JP2006342055A - Method of manufacturing titanium oxide thin film applied glass plate, glass plate manufactured by the method and use for the same - Google Patents

Method of manufacturing titanium oxide thin film applied glass plate, glass plate manufactured by the method and use for the same Download PDF

Info

Publication number
JP2006342055A
JP2006342055A JP2006184231A JP2006184231A JP2006342055A JP 2006342055 A JP2006342055 A JP 2006342055A JP 2006184231 A JP2006184231 A JP 2006184231A JP 2006184231 A JP2006184231 A JP 2006184231A JP 2006342055 A JP2006342055 A JP 2006342055A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
titanium oxide
thin film
glass
oxide thin
glass plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2006184231A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Nakajima
武司 中島
Takeshi Isaki
健 勇木
Masaru Akiyama
勝 秋山
Keizo Masada
圭三 政田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nakajima Glass Co Inc
Original Assignee
Nakajima Glass Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nakajima Glass Co Inc filed Critical Nakajima Glass Co Inc
Priority to JP2006184231A priority Critical patent/JP2006342055A/en
Publication of JP2006342055A publication Critical patent/JP2006342055A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high strength glass plate having a firm titanium oxide thin film having a function as a photocatalyst and excellent wear resistance. <P>SOLUTION: In the method of manufacturing the titanium oxide thin film applied glass plate, the surface compression stress of the glass substrate becomes 20-250 MPa by applying a liquid containing titanium element on the surface of a glass substrate having ≤10 MPa surface compression stress, heating the surface coated with the liquid to 550-700°C of the maximum temperature and cooling under a condition satisfying following formula (1). The formula is 0.2≤a/t<SP>2</SP>≤5 (1) where (a) is time (sec) required for cooling to 200°C from 500°C and (t) is the thickness (mm) of the glass substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガラス基板の表面に酸化チタン薄膜を形成してなる、酸化チタン薄膜被覆ガラス板の製造方法に関する。特に、防曇性、防汚性等の光触媒機能を有する酸化チタン薄膜を、特定の温度条件で加熱処理して形成してなる、酸化チタン薄膜被覆ガラス板の製造方法に関する。また、その方法によって製造された酸化チタン薄膜被覆ガラス板及びその用途に関する。   The present invention relates to a method for producing a glass plate coated with a titanium oxide thin film, wherein a titanium oxide thin film is formed on the surface of a glass substrate. In particular, the present invention relates to a method for producing a titanium oxide thin film-coated glass plate formed by heat-treating a titanium oxide thin film having a photocatalytic function such as antifogging property and antifouling property under specific temperature conditions. Moreover, it is related with the titanium oxide thin film coating glass plate manufactured by the method, and its use.

ガラス基板の表面に酸化チタン薄膜を形成することで、防曇性が得られることについては、例えば特許第2756474号公報(特許文献1)に記載されている。これは、光触媒半導体である酸化チタン結晶に、当該半導体のバンドギャップエネルギーより高いエネルギーの波長の光が照射されることで、その表面が高度に親水化されることによるものである。このように酸化チタン薄膜でガラス表面を覆うことで、窓ガラス、風防ガラスや鏡など曇って視認性が低下することが嫌われる用途に広く応用可能であるとされている。   For example, Japanese Patent No. 2756474 (Patent Document 1) describes that antifogging properties can be obtained by forming a titanium oxide thin film on the surface of a glass substrate. This is because the surface of the titanium oxide crystal, which is a photocatalytic semiconductor, is irradiated with light having a wavelength of energy higher than the band gap energy of the semiconductor, so that the surface thereof is highly hydrophilized. Thus, by covering a glass surface with a titanium oxide thin film, it is said that it is widely applicable to the use which a window glass, a windshield glass, a mirror, etc. are clouded and a visibility falls.

上記特許第2756474号公報(特許文献1)には、このように光照射によって親水性が得られる酸化チタンは、アナターゼ型の結晶であってもルチル型の結晶であっても構わないことが記載されており、化学物質の光分解がアナターゼ型のみで認められる点と異なっているとしている。無定形チタニア(酸化チタン)を焼成した場合に、400〜500℃以上で焼成すればアナターゼ型のチタニアが得られ、600〜700℃以上の温度で焼成した場合にはルチル型のチタニアが得られることも記載されており、具体的には、650℃で焼成してアナターゼ型の、800℃で焼成してルチル型の結晶がそれぞれ得られたことがその実施例11に記載されている。   In the above-mentioned Japanese Patent No. 2756474 (Patent Document 1), it is described that the titanium oxide that is hydrophilic in this way by light irradiation may be an anatase type crystal or a rutile type crystal. It is different from the point that the photolysis of chemical substances is observed only in the anatase type. When amorphous titania (titanium oxide) is baked, anatase-type titania is obtained by baking at 400 to 500 ° C. or higher, and rutile-type titania is obtained when baked at a temperature of 600 to 700 ° C. or higher. Specifically, it is described in Example 11 that a rutile type crystal was obtained by baking at 650 ° C. to obtain anatase type and 800 ° C. respectively.

また、特許第2517874号公報(特許文献2)には、チタニアゾルを基板にコーティングした後、室温から徐々に600℃から700℃の最終温度にまで加熱昇温して、アナターゼ型の酸化チタン薄膜を得る方法が記載されている。最終温度が高すぎたり、昇温速度が速すぎたりした場合には光分解性能の劣るルチル型結晶が混じることが記載されており、具体的には、750℃まで徐々に加熱した場合や、650℃まで直ちに加熱した場合には、相当量のルチル型の結晶が混じることが記載されている。   Japanese Patent No. 2517874 (Patent Document 2) discloses that an anatase-type titanium oxide thin film is formed by coating a titania sol on a substrate and then gradually heating from room temperature to a final temperature of 600 ° C. to 700 ° C. The method of obtaining is described. It is described that when the final temperature is too high or the rate of temperature increase is too fast, rutile crystals with poor photodegradation performance are mixed, specifically when gradually heated to 750 ° C, It is described that when heated immediately to 650 ° C., a considerable amount of rutile crystals are mixed.

一方、前述の特許第2756474号公報(特許文献1)の実施例29には、施釉タイルの表面にアナターゼ型のチタニアゾルとコロイダルシリカゾルの混合物をコーティングして800℃で焼成した例が記載されている。そこでは、チタニアにシリカを配合することで耐磨耗性が向上することが記載されているが、チタニアのみからなる膜の鉛筆硬度は6Bであるとされている。   On the other hand, Example 29 of the above-mentioned Japanese Patent No. 2756474 (Patent Document 1) describes an example in which the surface of a glazed tile is coated with a mixture of anatase-type titania sol and colloidal silica sol and baked at 800 ° C. . There, it is described that the abrasion resistance is improved by adding silica to titania, but the pencil hardness of a film made of only titania is said to be 6B.

また、前記特許第2756474号公報(特許文献1)には、酸化チタンをコーティングする基材が、アルカリ金属イオンを含有するガラスの場合には、基材とチタニア層の間に予めシリカ等の中間層を形成してから焼成することが記載されている。こうすることによって、焼成中にガラス中のアルカリ金属イオンが酸化チタンコーティング中に拡散することを防止できるとしている。具体的には、ソーダライムガラスの表面に直接無定形チタニアをコーティングして、500℃で焼成した実施例において、中間層を設けた実施例に比べて水との接触角が増加しており、親水化性能が低下していることが実施例7に記載されている。   In addition, in the above-mentioned Japanese Patent No. 2756474 (Patent Document 1), when the substrate on which titanium oxide is coated is a glass containing alkali metal ions, an intermediate such as silica is previously placed between the substrate and the titania layer. It is described that a layer is formed and then fired. By doing so, it is said that alkali metal ions in the glass can be prevented from diffusing into the titanium oxide coating during firing. Specifically, in the example in which amorphous titania was directly coated on the surface of soda lime glass and baked at 500 ° C., the contact angle with water increased compared to the example in which the intermediate layer was provided, Example 7 describes that the hydrophilization performance is reduced.

また、特開2001−180980公報(特許文献3)には酸化ジルコニウムと酸化ケイ素からなる皮膜形成成分中に酸化チタン結晶が分散された光触媒機能を有する親水膜が、ガラス表面に形成された曲げガラスが記載されている。具体的には、上記酸化物の原料液を塗布した後、560〜700℃の温度で焼成し、焼成と同時に曲げ加工することが記載されている。当該公報では酸化ケイ素からなるアルカリバリア層なしで酸化チタン結晶皮膜を形成して560〜700℃の高温でガラスを曲げ焼成すると、ガラス中のアルカリ成分が光触媒薄膜中に移行するために著しく光触媒機能が低下するとされており、それを解決するために、酸化ケイ素のみならず酸化ジルコニウムをも含む皮膜形成成分中に酸化チタン結晶を分散させることが記載されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 2001-180980 (Patent Document 3) discloses a bent glass in which a hydrophilic film having a photocatalytic function in which a titanium oxide crystal is dispersed in a film forming component composed of zirconium oxide and silicon oxide is formed on the glass surface. Is described. Specifically, it is described that after applying the raw material solution of the oxide, firing is performed at a temperature of 560 to 700 ° C., and bending is performed simultaneously with the firing. In this publication, when a titanium oxide crystal film is formed without an alkali barrier layer made of silicon oxide and the glass is bent and fired at a high temperature of 560 to 700 ° C., the alkali component in the glass moves into the photocatalytic thin film, so that the photocatalytic function is remarkably increased. In order to solve this problem, it is described that titanium oxide crystals are dispersed in a film-forming component containing not only silicon oxide but also zirconium oxide.

特許第2756474号公報Japanese Patent No. 2756474 特許第2517874号公報Japanese Patent No. 2517874 特開2001−180980号公報JP 2001-180980 A

光触媒機能を有する酸化チタン薄膜ガラス板の実用性を考える場合、その耐久性は極めて重要である。なかでも、太陽光によって光触媒機能を発現させるような屋外使用向けの用途においては、酸化チタン薄膜が防汚機能を有するといっても、一定期間ごとに簡単な清掃を行う必要がある場合が多く、このような場合に摩擦に対して十分な耐性を有することが重要である。前述の特許第2756474号(特許文献1)公報にも記載されているように、チタニアゾルのみを焼成した場合の鉛筆硬度は6Bであり、実用的な摩擦耐性を考慮した場合、全く不十分な値である。この課題を解決することが、本発明の最大の目的である。   When considering the practicality of a titanium oxide thin film glass plate having a photocatalytic function, its durability is extremely important. In particular, in outdoor applications where the photocatalytic function is manifested by sunlight, it is often necessary to perform simple cleaning at regular intervals even if the titanium oxide thin film has an antifouling function. In such a case, it is important to have sufficient resistance to friction. As described in the above-mentioned Japanese Patent No. 2756474 (Patent Document 1), the pencil hardness when only titania sol is baked is 6B, which is quite insufficient when considering practical friction resistance. It is. It is the greatest object of the present invention to solve this problem.

また一方、前述のように光触媒として使用される酸化チタンの形態はアナターゼ型の結晶形態を有することが好ましい。しかしながら焼成の温度条件によっては無定形やルチル型結晶の酸化チタンが形成されることもあり、アナターゼ型の酸化チタンからなる薄膜を形成するための条件設定は必ずしも容易ではない。   On the other hand, as described above, the form of titanium oxide used as the photocatalyst preferably has an anatase type crystal form. However, amorphous or rutile-type titanium oxide may be formed depending on the firing temperature conditions, and it is not always easy to set conditions for forming a thin film made of anatase-type titanium oxide.

