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KR20010069207A - 태양광선과 열선을 반사하는 적층 글레이징 - Google Patents

태양광선과 열선을 반사하는 적층 글레이징 Download PDF

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KR20010069207A
KR20010069207A KR1020000033367A KR20000033367A KR20010069207A KR 20010069207 A KR20010069207 A KR 20010069207A KR 1020000033367 A KR1020000033367 A KR 1020000033367A KR 20000033367 A KR20000033367 A KR 20000033367A KR 20010069207 A KR20010069207 A KR 20010069207A
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프란쯔 크라임링
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뮐러 르네
생-고뱅 비트라쥬
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Abstract

본 발명은 열가소성 형태의 투명한 끼워진 시트와 태양 광선의 가시 스펙트럼의 바깥 선, 특히 적외선을 본래 반사하는 빛 차단 외막(antisun coat)이 결합된 두 개 이상의 유리판인 투명 적층 유리로 제조된 성형유리에 관한 것이다. 적층 유리(laminated glazing)는 운전석과 접한 표면 상에, 열선을 본래 반사하는 낮은-방사성 형태의 투명한 외막을 갖는 점에 특징이 있다. 이것은 빛차단 기능 외에 절연 기능도 갖는다.

Description

태양광선과 열광선을 반사하는 적층 유리{LAMINATED GLAZING WHICH REFLECTS SOLAR RAYS AND HEAT RAYS}
본 발명은 전제부의 특징들을 갖는 적층 유리에 관한 것이다. 이러한 특징들을 갖는 적층 유리는 오랫동안 알려진 것으로서, 다양한 방법 및 많은 응용분야, 주로 자동차 분야에서 사용되었을 뿐만 아니라 안전 성형유리 또는 빛차단 성형유리로서 건축분야에서도 사용되고 있다. 태양 광선의 특정 스펙트럼을 반사하는 외막(coat)을 가진 적층 유리를 사용하는 동안, 이 외막이 적층물 내에서 보호될 수 있어야 하는데, 이는 현재 연속해서 제조된 빛차단 외막이 좋지 않은 날씨나 기계적 충격에 저항력이 없기 때문이다.
특히 유리의 큰 표면적을 가진 자동차에서, 운전석 내부의 가열은 빛 차단 기능을 갖는 적층 유리판들에 의해 감소된다. 그러므로 승객의 편안함이 증가되고 또한, 에너지 비용, 중량, 제조 비용이 절감될 수 있다: 일반적으로 사용되는 환기구와 공기 정화 장치는 보다 적은 동력이 되기 위해 측정될 수 있다. 바람막이 유리로 제공된 적층 유리판들을 사용하는 것 외에, 적층 유리는 측면 유리 판, 뒤 창문 및 선 루프에 더욱 흔히 사용된다. 이러한 상황에서, 이 성형유리는 태양 광선의 가시 스펙트럼 바깥부분의 광선, 특히 적외선을 주로 반사하는 외막을 갖도록 할 수 있다. 빛차단 적층 유리판을 효과적으로 사용하면 심지어 자동차가 큰 표면적의 유리를 가질 때도 운전석 내부의 과다한 과열을 매우 만족스럽게 방지한다. 그러나, 사람들은 외부의 온도가 내부 온도보다 낮을 경우 열 흡수로 큰 표면적의 유리는 유쾌하지 않은 차가운 느낌을 준다고 생각한다. 이것은 승객의 만족에 영향을 준다.
따라서, 본 발명의 목적은 그러므로 외부 온도가 낮은 경우에 유리의 큰 표면적에서 열 흡수가 매우 감소되는 것 같은 빛차단 특성을 갖는 적층 유리를 향상시키고자 하는 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 절연된 성형유리 형태의 수개의 유리판들을 이용할 필요 없이, 빛차단 기능과 열-절연 기능을 가진 적층된 성형유리를 제공하는데 있다. 이 목적은 청구항 1 항과 그의 종속항에 의한 발명에 따라 달성된다.
