JP2009179511A

JP2009179511A - 被膜付きガラス板

Info

Publication number: JP2009179511A
Application number: JP2008019505A
Authority: JP
Inventors: Nagafumi Ogawa; 永史小川; Takashi Muromachi; 隆室町
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2009-08-13

Abstract

【課題】電磁遮蔽膜を窓ガラスの露出面に形成したとしても劣化の少ない膜とすることを目的とし、電磁遮蔽膜を窓ガラスの露出面に形成したとしても車両用窓ガラスとして利用可能な被膜付きガラス板を提供することを目的とする。
【解決手段】ガラス基板の表面に、金属被膜と、該金属被膜の表面に形成された酸化物被膜とからなる被膜を備える被膜付きガラス板。
本発明のガラス板は、厚さが１５〜３０ｎｍのクロム、ステンレス、チタン、ジルコニウム、タンタル及びハフニウムから選ばれた１種又は複数種の金属からなる金属被膜であり、前記酸化物被膜は厚さが８〜１００ｎｍの酸化タンタル膜、酸化アルミニウム膜又は酸化ジルコニウム膜により構成されることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、被膜付きガラス板に関し、特に被膜のシート抵抗値が制御された被膜付きガラス板に関する。

従来、自動車内において外部からの電波の侵入により各種電子機器が誤作動をするのを防止する目的で、窓ガラスに電子遮蔽機能を付与するために被膜を形成することが知られている（例えば特許文献1参照）。特許文献１には、ガラスの表面に形成された被膜のシート抵抗値を２０Ω／□以下と小さくすることにより、十分な電磁遮蔽効果が得られることが記載されている。
特開平１０−３２２０８２号公報

しかしながら、特許文献１にみられるように、従来の電磁遮蔽ガラスでは、電磁遮蔽膜の劣化を防止するため、電磁遮蔽膜は合わせガラスのガラスと中間膜の境界面に設けるか、複層ガラスの非露出面に形成されていた。
本発明は、電磁遮蔽膜を窓ガラスの露出面に形成したとしても劣化の少ない膜とすることを目的とし、電磁遮蔽膜を窓ガラスの露出面に形成したとしても車両用窓ガラスとして利用可能な被膜付きガラス板を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために本発明の被膜を備える車両用ガラス板として、請求項１記載の被膜付きガラス板は、ガラス基板の表面に、金属被膜と、該金属被膜の表面に形成された酸化物被膜とからなる被膜を備えることを特徴とする。

請求項２記載の被膜付きガラス板は、請求項１記載の被膜付きガラス板において、前記金属被膜は、厚さが１０〜３０ｎｍのクロム、ステンレス、チタン、ジルコニウム、タンタル及びハフニウムから選ばれた１種又は複数種の金属からなる金属被膜であり、前記酸化物被膜は厚さが８〜１００ｎｍの酸化タンタル膜、酸化アルミニウム膜又は酸化ジルコニウム膜であることを特徴とする。

請求項３記載の被膜付きガラス板は、請求項１又は２記載の被膜付きガラス板において、前記被膜付きガラス板の被膜側のシート抵抗値は、１５０Ω／□以下であることを特徴とする。

請求項４記載の被膜付きガラス板は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の被膜付きガラス板において、前記ガラス基板は、ガラス基板の少なくとも一方の表面の周辺に形成された不透明層を備え、前記被膜は、前記不透明層が形成されたガラス基板表面の不透明層が形成されていない領域と、該不透明層が形成されていない領域に接している不透明層の一部の表面に形成されていることを特徴とする。

請求項１記載の被膜付き車両用ガラス板によれば、ガラス基板の表面に、金属被膜と、該金属被膜の表面に形成された酸化物被膜とからなる被膜を備えるので、金属被膜により被膜のシート抵抗値が低くなり、電磁遮蔽機能を発現する。また、金属被膜により被膜付きガラス板の可視光線透過率及び日射透過率を低減することができるため、車両のプライバシー性の向上及び夏場における車内の温度上昇を抑制することができる。車内の温度上昇を抑制することにより、車内を冷房するためのエアコンの負荷の軽減が期待される。更に、請求項１に記載の被膜付き車両用ガラス板は金属被膜の表面に形成された酸化物被膜を有するので、被膜が窓ガラスの露出面に形成された場合に、金属被膜が酸化されるのを防止するとともに、被膜表面の堅牢度を向上させることができる。よって、金属被膜と金属被膜の表面に形成された酸化物被膜とからなる被膜は、電磁波の遮蔽効果、可視光線透過率の低減効果、日射の低減効果、及び露出面における使用に対する劣化が少ないという効果を有する。

