JP2019515863A - 青反射ガラス基材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、１５ｋＶ〜３５ｋＶに含まれる加速電圧Ａで加速することによって、Ｎの単一電荷イオンおよび多電荷イオンのビームを形成する、Ｎの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物を形成するためにＮ２原料ガスをイオン化する工程を含み、線量Ｄが、−９．３３×１０１５×Ａ／ｋＶ＋３．８７×１０１７イオン／ｃｍ２〜７．５０×１０１７イオン／ｃｍ２に含まれるイオン注入による青反射ガラス基材の製造方法に関する。本発明はさらに、本発明に従って単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物でのイオン注入によって処理されたエリアを含む青反射ガラス基材に関する。【選択図】なし

Description

本発明は、青反射ガラス基材およびその製造方法に関する。それはまた、特にグレイジングとしての、青反射ガラス基材の使用に関する。

美的理由で、建築家および製品デザイナーは多くの場合、一般にグレイジングなどの、艶出し製品に対して、しかし特にまたディスプレイ用途に対して反射での青色を要求する。ほとんどの青反射ガラス基材は、ガラス表面上へのコーティングの堆積によって得られる。そのような層、特に多層スタックは通常、物理蒸着によって堆積させられる。多層のこれらのスタックは、反射での青色を得るために干渉効果を利用する。しかしながら、それらは、高度な組成および層厚さ制御での多層堆積ステップを必要とし、それを困難な、したがって費用のかかるプロセスにする。さらに、物理蒸着によって通常堆積させられる、そのような多層スタックは、ガラスそれ自体よりも機械的および／または化学的攻撃に敏感である。

それ故、青反射ガラス基材の製造方法を提供することが当技術分野において必要とされている。

その態様の１つによれば、本発明の主題は、青反射ガラス基材の製造方法を提供することである。

その態様の別のものによれば、本発明の主題は、青反射ガラス基材を提供することである。

本発明は、以下の操作
・ Ｎ_２原料ガスを提供する操作と、
・ Ｎの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物を形成するためにＮ_２原料ガスをイオン化する操作と、
・ Ｎの単一電荷イオンおよび多電荷イオンのビームを形成するために単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物を加速電圧で加速させる操作であって、加速電圧Ａが１５ｋＶ〜３５ｋＶに含まれ、イオン線量Ｄが−９．３３×１０^１５×Ａ／ｋＶ＋３．８７×１０^１７イオン／ｃｍ^２〜７．５０×１０^１７イオン／ｃｍ^２に含まれる操作と、
・ ガラス基材を提供する操作と、
・ Ｎの単一電荷イオンおよび多電荷イオンのビームの軌道にガラス基材を置く操作と
を含む、青反射ガラス基材の製造方法に関する。

本発明者らは、ガラス基材に適用される同じ加速電圧で加速された、Ｎの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物を含むイオンビームを提供する本発明の方法が、反射において青色をもたらすことを意外にも見いだした。青さの増加は、反射における色座標ｂ^＊の強まる負の値によって表される。有利には、反射における色座標ｂ^＊は−３以下であり、より好ましくは、反射におけるｂ^＊は−２０〜−３である。

有利には、反射における色座標ｂ^＊は−３以下であり、より好ましくは、反射におけるｂ^＊は−２０〜−３であり、そして同時に反射における色座標ａ^＊は−３〜３である。

本発明によれば、Ｎ_２原料ガスは、Ｎの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物を形成するためにイオン化される。加速された単一電荷イオンと多電荷イオンとのビームは、様々な量の異なるＮイオンを含み得る。それぞれのイオンの実例電流は、下表１に示される（ミリアンペア単位で測定される）。

本発明によれば、重要なイオン注入パラメータは、イオン加速電圧およびイオン線量である。

単一電荷イオンおよび多電荷イオンのビームの軌道でのガラス基材の位置調整は、表面積当たり一定量のイオンまたはイオン線量が得られるように選ばれる。イオン線量、または線量は、１平方センチメートル当たりのイオンの数として表される。本発明の目的のためには、イオン線量は、単一電荷イオンおよび多電荷イオンの全線量である。イオンビームは好ましくは、単一電荷イオンおよび多電荷イオンの連続流れを提供する。イオン線量は、イオンビームへの基材の暴露時間を制御することによって制御される。本発明によれば、多電荷イオンは、２つ以上の正電荷を有するイオンである。単一電荷イオンは、単一の正電荷を有するイオンである。