본 발명에 따른 적층 유리는, 운전석 내에 접한 표면 상에 주로 열선을 반사하고 기계적으로 강하고 투명한 외막을 갖춘다. 이런 형태의 외막은 이들이 약 0.1에서 0.25의 낮은 방사율을 가지고, 파장(380nm 내지 780nm)에서 55%에서 85%의 광송신(light transmission)을 갖고 있기 때문에 Low-E(낮은-방사)피막으로 또한 알려져 있다. 방사율이 0.1 내지 0.25인 것은 1100nm보다 큰 파장을 갖는, 90% 내지 75%의 방사가 외막에 의해 반사되는 것을 의미한다. 이런 형태의 외막이 없으면,예를 들어 사람 몸의 방사 또는 자동차 내의 내부 표면에 의해 재 방출되는 방사에 기인하는 이러한 열 방사는 성형유리에 의해 흡수되고, 자동차가 움직이는 동안 상대적 바람을 경유하여 대류에 의해 밖으로 버려진다. 이 경우에, 성형유리는 열원(heat well)의 역할을 하고, 사람이 스스로 동작의 영역이 됨을 발견할 때, 차가운-방사체의 역할을 하는 것이다.
본 문장에서 "피막"은 얇은(간섭의)피막 또는 얇은 피막 더미를 의미한다.
본 발명에 따른 적층 유리는 다른 방향의 방사에서 유래하는 다른 파장에서 이-겹침 선택성(two-fold selectivity)을 특징으로 한다. 한편, 780nm이상의 파장을 갖는 외부에서 오는 태양 광선의 부분은 대부분 반사된다. 다른 한편, 성형유리의 내부에서 재방사되는 1100nm 보다 큰 파장을 갖는 열 적외선 방사는 또한 반사된다. 종속항 2에서 14의 특징들은 이의 좋은 개선을 나타낸다.
본 발명에 따른 적층 유리의 한 가지 실시예에서, 열선을 반사하는 외막은 예를 들어 불소가 칠해진 주석 산화물에 기초를 둔다. 이 형태의 외막은 아직 뜨거운 동안 유리 위에 직접 뜨게하는 과정 후에 즉시, 평평한 유리를 제조하는 동안 열분해에 의해 도포된다. 분말, 액체 또는 가스의 혼합 조성물(금속 할라이드 또는 유기메탈 형태)이 평평한 유리판에서 스퍼터링(sputtering)되는 다양한 과정이 알려져 있다. 불소가 칠해진 주석 산화물은 이러한 화합물의 열분해 산물로서 유리 위에 형성된다. 이 형태의 외막은 유리한 가격에 공업적으로 대량 생산할 수 있다. 이들 외막을 구비한 성형 유리는 다음의 과정 단계에 의해 더욱 볼록하게 만들어지고 단단해질 수 있다. 열분해에 의해 도포된 형태의 외막은 기계적 마모, 특히 긁힘에 높은 저항력을 갖기 때문에, 붕괴의 위험 없이 깨끗한 유리 표면 위에 놓일 수 있다. 그러나, 예를 들어 스퍼터링에 의해 도포된 다른 외막 시스템이 바람직한 용도, 예를 들어 이것이 단단한 실리콘 질화물 외막에 코팅으로 함유될 때, 충분한 기계적 강도를 또한 갖게할 수 있다. "외막"은 선택적으로 하나 이상의 아래 외막 및/또는 하나 이상의 위 외막이 결합한 낮은-방사 외막을 뜻하는 것으로 이해 되야 한다. 이들 외막은 광학적 역할을 하는데, 아래 외막용으로 유리에서 알칼리의 이동 저항을 막고, 또는 방수용 위 외막용으로 기계적/화학적으로 방어하는 역할을 한다. 아래 외막 및/또는 위 외막은, 예를 들어 SiO2, SiOC 또는 Si3N4와 같은 실리콘 유도체로 만들어지고, 열분해 기술에 의해 부유선(float line) 위 유리 에 둘 수 있다. 바람직한 하나의 외막 더미는 다음과 같은 더미이다: 유리/SiOC/SnO2:F. 불소가 칠해진 산화주석은 다른 칠된 산화물로 치환될 수 있고, 또는 칠된 산화주석은 다른 요소로 치환될 수 있는 것이 당연하다. 이것은 아마도 ITO(주석-칠해진 인듐 산화물) 또는 칠된 아연 산화물이 될 것이다.
