차로 800℃이하의 온도에서 열처리를 진행한다. 이후 유리의 강도와 표면 경도를 높이기 위해 냉각단계를 거친 후 상기 원자재의 칼라 코팅층에 에틸렌옥사이드(EO) 및 프로필렌옥사이드(PO)가 반응하여 합성된 폴리올, 광접착수지, 광개시제 및 적외선 차단제를 포함된 접착층을 형성시켜 기재층(유리 또는 태양전지 모듈 등)과 합착시킨 후 합착된 기재층에 대해 가열 또는 자외선을 이용한 경화를 통하여 도3과 같은 칼라 접합 유리를 제조한다.
본 발명의 칼라 접합유리는 도 3과 같이 기재층으로 유리가 아닌 태양전지 모듈 등을 활용하여 태양전지용 칼라 접합유리를 제조할 수 있으며 상기와 같이 칼라 접합유리와 태양전지 등을 결합하여 건축용 및 방음벽용을 포함한 산업용으로 활용할 수 있다.
상기의 공정을 상세히 설명하면 먼저 세척공정의 경우 세척시 또는 세척 후 정전기를 방지하고 원자재의 표면 친수를 극대화시키기 위하여 DI(증류수) 또는 시수를 사용한다.
상기 세척공정이 마무리 되면 코팅층 형성을 위하여 세척시 사용된 DI를 완전하게 제거하기 위한 건조단계를 거쳐 컨베이어 등의 자동화 장비에 따라 눈부심 방지 및 광확산과 자정작용 기능을 위한 나노무기 코팅층 형성 공정으로 원자재(유리)가 이동하게 된다.
여기서 원자재는 유리가 일반적이지만 투명한 플라스틱과 같은 고분자 소재의 판형이 사용될 수 있으며 본 발명에서 사용되는 폴리카보네이트를 포함한 모든 투명한 자재들이 원자재로 활용될 수 있다.
상기의 나노 무기 코팅층이 원자재의 상부에 형성되면 원자재의 하부에 칼라 코팅층 형성을 위한 패턴을 이용한 칼라 습식 코팅공정으로 이동되지만 나노 무기코팅층 및 칼라 습식코팅층 형성 전에 원자재 표면의 코팅층 부착을 용이하게 하기 위하여 이온플라즈마 코팅층을 형성할 수 있다. 패턴을 이용한 습식 코팅공정에서는 무연(Pb free) 저 융점 후릿트에 5-30% 정도의 칼라 안료가 혼합된 칼라의 원료인 잉크원료를 준비하고 준비된 잉크원료는 작업성을 높이기 위하여 잉크의 점도(PaS)는 낮을수록 유리하지만 투과도와 두께 등을 제어하기 위하여 본 발명에서는 잉크점도(PaS)를 100~200으로 범위를 설정하여 사용하고 최적화된 실시예로서는 150과 180을 사용하였다.
상기의 무연(Pb free) 저 융점 후릿트에 5-30% 정도의 칼라 안료를 혼합한 잉크에는 20~35%의 B2O3, 9.5~24.5%의 ZnO, 5~15%의 BaO, 0.01~5%의 CaO, 5~10%의 SrO, 0.01~20%의 SiO2, 0.01~10%의 Al2O3, 5~10%의 Na2O, 0.01~5%의 K2O, 0.01~5%의 Li2O, 그리고 0.01~10%의 ZrO를 함유하며, 그 크기는 4μm 이하의 그래뉼에 칼라원료를 5-30% 정도로 혼합한 것으로 잉크의 평균입도(μm)는 작을수록 투과율에 미치는 영향이 우수하기 때문에 0.5~4μm로 제어하여 사용하며 본 발명에서는 중간값인 2μm의 평균입도를 갖는 원료를 사용하였다.