さらに、上述のように、酸化チタン塗膜をアルカリ金属を含有するガラス基板上に直接形成してから焼成した場合には、ガラス基板中に含まれているアルカリ金属イオンが酸化チタン薄膜中に移動拡散して、酸化チタンの光触媒としての性能が低下することが避けられなかった。しかしながら、光触媒である酸化チタン結晶を他の成分からなるマトリックス中に分散させたのでは、触媒効果を減少させることになりかねない。また、シリカ等からなる中間層を酸化チタン薄膜とガラス基板との間に形成する場合は、薄膜形成操作が煩雑になって生産性が低下するだけでなく、歩留まりの低下も問題である。   Furthermore, as described above, when a titanium oxide coating film is directly formed on a glass substrate containing an alkali metal and then baked, alkali metal ions contained in the glass substrate move into the titanium oxide thin film. It was inevitable that the performance of titanium oxide as a photocatalyst would deteriorate due to diffusion. However, if the titanium oxide crystal, which is a photocatalyst, is dispersed in a matrix composed of other components, the catalytic effect may be reduced. Further, when the intermediate layer made of silica or the like is formed between the titanium oxide thin film and the glass substrate, not only the thin film forming operation becomes complicated, but the productivity is lowered, and the yield is also a problem.

また、広い面積の板ガラスに酸化チタン薄膜を形成するような場合には、部分的な不均一性や欠陥の発生に由来する歩留まりの低下を防止することが極めて重要である。これに対して外観の良好な酸化チタン薄膜を形成することもまた重要である。   Further, when a titanium oxide thin film is formed on a sheet glass having a large area, it is extremely important to prevent a decrease in yield due to partial nonuniformity and generation of defects. On the other hand, it is also important to form a titanium oxide thin film having a good appearance.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、表面圧縮応力が一定値以下であるガラス基板の表面にチタン元素を含有する液体を塗布し、該液体が塗布された表面をガラスの軟化温度に近い一定の最高温度まで加熱してから、ガラス板の厚みに関連した特定の冷却速度で冷却して、ガラス基板の表面圧縮応力が一定値になるようにする、酸化チタン薄膜被覆ガラス板の製造方法を提供するものである。また同時に、当該方法によって製造された酸化チタン薄膜被覆ガラス板及びその用途を提供するものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems. A liquid containing a titanium element is applied to the surface of a glass substrate having a surface compression stress of a certain value or less, and the surface on which the liquid is applied is coated with glass. Titanium oxide thin film coated glass that is heated to a certain maximum temperature close to the softening temperature and then cooled at a specific cooling rate related to the thickness of the glass plate so that the surface compressive stress of the glass substrate becomes a constant value. A method for manufacturing a plate is provided. At the same time, the present invention provides a titanium oxide thin film-coated glass plate produced by the method and its use.

上記課題は表面圧縮応力が10MPa以下であるガラス基板の表面にチタン元素を含有する液体を塗布し、該液体が塗布された表面を550〜700℃の最高温度まで加熱してから、下記式(1)を満足する条件で冷却して、ガラス基板の表面圧縮応力が20〜250MPaとなるようにする、酸化チタン薄膜被覆ガラス板の製造方法を提供することによって達成される。
0.2 ≦ a/t ≦ 5 (1)
但し、
a:冷却する際に、500℃から200℃まで降温するのに要する時間(秒)
t:ガラス基板の厚さ(mm)
である。このような条件で製造することによって、ガラス基板の表面に、摩擦耐性に優れた、強固な酸化チタン薄膜を形成することが可能である。
The above-mentioned problem is that a liquid containing titanium element is applied to the surface of a glass substrate having a surface compressive stress of 10 MPa or less, the surface on which the liquid is applied is heated to a maximum temperature of 550 to 700 ° C., and then the following formula ( It achieves by providing the manufacturing method of the titanium oxide thin film covering glass plate which cools on the conditions which satisfy | fill 1), and makes the surface compressive stress of a glass substrate be 20-250 MPa.
0.2 ≦ a / t 2 ≦ 5 (1)
However,
a: Time required for cooling from 500 ° C. to 200 ° C. during cooling (seconds)
t: thickness of glass substrate (mm)
It is. By manufacturing under such conditions, it is possible to form a strong titanium oxide thin film excellent in friction resistance on the surface of the glass substrate.

このとき、前記ガラス基板が、アルカリ金属を5〜15重量%含有するガラス基板であることが好適である。このようなガラスは、熱処理によって表面圧縮応力を向上させることが容易だからである。   At this time, it is preferable that the glass substrate is a glass substrate containing 5 to 15% by weight of an alkali metal. This is because such glass can easily improve the surface compressive stress by heat treatment.

また、前記液体が塗布された表面の温度が550〜700℃の温度範囲にある時間が20〜500秒であることが好適である。20秒以上とすることで強固な膜を形成することが可能である。また500秒以下にすることで、アルカリ金属を含有するガラス基板を使用した場合に、アルカリ金属イオンが酸化チタン薄膜中に拡散することを抑制することができる。   Moreover, it is suitable that the time in which the temperature of the surface on which the liquid is applied is in a temperature range of 550 to 700 ° C. is 20 to 500 seconds. A strong film can be formed by setting it to 20 seconds or longer. Moreover, by using 500 seconds or less, when a glass substrate containing an alkali metal is used, it is possible to suppress the diffusion of alkali metal ions into the titanium oxide thin film.

基板に塗布するチタン元素を含有する液体がアナターゼ型酸化チタン微粒子を含有するゾルであることが好適である。短い焼成時間でアナターゼ型の酸化チタン結晶からなる強固な薄膜を得ることが容易になるからである。また、光触媒薄膜がアナターゼ型酸化チタンからなることも、光触媒活性が高くて好ましい。   It is preferable that the liquid containing titanium element applied to the substrate is a sol containing anatase-type titanium oxide fine particles. This is because it is easy to obtain a strong thin film made of anatase-type titanium oxide crystals in a short baking time. It is also preferable that the photocatalytic thin film is made of anatase-type titanium oxide because of its high photocatalytic activity.

前述の課題は、上記方法によって製造された酸化チタン薄膜被覆ガラス板を提供することによっても解決される。また、樹脂中間膜の両側にガラス板を積層した合わせガラスであって、少なくとも一方のガラス板として前記ガラス板を酸化チタン薄膜被覆面を外側にして積層してなる合わせガラスが、好適な実施態様である。そのような合わせガラスの有用な用途の一つが道路又は鉄道用防音壁である。   The above-mentioned problems can also be solved by providing a titanium oxide thin film-coated glass plate produced by the above method. Further, a laminated glass in which glass plates are laminated on both sides of a resin intermediate film, and a laminated glass formed by laminating the glass plate with a titanium oxide thin film coating surface on the outside as at least one glass plate is a preferred embodiment. It is. One useful application of such laminated glass is as a road or railway sound barrier.

本発明によって、摩擦耐性に優れた強固な酸化チタン薄膜をガラス基板上に形成することが可能である。この薄膜は光触媒としての機能を有しており、耐久性に優れた光触媒機能保有ガラスを提供することができる。しかもガラス板の強度も高いことから、防曇性、防汚性、有機物質の分解、強度等が要求される用途に最適なガラス板を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to form a strong titanium oxide thin film excellent in friction resistance on a glass substrate. This thin film has a function as a photocatalyst, and can provide a glass having a photocatalyst function having excellent durability. Moreover, since the strength of the glass plate is high, it is possible to provide a glass plate that is optimal for applications that require anti-fogging properties, anti-fouling properties, decomposition of organic substances, strength, and the like.

本発明は、表面圧縮応力が10MPa以下であるガラス基板の表面にチタン元素を含有する液体を塗布し、該液体が塗布された表面を550〜700℃の最高温度まで加熱してから、下記式(1)を満足する条件で冷却して、ガラス基板の表面圧縮応力が20〜250MPaとなるようにする、酸化チタン薄膜被覆ガラス板の製造方法である。
0.2 ≦ a/t ≦ 5 (1)
但し、
a:冷却する際に、500℃から200℃まで降温するのに要する時間(秒)
t:ガラス基板の厚さ(mm)
である。
In the present invention, a liquid containing titanium element is applied to the surface of a glass substrate having a surface compressive stress of 10 MPa or less, and the surface to which the liquid is applied is heated to a maximum temperature of 550 to 700 ° C. It is the manufacturing method of the titanium oxide thin film coating glass plate which cools on the conditions which satisfy (1), and makes the surface compressive stress of a glass substrate be 20-250 MPa.
0.2 ≦ a / t 2 ≦ 5 (1)
However,
a: Time required for cooling from 500 ° C. to 200 ° C. during cooling (seconds)
t: thickness of glass substrate (mm)
It is.

ガラス基板に塗布するチタン元素を含有する液体は焼成後に酸化チタンを形成するものであればよく、特に限定されない。例えば、有機チタン化合物や無機チタン化合物の溶液を使用しても良いし、酸化チタン微粒子を含有するゾルを使用しても良い。   The liquid containing the titanium element applied to the glass substrate is not particularly limited as long as it forms titanium oxide after firing. For example, a solution of an organic titanium compound or an inorganic titanium compound may be used, or a sol containing titanium oxide fine particles may be used.

溶液に使用される有機チタン化合物としては、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラn−プロポキシチタン、テトラブトキシチタン、テトラメトキシチタンなどのアルコキシド、カルボン酸塩あるいはキレート化合物などが挙げられる。また、塩化チタン、硫酸チタン、ペルオキソチタン酸などの無機チタン化合物を用いることも可能である。これらの溶液をそのまま、あるいは加水分解してから塗布に供することができる。   Examples of the organic titanium compound used in the solution include tetraethoxy titanium, tetraisopropoxy titanium, tetra n-propoxy titanium, tetrabutoxy titanium, tetramethoxy titanium, and other alkoxides, carboxylates, and chelate compounds. It is also possible to use inorganic titanium compounds such as titanium chloride, titanium sulfate, and peroxotitanic acid. These solutions can be used for coating as they are or after hydrolysis.

また、酸化チタン微粒子を含有するゾルをガラス基板上に塗布することが好適である。このとき、ゾル中に含まれる酸化チタン粒子は無定形であっても良いし、アナターゼ型あるいはルチル型の結晶からなる粒子であっても良い。中でも、アナターゼ型酸化チタン微粒子を含有するゾルであることが、短い焼成時間でも酸化チタン結晶からなる強固な薄膜を得ることができ、アルカリ金属を含有するガラス基板を使用した際にもアルカリ金属の酸化チタン薄膜中への拡散を防ぐこともできるので好適である。また、このようなゾルは、元々固体微粒子を含んでいるので、表面に微細な凹凸を形成させるのにも有効である。   Further, it is preferable to apply a sol containing titanium oxide fine particles on a glass substrate. At this time, the titanium oxide particles contained in the sol may be amorphous, or particles made of anatase type or rutile type crystals. Among them, a sol containing anatase-type titanium oxide fine particles can provide a strong thin film made of titanium oxide crystals even in a short baking time, and even when a glass substrate containing an alkali metal is used, It is preferable because diffusion into the titanium oxide thin film can be prevented. Moreover, since such a sol originally contains solid fine particles, it is effective for forming fine irregularities on the surface.