以下、図面を参照しながら本発明を説明する。

図１は、本発明の被膜付きガラス板の断面を表す図である。図１において、被膜付きガラス板１は、ガラス基板２の一方の表面に、金属被膜３と、金属被膜３の表面に形成された酸化物被膜４とからなる被膜５を備える。

本発明を構成するガラス基板２は車両用として用いられるガラス板であれば特に制限されないが、車両用として一般的に用いられるソーダライムシリカガラスが好ましい。ソーダライムシリカガラスには、無色のガラス、グリーン色、グレー色、ブルー色などの有色のガラス、さらには、紫外線をカットする機能を有するガラスや、プライバシーを保つために可視光線の透過率を低く抑えたガラスなどがあり、これらは本発明の車両用ガラス板として用いる場合に好適に用いられる。

金属被膜３を形成するための金属としては、クロム、ステンレス、チタン、ジルコニウム、タンタル、ハフニウムなどの金属を用いることができる。また、前述した金属の複数により構成される金属（合金）を用いてもかまわない。これらの金属及び合金は電気抵抗が低いため、形成される被膜の電気抵抗（シート抵抗）を小さくすることができ、よって被膜は電磁遮蔽性能を示すことになる。また、これらの被膜は酸化物被膜、窒化物被膜、酸窒化物被膜、炭化物被膜などに比べ、可視光線領域及び赤外線領域において光の吸収性を示すため、可視光線透過率及び日射透過率を低減することができる。これらの金属及び合金を用いて、前述した電磁遮蔽性能並びに可視光線透過率及び日射透過率の低減効果を十分に得るためには、金属被膜３の膜厚は、１０〜３０ｎｍが好ましい。

酸化物被膜４としては、被膜５の堅牢度を向上させる観点から、酸化タンタル被膜（Ｔａ₂Ｏ₅）酸化アルミニウム被膜（Ａｌ₂Ｏ₃）又は酸化ジルコニウム被膜（ＺｒＯ₂）が好ましい。なお本明細書において、「堅牢」とは、「かたくてじょうぶなこと。」という意味で用い。「堅牢度」とは、「堅牢の程度」という意味で用いる。

酸化物被膜４の膜厚は、５〜１００ｎｍが好ましく８〜１００ｎｍが望ましい。膜厚が５ｎｍ以上であると、この被膜を車両用窓ガラスの露出表面に用いたとしても、十分な堅牢度を確保することができ、例えば車両の所有者が車両の窓の清掃のため、布などにより被膜表面の汚れを拭き取る作業を頻繁に行なったとしても、被膜にカスレや剥離といった不具合を生じる可能性がない。また、膜厚が８ｎｍ以上であると、堅牢度だけでなく、十分な耐摩耗性も確保することができる。この被膜を車両用窓ガラスの露出表面に用いた場合に更に好適な被膜とすることができる。膜厚を１００ｎｍ以下とすると、成膜に要する費用と時間を抑えることができるため好ましい。

本発明の被膜は、金属被膜を含んでいるので、被膜のシート抵抗値が小さくなっている。また、可視光線から赤外線領域の光線に対する吸収性能を有し、可視光線透過率及び日射透過率を低減する機能を有する。これらの機能は、本発明の被膜付きガラス板を車両用窓ガラスとして用いると、プライバシーの確保に対して有用な低透過型のガラス、また、真夏の車内の温度上昇の抑制に有用な熱線反射型のガラスとして機能する。よって、車内の冷房の負荷を低減する効果が期待される。具体的には、本発明の被膜付き窓ガラスは、例えばＪＩＳＲ３２１２（自動車用安全ガラス試験方法）の３．１１可視光線透過率試験に準拠した可視光線透過率を１５％以下、より好ましくは、５〜１５％とすることが出来、ＪＩＳＲ３１０６（板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法）の６．日射透過率、日射反射率及び日射吸収率の算定に準拠した日射透過率を１０％以下、より好ましくは５〜１０％とすることが出来る。

本発明の車両用窓ガラスを車両の窓ガラスとして用いる場合、被膜を形成した表面が車両の車内側の表面となるように配置することが好ましい。一般的には、窓ガラスの車内側の表面は、風雨や埃に晒されることがないため、窓ガラスの車外側表面に被膜を配置する場合に比べ、被膜の劣化を軽減することが出来る。