상기 칼라 습식 코팅공정에는 칼라의 색상과 조도를 제어하기 위하여 마이크로 도트를 형성하기 위한 마스크를 이용하여 프린팅을 진행하는데 상기 마스크의 메쉬(Mesh)수는 칼라의 색상과 투과율을 제어하는 중요한 요소로서 본 발명에서는 200~300μm/in로 제어하여 사용하였지만 칼라의 조도와 색상 등을 고려하여 200μm/in이하 또는 300μm/in이상으로 제어하여 사용할 수도 있다.
또한, 칼라 습식 코팅 시에는 다양한 기능성을 높이기 위하여 스퀴즈가 사용되는데 스퀴즈의 경도(Squeegee Hardness)는 70~90(Shore 또는 Sh)을 사용하였고 70(Sh)이하의 경우 인쇄 번짐과 같은 문제가 발생할 수 있으며 반대로 90(Sh) 이상의 경우 제판 손상의 문제가 발생할 수 있어 본 발명에서는 최적화된 80(Sh)을 사용하였고 스퀴즈 각도(Squeegee angle)는 45’이하의 경우 스퀴즈 자욱이나 잉크 번짐과 같은 문제가 발생할 있고 72’ 이상의 경우 도막두께 저하로 칼라 습식코팅에 의한 품질의 문제가 발생할 수 있어 본 발명에서는 68’을 사용하였다.
또한, 칼라 습식코팅 시 원자재(유리 등) 또는 스퀴지의 속도는 빠를수록 균일성(Uniformity)이 떨어지기 때문에 이러한 문제점을 극복하기 위하여 본 발명에서는 프린팅 스피드(Printing Speed)를 15~35mm/sec로 제어하여 프린팅을 하였으며 최적회된 프린팅 스피드는 중간값인 25mm/sec를 이용함으로서 최적화된 품질을 유지할 수 있도록 하였다.
또한, Off-contact(mm)의 경우 4~6mm를 활용하지만 6보다 높을시 번짐현상 발생할 수 있어 5mm을 기준으로 번짐현상이 발생하지 않도록 제어하였다.
본 발명에서 사용되는 최적화의 의미는 다양하고 많은 실험을 통하여 경험치로 확보한 것으로 환경과 조건에 따라 수치화된 범위는 일정부분 차이가 있을 수 있다.
상기의 칼라 습식코팅 공정이 마무리되면 다음단계로 건조 또는 소성과정으로 진행하며 일반적으로 칼라 잉크는 520℃ 이상에서 결정화가 이루어지기 때문에 원료의 종류에 따라 550℃ 이하에서 건조를 위한 열처리를 진행하며 본 발명에서는 550℃이하에서 1분이내의 건조를 위한 열처리를 진행하였다.
상기의 1차 건조 이후 원자재인 유리의 강화를 위해 800℃ 이하에서 5분 이내의 열처리를 통하여 2차 열처리를 진행하며 냉각과정을 통하여 칼라 유리의 제조가 완료되며 또 다른 예로서 원자재의 세정과 건조공정 후 칼라 습식코팅 공정을 진행하여 550℃ 이하에서 1차 열처리(건조)가 마무리되면 칼라 코팅면 상에 나노무기코팅을 실시하고 유리의 강화와 나노 무기소재의 경화를 위해 별도의 유리의 강화를 위한 열처리 없이 연이어 이루어질 수 있도록 하여 공정의 단순화를 달성할 수 있다. 상기의 건조 후 나노 무기소재 코팅을 위해서 냉각단계를 추가적으로 진행할 수 있다.
상기의 열처리과정은 1차로 550℃미만에서 칼라 잉크의 건조를 위해 1분 이내의 열처리에 의해 원자재에 융착 후 건조시키며 이후 나노 무기소재를 건조된 표면위에 코팅하게 되지만 표면의 온도가 100℃ 이상 될 경우 냉각단계를 추가할 수 있고 이어 2차로 680~800 ℃ 소부온도에 이르게 하여 유리의 열적 강화와 동시에 나노 무기소재의 경화를 위한 소성을 진행하게 된다.
