KR19990077376A

KR19990077376A - 투과성 태양광 제어 필름

Info

Publication number: KR19990077376A
Application number: KR1019980705525A
Authority: KR
Inventors: 피터 에이. 마쉬위츠; 조나단 에스. 페인; 파울 에이. 디펜다페르
Original assignee: 필 솔로몬; 코톨즈 퍼포먼스 필름즈 인코포레이티드
Priority date: 1996-01-17
Filing date: 1997-01-16
Publication date: 1999-10-25
Also published as: DE69724229D1; DE69724229T2; EP0874697A4; US5902634A; WO1997035671A1; JP2000504645A; US6123986A; EP0874697B1; ATE247531T1; EP0874697A1

Abstract

본 발명은 하나 또는 하나 이상의 금속 층들을 가지는 태양광 제어박판을 만드는 개선된 방법을 제공한다. 종래 기술의 태양광 제어박판들에 있어, 각 금속층은 정상적으로는 수증기가 쉽게 투과되지 않는비 다공성이다. 어쨌든, 본 발명에서 금속층은 다공성 유도 표면위에 침적되기 때문에 다공성이 되기 쉽다. 다공성 유도 표면은 다공 프라이머층 또는 거칠게 된 표면일 수도 있다. 결과적으로 본 발명의 태양광 제어 필름이 설치 매개체로서 물을 가지고 창문에 설치되었을 때, 정상적으로는 필름과 창문사이에서 트랩된 물과 관련되어 바라지 않는 흐림을 야기함이 없이 필름을 통하여 물이 재빨리 증발할 수 있다.

Description

투과성 태양광 제어 필름

과거 몇십년동안, 유연한 태양광제어 박판들이 상업적빌딩, 거주지빌딩과 자동차 등에 사용되어 투명유리의 외양을 가지고 에너지전도를 향상시키기 위해 사용되어져 왔다. 본 발명은, 이미 설치된 투명유리표면이나, 유리제품의 근본적인 집합체의 일부분으로 다른 유리물질의 표면 또는 유리 자체에 적층되는데 적합한 태양광제어 박판들에 관한 것이다. 두 번째로, 태양광제어 박판은 빌딩 또는 자동차 등의 창문이 설치되기 전에 유리창 제조과정의 일부분으로 투명유리 표면에 설치된다.

이러한 유연한 에너지제어 박판들을 사용하는 목적은 유리를 통한 태양광 에너지의 전도, 반사, 흡수 및 방출을 변경하는 것이다. 가장 일반적인 기능은 건축물 또는 수송물의 구조내에서 냉각부하를 감소시키고 안락함을 향상시킴에 의해 태양열수득을 감소시키는 것이다. 일부의 에너지제어 박판들은 부착되는 딱딱한 유리로부터 벗어난 박판의 표면이 높은 열적외선반사를 가지도록 디자인 되어있다. 그와 같은 낮은 방사율을 가진 박판은, 유리를 통한 열에너지손실을 감소하고, 건물이나 자동차에서 외부의 온도가 내부의 온도보다 낮을 때 열에너지 요구의 감소에 공헌한다. 유리에서 가시광선과 적외선 스펙트럼 특징의 변화는 일차적으로 광학적인 얇은 필름코팅에 의해 이루어진다. 비록 많은종류의 변경디자인이 존재한다 할지라도, 태양광제어 박판에서 광학적 얇은 필름구조로 사용되는 가장 일반적인 것은 세가지의 기본적인 형태로 분류되어진다. 가장 간단한 박판은 가시광선과 적외선파장내에서 조차도 빛 투과를 감소시킨다. 이러한 박판은 스펙트럼으로 선택하는 것이 고려되지 않고, 대개 광학적으로 중성인 니켈합금으로 이루어진 하나의 얇은 필름층을 포함한다. 태양광제어 박판의 두 번째 형태는 얇은 필름 층으로 알루미늄, 구리 또는 은과 같은 적외선 반사금속을 사용하는 것이며, 적외선파장에서 반사수준은, 이러한 박판에 있어서, 다소 스펙트럼으로 선택적이 되는 성질을 증가시킨다. 태양광제어 박판의 세 번째 형태는 적외선 반사금속을 사용할 뿐만 아니라 얇은 광학적 간섭층들을 사용한다. 상기 광학적 간섭층들은 대개 비흡수성 또는 약간의 흡수성를 가진 유전체층들이다. 상기 간섭층들은 금속을 비반사시키고 이에 따라 태양광제어 박판들이 높은 가시광선 투과, 높은 적외선 반사, 낮은 가시광선 반사 및 낮은 적외선 투과가 이루어지도록 한다. 적외선 반사금속과 간섭층들의 몇몇의 조합은 박판들이 높은 스펙트럼 선택성을 가지게 한다. 본 발명은 그와 같은 얇은 필름을 포함하고 접착제에 의해 딱딱하고 투명한 유리의 표면에 부착되는 태양광제어 박판들에 관련된다.

광학적인 명료함의 목적을 위해, 태양광제어 박판들은 트랩된 공기 또는 광학적 비틀림의 소스들을 가지지 않는 유리판과 같이 딱딱하고 투명한 유리물질의 표면에 부착되어야 한다. 박판이 정밀한 장비에 의해 유리판 표면위로 롤러되어 부착될 수 있는 어떠한 제조환경을 제외하고는, 건조 접착제는 혼합되는 공기없이 건조 유리판에 부착될 수 없다. 특히 미리 설치된 유리에 적용될때에는, 유리 표면에 태양광제어 박판의 적절한 위치는 유리에 대한 접착제의 순간적인 접착 경향으로 의한 문제점이 발생한다. 공기와 위치에 의한 상기의 두가지 문제점들은 태양광제어 박판의 접착제와 유리판 표면 사이에 계면활성제와 물 또는 물의 희석용액을 더함에 의해 해결된다. 윤활제와 간격제로 작용하는 이러한 수용성 용액의 존재에 의해, 박판의 위치와 뒤이은 트랩된 공기의 압착제거가 상대적으로 쉬워진다. 위치와 공기제거가 모두 완성되었다면, 태양광제어 박판과 유리판 사이로 부터 잔류 용액의 압착제거(squeezing) 또는 고무롤러에 의한 제거(squeegeeing)가 행해지며, 상기 제거기술에 의해 많은 수용액이 가능한 제거될 때까지 행해진다. 물(水)과 계면활성제의 완전한 제거는 상기 압착제거방법에 의해서는 가능하지 않다. 일부의 잔류용액이 태양광제어 박판과 딱딱한 유리표면사이에 항상 남게된다.

이러한 물(水)의 결과는 부착과정을 돕고 수용성용액의 나머지층이 태양광제어 박판에 대하여 부정적인 결과가 없게되는 것은 아니다. 잔류 용액에서 물의 영역은 태양광컨트롤 박판이 모여있는 물질속으로 확산되고, 이러한 집합물속에 너무 오랫동안 남아있으면, 바라지 않는 화학적변화를 일으킨다. 가장 즉각적인 변화는 태양광제어 박판집합체의 일부분인 접착제층속에서 물과 접착제폴리머의 두가지 상 혼합물의 형성이다. 이러한 상 혼합물은 박판이 우유빛의 반투명모습을 가지도록 가시광선의 분산을 일으킨다. 유리에 적용되고 대략 6시간이상 물을 함유하는 태양광제어 박판은 접착제와 물의 혼합물을 형성할 것이다. 비록 영구적이 아닐지라도, 이러한 우유빛 모습의 최초형성과 지속은 태양광제어 박판의 과도한 수증기 투과성에 의존한다. 물과 접착제의 혼합물이 형성되기전, 몇시간내에 물이 분산되고 태양광제어 박판으로부터 증발된다면, 상기 우유빛 모습은 발생하지 않을 것이다. 이러한 몇 시간내에 물을 건조시키는 태양광제어 박판들은 일반적으로 저온이고 습윤(<5℃ 그리고 >70% 상대습도)한 상태에 있게 되며 이후로는 이러한 상태를 "급속 드라잉" 또는 "물 투과성"이라 부르기로 한다.

상기 잔유물의 결과로서, 다른 문제들, 수용성용액과 계면활성제용액은, 태양광제어 박판내에서 얇은 필름층들의 금속부식을 일으키고, 딱딱한 유리표면과 접촉하는 접착제층의 광학적 굴절을 일으킨다. 금속층들의 부식은 집합물내에 포함된 수분에 의해 발생되는데, 상기 수분은 전해질로 작용하고 갈바니화학전지 활성을 가진다. 스펙트럼 컨트롤을 위해 존재하는 금속층들은 그 두께가 100나노미터 보다도 적어서 아주 적은 양의 갈바니 화학전지 활성도 금속층에 부여된 광학적 기능을 파괴할 것이다. 접착제층 부착물내에서 광학적 굴절은 접착제와 딱딱한 유리 사이의 미세한 틈사이로 잔유물 용액의 함침에 의해 야기된다. 이러한 미세한 틈은 기포로 가득찬 물과 같은 모습을 가지고 그들이 존재하는 한 그들은 태양광제어 박판의 광학적 명료함을 방해한다. 종종 이러한 기포들은, 건조없이 며칠동안 존재한다면, 접착제속에서 영구적인 변형을 일으키고 태양광제어 박판속에서 연이어 바라지않는 영구적인 광학적변형을 일으킨다. 금속층의 부식과 접착제의 변형에 따른 두가지 형태의 발생은 태양광제어 박판의 과도한 수증기투과성에 연관된다.

태양광제어 박판집합체의 다양한 조성물들의 수증기투과성은 일정하지 않다. 형태적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트 박판들 또는 다른 폴리머 박판들을 포함하는 집합체내의 폴리머층과, 접착제층 그리고 마멸저항을 위한 고 폴리머층들은 잔류부착용액과 관련되어 이전에 언급된 문제들을 피하기 위하여 모두 충분한 수증기투과성을 가진다. 이러한 것들이 태양광제어 박판내에 존재하는 유일한 층들이라면, 잔류용액은 해로운 효과를 일으키지 않을 정도로 충분히 빨리 필름속으로 확산한다. 필름속으로 물의 충분한 빠른 확산과 물이 평형을 이루때까지 박판으로부터의 증발은 여러 가지 문제들,특히 우유빛 모습과 같은,들이 발생하지 않도록 몇시간내에 이루어질 수 있는 주위습도에 도달하며, 이러한 점은 이후에는 "드라잉"이라고 알려져 있다.

태양광제어 박판집합체 내에서 폴리머층들위에 침전된 상기 광학적 얇은 필름층들은 상기 폴리며층들처럼 동일한 정도의 수증기투과성을 공유하지 않는다. 스펙트럼제어를 위해 전형적으로 사용되는 얇은 필름층들에 침전된 대부분의 진공은 수증기확산에 대한 우수한 방해제이다. 이러한 얇은 필름층들은 태양광제어 박판의 구획을 결정하는 수증기확산 비율이고, 상기 수증기확산 비율은 본 발명의 핵심인 이러한 층들의 투과성이다.

수증기가 투과할 수 있고 이에 의해 비흐림성, 비기포성 및 부식이 잘 일어나지 않는 태양광제어 박판은 수분이 투과할 수 없는 것들보다 보다 상업적으로 성공적이다. 태양광제어 박판들을 위한 시장의 큰 부분은 자동차유리에의 적용이다. 안전성의 면에서나 깨끗한 모습을 달성하기 위하여, 자동차유리에 적용된 태양광제어 박판들은 그들이 적용되었을 때 비흐림성 또는 비변형을 보여주는 것은 중요하다. 자동차시장에서 태양광제어 박판의 약한 광학적 명료함을 야기하는 문제와 관련된 수분 투과성은 시장성을 상당히 제한할 것이다.