상기 설명된 바와 같이, 그러므로 음극 스프터링에 의해 배치되고 하나 이상의 위 외막으로 보호된 낮은-방사 외막이 선택될 수 있다. 이들은 예컨대, 산화 외막 또는 은으로 만들어진 금속 외막으로 칠해질 수 있다. 더욱 상세한 내용은, 유럽특허EP-648 196와 프랑스특허FR-2 701 474를 참조할 수 있다.
본 발명에 따른 적층 유리의 빛차단 외막은, 하나 이상의 금속 산화물 유전체 외막 또는 실리콘 질화물 형태 사이에서 결합된 하나 이상의 얇은 투명 금속 기능 외막으로 구성된다. 은은 기능적 외막용 금속으로 사용되는데, 이것은 은이 색체에 상대적으로 적은 반응을 보이고 태양 광선의 가시 구역 밖에 위치한 적외선을 선택적으로 반사하기 때문이다.
이와 관련된 산화 외막의 목적은, 굴절 지수에 의해 금속적 기능적 외막을 산화로부터 보호하고 도포된 유리의 광학적 특성을 향상시키는 것이다.
예컨대, 빠른 스프터링 과정으로 만들어진 이런 형태의 빛차단 외막은 건물의 성형유리 및 자동차에서도 광범위하게 사용된다. 대부분의 경우에, 다른 두께의 두 가지 기능을 가진 은 외막으로 구성된 외막 시스템이 사용되는데, 이는 가시광선의 전달에 관련된 가시 구역 밖에 위치한 적외선의 반사와 수율이 더욱 크기 때문이다. 그러므로 이것은, 유전체/은/유전체/은/유전체 형태의 더미를 제공하고, 여기서 각각의 유전체는 SnO2, ZnO, Nb2O5, TiO2또는 SiO2또는 AIN 형태 및/또는 SI3N4형태 질화물의 금속 산화물의 하나 이상의 외막이 될 수 있다. 또한, 은 외막의 각각의 위 및/또는 아래에서 응집 외막 또는 사용되는 외막(sacrificed coat)을 공급하기 위해, 선택적으로 부분적인 산화 금속의 얇은 막이 될 수 있다. 그들은 Sn, Zn, Ti, Ni, Cr, NiCr, Nb 등으로부터 만들어진다. 더욱 자세한 내용은 EP-638 528, EP-844 219 및 EP-847 965를 예로서 참조한다.
적층 유리의 본 발명(한 편으로는 낮은-방사 외막, 다른 한편은 빛차단 외막)에서 사용되는 두 가지 형태의 외막 각각의 위치가 중요하다. 종래에는, 유리 표면이 바깥으로 향한 유리의 바깥면으로부터 번호를 매겨졌다.