물론 상기의 1차의 열처리 공정 전에 나노 무기소재를 코팅한 후 원자재의 상부면에 나노무기소재가 코팅되고 하부면에 칼라 습식 코팅이 완료된 후 상기의 1차 열처리를 진행할 수 있으며 이때는 별도의 표면의 온도가 100℃ 이상 될 경우 냉각하는 공정은 생략된다.
상기의 소성 또는 건조공정이 진행된 후 표면 경도를 높이고 유리의 강화를 위하여 급냉과정을 진행하는데 본 발명에서는 팬(Fan)을 이용하는 공냉 방식을 채택하여 급냉시킴으로서 경도를 높이는 과정을 진행하였지만 공냉방식과 다른 다양한 냉각방식을 사용할 수 있음을 물론이다.
상기의 모든 과정이 진행한 후 코팅된 원자재의 색상 등에 문제점이 없는지 검사를 진행하고 특별한 문제점이 발견되지 않을 경우 코팅된 원자재를 적재하여 포장/출하함으로서 칼라 유리의 제조 공정을 마무리 할 수 있다.
상기의 칼라 유리가 제조되면 원자재의 하부면에 에틸렌옥사이드(EO) 및 프로필렌옥사이드(PO)가 반응하여 합성된 폴리올, 광접착수지, 광개시제 및 적외선차단제를 포함된 접착층을 형성하여 기재층(유리 또는 태양전지 모듈 등)을 합착하고 상기 합착된 칼라 접합유리(칼라유리와 유리 또는 태양전지모듈이 합착된 것)에 대해 가열 또는 자외선 경화공정을 거쳐 칼라 접합유리가 완성된다.
특히 상기의 칼라 습식코팅 공정에 있어서 색상과 조도 및 투과도를 제어하기 위하여 단위면적(inch)당 색상이 표현된 마이크로 도트(dot)를 활용한 패턴으로 도트의 크기를 제어하여 색상과 투과도를 제어할 수 있다.
상기 마이크로 도트는 원형 또는 다각형의 형상을 갖게 되는데 4각형 이상의 다각형을 본 발명에서 사용되었다. 도 3은 투과율과 커버리지 비율에 따른 다양한 패턴형상을 수치와 함께 나타낸 것이며 도 4는 0.5mm 직경을 갖는 도트 패턴의 경우 수평 및 수직거리는 0.63mm이고 도트패턴의 원점과 원점의 거리는 1.13mm이며 패턴과 패턴의 45°의 경사 거리는 1.09mm를 유지할 경우 커버리지 비율(C/R)은 15%, 유리 가시광선 투과율는 90%로 제어할 수 있음을 알 수 있다.
도 5는 상기에 나타난 실시예와 함께 커버리지 비율(C/R)이 40%, 유리의 가시광선 투과율을 60%로 제어하기 위한 것으로 0.5mm 직경을 갖는 도트 패턴의 경우 수평 및 패턴과 패턴의 45°의 경사 거리는 0.75mm를 유지하는 실시예를 나타낸 것이며 도 6은 커버리지 비율(C/R)은 40%, 유리의 가시광선 투과율은 45%를 제어하기 위하여 수평거리 0.5mm와 패턴과 패턴의 45°의 경사 거리는 0.71mm를 유지하는 실시예를 나타낸 것이다.