건축물 유리시장에서 적용된 태양광제어 박판들을 위해서, 문제점들과 관련된 상기 수분투과성은 자동차시장에서처럼 심각한 것은 아니지만 여전히 실질적인 시장성을 제한할 것이다. 하루 또는 이틀이상 계속되는 변형과 흐림은 일반적으로 거주지나 상업적 빌딩에 적용된 태양광제어 박판에 허락될 수 없는 것으로 고려된다. 태양광제어 박판들이 창 제조과정의 한부분으로 유리에 적용될 때, 두 개의 판으로 구성되는 절연유리단위의 내부표면의 일측에 대개 적용된다. 절연유리단위에서 내부가스공간내에 수증기의 함입은 응결형성을 일으키고 이는 산업계에서 허락될 수 없는 단위수명을 야기한다. 그러므로 두 개의 유리판과 가스공간이 밀봉되기 전에, 태양광제어 박판은 완전히 건조되어야 한다. 불투과성 태양광제어 박판의 드라잉은 시간이 요구되기 때문에 비용이 비싸고 이러한 제조시장에서 잘 팔릴수 없다.

상술한 바와 같이, 급속한 드라잉을 위하여 충분한 수분투과성을 가지는 제어 박판들이 본 발명이 적용되는 기술분야에서 매우 바람직하다. 태양광제어 박판집합체내에서 모든층들, 얇은 필름층들에 침전된 진공이 수분투과성 제한영역이라로 알려진 것은 사실이다. 수분이 태양광제어 박판을 통하여 통과하도록 하는 일차적인 결정비율은 얇은 필름층들의 물리적 구조이다. 타이트하게 밀집된 원자 또는 분자로 형성된 필름들은 수분통과에 대한 방해제이다. 칼럼상이나 결정상 구조와 칼럼과 결정사이에 개방공간들을 가지는 필름들은 수분에 대해 보다 투과성이다. 이러한 얇은 층들의 물리적 구조는 그들이 형성되는 물질, 그들의 침적방법 그리고 그들의 두께에 의존하여 변화한다.

진공침적방법에 의해 만들어진 전형적인 얇은 필름 태양광제어 코팅들은 열적증발 또는 직접 시행 마그네트론 스퍼팅방법중 한가지에 의해 제조된다. 이러한 침적방법들은 개개의 원자 또는 분자들이 어떻게 소스물질로 부터 분리되고 어떻게 기질로 가속되는가에 의해 구별된다. 열적증발의 과정에서는, 상기 소스물질은 기질위에서 재농축하는 증기처럼 원자나 분자들이 표면에 남을때까지 가열된다. 스퍼팅과정에서는, 음으로 치우친 소스물질(스퍼팅타겟)측으로 가속된 양전하를 가진 이온의 활성화에너지가 소스물질의 표면에 원자나 분자에게 에너지를 전달한다. 이러한 에너지의 전달은 표면원자 또는 분자의 쪼개짐을 일으킨다. 이러한 두가지 침적과정에서의 중요한 차이점은 침적하는 원자 또는 분자에 대해 전달하는 활성화에너지이다. 열적증발에 의해 침적된 원자 또는 분자들은 낮은 수준의 활성화에너지(1 전자볼트보다 적은)을 전달하고 수분투과성이 있는 개방구조를 가진 얇은필름들을 형성하기 위해 보다 바람직하다. 열적으로 증발된 알루미늄 또는 니켈의 투명한 층들을 포함하는 태양광제어 박판들이 일반적이고 급속 드라잉제품으로 죄기위해 충분히 수분투과성이 있다.

직접 시행 마그네트론 스퍼팅의 진공침적방법은, 태양광제어 박판들을 위해 알루미늄 보다는 다른 금속들의 얇은 필름코팅들을 형성하기위한 과정으로서 가장 널리 사용되고, 침적하는 원자들에 대해 전달하는 할성화에너지가 보다 높은수준(1 내지 10전자볼트)에 의해 특징되어진다. 높은 활성화에너지를 전달하는 침적하는 금속원자들은 타이트하고 컴팩트한 구조들을 가진 얇은 필름층들을 보다 쉽게 형성하기 어렵고, 빠른 드라잉을 위해 수분투과성이 대개 불충분하다. 투명한 니켈 또는 알루미늄 얇은 필름들은 그 어느것도 스퍼팅에 의해 침적될 때 태양광제어 박판에 있어 급속 드라잉이 고려되지 않는다. 스펙트럼 선택성, 높은 가시광선투과성, 낮은적외선투과성 태양광제어 박판들을 형성하기 위해 필요하고 높은 적외선잔사성을 가진 금, 은 및 구리금속들과 그들의 합금은 전형적으로 직접 시행 마그네트론 스퍼팅에 의해 침적된다. 그들은 일반적으로 수분투과성 필름들을 형성하지 않는다.

중성회색이고, 비스펙트럼 선택적인 광학 특징을 가지는 가장 일반적으로 제조된 태양광제어 박판들은 자외선, 가시광선 및 적외선의 전체에 있어 상대적으로 유사한 반사성과 투과성 특징을 가진다. 비스펙트럼 선택적인 태양광제어 박판들을 형성하기 위해 사용되는 얇은 필름금속들은 전형적으로 티타늄, 크롬, 철, 니켈, 니오브, 몰리브덴 및 이들의 합금이다. 태양광제어 박판들을 위해 이러한 얇은 필름금속들을 침적하는 가장 일반적인 방법은 직접 시행 마그네트론 스퍼팅이고, 스퍼팅에 의해 침적되었을 때, 그들은 일반적으로 수분투과성이 아니다.

몇몇의 태양광제어 박판제품들에 있어, 상술한 중성회색 금속층들에 의해 보여지는 것 보다 보다 더 스펙트럼 선택성을 달성하는 것이 바람직하다. 가시광선투과가 50%보다 더 크고, 가시광선반사가 15%보다 더 적으며, 적외선반사가 50%보다 더 크고, 적외선투과가 15%보다 더 적은 태양광제어 박판들이 건물이나 자동차유리의 에너지효율을 향상시키기 위한 그들의 잠재성으로 인하여 시장에서 유용하다. 스펙트럼 선택성은 전형적으로 적외선반사 금속들과 유전체 광학간섭층들을 구성하는 얇은 필름층들을 바꿈에 의해 달성된다. 상기 금속층들은 대개 직접시행 마그네트론 스퍼팅에 의한 은, 구리, 금 또는 그들의 합금으로 구성된다. 상기 유전체층들은 스퍼팅 또는 열적증발에 의해 수행될런지도 모르고, 그들의 효과는 가시광선파장에 있어서 금속의 반사를 감소하고 투과를 증가시키도록 디자인된다. 이러한 복합층 스펙트럼 선택성필름들은 수분에 대하여 특히 비투과성이다.

열적증발은 몇가지 다른방법에 의해 수행될 수도 있다. 산화티타늄과 같은 낮은 증기압력을 가진 비금속 물질을 위해서, 전자빔 증발이 때때로 사용된다. 전자빔 과정에 있어서, 전자들의 빔이 높은온도 도가니에 놓여진 증발기에서 직접적으로 목적을 수행한다. 실질적으로 어떤물질을 증발시키기에 충분히 높은온도는 이러한 기술에 의해 도달할 수 있다. 산화물들 또는 다른 복합물이 증발되었을 때, 복합물의 분자구조 속에서 원자들은 극도의 열에 의해 종종 해리된다. 예를 들면, 산화티탄(TiO₂)이 진공기화온도에 도달하였을 때, 티타늄과 산소원자들의 일부는 분리되고 방출된 산소의 영역이 진공펌프들에 의해 펌프된다. 당연히 코팅은 화학량론적인 TiO₂가 아니고 대신에 광학적으로 흡수성을 가지는 티타늄이 풍부한 복합물이다. 진공코팅제들은 전형적으로 명확한(비흡수성) TiO₂를 요구하고 코팅과정동안 챔버속으로 여분의 산소를 더함에 의해 손실된 가스를 보상한다. 어쨌든, 렌즈, 유리 및 적은 폴리머기질들에 히터미러(heat mirrors)의 제조와 관련되는 기술분야와 같이, 금속산화코팅을 제공하는 다른 기술분야에서는, 코팅과정동안에 더해지는 여분의 산소량을 주의하여 제어하는 것이 중요하다 그 이유는 너무 많은 산소가 더해진다면 침전된 산화티타늄은 다공성이 된다. 이러한 다른 기술분야에서 다공성은 바람직하지 않다. 그리고 다공성이지 않고 명료한 침적을 유지하기위해서는 다공성의 발생을 막기위해 주의가 요망된다.

이러한 다른 기술분야에서 그와 같은 다공성 코팅들은 기질위에 다공성 금속코팅을 만드는 어떤 방법과도 결코 관련되지 않았고 특히 창문에 있어 개조적용을 위한 어떤 얇은 필름 기질에서 특히 그렇다. 따라서 태양광제어 박판들에 코팅되는 그와같은 금속들에 다공성유도 표면을 생성하기 위해 그와 같은 코팅들을 사용한 사람은 아무도 없었다. 이것은 다른 기술분야에 있어 다공성의 비 소망성의 관점에서 놀랍지 않다.

상술한 바와 같이, 다른 기술분야에서 TiO₂/Ag/TiO₂층들을 가지고 얇은 필름구조를 포함하는 렌즈, 유리 및 적은 폴리머물질위에 히터미러를 만드는 것이 알려져 왔으며, 그 속에서 TiO₂는 유전체층으로 역할을 한다. 많은 다른 유전체들이 렌즈, 유리 및 적은 폴리머물질에 히터미러로 또한 사용되어 왔다. 전형적으로 다르게 사용된 유전체들은 ZnO, ZnS, Nb₂O₅, SnO₂, Ta₂O₅, In₂O₃가 있다. 때때로 상기 방법은 저질의 다공성 스택(stacks)을 생성한다. 어쨋든, 이러한 다른 기술분야에서 술련자들은 다른 물질이 침적되는 층들의 어떠한 특수한 특징이 그와 같은 다공성의 탓으로 돌리지 않는다. 이와 같이 하여 그와같은 스택의 바라지 않는 다공성은 다른 요소의 탓으로 돌릴 수 있는데, 그것은 다른 층들이 침적되는 층의 물리적인 특징의 선택보다는 금속층을 위한 코팅조건들 또는 층들의 두께와 같은 것들이다. 결국, 이러한 다른 기술분야에서 숙련자들은 실질적으로 적용된 금속층에서 다공성을 달성하기위해 프라이머 층의 다공성을 결코 조절하지 않았고 그렇게 하는 것이 바람직하다는 것을 발견하지도 못했다. 이와 같이, 정상적으로 비다공성 코팅을 생산하는 상태하에서 유도된 금속 코팅 단계를 채용하는 과정의 사용을 통해서 다공성 금속코팅이 얻어질 수 있다는 것이 그와같은 숙련자들에게는 결코 명백하지 않았고 오히려 어떤 다공성 유도특징으르 갖는 프라이머 층의 선택에 의해 얻어질 수 있었다.