本発明の一実施形態において、位置調整は、ガラス基材の一定表面積を次第に処理するためにガラス基材およびイオン注入ビームを互いに対して移動させることを含む。好ましくは、それらは、０．１ｍｍ／秒〜１０００ｍｍ／秒に含まれるスピードで互いに対して移動させられる。イオン注入ビームに対してガラスの移動のスピードは、処理中のエリアのイオン線量に影響を及ぼすビーム中の試料の滞留時間を制御するために適切なやり方で選ばれる。

本発明の方法は、例えば本発明のイオンビームで基材表面を連続的に走査することによって、または例えばシングルパスでもしくはマルチプルパスでその全体幅にわたって移動する基材を処理する多重イオン源の配列を形成することによって、１ｍ^２超の大きい基材を処理するために容易にスケールアップすることができる。

本発明によれば、加速電圧およびイオン線量は好ましくは、次の範囲に含まれる：

本発明者らは、同じ加速電圧で加速された、単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物を含むイオンビームを提供するイオン源が、単一電荷イオンの線量よりも低い多電荷イオンの線量をそれらが提供し得るので特に有用であることを見いだした。二重多孔質表面層を有するガラス基材は、そのようなビームで提供される、より高い線量およびより低い注入エネルギーを有する、単一電荷イオンと、より低い線量およびより高い注入エネルギーを有する、多電荷イオンとの混合物で得られ得ると思われる。エレクトロン・ボルト（ｅＶ）単位で表される、注入エネルギーは、単一電荷イオンまたは多電荷イオンの電荷に加速電圧を乗じることによって計算される。

本発明の好ましい実施形態において、処理中のエリアの下に位置した、処理中のガラス基材のエリアの温度は、ガラス基材のガラス転移温度以下である。この温度は、例えば、ビームのイオン電流によって、ビーム中の処理エリアの滞留時間によって、および基材の任意の冷却手段によって影響を受ける。

本発明の一実施形態において、いくつかのイオン注入ビームが、ガラス基材を処理するために同時にまたは引き続いて使用される。

本発明の一実施形態において、ガラス基材の面積の表面単位当たりのイオンの全線量は、イオン注入ビームによる単一処理によって得られる。

本発明の別の実施形態において、ガラス基材の面積の表面単位当たりのイオンの全線量は、１つ以上のイオン注入ビームによるいくつかの引き続く処理によって得られる。

好ましい実施形態において、ガラス基材は、青反射率効果を最大限にするために本発明による方法でその面の両方を処理される。

本発明の方法は好ましくは、１０^−２ミリバール〜１０^−７ミリバール、より好ましくは１０^−５ミリバール〜１０^−６ミリバールに含まれる圧力での真空チャンバー中で行われる。

本発明の方法を実施するための実例イオン源は、Ｑｕｅｒｔｅｃｈ Ｉｎｇｅｎｉｅｒｉｅ Ｓ．Ａ．製のＨａｒｄｉｏｎ＋ＲＣＥイオン源である。

反射における色は、１０°観察者角度を用いる光源Ｄ６５下でのＣＩＥＬＡＢ値ａ^＊およびｂ^＊を用いて表され、本発明の方法で処理された基材の側で測定される。ＣＩＥ Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊またはＣＩＥＬＡＢは、国際照明委員会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）によって規定される色空間である。

本発明はまた、青色反射率を増加させるためのＮの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物の使用であって、単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物が、ガラス基材の青色反射率を増加させるのに有効なイオン線量および加速電圧でガラス基材に注入される使用に関する。

ガラス基材の青色反射率の増加は、ガラス基材の反射における色座標ｂ^＊をより負値へシフトさせることと同等である。

未処理の透明ガラス基材の色座標ｂ^＊は一般に−１〜１である。有利には、Ｎの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物は、ガラス基材の青色反射率を増加させるために用いられ、単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物は、−３以下の反射におけるｂ^＊まで、好ましくは−２０〜−３の反射におけるｂ^＊までガラス基材の青色反射率を増加させるのに有効な線量および加速電圧でガラス基材に注入される。

有利には、Ｎの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物が、ガラス基材の青色反射率を増加させるために用いられ、単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物は、−３〜３の反射における色座標ａ^＊を維持しながら、−３以下の反射におけるｂ^＊まで、好ましくは−２０〜−３の反射におけるｂ^＊までガラス基材の青色反射率を増加させるのに有効な線量および加速電圧でガラス基材に注入される。

本発明によれば、Ｎの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物は好ましくは、Ｎ^＋、Ｎ^２＋およびＮ^３＋を含む。

本発明の別の好ましい実施形態によれば、Ｎの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物は、それぞれＮ^＋およびＮ^２＋の量よりも少ない量のＮ^３＋を含む。本発明のより好ましい実施形態において、Ｎの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物は、４０〜７０％のＮ^＋、２０〜４０％のＮ^２＋、および２〜２０％のＮ^３＋を含む。

本発明によれば、ガラス基材の青色反射率を増加させるのに有効な加速電圧およびイオン線量は好ましくは、次の範囲に含まれる：

本発明はまた、青色での増加した反射率を有する、青反射、イオン注入ガラス基材であって、Ｎの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物が本発明の方法に従って注入された基材に関する。

有利には、本発明の青反射、イオン注入ガラス基材の反射における色座標ｂ^＊は−３以下であり、好ましくは反射におけるｂ^＊は−２０〜−３である。

有利には、本発明のイオン注入ガラス基材の反射における色座標ａ^＊は−３〜３である。同時に、ガラス基材の反射における色座標ｂ^＊は好ましくは−３以下であり、より好ましくは反射における色座標ｂ^＊は−２０〜−３である。

有利には、イオンの注入深さは、０．１μｍ〜１μｍ、好ましくは０．１μｍ〜０．５μｍに含まれてもよい。

本発明に使用されるガラス基材は通常、２つの対向主面を有するシート様ガラス基材である。本発明のイオン注入は、これらの表面の１つまたは両方で行われてもよい。本発明のイオン注入は、ガラス基材の表面の一部でまたは完全表面で行われてもよい。

別の実施形態において、本発明はまた、それらがモノリシック、積層されたまたはガス層が間に置かれたマルチプルグレイジングであるかどうかにかかわらず、本発明の青反射ガラス基材を組み入れたグレイジングに関する。そのような実施形態において、基材は、色合いを付けられていても、焼戻しされていても、強化されていても、曲げられていても、折り畳まれていても、または紫外線フィルタリングであってもよい。

これらのグレイジングは、内部および外部建物グレイジングとしての両方で、ならびにパネル、陳列窓などの物体用の保護ガラス、カウンター、冷蔵陳列ケースなどのガラス家具などとして、そしてまた積層フロントガラス、ミラーなどの自動車グレイジング、コンピュタ用のアンチグレアスクリーン、ディスプレイおよび装飾ガラスとしも使用することができる。

本発明による青反射ガラス基材を組み入れたグレイジングは、興味深い追加の特性を有し得る。したがって、それは、積層グレイジングなどの、保護機能を有するグレイジングであり得る。それはまた、盗難防止、防音、防火または抗菌機能を有するグレイジングでもあり得る。

グレイジングはまた、その面の１つを本発明による方法で処理された基材が、その面の他方に堆積された層スタックを含むようなやり方で選ぶことができる。層のスタックは、特有の機能、例えば、日光遮断または熱吸収機能を有し得るか、またはまた抗紫外線、帯電防止（わずかに導電性の、ドープされた金属酸化物層などの）、および銀ベースの層またはドープされた酸化スズ層などの、低排出機能を有し得る。それはまた、非常に微細なＴｉＯ_２層、または撥水機能を持った疎水性有機層もしくは凝縮防止機能を持った親水性層などの汚染防止特性を有する層であり得る。

層スタックは、ミラー機能を有するコーティングを含む銀であり得るし、すべての配置構成が可能である。したがって、ミラー機能を持ったモノリシックグレイジングの場合には、本発明の青反射ガラス基材を、処理面を面１として（すなわち、観察者が位置する側上に）そして銀コーティングを面２上に（すなわち、ミラーが壁に取り付けられている側上に）配置することが興味深く、こうして観察者による反射における青色の認知が確実にされる。

したがって、（発明に従ってガラス基材の面が最外面から出発して番号を付けられる）二重グレイジングの場合に、反射防止処理面を面１として、ならびに他の機能層を、抗紫外線または日光遮断用に面２上におよび低排出層用に面３上に使用することが可能である。したがって、二重グレイジングにおいて、少なくとも１つの青反射面を基材の面の１つ上におよび補足の機能性を提供する少なくとも１つの層または層のスタックを有することが可能である。二重グレイジングはまた、いくつかの青反射面を、特に少なくとも面１および４として有することができる。モノリシックグレイジング１について、帯電防止機能層を青反射面の反対側上に堆積させることが可能である。

基材はまた、表面処理、特に酸エッチング（艶消し）を受けてもよく、イオン注入処理は、エッチングされた面でまたは反対面で行われてもよい。

基材、またはそれが関連するものの１つは、印刷された、装飾ガラス型のものであり得るし、またはスクリーンプロセス印刷することができる。

本発明による反射防止ガラス基材を組み入れた特に興味のあるグレイジングは、イオン注入処理表面がポリマーアセンブリシートに背を向ける状態での、本発明の青反射ガラス基材と、別のガラス基材との間にポリマー型アセンブリを含む、２つのガラス基材を持った積層構造を有するグレイジングである。ポリマーアセンブリシートは、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）型、ポリ酢酸ビニル（ＥＶＡ）型またはポリシクロヘキサン（ＣＯＰ）型製であり得る。

特に２つの熱処理された、すなわち、曲げられたおよび／または焼戻しされた基材の、この配置構成は、車グレイジング、特に青反射色が他の方法によって達成することが困難であるので、非常に有利な性質のフロントガラスを得ることを可能にする。

本発明によるガラス基材は、ガラスの総重量の重量百分率として表される以下の組成範囲：
ＳｉＯ_２ ３５〜８５％、
Ａｌ_２Ｏ_３ ０〜３０％、
Ｐ_２Ｏ_５ ０〜２０％
Ｂ_２Ｏ_３ ０〜２０％、
Ｎａ_２Ｏ ０〜２５％、
ＣａＯ ０〜２０％、
ＭｇＯ ０〜２０％、
Ｋ_２Ｏ ０〜２０％、および
ＢａＯ ０〜２０％
を有する任意の厚さのガラスシートであってもよい。

本発明によるガラス基材は好ましくは、ソーダ石灰ガラスシート、ホウケイ酸ガラスシート、またはアルミノシリケートガラスシートの中から選ばれるガラスシートである。特に好ましい実施形態において、ガラスシートは透明ガラスシートである。

本発明によるガラス基材は好ましくは、イオン注入にかけられる側面上にコーティングをまったく持たない。

本発明によるガラス基材は、イオン注入処理後にその最終寸法に切断されるであろう大きいガラスシートであってもよいし、またはそれは、その最終サイズにすでに切断されたガラスシートであってもよい。

有利には、本発明のガラス基材は、フロートガラス基材であってもよい。本発明のイオン注入方法は、フロートガラス基材の空気側および／またはフロートガラス基材のスズ側で行われてもよい。好ましくは、本発明のイオン注入方法は、フロートガラス基材の空気側で行われる。

本発明の実施形態において、ガラス基材は、化学的に強化されたガラス基材であってもよい。

光学特性は、Ｈｕｎｔｅｒｌａｂ Ｕｌｔｒａｓｃａｎ Ｐｒｏ Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒを用いて測定された。

特定の実施形態の詳細な説明
イオン注入実施例は、単一電荷イオンおよび多電荷イオンのビームを発生させるためのＲＣＥイオン源を用いて下表に詳述される様々なパラメータに従って調製された。用いられたイオン源は、Ｑｕｅｒｔｅｃｈ Ｉｎｇｅｎｉｅｒｉｅ Ｓ．Ａ．製のＨａｒｄｉｏｎ＋ＲＣＥイオン源であった。

すべての試料が、１０×１０ｃｍ^２のサイズを有し、２０〜３０ｍｍ／秒のスピードでガラス基材を、イオンビームを通して動かすことによって全体表面上を処理された。

処理中のガラス基材のエリアの温度は、ガラス基材のガラス転移温度以下の温度に保たれた。

すべての実施例について、注入は、１０^−６ミリバールの圧力での真空チャンバー中で行われた。

Ｎのイオンが、４ｍｍの普通の透明ソーダ石灰ガラス基材に注入された。パラメータは、下表４に見いだすことができる：

本発明の実施例Ｅ１〜Ｅ４から理解できるように、加速電圧Ａが１５ｋＶ〜３５ｋＶに含まれ、線量が−９．３３×１０^１５×Ａ／ｋＶ＋３．８７×１０^１７イオン／ｃｍ^２〜７．５０×１０^１７イオン／ｃｍ^２に含まれる、イオン注入のために用いられる選ばれた重要なパラメータは、ｂ^＊が−３未満であるガラス基材の増加した青色反射率をもたらす。未処理のソーダ石灰ガラス試料Ｃ１ならびに本発明の特有の範囲外の注入パラメータで処理された、他のソーダ石灰ガラス試料Ｃ２およびＣ３は、求められている反射における青色を提供しない。

Claims (16)

1. 以下の操作：
   ａ）Ｎ_２原料ガスを提供する操作と、
   ｂ）Ｎの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物を形成するために前記Ｎ_２原料ガスをイオン化する操作と、
   ｃ）Ｎの単一電荷イオンおよび多電荷イオンのビームを形成するために単一電荷イオンと多電荷イオンとの前記混合物を加速電圧で加速させる操作であって、前記加速電圧Ａが１５ｋＶ〜３５ｋＶに含まれ、線量Ｄが−９．３３×１０^１５×Ａ／ｋＶ＋３．８７×１０^１７イオン／ｃｍ^２〜７．５０×１０^１７イオン／ｃｍ^２に含まれる操作と、
   ｄ）ガラス基材を提供する操作と、
   ｅ）Ｎの単一電荷イオンおよび多電荷イオンのビームの軌道に前記ガラス基材を置く操作と
   を含む、青反射ガラス基材の製造方法。
2. 前記加速電圧Ａが３２ｋＶ〜３５ｋＶに含まれ、前記線量Ｄが６×１０^１７イオン／ｃｍ^２〜７×１０^１７イオン／ｃｍ^２に含まれる請求項１に記載の青反射ガラス基材の製造方法。
3. 提供される前記ガラス基材が前記ガラスの総重量の重量百分率として表される次の組成範囲：
   ＳｉＯ_２ ３５〜８５％、
   Ａｌ_２Ｏ_３ ０〜３０％、
   Ｐ_２Ｏ_５ ０〜２０％、
   Ｂ_２Ｏ_３ ０〜２０％、
   Ｎａ_２Ｏ ０〜２５％、
   ＣａＯ ０〜２０％、
   ＭｇＯ ０〜２０％、
   Ｋ_２Ｏ ０〜２０％、および
   ＢａＯ ０〜２０％
   を有する請求項１〜２のいずれか一項に記載の青反射ガラス基材の製造方法。
4. 前記ガラス基材がソーダ石灰ガラスシート、ホウケイ酸ガラスシートまたはアルミノシリケートガラスシートから選択される請求項３に記載の青反射ガラス基材の製造方法。
5. 前記ガラス基材が透明ガラスシートである請求項４に記載の青反射ガラス基材の製造方法。
6. ガラス基材の青色反射率を増加させるためのＮの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物の使用であって、単一電荷イオンと多電荷イオンとの前記混合物が、前記ガラス基材の青色反射率を増加させるのに有効なイオン線量および加速電圧で前記ガラス基材に注入される使用。
7. 請求項６に記載のガラス基材の青色反射率を増加させるためのＮの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物の使用であって、単一電荷イオンと多電荷イオンとの前記混合物が、青色反射率を−３以下の反射におけるｂ^＊まで増加させるのに有効な線量および加速電圧で前記ガラス基材に注入される使用。
8. 請求項７に記載のガラス基材の青色反射率を増加させるためのＮの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物の使用であって、単一電荷イオンと多電荷イオンとの前記混合物が、−３〜３の反射における色座標ａ^＊を維持しながら−３以下の反射におけるｂ^＊まで青色反射率を増加させるのに有効な線量および加速電圧で前記ガラス基材に注入される使用。
9. 請求項８に記載のガラス基材の青色反射率を増加させるためのＮの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物の使用であって、単一電荷イオンと多電荷イオンとの前記混合物が、１５ｋＶ〜３５ｋＶに含まれる加速電圧Ａで前記ガラス基材に注入され、前記線量Ｄが、−９．３３×１０^１５×Ａ／ｋＶ＋３．８７×１０^１７イオン／ｃｍ^２〜７．５０×１０^１７イオン／ｃｍ^２に含まれる使用。
10. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法によって製造される青反射ガラス基材。
11. 請求項１０に記載の青反射ガラス基材を含む、モノリシックグレイジング、積層グレイジングまたはガス層が間に置かれたマルチプルグレイジング。
12. 日光遮断、熱吸収、抗紫外線、帯電防止、低排出、加熱、汚染防止、治安、盗難防止、防音、防火、アンチミスト、撥水、抗菌またはミラー手段をさらに含む、請求項１０に記載のグレイジング。
13. 前記反射防止ガラス基材が、艶消しされ、印刷され、またはスクリーンプロセス印刷されている、請求項１１または１２のいずれか一項に記載のグレイジング。
14. 前記基材が、色合いを付けられ、焼戻しされ、強化され、曲げられており、折り畳まれているか、または紫外線フィルタリングである、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のグレイジング。
15. イオン注入処理された表面がポリマーアセンブリシートに背を向けた状態で、本発明の反射防止ガラス基材と、別のガラス基材との間に置かれた前記ポリマー型アセンブリシートを含む積層構造を有する、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のグレイジング。
16. 前記グレイジングが車のフロントガラスである、請求項１５に記載のグレイジング。