본 발명의 칼라 접합유리에 사용되는 접착층은 칼라 코팅층이 형성된 원자재와 기재층(유리 또는 태양광 모듈)과의 접합을 위하여 에틸렌옥사이드(EO) 및 프로필렌옥사이드(PO)를 2 내지 10 : 1의 몰 비로 반응하고 상기 에틸렌옥사이드(EO) 및 프로필렌옥사이드(PO)가 반응하여 합성된 폴리올은, 분자량이 5,000 내지 10,000 g/mol 범위로서 광접착수지, 광개시제 및 적외선 차단제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예에 있어서, 상기의 접착층으로 인하여 열 차단 필름이 부착된 종래의 유리에 비해 제품의 하자 발생율이 적고, 부착력과 표면강도, 및 내구성이 향상된 것일 수 있다. 또한, 적외선 투과율이 낮아 효과적으로 가시광선 영역대(380~780nm)와 1200nm 미만의 적외선 영역대의 에너지는 흡수하면서도 열을 발생하는 적외선 영역중 1200nm이상의 태양열을 차단할 수 있으면서도, 다양한 두께와 규격으로 제품 생산이 가능할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 원자재인 유리 또는 폴리카보네이트로 형성된 판상층의 조성은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 투명 또는 반투명일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 원자재는 상기 접착층과 결합하는 일면에 플라즈마 처리를 통해 친수성 표면층을 형성하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 원자재는 접착층과 결합하는 일면에 플라즈마 처리를 통해 친수성 표면층을 형성함으로써, 원자재와 접착층과의 접착력을 향상시켜 높은 균일도를 나타내는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 플라즈마 처리는 대기압 플라즈마 처리를 포함할 수 있으며, 구체적으로 대기압 저온 플라즈마 또는 대기압 고온 플라즈마 처리를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 접착층은 폴리올; 광접착수지; 광개시제; 및 적외선 차단제를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 칼라 접합 유리는 칼라 코팅된 원자재인 유리층과 기재층(유리 또는 태양전지 모듈) 사이에 상기 폴리올, 광접착수지, 광개시제 및 자외선 차단제를 혼합하여 제조된 접착층을 포함함에 따라, 선택적으로 자외선, 가시광선 및 일부의 적외선 영역은 흡수하고 1200nm이상의 적외선은 차단함으로서 우수한 열 차단 효율을 나타내는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 접착층은 폴리올, 광접착수지, 광개시제 및 적외선 차단제를 혼합한 뒤 자외선 조사하여 상기 광개시제에 의한 광반응으로 중합과 동시에 가교결합이 일어나 수 초안에 경화됨으로써 제조되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 조사되는 자외선은 약 220 nm 내지 약 450 nm의 파장 범위인 것일 수 있다. 만약, 상기 조사되는 자외선의 파장이 약 220 nm 미만 또는 450 nm를 초과할 경우, 자외선에 의한 경화가 충분히 수행되지 않을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리올은 에틸렌옥사이드 및 프로필렌옥사이드가 반응하여 합성된 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 에틸렌옥사이드 및 프로필렌옥사이드는 약 2 내지 10 : 1의 몰 비로 반응하는 것일 수 있다. 만약, 상기 에틸렌옥사이드가 상기 프로필렌옥사이드에 대해 약 2 몰 비 미만으로 반응하거나 약 10 몰 비를 초과하여 반응할 경우 제조되는 접착층의 접착성이 하락하거나 열 차단 효율이 감소할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리올의 분자량은 약 5,000 내지 약 10,000 g/mol 범위일 수 있다. 만약, 상기 폴리올의 분자량이 약 5,000 g/mol 미만이거나 10,000 g/mol을 초과할 경우, 접착층의 접착력이 하락하거나 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리올은 약 15 내지 35 중량%로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 폴리올이 상기 접착층 전체 100 중량%에 대해 약 15 중량% 미만으로 포함될 경우 제조되는 접합 유리의 내구성, 접착성, 및 열 차단 효율 특성이 충분히 발휘되지 않을 수 있고, 약 35 중량%를 초과할 경우 접합 유리의 제조 공정이 어려워질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광접착수지는 