레지스턴스 증발은 물품에서 코팅을 제공하기위해 일반적으로 사용되는 다른 증발 테크닉이다. 이 과정은 가열요소를 통한 전자전류흐름이 코팅물질을 증발시키기 위한 열 근원으로서 사용된다는 것을 제외하고는 전자 빔 증발과 비슷하다. 이 과정은 또한 상술된 전자 빔 증발코팅의 관점과 동일한 이유를 위해서 챔버에 여분의 산소부가를 요구한다. 다른 기술분야에서 사용되는 것처럼 레지스티브 증발테크닉은 전형적으로 명백하나 다공성이지 않은 침적을 유지하기 위해 산소량의 주의 깊은 통제를 요구한다. 다른 기술분야에서, 전자-빔과 레지스티브증발은 수천종류의 다른 형태의 코팅을 위해 사용된다. 이러한 코팅들의 대부분은 다공성과 흡수를 최소화하기위해 산소의 주위깊은 통제를 요구한다. 결과적으로, 상기 전자 빔 증발코팅에 관하여 논의된 동일한 진술이 레지스턴스 증발코팅 기술에 적용될 수 있다.

다른 기술분야에서, 다공성은 해로운 것으로 고려된다. 예를 들면, 유리산업에서 재활성적으로 스퍼터된 산화아연은 아연타켓의 전체표면이 산화된 상태로 변화되도록 하기위해 충분한 산소를 포함하는 스퍼팅가스(예, 아르곤)에서 아연타켓을 스퍼팅함에 의해 만들어질 수 있다고 알려졌다. 이러한 상태하에서 침적된 코팅의 성질들은 극적으로 변화게 되는데, 이는 스퍼팅타켓의 활성영역,표면,은 더 이상 금속이 아니고 산화금속이 되기 때문이다. 대부분의 스퍼터된 물질들에 있어서는, 타켓의 표면이 금속에서 산화금속으로 변하는 것처럼, 코팅은 금속에서 산화금속으로 변하고 대개 상대적으로 수증기에 불투과성이 된다. 어떤 물질에 있어서는, 금속에서 산화금속으로 화학적 전이가 일어날 때, 비다공성(수증기에 불투과성)에서 다공성으로 변한다. 이러한 패턴을 따르는 것으로 알려진 물질들은 지르코니움과 아연이다.

태양광 제어박판들을 위해 사용되는 금속산화물들 또는 다른복합물은 얇은 필름 구조와 수분 투과성특징의 관점에서 보다 복잡하다. 금속산화물과 다른 복합물 얇은 필름들은 일반적으로 금속들과 같은 투과성 구조의 동일한 규칙을 따른다; 즉, 원자들의 활성화에너지가 높으면 높을수록 필름구조는 보다 타이트하다. 어쨋든, 금속산화물과 다른 복합물들을 위해서, 얇은필름 구조가 수분 투과성 또는 비투과성인가를 지시할 수 있는 다른 요소들이 있다. 이러한 요소들 가운데 가장 중요한 것은 진공 챔버에서 상기 필름들이 침적될 때 배경가스의 압력과 구성이다. 리액티브 가스의 높은 배경 압력들은, 특히 스토이치미트릭 복합물을 형성하기위해 요구되는 과도한 양은 이러한 얇은 필름들에 있어서 종종 투과성구조를 일으킨다. 사실, 본 발명의 일 구현체는 그들의 구조에 있어서 특수한 정도의 개방성을 가진 얇은 필름들을 생산하기 위해 산소와 같은 리액티브 가스의 과도한 양을 사용하는 것이다.

표1 폴리에틸렌 테레프탈레이트 박판물질에 침적된 광학적으로 투면하고 얇은 필름의 수분투과성의 비교

표 1
수분 투과성 얇은 필름	수분 비투과성 얇은 필름
증발된 알루미늄	스퍼터된 알루미늄
증발된 니켈	스퍼터된 니켈
	스퍼터된 은
증발된 산화물	스퍼터된 구리
과잉의 산소속에서 스퍼터된 약간의 산화물	과잉의 산소없이 대부분 활성적으로 스퍼터된 산화물
40 내지 60 마이크론의 머큐리 사이에서 아르곤 압력에서 스퍼터된 니켈합금

태양광 제어박판들의 수분투과성은 수증기 전달비율(water vapor transmisson rate(WVTR))의 용어에 의해 측정되었다. 측정단위들은 대개 그램/입방미터/일 이다. 일반적으로, 태양광제어 박판들의 WVTR이 2그램/입방미터/일 이거나 또는 그 이상이면, 드라잉 시간은 유리와 필름사이에서 수분의 인트랩먼트에 의해 야기되는 흐림을 피할 수 있도록 충분히 짧다. 그러므로, 최소한 2그램/입방미터/일 의 WVTR을 가지는 태양광 제어박판들은 본 발명에서 급속 드라잉 이라고 고려되는 충분히 수분투과성이 되는 것으로 고려된다. 2그램/입방미터/일 보다 더 적은 WVTR 을 가지는 것들은 본 발명에서 수분투과성으로 고려되어지고 패스트 드라잉이라고 고려되지 않는다. 유리부착접착제, 12 마이크론두께의 UV 흡수폴리에스테르(폴리에틸렌 테레프탈레이트)박판, 라미네이팅 접착제, 25마이크론 폴리에스테르 박판, 그리고 수분투과성을 제한하는 얇은 피름층들이 아닌 1마이크론 아크릴 마멸저항코팅으로 구성되는 도 1에서 보여진 바와 같은 태양광제어박판 집합체는 대략적으로 20그램/입방미터/일 의 WVTR을 가진다. 침적된 얇은 필름층들에 진공을 포함하는 것을 제외하고는 상술한 것과 동일한 태양광제어박판 집합체는 0.1 내지 20그램/입방미터/일 의 WVTR을 가진다. 태양광제어박판 집합체들에 있어 얇은필름층들은 박판이 급속드라잉인지 아닌지를 결정하는 조성물이다.

이 분야에서 당업자에게 알려진 전통적인 장치들은 태양광제어박판의 수분투과성을 측정하기 위해 사용되는 것이다. 일반적으로 "모콘(mocon)"으로 알려지고, 투과성을 측정하기 위해 사용되는 그와 같은 하나의 장치는 상업적으로 모던 컨트롤 아이엔시(6820 싱글 크릭 파크웨이, 미니폴리스, 엠엔, 55430)으로 부터 유용하다. 본 발명과 관련되어 묘사된 수증기 투과비율은 ASTM 테스트 진행기F372-73(1984년 재승인된)와 관련되어 기구를 작동함에 의해 얻어진다. 상기 기구는 상부와 하부의 이등분을 가지는 유동확산셀을 사용한다. 작동에 있어서, 박판의 테스트 샘플들은 약 4인치 대 4인치(10cm × 10cm)의 조각으로 절단된다. 상기 샘플박판은 두 개의 봉합된 챔버(상부와 하부의 이등분)사이에서 디바이더를 형성하기위해 유동확산셀의 상부와 하부의 이등분 사이에 설치된다. 집합된 셀블럭의 하부볼륨은 증류수 또는 포화염 용액(NaCl)으로 적셔진 패드를 포함한다. 상부볼륨은 필름의 일측을 통하여 통과하는 건조공기의 일정한 흐름을 허용하는 두 개의 구멍이 나있다. 확산셀의 매팅 내부표면들은 50입방센티미터의 면적을 한정한다.

확산셀에 설치된 테스트박판은 테스트 쳄브속으로 클램프된다. 주입되었을 때, 바닥측이 축축한 공간내에서 습기를 함유한 패드로부터 수증기에 노출되는 동안에 박판은 상부측을 가로질러 건조공기의 계속적인 흐름에 조출된다. 배출포트를 거쳐 건조공간을 떠나는 가스는 박판 베리어를 통한 건조공기 정화비율과 습기투과비율에 의해 결정된 비율로 수증기와 공기의 혼합물을 구성한다. 이와 같이 하여, 셀속으로 건조공기의 흐름비율이 어떤 임의의 상수값에 유지된다면, 배출라인에 있어 뒤따르는 수증기밀도는 박판 수증기투과비율에 의해 결정될 것이라는 것이 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

확산셀 배출흐름의 수증기 농도는 적외선 감지기에 의해 검출된다. 관심있는 농도범위를 넘어서, 디지탈미터에 의해 표시되는 감지기의 아웃풋(output)은 박판을 통한 습기의 투과비율이 1차함수이다.

이러한 기술분야에서 태양광제어박판들의 상술한 흐림문제를 극복하기 위해서는 세가지 접근들이 유용하다. 한가지 접근은, 설치과정중에 물의 사용이 제거되는 것이다. 어쟀든, 창문위에 필름이 쉽게 위치될 수 있도록 설치과정동안 슬립을 촉진하는 것으로 물이작용하고, 트랩된 공기거품의 제거를 촉진하기위해 물이 사용된다. 이와 같이하여, 흐림문제를 해결하기 위한 물의 사용은 상당한 적용어려움들을 일으킨다. 현시점에서 수용액의 사용없이 존재하는 유리에 대하여 태양광제어박판을 적용하는 방법이 알려져 있지 않다.

다른 접근은 비흐림 접착제들을 사용하는 것과 관련된다. 이 기술은 현재 흐림문제를 감소하기 위해 일부의 참여자들에 의해 산업에서 실행된다. 어쨌든,이것은 물의 장기간 인트랩먼크와 관련된 광학적 왜곡과 얇은금속필름의 부식과 같은 다른 문제들을 해결하지 않는다. 그러므로, 비흐림 접착제들의 제거는 설치매개체로서 물의 사용과 관련된 모든 문제들을 해결하지 못한다.

다른 접근은 수분이 필름을 통하여 급속히 확산할 수 있도록 필수적인 투과성을 가지는 투과층을 가진 얇은 필름 광학층을 불투과성으로 대치하는 것과 고나련된다. 상술한 바와 같이, 투과성 얇은층들의 수는 제한된다. 가장스펙트럼적으로 민감하고 가장 바람직한 광학적 성질을 보이는 태양광제어박판들은 일반적으로 은, 구리, 또는 금의 금속층들을 이용한다. 이러한 금속들은 오늘날 실시된 표준침적테크닉을 통하여 투과성으로 만들어질 수 없다.

본 발명은, 수분투과성을 증가시키고 스펙트럼 제어를 위한 최소한 하나의 광학, 얇은 필름, 코팅층을 포함하는 플렉시블한 에너지 제어 박판들 및 집합체에 관련된다.

도 1은 전통적인 종래기술에 의한 태양광제어필름에서 발견된 층들의 순서 를 보인도.

도 2는 낮은 방사율표면을 제공하는 종래기술의 태양광제어필름의 다른 실시예에서 보여지는 층들의 순서를 보인도.

도 3은 본 발명의 가장 간단한 실시예에 의한 층들의 스택에서 보여지는 층들의 단면을 보인도.

도 4는 감소된 반사와 중간색 투과를 가지는 본 발명에 따른 층들의 스택의 다른 실시예를 보인도.

도 5는 높은 가시광선투과와 높은 적외선반사를 가진 본발명에 의한 실시예를 보인도.

도 6은 얇은 보호층들에 의해 둘러쌓인 적외선 반사금속을 가진 본 발명의 실시예를 보인도.

도 7은 도 5에서 보여진 박판의 조절된 변형을 나타내는 본 발명의 실시예를 보인도. 도 7은 박판이 보다 스펙트럼 선택성을 가지도록 하는 세컨드 금속/유전체 얇은 필름쌍의 부가를 보인도이다.

도 8은 세 개의 침적 서브챔브를 가진 진공 롤코팅기구를 개략적으로 보인도.

도 9는 침적소스, 박스증발, 저항적 가열의 모습을 개략적으로 보인 단면도.