このような酸化チタンゾルの平均粒径は特に限定されないが、通常100nm以下であり、白化の少ない均質な膜を得るためには30nm以下であることが好適である。ゾルの媒質は特に限定されないが、主成分が水であることが、塗布作業の際の作業環境の安全性の観点から好適である。   The average particle diameter of such a titanium oxide sol is not particularly limited, but is usually 100 nm or less, and is preferably 30 nm or less in order to obtain a homogeneous film with little whitening. The medium of the sol is not particularly limited, but it is preferable that the main component is water from the viewpoint of the safety of the working environment during the coating operation.

ガラス基板に塗布する液体中のチタン元素含有量は10重量%以下であることが好ましい。濃度がこれよりも大きい場合には、表面の凹凸の深さが深くなりすぎて薄膜の透明性が低下する虞があり、均一な膜を形成することが困難な場合もある。5重量%以下であることが好ましく、3重量%以下であることがより好ましく、1重量%以下であることが最適である。低濃度の液体を使用した場合には、一度の塗布作業で得られる膜厚は小さくなるが、酸化チタン薄膜の厚みが均一になりやすく、その表面に形成される凹凸も微細にできる。生産性を考慮すれば、チタン元素の含有量は通常0.1重量%以上である。   The titanium element content in the liquid applied to the glass substrate is preferably 10% by weight or less. When the concentration is higher than this, the depth of the irregularities on the surface becomes too deep, and the transparency of the thin film may be lowered, and it may be difficult to form a uniform film. It is preferably 5% by weight or less, more preferably 3% by weight or less, and most preferably 1% by weight or less. When a low-concentration liquid is used, the film thickness obtained by a single coating operation becomes small, but the thickness of the titanium oxide thin film tends to be uniform, and the unevenness formed on the surface can be made fine. In consideration of productivity, the content of titanium element is usually 0.1% by weight or more.

チタン元素を含有する液体のpHが3以上であることが好ましい。中性またはアルカリ性の液体を使用するほうが、アルカリ金属を含有するガラス基板を使用する際にアルカリ金属イオンの酸化チタン薄膜への拡散を防止できる。pHは好適には5以上である。また、14以下であることが好ましい。   The pH of the liquid containing titanium element is preferably 3 or more. The use of a neutral or alkaline liquid can prevent the diffusion of alkali metal ions into the titanium oxide thin film when using a glass substrate containing an alkali metal. The pH is preferably 5 or more. Moreover, it is preferable that it is 14 or less.

また、ガラス基板に塗布する液体が、本発明の効果を阻害しない範囲でチタン元素以外の金属元素やケイ素等の半金属元素を含んでいても構わない。しかしながら、光触媒機能の効率的な発現のためには、チタン元素以外の金属元素や半金属元素の含有率は少ないほうが好ましい。具体的には、チタン元素の含有量に対して重量比で1/10以下の含有量であることが好適であり、実質的に全く含まないことがより好適である。   Further, the liquid applied to the glass substrate may contain a metal element other than the titanium element or a metalloid element such as silicon as long as the effects of the present invention are not impaired. However, for efficient expression of the photocatalytic function, it is preferable that the content of metal elements and metalloid elements other than titanium elements is small. Specifically, the content is preferably 1/10 or less by weight ratio with respect to the content of titanium element, and more preferably not contained at all.

チタン元素を含有する液体として本発明で使用されるもののうち、好適なものとして、アナターゼ型の酸化チタンゾルにペルオキシチタン酸を含有する液体が挙げられる。この液体は、中性でありながら、水中に酸化チタン粒子が良好に分散されたものであり、本発明の実施に好適である。   Among those used in the present invention as a liquid containing a titanium element, a liquid containing peroxytitanic acid in an anatase-type titanium oxide sol is preferable. Although this liquid is neutral, titanium oxide particles are well dispersed in water and is suitable for the practice of the present invention.

本発明で原料として使用されるガラス基板は表面圧縮応力が10MPa以下のガラス基板である。この値はJIS R3222に準じて測定したものである。このように表面圧縮応力が少ないガラス基板を軟化温度の付近まで加熱してから、一定の条件で冷却することで、ガラス基板表面に大きな圧縮応力を有する酸化チタン薄膜被覆ガラス板を得ることができる。   The glass substrate used as a raw material in the present invention is a glass substrate having a surface compressive stress of 10 MPa or less. This value is measured according to JIS R3222. Thus, by heating the glass substrate having a small surface compressive stress to near the softening temperature and then cooling it under a certain condition, a glass plate coated with a titanium oxide thin film having a large compressive stress on the glass substrate surface can be obtained. .

ガラス板の材質は特に限定されないが、アルカリ金属を5〜15重量%含有するガラス基板が好適である。アルカリ金属を含有することでガラスの軟化点は低下するが、この程度の量のアルカリ金属を含有させることで、本発明の加熱処理で到達する最高温度に近いところまでガラス基板の軟化点を低下させることができる。これにより、アナターゼ型のチタニアの結晶を成長させることのできる温度付近でガラス基板の弾性率を低下させることができ、本発明の加熱条件によって適当な表面圧縮応力を発生させることができる。その結果として摩擦耐性に優れた酸化チタン薄膜を得ることができる。このようなガラス基板としては、工業的重要性が大きく、強化処理を施す必要性も大きいことから、ソーダライムガラスが最適である。   Although the material of a glass plate is not specifically limited, The glass substrate containing 5 to 15 weight% of alkali metals is suitable. By containing an alkali metal, the softening point of the glass is lowered, but by containing this amount of alkali metal, the softening point of the glass substrate is lowered to a point close to the maximum temperature reached by the heat treatment of the present invention. Can be made. Thereby, the elastic modulus of the glass substrate can be lowered in the vicinity of the temperature at which anatase-type titania crystals can be grown, and appropriate surface compressive stress can be generated according to the heating conditions of the present invention. As a result, a titanium oxide thin film having excellent friction resistance can be obtained. As such a glass substrate, soda lime glass is optimal because it has great industrial importance and needs to be tempered.

ガラス基板の寸法は特に限定されるものではないが、通常厚さが2.5〜25mm程度である。また、通常面積は0.01m以上であるが、ガラスに強度が要求される用途では大面積で使用されることが多いことから、面積が0.5m以上である基板に酸化チタン薄膜を形成することが好適である。より好適には1m以上である。 Although the dimension of a glass substrate is not specifically limited, Usually, thickness is about 2.5-25 mm. In addition, although the area is usually 0.01 m 2 or more, it is often used in a large area in applications where the strength of glass is required, so a titanium oxide thin film is applied to a substrate having an area of 0.5 m 2 or more. It is preferable to form. More preferably, it is 1 m 2 or more.

チタン元素を含有する液体を塗布する前に、ガラス基板の表面を洗浄しておくことが、塗布ムラや欠陥の発生を防止し、酸化チタン薄膜の密着性を向上させるために好ましい。界面活性剤を使用して洗浄するのみでも良いが、酸性水溶液と界面活性剤含有水溶液の両方で洗浄することが好ましい。酸を含有する水溶液、例えば酢酸水で洗浄してから、さらに界面活性剤を含有する水で洗浄し、最後に水で十分洗浄することで、ガラスの運搬中に付着した汚れなどを適切に洗浄することが可能である。   Before applying the liquid containing the titanium element, it is preferable to clean the surface of the glass substrate in order to prevent application unevenness and defects and improve the adhesion of the titanium oxide thin film. Although it may be cleaned only with a surfactant, it is preferable to clean with both an acidic aqueous solution and a surfactant-containing aqueous solution. Wash with an acid-containing aqueous solution, for example, acetic acid water, then with a surfactant-containing water, and finally with water to properly clean the dirt adhered during the transportation of the glass. Is possible.

ガラス基板の表面にチタン元素を含有する液体を塗布する方法は特に限定されず、スプレーコーティング、フローコーティング、スピンコーティング、ディップコーティング、ロールコーティングその他の各種のコーティング法が採用される。   The method for applying the liquid containing titanium element to the surface of the glass substrate is not particularly limited, and various coating methods such as spray coating, flow coating, spin coating, dip coating, roll coating and the like are employed.

中でも、干渉色が観察されず、しかも透明性に優れた薄膜を形成するためには、チタン元素を含有する液体からなる霧状の微粒子を前記ガラス基板の表面に付着させることによって塗布することが好適である。こうすることによって、酸化チタン薄膜の表面に微細な凹凸を形成することが可能であり、干渉色が視認されない薄膜を形成することができる。特にアナターゼ型の酸化チタンの結晶は約2.5の高い屈折率を有しているので、干渉色が外観上問題となりやすいからこの点は重要である。また、僅かな膜厚ムラでも干渉色の変化や干渉縞として容易に視認されるので、外観ムラの目立たない酸化チタン薄膜を得るためにも、上記方法が好適である。この方法は、膜厚ムラの発生しやすい大面積に均一に塗布する場合に特に有効である。   Among them, in order to form a thin film with no interference color observed and excellent transparency, it is possible to apply by attaching mist-like fine particles made of a liquid containing a titanium element to the surface of the glass substrate. Is preferred. By carrying out like this, it is possible to form a fine unevenness | corrugation on the surface of a titanium oxide thin film, and can form the thin film from which interference color is not visually recognized. In particular, since anatase-type titanium oxide crystals have a high refractive index of about 2.5, this is important because interference colors tend to cause problems in appearance. In addition, since even a slight film thickness unevenness is easily visually recognized as a change in interference color or interference fringes, the above method is also suitable for obtaining a titanium oxide thin film with inconspicuous appearance unevenness. This method is particularly effective when uniformly coating a large area where film thickness unevenness is likely to occur.

具体的には、エアー式スプレーガンや超音波噴霧器を使用して塗布することが好適である。このような装置を使用して塗布することで、例えば酸化チタンゾルを塗布することも可能である。このようなゾルは、元々固体微粒子を含んでいるので、表面に微細な凹凸を形成させるのに有効である。このとき透明性の高い塗膜を得るためには、チタン元素を含有する液体中のチタン元素含有量を0.1〜10重量%とすることが好適である。希薄な液を塗布することで、酸化チタン薄膜表面に大きな凹凸を発生して透明性が悪化するのを最低限に抑えることができるからである。   Specifically, it is preferable to apply using an air spray gun or an ultrasonic sprayer. By applying using such an apparatus, for example, titanium oxide sol can be applied. Since such a sol originally contains solid fine particles, it is effective for forming fine irregularities on the surface. At this time, in order to obtain a highly transparent coating film, it is preferable that the content of titanium element in the liquid containing titanium element is 0.1 to 10% by weight. This is because by applying a dilute liquid, it is possible to minimize the occurrence of large irregularities on the surface of the titanium oxide thin film and deterioration of transparency.

チタン元素を含有する液体を塗布する際にエアー式スプレーガンを用いる場合には、ノズルからの単位時間当たりの吐出量を1〜10ml/分とすることが好適である。このように比較的少量の吐出量で吹き付けることによって、気泡の噛み込みがなく、微細な凹凸を形成することができ、しかも均一な厚みで塗布することが容易となる。吐出量はより好適には7ml/分以下である。また、スプレーガンに供給する好適なエアー圧力は0.13〜0.8MPaである。エアー圧力を低めに設定するほうが、望ましい表面形状を実現しやすいことから、エアー圧力はより好適には0.4MPa以下であり、さらに好適には0.3MPa以下である。なお、ここでいうエアー圧力は絶対圧力であり、大気圧との差圧はこの値から約0.1MPa減じた値となる。必要に応じて、塗布、乾燥を繰り返して重ね塗りを行うこともできる。   When an air spray gun is used when applying a liquid containing titanium element, it is preferable that the discharge rate per unit time from the nozzle is 1 to 10 ml / min. By spraying with a relatively small discharge amount in this way, bubbles are not caught, fine irregularities can be formed, and it becomes easy to apply with a uniform thickness. The discharge amount is more preferably 7 ml / min or less. Moreover, the suitable air pressure supplied to a spray gun is 0.13-0.8 MPa. Since it is easier to realize a desirable surface shape when the air pressure is set lower, the air pressure is more preferably 0.4 MPa or less, and even more preferably 0.3 MPa or less. The air pressure here is an absolute pressure, and the differential pressure from the atmospheric pressure is a value obtained by subtracting about 0.1 MPa from this value. If necessary, recoating can be performed by repeating coating and drying.

また、チタン元素を含有する液体を塗布する際に超音波噴霧器を用いる場合には、超音波噴霧器の液体タンクにおける液温をガラス基板の表面温度よりも5〜90℃高く設定することが好適である。超音波噴霧器から発生する液滴は、エアー式スプレーガンによって発生する液滴よりも小さく、強い気流で吹き付けるわけではないが、ガラス基板の表面を液滴の温度よりも低く保つことでガラス基板上に均質に塗布することができる。本方法は、特に極めて薄く均一に塗布する際に、表面に微細な凹凸を有する酸化チタン薄膜を形成することができて有用である。   Moreover, when using an ultrasonic atomizer when apply | coating the liquid containing a titanium element, it is suitable to set the liquid temperature in the liquid tank of an ultrasonic atomizer 5 to 90 degreeC higher than the surface temperature of a glass substrate. is there. The droplets generated from the ultrasonic sprayer are smaller than the droplets generated by an air spray gun and are not sprayed with a strong airflow, but the glass substrate surface is kept lower than the droplet temperature by keeping it on the glass substrate. Can be applied uniformly. This method is useful because it can form a titanium oxide thin film having fine irregularities on the surface, particularly when applied extremely thinly and uniformly.

塗布された塗膜は、乾燥してから加熱処理に供される。乾燥方法は特に限定されるものではなく、比較的低温で加熱する方法や乾燥空気を吹き付ける方法が例示される。例えば、前述のようにエアー式スプレーガンを用いて塗布する場合には、スプレーガンのノズルに供給する液体を遮断して、エアーのみを吹き付けて乾燥させる方法が好適に採用される。また、超音波噴霧器を使用する場合には、塗布膜厚が薄いこともあり、乾燥空気を接触させるだけでも乾燥させることが可能である。   The applied coating is dried and then subjected to a heat treatment. The drying method is not particularly limited, and examples thereof include a method of heating at a relatively low temperature and a method of blowing dry air. For example, when applying using an air type spray gun as mentioned above, the method of interrupting | blocking the liquid supplied to the nozzle of a spray gun, and spraying only air and drying is employ | adopted suitably. Moreover, when using an ultrasonic atomizer, the coating film thickness may be thin, and it is possible to dry only by contacting with dry air.

チタン元素を含有する液体が塗布されたガラス板に、加熱処理を施すことによって、焼成された酸化チタン薄膜が形成される。本発明においては、前記液体が塗布された表面を550〜700℃の最高温度まで加熱することが重要である。この温度範囲で加熱することで酸化チタン薄膜を強固なものとすることができると同時に、ガラス基板の軟化点に近い温度まで加熱することで、冷却後の酸化チタン薄膜が基板に密着しやすくなるからである。代表的なソーダライムガラスではASTM C338−57で規定されるガラスの軟化点は720〜730℃である。前記最高温度が550℃未満では、酸化チタン薄膜が強固なものとならず、また、ガラスの軟化点から随分低い値であるために酸化チタン薄膜の密着性も不十分である。最高温度は好適には600℃以上である。一方、最高温度が700℃を超えたのでは、ガラスの軟化の兆候が見られ、焼成中にガラス基板の平面性が損なわれ、得られるガラス板に歪が生じることになる。最高温度は好適には650℃以下である。   A fired titanium oxide thin film is formed by subjecting a glass plate coated with a liquid containing a titanium element to a heat treatment. In the present invention, it is important to heat the surface coated with the liquid to a maximum temperature of 550 to 700 ° C. By heating in this temperature range, the titanium oxide thin film can be strengthened, and at the same time, by heating to a temperature close to the softening point of the glass substrate, the cooled titanium oxide thin film can easily adhere to the substrate. Because. In a typical soda lime glass, the softening point of the glass specified by ASTM C338-57 is 720 to 730 ° C. When the maximum temperature is less than 550 ° C., the titanium oxide thin film does not become strong, and the titanium oxide thin film has insufficient adhesion because it has a value that is considerably lower than the softening point of the glass. The maximum temperature is preferably 600 ° C. or higher. On the other hand, if the maximum temperature exceeds 700 ° C., signs of glass softening are observed, the flatness of the glass substrate is impaired during firing, and the resulting glass plate is distorted. The maximum temperature is preferably 650 ° C. or lower.

チタン元素を含有する液体が塗布されたガラス板を加熱する際の昇温速度は特に限定されない。しかしながら下記式(2)を満足する速度で昇温することが好適である。
5 ≦ b/t ≦ 30 (2)
但し、
b:加熱する際に、200℃から500℃まで昇温するのに要する時間(秒)
t:ガラス基板の厚さ(mm)である。
The temperature increase rate when heating the glass plate coated with the liquid containing titanium element is not particularly limited. However, it is preferable to raise the temperature at a speed that satisfies the following formula (2).
5 ≦ b / t ≦ 30 (2)
However,
b: Time required for heating from 200 ° C. to 500 ° C. when heating (seconds)
t: the thickness (mm) of the glass substrate.

このように比較的急速に昇温させることで、アナターゼ型の酸化チタン結晶の成長可能な温度まで短時間で上昇させることができ、ガラス基板としてアルカリ金属を含有するガラス基板を使用する場合に、アルカリ金属イオンが不必要に拡散することを防止することができる。特に酸化チタンが無定形であったり、不完全な結晶形態であったり、揮発成分を含んでいるようなときにはアルカリ金属イオンが拡散しやすいため、急速に昇温して、アナターゼ型の結晶が成長可能な温度まですばやく到達させることが好適である。したがって、b/tの値が5以上であることが好適であり、10以上であることがより好適である。但し、厚みの大きいガラス基板をあまり急速に加熱したのでは、基板の表面と中心との温度差が大きくなりすぎて、発生する過大な応力によって加熱時にガラス基板が破損する虞があることから、b/tの値が30以下であることが好適である。より好適には20以下である。   By raising the temperature relatively quickly in this way, it can be raised in a short time to a temperature at which anatase-type titanium oxide crystals can be grown, and when using a glass substrate containing an alkali metal as a glass substrate, It is possible to prevent alkali metal ions from unnecessarily diffusing. Especially when titanium oxide is amorphous, incomplete crystal form, or contains volatile components, alkali metal ions tend to diffuse, so the temperature rises rapidly and anatase-type crystals grow. It is preferable to quickly reach a possible temperature. Therefore, the value of b / t is preferably 5 or more, and more preferably 10 or more. However, if the glass substrate having a large thickness is heated too quickly, the temperature difference between the surface and the center of the substrate becomes too large, and the glass substrate may be damaged during heating due to excessive stress generated. It is preferable that the value of b / t is 30 or less. More preferably, it is 20 or less.

また、前記液体が塗布された表面の温度が550〜700℃の温度範囲にある時間が20〜500秒であることが好適である。この温度範囲にある時間が一定時間であることで、比較的柔らかい状態にあるガラス基板上でアナターゼ型の結晶が十分に成長し、結果として強固な薄膜がガラス基板に密着することができるのではないかと考えられる。この時間が20秒未満である場合には、光触媒機能が十分に発揮できなかったり、膜の硬度や強度が不十分になったり、基板への密着性が低下したりする虞がある。より好適には40秒以上である。一方、この時間が500秒を超える場合には、ガラス基板に歪が生じたり、アルカリ金属イオンが酸化チタン薄膜中に拡散したり、ルチル型の結晶構造を有する結晶が増加したりする虞があり好ましくない。より好適には300秒以下である。   Moreover, it is suitable that the time in which the temperature of the surface on which the liquid is applied is in a temperature range of 550 to 700 ° C. is 20 to 500 seconds. If the time in this temperature range is a certain time, anatase-type crystals can grow sufficiently on a relatively soft glass substrate, and as a result, a strong thin film can adhere to the glass substrate. It is thought that there is not. When this time is less than 20 seconds, the photocatalytic function may not be sufficiently exhibited, the film hardness and strength may be insufficient, and the adhesion to the substrate may be reduced. More preferably, it is 40 seconds or more. On the other hand, if this time exceeds 500 seconds, the glass substrate may be distorted, alkali metal ions may diffuse into the titanium oxide thin film, or crystals having a rutile crystal structure may increase. It is not preferable. More preferably, it is 300 seconds or less.

さらに、上記最高温度に到達した後で、下記式(1)を満足する条件で冷却することが重要である。
0.2 ≦ a/t ≦ 5 (1)
但し、
a:冷却する際に、500℃から200℃まで降温するのに要する時間(秒)
t:ガラス基板の厚さ(mm)である。
Furthermore, after reaching the maximum temperature, it is important to cool under conditions that satisfy the following formula (1).
0.2 ≦ a / t 2 ≦ 5 (1)
However,
a: Time required for cooling from 500 ° C. to 200 ° C. during cooling (seconds)
t: the thickness (mm) of the glass substrate.

降温速度をガラス基板の厚みの2乗で割った値が、降温後に得られるガラス板に残存する表面圧縮応力の値と相関関係を有することが経験的に分かっている。このように急速に冷却することで、基板表面に圧縮応力が残存する形で冷却することができる。基板表面に圧縮応力が残存することで、ガラス基板自体の強度が向上するのみならず、基板表面に形成される酸化チタン膜を剥離しにくいものにすることができるようである。(1)式中a/tの値が0.2未満の場合には、冷却速度が速すぎて降温途中でガラス基板が破損する虞がある。好適には0.3以上であり、より好適には0.5以上である。一方、(1)式中a/tの値が5を超える場合には、得られる酸化チタン薄膜の密着性が不十分になる。好適には3以下であり、より好適には2以下である。 It has been empirically known that the value obtained by dividing the temperature drop rate by the square of the thickness of the glass substrate has a correlation with the value of the surface compressive stress remaining in the glass plate obtained after the temperature drop. By rapidly cooling in this way, it is possible to cool the substrate in such a way that compressive stress remains on the substrate surface. By remaining compressive stress on the substrate surface, it seems that not only the strength of the glass substrate itself is improved, but also the titanium oxide film formed on the substrate surface can be made difficult to peel. (1) When the value of a / t 2 in the formula is less than 0.2, the cooling rate is too fast and the glass substrate may be damaged during the temperature drop. Preferably it is 0.3 or more, more preferably 0.5 or more. On the other hand, when the value of a / t 2 in the formula (1) exceeds 5, the adhesion of the resulting titanium oxide thin film becomes insufficient. It is preferably 3 or less, more preferably 2 or less.

上述のように、ガラス基板を昇温させ、高温に維持し、その後降温させるための装置は、本発明の処理条件を満足できるものであれば特に限定されるものではない。例えば、ガラスの強化処理を行う強化炉などを好適に使用することができる。   As described above, the apparatus for raising the temperature of the glass substrate, maintaining it at a high temperature, and then lowering the temperature is not particularly limited as long as the processing conditions of the present invention can be satisfied. For example, a tempering furnace that performs a tempering treatment of glass can be suitably used.

例えば、チタン元素を含有する液体を塗布したガラス板は、高温に維持された加熱炉の中に導入される。複数のローラーを回転させて加熱炉内に導入することが好適である。加熱炉内を加熱する方法は特に限定されず、電気ヒーターによる加熱であっても良いし、ガスや石油等の燃料を燃焼させて加熱する方法であっても良い。加熱炉内で好適には式(2)を満足するような条件でガラス板を昇温させる。この間、加熱炉内においてローラーの回転方向を切り替えることでガラス板を水平方向に揺動することが好ましい。こうすることで局所的な加熱ムラの発生を防止することができ、ガラス板が破損するのを防止することができる。ローラー搬送以外の搬送方法としてコンベア搬送や吊り下げ搬送も採用可能である。   For example, a glass plate coated with a liquid containing titanium element is introduced into a heating furnace maintained at a high temperature. It is preferable to rotate a plurality of rollers and introduce them into the heating furnace. The method for heating the inside of the heating furnace is not particularly limited, and heating by an electric heater may be used, or a method of heating by burning a fuel such as gas or petroleum may be used. In the heating furnace, the glass plate is preferably heated under conditions that satisfy the formula (2). During this time, it is preferable to swing the glass plate in the horizontal direction by switching the rotation direction of the rollers in the heating furnace. By doing so, local heating unevenness can be prevented and the glass plate can be prevented from being damaged. Conveyor conveyance and hanging conveyance can also be adopted as a conveyance method other than roller conveyance.

加熱炉内でのガラス基板表面の温度は、非接触式の赤外線温度計によって連続的にモニターすることが可能である。最高温度に到達してから加熱炉から取り出して式(1)を満足する条件で冷却する。加熱炉から取り出す際には、例えば、ローラーを回転させて取り出すことが可能である。冷却に際しては、冷却槽の中で、加圧した空気を一気に吹き付けて冷却する方法が好適である。空気は、基板の両面に配置された多数のノズルから吹き付けて、均一に冷却できるようにすることが好ましい。このとき、加熱炉内と同様に、ローラーの回転方向を切り替えることでガラス板を水平方向に揺動することが、局所的な冷却ムラの発生を防止することができ、ガラス板が破損するのを防止することができて好ましい。   The temperature of the glass substrate surface in the heating furnace can be continuously monitored by a non-contact type infrared thermometer. After reaching the maximum temperature, it is taken out from the heating furnace and cooled under the condition satisfying the formula (1). When taking out from a heating furnace, it is possible to take out by rotating a roller, for example. In cooling, a method of cooling by blowing pressurized air at once in a cooling tank is suitable. Air is preferably blown from a number of nozzles arranged on both sides of the substrate so that it can be cooled uniformly. At this time, as in the heating furnace, it is possible to prevent the occurrence of local cooling unevenness by oscillating the glass plate in the horizontal direction by switching the rotation direction of the roller, and the glass plate is damaged. Is preferable.

こうして得られたガラス基板の表面圧縮応力は20〜250MPaである。この値はJIS R3222に準じて測定したものである。このように一定の表面圧縮応力が残存するようにすることで、酸化チタン薄膜とガラス基板との密着性が良好になる。ガラス基板に残存する表面圧縮応力が小さすぎる場合には得られる酸化チタン薄膜の密着性が不十分になり、好適には50MPa以上である。一方、大きすぎる場合には、降温途中でガラス基板が破損する虞があり、好適には200MPa以下である。このように高性能の光触媒性能を有する強固かつ密着性に優れた酸化チタン薄膜を形成するための熱処理条件の設定の結果、酸化チタン薄膜の形成と同時にいわゆる倍強度ガラス、強化ガラスあるいは超強化ガラスと呼ばれるガラスと同等の強度を有するガラス板が製造できるので、生産効率の点からも極めて優れている。なお、上記表面圧縮応力は酸化チタン薄膜の形成されていない面で測定することが可能である。   The glass substrate thus obtained has a surface compressive stress of 20 to 250 MPa. This value is measured according to JIS R3222. Thus, by making a certain surface compressive stress remain, the adhesiveness of a titanium oxide thin film and a glass substrate becomes favorable. When the surface compressive stress remaining on the glass substrate is too small, the obtained titanium oxide thin film has insufficient adhesion, and is preferably 50 MPa or more. On the other hand, if it is too large, the glass substrate may be damaged during the temperature drop, and is preferably 200 MPa or less. As a result of setting the heat treatment conditions to form a strong and highly adherent titanium oxide thin film having high performance photocatalytic performance, so-called double-strength glass, tempered glass or super-tempered glass is formed simultaneously with the formation of the titanium oxide thin film. Since a glass plate having a strength equivalent to that of glass called can be produced, it is extremely excellent in terms of production efficiency. The surface compressive stress can be measured on the surface where the titanium oxide thin film is not formed.

このようにして得られた酸化チタン薄膜の結晶構造は、特に限定されないが、アナターゼ型を主として含むものであることが好ましく、実質的にアナターゼ型の結晶のみからなる薄膜であることが、光触媒活性の点からより好ましい。形成された酸化チタンの結晶構造は広角X線回折測定などで確認できる。   The crystal structure of the titanium oxide thin film thus obtained is not particularly limited, but it is preferable that the titanium oxide thin film mainly contains anatase type, and that it is a thin film substantially consisting only of anatase type crystals is the point of photocatalytic activity. Is more preferable. The crystal structure of the formed titanium oxide can be confirmed by wide-angle X-ray diffraction measurement or the like.

形成される膜厚も特に限定されるものではなく、平均膜厚として0.02〜1μm程度が例示される。触媒活性の点からは、一定以上の膜厚を有することが好ましく、特に薄すぎる場合には基板からのアルカリ金属イオンの拡散の影響も受けやすい。より好適には0.05μm以上であり、さらに好適には0.1μm以上である。一方、膜厚が一定以上厚くなっても、もはやそれ以上の光触媒効果の向上は期待できず、原料コストが上昇するだけである。より好適には0.7μm以下であり、さらに好適には0.5μm以下である。   The film thickness to be formed is not particularly limited, and an average film thickness of about 0.02 to 1 μm is exemplified. From the viewpoint of catalytic activity, it is preferable to have a film thickness of a certain level or more, and when it is too thin, it is easily affected by the diffusion of alkali metal ions from the substrate. More preferably, it is 0.05 micrometer or more, More preferably, it is 0.1 micrometer or more. On the other hand, even if the film thickness increases beyond a certain level, no further improvement in the photocatalytic effect can be expected, and only the raw material cost increases. More preferably, it is 0.7 μm or less, and further preferably 0.5 μm or less.

酸化チタン結晶の屈折率はアナターゼ型で約2.5であり、一般のガラスの屈折率(1.5程度)と比較してかなり大きいことから、界面での反射に由来する干渉色の発生する可能性が大きい。例えば0.1〜1μm程度の厚みの膜は干渉色を発生しやすい膜厚であるから、僅かな厚みムラが干渉縞として視認されやすい。その点からは、チタン元素を含有する液体からなる霧状の微粒子を前記ガラス基板の表面に付着させることによって塗布することが好適である。こうすることによって、酸化チタン薄膜の表面に微細な凹凸を形成することが可能であり、干渉色が観察されず、しかも透明性に優れた薄膜を形成することができる。   The refractive index of the titanium oxide crystal is about 2.5 for the anatase type, which is considerably larger than the refractive index of general glass (about 1.5), so that interference color derived from reflection at the interface occurs. The potential is great. For example, since a film having a thickness of about 0.1 to 1 μm is a film thickness that easily generates interference colors, slight thickness unevenness is likely to be visually recognized as interference fringes. From this point, it is preferable to apply the mist-like fine particles made of a liquid containing a titanium element by adhering to the surface of the glass substrate. By doing so, it is possible to form fine irregularities on the surface of the titanium oxide thin film, no interference color is observed, and a thin film having excellent transparency can be formed.

酸化チタン薄膜の表面に形成された凹凸の形状は、干渉色を発生しない程度に凹凸を深くすることが好適である。一方、凹凸の深さが一定以上になると、今度は膜面が白化し、曇価(ヘーズ値)が上昇して好ましくない。したがって、両者を同時に満足する凹凸形状にすることが望ましい。このような凹凸形状の測定方法は限定されるものではなく、触針式のものを使用することも可能ではあるが、白化を防止するための凹凸の深さは光の波長よりも小さな深さであることを要するから、原子間力顕微鏡や、トンネル顕微鏡の原理を利用した観察方法が好適である。   As for the shape of the unevenness formed on the surface of the titanium oxide thin film, it is preferable that the unevenness is deepened to the extent that no interference color is generated. On the other hand, if the depth of the unevenness is more than a certain level, the film surface is now whitened and the haze value is increased, which is not preferable. Therefore, it is desirable to make the concavo-convex shape satisfying both simultaneously. The measurement method of such unevenness is not limited, and it is possible to use a stylus type, but the depth of the unevenness to prevent whitening is smaller than the wavelength of light. Therefore, an observation method using the principle of an atomic force microscope or a tunnel microscope is preferable.

凹凸の深さは、干渉色を発生せず、曇価が上昇しない凹凸であれば良いが、具体的には、原子間力顕微鏡を用いて13μmの長さに渡ってスキャンしたときのJIS B0601で規定する十点平均粗さ(Rz)の値が5〜50nmであることが好適である。干渉色を発生しないためには上記Rzの値が10nm以上であることがより好適である。また、酸化チタン薄膜の白化を防止するためには、上記Rzの値が30nm以下であることがより好適である。この凹凸深さであれば可視光の空気中での波長(380〜780nm)に比べて十分に小さいので白化しにくい。一方、酸化チタン薄膜内を往復する光路長は、凹部と凸部とでは、凹凸の深さの2倍にさらに屈折率の2.5を掛けた値になるので、上記5〜50nm程度の凹凸であっても光路長の差は大きく、干渉色を発生しにくいようである。   The depth of the unevenness may be an unevenness that does not generate an interference color and does not increase the haze, but specifically, JIS B0601 when scanned over a length of 13 μm using an atomic force microscope. It is preferable that the value of the ten-point average roughness (Rz) specified in (5) is 5 to 50 nm. In order not to generate an interference color, the value of Rz is more preferably 10 nm or more. In order to prevent whitening of the titanium oxide thin film, the Rz value is more preferably 30 nm or less. If it is this uneven | corrugated depth, since it is sufficiently small compared with the wavelength (380-780 nm) in the air of visible light, it is hard to whiten. On the other hand, the optical path length reciprocating in the titanium oxide thin film is a value obtained by multiplying the concave and convex portions by twice the depth of the concave and convex portions and a refractive index of 2.5. Even so, the difference in optical path length is large, and interference colors are unlikely to occur.

得られた酸化チタン薄膜を有するガラス板の曇価(ヘーズ値)が5%以下であることが好適であり、2%以下であることがより好適である。ここで曇価とは、JIS R3212に記載された方法に準じて測定した値である。高度な視認性が要求される用途向けには、曇価が1%以下であることがより好適であり、0.5%以下であることが更に好適である。さらに可視光(380〜780nm)全域に亘って70%以上の光線透過率を有することが好適である。光線透過率は上記波長全域に亘って75%以上であることがより好適であり、80%以上であることがさらに好適である。   The haze value (haze value) of the obtained glass plate having a titanium oxide thin film is preferably 5% or less, and more preferably 2% or less. Here, the haze value is a value measured according to the method described in JIS R3212. For applications that require high visibility, the haze value is more preferably 1% or less, and even more preferably 0.5% or less. Furthermore, it is preferable to have a light transmittance of 70% or more over the entire visible light (380 to 780 nm). The light transmittance is more preferably 75% or more over the entire wavelength range, and further preferably 80% or more.

このように、優れた光触媒機能を有し、強固かつ密着性の良好な酸化チタン薄膜を有するとともに、表面圧縮応力の高い高強度のガラス板が得られる。また、広い面積のガラス板に対しても外観の良好な酸化チタン薄膜を形成することができ、同時にガラスの強度を向上させることも可能であり、しかも生産性も良好なので、多くの用途に使用することができる。発揮することのできる光触媒機能としては、表面の親水化のほか、防汚機能、抗菌機能、有毒ガスの分解機能、脱臭機能などが挙げられる。例えば、建築物用窓ガラス、建築物外壁用ガラス、天窓、手すり用ガラス板、自動車用窓ガラス、鉄道車両用窓ガラス、航空機用窓ガラス、船舶用窓ガラス、エレベーター用窓ガラス、その他各種乗り物用の窓ガラス、道路又は鉄道用の防音壁、太陽光発電用カバーガラス、太陽熱温水器用カバーガラス、防護用又はスポーツ用ゴーグル又はマスク、冷凍冷蔵食品陳列ケースのガラス板、野菜陳列ケースのガラス板、計測機器のカバーガラス、各種鏡などが例示される。   As described above, a high-strength glass plate having an excellent photocatalytic function, having a strong titanium oxide thin film with good adhesion, and high surface compressive stress can be obtained. In addition, a titanium oxide thin film with a good appearance can be formed on a large area glass plate, and at the same time it is possible to improve the strength of the glass, and the productivity is also good, so it is used for many applications. can do. Photocatalytic functions that can be exhibited include, in addition to surface hydrophilization, antifouling functions, antibacterial functions, toxic gas decomposition functions, and deodorizing functions. For example, building window glass, building exterior glass, skylight, handrail glass plate, automotive window glass, railway vehicle window glass, aircraft window glass, ship window glass, elevator window glass, and other various vehicles. Window glass for roads, sound barriers for roads or railways, cover glass for photovoltaic power generation, cover glass for solar water heaters, protective goggles or masks for sports, glass plates for frozen refrigerated food display cases, glass plates for vegetable display cases Examples thereof include cover glasses of measuring instruments, various mirrors, and the like.

さらに、樹脂中間膜の両側にガラス板を積層した合わせガラスであって、少なくとも一方のガラス板として上記ガラス板を酸化チタン薄膜被覆面を外側にして積層してなる合わせガラスも極めて有用である。ここで使用される樹脂中間膜としては、ポリビニルブチラール、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリウレタンなどが挙げられる。このような合わせガラスの製造方法としては、常圧下で加熱圧着する方法や減圧下で加熱して接着する方法が例示される。このように光触媒性能を有する強固かつ密着性の良好な酸化チタン薄膜を有し、しかも強度の高いガラス板を使用して、いわゆる合わせガラスの構成とすることで、安全性をさらに改善した合わせガラスを提供することができる。このような高度な安全性能が要求される用途は、道路や鉄道用の防音壁、建築物用の外壁、建築物用窓ガラス、天窓、手すり用ガラス板などである。   Furthermore, a laminated glass in which glass plates are laminated on both sides of the resin intermediate film, and laminated glass with the above-mentioned glass plate as the at least one glass plate with the titanium oxide thin film coating surface on the outside is also extremely useful. Examples of the resin intermediate film used here include polyvinyl butyral, ethylene-vinyl acetate copolymer, and polyurethane. Examples of the method for producing such a laminated glass include a method of thermocompression bonding under normal pressure and a method of bonding by heating under reduced pressure. Laminated glass with improved safety by having a titanium oxide thin film with photocatalytic performance and good adhesion and having a high strength glass plate to form a so-called laminated glass. Can be provided. Applications requiring such a high level of safety performance include road and railway soundproof walls, building exterior walls, building window glass, skylights, and handrail glass plates.

なかでも、道路や鉄道用の防音壁は、高度な安全性を要求され、しかも粉塵や排ガス等で汚染されやすく、清掃回数を減らす要求も高い用途であることから、本発明の合わせガラスを使用することが特に有用な用途である。   Among them, sound barriers for roads and railways are required to have a high level of safety, are easily contaminated with dust and exhaust gas, and are highly demanded to reduce the number of cleanings. It is a particularly useful application.

以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

実施例1
原料として、縦1000mm、横1000mm、厚さ4mmのソーダライムガラスを使用した。このソーダライムガラスは、アルカリ金属としてナトリウムを10重量%含有するものであり、ASTM C338−57に準じて測定した軟化温度が720〜730℃のものである。このソーダライムガラス基板の錫拡散層側の面の表面圧縮応力をJIS R3222に準じて測定したところ、6.3MPaであった。ソーダライムガラスの表裏両面を1規定の酢酸水溶液を用いてスポンジでガラス基板の表面を洗浄してから水洗し、引き続き界面活性剤を水で希釈したものを用いて、スポンジでガラス基板の表面を洗浄した。その後、界面活性剤を多量の水で洗い流してからエアーブローして水分を取り除いた。
Example 1
As a raw material, soda lime glass having a length of 1000 mm, a width of 1000 mm, and a thickness of 4 mm was used. This soda lime glass contains 10% by weight of sodium as an alkali metal, and has a softening temperature of 720 to 730 ° C. measured according to ASTM C338-57. When the surface compressive stress of the surface of the soda lime glass substrate on the tin diffusion layer side was measured according to JIS R3222, it was 6.3 MPa. Wash the front and back of soda lime glass with a sponge using 1N acetic acid aqueous solution, and then wash with water, and then use a diluted surfactant with water to clean the surface of the glass substrate with a sponge. Washed. Thereafter, the surfactant was washed away with a large amount of water and then air blown to remove moisture.

洗浄したガラス基板を壁面に立てかけて、錫拡散層側の反対側の面にアネスト岩田株式会社製のエアー式スプレーガン「小型LPH−100−124LVG」を用いて酸化チタン微粒子含有ゾルを塗布した。ここで使用した酸化チタン微粒子含有ゾルは、山中産業株式会社製「YAL−COAT」であり、アナターゼ型酸化チタン微粒子を含有し、ペルオキシチタン酸を併せて含有するゾルである。チタン元素の含有量は約0.5重量%であり、媒質は主として水であり、液のpHは6.8である。スプレーガンに供給するエアー圧を0.2MPa(大気圧との差圧は約0.1MPa)とし、ノズルからの単位時間当たりの塗布量を5ml/分に設定して、ガラス基板から15cm離れた位置から、一定距離を保ちながら水平方向に移動させながら塗布した。左端あるいは右端まで到達したところで上下方向に位置をずらせて全体に塗布を行った。微細で均一な霧状の液滴がガラス基板上に均一に付着した。このときガラス基板の全体が一様に濡れるようなことがなく、液が流れるようなこともないようにした。   The cleaned glass substrate was stood against the wall surface, and the sol containing titanium oxide fine particles was applied to the surface opposite to the tin diffusion layer side using an air spray gun “Small LPH-100-124LVG” manufactured by Anest Iwata Corporation. The titanium oxide fine particle-containing sol used here is “YAL-COAT” manufactured by Yamanaka Sangyo Co., Ltd., which contains anatase-type titanium oxide fine particles and also contains peroxytitanic acid. The content of elemental titanium is about 0.5% by weight, the medium is mainly water, and the pH of the liquid is 6.8. The air pressure supplied to the spray gun was set to 0.2 MPa (the differential pressure from the atmospheric pressure was about 0.1 MPa), and the coating amount per unit time from the nozzle was set to 5 ml / min. It was applied while moving in a horizontal direction while maintaining a certain distance from the position. When reaching the left end or the right end, the whole was applied by shifting the position in the vertical direction. Fine and uniform mist droplets adhered uniformly on the glass substrate. At this time, the entire glass substrate was not evenly wetted, and the liquid did not flow.

噴霧塗布した後、スプレーガンへのゾルの供給を止め、エアーのみをエアー圧0.2MPa(大気圧との差圧は約0.1MPa)で供給して、やはり15cm離れた位置から空気を吹き付けて塗布したときと同様に移動させて、乾燥空気を塗布面に吹き付けて塗膜を乾燥させた。引き続いて再びスプレーガンにゾルを供給して1回目と同様にして2回目の塗布を行い、その後1回目と同様にして乾燥させた。さらにもう一回同様に塗布と乾燥を繰り返し、合計で3回重ね塗りを行った。上記塗布作業においては、塗布した直後には軽く曇るものの、乾燥すればほぼ透明になった。また、乾燥前後において干渉色に由来すると思われる着色は認められなかった。   After spray application, stop supplying sol to the spray gun, supply only air at an air pressure of 0.2 MPa (difference from atmospheric pressure is about 0.1 MPa), and spray air from a position 15 cm away The coated film was dried by spraying dry air onto the coated surface. Subsequently, the sol was again supplied to the spray gun, the second application was performed in the same manner as the first time, and then the drying was performed in the same manner as the first time. In addition, coating and drying were repeated in the same manner once more, and a total of three times of overcoating was performed. In the above coating operation, although it became slightly cloudy immediately after coating, it became almost transparent when dried. Moreover, the coloring considered to be derived from interference color before and after drying was not recognized.

こうして得られた塗膜が形成されたガラス板を、タムグラス・エンジニアリング社製強化炉「HTF2448」を用いて加熱処理した。まず室温下で塗布面が上側になるようにして搬送ローラーの上に載せ、ローラーを回転させて加熱炉中に搬送した。加熱炉は電気ヒーターによって炉温が705〜735℃に維持されている。この中に搬送されたガラス基板の塗布面の表面温度は、加熱炉の内部に設置された非接触式の赤外線温度計によって経時的にモニターした。その結果、200℃から500℃まで温度が上昇するのに64秒要した。所要時間(b:秒)を板厚(t:mm)で割った値(b/t)は16であった。加熱炉内ではローラーの回転を反転させながらオシュレーション(揺動)操作を繰り返して、加熱ムラが発生するのを防止した。   The glass plate on which the coating film thus obtained was formed was heat-treated using a tempered furnace “HTF2448” manufactured by Tam Glass Engineering. First, it was placed on a conveying roller with the coating surface facing upward at room temperature, and the roller was rotated and conveyed into a heating furnace. The furnace temperature is maintained at 705 to 735 ° C. by an electric heater. The surface temperature of the coated surface of the glass substrate conveyed therein was monitored over time by a non-contact infrared thermometer installed inside the heating furnace. As a result, it took 64 seconds for the temperature to rise from 200 ° C to 500 ° C. A value (b / t) obtained by dividing the required time (b: second) by the plate thickness (t: mm) was 16. In the heating furnace, the oscillation (oscillation) operation was repeated while reversing the rotation of the roller to prevent heating unevenness.

その後最高温度の625℃まで達したところで、加熱炉から冷却槽内にローラーを用いて搬送し、冷却槽内で冷却した。冷却に際しては、基板の上下両方向から多数のノズルを介して大量の圧縮空気を吹き付けて冷却した。この間、冷却槽内においては、冷却ムラを防止するために、加熱中と同様にローラーの反転操作による揺動を継続した。   Thereafter, when the temperature reached the maximum temperature of 625 ° C., the product was transported from the heating furnace into the cooling tank using a roller and cooled in the cooling tank. During cooling, a large amount of compressed air was blown from both the upper and lower directions of the substrate through a number of nozzles to cool the substrate. During this time, in the cooling tank, in order to prevent uneven cooling, the roller was continuously swung by the reversing operation of the roller in the same manner as during heating.