자외선에 의해 경화되어 점착 및 접착 성능을 나타내는 수지로서, 예를 들어, 2-EHAM(2-Ethylhexyl Acrylate), 2-HEA(2-Hydroxyethyl Acrylate), IOA(isooctyl acrylate), BA(n-butyl acrylate), EA(ethyl acrylate), MA(methyl acrylate) VA(vinyl acrylate), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 있어서, 상기 광접착수지는 약 10 내지 30 중량%로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 광접착수지가 상기 접착층 전체 100 중량%에 대해 약 10 중량% 미만으로 포함될 경우 제조되는 접합 유리의 열 차단 효율이 충분히 발휘되지 않을 수 있고, 약 30 중량%를 초과할 경우 제조 공정에 어려움이 생기거나 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광개시제는 자외선에 대한 활성을 갖는 것이라면 제한되지 않으며, 예를 들어, 벤조페논계, 벤조인, 벤조 인에테르계, 벤질케탈계, 아세토페논계, 안트라퀴논계, 티옥소잔톤계 등의 화합물을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 있어서, 상업적으로 시판되고 광개시제의 예로서는 Irgacure 184™, Omnirad TPO L G, 754™, 819™, Darocur 1173™, TPO™ (CIBA GEIGY 社), Micure CP-4™, MP-8™, BP™, TPO™, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 있어서, 상기 광개시제는 약 1 내지 10 중량%로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 광개시제가 상기 접착층 전체 100 중량%에 대해 약 1 중량% 미만으로 포함될 경우 경화가 충분히 발생하지 않아 접착성이 하락할 수 있고, 약 10 중량%를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 접착층은 메틸 메타크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트를 추가 포함함으로써 자외선에 의해 경화되어 높은 접착성을 나타낼 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 메틸 메타크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트는 각각 상기 접착층 전체 100 중량%에 대해 약 5 내지 25 중량%로 포함될 수 있다. 만약, 상기 메틸 메타크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트가 각각 약 5 중량% 미만으로 포함될 경우 메틸 메타크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트를 추가 포함함에 따라 나타나는 접착성 증가 효능이 충분히 발휘되지 않을 수 있고, 각각 약 25 중량%를 초과할 경우 작업성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 접착층은, 칼라 코팅된 원자재인 유리층과 접착층 사이의 접착력 향상을 위해 해조류 추출물을 추가 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 접착층은 폴리올, 광접착수지, 광개시제와 함께, 해조류 추출물을 추가 혼합하여 제조되는 것일 수 있다. 상기 해조류 추출물은 친환경성을 나타내어 작업자의 건강을 해치지 않으면서도, 높은 점착력을 나타내어 상기 유리층과 접착층 간의 접착력을 향상시키도록 도와줄 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 해조류 추출물은 접착성을 나타내는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 우뭇가사리 추출물, 톳 추출물, 감태 추출물, 모자반 추출물, 미역 추출물, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 해조류 추출물은 모자반을 준비하여 건조하는 단계; 상기 건조된 모자반을 분쇄하여 분쇄물을 제조하는 단계; 및 상기 분쇄물을 추출용기에 넣고 알코올 등을 첨가하여 상온에서 추출하여 추출물을 수득하는 단계;를 포함하는 방법에 의해 수득되는 모자반 추출물을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 해조류 추출물은 약 0.1 내지 3 중량%로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 해조류 추출물이 상기 접착층 전체 100 중량%에 대해 약 0.1 중량% 미만으로 포함될 경우 경화가 충분히 발생하지 않아 접착성이 하락할 수 있고, 약 3 중량%를 초과할 경우 작업성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 접착층은, 이산화세륨 분말을 추가 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 접착층은 폴리올, 광접착수지, 광개시제와 함께, 이산화세륨 분말을 추가 혼합하여 제조되는 것일 수 있다. 