JP2020527124A

JP2020527124A - 熱的特性を有する積層体を含む材料

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Publication number: JP2020527124A
Application number: JP2020502597A
Authority: JP
Inventors: ワナクールニシタ; ブーチェジュリアン
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2020-09-03
Anticipated expiration: 2038-06-25
Also published as: CA3072191A1; AU2018302323A1; JP7267254B2; US20200207657A1; EP3655371A1; BR112020001078A2; FR3069241B1; US11420902B2; EP3655371B1; PL3655371T3; HUE065282T2; EP3655371C0; FR3069241A1; ES2972204T3; WO2019015917A1

Abstract

本発明は、透明基材を含む材料であり、その表面に、該表面を攻撃しがちな太陽放射線及び／又は赤外線に作用することを可能にする複数の機能層をそれ自体が含む積層体を堆積させた材料に関する。この材料は、その少なくとも１つの表面にｎ個の銀ベースの金属機能層と誘電体層のｎ＋１個の集成体とを含む積層体を堆積させた透明基材を含み、ここでのｎは３以上であり、各銀ベースの金属機能層は、誘電体層の２つの集成体の間に配置されている。この材料は、基材から最初の銀ベースの金属機能層の下に位置する誘電体層の集成体と前記基材から最後の銀ベースの金属機能層の上に位置する誘電体層の集成体とが、それぞれ５５０ｎｍの波長での屈折率の値が２．１５以上である高屈折率の層を含み、高屈折率層のうちの少なくとも１つの波長５５０ｎｍでの屈折率の値が２．４０以上であり、前記高屈折率層のおのおのの光学的厚さの、それが含まれている誘電体層の集成体の光学的厚さに対する比の値が、０．２５と０．５５の間に含まれていることを特徴とする。本発明は、このような材料を含むグレージングにも関する。

Description

本発明は、表面に積層体を堆積させた透明基材を含む材料であって、前記表面を攻撃しがちな太陽放射線及び／又は赤外線に積層体自体が作用するのを可能にする複数の機能層を含む、材料に関する。本発明は、そのような材料を含むグレージングにも関する。

人間活動の環境への影響を低減することを目的とする法的取り決め及び法律文書は、局所的、全国的、及び国際的規模に増加している。これらの取り決め及び文書は、特にインフラの電力消費量を減少させようとしている。それらは、特に、建物及び輸送手段がそれらの空調及び加熱手段の電力消費量を低減するようにすることを推奨又は要求している。

グレージングをはめた領域は、多くの場合、建物及び輸送手段の外側領域の大部分を構成し、そしてそれらの割合は、採光の点に関してユーザーの必要を満たす目的で大きくなり続けている。しかし、これらのグレージングをはめた領域は、特に非常に日当たりのよい期間中に、受動的な熱源になりかねず、そして特に冬期の間には、熱の放散源になりかねない。したがって、これらのグレージングをはめた領域のある建物及び輸送手段の内部の温度の変動は、非常に大きくなることがある。これらの温度変動は、不快感を招き、空調及び加熱手段の使用が多くなる原因となりかねない。

エネルギー及び快適さに関連した理由から、これらのグレージングをはめた領域は、「温室効果」を低減するように入射赤外線及び／又は太陽放射線に作用するために機能化する必要がある。これらの領域の機能化は、一般に、金属の機能層を含む積層体を当該領域に堆積させることによりなされる。これらの層は、グレージングを通り抜けて内側へ透過するエネルギーの量を、可視スペクトルの光の透過に不利に働くことなく、低下させるのを可能にする、いわゆる「選択的」機能を、当該領域に、及びそれらを含むグレージングに与える。

機能化したグレージング又はグレージングをはめた領域の性能は、一般に、次のフリーパラメーターを使って評価される：
・グレージングをはめた領域又はグレージングを通り抜けて内側へ透過した全エネルギーの、入射太陽エネルギーに対する比として定義される、日射係数ｇ、
・入射光の量の、グレージングをはめた領域又はグレージングを透過した可視スペクトルの光の量に対する比として定義される、可視スペクトルの光透過率Ｔ_Ｌ、
・光透過率Ｔ_Ｌの、日射係数ｇに対する比、すなわちＴ_Ｌ／ｇとして定義される、選択率ｓ。

したがって、グレージングをはめた領域及びそれらを含むグレージングは、理想的には、次のような機能を有する：
・光透過率が可能な限り高く、少なくとも６５％、あるいは更には少なくとも６８％である、
・日射係数が最大で３６％である、
・選択率が少なくとも１．９である。

更に、美観上の理由から、これらのグレージングをはめた領域及びグレージングは、外側での反射、内側での反射、及び透過において、見た目に心地よい表面外観を有する必要がある。これは、詳しく言えば、青−緑の色度範囲における中間色、すなわち好ましくはグレーの色に近く、その色調が観察する角度に応じてほとんど変動してはならないものを必要とする。

国際公開第２０１２／０９３２３８号には、積層体を含む材料であって、積層体自体が銀をベースとした金属機能層を少なくとも３つ含み、機能層のおのおのが一組の誘電体の層により互いに分離されている材料が開示されている。基材から出発して最初の機能層の下に位置する誘電体層の組と、基材から出発して最後の機能層の上に位置する誘電体層の組は、おのおの、５５０ｎｍで２．１５以上の高屈折率の層を含む。光透過率、日射係数及び選択率の上述の値は、積層体と基材が、温度が５００℃より高い熱処理を受けた後にのみ得られる。Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊系における２つのパラメーターａ^＊及びｂ^＊の値は、ゼロに近く、特にａ^＊は２未満であり、観測角が０°と６０°の間で変動する場合にはほとんど変動しない。

国際公開第２０１７／００６０２９号には、透明基材と積層体とを含む材料であって、積層体自体が銀をベースとした金属機能層を少なくとも３つ含み、機能層のおのおのが一組の誘電体の層により互いに分離されている材料が記載されている。誘電体層の組のおのおのは、２．１５以上の高屈折率で、光学的厚さが２０ｎｍより大きい層を少なくとも１つ含む。誘電体層の組のおのおのについて、高屈折率層の光学的厚さの、それを含んでいる誘電体層の組の光学的厚さに対する比は、０．３より大きい。光透過率、日射係数及び選択率の上述の値は、熱処理なしに得られる。この材料を含むグレージングも、国際公開第２０１２／０９３２３８号と同じ色の中間性に関する要件を満たす。

それらを製造するために必要とされるエネルギー経済及び採掘資源の理由から、同じ性能レベルを保持しながら製品を単純化できることが有利である。この場合には、単純化した積層体を用いながら、できるならば高価な化学成分を制限し且つ熱処理に頼ることなく、光透過率、日射係数、選択率、及び色に関する上述の要件を満たす材料を得ることが有利であろう。

本発明は、透明基材を含む材料であって、その少なくとも１つの表面に銀ベースのｎ個の金属機能層とｎ＋１個の誘電体層の組とを含む積層体を堆積させた材料に関し、ここでのｎは３以上であり、各銀ベースの金属機能層は誘電体層の２つの組の間に配置されている。この材料は、基材から出発して最初の銀ベースの金属機能層の下に位置する誘電体層の組と基材から出発して最後の銀ベースの金属機能層の上に位置する誘電体層の組とが、
・それぞれ５５０ｎｍの波長での屈折率の値が、２．１５以上である高屈折率層を含み、
・当該高屈折率層のうちの少なくとも１つの波長５５０ｎｍでの屈折率の値が、２．４０以上であり、
・当該高屈折率層のおのおのの光学的厚さの、それが含まれている誘電体層の組の光学的厚さに対する比の値が、０．２５と０．５５の間に含まれている、
という点で、特筆すべきである。

本明細書では、次の定義と約束事を使用する。

「最初」、「最後」、「の上」及び「の下」という用語は、スタックの層又は一組の層の位置を、それを堆積させた基材の方位又は位置に対して特定する。基材の位置は、本発明の実施のために採用される選択に応じて、水平でもよく、垂直でもよく、又は傾いていてもよい。層又は層の組を挙げる順番は、基材に向かい合う積層体の表面の方向において基材から見て明示される。したがって、「最初」及び「最後」という用語は、それらが層又は層の組を特定する場合、それぞれ、当該層又は当該層の組が、基材に一番近いこと又は基材から一番遠いことを意味する。層又は層の組の位置を特定し機能層の位置に対して明示される「の上」及び「の下」という用語は、それぞれ、当該層又は当該層の組が、基材に近い方及び基材から遠い方にあることを意味する。これらの２つの用語「の上」及び「の下」は、それらが特定する層又は層の組と機能層（この機能層に関してそれらが明示される）とが互いに接触することを決して意味しない。それらは、これらの２つの層の間の中間に他の層が存在することを排除しない。「接触する」又は「接触して」などの表現における「接触」という用語が、明らかに間に他の層が配置されないことを示すために使用される。

層について明確さ又は限定なしに使用される「厚さ」という用語は、当該層の実際の又は幾何学的な物理的厚さＥに相当する。それは、ナノメートルで表される。「光学的厚さ」という表現は、Ｅ_Ｏで表される層の光学的厚さを明確に示すために用いられる。それは、Ｅ_Ｏ＝ｎ×Ｅの関係により定義され、この式のｎは層の屈折率、Ｅはその実際の又は幾何学的な物理的厚さである。層の屈折率は、５５０ｎｍの電磁波波長で測定される。光学的厚さも、ナノメートルで表される。

「誘電体層の組」という表現は、互いに接触しそして全体から見て誘電性である積層体を形成している１以上の層、すなわち金属機能層の機能のない積層体を表す。誘電体層の組が複数の層を含む場合、後者はそれら自体が誘電性である。誘電体層の組の厚さ及び光学的厚さは、それぞれ、それを構成する層のおのおのの厚さの合計及び光学的厚さの合計に相当する。

本書において、材料又は層が何を含有しているかを特定するために使用される「ベースとする」及び「ベースとした」という表現（あるいは「ベースの」という表現）は、それが含む構成成分の質量分率が少なくとも５０％、特に少なくとも７０％、好ましくは少なくとも９０％であることを意味する。

可視スペクトルにおける光透過率、日射係数、及び選択率は、標準規格ＥＮ４１０及びＥＮ１４５０１に準拠して定義され、測定され、及び計算される。色は、標準規格ＩＳＯ１１６６４によるＬ^＊ａ^＊ｂ^＊ＣＩＥ１９７６色空間でもって、Ｄ６５光源を用い、基準観測者に対し２°の視野で測定される。

本発明による材料を含むグレージングは、好ましくは、可視スペクトルにおける少なくとも６８％の光透過率、最大で３６％の日射係数、及び少なくとも１．９の選択率を有する。グレージングの美的外観は、好ましくは、反射において中間的で、かつその色合いが観測角が０°と６０°の間で変動する場合にほとんど変動しない色を特徴とする。特に、観測角が０°と６０°の間で変動する場合におけるＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間におけるパラメーターａ^＊及びｂ^＊の変動の絶対値は、５以下である。

各誘電体層の組は、一般に、窒化物、特に窒化ケイ素又は窒化アルミニウムをベースとすることができる、及び／又は酸化物をベースとすることができる誘電材料をベースとする層を少なくとも１つ含む。

金属機能層は、連続的な層である。それらの数は、好ましくは３又は４である。銀をベースとした金属機能層に含まれる銀の質量分率は、少なくとも９５％、好ましくは少なくとも９８％である。

堆積させる材料の量を減少させるために、銀をベースとした金属機能層の厚さは、光学的及び熱的性能を損ねることがなければ、銀ベースの各金属機能層の厚さが基材から出発してそれに先立つ銀ベースの機能層の厚さよりも大きいことを条件として、有利に小さくてよい。一般には、銀をベースとした金属機能層のおのおのの厚さは、好ましくは６ｎｍと２０ｎｍの間に含まれよう。

堆積させる材料の量を減少させるという同じ理由から、誘電体層の組の厚さは、光学的及び熱的性能を損ねることがなければ、基材から出発して最後の銀ベースの金属機能層の上に位置する誘電体層の組の光学的厚さが、基材から出発して最初の銀ベースの金属機能層の下に位置する誘電体層の組の光学的厚さ以下であることを条件として、小さくてよい。限定することのない指摘として、基材から出発して最後の銀ベースの金属機能層の上に位置する誘電体層の組の光学的厚さは、２０ｎｍと５０ｎｍの間、好ましくは３０ｎｍと４０ｎｍの間に含まれ、基材から出発して最初の銀ベースの金属機能層の下に位置する誘電体層の組の光学的厚さは、５０ｎｍと１００ｎｍの間、好ましくは５５ｎｍと７５ｎｍの間に含まれる。

本発明によれば、基材から出発して最初の銀ベースの金属機能層の下に位置する誘電体層の組、及び基材から出発して最後の銀ベースの金属機能層の上に位置する誘電体層の組は、好ましくは、おのおのが高屈折率層を含み、その屈折率は５５０ｎｍの波長で２．１５以上である。これらの高屈折率層は、ＴｉＯ_２、ＭｎＯ、ＷＯ_３、ＮｉＯ、ＺｎＴｉＯ_４、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＢａＴｉＯ_３、Ｂｉ_３Ｏ_３、ＳｉＺｒＮ、Ｚｒ_３Ｎ_４から選ばれる化合物をベースとすることができる。

上述の高屈折率層のうちの少なくとも１つのものの屈折率の値が本発明に従って５５０ｎｍの波長で２．４０以上である場合には、当該層は、ＴｉＯ_２、ＢａＴｉＯ_３、Ｂｉ_３Ｏ_３、Ｚｒ_３Ｎ_４から選ばれる化合物をベースとすることができる。

上述の高屈折率層が全て、５５０ｎｍの波長で２．４０より高い屈折率である場合には、それらは同じ化合物をベースとすることができ、又は異なる化合物をベースとすることができる。

高屈折率層に含まれる化合物、特に一例として示したものが、完全に化学量論的である必要はない。それらは、屈折率の値の条件、すなわち５５０ｎｍの波長で２．１５又は２．４０より高いというものが守られることを条件に、酸素、窒素及び／又はその他の元素の含有量に関して化学量論から逸脱してもよい。同様に、それらがドーパント元素、例えばアルミニウムなどを含むことは排除されない。

実質的な「化学量論」、及びそれから派生した形容詞は、技術分野における慣例としての意味で解釈されなければならない。それは特に、化合物の構成化学元素の割合が、熱化学ダイアグラムによって又は技術分野において有効な慣例によって定義されるような「定義済みの化合物」のそれらに相当することを意味する。

堆積させる材料の量を減らすために、上述の高屈折率層のおのおのの光学的厚さは、有利には１０ｎｍと７０ｎｍの間、好ましくは２０ｎｍと５０ｎｍの間に含まれよう。

高屈折率層の吸収係数の値は、５５０ｎｍで０．０２以下であるのが好ましい。したがって、求められている熱的及び光学的性能を高屈折率の金属層を用いて得ることが可能ではあろうけれども、本発明の目的のためにそれらを使用することは薦められない。それらの吸収係数の値は、一般に０．０２より大きい。しかし、そのような金属層を含む本発明による材料を酸化性雰囲気でアニーリングすることが、当該金属層を酸化し、それによりその屈折率が２．１５よりも高くなり、かつその吸収係数が０．０２よりも小さくなるようにすることが可能である。

本発明の一つの特定の実施形態によれば、最初の銀ベースの機能層の下に位置する誘電体層の組の光学的厚さは、最初と最後の銀ベースの金属機能層の間に位置する誘電体層の組のおのおのの光学的厚さよりも小さい。この実施形態の中心的な利点は、積層体を形成している層の厚さを更に減少させることが可能なことである。詳しく言えば、最初と最後の銀ベースの金属機能層の間に位置する誘電体層の組のおのおのの光学的厚さは、１００ｎｍと２００ｎｍの間に含まれ、好ましくは１５０ｎｍと１８０ｎｍの間に含まれる。

本発明のもう一つの実施形態によれば、基材から出発して最初と最後の銀ベース金属機能層の間に位置する誘電体層の各組は、５５０ｎｍでの屈折率の値が２．１５以上である高屈折率層を含まない。具体的に言えば、基材から出発して最初と最後の銀ベースの金属機能層が高屈折率層を含む場合に、追加の有意の利益があることは観測されていない。光学的及び熱的パラメーターの値は、ほとんど変動しない。したがって、そのような高屈折率層は、積層体の単純化が求められている場合には省略して差し支えない。これには、高屈折率層を形成するために必要とされる化学元素の使用に伴うコストを削減するという利点もある。

更に、積層体は、銀ベースの金属機能層の下にそれと接触して配置される少なくとも１つのいわゆる「下方接触」安定化層を含む。一般に厚さが非常に小さいこの層の機能は、銀の付着と結晶化を促進することである。この層は、「湿潤層」とも呼ばれる。この意味で、このような層を、積層体が含む各１つの銀ベース金属機能層の下にそれと接触して配置することが有利であろう。この層は、好ましくは、亜鉛酸化物、ニッケル酸化物、マグネシウム酸化物、亜鉛スズ酸化物、亜鉛マグネシウム酸化物、亜鉛チタン酸化物から選ばれる酸化物をベースとする。

「下方接触」層に含まれる化合物は、酸素、窒素及び／又は他の元素の含有量に関して化学量論から逸脱してもよい。それらは、例えば酸化亜鉛の場合のアルミニウムのような、ドーパント元素を含むこともできる。

更に、積層体は、銀ベースの金属機能層の上にそれと接触して配置されるいわゆるブロッカー層を含むこともできる。一般に厚さが非常に小さいこの層の機能は、その後の層の堆積が酸化性雰囲気で行われる場合、又は熱処理中に酸素などの特定の元素が１つの層から別のものへとマイグレートしがちである場合に、銀層を保護することである。各銀層を保護することが必要な場合には、積層体が含む各銀ベース機能層の上にそれと接触してブロッカー層を配置することが有利である。この層は、好ましくは、Ｔｉ及びＮｉＣｒから選ばれる金属又は合金をベースとする。

積層体は、任意選択的に、下方接触層の下にそれと接触して配置されるいわゆる平滑化層を更に含んでもよい。その機能は、下方接触層の成長を促進することである。この平滑化層は、混合酸化物をベースとし、下方接触層が酸化亜鉛をベースとする場合には好ましくは亜鉛及びスズの酸化物をベースとする。それは、完全に非晶質であっても部分的に結晶質であってもよい。それは一般には、その厚さの全体にわたって非結晶質である。

本発明の１つの特に有利な実施形態によれば、最初の銀ベース金属機能層の下に位置する誘電体層の組に含まれる高屈折率層は、酸化チタンをベースとし、そして基材から最後の機能層の上に位置する誘電体層の組に含まれる高屈折率層は、ジルコニウムとケイ素の窒化物をベースとする。このジルコニウムとケイ素の窒化物のＺｒ／Ｓｉ原子比の値は、好ましくは１以下でよい。

平滑化層と下方接触層は、これらの２つの層が関係する銀ベースの金属機能層の下に配置される誘電体層の組に含まれると見なされる。

本発明の第１の好ましい実施形態では、積層体は、基材から出発して以下のものを含む：
・次のものを含む誘電体層の第１の組：
・５５０ｎｍでの屈折率の値が２．４０より高く、光学的厚さが１０ｎｍと５０ｎｍの間、又は更には２０ｎｍと４０ｎｍの間、好ましくは３０ｎｍと４０ｎｍの間に含まれる、酸化チタンをベースとした高屈折率層、
・光学的厚さが１０ｎｍと３０ｎｍの間、好ましくは１５ｎｍと２５ｎｍの間に含まれる、亜鉛とスズの酸化物をベースとした平滑化層、
・厚さが１０ｎｍと２０ｎｍの間に含まれる、酸化亜鉛をベースとした下方接触層、
・厚さが６ｎｍと２０ｎｍの間に含まれる、第１の銀ベース金属機能層、
・厚さが０．５ｎｍと１．５ｎｍの間に含まれる、第１のチタンベース金属ブロッカー層、
・次のものを含む誘電体層の第２の組：
・光学的厚さが５ｎｍと１５ｎｍの間、好ましくは８ｎｍと１２ｎｍの間に含まれる、酸化亜鉛をベースとした誘電体層、
・光学的厚さが１００ｎｍと１５０ｎｍの間、好ましくは１００ｎｍと１３０ｎｍの間に含まれる、窒化ケイ素をベースとした誘電体層、
・光学的厚さが１０ｎｍと３０ｎｍの間、好ましくは１５ｎｍと２５ｎｍの間に含まれる、亜鉛とスズの酸化物をベースとした平滑化層、
・光学的厚さが１０ｎｍと２０ｎｍの間に含まれる、酸化亜鉛をベースとした下方接触層、
・厚さが６ｎｍと２０ｎｍの間に含まれる、第２の銀ベース金属機能層、
・厚さが０．５ｎｍと１．５ｎｍの間に含まれる、第２のチタンベース金属ブロッカー層、
・次のものを含む誘電体層の第３の組：
・光学的厚さが５ｎｍと１５ｎｍの間、好ましくは８ｎｍと１２ｎｍの間に含まれる、酸化亜鉛をベースとした誘電体層、
・光学的厚さが１００ｎｍと１５０ｎｍの間、好ましくは１００ｎｍと１３０ｎｍの間に含まれる、窒化ケイ素をベースとした誘電体層、
・光学的厚さが１０ｎｍと３０ｎｍの間、好ましくは１５ｎｍと２５ｎｍの間に含まれる、亜鉛とスズの酸化物をベースとした平滑化層、
・光学的厚さが１０ｎｍと２０ｎｍの間に含まれる、酸化亜鉛をベースとした下方接触層、
・厚さが６ｎｍと２０ｎｍの間に含まれる、第３の銀ベース金属機能層、
・厚さが０．５ｎｍと１．５ｎｍの間に含まれる、第３のチタンベース金属ブロッカー層、
・次のものを含む誘電体層の第４の組：
・光学的厚さが５ｎｍと１５ｎｍの間、好ましくは８ｎｍと１２ｎｍの間に含まれる、酸化亜鉛をベースとした誘電体層、
・５５０ｎｍでの屈折率の値が２．１５より高く、光学的厚さが１０ｎｍと５０ｎｍの間、又は更には３０ｎｍと４０ｎｍの間、好ましくは２０ｎｍと３０ｎｍの間に含まれる、ケイ素とジルコニウムの窒化物をベースとした高屈折率層、
・光学的厚さが１００ｎｍと１５０ｎｍの間、好ましくは１００ｎｍと１３０ｎｍの間に含まれる、窒化ケイ素をベースとした誘電体層、
・光学的厚さが５ｎｍと２０ｎｍの間、好ましくは９ｎｍと１２ｎｍの間に含まれる、亜鉛とスズの酸化物をベースとした平滑化層。

本発明の第２の好ましい実施形態では、積層体は、基材から出発して以下のものからなる：
・次のものを含む誘電体層の第１の組：
・５５０ｎｍでの屈折率の値が２．４０より高く、光学的厚さが１０ｎｍと５０ｎｍの間、又は更には２０ｎｍと４０ｎｍの間、好ましくは３０ｎｍと４０ｎｍの間に含まれる、酸化チタンをベースとした高屈折率層、
・光学的厚さが１０ｎｍと３０ｎｍの間、好ましくは１５ｎｍと２５ｎｍの間に含まれる、亜鉛とスズの酸化物をベースとした平滑化層、
・厚さが１０ｎｍと２０ｎｍの間に含まれる、酸化亜鉛をベースとした下方接触層、
・厚さが６ｎｍと２０ｎｍの間に含まれる、第１の銀ベース金属機能層、
・厚さが０．５ｎｍと１．５ｎｍの間に含まれる、第１のチタンベース金属ブロッカー層、
・次のものを含む誘電体層の第２の組：
・光学的厚さが５ｎｍと１５ｎｍの間、好ましくは８ｎｍと１２ｎｍの間に含まれる、酸化亜鉛をベースとした誘電体層、
・光学的厚さが１００ｎｍと１５０ｎｍの間、好ましくは１００ｎｍと１３０ｎｍの間に含まれる、窒化ケイ素をベースとした誘電体層、
・光学的厚さが１０ｎｍと３０ｎｍの間、好ましくは１５ｎｍと２５ｎｍの間に含まれる、亜鉛とスズの酸化物をベースとした平滑化層、
・光学的厚さが１０ｎｍと２０ｎｍの間に含まれる、酸化亜鉛をベースとした下方接触層、
・厚さが６ｎｍと２０ｎｍの間に含まれる、第２の銀ベース金属機能層、
・厚さが０．５ｎｍと１．５ｎｍの間に含まれる、第２のチタンベース金属ブロッカー層、
・次のものを含む誘電体層の第３の組：
・光学的厚さが５ｎｍと１５ｎｍの間、好ましくは８ｎｍと１２ｎｍの間に含まれる、酸化亜鉛をベースとした誘電体層、
・光学的厚さが１００ｎｍと１５０ｎｍの間、好ましくは１００ｎｍと１３０ｎｍの間に含まれる、窒化ケイ素をベースとした誘電体層、
・光学的厚さが１０ｎｍと３０ｎｍの間、好ましくは１５ｎｍと２５ｎｍの間に含まれる、亜鉛とスズの酸化物をベースとした平滑化層、
・光学的厚さが１０ｎｍと２０ｎｍの間に含まれる、酸化亜鉛をベースとした下方接触層
・厚さが６ｎｍと２０ｎｍの間に含まれる、第３の銀ベース金属機能層、
・厚さが０．５ｎｍと１．５ｎｍの間に含まれる、第３のチタンベース金属ブロッカー層、
・次のものを含む誘電体層の第４の組：
・光学的厚さが５ｎｍと１５ｎｍの間、好ましくは８ｎｍと１２ｎｍの間に含まれる、酸化亜鉛をベースとした誘電体層、
・５５０ｎｍでの屈折率の値が２．１５より高く、光学的厚さが１０ｎｍと５０ｎｍの間、又は更には３０ｎｍと４０ｎｍの間、好ましくは２０ｎｍと３０ｎｍの間に含まれる、ケイ素とジルコニウムの窒化物をベースとした高屈折率層、
・光学的厚さが１００ｎｍと１５０ｎｍの間、好ましくは１００ｎｍと１３０ｎｍの間に含まれる、窒化ケイ素をベースとした誘電体層、
・光学的厚さが５ｎｍと２０ｎｍの間、好ましくは９ｎｍと１２ｎｍの間に含まれる、亜鉛とスズの酸化物をベースとした平滑化層。

本発明による透明基材は、平面的であるか又は湾曲した、剛質であるか又は軟質の、有機又は無機の基材でよい。それは、好ましくは、光の吸収を最小限にし、ひいては最大の光透過率を維持するために、無色である。

本発明を実施するのに有利に使用することができる有機基材の例は、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリアミドなどのポリマー材料である。これらのポリマーはフルオロポリマーであってもよい。

本発明において有利に実施することができる無機基材の例は、無機ガラス又はガラスセラミックのシートである。ガラスは、好ましくは、ソーダ石灰シリカガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、あるいは更にはアルミノホウケイ酸ガラスである。

本発明による材料の１つの実施形態によれば、積層体は、当業者に知られている慣用の堆積方法を使って透明基材上に堆積させられる。好ましくは、積層体は、マグネトロン陰極スパッタリング法を使って堆積させることができる。

本発明の１つの特定の実施形態では、透明基材は無機ガラスのシートである。この場合、本発明による材料は、一体式、積層又は多層グレージングの構成要素であることができる。

一体式のグレージングは、単一のガラスシートを含む。本発明による材料を一体式グレージングとして使用する場合には、積層体を、好ましくは、建物の部屋の内側又はグレージンを取り付ける部屋の壁に向けられるガラスシートの面に堆積させ、積層体を物理的又は化学的な劣化から適当な手段を使って保護することが有利であろう。

多層グレージングは、絶縁用のガスを充填した空間により分離された少なくとも２枚の平行なガラスシートを含む。大抵の多層グレージングは、二層又は三層グレージングであり、すなわちそれらは、それぞれ２枚又は３枚のグレージングを含む。本発明による材料を多層グレージングの構成要素として使用する場合には、積層体は、好ましくは、絶縁用ガスと接する内側の方を向いたガラスシートの面に堆積させられる。この配置には、外部環境による化学的又は物理的劣化から積層体を保護するという利点がある。

積層グレージングは、中間層シートにより分離された少なくとも２枚の平行なガラスシートを含む。この中間層シートは、一般に、例えばポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などの有機材料である。本発明による材料を積層グレージングの構成要素として使用する場合には、積層体を、ガラスシートの面のどちらか一方に堆積させることができ、その面は中間層シートと接していてもいなくてもよい。積層体を中間層シートと接するガラスシートの面へ堆積させるのが、外部環境による化学的又は物理的劣化の防止に関して有利であろう。しかし、中間層シートの構成要素が積層体の層と相互作用しその劣化の原因となるような性質のものでないことを保証することが必要である。

本発明による材料を含むグレージングは、外面反射において青又は青緑の色範囲の中間色を有する。観測角がどうであれ、外観はほとんど変化しない。観測者は、色合いの不均一性を感知することができない。Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊系において、グレージングの色は、好ましくは、透過、内面反射及び／又は外面反射において、パラメーターａ^＊の値が−４と１の間に含まれ、パラメーターｂ^＊の値が−７．５と０．５の間に含まれることを特徴とする。特に、観測角が０°と６０°の間で変動する場合にＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間におけるパラメーターａ^＊及びｂ^＊の変動の絶対値は、５以下である。

本発明による材料の特徴と利点を、次の図面を参照する下記の例により説明する。

本発明固有の技術的効果を説明するために、本発明による材料の６つの例と、本発明による材料の特徴のない材料の１つの比較例を作製した。これらの積層体を表１に示す。それらを、厚さ６ｍｍのソーダ石灰シリカガラスのシート上に堆積させた。マグネトロン陰極スパッタリングに関する当業者が慣例的に使用するものであった層の堆積条件は、広く文献に記載されており、例えば国際公開第２０１２／０９３２３８号及び国際公開第２０１７／００６０２９号に記載されている。

これらの積層体のおのおのは、以下のものを含む：
・基材から出発してそれぞれＣＦＭ１、ＣＦＭ２及びＣＦＭ３と表示される、３つの銀ベースの金属機能層、
・それぞれＥＤ１、ＥＤ２、ＥＤ３及びＥＤ４と表示される、誘電体層の４つの組、
・それぞれＢ１、Ｂ２及びＢ３と表示される、３つのブロッカー層。

表の値は、誘電体の組の総計の光学的厚さに対応しており、すなわちそれらがそれぞれ製作される層の光学的厚さの合計に対応しており、また、銀ベースの金属機能層とブロッカー層の実際の又は幾何学的な厚さに対応している。表中、「ＣＨＩ」の列は、おのおのの誘電体層の組が含む高屈折率層の光学的厚さを示している。「ＣＢＩ」の列は、低屈折率層の光学的厚さ、又はおのおのの誘電体層の組が含む低屈折率層の光学的厚さの合計を示している。１以上の低屈折率層の屈折率の値は、２．１５未満である。下線付きの太字の値は、高屈折率層の屈折率の値が２．４０以上であることを示している。表の最下部には、高屈折率層の光学的厚さの、それを含む誘電体層の組の光学的厚さに対する比の値を、示している。これらの値は、誘電体層の組ＥＤ１とＥＤ４についてのみ提示している。

ブロッカー層、高屈折率層、及び誘電体層の組を構成する層の種類は、表１に示していない。下方接触層は、亜鉛酸化物、ニッケル酸化物、マグネシウム酸化物、亜鉛スズ酸化物、亜鉛マグネシウム酸化物、亜鉛チタン酸化物から選ばれる酸化物をベースとすることができる。ブロッカー層は、例えばＴｉ又はＮｉＣｒといった、金属及び合金をベースとすることができる。高屈折率層は、ＴｉＯ_２、ＭｎＯ、ＷＯ_３、ＮｉＯ、ＺｎＴｉＯ_４、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＢａＴｉＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＳｉＺｒＮから選ばれる化合物をベースとすることができる。最後に、誘電体層の組に含まれる高屈折率層以外の層は、一般に、金属窒化物、酸化物又は酸窒化物であり、一例として、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、ＺｎＡｌＯ_ｘ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５及びそれらの混合物などである。これらの化合物は、化学量論から逸脱してもよく、また、例えば特にアルミニウムのようなドーパント元素を含んでもよい。

表２に、表１の材料の例の光学的及び熱的性能を評価するのを可能にする複数のパラメーターを示す。これらの値は、これらの例の材料を含むとともに、厚さ６ｍｍのソーダ石灰シリカガラス／少なくとも９０％のアルゴンを含有している厚さ１６ｍｍのガス入りの空間／厚さ４ｍｍのソーダ石灰シリカガラスという６／１６／４構造を有する、二層グレージングで測定された。積層体は、厚さ６ｍｍのガラスの、アルゴンを含有しているガス入りの空間と接する内側面に堆積させた。

可視スペクトルにおける光透過率Ｔ_Ｌ、日射係数ｇと選択率ｓ、及び可視スペクトルにおける内側反射率Ｒｉｎｔと外側反射率Ｒｅｘｔは、標準規格ＥＮ４１０及びＥＮ１４５０１に準拠して定義され、測定及び計算される。色は、Ｄ６５光源を用い基準観測者について２°の視野で、標準規格ＩＳＯ１１６６４によるＬ^＊ａ^＊ｂ^＊ＣＩＥ１９７６色空間で測定した。

表２において：
・ａ^＊Ｔとｂ^＊Ｔは、Ｄ６５光源を用い、基準観測者について２°の視野及びグレージングの表面に対する垂線に対してゼロの観測角で、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊ＣＩＥ１９７６色空間での透過で測定されたパラメーターａ^＊及びｂ^＊の値である。
・Ｒｅｘｔは、Ｄ６５光源を用い、上述の二層グレージングの厚さ６ｍｍのソーダ石灰シリカガラスの外側面で観測者について２°の視野で測定し、パーセントで表された、可視スペクトルでの光反射率の値である。
・ａ^＊Ｒｅｘｔとｂ^＊Ｒｅｘｔは、Ｄ６５光源を用い、上述の二層グレージングの厚さ６ｍｍのソーダ石灰シリカガラスの外側面で観測者について２°の視野で、当該グレージングの表面に対する垂線に対してゼロの観測角で、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊ＣＩＥ１９７６色空間での反射で測定されたパラメーターａ^＊及びｂ^＊の値である。
・Ｒｉｎｔは、Ｄ６５光源を用い、上述の二層グレージングの厚さ４ｍｍのソーダ石灰シリカガラスの外側面で観測者について２°の視野で測定し、パーセントで表された、可視スペクトルでの光反射率の値である。
・ａ^＊Ｒｉｎｔとｂ^＊Ｒｉｎｔは、Ｄ６５光源を用い、上述の二層グレージングの厚さ４ｍｍのソーダ石灰シリカガラスの外側面で観測者について２°の視野で、当該グレージングの表面に対する垂線に対してゼロの観測角で、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊ＣＩＥ１９７６色空間での反射で測定されたパラメーターａ^＊及びｂ^＊の値である。
・ａ^＊６０とｂ^＊６０は、Ｄ６５光源を用い、単一グレージングの表面に対する垂線に対して６０°の観測角で、グレージングに対する観測者について２°の視野で、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊ＣＩＥ１９７６色空間での反射で測定されたパラメーターａ^＊及びｂ^＊の値である。

表１の例１〜６は、本発明による材料の例である。

例１では、誘電体層の各組は、屈折率の値が２．１５より高い高屈折率層を含んでいる。誘電体層の組ＥＤ２とＥＤ３は、高屈折率層だけで製作されている。誘電体層の組ＥＤ１に含まれる高屈折率層の屈折率の値は、２．４０より高い。得られた光透過率は、６８％未満である。更に、パラメーターｂ^＊Ｔの値が３より大きく、これは透過が黄色であることに相当している。

例２は、誘電体層の組ＥＤ２とＥＤ４が高屈折率でないその他の層も含むことを除いて、例１と同様である。これらの２つの組の層のおのおのの光学的厚さは、これらの２つの組の光学的厚さの合計が例１のそれらと類似のままであるようにした。この例では、積層体はより複雑になっているが、光学的及び熱的性能を評価するのに用いたパラメーターの値は、類似のままである。誘電体層の組ＥＤ２とＥＤ３が高屈折率層を含むということに、更なる利点はない。

例３〜６は、例１及び２を改良したものである。これらの例では、誘電体層の組ＥＤ２とＥＤ３は、屈折率の値が２．１５より高い高屈折率層を含んでいない。例３及び５では、誘電体層の組ＥＤ１のみが、屈折率の値が２．４０より高い高屈折率層を含んでいる。例６では、この層は誘電体層の組ＥＤ４のみに含まれている。例４では、誘電体層の組ＥＤ１とＥＤ４がおのおの、屈折率の値が２．４０より高い高屈折率層を含んでいる。

表２の値から、本発明による材料の例３〜６は、光学的及び熱的性能を例１及び２に対して向上させることを可能にするということが明らかであろう。可視スペクトルでの光透過率Ｔ_Ｌは、６８％より大きく、日射係数ｇは、３６％より小さく、選択率ｓは１．９以上である。パラメーターａ^＊の値は、例１、２、４、５、６で０未満である。パラメーターｂ^＊の値は、１未満である。観測の角度が０°と６０°の間で変動する場合のこれら２つのパラメーターのおのおのにおける変動の絶対値は、５未満である。

比較例１は、本発明によらない材料の例である。誘電体層の組ＥＤ１とＥＤ４のみが、屈折率の値が２．１５以上且つ２．４０以下の高屈折率層を含んでいる。Ｒ１比は、０．５５より大きい。得られた光透過率は、６８％未満である。

本発明の好ましい実施形態に相当する材料の他の２つの例を表３に示す。積層体を、厚さ６ｍｍのソーダ石灰シリカガラスのシート上に堆積させた。層の堆積条件は、マグネトロン陰極スパッタリングに関して当業者が慣例的に使用するものであって、広く文献に記載されており、例えば国際公開第２０１２／０９３２３８号及び国際公開第２０１７／００６０２９号に記載されている。

積層体のおのおのは、次のものを含む：
・基材から出発してそれぞれＡｇ１、Ａｇ２及びＡｇ３と表示される、３つの銀ベース金属機能層、
・それぞれＤ１、Ｄ２、Ｄ３及びＤ４と表示される、誘電体層の４つの組、
・それぞれＢ１、Ｂ２及びＢ３と表示される、金属チタンをベースとした３つのブロッカー層。

誘電体層の組Ｄ１、Ｄ２及びＤ３は、それぞれ銀層Ａｇ１、Ａｇ２及びＡｇ３の下にそれと接して配置された酸化亜鉛ベースの下方接触層を含んでいる。それらは、酸化亜鉛をベースとした下方接触層の下にそれと接して配置された平滑化層も含んでいる。

誘電体層の組Ｄ１は、酸化チタンをベースとした高屈折率層を含んでおり、その屈折率の値は２．４０より高い。誘電体層の組Ｄ４は、ジルコニウムとケイ素の窒化物をベースとした高屈折率層を含んでおり、その屈折率の値は２．１５より高く、２，４０より低い。

表３の値は、誘電体の組に含まれる層の光学的厚さと、銀ベースの金属機能層及びブロッカー層の実際の又は幾何学的な物理的厚さに相当している。全ての例において、金属機能層、ブロッカー層、及び誘電体層の組に含まれる層の種類が示されている。２つの例のそれぞれについて、Ｒ１とＲ４の比の値は０．２５と０．５５の間に含まれている。