加熱炉内で550℃に到達してから、最高温度625℃を経て、冷却槽中で550度に冷却されるまでの時間は50秒であった。また、冷却時に500℃から200℃まで温度が降下するのに14秒要した。所要時間(a:秒)を板厚(t:mm)の2乗で割った値(a/t)は0.88であった。冷却槽中でほぼ室温まで冷却して、酸化チタン薄膜被覆ガラス板が製造された。 The time from reaching 550 ° C. in the heating furnace to cooling to 550 ° C. in the cooling bath after reaching the maximum temperature of 625 ° C. was 50 seconds. Further, it took 14 seconds for the temperature to drop from 500 ° C. to 200 ° C. during cooling. A value (a / t 2 ) obtained by dividing the required time (a: second) by the square of the plate thickness (t: mm) was 0.88. The glass plate was coated with a titanium oxide thin film by cooling to approximately room temperature in a cooling bath.

得られた酸化チタン薄膜の平均厚みは、塗布時のコート量から算出して約0.3μmである。外観は無色透明であり、基板に平行な方向に近い斜め方向からよく観察すると僅かに白濁しているのが認められる程度であり、一見しただけでは透明な、良好な外観を呈していた。干渉色も全く認められなかった。得られたガラス板の分光透過率測定チャートを図1に示すが、可視光域(380nm〜780nm)全域において80%以上の良好な光線透過率を有していた。また、JIS R3212に準じて曇価(ヘーズ値)を測定したところ、ほぼ0%(0.1%未満)であった。   The average thickness of the obtained titanium oxide thin film is about 0.3 μm calculated from the coating amount at the time of application. The appearance was colorless and transparent, and when observed well from an oblique direction close to the direction parallel to the substrate, it was recognized that it was slightly clouded, and at first glance it was transparent and had a good appearance. No interference color was observed. A spectral transmittance measurement chart of the obtained glass plate is shown in FIG. 1 and had a good light transmittance of 80% or more in the entire visible light region (380 nm to 780 nm). Moreover, when the haze value (haze value) was measured according to JIS R3212, it was almost 0% (less than 0.1%).

得られた酸化チタン薄膜を、広角X線回折測定した結果を図2に示す。図中四角形で示しているピークがアナターゼ型の結晶構造に由来する回折ピークであり、逆三角形で示しているピークがルチル型の結晶構造に由来する回折ピークである。アナターゼ型の酸化チタン結晶に由来するピークが観察され、ルチル型の酸化チタン結晶に由来するピークは観察されなかった。   FIG. 2 shows the results of wide-angle X-ray diffraction measurement of the obtained titanium oxide thin film. In the figure, a peak indicated by a square is a diffraction peak derived from an anatase type crystal structure, and a peak indicated by an inverted triangle is a diffraction peak derived from a rutile type crystal structure. A peak derived from the anatase type titanium oxide crystal was observed, and a peak derived from the rutile type titanium oxide crystal was not observed.

得られた酸化チタン薄膜の表面を日本電子株式会社製走査型プローブ顕微鏡JSPM−4200を用いて観察した。先端の鋭利なプローブと試料表面の原子間力を測定することによって表面形状を観察するものである。AFMコンタクトモードで13μmの距離をスキャンした表面の凹凸形状を測定した結果を図3に示す。JIS B0601で規定する十点平均粗さRzの値は18.4nmであり、可視光線の波長よりかなり小さい凹凸が形成されていることがわかる。   The surface of the obtained titanium oxide thin film was observed using a scanning probe microscope JSPM-4200 manufactured by JEOL Ltd. The surface shape is observed by measuring the atomic force between the probe with a sharp tip and the sample surface. FIG. 3 shows the result of measuring the uneven shape of the surface scanned at a distance of 13 μm in the AFM contact mode. The value of the ten-point average roughness Rz defined by JIS B0601 is 18.4 nm, and it can be seen that irregularities considerably smaller than the wavelength of visible light are formed.

また、上記プローブ顕微鏡にHysitron社製ナノメカニカルシステム「Triboscope」を装着して表面硬度を測定した。得られた膜の硬度(Hardness)は6.22GPaであった。なお、原料で用いたソーダライムガラスの硬度を同様に測定したところ7.09GPaであり、ガラスにほぼ匹敵する高硬度の膜が得られていることが判明した。さらに、鉛筆硬度試験をしたところ、硬度6Hの鉛筆を用いて擦っても、膜が完全に剥がれて基板面が露出することはなかった。   The probe microscope was equipped with a nanomechanical system “Triboscope” manufactured by Hystron and the surface hardness was measured. The hardness (Hardness) of the obtained film was 6.22 GPa. The hardness of the soda lime glass used as a raw material was measured in the same manner to be 7.09 GPa, and it was found that a high-hardness film almost comparable to glass was obtained. Furthermore, when a pencil hardness test was performed, even when rubbed with a pencil having a hardness of 6H, the film was not completely peeled off and the substrate surface was not exposed.

酸化チタン膜面に、太陽光線を3日間照射してから、実際に息を吹きかけて、防曇効果を確認したところ、吐きかけた息が水膜を形成したと思われる干渉縞が視認された後、速やかにその干渉縞が消失し、優れた防曇効果を有していることが認められた。また、6ヶ月間屋外に曝しておいても、その防曇効果は失われなかった。また、酸化チタン薄膜面の水に対する接触角を測定したところ、5度以下であった。   After irradiating the titanium oxide film surface with sunlight for 3 days, and then actually blowing on it to confirm the anti-fogging effect, interference fringes that seemed to have formed a water film was observed visually. Later, it was recognized that the interference fringes disappeared quickly and had an excellent anti-fogging effect. Moreover, the anti-fogging effect was not lost even if it was exposed outdoors for 6 months. Moreover, when the contact angle with respect to the water of the titanium oxide thin film surface was measured, it was 5 degrees or less.

また、有機物質の分解効果について、日石三菱株式会社製グリース「エピノックグリースAP2」10gを100cmの面積に塗油して、3ヶ月間屋外の太陽光の当たるところに放置したところ、普通のガラス基板に塗油した対照品に比べて分解性に格段の差があり、ほぼ消滅していることが確認された。 In addition, regarding the decomposition effect of organic substances, the grease “Epinoc Grease AP2” manufactured by Nisseki Mitsubishi Co., Ltd. was applied to an area of 100 cm 2 and left in a place exposed to sunlight for 3 months. It was confirmed that there was a significant difference in the decomposability compared to the control product coated on the glass substrate, and almost disappeared.

得られた板ガラスの表面圧縮応力を、酸化チタン薄膜の形成されていない側の面の表面圧縮応力をJIS R3222に準じて測定したところ、104MPaであり、一般の4mm厚の強化ガラスと同程度の表面圧縮応力を有していた。   When the surface compressive stress of the obtained plate glass was measured according to JIS R3222, the surface compressive stress of the surface on which the titanium oxide thin film was not formed was 104 MPa, which was about the same as that of a general 4 mm thick tempered glass. It had surface compressive stress.

実施例2
実施例1と同様にして洗浄、乾燥したソーダライムガラス基板に、実施例1と同じ酸化チタン微粒子含有ゾルを塗布した。塗布に際しては、市販の加湿用途の超音波噴霧器を使用した。当該噴霧器のタンク中のゾルの温度を90℃に加熱してから、表面温度が23℃のガラス基板上に噴霧塗布した。ガラス基板から20cm離れた位置から、霧状の液滴がガラス基板上に均一に付着するようにした。ガラス基板に付着させた後でドライヤーを用いて乾燥させた。上記塗布作業においても実施例1同様、塗布した直後には軽く曇るものの、乾燥すればほぼ透明になった。また、乾燥前後において干渉色に由来すると思われる着色は認められなかった。
Example 2
The same titanium oxide fine particle-containing sol as in Example 1 was applied to a soda-lime glass substrate that had been cleaned and dried in the same manner as in Example 1. For application, a commercially available ultrasonic sprayer for humidification was used. The temperature of the sol in the sprayer tank was heated to 90 ° C., and then spray-coated on a glass substrate having a surface temperature of 23 ° C. The mist-like droplets were uniformly deposited on the glass substrate from a position 20 cm away from the glass substrate. After adhering to the glass substrate, it was dried using a dryer. Also in the above-described coating operation, as in Example 1, although it became slightly cloudy immediately after coating, it became almost transparent when dried. Moreover, the coloring considered to be derived from interference color before and after drying was not recognized.

こうして得られた塗膜が形成されたガラス板を、実施例1と同様の操作で加熱処理して酸化チタン薄膜を形成した。外観は無色透明であり、基板に平行な方向に近い斜め方向からよく観察することで確認できる白濁の程度は実施例1よりもさらに少ないレベルであり、実施例1よりも透明性が良好であった。また、干渉色も全く認められなかった。   The glass plate on which the coating film thus obtained was formed was heat-treated by the same operation as in Example 1 to form a titanium oxide thin film. The appearance is colorless and transparent, and the degree of cloudiness that can be confirmed by well observing from an oblique direction close to the direction parallel to the substrate is even lower than that of Example 1, and the transparency is better than that of Example 1. It was. In addition, no interference color was observed.

比較例1
熱処理を施す前までは実施例1と同様にしてガラス基板に塗膜を塗布した。得られたガラス基板を実施例1と同じように加熱している加熱炉に導入し、最高温度の625℃に達するまでは、実施例1と全く同じ操作を行った。最高温度にまで達したところで、加熱炉から冷却槽内にローラーを用いて搬送し、冷却槽内に導入したが、そこで冷却エアーを吹き付けずに徐冷した。この間、冷却槽内においては、冷却ムラを防止するために、ローラーの反転操作による揺動を継続した。
Comparative Example 1
Before the heat treatment, a coating film was applied to the glass substrate in the same manner as in Example 1. The obtained glass substrate was introduced into a heating furnace heated in the same manner as in Example 1, and the same operation as in Example 1 was performed until the maximum temperature of 625 ° C. was reached. When it reached the maximum temperature, it was transported from the heating furnace into the cooling tank using a roller and introduced into the cooling tank, where it was gradually cooled without blowing cooling air. In the meantime, in the cooling tank, in order to prevent uneven cooling, the roller was continuously swung by the reversing operation.

加熱炉内で550℃に到達してから、最高温度625℃を経て、冷却槽中で550度に冷却されるまでの時間は110秒であった。また、冷却時に500℃から200℃まで温度が降下するのに300秒要した。所要時間(a:秒)を板厚(t:mm)の2乗で割った値(a/t)は18.8であった。冷却槽中でほぼ室温まで徐冷して、酸化チタン薄膜被覆ガラス板が製造された。 The time from reaching 550 ° C. in the heating furnace to cooling to 550 ° C. in the cooling bath through the maximum temperature of 625 ° C. was 110 seconds. In addition, it took 300 seconds for the temperature to drop from 500 ° C. to 200 ° C. during cooling. A value (a / t 2 ) obtained by dividing the required time (a: second) by the square of the plate thickness (t: mm) was 18.8. The glass plate was coated with a titanium oxide thin film by gradually cooling to approximately room temperature in a cooling bath.