상기 이산화세륨은 높은 자외선 차단 효과를 나타냄으로써, 상기 접착층의 구성성분에 포함되어 접착층을 포함하는 접합 유리가 우수한 열 차단 효능을 나타내도록 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이산화세륨 분말은 약 1 내지 5 중량%로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 이산화세륨 분말이 상기 접착층 전체 100 중량%에 대해 약 1 중량% 미만으로 포함될 경우 이산화세륨 분말을 포함함에 따른 열 차단 효능이 충분히 발휘되지 않을 수 있고, 약 5 중량%를 초과할 경우 접착층의 접착성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 접착층은, 변성 전분을 추가 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 접착층은 폴리올, 광접착수지, 광개시제와 함께, 변성 전분을 추가 혼합하여 제조되는 것일 수 있다. 상기 변성 전분은 옥수수 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 고구마 전분 및 밀 전분으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 전분이 에스테르화, 에테르화 또는 그라프트화된 것을 의미하는 것으로, 작업자의 안전에 영향을 끼치지 않은 식물성 성분이면서도 높은 접착성을 나타내어 상기 유리층과 접착층이 균일하게 접착되도록 할 수 있고, 용이하게 접착됨에 따라 균일한 두께 균일성을 나타내어 햇빛이 한곳에 투과되지 않도록 방지할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 변성 전분은 약 0.1 내지 3 중량%로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 변성 전분이 상기 접착층 전체 100 중량%에 대해 약 0.1 중량% 미만으로 포함될 경우 상기 변성 전분을 포함함에 따라 나타나는 접착성 향상 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있고, 약 3 중량%를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
또한 본 발명에서는 다양한 색상을 표현하기 위하여 본 발명에서는 한국 공업표준 규격인 CMYK 조색시스템에 의해 다양한 색상으로 조색이 가능하도록 하였다.
따라서, 본 발명에 따르면 마이크로 도트를 활용하여 투과율을 임의로 조절할 수 있으면서도 색상을 표현할 수 있는 태양전지 모듈을 제조함으로서 다양하게 활용할 수 있다.
또한, 상기 나노 무기소재의 코팅에 대하여 상세히 설명하면 나노 무기소재는 하기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 알칼리 금속 실리케이트 중 적어도 하나 이상 10 ~ 85 중량부; 인산(H3PO4) 0.1 ~ 1 중량부; 무기안료분산액 5 ~ 10 중량부; 강염기 0.5 ~ 5 중량부; 및 물(H2O) 4 ~ 84 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 무기소재을 제공한다:
[화학식 1] xNa2OySiO2nH2O
[화학식 2] xK2OySiO2nH2O
[화학식 3] xLi2OySiO2nH2O
상기 화학식 1 내지 화학식 3에서, x 및 y는 각각 0.01 ~ 500이며, n은 1 ~ 20의 자연수이다.
또한, 상기 나노 무기소재는, 무기 도료 조성물 100 중량부 기준으로, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 알칼리 금속 실리케이트 중 적어도 하나 이상 10 ~ 85 중량부; 인산(H3PO4) 0.1 ~ 1 중량부; 무기안료분산액 5 ~ 10 중량부; 강염기 0.5 ~ 5 중량부; 및 물(H2O) 4 ~ 84 중량부;를 포함하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 알칼리 금속 실리케이트는, 나노 무기소재 100 중량부 기준으로, 각각 12 ~ 40 중량부, 1 ~ 30 중량부, 및 12 ~ 40 중량부로 포함되는 것일 수 있다.
그리고, 상기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 알칼리 금속 실리케이트는, 각각 고형분의 함량이 25% ~ 50%, 15% ~ 40%, 10% ~ 35%인 것일 수 있다.