발명의 요약

본 발명의 목적은, 필름이 설치매개체로서 수분과 함께 딱딱한 유리에 설치될 때, 필름과 딱딱한 유리사이에 남겨진 잔유 수분이 박판층을 통하여 투과 또는 확산에 의해 쉽게 제거될 수 있도록 하기위해 수증기의 투과를 위한 충분한 투과성을 내부에 가진 다공성 구조로 된 얇은필름을 포함하는 다공성 태양광제어박판을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 조성으로서 하나 또는 다수의 수증기 투과성 얇은 필름층들을 가지는 복수층으로된 태양광제어박판을 만드는 방법을 제공하는 것이다. 정상적으로 수증기불투과(비수증기투과성)얇은필름을 제조하는 상태하에서 침적된다 할지라도 얇은필름층들은 수증기투과를 위해 다공성이다. 얇은 필름층들의 바라는 투과성을 이루기 위해 얇은필름침적과정에 특수한 조절이 필요한 것은 아니고 필름과 유리사이에 남겨진 잔유수분은 복수층으로된 태양광제어필름을 통하여 증발에 의해 흩어져 버릴 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 태양광제어박판들을 위해 다공성 구리, 은, 및 다른 적외선반사 금속의 얇은필름코팅들을 만드는 방법들을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 설치과정동안 필름과 유리사이에서 일반적으로 트랩된 수분과 관련된 흐림,부식 및 왜곡의 형성을 제거하는 동안 설치매개체로서 수분을 사용하여 창문에 태양광제어필름을 설치하는 방법을 제공하는 것이다.

이와 같은 여러목적들은 다공유도표면을 가지는 폴리머 박판물질을 제공함에 의해 달성되고 상기 다공유도표면은 연속적으로 그 속에 침적된 하나 또는 다수개의 층들에서 다공성을 유도한다. 프라이머층의 다공구조가 부족한 물질위에 코팅이 적용된다면 정상적으로 수분불투과 얇은필름을 형성하는 코팅 상태하에서 다공프라이머위에 수분투과필름층 또는 층들의 진공침적을 허용하는 다공성특징을 가지고 다공프라이머층을 허용하는 다공성특징을 가지는 다공프라이머층과 함께 폴리머박판을 제공함에 의해 다공유도표면이 형성될 수 있을 것이다. 다른 말로, 다공프라이머층 그 자체는 특별한 다공성 특징을 위해 선택되어지는데 이는 특수한 다공성 프로모팅 또는 투과성 포로모팅 코팅 상태들이 정상적으로는 불투과되는 연속적인 얇은 필름층들에 요구되지 않도록 하기위해서이다. 이와 같이하여 , 투과성 얇은 필름층들이 프라이머층의 다공성구조특징을 제외하고는 수분불투과성 얇은필름으로 되는 상태하에서 침적될 수 있다. 다공 프라이머코팅은 수분투과성이 되기위해 하나 또는 다수개의 연속적인 얇은 필름층들의 원인이된다. 다공성 유도표면은 또한 거친표면을 가진 폴리머 박판물질을 제공함에 의해 형성된다. 그와 같은 다공성 유도표면은 다공프라이머층과 관련된 다공성 다공성 유도표면처럼 그속에 침적된 코팅에 다공성을 유도할 것이다.

비록 프라이머층이 투과할 수 있게 되기 위해 연속적으로 적용된 얇은 필름층들을 야기하기 위해 다공성이 되어야 한다 할지라도, 모든 다공물질들이 연속적으로 적용된 층들을 투과할 수 있도록 야기할 수 있는 것은 아니다. 전통적인 태양광제어박판들에 있어 얇은 필름층들을 위한 물질로서 사용되는 전형적인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 박판들과 같은 어떤 물질들은, 수분투과성이라 알려졌으나, 그러나 다공구조는 연속적으로 적용된 얇은 필름층들에 전달하기에는 적합하지 않고 얇은 필름층들이 또한 투과할 수 있도록 야기시킨다. 유사하게, 금속코팅수분투과성(수증기 전달성)을 만드는 상태하에서 침적된 스퍼터된 니켈 합금들과 같은 일부 진공침적된 층들은 연속적으로 적용된 얇은 필름 층이 투과성이 되는데 필요로 하는 다공성특징이 부족하다. 이와 같이 다공프라이머층는 그속에 스퍼터되었을 때 정상적으로 불투과 얇은필름층들이 투과성이 될 수 있도록하는 충분한 다공성을 가져야 한다. SiO₂및 SnO₂와 같은 산화물의 경우, 상기 산화물은 선택되는 프라이머들이고, 적당한 수준의 다공성 이 증발침적동안에 백그라운드 산소를 사용함에 의해 이루어진다. 산소 수준이 증가할수록, 얇은 필름산화물의 다공성이 된다는 것이 관찰되었다. 예를 들면, 3마이크론 머큐리와 5마이크론 머큐리의 분압산소를 사용하는 것이 상대적으로 활성적으로 증발된 SiO₂및 SnO₂를 위해서 요구되는 다공성을 이루기에 적합하고 이러한 양을 넘어선 백그라운드 산소의 양의 증가는 보다 큰 다공성의 결과를 일으킬 것이다.

일반적으로, 침적된 프라이머층의 세공사이즈는 지름에 있어 1nm보다 더 크야한다. 약 100nm보다 더 큰 세공들은 피해져야 하는데 그와 같이 큰 사이즈를 가진 세공들은 흐릿한 외양을 초래하여 가시광선을 산란시킬 것이다. 바람직한 세공사이즈의 범위는, 1 내지 100나노미터, 또한 다공프라이머에 의해 유도된 다공성으르 가지는 다공프라이머위에 침적된 층들에 적용한다. 세공사이즈들은 주사전자현미경 또는 투과전자현미경과 같은 표면 분석기술들에 의해 결정된다.

스퍼터된 금, 은, 구리, 팔라듐 또는 그들의 합금은 ZnO의 다공프라이머층위에 침적되었을 때 다공성이 될 것이다. 바람직하게, ZnO는 아연금속타켓으로부터 재활성 스퍼팅에 의해 침적되었을 때 최소한 2nm의 두께를 가진다. 부가하여, 이러한 방법으로 ZnO가 침적되었을 때, 프라이머층의 다공성을 증가시키기위해 과도한 백그라운드 산소와 함께 스퍼팅을 전도하는 것이 바람직해진다. 바람직하게 명백한 ZnO를 생성하기 위해 필요로하는 양을 넘어서 최소한 25% 내지 50%의 산소압력이 아연 금속타켓의 재활성 스퍼팅동안에 백그라운드 산소를 제공하기위해 사용된다. 이러한 방법으로 침적된 ZnO는 코팅의 칼럼상의 물리적 구조로 인하여 다공성이 될 것이다.

스테인레스 철 또는 니켈합금들은 ZrO₂의 다공프라이머층위에 침적되었을 때 다공성이 될 것이다. 바람직하게, ZrO₂는 Zr금속타켓으로부터 재활성 스퍼팅에 의해 침적되었을 때 최소한 30nm의 두께를 가진다. 부가하여, 이러한 방법으로 ZrO₂가 침적되었을 때, 프라이머층의 다공성을 증가시키기위해 백그라운드 산소의 존재하에서 스퍼팅을 전도하는 것이 바람직해진다. 바람직하게, 명백한 ZrO₂를 생성하기 위해 필요로하는 수준을 넘어서 최소한 50%의 산소압력이 백그라운드 산소를 제공하기위해 사용된다. 이러한 방법으로 침적된 ZrO₂는 코팅의 칼럼상의 구조로 인하여 다공성이 될 것이다.

금, 은, 구리, 팔라듐, 니켈, 철, 크롬, 티타늄, 몰리브덴, 알루미늄 그리고 합금들을 포함하는 어떤 반투과성 금속 또는 복합물층이나 또는 이러한 물질의 복합층들은 SnO₂의 다공프라이머층위에 침적되었을 때 다공성이 될 것이다. 바람직하게, SnO₂는 SnO₂의 재활성증발에 의해 침적되었을 때 최소한 30nm의 두께를 가진다. 부가하여, 이러한 방법으로 SnO₂가 침적되었을 때, 프라이머층의 다공성을 증가시키기위해 백그라운드 산소와 함께 재활성 증발을 전도하는 것이 바람직해진다. 바람직하게, 3 마이크론 머큐리의 산소분압이이 백그라운드 산소를 제공하기위해 사용된다. 이러한 방법으로 침적된 SnO₂는 칼럼상의 구조로 인하여 다공성이 될 것이다.

스테인레스 강철, 니켈 합금들 및 티타늄은 SiO₂의 다공프라이머층위에 침적되었을 때 다공성이 될 것이다. 바람직하게, SiO₂는 SiO의 재활성증발에 의해 침적되었을 때 30nm의 두께를 가진다. 부가하여, 이러한 방법으로 SiO₂가 침적되었을 때, 프라이머층의 다공성을 증가시키기위해 백그라운드 산소와 함께 재활성 증발을 전도하는 것이 바람직해진다. 바람직하게, 5 마이크론 머큐리의 산소분압이 백그라운드 산소를 제공하기위해 사용된다. 이러한 방법으로 침적된 SiO₂는 칼럼상의 구조로 인하여 다공성이 될 것이다.

SiO의 재활성 증발에 의해 형성된 프라이머층으르 사용하는 대신에, 바라는 물질에 SiO₂졸 겔의 코팅을 적용함에 의해 적당한 다공프라이머층을 얻는 것이 가능하다. 그와 같은 다공프라이머층은 스폰지와 같은 다공성이 될 것이다. 그와 같은 SiO₂졸 겔프라이머층위에 스퍼터된 니켈합금은 본 발명을 위해 적당한다공성을 가질 것이다.

스퍼터된 금은 그 속에 폴리카보네이트의 표면이 에칭된 폴리카보네이트위에 침적되었을 때 다공성이 된다는 것이 관찰되었다. 폴리카보네이트는 거칠게된 또는 다공성 유도표면을 생성하는 어떤 알려진 진행에 의해 에칭될 것이다.

스퍼터된 은은 TiO₂의 다공프라이머층에 침적되었을 때 다공성이 된다는 것이 관찰되었다. 바람직하게, TiO₂는 재활성 전자빔증발에 의해 침적된다. 상술한 산화물들 처럼, TiO₂프라이머층은 프라이머층의다공성을 증가시키기위해 백그라운드 산소의 존재하에서 침적될런지도 모른다. 이러한 방법으로 침적된 TiO₂는 칼럼상구조로 인해 다공성이 될 것이다. 예를들면, 적당한 산소분압은 다공 TiO₂프라이머층을 형성하기 위해 0.2 마이크론 머큐리이다. 그와 같은 다공 TiO₂프라이머층위에 은층의 스퍼터코팅은 은층이 수분투과성이 되는 결과를 일으킨다. 비 다공물질들위에 이러한 동일한 은층의 스퍼팅은 수분투과성 은층을 형성하는 결과를 일으키지 않을 것이다. 상기 진행은 다공 TiO₂의 40nm층의 상부에 12nm 수분투과성 은층을 형성하기위해 사용되었다.

본 발명에 사용되었든 금속과 같은 얇은 필름층들은 전통적으로 태양광제어필름들의 분야에서 사용되었든 어떤 물질들로 부터 만들어질는지 모른다. 이와 같이, 여기에서 묘사된 어떤 구현체에 사용되었든 니켈합금들과 같이 본 명세서에서 언급된 합금들은 전통적으로 태양광제어필름 기술에서 사용된 니켈 합금들과 동일할런지도 모른다. 언급된 니켈 합금들은 해스텔로이 C 276 과 인코넬 600이다.

헤스텔로이 C 276은 따르는 메카니컬 성질들을 가진다: UTI 텐실 피에스아이(tensil psi): 106,000; 일드 피에스아이(yield psi): 43,000; 이롱(elong)% 71.0. 헤스텔로이 C 276은 따르는 화학적 분석을 가진다:

헤스텔로이 C 276
요소	중량 %
C	.004
Fe	5.31
Mo	15.42
Mn	0.48
Co	1.70
Cr	15.40
Si	.02
S	.004
P	.005
W	3.39
V	0.16
Ni	균형

인코넬 600은 따르는 메카니컬 성질들을 가진다: UTI 텐실 피에스아이(tensil psi): 139,500; 일드 피에스아이(yield psi): 60,900; 이롱(elong)% 44.0 하드니스(hardness):알비(RB)85. 인코넬600은 따르는 화학적 분석을 가진다:

인코넬600
요소	중량 %
Fe	8.38
Ti	0.25
Mn	0.21
Cu	0.20
Co	0.05
Cr	15.71
Si	0.30
S	<.001
Al	0.28
P	0.01
Ni	74.45
C	0.08
Nb + Ta	0.08

코팅들은 전통적인 필름코팅장치들을 통하여 필름들에 적용된다. 그와 같은 장치는 도 8에 보여진다. 도 8은 체계적으로 진공 롤코팅기구(20)을 보이고 있다.기구(20)는 롤폼(22)에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 운반하는 냉강지지드럼(21)을 포함한다. 비코팅된 박판은 페이롤(23)으로부터 공급되고 코팅된 박판은 테이크업(24)로 감긴다. 서브챔버 실드(25)는 침적소스들(26,27 및 28)을 분리시킨다. 침적소스들(26,28)은 디시(DC)마그네트론 스퍼팅소스이고 소스(27)은 소스물질(29)를 가지고 저항성으로 가열된 박스증발소스이다. 가스유입구(30,32)는 스퍼팅소스들에 아르곤을 주입하고 가스입구(31)은 증발소스에 산소를 주입한다. 가스는 진공출구(33)을 통하여 배출된다.

전통적인 저항성으로 가열된 박스증발소스는 다공 프라이머층을 침적시키기위해 사용되고 있다. 전통적인 저항성으로 가열된 박스증발소스는 도 9에서 보여진다. 박스는 흑연측가열기(39)와 흑연박스두껑(34)를 통하여 전류 흐름에 의하여 가열된다. 박스(36)은 증발하는 소스물질(40)을 포함한다. 열절연물질(37)과 수분냉각아웃셀(water cooled outer shell)(38)은 진공챔버벽들을 둘러싸고 가열로부터 열손실을 막는다. 소스물질증기(41)은 냉각드럼(43)에 의해 운반된 폴리머박판물질(42)위에 침적된다. 가스입구(44)는 산소 백그라운드가스를 공급한다. 전통적인 증발물질들이 사용될런지도 모르고 그와 같은 물질들은 레이볼드 테크놀러지, 인필드, 씨티(CT)로 부터 구입되거나 또는 갈릴레오 진공시스템, 이스트그랜비,씨티(CT)로 부터 구입된다.

물질선택들의 가능한 변화들과 다공 프라이머층들의 침적방법은 다양하다. 가장 간단한 적용에 있어, 향상된 투과성을 요구하는 얇은 필름구조는 단지 하나의 층을 구성할는지 모르고, 다공프라이머층은 투과할 수 있는 이러한 싱글층을 만드는데 봉사한다. 이 경우에, 싱글층은 대개 금속이고, 어떤 적합한 다공 프라이머물질이 선택될런지도 모른다. 프라이머들과 금속들의 모든 조합이 교환할수 있지 않다는 것이 알려졌다. 디씨(DC)마그네트론 스퍼터된 니켈합금들은 이러한 프라이머 위로 스퍼터되었을 때 금 또는 은 금속층들이 투과될수 없는 동안에 반동적으로 증발된 SiO₂다공 층에 의해 투과성으로 만들어질 수 있다. 하나의 금속형태에서 다른 금속형태로 다공 프라이머에 대한 응답에 있어 차이점은 다공 프라이머와 금속층들의 물리적 성질들과 물리적 구조에 관련된다.

이러한 다공 프라이머 발명은 표면이나 층에 침적된 얇은 필름구조의 수분투과성에 있어 바람직한 증가를 야기시키기 위해 사용되는 한 태양광제어 얇은필름구조내에서 어떤 목적을 봉사하는 어떤 층과 표면을 포함한다. 다공 프라이머층들은 종종 연속적인 얇은 필름층들이 투과성이 될 수 있도록 하는 단지 하나의 기능을 봉사할 뿐만 아니라 다공프라이머층들은 또한 광학적인 얇은 필름구조내에서 이중의 기능을 봉사할런지도 모른다. 예를들면, 다공 프라이머층은 또한 광학적 간섭층, 부식보호층, 또는 물리적 부착증대층으로 역할을 할 수도 있다. 다공 프라이머층을 위한 두 번째 광학적 기능들은 다공프라이머들이 종종 광학적 간섭층들과 같은 동일한 광학적 성질들을 가지기 쉽다는 것이다. 광학적 간섭 등의 어떤 전형적인 사용들을 제공하기 위해 특수한 레벨에 대한 다공 프라이머 두께를 설치하는 하는 것이 단지 필요하다. 다공프라이머는, 페브리-페로트(Fabry-Perot)구조에서공명하는 케비티유전체, 금속을 위해 비반사층으로서 그와같은 목적을위해 기능하고, 또는 얇은 필름구조의 반사나 투과 색깔를 변경하는 기능을 제공할런지도 모른다. 다공 프라이머는 정상적으로는 투과할 수 없는 간섭층들에서 다공성을 유도하기 위해 또한 사용될런지도 모른다. 이러한 경우에, 프라이머는 굴절지수에 의존하는 광학적 효과를 공헌할 수도 안 할수도 있다. 어떤 다공 프라이머층들은 금속층이 투과할 수 있도록 뿐만 아니라 부식에 대하여 보다 저항성이 되도록 한다는 것이 발견되었다. 얇은 필름구조의 층들사이에서의 접착은 다공프라이머가 존재할 때 보다 더 크게 된다. 얇은 필름층들과 태양광제어 박판집합체의 적층접합제 사이 그리고 아웃한 얇은 필름층들부착의 표면영역은 그 구조들이 다공성일 때 보다 크다.

다공 프라이머는 다른 방법의 다양성으로부터 침적되고 다른 물질들의 다양성으로 부터 형성된다. 침적의 언급된 방법은 진공과정들과 함께 태양광제어 얇은필름구조내에서 다른 얇은필름들을 침적시키는것과 유사하다. 이러한 침적과정들은 전형적으로 반동적인 열적증발 또는 직접적인 전류 마그네트론 스퍼팅이다. 열적과정들은 그들의 열 소스들에 의해 구별되고 전형적으로 반동적인 일렉트론 빔 증발이거나 또는 저항적으로 가열된 증발이다. 저항 가열과 함께 도달할 수 있는 최고의 증발온도들은 일렉트론 빔증발에 의해 도달될 수 있는 온도들 보다 적다. 결과적으로, 다공 프라이머층을 생산하기 위한 저항증발 기술들은 저항가열수단에 의해 도달될 수 있는 온도들에 의해 증발될 수 있는물질들에 제한된다. 저항증발에 의해 침적될 수 있는 증발할 수 있는 복합물들은 산화물 또는 알루미늄,아연,인듐,주석,텅스텐,비스무스,안티몬,세륨,마그네슘,몰리브덴 및 바륨의 복합물을 포함한다. 하나의 금속보다 많은 것을 포함하는 산화혼합물들 또는 산화복합물들은 또한 다공성 유도표면을 생성하는데 효과적이다.

대부분의 다공 프라이머들은 리액티브한 침적과정동안 산화물들이 형성된다. 스토이치미트릭 산화물들 또는 다른 복합물들은 또한 완전히 산화되거나 또는 완전히 반동된 복합물들로 언급될런지도 모른다. 리액티브한 침적과정은 침적과정동안 진공챔버내에 리액티브가스가, 산화물의 경우 산소, 존재한다. 스퍼팅 타겟플레이트 또는 가열된 증발 소스물질로 부터 침적하는 원자 또는 분자들은 그들이 침적될 때 화학적산화를 진행하고 산소압력이 높을수록 다공성이 증가한다.

상술한 것과 그외다른 방법과 같이 진공침적과정들의 많은 형태들은 다공프라이머층을 만들기 위해 사용될 수 있다. 비진공 다공프라이머층들의 다른 형태들이 또한 가능하다. 예를 들면, 졸 겔 코팅들이 다공 프라이머층을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 다공 프라이머층들은 폴리머코팅들을 기초로 한 수분의 사용에 의해 또한 얻어질 수도 있다. 수분에멸션(종종 라텍스라불리운다)에서 폴리머입자 부유는 이분야에서 당업자에게 알려진 특수한 희석용액들에서 코팅에 의해 조절될 수 있는 다공성을 가진 필요한 다공프라이머 구조를 형성할런지도 모른다. 라택스코팅의 이러한 타입을 위한 적당한 폴리머들은 스티렌,부타디엔,아크릴,폴리우레탄을 포함하고 있다. 다공 프라이머층들은 또한 채워진 폴리머코팅들로부터 얻어질런지도 모른다. 충분한 양의 입자필터들을 포함하는 폴리메릭 유기층들은 다공구조들이라고 알려져 있다.

무기/유기 조성물들은 또한 다공 프라이머층들을 형성하기 위해 사용된다. 그와 같은 코팅들은 무기와 유기 복합물들의 혼합물로 코팅되거나 또는 무기기능성들이 부여된 유기분자들로서 코팅된다. 무기 또는 유기 코팅들이 침적된 플라즈마는 또한 다공 프라이머층을 형성하기위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 다공 산화물들 또는 다른 복합물들은 대기를 통하여 유기금속 또는 실란화합물을 통과함에 의해 침적될런지도 모른다. 에너지적인 플라즈마에 의해 이러한 분자들의 부분 해리는 그들이 그들스스로 물질에 부착할 수 있도록 충분히 리액티브한 상태로 남겨둔다. 그와 같은 코팅들의 다공성은 사용되는 침적과정 척도에 의존하여 콘트롤되어질 수 있다.

본 발명은 특히 히터미러("히터미러(heat mirror)"는 사우스월 코프레이션의 등록상표이다)로서 기능할 수 있는 태양광제어필름들을 만드는데 적합하다. 특히, 본 발명은 수분투과성 폴리에스테르 물질을 집적하는 것으로 TiO₂/Ag/TiO₂를 포함하는 태양광제어필름을 만드는데 사용될 수 있다. 본 구현체에서 물질과 접촉하는 TiO₂의 첫 번째 층은 다공 프라이머층으로 기능한다. 부가하여, 이러한 첫 번째 TiO₂층은 히터미러스택으로서 광학적 기능을 가진다. 은(silver)층은 층의 상부에 코팅된 스퍼터이고 상기 은은 TiO₂프라이머층의 다공성 때문에 수분 투과성으로 된다. 히터미러스택(TiO₂/Ag/TiO₂)에서 광학적으로 기능하는 아웃TiO₂는 첫 번째 TiO₂층이 또한 다공성이 되기 위하여 코팅된 것과 동일한 방법으로 코팅될는지 모른다. 이와 같이, 부가적인 금속이 두 번 째 또는 아웃 TiO₂층의 노출된 표면에 코팅된다면, 이러한 아웃 층은 수분투과성이 되는 부가적인 층코팅이 되기위해 다공 프라이머층으로서 기능할 것이다. 이러한 히터미러 태양광제어필름에서 금속층들의 모두는 수증기가 그속을 통과할 수 있도록 수분투과성이다.

따르는 실시예들은 테스트된 발명의 특수한 구현체를 보여준다. 스퍼터된 지르코니움산화물이 폴리에스테르필름/ZrO₂(30nm)/스퍼터된니크롬합금의 층들을 가지는 구조에서 니크롬 합금층이 다공성이 되도록 하는데 사용되어진다.졸 겔 코팅과정으로부터 이산화실리콘이 다음 층들을 가지는 구조에서 사용되어진다.: 폴리에스테르필름/졸 겔 SiO₂/니크롬합금. 유사하게 일렉트론 빔, 진공증발된 이산화티타늄이 다음의 층들을 포함하는 구조에서 은이 다공성이되도록 사용되어진다.: 폴리에틸렌 테레프탈레이트 박판/TiO₂/Ag/TiO_2.

다공 필름층의 유용한 두께는 넓은 범위를 유지하고 투과할 수 있도록 하는 층들의 물질과 프라이머 물질에 의존한다. 다공 프라이머층 두께는 다공 폴리머 코팅들의 경우에 몇마이크론에 대한 아연산화물의 경우에서 발견된 것 처럼 가능한 한 적게 1 나노미터일지도 모른다. 만일 다공 프라이머가 광학적 간섭층처럼 이차적인 기능을 가진다면, 정확한 두께는 투과성기능보다는 광학적 기능에 의해 결정되어진다.

정상적으로 불투과 얇은필름이 투과성으로 될 수 있도록 하는 조정된 다공표면 위상을 생성하기 위해 폴리머물질의 표면을 변경하는 것이 또한 가능하다. 폴리머표면의 플라즈마 또는 화학적에칭이 적절한 다공구조를 창조하기 위해 상요되어진다. 결과적으로 진공 침적된 층들은 이러한 방법에 있어 충분히 거칠게 된 폴리며 물질의 표면에 적용되었을 때 다공성이 될 것이다. 예를 들면, 화학적으로 에칭된 폴리카보네이트 필름은 결과적으로 스퍼터된 적용층이 요구되는 수분투과성을 가지도록 야기시킨다. 바람직하게, 표면은 그 위에 침적된 물질이 칼럼상 구조를 가질 수 있도록 거칠어야 한다. 칼럼상 성장을 유도하는 거칠은 표면들은 다음에 묘사되어 있다. " 구리 필름들의 칼럼상 성장에 물질거칠기의 효과" 저자 피이. 베이, 제이.에프. 멕도날드 그리고 티이.엠. 루, 제이.박.소사이어티 테크놀러지. 에이9(4), 7월/8월 1991; 상기 책은 여기서 참고에 의해 적어진다.

특수한 코팅방법들이 다공 프라이머층을 형성하기 위해 적절한 기술들로서 여기서 묘사되어져 있다. 어쨋든, 물질 필름위에 침적되거나 또는 형성된 다공 프라이머층은 물질필름의 표면이 그 속에 다공층을 형성하기 위해 조절될 수 있다면 그와 같은 코팅과정들에 의해 형성되지 않아야 한다. 다른 말로, 물질위의 다공 프라이머층은 요구되는 다공성 특징을 가지는 내부층을 형성하기 위해 에칭과정(예,화학적 또는 플라즈마 에칭)에 물질의 표면을 단순히 복속시킴에 의해 형성될 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, 그와 같이 조절된 표면은 물질위에 다공 프라이머코팅 또는 층으로서 고려되어진다. 이와 같이, 다공 프라이머 코팅은 이전에 묘사된 방법에 의해 물질위에 침적되어 부착하는 층이거나 또는 대신으로 다공 프라이머층은 물질의 표면을 조절함에 의해 형성된 내부 다공층일런지도 모른다. 어느 경우이거나 물질들은 다공 표면 위상을 가지고 결과적으로 침적된 얇은 필름층은 수분투과성이 된다.

본 발명의 태양광제어박판들은 스펙트럼적으로 선택적인 반투명이거나 또는 불투명일런지도 모른다. 반투명박판들은 단지 그 속을 통과하는 빛의 영역을 허용한다. 스펙트럼적으로 선택적인 박판은 실질적으로 특별한 파장 또는 일정범위의 파장들의 통과를 방해하고 박판을 통과하는 다른 파장들을 합성한다. 전형적으로, 그와 같이 스펙트럼적으로 선택적인 박판들은 가시광선들의 투과를 허용할 것이나 적외선 및/또는 자외선의 통과를 허용하지 않는다. 불투명박판들은 실질적으로 적외선과 자외선 뿐만 아니라 가시광선의 투과를 차단한다.

이러한 다공 프라이머 발명은 수분투과성이 되도록 광학적 얇은 필름들을 형성시키는 플렉시블한 태양광 제어박판 집합체내에서 물질표면 위상 또는 어떤 얇은 필름코팅에 적용한다. 태양광 제어박판에서 증가된 수분투과성을 형성시키는 다공 프라이머는 태양광제어박판의 수증기투과율이 최소한 2그램/입방미터/일이 되도록 충분해야만 한다. 이러한 투과성의 비율이나 또는 더높은 경우, 태양광제어박판은 패스트 드라잉이라고 고려되고, 흐림, 부식, 및 접착제 왜곡의 문제들이 제거되거나 또는 감소된다고 고려된다. 개선된 투과성을 요구하는 얇은 필름구조내에서 층들은 얇은 필름형상에서 금속들, 금속합금들, 금속산화물들,또는 다른 화학적복합물들이거나 또는 어떤 이러한 층들의 복합물이다. 다공 프라이머는 정상적으로 하나 또는 다수개의 이러한 비투과성층들을 투과성으로 변화시킬는지 모른다. 일부 다층 얇은 필름구조들에서, 투과성이 되는 전체 얇은 필름 구조를 형성시키기 위해 하나의 다공 프라이머층보다는 다수개일는지 모른다.

얇은 필름층들을 포함하는 전형적인 종래기술에 의한 태양광제어박판 집합체가 도 1에서 보여지고 층의 구성은 다음과 같다:

층 1 - 용매코팅에 의해 적용된 일 마이크론 두께의 아크릴 폴리머 마멸 저항층.

층 2 - 얇은 필름층들을 위한 물질로서 작용하는 23 마이크론 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 박판.

층 6 - 가장 간단한 태양광 제어박판 집합체들에서 얇은 필름층들에 침적된 진공은 전형적으로 니켈합금 또는 알루미늄의 하나의 투명층을 구성한다. 보다 복잡한 다층 얇은 필름 구조들은 태양광제어 박판에서 특별한 스펙트럼 특징을 달성하기 위해 사용된다.

층 3 - 층 1, 2 및 6 내지 층 4 및 5에 접착하는 폴리메릭 접착제.

층 4 - 320나노미터 내지 380나노미터의 파장에서 자외선을 흡수하는 복합물을 포함하는 20 마이크론 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트.

층 5 - 일반적으로 사용되는 유리로써 딱딱한 유리질 물질 표면에 태양광 제어박판 집합체를 부착하기위해 사용되는 폴리메릭 접착제.

도 1에서 인용된 상기 참고 숫자 1-6은 도 2 내지 도 7에서 층들에 일치하는 것으로 하여 사용된다.

도 2는 박판 일 표면의 열적외선 반사(낮은 방출)을 증가시키기 위해 조절된 태양광 제어박판을 보여준다. 8 내지 12 마이크론의 열파장에서 반사를 증가시키기 위해, 층 6은 층 1과 층 2사이에 위치된 적외선 반사 금속층이다. 층 2의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리머는 금속층 6에 도달하기 전에 적외선에너지를 흡수하는 8 내지 12마이크론 파장의 흡수성이다. 도 2의 조절된 태양광 제어집합체는 적외선 반사성질들이 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리머 박판에의해 방해되지 않는 집합체내의 위치에 금속층들을 위치시킨다. 층 1의 아크릴 폴리머는 또한 열적외선에서 흡수성이나, 1 마이크론이나 그 이하의 두께로 제한된다면 적외선 흡수는 충분히 최소회된다. 아크릴 폴리머층 1은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 열 적외선 투명 폴리머들에 의해 대체될런지도 모르며, 이와 같은 폴리머들은 미국특허 4,226,910호에 묘사되어있으며 여기서는 참고로 된다. 도 2의 구성에서, 층 6은 대개 알루미늄과 같은 적외선 반사금속 또는 은, 구리 또는 금을 포함하는 다층 얇은 필름구조를 구성한다.

본 발명의 바람직한 구현체들은 다음의 실시예를 포함한다.

실시예 1.

본 발명의 가장 간단한 구현체로서, 다공 프라이머층은 연속적으로 침적된 얇은 필름층이 수분투과성이 되도록 야기시키는 독자의 기능을 가진다. 도 1에서 묘사된 것과 같이 자동차나 건축물 양자에서 사용된 종래기술에 의한 태양광제어박판의 일반적인 형태는 부식저항 뿐만 아니라 중간 투과와 반사색깔을 시각적으로 나타내기위해 선택된 해스첼로이 씨-276로 이루어진 금속층을 내부에 가진 폴리머층 2에 침적된 15 나노미터 금속층6 하나를 가지고 있다. 니켈합금은 2 마이크론 머큐리의 아르곤 백그라운드가스를 가진 직접적인 전류 마그네트론 스퍼팅에 의해 침적된다. 도 1에서 보여진 것처럼 태양광제어 박판이 완전히 집합되었을 때, 가시광선투과는 30%이다. 도 1에서 보여진 종래기술에 의한 태양광 제어박판 제품의 수분투과성은 패스트 드라잉이라고 고려되는 박판을 위해서는 충분하지 않다. 박판을 패스트 드라잉으로 만들기 위해서, 다공 SiO₂를 포함하는 도 3에서 층 7로 보여진 다공프라이머는 층6과 같이 보여진 니켈합금 이전에 폴리머층2위에 침적된다. 다공 SiO₂는 도 9에서 보여진 전통적인 저항적으로 가열된 흑연 박스 증발 소스로 부터 침적된다. 흑연박스에서 소스물질은 SiO이고 1150℃ 내지 1250℃이다. 증기는 침적과정동안 진공챔버내에 백그라운드가스로서 산소를 더함에 의해 다공 SiO₂처럼 침적된다. 침적챔버내에서 산소분압은 8마이크론머큐리에서 유지된다. 30나노미터의 다공 SiO₂두께는 니켈합급이 투과성이 되도록 충분하다. 얇은 필름코팅들을 가진 폴리에틸렌 테례프탈레이트박판은 용매코팅에 전달되고 도 3에서 보여진 것처럼 완전한 태양광제어박판 집합체가 완성되는 라미네이션과정으로 전달된다.

실시예2.

30% 가시광선 투과수준을 가진 니켈 합금층들을 포함하는 태양광제어박판은 가시광선 반사수준들이 20%보다 더 크다. 20%보다 더 큰 반사수준들은, 특히 창문의 내부위에, 일부 리트로-피트 태양광 제어 시장들에서 바람직하지 않다. 실시예 1에서 묘사된 SiO₂다공 프라이머층은 SiO₂의 두께가 광학적간섭으로서 기능할 수 있을정도이면,수분투과성이 되는 니켈합금의 연속적인 층을 야기시키는 프라이머 뿐만 아니라 비반사층의 이중사용으로 봉사할런지도 모른다. 만약 SiO₂가 70과 200나노미터사이의 두께이면, 바람직하기로는 100나노미터, SiO₂측에서 니켈합금의 가시광선파장 반사를 줄일 것이다. 5% 와 20% 사이에서 태양광제어 박판의 일측에서 감소된 반사수준은, 이러한비반사층이 제공하는, 종종 태양광 제어박판 시장에서 바람직하다.

실시예 3.

도 3과 실시예 2에서 묘사된 동일한 2개의 층구조는 은과함께 니켈합금을 대치함에 의해 보다 스펙트럼으로 선택적인 적외선반사코팅으로 조절될런지도 모른다. 저항적으로 가열된 박스증발소스로부터 침적된 SnO₂는 은,금, 및 그들의 합금을 위해 바람직한 다공프라이머이다. 이러한 프라이머층을 침적시키기 위해, SnO₂소스물질은 흑연박스에 놓여지고 열적으로 증발된다. SnO₂는 1150°내지 1250°센티그레이드 온도에 가열되고, 이러한 가열에 의해 복합물들이 부분적으로 해리되며 방출된 산소의 일부가 진공챔버의 펌핑시스템에 의해 펌프된다. 손실산소를 보충하기 위해, 침적과정동안 백그라운드 가스로서 산소가 공급된다. 연속적인 적외선 반사금속층을 위한 다공프라이머로서 기능하는 적절한 구조를 가진 SnO₂의 층을 형성하기 위해, 백그라운드 산소압력은 5마이크론 머큐리를 유지한다. 5마이크론 이하의 산소백그라운드압력으로 침적된 SnO₂는 광학적으로 흡수하는 성질이 있고 수분투과성이 되기위해 연속적으로 침적된 금속 층들을 야기시키지 않는다. 5마이크론 이상의 백그라운드 산소압력으로 침적된 SnO₂는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 물질에 약한 접착성을 가지고 분말성의 코팅을 형성하는 경향이 있다. SnO₂프라이머 층은 수분투과성이 되기위해 연속적인 적외선 반사 금속을 형성시키는 30 나노미터의 두께이다. 연속적인 금속층은 직접적인 전류 마그네트론 스퍼팅에 의해 침적되고 태양광 제어박판에서 요구되는 광학적특징에 의존하는 5 나노미터 내지 40 나노미터 두께이다.

실시예 4

금속이 프라이머 위로 스퍼터 침적되었을 때 적외선 반사금속이 수분이 투과할 수 있도록 하는 다른 프라이머층은 산화아연이다. 적외선 반사금속층의 침적이 연속적인 프라이머층으로 ZnO가 사용되었을 때, 그것은 재활성적으로, 직접적인 전류, 마그네트론 스퍼팅에 의해 친적된다. 이과정에서 순수한 아연금속은 마그네트론 양극물질이고 스퍼팅 백그라운드 가스는 아르곤과 산소의 혼합물로 구성된다. 아연의 스퍼팅이 실행되었을 때, 산화아연 침적필름의 산화성 정도는 아르곤 가스비율에 대한 산소에 대해 통제된다. 전통적인 ZnO 스퍼팅에 있어서, 낮은 낮은 방사성 유리코팅들, 다층코팅을 위해 유리코팅산업에 사용되므로, 산소수준은 전형적으로 비흡수성을 침적시키는 것 보다 더 이상 증가되지 않는다. 산소수준이 보다 높게 증가되는 것은 정상적으로 바람직하지 않는데, 이는 ZnO가 보다 다공성이되고 침적비율을 감소시키는 것을 야기하기 때문이다. ZnO가 연속적으로 침적된 층들이 다공성이 되는 것을 야기시키는데 사용되는 본 발명의 목적을 위해서, 아르곤 비율에 대해 산소는 의도적으로 스토이치미트릭 ZnO를 달성하기 위해 필요한 것보다 더높게 50%증가된다. ZnO프라이머는 연속적인 층들이 수분투과성이 될 수 있도록 3나노미터 두께이다.

실시예 5.

매우 얇은 보호층들은 부식저항, 외양 및 색깔을 향상시키기 위해 일측 또는 양측에 적외선 반사 금속을 더할 수도 있다. 도 6에서, 적외선 금속이 층 15에 의해 보여지고 그것의 각측면위에 보호층들이 층 14 및 15에 의해 보여진다. 얇은 보호층들을 사용하는 관습은 태양광 제어박판에 포함되었을 때 부식 경향이 있는 은 및 구리의 투명층들에 일반적이다.이러한 보호층들은 원자층들 만큼 얇고 대개 4나노미터 두께를 초과하지 않는다. 그들은 많은 다른 물질들로 부터 선택되어진다. 니켈,크롬,몰리브덴,팔라듐,금,티타늄,지르코니움 또는 이들의 합금들은 전형적인 선택물들이다. 금속산화물들, 질화물들, 탄화물들 또는 다른 얇은 필름복합물들이 또한 보호층들로서 사용된다. 보호층들과 함께 적외선 반사금속들은 대개 수분투과성이 아니고 다공프라이머들이 사용이 이러한 금속들의 마그네트론 스퍼터된 층들에 있어 수분투과성을 달성하는 유일한 방법이다. 도 6에서 보여진 얇은 필름 구조는 4개의 얇은 필름층들의 연속적인 침적에 의해 형성된다. SnO₂프라이머층은 1150°내지 1250°센티그레이드의 온도변화로 가열된 SnO₂소스물질과 함께 흑연박스 증발소스로 부터 침적된다. 산소의 백그라운드 압력은 5마이크론 머큐리로 유지된다. SnO₂프라이머층,층 17,은 60나노미터의 두께로 코팅되고 태양광 제어박판의 내측에서 금속층이 비반사의 부가적인 광학기능을 하도록 봉사한다. 첫 번째보호층은 2나노미터의 두께로 직접적인 전류 마그네트론 스퍼팅에 의해 침적된 니켈이다. 은으로 구성된 적외선 금속은 20나노미터의 두께로 스퍼터 침적된다. 결국, 두 번째 보호층은 첫 번째 보호층과 유사하게 침적된다. SnO₂프라이머층은 수분투과성을 유도하고 세가지 금속층들의 일면에서 가시광선 반사를 감소시킨다.

실시예 6.

도 4는 페브리-페로트타입의 금속/유전체/금속의 3층 얇은 필름구조로 이루어진 자동차에 전형적으로 사용되는 테양광제어박판을 보여준다. 헤스텔로이 씨-276은 두 개의 금속층으로 사용되고 SiO₂는 중앙의 유전체로 사용된다 그리고 이러한 구조는 태양광제어박판의 양측에서 약 7%의 반사수준을 가진 중간,가시광선투과색깔을 제공한다. 주어진 투과수준을 위해 세가지 층구조에 의해 형성된 반사수준은 니켈합금의 단일 금속층이 사용되는 것보다 더 낮다. 10%보다 더 낮은 수준의 유리반사는, 본 디자인에서 제공되는, 태양광제어 박판산업에서 자동차용으로 바람직하다. 본 구현체에서, 도4에서 층 8과 층10에 의해 보여진 것처럼 인코넬 600 또는 헤스텔로이 씨-276으로 구성되는 각 니켈합금층은 2나노미터 내지 15나노미터의 범위에서 두께를 가진다.태양광 제어박판에서 요구되는 광학적 투과는 사용되는 두께를 나타낸다. 본 구현체에서 도 4의 층 9에 의해 보여진 것처럼 두 개의 금속층들사이에서 광학적 간섭층은 다공 SiO₂이고 120나노미터 두께이다.

이러한 3가지 층의 얇은 필름구조에서 다공성을 유도시키기 위한 기술이 사용되지 않는다면, 태양광 제어박판의 수분투과성 결과는 급속하게 건조하는 박판을 위해서는 너무 낮다. 본 발명의 다공 프라이머 기술이 적용되었을 때, 태양광 제어박판의 수분투과성은 얇은 필름층들이 없는 태양광제어 박판의 수준과 거의 동일하게 증대된다. 이러한 세가지 층 얇은 필름구조에서, 다공 SiO₂층은 정상적으로 수분투과성이 되지않는 상태하에서 침적되었다 할지라도 연속적으로 침적된 금속층10이 수분투과성이 될 수 있도록 야기시키는 상태하에서 침적된다. 도 4에서 금속층8은 40마이크론의 아르곤 백그라운드 가스압력에서 스퍼팅됨에 의해 수분투과성으로 만들어진다.

실시예 7.

유리를 위한 태양광 제어의 분야에서는 높은 가시광선 투과 높은 적외선반사의 광학적성질을 가지는 것이 종종 바람직한데; 양쪽다 60% 내지 90%의 범위내에서 존재하는 것이다. 이러한 스펙트럼 선택성을 달성하기 위해 사용되는 얇은 필름층들이 도 5에 보여진다. 층11은 금속층12를 비반사시키는 비흡수성 유전체이다. 층11과 같이, 층13은 또한 비흡수성 유전체이다. 층13은 반대편에서 금속을 비반사시키는 기능을 한다. 금속층12는 대개 은, 은 합금 또는 은 금속의 일측 또는 양측에 매우 얇은 금속보호층들을 가진 은층이다. 은합금 및 보호은금속으로된 후자의 2 개의 금속층 12는 은의 부식을 감소시키기 위해 조절된다. 금속층12는 또한 구리,은,니켈 또는 알루미늄 또는 그들의 합금과 같은 다른 히터반사금속들을 포함한다. 층11과 13의 전통적인 형태는 전형적으로 리액티브하게 마그네트론 스퍼터되거나 또는 열적으로 증발된 세슘,주석,인듐,아연,티타늄,납,몰리브덴,타륨,텅스텐 금속들의 산화물 또는 이러한 산화물들의 혼합물들이다. 이러한 히터반사 얇은 필름구조의 전통적이 형태는 대개 태양광 제어박판이 패스트 드라잉으로 되도록 하는 것이 불충분하다. 이러한 얇은 필름구조의 전통적인 형태내에서 은층은 특히 수2분에 불투과성이다. 인코넬 600과 해스텔로이 씨-276과 달리, 히터반사 금속들이 가장 유용한 은과 구리는 40 내지 60마이크론 머큐리의 백그라운드 아르곤 압력을 가지고 스퍼팅에 의해 투과성으로 만들어 질 수 없다.

도 7에서 보여진 히터반사 얇은필름 구조는 수분투과성 태양광 제어박판을 형성하기 위해 본발명에 의해 조절된다. 본 발명에 의해, 폴리머층 2위로 코팅된 첫 번째 유전체층11은 다공 프라이머와 광학적간섭층으로 기능하는 증발된 SnO₂다공층이다. 최대투과성은 두 번째 SnO₂유전체층 13이 또한 다공적으로 침적되다면 얻어질 수 있는데, 이것은 태양광제어박판이 패스트 드라잉을 만들기 위해 필요하지 않을 런지도 모른다.

도 7에서 보여진 히터반사 얇은 필름구조에서 사용된 이러한 SnO₂프라이머는 60나노미터의 두께를 가지고 저항적으로 가열된 흑연 박스 증발소스로 부터 SnO₂의 열증발에 의해 침적된다. SnO₂가 1150℃의 증발온도에서 가열되었을 때, 복합물은 부분적으로 해리되고 해리된 산소의 일부는 진공챔버의 펌핑시스템에 의해 펌프된다. 손실산소를 보충하기위해, 산소는 침적과정동안 백그라운드가스로서 더해진다. 연속적인 은층들을 위한 다공 프라이머로서 기능하는 적절한 구조를 가진 SnO₂층을 형성하기 위해, 산소압력은 5마이크론 머큐리로 유지된다. 5마이크론 이하로 산소 백그라운드 압력을 가지고 침적된 SnO₂는 광학적으로 흡수성의 경향이 있고 다공 프라이머층으로서 기능하기에는 다공성이 물충분하다. 5마이크론 이상으로 산소 백그라운드 압력을 가지고 침적된 SnO₂는 분말성의 경향이 있고 물질에 약하게 부착된다. 적외선 반사금속층들은 직접적인 전류 마그네트론 스퍼팅에 의해 침적되고 태양광 제어박판에서 요구되는 광학적 특징에 의존하는 5나노미터 내지 30나노미터의 두께이다. 히터반사 금속층12는 직접적인 전류 마그네트론 스퍼팅에 의해 침적된다. 두께는 12나노미터이다. 층13은 60나노미터의 두께를 가진 층11과 동일한 과정에 의해 침적된 증발된 SnO₂이다.

금속/유전체의 쌍으로된 보다 많은 층이 스펙트럼 선택성을 증가시키기 위해 이러한 얇은 필름구조의 층13위로 더 해질 수 있다. 이러한 부가적인 층들이 더해지는 경우, 금속이전에 침적된 각 유전체는 패스트 드라잉이 되는 태양광 제어박판을 위한 본 발명에 따라 다공프라이머이어야만 한다. 도 7은 스펙트럼적으로 선택적인 얇은 필름구조의 다섯 개 층을 포함하는 태양광제어 박판집합체를 보여준다. 도 7에서 층11, 12 및 13은 도 5에서 보여준 것과 동일하다. 도 7에서 층19는 스퍼터된 적외선 반사금속의 부가적인 층이고 층 18은 증발된 SnO₂의 부가적인 층이다.

실시예 8.

은/다공 쿼터파장두께 스페이서층/구리(이것은 스펙트럼 선택성에 의한 양질의 태양광 제어박판을 생산하기 위한 페브리-페로트 구조이다) 쿼터파장두께 광학 스페이스는 저항적으로 증발되고 명백하거나 또는 약하게 흡수한다. 바람직한 스페이서 물질로는 증발된 SnO₂이다. 이러한 실시예에서 센터층은 두 번째 금속에 대해 다공 프라이머로 기능을 하고 또한 광학적 간섭층으로 기능을 한다. 이러한 디자인에서 층구조는 도 4에서 묘사된 것과 같이 금속/유전체/금속과 동일한 구조이다. 이러한 구현체을 위한 디자인 변화는 다음을 포함한다:

다공 프라이머/은/광학스페이서/구리(첫번째 금속층에서다공성을 위해)

보호층/은/광학스페이서/구리/보호금속(부식방지를 위해);그리고

은/광학스페이서/구리/광학스페이서/은(증가된 스펙트럼 선택성을 위한 여분의 산화물/금속 쌍)

WO₃로 형성된 다공 프라이머는 SnO₂의 다공 프아이머층을 형성하기 위해 사용된 동일한 과정에 의해 형성된다.

용어 "산화물"은 산화물들의 복합물 또는 혼합물 뿐만 아니라 단일 산화물을 포함하는 것을 의미한다. 이와 같이 산화물을 포함하는 프라이머층은 단일 산화물 또는 산화물들의 복합물로 부터 만들어 진다.

"금속복합물" 또는 금속산화물"로서 정의되지 않는 용어 "금속"은 금속은 기본요소이고 금속들의 합금을 포함하는 것을 의미한다.

본 발명이 어떤 바람직한 구현체의 모습으로 서술되는 동안에, 당업계에서 일반기술자들은 본 발명의 기본 정신으로 부터 벗어남이 없이 다양한 변형, 변화, 탈락 및 치환으로 쉽게 접근할 수 있을 것이다. 그러므로, 본 발명은 따르는 청구항들의 범위에 의해 전체적으로 제한될 것이다.

Claims

내부에 빛 어펙팅 코팅을 가지는 수증기 투과성 필름과; 상기 빛 어펙팅 코팅은 금속층 또는 금속복합물 층을 포함하며; 수증기 투과성 필름에 다공성 유도 표면을 형성하고 상기 다공성 유도표면에 코팅이 침적될 때 상기 코팅의 다공성을 유도하기 위해 상기 다공성 유도 표면에 금속 또는 금속복합물 코팅을 침적함으로서 상기 코팅은 수증기의 투과를 위한 다공성으로 됨을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 1 항에 있어서, 다공성 유도 표면은 상기 수증기 투과성 필름의 표면을 거칠게 함으로서 형성됨을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 2 항에 있어서, 표면은 화학적 에칭에 의해 거칠게 됨을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 3 항에 있어서, 표면은 플라즈마 에칭에 의해 거칠게 됨을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 1 항에 있어서, 다공성 유도 표면은 노출된 표면에 상기 다공성 유도 표면을 가지는 프라이머 층과 함께 상기 수증기투과성 필름을 코팅함에 의해 형성됨을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 5 항에 있어서, 프라이머 층은 진공하에서 코팅에 의해 침적된 진공코팅된 층임을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 6 항에 있어서, 프라이머 층은 약 2nm 내지 200nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 7 항에 있어서, 진공 코팅된 프라이머 층은 진공하에서 증발에 의해 침적됨을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 8 항에 있어서, 프라이머 층은 약 10nm 내지 200nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 9 항에 있어서, 진공 코팅된 프라이머 층은 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 9 항에 있어서, 증발은 리액티브 증발임을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 방법에 의해 형성된 태양광 제어박판은 최소한 2그램/스퀘어미터/일의 수증기투과비율을 가지는 것을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 7 항에 있어서, 진공 코팅된 프라이머 층은 진공 스퍼팅에 의해 침적됨을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 13 항에 있어서, 진공 코팅된 프라이머 층은 2nm 내지 120nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 14 항에 있어서, 상기 프라이머 층은 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 14 항에 있어서, 진공 스퍼팅은 리액티브 스퍼팅을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 14 항에 있어서, 상기 방법에 의해 형성된 태양광 제어박판은 최소한 2그램/스퀘어미터/일의 수증기투과비율을 가지는 것을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 프라이머 층은 광학적 간섭 성질을 가지며 다공성 유도 표면을 포함하는 층 뿐만 아니라 광학적 간섭층으로 기능을 함을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 18 항에 있어서, 상기 금속과 금속복합물 코팅에는 스택이 형성되고; 상기 스택은 최소한 하나의 부가적인 프라이머 층과 최소한 하나의 부가적인 금속 또는 금속복합물 층을 포함하며 그 속에는 상기 스택내에서 최소한 하나의 금속 또는 금속복합물 층들이 다공성을 유도하기 위해 상시 다공성 유도표면을 가지는 최소한 하나의 부가적인 프라이머층을 포함하는 것을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 스택은 유전체 다공성 유도 층을 포함하는 멀티-층 광학 코팅을 형성하고, 다공 유전체 층은 상기 유전체 다공성 유도 층과 다공 금속 또는 다공 금속복합물 층에 의해 다공성이 됨을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 프라이머 층은 상기 다공성 유도 표면을 형성하는 세공들을 포함하고; 상기 세공들은 1nm - 100nm의 크기범위임을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 5 항에 있어서, 코팅과정 동안에는 최소한 대기압의 압력이 유지됨을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 22 항에 있어서, 코팅은 30nm 내지 3 마이크론의 두께가 적용됨을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 23 항에 있어서, 코팅은 다공 유기층임을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 23 항에 있어서, 코팅은 다공 유기 폴리메릭 코팅임을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 23 항에 있어서, 코팅은 유기/무기 조성물임을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 26 항에 있어서, 상기 조성물의 유기 성분은 폴리머임을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 27 항에 있어서, 상기 조성물은 무기 입자들로 채워진 폴리머임을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 23 항에 있어서, 프라이머 층은 상기 필름위에 졸-겔을 적용함에 의해 침적됨을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 29 항에 있어서, 상기 졸-겔은 SiO₂임을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 1 항에 있어서, 다공성이 되는 코팅은 지름이 1nm - 100nm인 세공들을 가지는 것을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 1 항에 있어서, 다공성이 되는 코팅은 5nm - 40nm의 코팅 두께를 달성하기 위해 다공성 유도 표면위에 스퍼터된 코팅임을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 32 항에 있어서, 상기 방법에 의해 형성된 태양광 제어박판은 최소한 2그램/스퀘어미터/일의 수증기 투과비율을 가지는 것을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 1 항에 있어서, 금속은 상기 코팅이 다공성이 되도록 하기 위해 상기 다공성 유도 표면위에 침적됨을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 34 항에 있어서, 상기 금속은 은,구리, 금 및 그들의 합금들로 구성되는 그룹으로 부터 선택되고 상기 금속코팅은 약 5nm 내지 약 40nm의 코팅두께를 이루도록 적용됨을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 35 항에 있어서, 상기 금속은 은, 구리 또는 금의 중량에 의해 최소한 50%을 포함하는 합금임을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 다공성 유도 표면위에 침적된 상기 금속 또는 금속복합물 코팅은 상기 다공성 유도 표면위에 첫 번째 코팅을 침적시키고 상기 첫 번째 코팅위에 두 번째 코팅을 침적시킴에 의해 형성되며 상기 첫 번째 코팅은 금속, 금속합금, 금속복합물 그리고 금속과 금속복합물의 혼합으로 부터 선택되고 두 번째 코팅은 상기 첫 번째 와 두 번째 코팅이 서로 다른 것을 조건으로 하는 금속 또는 금속합금임을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 37 항에 있어서, 상기 두 번째 코팅위에 세 번째 코팅을 더 포함하고; 상기 세 번째 코팅은 두 번째 와 세 번째 코팅이 서로 다른 것을 조건으로 금속, 금속합금, 금속복합물 그리고 금속과 금속복합물의 혼합으로 부터 구성되는 그룹으로 부터 선택됨을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 38 항에 있어서, 두 번째 층은 은이고 첫 번째와 세 번째 층은 금속 또는 금속합금임을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 1 항에 있어서,상기 다공성 유도 표면위에 침적된 상기 금속 또는 금속복합물 코팅은 상기 다공성 유도 표면위에 첫 번째 코팅을 침적시키고 상기 첫 번째 코팅위에 두 번째 코팅을 침적시킴에 의해 형성되며 상기 첫 번째 코팅은 금속 또는 금속합금이고 두 번째 코팅은 상기 첫 번째 와 두 번째 코팅이 서로 다른 것을 조건으로 하는 금속,금속합금, 금속복합물 그리고 금속과 금속복합물의 혼합으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 35 항에 있어서, 다공성이 되는 금속코팅은 은 또는 합금이고 상기 은 또는 은합금은 연속적으로 적용된 코팅에서 다공성을 유도하기 위해 다공성 유도 표면을 가지며, 상기 방법은 상기 은 또는 은합금 코팅위에 기본적인 금속 또는 금속복합물 코팅들의 스택을 형성하기 위해 상기 은 또는 은합금 코팅위에 부가적인 금속 또는 금속복합물 코팅들을 연속적으로 침적시키는 것을 포함하고 각 연속적으로 적용된 코팅은 다공성 유도 표면을 가진 다공성이 되고 각 다공성 유도 표면은 스택이 수증기투과를 위한 다공성이 될 수 있도록 다음의 연속적으로 적용되는 코팅에 다공성을 유도함을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 26 항에 있어서, 상기 방법에 의해 형성된 태양광 제어박판은 최소한 2그램/스퀘어미터/일의 수증기 투과비율을 가지는 것을 특징으로 하는 수증기투과성 태양광제어박판을 만드는 방법.
제 1 항의 과정에 의해 만들어진 태양광 제어 박판.
창문과 필름 사이에 위치하는 수용액의 존재하에서 상기 창문위에 1항의 필름을 위치시키고 상기 필름을 통한 상기 수분의 증발은 최소한 2그램/스퀘어미터/일의 비율로 일어나는 것을 특징으로 하는 창문위에 태양광 제어박판을 설치하는 방법.