表３の材料の例の光学的及び熱的性能を評価するのを可能にするパラメーターの値を表４に示す。これらの値は、これらの例の材料を含むとともに、厚さ６ｍｍのソーダ石灰シリカガラス／少なくとも９０％のアルゴンを含有している厚さ１６ｍｍのガス入りの空間／厚さ４ｍｍのソーダ石灰シリカガラスという６／１６／４構造を有する、二層グレージングで測定された。積層体は、厚さ６ｍｍのガラスの、アルゴンを含有しているガス入りの空間と接する内側面に堆積させた。それらを測定するために使用したパラメーターの定義と方法は、表２に関して説明したものと同一である。

表３の２つの例は、求められている光学的及び熱的性能を得るのを可能にしている。光透過率Ｔ_Ｌは、６８％より高く、日射係数ｇは、３６％未満であり、選択率ｓは、１．９以上である。パラメーターａ^＊の値は４未満であり、パラメーターｂ^＊の値は１未満である。観測角が０°と６０°の間で変動する場合にこれら２つのパラメーターのおのおのにおける変動の絶対値は、５未満である。

Claims

透明基材を含む材料であり、その少なくとも１つの表面に、銀ベースのｎ個の金属機能層とｎ＋１個の誘電体層の組とを含む積層体が堆積されており、ここでのｎは３以上であり、各銀ベースの金属機能層が、誘電体層の２つの組の間に配置されている、材料であって、前記基材から出発して最初の銀ベースの金属機能層の下に位置する誘電体層の組と、前記基材から出発して最後の銀ベースの金属機能層の上に位置する誘電体層の組とが、
・それぞれ、５５０ｎｍの波長での屈折率の値が２．１５以上である高屈折率層を含み、
・前記高屈折率層のうちの少なくとも１つの、波長５５０ｎｍでの屈折率の値が、２．４０以上であり、
・前記高屈折率層のおのおのの光学的厚さの、それが含まれている前記誘電体層の組の光学的厚さに対する比の値が、０．２５と０．５５の間に含まれている、
ことを特徴とする材料。
前記高屈折率層のおのおのの光学的厚さが、１０ｎｍと７０ｎｍの間、好ましくは２０ｎｍと５０ｎｍの間に含まれる、請求項１に記載の材料。
前記基材から出発して最後の銀ベースの金属機能層の上に位置する誘電体層の組の光学的厚さが、前記基材から出発して最初の銀ベースの金属機能層の下に位置する誘電体層の組の光学的厚さ以下である、請求項１又は２に記載の材料。
前記基材から出発して最後の銀ベースの金属機能層の上に位置する誘電体層の組の光学的厚さが、２０ｎｍと５０ｎｍの間、好ましくは３０ｎｍと４０ｎｍの間に含まれ、前記基材から出発して最初の銀ベースの金属機能層の下に位置する誘電体層の組の光学的厚さが、５０ｎｍと１００ｎｍの間、好ましくは５５ｎｍと７５ｎｍの間に含まれる、請求項３に記載の材料。
前記最初の銀ベースの機能層の下に位置する誘電体層の組の光学的厚さが、前記最初及び最後の銀ベースの金属機能層の間に位置する誘電体層の組のおのおのの光学的厚さより小さい、請求項１〜４のいずれか一項に記載の材料。
前記最初及び最後の銀ベースの金属機能層の間に位置する誘電体層の組のおのおのの光学的厚さが、１００ｎｍと２００ｎｍの間、好ましくは１５０ｎｍと１８０ｎｍの間に含まれる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の材料。
前記高屈折率層の５５０ｎｍでの吸収係数の値が、０．０２以下である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の材料。
前記基材から出発して最初及び最後の銀ベースの金属機能層の間に位置する誘電体層の各組が、５５０ｎｍでの屈折率の値が２．１５以上である高屈折率層を含まない、請求項１〜７のいずれか一項に記載の材料。
前記高屈折率層が、ＴｉＯ_２、ＭｎＯ、ＷＯ_３、ＮｉＯ、ＺｎＴｉＯ_４、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＢａＴｉＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＳｉＺｒＮから選ばれる化合物をベースとしている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の材料。
前記最初の銀ベースの金属機能層の下に位置する誘電体層の組に含まれる高屈折率層が、酸化チタンをベースとしており、前記基材から最後の機能層の上に位置する誘電体層の組に含まれる高屈折率層が、ジルコニウムとケイ素の窒化物をベースとしている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の材料。
各銀ベースの金属機能層の厚さが、前記基材から出発してそれに先立つ銀ベースの機能層の厚さより大きい、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の材料。
前記銀ベースの金属機能層のおのおのの厚さが、６ｎｍと２０ｎｍの間に含まれる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の材料。
前記積層体が、銀ベースの金属機能層の上にそれと接して配置された少なくとも１つのブロッカー層を更に含んでおり、１以上の前記ブロッカー層が、好ましくは、Ｔｉ及びＮｉＣｒから選ばれる金属又は合金をベースとする金属層である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の材料。
前記積層体が、銀ベースの金属機能層の下にそれと接して配置された少なくとも１つの下方接触層を更に含んでおり、１以上の前記下方接触層が、亜鉛酸化物、ニッケル酸化物、マグネシウム酸化物、亜鉛スズ酸化物、亜鉛マグネシウム酸化物、亜鉛チタン酸化物から選ばれる酸化物をベースとしている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の材料。
少なくとも１つの平滑化層が、酸化亜鉛をベースとした下方接触層の下にそれと接して配置されており、１以上の前記平滑化層が、スズと亜鉛の酸化物をベースとしている、請求項１４に記載の材料。
前記透明基材がガラスシートである、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の材料。
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の材料を少なくとも１つ含む、グレージング。