得られた酸化チタン薄膜の平均厚みは、塗布時のコート量から算出して約0.3μmである。外観は無色透明であり、基板に平行な方向に近い斜め方向からよく観察すると僅かに白濁しているのが認められる程度であり、一見しただけでは透明な、良好な外観を呈していた。干渉色も全く認められなかった。外観的には実施例1と大差が認められなかった。   The average thickness of the obtained titanium oxide thin film is about 0.3 μm calculated from the coating amount at the time of application. The appearance was colorless and transparent, and when observed well from an oblique direction close to the direction parallel to the substrate, it was recognized that it was slightly clouded, and at first glance it was transparent and had a good appearance. No interference color was observed. In terms of appearance, no significant difference from Example 1 was observed.

得られた酸化チタン薄膜に対して鉛筆硬度試験をしたところ、硬度2Hの鉛筆を用いて擦っても、膜が完全に剥がれて基板面が露出した。膜の硬度あるいは密着性において実施例1に比べて大きく低下していた。酸化チタン薄膜面の水に対する接触角を測定したところ、5度以下であり、この点は実施例1と相違が認められなかった。   When the obtained titanium oxide thin film was subjected to a pencil hardness test, the film was completely peeled off and the substrate surface was exposed even when rubbed with a pencil having a hardness of 2H. The hardness or adhesion of the film was greatly reduced as compared with Example 1. When the contact angle with respect to the water of the titanium oxide thin film surface was measured, it was 5 degrees or less, and this point was not different from Example 1.

得られた板ガラスの表面圧縮応力を、酸化チタン薄膜の形成されていない側の面の表面圧縮応力をJIS R3222に準じて測定したところ、0.7MPaであり、表面圧縮応力はほとんどゼロに近い値であった。すなわち、徐冷して表面圧縮応力が小さくなった場合には、強固な酸化チタン薄膜を形成することができず、密着性が不十分であった。このことから、本発明のように、一定の速度で冷却して、表面圧縮応力が残存するような条件で酸化チタン薄膜を形成することが極めて有効であることが明らかになった。   When the surface compressive stress of the obtained plate glass was measured according to JIS R3222, the surface compressive stress of the surface on which the titanium oxide thin film was not formed was 0.7 MPa, and the surface compressive stress was almost zero. Met. That is, when the surface compressive stress is reduced by slow cooling, a strong titanium oxide thin film cannot be formed, and the adhesion is insufficient. From this, it became clear that it is very effective to form a titanium oxide thin film under the condition that the surface compressive stress remains by cooling at a constant rate as in the present invention.

実施例1で得られたガラス板の分光透過率測定チャートである。4 is a spectral transmittance measurement chart of the glass plate obtained in Example 1. FIG. 実施例1で形成された酸化チタン薄膜の広角X線回折チャートである。2 is a wide-angle X-ray diffraction chart of the titanium oxide thin film formed in Example 1. 実施例1で形成された酸化チタン薄膜の表面の凹凸形状である。3 shows the uneven shape of the surface of the titanium oxide thin film formed in Example 1.

Claims (8)

表面圧縮応力が10MPa以下であるガラス基板の表面にチタン元素を含有する液体を塗布し、該液体が塗布された表面を550〜700℃の最高温度まで加熱してから、下記式(1)を満足する条件で冷却して、ガラス基板の表面圧縮応力が20〜250MPaとなるようにする、酸化チタン薄膜被覆ガラス板の製造方法:
0.2 ≦ a/t ≦ 5 (1)
但し、
a:冷却する際に、500℃から200℃まで降温するのに要する時間(秒)
t:ガラス基板の厚さ(mm)。
A liquid containing titanium element is applied to the surface of a glass substrate having a surface compressive stress of 10 MPa or less, and the surface on which the liquid is applied is heated to a maximum temperature of 550 to 700 ° C. A method for producing a titanium oxide thin film-coated glass plate that is cooled under satisfying conditions so that the surface compressive stress of the glass substrate is 20 to 250 MPa:
0.2 ≦ a / t 2 ≦ 5 (1)
However,
a: Time required for cooling from 500 ° C. to 200 ° C. during cooling (seconds)
t: The thickness (mm) of the glass substrate.
前記ガラス基板が、アルカリ金属を5〜15重量%含有するガラス基板である請求項1記載の酸化チタン薄膜被覆ガラス板の製造方法。 The method for producing a glass plate coated with a titanium oxide thin film according to claim 1, wherein the glass substrate is a glass substrate containing 5 to 15% by weight of an alkali metal. 前記液体が塗布された表面の温度が550〜700℃の温度範囲にある時間が20〜500秒である請求項1又は2記載の酸化チタン薄膜被覆ガラス板の製造方法。 The method for producing a glass plate coated with a titanium oxide thin film according to claim 1 or 2, wherein the time during which the temperature of the surface to which the liquid is applied is in the temperature range of 550 to 700 ° C is 20 to 500 seconds. 前記チタン元素を含有する液体がアナターゼ型酸化チタン微粒子を含有するゾルである請求項1〜3いずれか記載の酸化チタン薄膜被覆ガラス板の製造方法。 The method for producing a titanium oxide thin film-coated glass plate according to any one of claims 1 to 3, wherein the liquid containing the titanium element is a sol containing anatase-type titanium oxide fine particles. 前記酸化チタン薄膜がアナターゼ型酸化チタンからなる請求項1〜4いずれか記載の酸化チタン薄膜被覆ガラス板の製造方法。 The method for producing a titanium oxide thin film-coated glass plate according to any one of claims 1 to 4, wherein the titanium oxide thin film comprises anatase-type titanium oxide. 請求項1〜5いずれか記載の方法で製造された酸化チタン薄膜被覆ガラス板。 A titanium oxide thin film-coated glass plate produced by the method according to claim 1. 樹脂中間膜の両側にガラス板を積層した合わせガラスであって、少なくとも一方のガラス板として請求項6記載のガラス板を酸化チタン薄膜被覆面を外側にして積層してなる合わせガラス。 A laminated glass in which glass plates are laminated on both sides of a resin intermediate film, the laminated glass comprising at least one glass plate laminated with the titanium oxide thin film-coated surface on the outside. 請求項7記載の合わせガラスからなる道路又は鉄道用防音壁。 A road or railway noise barrier made of the laminated glass according to claim 7.
JP2006184231A 2006-07-04 2006-07-04 Method of manufacturing titanium oxide thin film applied glass plate, glass plate manufactured by the method and use for the same Withdrawn JP2006342055A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006184231A JP2006342055A (en) 2006-07-04 2006-07-04 Method of manufacturing titanium oxide thin film applied glass plate, glass plate manufactured by the method and use for the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006184231A JP2006342055A (en) 2006-07-04 2006-07-04 Method of manufacturing titanium oxide thin film applied glass plate, glass plate manufactured by the method and use for the same

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001303569A Division JP3886759B2 (en) 2001-09-28 2001-09-28 Method for producing titanium oxide thin film-coated glass plate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006342055A true JP2006342055A (en) 2006-12-21

Family

ID=37639285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006184231A Withdrawn JP2006342055A (en) 2006-07-04 2006-07-04 Method of manufacturing titanium oxide thin film applied glass plate, glass plate manufactured by the method and use for the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006342055A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010172881A (en) * 2009-02-02 2010-08-12 Hitachi Zosen Corp Method of forming photocatalyst membrane on transparent electrode
JP2011016678A (en) * 2009-07-07 2011-01-27 Nippon Sheet Glass Co Ltd Apparatus for molding glass and apparatus for producing tempered glass
WO2011077738A1 (en) * 2009-12-25 2011-06-30 株式会社アルバック Decoration film for insert molding, insert molded article, method for producing decoration film for insert molding
JP2011133800A (en) * 2009-12-25 2011-07-07 Asahi Glass Co Ltd Method for producing glass substrate for display cover glass
WO2011132287A1 (en) * 2010-04-22 2011-10-27 日立造船株式会社 Method of forming a photocatalytic film on a transparent electrode
JP2019511346A (en) * 2016-03-16 2019-04-25 イド クリエーションズ オサケユキチュア Tissue adhesion improvement coating

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6071547A (en) * 1983-09-26 1985-04-23 Toshiba Corp Process for preparing heat ray reflecting glass plate
JPH08292301A (en) * 1995-02-22 1996-11-05 Nissan Motor Co Ltd Hydrophilic glass and its production
JP2000192021A (en) * 1998-12-25 2000-07-11 Central Glass Co Ltd Hydrophilic, antifogging and antistaining substrate and its preparation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6071547A (en) * 1983-09-26 1985-04-23 Toshiba Corp Process for preparing heat ray reflecting glass plate
JPH08292301A (en) * 1995-02-22 1996-11-05 Nissan Motor Co Ltd Hydrophilic glass and its production
JP2000192021A (en) * 1998-12-25 2000-07-11 Central Glass Co Ltd Hydrophilic, antifogging and antistaining substrate and its preparation

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010172881A (en) * 2009-02-02 2010-08-12 Hitachi Zosen Corp Method of forming photocatalyst membrane on transparent electrode
JP2011016678A (en) * 2009-07-07 2011-01-27 Nippon Sheet Glass Co Ltd Apparatus for molding glass and apparatus for producing tempered glass
WO2011077738A1 (en) * 2009-12-25 2011-06-30 株式会社アルバック Decoration film for insert molding, insert molded article, method for producing decoration film for insert molding
JP2011133800A (en) * 2009-12-25 2011-07-07 Asahi Glass Co Ltd Method for producing glass substrate for display cover glass
JP5497790B2 (en) * 2009-12-25 2014-05-21 株式会社アルバック Decorative film for insert molding, insert molded product, and method for producing insert molded decorative film
WO2011132287A1 (en) * 2010-04-22 2011-10-27 日立造船株式会社 Method of forming a photocatalytic film on a transparent electrode
JP2019511346A (en) * 2016-03-16 2019-04-25 イド クリエーションズ オサケユキチュア Tissue adhesion improvement coating

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4414361B2 (en) Substrate with photocatalytic coating
JP6247141B2 (en) Light-induced hydrophilic article and method for producing the same
AU775906B2 (en) Process for the production of photocatalytic coatings on substrates
JP2007512154A (en) Substrates with a photocatalytic layer coated with a protective thin layer, in particular glass substrates
EA013365B1 (en) A method for producing functional glass surfaces by changing the composition of the original surface
JP2006342055A (en) Method of manufacturing titanium oxide thin film applied glass plate, glass plate manufactured by the method and use for the same
JP4387313B2 (en) Method for producing glass plate coated with titanium oxide thin film
US20160326047A1 (en) Glass sheet with anti-glare function for solar cells
US20150030778A1 (en) Process for producing glass substrate provided with inorganic fine particle-containing silicon oxide film
EP1608793B1 (en) Titania coatings
CN104085165A (en) Method for preparing titanium dioxide photocatalyst coating
JP2002080829A (en) Hydrophilic member, its production method, and coating material for its production
JP3886759B2 (en) Method for producing titanium oxide thin film-coated glass plate
CZ167896A3 (en) Glazing pane for screening solar radiation and process for producing thereof
JP2003112950A (en) Method for producing metallic oxide thin film-coated planar body, and metallic oxide thin film-coated planar body
JP2002316837A (en) Glass sheet and solar battery using the same
JP2001007363A (en) Glass fitted with transparent electrode for solar cell
JP5991794B2 (en) Light-induced hydrophilic article and method for producing the same
JP2023102989A (en) Glass article with easy-to-clean coating

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080527

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080910

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110422

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110426

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20110627