상기 나노 무기소재는 pH가 8 ~ 14가 되도록 제조함으로써 바람직한 반응효율을 얻을 수 있으며, 조성물이 용액상태를 최적의 상태로 유지할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 무기 안료 분산액은 무기안료 5 내지 60 중량%와; 상기 무기 안료를 분산시키기 위한 분산제 1 내지 15 중량%와; 무기안료가 분산되는 분산매가 되는 용제 25 내지 94 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 무기안료는 산화아연, 산화타이타늄, 실버화이트, 벵갈라, 버밀리온, 카드뮴레드, 크롬옐로, 황토, 카드뮴옐로, 에메랄드녹, 산화크로뮴녹, 프러시안블루, 코발트청, 카본블랙, 철흑, 실리카백, 알루미나백, 백토, 탄산칼슘, 오레올린, 코발트 바이올렛, 세룰리안 청, 비리디안, 울트라마린 또는 이들의 조합으로 이루어진 군 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 무기 안료는 5 내지 250nm의 평균 입경을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 나노 무기소재로부터 형성된 코팅막은, ASTM D3363의 기준에 따라 측정한 연필경도가 9H, ASTM D3359의 기준에 따라 측정한 부착력이 5B, 코팅막에 물 한 방울을 떨어뜨린 후의 코팅막과 물 간의 접촉각이 20도 이하인 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 나노 무기소재의 코팅막이 형성된 유리 표면은 염산을 포함한 강산 10% 용액으로 12시간 이상(바람직하게는, 48시간 이상) 처리한 후에도 부식이 일어나지 않는 것일 수 있다.
또한, 상기의 나노 무기소재 코팅층은 자정작용 특성을 활용하여 자가세정이 가능하고 기계적 특성이 표면경도와 마모 특성이 우수할 뿐만 아니라 화학적으로 안정되어 내구성이 오래 지속되는 특징을 가지고 있으며 더불어 가시광선 투과도를 1~3%정도 향상시킬 수 있는 특성이 있어 태양전지 모듈의 에너지 변환효율을 향상시키는 특징이 있다.
본 실시예에 따른 무기 도막 코팅방법은, 유리의 표면에 무기질 코팅소재를 견고하게 코팅하고 소성하는 방법으로 고분자 재료와 복합재료의 단점인 경도를 매우 높게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 초친수성 및 내부식성, 불연성, 내화학성, 항균성 등 무기재료가 갖는 일반적인 특징을 모두 포함할 수 있는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.
기재층 : 일반 유리 또는 태양전지 모듈
Claims (4)
- 칼라 접합유리의 제조에 있어서,
원자재(유리) 투입 단계;
원자재 세척 및 건조단계;
상기 세척 후 이온플라즈마 코팅층 형성단계;
패턴을 이용한 칼라 습식 코팅 단계;
1차 건조단계;
나노 무기소재 코팅단계;
유리의 강화 및 나노무기소재 경화를 위한 2차 소성단계;
냉각단계;
상기 코팅된 유리층을 에틸렌옥사이드(EO) 및 프로필렌옥사이드(PO)가 반응하여 합성된 폴리올, 광접착수지, 광개시제 및 적외선차단제를 포함된 접착층을 활용한 기재층과 합착단계;
상기 합착된 칼라 접합유리에 대해 가열 및 자외선 경화단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차단 특성을 갖는 칼라 접합유리 제조방법. - 칼라 접합유리의 제조에 있어서,
원자재(유리) 투입 단계;
원자재 세척 및 건조단계;
상기 세척 후 이온플라즈마 코팅층 형성단계;
패턴을 이용한 칼라 습식 코팅 단계;
1차 건조단계;
나노 무기소재 코팅단계;
유리의 강화 및 나노무기소재 경화를 위한 2차 소성단계;
냉각단계;
상기 코팅된 유리층을 에틸렌옥사이드(EO) 및 프로필렌옥사이드(PO)가 반응하여 합성된 폴리올, 광접착수지, 광개시제 및 적외선차단제를 포함된 접착층을 활용한 기재층과 합착단계;
상기 합착된 칼라 접합 유리에 대해 가열 및 자외선 경화단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차단 특성을 갖는 칼라접합 유리제조방법. - 제 1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기재층은,
태양광 모듈인 것을 특징으로 하는 열차단 특성을 갖는 칼라접합 유리제조방법. - 제 1항 또는 제2항에 있어서,
상기 접착층은, 해조류 추출물 또는 이산화세륨을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열차단 특성을 갖는 칼라접합 유리제조방법.
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2022
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |