JP6898986B2 - 窓戸用機能性建材 - Google Patents

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Description

窓戸用機能性建材に関する。
低放射ガラス（Ｌｏｗ−Ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ ｇｌａｓｓ）とは、銀（Ａｇ）のように、赤外線領域での反射率が高い金属を含む低放射層が薄膜で蒸着されたガラスを言う。かかる低放射ガラスは、赤外線領域の輻射線を反射し、夏には室外の太陽輻射熱を遮断して、冬には室内の暖房輻射熱を保持することによって、建物の省エネルギー効果をもたらす機能性素材である。
通常、低放射層として用いられる銀（Ａｇ）は、空気中に曝した時に酸化するため、前記低放射層の上部、下部に酸化防止膜として誘電体層が蒸着される。かかる誘電体層は、可視光透過率を増加させる役割も行う。
本発明の一具現例は、優れた光学性能を維持しながら、耐熱性、耐湿性及び耐磨耗性が向上した窓戸用機能性建材を提供する。
課題を解決しようとする手段
本発明の一具現例において、透明ガラス基板及び前記透明ガラス基板の一面に形成された低放射コーティングを含み、前記低放射コーティングは、最下部バリア層、第１の誘電体層、下部バリア層、第２の誘電体層、第１の低放射保護層、低放射層、第２の低放射保護層、第３の誘電体層、上部バリア層、及び第４の誘電体層を前記透明ガラス基板から順次に積層して含み、前記最下部バリア層は、第１の金属酸化物または第１の複合金属酸化物を含み、前記第１の誘電体層、第２の誘電体層、第３の誘電体層、及び第４の誘電体層の各々は、窒化シリコーンアルミニウムを含み、前記下部バリア層及び前記上部バリア層は、それぞれ第２の金属、第２の複合金属、第２の金属窒化物、第２の複合金属窒化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された１つを含み、前記第１の低放射保護層及び第２の低放射保護層の各々はＮｉＣｒを含み、前記最下部バリア層、前記下部バリア層、及び前記上部バリア層の各々は、単層又は多層からなる、窓戸用機能性建材を提供する。
前記第１の金属は、Ｓｉ、Ｚｒ又はＴｉであり、前記第１の複合金属は、ＳｉＡｌ、ＺｒＳｉ又はＴｉＺｒであってもよい。
前記第２の金属は、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｎｉ又はＣｒであり、前記第２の複合金属は、ＳｉＡｌ、ＺｒＳｉ、ＴｉＺｒ、ＮｉＣｒ、ＮｉＴｉ、ＮｂＺｒ又はＮｉＴｉＮｂであってもよい。
前記窓戸用機能性建材は、耐熱性、耐湿性及び耐磨耗性に優れている。
本発明の一具現例による窓戸用機能性建材の概略的な断面図である。 実施例及び比較例において製造された窓戸用機能性建材に対して耐熱性評価のための特定条件下での光学顕微鏡イメージである。 実施例及び比較例において製造された窓戸用機能性建材に対して耐湿性評価のための特定条件下での光学顕微鏡イメージである。 実施例及び比較例において製造された窓戸用機能性建材に対して耐磨耗性評価のための特定条件下での光学顕微鏡イメージである。
以下、添付の図面を参考して、本発明の実施例について本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳説する。本発明は、異なる形態に具現することができ、ここに説明する実施例に限定されるものではない。
本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分は省略しており、全明細書における同一又は類似の構成要素については同じ参照符号を付することにする。
図面において、複数の層及び領域を明確に表現するため厚さを拡大して示した。また図面において、説明の便宜のため一部の層及び領域の厚さを誇張して示した。
以下において、基材の「上部（又は下部）」又は基材の「上（又は下）」に任意の構成が形成されるということは、任意の構成が前記基材の上面（又は下面）に接して形成されることを意味するだけでなく、前記基材と基材上に（又は下に）形成された任意の構成の間に他の構成を含まないと限定することではない。
本発明の一具現例では、透明ガラス基板１００及び前記透明ガラス基板１００の一面に形成された低放射コーティング１１０（ｃｏａｔｉｎｇ，ｃｏａｔ）を含む窓戸用機能性建材１０を提供する。
前記低放射コーティング１１０は、最下部バリア層１６０、第１の誘電体層１７０ａ、下部バリア層１４０、第２の誘電体層１７０ｂ、第１の低放射保護層１３０ａ、低放射層１２０、第２の低放射保護層１３０ｂ、第３の誘電体層１７０ｃ、上部バリア層１５０、及び第４の誘電体層１７０ｄを前記透明ガラス基板１００から順次に積層して含む。
前記最下部バリア層は、第１の金属、第１の複合金属、第１の金属酸化物、第１の複合金属酸化物、第１の金属酸化窒化物、第１の複合金属酸化窒化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された１つを含む。
前記下部バリア層及び前記上部バリア層は、それぞれ第２の金属、第２の複合金属、第２の金属窒化物、第２の複合金属窒化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された１つを含む。
前記最下部バリア層、前記下部バリア層、及び前記上部バリア層の各々は、単層又は多層からなる。
図１は、本発明の他の具現例による窓戸用機能性建材１０を示した断面図である。
前記低放射コーティング１１０は、太陽輻射線のうち選択的に遠赤外線を反射する低放射層１２０に基づく多層薄膜構造で図１のように形成されてもよく、放射率を低くして、前記低放射コーティング１１０に低放射率、すなわち、ローイー（Ｌｏｗ−ｅ：ｌｏｗ ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ）効果による優れた断熱性能を付与する。
前記低放射コーティング１１０は、前記のような構造で形成されており、例えば、窓ガラスのコティング膜として適用する際、夏には室外の太陽輻射熱を反射し、冬には室内の暖房輻射熱を保存することによって、室内外間の熱の移動を最小限にして、建物の省エネルギー効果をもたらす機能性素材である。
「放射率（Ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ ）」とは、物体が任意の特定波長を有するエネルギーを吸収、透過及び反射する割合を意味する。すなわち、本明細書における放射率は、赤外線波長領域にある赤外線エネルギーの吸収度合いを示すものであって、具体的には、強い熱作用を示す約５μｍ〜約５０μｍの波長領域に相当する遠赤外線が印加されたとき、印加される赤外線エネルギーに対して吸収される赤外線エネルギーの割合を意味する。
キルヒホッフの法則によれば、物体に吸収された赤外線エネルギーは、物体がさらに放射する赤外線エネルギーと同様であるため、物体の吸収率と放射率は、同様である。
また、吸収されていない赤外線エネルギーは、物体の表面で反射するため、物体の赤外線エネルギーに対する反射率が高いほど、放射率は、低い値を有する。これを数値で表すと、（放射率＝１−赤外線反射率）の関係を有する。
かかる放射率は、この分野で通常知られた様々な方法によって測定することができ、例えば、ＫＳＬ２５１４規格によってフーリエ変換赤外線分光計（ＦＴ−ＩＲ）等の設備で測定することができる。
任意の物体、例えば、低放射ガラス等、このように強い熱作用を表す遠赤外線に対する吸収率、すなわち、放射率が断熱性能を測定するにおいて非常に重要な意味を表し得る。
前記低放射コーティング１１０は、前記透明ガラス基板１００にコティング膜として適用されて、可視光線領域では、所定の透過特性を維持して優れた採光性を具現することができ、赤外線領域では、放射率を低くして優れた断熱効果を提供できる省エネルギー型窓戸用機能性建材を具現することができる。このような窓戸用機能性建材は、いわゆる「ローイーガラス」とも称される。
前記低放射層１２０は、低い放射率を有し得る電気伝導性材料、例えば、金属で形成された層であって、すなわち、低い面抵抗を有しており、それによって低い放射率を有する。例えば、前記低放射層１２０は、放射率が約０．０１〜約０．３であってもよく、具体的には、約０．０１〜約０．２であってもよく、より具体的には、約０．０１〜約０．１であってもよく、さらに具体的には、約０．０１〜約０．０８であってもよい。
前記放射率範囲の低放射層１２０は、可視光線透過率及び赤外線放射率を好適に調節して、優れた採光性及び断熱効果を同時に具現することができる。上記のような放射率を有する前記低放射層１２０は、薄膜で構成した材料の面抵抗が例えば、約０．７８Ω／ｓｑ〜約６．４２Ω／ｓｑであってもよく、これに制限されるものではない。
前記低放射層１２０は、太陽輻射線を選択的に透過及び反射する機能を行い、具体的には、赤外線領域の輻射線に対する反射率が高いため低放射率を有する。前記低放射層１２０は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、イオンドーピング金属酸化物、及びこれらの組み合わせを含む群から選択された少なくとも１つを含んでいてもよく、これに制限されるものではなく、低放射性能を具現できると公知された金属を制限なく用いることができる。前記イオンドーピング金属酸化物は、例えば、 酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、Ａｌドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）等を含む。一具現例において、前記低放射層１１は、銀（Ａｇ）で形成された層であってもよく、その結果、前記低放射コーティング９０は、高い電気伝導度、可視光線領域での低い吸収率、耐久性等を具現することができる。
前記低放射層１２０の厚さは例えば、約５ｎｍ〜約２５ｎｍであってもよい。前記範囲の厚さを有する低放射層１２０は、低い赤外線放射率及び高い可視光線透過率を同時に具現するに適している。
前記低放射保護層１３０ａ、１３０ｂは、光吸収性能に優れた金属からなっており、太陽光を調節する機能を行い、その材料、厚さ等を調節して、前記低放射コーティング１１０が具現する色相を調節することができる。
一具現例において、前記低放射保護層１３０ａ、１３０ｂは、可視光線領域での消衰係数（ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）が約１．５〜約３．５であってもよい。前記消衰係数は、素材の物質固有の特性である光学定数から導出される値であって、前記光学定数は、数式ではｎ−ｉｋに表記される。このとき、実数部分であるｎは、屈折率であり、虚数部分であるｋは、消衰係数（吸収係数、吸光係数、消光係数等とも命名される。）と言う。消衰係数は、波長（λ）の関数であり、金属の場合、消衰係数が０より大きものが一般的である。消衰係数、ｋは吸収係数、αとα＝（４πｋ）／λの関係を有しており、吸収係数、αは、光が通す媒質の厚さがｄであるとき、Ｉ＝Ｉ０ｅｘｐ（−αｄ）の関係であり、媒質による光の吸収によって通した光の強度（Ｉ）が入射した光の強度（Ｉ０）に比べて減少することになる。
前記低放射保護層１３０ａ、１３０ｂは、 前記範囲の可視光線領域の消衰係数を有する金属を用いて、可視光線の一定部分を吸収し、前記低放射コーティング９０が所定の色相を有するようにする。
例えば、前記低放射保護層１３０ａ、１３０ｂは、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉとＣｒの合金、及びこれらの組み合わせを含む群から選択された少なくとも１つを含んでいてもよく、これに制限されるものではない。
前記低放射保護層１３０ａ、１３０ｂは、単一層又は複数の層で含まれていてもよく、前記低放射層１２０の一面又は両面に位置してもよい。図１では、低放射層１２０の両面に複数の層で低放射保護層１３０ａ、１３０ｂが形成された場合を示す。
前記低放射保護層１３０ａ、１３０ｂの厚さは、例えば、約０．５ｎｍ〜約５?であってもよく、これに限定されるものではなく、用途に合わせて好適に変更することができる。前記低放射コーティング１１０は、前記厚さ範囲の低放射保護層１３０ａ、１３０ｂを形成することによって、低放射保護層１３０ａ、１３０ｂとしての役割を行いながら、所定の透過率及び反射率を有するように調節するに適している。
前記第１の誘電体層１７０ａ、前記第２の誘電体層１７０ｂ、前記第３の誘電体層１７０ｃ、及び前記第４の誘電体層１７０ｄ（以下、誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄと言う。）は、低放射層１２０として用いられる金属が通常酸化しやすいため、前記低放射層１２０の酸化防止膜として作用することができ、また、前記誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄは、可視光線透過率を増加させる役割も行う。また、前記誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄの材料と物性を好適に調節して、前記低放射コーティング１１０の光学性能を調節することができる。
前記誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄは、所定の用途によって、具現しようとする物性に合わせて単一層又は複数の層で含まれていてもよい。図１では、前記誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄは、４層の複数の層で含まれている。
具体的には、前記下部バリア層１４０及び前記上部バリア層１５０は、それぞれ両面に前記誘電体層が積層した構造である。
前記誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄは、様々な金属酸化物、金属窒化物等を含んでいてもよく、これに制限されるものではなく、低放射層１２０を保護するために用いられる公知の材料を制限なく用いることができる。
前記誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄは、具体的には、それぞれ第３の金属酸化物、第３の金属窒化物、第３の金属酸化窒化物、及びこれらの組み合わせを含む群から選択された少なくとも１つを含んでいてもよく、前記少なくとも１つにビスマス（Ｂｉ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アンチモン（Ｓｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも１つの元素がドーピングされた物質から製造されてもよい。
前記第３の金属は、前記誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄの役割を行うと知られた金属又は複合金属を制限なく用いることができ、例えば、前記誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄは、酸化チタン、酸化スズ亜鉛、酸化亜鉛、酸化亜鉛アルミニウム、酸化スズ、酸化ビスマス、窒化シリコーン、窒化シリコーンアルミニウム、窒化シリコーンスズ等、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも１つを含んでいもよく、これに制限されるものではない。このような金属酸化物及び／又は金属窒化物にビスマス（Ｂｉ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アンチモン（Ｓｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも１つの元素をドーピングすることができ、その結果、耐久性向上に寄与し得る。
前記誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄは、屈折率が約１．５から約２．３の間にある誘電体物質からなってもよく、屈折率値によって透過率、反射率、透過及び反射色相等を所望の目標水準に具現するように誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄの厚さを調節することができる。
前記誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄの厚さは、例えば、約５ｎｍ〜約６０ｎｍであってもよい。 前記誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄの厚さは、あらゆる多層薄膜の光学性能（透過率、反射率、色指数）を目標性能に合わせて具現するために、構成される位置及び物質によって多様に調節することができ、前記範囲の厚さを有する誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄを含み、誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄによる光学性能を効果的に制御することができ、好適な生産速度を具現することができる。
前記誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄは、光消衰係数が０に近い物質で構成されてもよい。消衰係数が０より大きいものは、入射光が前記低放射層１２０に到逹する前に誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄで吸収されることを意味するため、透明な視野確保を阻害する要因となり、好ましくない。従って、前記誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄの消衰係数は、例えば、可視光線領域（約３８０ｎｍ〜約７８０ｎｍ波長範囲）で約０．１未満を有し得る。その結果、前記誘電体層１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄは、優れた採光性を確保することで、透明な視野確保に役に立てる。
前記低放射コーティング１１０は、前記上部バリア層１５０、前記下部バリア層１４０、及び前記最下部バリア層１２０の多層バリア層を含む。図１のように、前記上部バリア層１５０、前記下部バリア層１４０、及び前記最下部バリア層１２０の多層バリア層をそれぞれ特定の位置に形成することによって、酸素及び水気の拡散を効果的に防止できるようになる。また、前記多層バリア層を適用した前記窓戸用機能性建材１０は、光学性能を低下することなく、耐熱性が向上し、耐湿性が向上するだけでなく、耐磨耗性も向上する。
透明ガラス基板１００の一面に低放射コーティング１１０を形成して、窓戸用機能性建材１０を製造する工程中に、曲げ又は焼戻し過程を介して予備応力を加える熱処理工程が行われる。このような熱処理工程は、約６００〜７００℃の温度で加熱して行われ、かかる熱を加える間、前記低放射コーティング１１０を形成する物質は、たまたま酸化、拡散、又は固まり等が引き起こされて、構造変形を経るおそれがある。一方、前記低放射コーティング１１０が高温多湿な環境に置かれ、大気中の酸素、クロライド、スルフィド、二酸化硫黄等のような腐蝕剤役割を行う成分と前記低放射層１２０が接触すると、低放射コーティング１１０の腐食が発生して、コティング膜が損傷する問題点が存在する。また、前記窓戸用機能性建材１０は、運送又は取り扱い時の擦れによって低放射コーティング１１０が頻繁に損傷する問題点がある。
従って、前記低放射コーティング１１０は、熱処理工程から、高温多湿な周辺環境から、又は取り扱い時の物理的損傷から保護される必要性が提起される。
前記窓戸用機能性建材１０は、前述したような前記多層バリア層の構造を形成することによって、前記最下部バリア層１６０、前記下部バリア層１４０、及び前記上部バリア層１５０を介してアルカリイオンと酸素の物理的、化学的拡散を防止することができ、それによって、前述した熱処理工程と高温多湿な周辺環境から低放射コーティング１１０を保護する作用が可能であり、また、前記最下部バリア層１６０が前記ガラス基板１００と前記低放射コーティング１１０の界面接着力を向上させて、前記低放射コーティング１１０の耐磨耗性が向上する。
それによって、前記多層バリア層を含む前記窓戸用機能性建材１０は、耐熱性、耐湿性及び耐磨耗性に優れている。
前記最下部バリア層１６０は、第１の金属、第１の複合金属、第１の金属酸化物、第１の複合金属酸化物、第１の金属酸化窒化物、第１の複合金属酸化窒化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された１つを含んでいてもよい。
前記第１の金属は、Ｓｉ、Ｚｒ又はＴｉであり、前記第１の複合金属は、ＳｉＡｌ、ＺｒＳｉ、又はＴｉＺｒであってもよい。ＳｉＡｌは、ＳｉとＡｌの合金を意味し、本明細書では、別に言及しない限り、同じ方法で合金を表示する。
一具現例において、前記最下部バリア層は、シリコーン酸化物、シリコーンアルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、ジルコニウムシリコーン酸化物、チタン酸化物、チタンジルコニウム酸化物、シリコーン窒化物、シリコーンアルミニウム窒化物、ジルコニウム酸窒化物、ジルコニウムシリコーン酸窒化物、チタン酸窒化物、チタンジルコニウム酸窒化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された１つを含んでいてもよい。
前記下部バリア層及び前記上部バリア層は、それぞれ第２の金属、第２の複合金属、第２の金属窒化物、第２の複合金属窒化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された１つを含む。
前記第２の金属は、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｎｉ又はＣｒであり、前記第２の複合金属は、ＳｉＡｌ、ＺｒＳｉ、ＴｉＺｒ、ＮｉＣｒ、ＮｉＴｉ、ＮｂＺｒ又はＮｉＴｉＮｂであってもよい。
他の具現例において、前記下部バリア層及び前記上部バリア層は、それぞれジルコニウム窒化物、ジルコニウムシリコーン窒化物、チタン窒化物、チタンジルコニウム窒化物、ニオビウム窒化物、ニッケル窒化物、クロム窒化物、ニッケルクロム窒化物、ニッケルチタン窒化物、ニオビウムジルコニウム窒化物、ニッケルチタンニオビウム窒化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された１つを含んでいてもよい。
前記低放射コーティング１１０は、所定の光学性能を具現するために、前述した構造以外の他の追加層をさらに含んでいてもよい。
前記透明ガラス基板１００は、可視光線透過率が高い透明基材であってもよく、例えば、約８０％〜約１００％の可視光線透過率を有するガラス又は透明プラスチック基板であってもよい。前記透明ガラス基板１００は、例えば、建築用として用いられるガラスを制限なく用いることができ、例えば、約２ｍｍ〜約１２ｍｍの厚さであってもよく、使用目的及び機能によって異なり、これに制限されるものではない。
前記窓戸用機能性建材を製造するため、先ず透明ガラス基板１００を準備した後、前記低放射コーティング１１０の各層を順次に形成することができる。低放射コーティング１１０の各層を公知の方法に従って所望の物性を具現するに適している方法で形成することができる。
例えば、低放射層１２０、低放射保護層１３０ａ、１３０ｂ、及び最下部バリア層１２０の第１層１２０ａ及び第２層１２０ｂは、スパッタリング法等の方法に従って形成することができる。
以下では、本発明の実施例及び比較例を記載する。このような下記の実施例は、本発明の一実施例に過ぎないし、本発明が下記の実施例に限定されるのではない。
実施例１
マグネトロンスパッタリング蒸着機（Ｓｅｌｃｏｓ Ｃｅｔｕｓ−Ｓ）を用いて、下記のように透明ガラス基材にコーティングされた多層構造の低放射コーティングを製造した。
６ｍｍ厚さの透明ガラス基材上に低放射層の下部面にアルゴン／酸素（アルゴン２０体積％、酸素８０体積％）雰囲気下で、１０ｎｍ厚さのＳｉＡｌＯｘ金属酸化物層を蒸着して最下部バリア層を形成しており、前記金属酸化物層の上部面にアルゴン／窒素（アルゴン８０体積％、窒素２０体積％）雰囲気下で、１０ｎｍ厚さの窒化シリコーンアルミニウムを蒸着して第１の誘電体層を形成し、次に、アルゴン１００％雰囲気下で、０．５ｎｍ厚さのＮｉＣｒを蒸着して下部バリア層を形成した。
下部バリア層の上部面にアルゴン／窒素（アルゴン８０体積％、窒素２０体積％）雰囲気下で、３５ｎｍ厚さの窒化シリコーンアルミニウムを蒸着して第２の誘電体層を形成し、次に、アルゴン１００％雰囲気下で、０．５ｎｍ厚さのＮｉＣｒを蒸着して第１の低放射保護層を形成した。
次に、１０ｎｍ厚さのＡｇを蒸着して低放射層を形成しており、前記低放射層の上部面にアルゴン雰囲気下で、０．５ｎｍ厚さのＮｉＣｒを蒸着して第２の低放射保護層を形成した。
その後、アルゴン／窒素（アルゴン８０体積％、窒素２０体積％）雰囲気下で、１０ｎｍ厚さの窒化シリコーンアルミニウムを蒸着して第３の誘電体層を形成し、次に、アルゴン１００％雰囲気下で、０．５ｎｍ厚さのＮｉＣｒを蒸着して上部バリア層を形成した。
上部バリア層の上部面にアルゴン／窒素（アルゴン８０体積％、窒素２０体積％）雰囲気下で、窒化シリコーンアルミニウムを蒸着して３０ｎｍ厚さの第４の誘電体層を形成した。
その結果、透明ガラス基材、最下部バリア層、第１の誘電体層、下部バリア層、第２の誘電体層、第１の低放射保護層、低放射層、第２の低放射保護層、第３の誘電体層、上部バリア層、及び第４の誘電体層が順次に積層した窓戸用機能性建材を製造した。