빛차단 외막은 바깥 유리(표면 2)의 내부 면에 놓여지거나, 또는 선택적으로 안쪽 유리(표면 3)에 바깥 표면이 놓여질 수 있다. 세 번째 가능성은 PVB 또는 EVA 형태의 두 열가소성 시트 더미를 갖는 PVB 또는 EVA 형태의 2번 갈아 넣은 열가소성 시트로 대체하는데, 이는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리머(PET) 형태의 시트로 대체되고, 이 면들 중 하나는 적외선-반사 외막의 더미로 맞추어진다. PVB 시트는 두께가 약 0.38mm이고, 반면에 PET 시트는 바람직하게는 약 60㎛의 두께이다. 적층 유리의 다른 특성은 다양한 시트의 두께에 의해 영향을 받을 수 있다. 그러므로, 약간 두꺼운 PVB 시트는 더 우수한 방음, 적층 유리의 증가된 저항력과 또한 UV 방사(UV 방어)에 대한 더 나은 보호를 한다. 이러한 구조의 형태의 실시예는 1999년 12월 15일에 출원된 EP-724 955, EP-758 583, WO 98/00808 및 EP-99/403146,6을 특히 참조하면 된다. 낮은-방사 외막에 관해서는, 내부 유리의 안쪽에서 기인된 표면인 성형 유리 표면 4 위에 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 적층된 성형유리의 또 다른 개선점은, 태양에 관한 빛차단 외막 앞에 위치한 유리판들이 필수적이거나 또는 심지어 완전히 투명하다는 것이다. 빛차단 외막이 면 2에 위치해 있을 때, 외부 유리는 낮은 산화철을 갖는 알칼리-석회 유리로 구성됨이 바람직하다. 그러므로 그것은 음영을 나타내지 않는다. PET의 시트가 적층 안쪽에 놓여있고 빛차단 외막이 구비되면, 빛차단 외막 앞에 위치된 시트와 외부 유리는 필수적이거나 심지어 완전히 투명한 것이 바람직하다. 빛차단 외막 앞에 완전히 투명한 시트를 사용함으로써, 태양 광선의 흡수가 거의 없거기 때문에, 적외선을 반사하기 위한 빛 차단의 막 용량이 현저히 증가될 수 있다.
시각적 안락함이 요구되는데, 예를 들어 "어두운-후부" 성형 유리로 언급되는 방법으로 창 옆 유리와 뒤 창 유리, 또는 큰 표면적의 선 루프에 요구될 수 있다. 이러한 경우, 태양 광선이 도달하는 방향에서 볼 때 빛 차단 외막 뒤에 위치한 유리 또는 시트는 대량으로 음영이 들어가도록 선택되고 인쇄되는 것이 바람직하다. 반사되지 않은 태양 광선의 흡수 때문에, 적층 유리는 (면 4)의 내부에서 기인하는 표면 상의 낮은-E 외막 때문에 전체적으로 가열된다. 그러나, 열 방출에 의해 내부가 가열되는 것은, 낮은-E 외막이 없는 적층 유리와 비교하면 방출률의 감소 때문에 현저하게 감소될 것이다. 그러므로 낮은-E 외막이 없는 적층 유리와는 반대로, 2차 광선의 제한으로 내부의 가열은 감소된다.
적층의 두 유리판은 1mm 내지 4mm의 두께를 갖는 부유 유리로 구성되어 있다. 2.1mm 유리 두께는 인장도와 무게 사이에서 우수한 절충성을 나타낸다. 만일 적층 유리가 볼록하게 만들어져야 된다면, 종래에 알려진 바와 같이 두 개의 유리판은 중력에 의해 짝으로 볼록하게 만들어지고, 다음에 압력 및/또는 가열에 의하여 열가소성 시트가 함께 결합된다. 이러한 볼록하게 만드는 과정에서, 두 개의 유리판은 다른 두께를 가질 수 있다. 이들을 적층하기 전에, 열선과 빛차단 외막을 반사하는 외막이 놓여져야 한다. 높은 신축 강도가 필요한 경우에, 부분적으로 또는 전체적으로 강화된 유리 판을 또한 사용할 수 있다. 다음에 두 개의 유리판은 (부분적으로) 강도가 부여되고 각각 볼록하게 제조된다. 이러한 경우에, 두 개의 유리판은 비슷한 두께를 가져야 하는데, 이는 이들의 곡률선이 가능하면 거의 같은형태를 갖게 하기 위해서이다
빛차단 외막은 또한 다른 응용에도 사용될 수 있는데(열 기능과 결합하여): 유리-가열 장치 또는 전자기 선용 수신 안테나로 사용될 수 있다. 적외선을 반사하는 외막은 사실 전기 도체이다. 이것은 전력 공급을 갖추기 위해 충분하다. 만약 필요하다면, 외막의 형태는 고려하는 응용에 따라서 바뀔 수 있다. 예컨대, 이것은 슬롯 안테나의 형태가 될 수 있다.
본 발명의 다른 주제에 대한 다른 상세한 설명과 장점은, 자동차 선루푸 안에 사용되는 적층 유리의 다음과 같이 제한이 없는 실시예에서 도시될 수 있을 것이다.
실시예:
자동차 루프 안의 장치하기 위해, 본 발명에 따른 적층 유리는 다음을 포함한다(바깥쪽 내부로부터 고려한다).
▶ 3mm 두께의 외부 유리
▶ 투명한 빛차단 외막(면 2)
▶ 0.76mm 두께의 폴리비닐 부티랄로 만들어진 완전히 투명한 삽입 시트
▶ 착색된 폴리비닐 부티랄로 제조된 0.38mm 두께의 또 다른 삽입 시트
▶ 3mm 두께의 내부 유리, 및
▶ 기계적으로 강하고, 투명하고 Low-E 외막 형태의 방열 외막(면 4)
두 개의 폴리비닐 부티랄 시트는 두 유리판을 위해 열가소성 접착 외막을 형성한다. 적층은 압력 및/또는 열을 이용하는 유리 산업에서 사용되는 일반적인 과정으로 수행된다. 외부 유리 곁의 시트는 매우 두껍고, 따라서 착색된 PVB의 다른 시트를 이것의 색소를 파괴시킬 수 있는 UV 선으로부터 보호한다.
태양 광선의 가시 스팩트럼 바깥에 위치한 즉, 특히 적외선을 본래 반사하는 빛차단 외막은 알려진 방법으로 자석-영역-보조 음극 스푸터링에 의해 놓여진다. 이 외막은 다른 두께의 두 기능의 은 외막을 가진 더미를 포함하는데, 이들은 각각 금속 산화물 및/또는 금속 질화물 또는 실리콘 질화물 형태의 유전체 외막으로 둘러싸여 있다. 적외선 반사는 900nm의 파장 이상에서 이미 50% 및 파장이 길어지면 80% 이상으로 올라간다. 예를 들어, 가시 구역에서 전달은 580nm의 파장의 빛에서 약 78%이다.
내부 유리는 불소가 칠해진 SnO2의 Low-E를 갖는 내부 (면 4)에 접하는 표면이 접하게 장착된다. 예를 들어, 이 Low-E 외막은 유동 유리의 리본에서 직접 열분해에 의해, 운반 가스의 흐름에 부유된 분말 상의 유기 주석 화합물 및 분말상의 불소 화합물을 아직 뜨거운(400℃ 내지 500℃) 유리 위에 스퍼터링하여 제조될 수 있다. 이 외막은 1.5의 Low-E 요소를 가지고 있는데, 이것은 장파장의 적외선 빛이 85%가 반사됨을 의미한다. 이것은 또한 가스-상 열분해(화학 수증기 증착, CVD)로 증착될 수 있고, 또한 CVD에 의해 증착된 SiOC로 만들어진 전외막(precoat) 상에 바람직하게 증착될 수 있다.
빛차단 및 방열 외막은 적층된 두 개의 유리 판 이전에 증착되어야 함은 당연하다.
이 어셈블리 안에 적층된 유리의 빛 이동은 가시광선의 31%와 동일하고, 가시광선의 69%는 반사되고 경우에 따라 Low-E 외막과 착색된 PVB 시트인 열 외막에 의해 흡수된다.

Claims (18)

  1. 열 가소성 삽입 시트와 태양 광선의 가시 스팩트럼 바깥 광선, 특히 적외선을 반드시 반사하는 빛 차단의 막으로 결합된 둘 이상의 유리판을 포함하는 투명한 적층 유리에 있어서,
    상기 적층 유리는 빛차단 외막 보다 안쪽에 위치한, 낮은-방사 외막 형태의, 열광선을 반드시 반사하는 투명 외막을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는, 투명한 적층 유리.