図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の被膜付きガラス板１のガラス基板２が、被膜を形成する表面の周囲部に黒色などの不透明層６を備える場合、被膜５は、被膜を形成する表面の周囲部以外の領域、すなわち不透明層６が形成されていない領域（不透明層非形成領域）７の全領域と、不透明層非形成領域７に接している周囲部の一部（境界領域８）の表面に形成されることが好ましい。不透明層非形成領域７の全領域に被膜を形成することにより、不透明層非形成領域７の全領域に対して電磁遮蔽機能並びに可視光線透過率及び日射透過率の低減機能を付与することが出来る。更に、境界領域８の表面に被膜を形成することにより、境界領域８に対しても電磁遮蔽機能を付与することが出来る。また、不透明層６の全面（周囲部の全領域）に対して被膜を形成せずに境界領域８の表面のみに被膜を形成しているので、本発明のガラス板を車両の車体や、窓枠（窓ガラスに取り付けられる枠体）に接着剤を用いて固定する場合、不透明層６と車体や窓枠が被膜５を介することなく接着させることが出来、被膜を介して接着される場合に比べ接着強度が高くすることが出来る。すなわち、不透明層上の車体やパネルとの接着がなされる領域に対して被膜を形成しないことにより、接着の強度を高くすることが出来る。

前述の観点から、境界領域８の幅Ｗ１（不透明層非形成領域７と周囲部９の境界線Ｂと周囲部９上の、被膜の端部Ｅとの間の距離）は、１０〜３０ｍｍの範囲であることが好ましい。周囲部９の幅Ｗ２（境界線Ｂとガラス基板２の端部との間の距離）は、ガラス板を車体や窓枠に取りつけた状態において、不透明層６が車体や窓枠より１〜１５ｍｍガラスの開口部側に露出するように設定される。例えば、不透明層６が車体や窓枠より１０ｍｍガラスの開口部側に露出するように設定される場合、車内側からガラス板を視認した際に不透明層が約１０ｍｍの幅で視認される状態となる。幅Ｗ１を１０ｍｍ以上とすると、ガラス表面に対して垂直方向において、車体又は窓枠と被膜とが重複するため、電磁波がもれるといった不具合が発生しない。また、不透明層のみを形成した領域と境界領域８（境界領域は、被膜５の形成により、不透明層のみを形成した領域１０とは異なる色調を有する）との両方が車内側から視認されるといった不具合がなく、見栄えの点で優れる。また、幅Ｗ１を３０ｍｍ以下とすると、ガラス板を車体や窓枠に対して接着する場合に、接着面に被膜が形成され、接着強度が低下するといった不具合が発生しない。

次に本発明のガラス板を車両の車体への取り付け構造について説明する。図３は、本発明のガラス板を車体へ取り付ける構造の一実施形態を示す図である。

図３に示す構造において、本発明のガラス板は、被膜を形成した表面が車内側となるようにして車両の車体に取り付けられる。取り付け方法としては図３に示す接着による方法の他、ガラス板の周囲を金属又は樹脂の窓枠にはめ込み、窓枠を車体に所定の固定手段により固定する構造が挙げられる。図３において、車体１１とガラス板１は、不透明層のみを形成した領域１０（不透明層６の表面に被膜が形成されていない領域）を介して接着剤１２により接着されている。このような接着構造とすることにより、車体とガラス板は被膜を介することなく接着されるので、接着強度に優れる。

ガラス板が、周囲部に黒色などの不透明層を備える図３の実施形態において、不透明層の内側の境界線Ｂは、ガラス板表面に対して垂直方向において、車体の端部１３より１〜１５ｍｍガラスの開口部側に露出するように設定することが好ましい。このように設定することにより、ガラス板を、車体に取り付けられる面とは反対の面（車体に取り付けた際に車外側となる面）から、目視した際に、車体の端部１３が不透明層より突出して確認される不具合が発生しない。

本発明のガラス板を車両の車体に取り付ける構造としてガラス板と車体を接着剤を介して接着する構造について説明したが、このような構造の他に、本発明のガラス板を車体に取り付けるため、窓枠に対して本発明のガラス板を接着剤を介して接着し、この窓枠を接着剤、ボルト締結、引っ掛け構造等の所定の固定手段で固定するようにしてもよい。
また、本発明のガラス板を車体又は窓枠に取り付ける際に、接着剤を用いずに、その他の固定手段を用いてもよい。