比較例１
実施例１では、最下部バリア層、下部バリア層、及び上部バリア層を形成しない点を除いては、実施例１と同じ方法で窓戸用機能性建材を製造して、透明ガラス基材、第１の誘電体層、第２の誘電体層、第１の低放射保護層、低放射層、第２の低放射保護層、第３の誘電体層、及び第４の誘電体層が積層した窓戸用機能性建材を製造した。
評価
実験例１：耐熱性評価
実施例１及び比較例１に従って製造された窓戸用機能性建材を実験室用ｂｏｘ ｆｕｒｎａｃｅ装備を用いて、装備内部の温度を約７００℃に維持した状態で、前記サンプルを入れて５分間維持した後にサンプルを取り出した。熱処理の後、光学顕微鏡（Ｘ２００）を用いて欠陥度合いを観察した。
図２の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例１及び比較例１の低放射コティング膜を熱処理した後、光学顕微鏡で観察したイメージである。これから欠陷度合いを評価した。
図２における欠陥数を数えて、下表１に記載した。
Figure 0006898986
図２に示したように、比較例１は、欠陥度合いが大きく表れたことを確認することができた。一方、実施例１は、低放射コーティングの構造変形が少なく発生して、欠陥度合いが少なく表れたと理解され、比較例１と比較するとき、熱的特性に優れていることを確認することができた。
実験例２：耐湿性評価
実施例１及び比較例１に従って製造された窓戸用機能性建材に対して、恒温恒湿チャンバー（ＬＳ産電、ＥＢＳ−３５Ｂ）を用いて５０℃、９０％ＲＨ（湿度）の条件下で、耐湿性評価（７日目）をしており、光学顕微鏡（Ｘ５０）を用いて腐食度合いを観察した。図３は、その結果を光学顕微鏡イメージで撮影して得たイメージである。図３の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例１及び比較例１に関する。
図３において観察した３日目のイメージから３日間発生した腐食点の個数を数えて、下表２に記載した。
Figure 0006898986
前記結果から、実施例１は、比較例１に比べて耐湿性がさらに向上したことを確認することができる。
実験例３：耐磨耗性評価
実施例１及び比較例１に従って製造された窓戸用機能性建材に対して、実験室用ｂｏｘ ｆｕｒｎａｃｅ装備を用いて、装備内部の温度を約７００℃に維持した状態で、前記サンプルを入れて５分間維持した後にサンプルを取り出した。その後、洗滌機（ＭＡＮＮＡ，ＭＧＲ−４６０）を用いて耐磨耗性試験を行っており、それによって、裸眼で前記各低放射コーティングの表面にスクラッチが発生したか否かを観察し、前記各低放射コーティングの表面にスクラッチが発生した度合いを比較して機械的耐久性を評価した。図４は、その結果を光学顕微鏡イメージで撮影して得たイメージである。図４の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例１及び比較例１に関する。
図４のイメージで観察したスクラッチの形態を表３に説明した。
Figure 0006898986
前記表３及び図４に示したように、比較例１は、スクラッチ度合いがひどくて耐磨耗性が悪いことを確認することができた。一方、実施例１は、低放射コーティングの構造変形が少なく発生して、スクラッチが発生しておらず、比較例１と比較するとき、耐磨耗性に優れていることを確認することができた。
実験例４：光学特性評価
実施例１及び比較例１に従って製造された窓戸用機能性建材に対して、焼戻し前／後のサンプルをＴａｂｅｒ分光光度計（ｈａｚｅ−ｇｒａｄ ｐｌｕｓ，ＢＹＫ Ｇａｒｄｎｅｒ）を用いて可視光線透過率を測定しており、また、色差測定機（ＫＯＮＩＣＡ ＭＩＮＯＬＴＡ ＳＥＮＳＩＮＧ，Ｉｎｃ．，ＣＭ−７００ｄ）を用いてＣＩＥ１９３１基準のＬ*、ａ*、及びｂ*値を測定した。
焼戻し前／後の光透過率変化（△Ｔ）及び色指数変化（△Ｅ＝（△Ｌ2＋△ａ2＋・△ｂ2）1/2）を下表４に記載した。
Figure 0006898986
前記表４に示したように、比較例１は、焼戻し前／後の透過率が低くて、透過率及び色指数変化が大きいことを確認することができた。一方、実施例１は、焼戻し前／後の透過率が高く、透過率及び色指数変化が少なくて、比較例１と比較するとき、光学性能に優れていることを確認することができた。