  2. 제 1 항에 있어서, 열광선을 반사하는 외막이 금속 산화물, 특히 불소가 칠해진 주석 산화물의 외막이고, 바람직하게는 열분해에 의해 증착되는 외막인 것을 특징으로 하는, 투명한 적층 유리.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 하나 이상의 아래 외막 및/또는 하나 이상의 위 외막, 특히 기계적으로 강한 보호 외막을 구비하는, 열광선을 반사하는 외막인 것을 특징으로 하는, 투명한 적층 유리.
  4. 선행하는 항 중의 한 항에 있어서, 빛차단 외막이 특히 하나 이상의 은-기초 외막에서, 금속 산화물 또는 AIN 또는 Si3N4질화물 형태의 유전체 외막 형태 사이로 결합된 하나 이상의 금속 외막을 포함하는 외막 더미로 구성되는 것을 특징으로 하는, 투명한 적층 유리.
  5. 제 4 항에 있어서, 빛차단 외막은 다른 두께의 두 개의 은 외막을 포함하는 외막 더미로 구성되는 것을 특징으로 하는, 투명한 적층 유리.
  6. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 빛차단 외막은 면 2 위, 바깥 유리의 안쪽면에 증착되거나, 면 3위 안쪽 유리의 바깥 면에 증착되는 것을 특징으로 하는, 투명한 적층 유리.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 삽입된 시트는 빛차단 외막을 구비하는 것을 특징으로 하는, 투명한 적층 유리.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 삽입된 시트는 PVB 형태의 두 장 이상의 열가소성 폴리머 시트와, 이들 사이에서 삽입된 시트는 빛차단 외막을 구비하는 PET형태의 폴리머 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 투명한 적층 유리.
  9. 제 8 항에 있어서, 빛차단 외막을 갖는 시트는 25㎛ 내지 90㎛ 사이의 두께이고, 바람직하게는 약 60㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 투명한 적층 유리.
  10. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 열광선을 반사하는 외막은 면 4 위, 내부 유리의 내부 면에 위치하는 것을 특징으로 하는, 투명한 적층 유리.
  11. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 외부와 관련하여, 빛차단 외막 앞의 적층 유리의 외막/시트/유리판이 반드시 필요하거나 또는 완전히 투명한 것을 특징으로 하는, 투명한 적층 유리.
  12. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 외부와 관련하여, 빛차단 외막 뒤에 하나 이상의 성형유리 외막/시트/유리판이 착색되거나 인쇄되는 것을 특징으로 하는, 투명한 적층 유리.
  13. 제 12 항에 있어서, 삽입된 시트는 여러 가지 열가소성 시트를 포함하되, 이중 하나는 벌크(bulk)로 착색되거나 인쇄되고, 상기 착색된 시트는 투명 시트보다 더 안쪽에 위치되는 것을 특징으로 하는, 투명한 적층 유리.
  14. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 두 유리판은 각각 1mm 내지 4mm 의 두께를 갖고, 바람직하게는 약 2.1mm의 두께인 것을 특징으로 하는, 투명한 적층 유리.
  15. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 유리판은 적어도 부분적으로 강화되고 및/또는 볼록하게 만들어지는 것을 특징으로 하는, 투명한 적층 유리.
  16. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 빛차단 외막은 또한 가열 외막으로 작용하는 것을 특징으로 하는, 투명한 적층 유리.
  17. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빛차단 외막은 또한 전자기 복사용 수신안테나로 작용하는 것을 특징으로 하는, 투명한 적층 유리.
  18. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 따른 상기 투명한 적층 유리의 응용에 있어서,
    자동차와 같은 운송수단을 위한 윈드스크린, 옆창문 유리, 뒤 창 또는 선 루프로서의, 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 따른 상기 투명한 적층 유리의 응용.
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