（実施例１）
厚さ４ｍｍの紫外線吸収性能を有する緑色のソーダライムシリカガラス（ＪＩＳＲ３２１２の３．１１可視光線透過率試験に準拠して測定した可視光線透過率及びＪＩＳＲ３１０６の６．日射透過率、日射反射率及び日射吸収率の算定に準拠して測定した日射透過率（波長範囲は３００〜２５００ｎｍを採用）は、それぞれ可視光線透過率が７３％、日射透過率が４６％）の一方の表面の周囲部に、黒色のセラミックペーストをスクリーン印刷法を用いて塗布した後、約６２０℃の温度により加熱を行った。ガラスの一方の表面の周囲部に塗布された黒色のセラミックペーストは、加熱により焼成され、ガラスの表面に固着され不透明層を形成した。

次に、前述したソーダライムシリカガラスの不透明層を形成した側の表面を洗浄し、不透明層の一部に遮蔽具を取り付けた後、マグネトロンスパッタ装置を用いた直流スパッタ法によって、ガラス板の不透明層を形成した側の表面に対して、金属クロム被膜、酸化タンタル被膜の順に２層の被膜を形成した。

金属クロム被膜の形成は、被膜を形成するガラスをスパッタ装置に取り付けた後、装置内（チャンバー）を真空ポンプで５×１０^-4Ｐａの圧力まで排気し、その後装置内の圧力が２×１０^-2Ｐａ程度となるように装置内にアルゴンガスを導入するとともにその状態でクロムターゲットが取り付けられたカソードに電力を投入しスパッタ放電を開始することにより行なった。また、酸化タンタル被膜の形成は、装置内の圧力が２×１０^-2Ｐａ程度となるように装置内にアルゴンガス及び酸素ガスを導入（アルゴンガスと酸素ガスの流量比は３：７）するとともにその状態でタンタルターゲットが取り付けられたカソードに電力を投入しスパッタ放電を開始することにより行なった。

次に遮蔽具をガラス板より取り外し、実施例１のガラス板を得た。このとき、被膜は遮蔽具の取り付けられていない表面に形成される。

金属クロム被膜及び酸化タンタル被膜の膜厚を接触式の膜厚測定器により測定したところ、金属クロム被膜の膜厚は約１８ｎｍ、酸化タンタル被膜の膜厚は約８ｎｍであった。

得られたガラス板は車両に取り付けた際に車内側となる表面の周囲部に黒色の不透明層を備え、電磁遮蔽性を有する被膜が、不透明層６が形成されていない領域（不透明層非形成領域）の全面及びこの不透明層非形成領域７に接している周囲部（不透明層が形成されている領域）の一部（境界領域８）に形成されていた。なお、不透明層が形成されている領域上の被膜の幅は、約１０ｍｍであった。

（実施例２乃至５）
金属クロム被膜及び酸化タンタル被膜の成膜時間を調整（変更）した以外は実施例１と同様にして実施例２乃至５の板ガラスを得た。
実施例２の金属クロム被膜の膜厚は約１８ｎｍ、酸化タンタル被膜の膜厚は約１３ｎｍであり、実施例３の金属クロム被膜の膜厚は約１８ｎｍ、酸化タンタル被膜の膜厚は約１８ｎｍであり、実施例４の金属クロム被膜の膜厚は約２２ｎｍ、酸化タンタル被膜の膜厚は約１８ｎｍであり、実施例５の金属クロム被膜の膜厚は約１３ｎｍ、酸化タンタル被膜の膜厚は約７ｎｍであった。

（比較例１乃至３）
酸化タンタル被膜を設けずに、また金属クロム被膜の成膜時間を調整（変更）した以外は実施例１と同様にして比較例１乃至３のガラス板を得た。
比較例１の金属クロム被膜の膜厚は約３８ｎｍであり、比較例２の金属クロム被膜の膜厚は約２１ｎｍであり、比較例３の金属クロム被膜の膜厚は約１３ｎｍであった。

（評価用サンプルの作成）
実施例１乃至５、比較例１乃至３のガラス板の堅牢度、耐摩耗性、シート抵抗値、可視光線透過率及び日射透過率を評価するため、実施例１乃至５、比較例１乃至３にて形成した被膜と同様の被膜を備える評価サンプルをそれぞれ以下に示すようにして作成した。なお、図４は、評価サンプルを表す図であり、評価サンプルについて、図４を用いて説明する。

実施例及び比較例で用いたソーダライムシリカガラスと同様のガラス２１の一方の表面に、幅約１５ｍｍ、長さ約１１０ｍｍの帯状に、Ａｇを含有する導電性のセラミックペーストをスクリーン印刷法を用いて２つ塗布した後、約６２０℃の温度により加熱を行い、導電性の焼結体２２を形成した。その際、２つの導電性の焼結体２２は、距離１００ｍｍで対向する様に配置した。
次に、実施例１乃至５、比較例１乃至３で形成した被膜と同様の条件にて、２つの導電性の焼結体２２が、幅１００ｍｍに渡り接続する様に、被膜２３を形成した。被膜を形成しない領域には、被膜の形成に先立ち、実施例及び比較例と同様に遮蔽具を取り付けた。

実施例１乃至５、比較例１乃至３と同様の被膜が形成されている評価用サンプルの被膜を形成した表面の堅牢度、耐摩耗性、被膜側のシート抵抗値、可視光線透過率及び日射透過率を測定した結果を表１に示す。ここで、実施例１乃至５、比較例１乃至３と同様の被膜が形成されている評価用サンプルの結果は、実施例１乃至５、比較例１乃至３の結果として表記した。なお、堅牢度の評価は、単位面積当たりに一定の荷重をかけた乾布により被膜を形成した表面を数千回擦った後のガラスの表面状態の変化を目視にて確認することにより行なった（堅牢度試験）。表１の堅牢度試験の結果は、堅牢度試験後のガラス板に目に見える膜のカスレや剥離が生じなかったものを○、目に見える膜のカスレや剥離が生じたものを×として表した。

耐摩耗性試験は、ＪＩＳＲ３２１２の３．７耐摩耗性試験に準拠（ただし、各摩耗ホイールの供試体にかかる荷重は、２．４５Ｎとし、摩耗ホイールの回転数は５００回転とした。）した試験を行った。また、シート抵抗値の測定は、図４において、ソーダライムシリカガラス２１上で、１００ｍｍの距離及び１００ｍｍ幅で被膜２３により接続された２つの導電性の焼結体２２間の抵抗を測定することにより求めた。また、可視光線透過率はＪＩＳＲ３２１２の３．１１可視光線透過率試験に準拠して測定し、日射透過率は、ＪＩＳＲ３１０６の６．日射透過率、日射反射率及び日射吸収率の算定に準拠して測定した。なお、耐摩耗性試験については、数値が２．０以下の場合、評価結果を○、数値が２．０より大きく４．５以下の場合、評価結果を△、数値が４．５より大きい場合、評価結果を×として括弧書きにて表記した。

表１にて明らかなとおり、酸化タンタルの層を有する実施例のガラス板は、堅牢度において優れることがわかる。また、実施例１乃至４においては、堅牢度及び耐摩耗性の双方において優れていることがわかる。すなわち摩耗に強いことがわかる。

実施例１乃至５のガラス板のシート抵抗値は１５０Ω／□以下と低い値となっており、また、電磁波を遮蔽するかを確認したところ、いずれの実施例についても遮蔽効果を有することが確認された。

本発明の被膜付きガラス板の断面を表す図。（ａ）不透明層を備える場合の本発明の被膜付きガラス板の断面を表す図。（ｂ）不透明層を備える場合の本発明の被膜付きガラス板を車両に取り付けた際の車内側表面側視を表す図。本発明のガラス板の車体へ取り付ける構造の一実施形態を示す図。評価サンプルを表す図

符号の説明

１被膜付きガラス板
２ガラス基板
３金属被膜
４酸化物被膜
５被膜
６不透明層
７不透明層非形成領域
８境界領域
９周囲部
１０不透明層のみを形成した領域
１１車体
１２接着剤
１３車体の端部
２１ソーダライムシリカガラス
２２導電性の焼結体
２３被膜
２４評価用サンプル

Claims

ガラス基板の表面に、金属被膜と、該金属被膜の表面に形成された酸化物被膜とからなる被膜を備える被膜付きガラス板。
前記金属被膜は、厚さが１０〜３０ｎｍのクロム、ステンレス、チタン、ジルコニウム、タンタル及びハフニウムから選ばれた１種又は複数種の金属からなる金属被膜であり、前記酸化物被膜は厚さが８〜１００ｎｍの酸化タンタル膜、酸化アルミニウム膜又は酸化ジルコニウム膜である請求項１記載の被膜付きガラス板。
前記被膜付きガラス板の被膜側のシート抵抗値は、１５０Ω／□以下である請求項１又は２記載の被膜付きガラス板。
前記ガラス基板は、ガラス基板の少なくとも一方の表面の周辺に形成された不透明層を備え、前記被膜は、前記不透明層が形成されたガラス基板表面の不透明層が形成されていない領域と、該不透明層が形成されていない領域に接している不透明層の一部の表面に形成されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の被膜付きガラス板。