以上では、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではなく、次の請求範囲で定義する本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。
１０ 窓戸用機能性建材
１００ 透明ガラス基板
１１０ 低放射コーティング
１２０ 低放射層
１３０ａ、１３０ｂ 低放射保護層
１４０ 下部バリア層
１５０ 上部バリア層
１６０ 最下部バリア層
１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄ 誘電体層

Claims (9)

  1. 透明ガラス基板及び前記透明ガラス基板の一面に形成された低放射コーティングを含み、
    前記低放射コーティングは、最下部バリア層、第１の誘電体層、下部バリア層、第２の誘電体層、第１の低放射保護層、低放射層、第２の低放射保護層、第３の誘電体層、上部バリア層、及び第４の誘電体層を前記透明ガラス基板から順次に積層して含み、
    前記最下部バリア層は、第１の金属酸化物または第１の複合金属酸化物を含み、
    前記第１の誘電体層、第２の誘電体層、第３の誘電体層、及び第４の誘電体層の各々は、窒化シリコーンアルミニウムを含み、
    前記下部バリア層及び前記上部バリア層は、それぞれ第２の金属、第２の複合金属、第２の金属窒化物、第２の複合金属窒化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された１つを含み、
    前記第１の低放射保護層及び第２の低放射保護層の各々はＮｉＣｒを含み、
    前記最下部バリア層、前記下部バリア層、及び前記上部バリア層の各々は、単層又は多層からなる、
    窓戸用機能性建材。
  2. 前記第１の金属は、Ｓｉ、Ｚｒ又はＴｉであり、前記第１の複合金属は、ＳｉＡｌ、ＺｒＳｉ、又はＴｉＺｒである、
    請求項１に記載の窓戸用機能性建材。
  3. 前記第２の金属は、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｎｉ又はＣｒであり、前記第２の複合金属は、ＳｉＡｌ、ＺｒＳｉ、ＴｉＺｒ、ＮｉＣｒ、ＮｉＴｉ、ＮｂＺｒ又はＮｉＴｉＮｂである、
    請求項１に記載の窓戸用機能性建材。
  4. 前記最下部バリア層は、シリコーン酸化物、シリコーンアルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、ジルコニウムシリコーン酸化物、チタン酸化物、チタンジルコニウム酸化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された１つを含む、
    請求項１に記載の窓戸用機能性建材。
  5. 前記下部バリア層及び前記上部バリア層は、それぞれジルコニウム窒化物、ジルコニウムシリコーン窒化物、チタン窒化物、チタンジルコニウム窒化物、ニオビウム窒化物、ニッケル窒化物、クロム窒化物、ニッケルクロム窒化物、ニッケルチタン窒化物、ニオビウムジルコニウム窒化物、ニッケルチタンニオビウム窒化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された１つを含む、
    請求項１に記載の窓戸用機能性建材。
  6. 前記低放射層は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、イオンドーピング金属酸化物、及びこれらの組み合わせを含む群から選択された少なくとも１つを含む、
    請求項１に記載の窓戸用機能性建材。
  7. 前記低放射層は、放射率が０．０１〜０．３である、
    請求項１に記載の窓戸用機能性建材。
  8. 前記低放射保護層は、可視光線領域の消衰係数が１．５〜 ３．５である、
    請求項１に記載の窓戸用機能性建材。
  9. 前記透明ガラス基板は、８０％〜１００％の可視光線透過率を有するガラス又は透明プラスチック基板である、
    請求項１に記載の窓戸用機能性建材。
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