JPH02188449A - 一体構造の太陽光遮蔽用ガラス板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、炭化チタンをベースとる、薄層で被覆した、
特に自動車に装備る、ための太陽光遮蔽用ガラス板に関
る、。

太陽光の透過を減少させるガラス板には多くの用途が知
られている。家屋または車輌の内部に透過る、エネルギ
ーを制御して、過剰な加熱を避けたり、また空調に必要
なエネルギーの消費を制限したりる、ことができる。

この目的を達成る、ために２つの方法が行われる。多様
な金属酸化物をガラス組成物に添加してガラス内部で着
色させるか、またはガラスの表面に薄い吸収層もしくは
反射層を付着させる。

太陽光に対して十分な吸収性を有し、特に自動車用ガラ
ス板の場合に、不自由を避は快適性を保つように反射性
の少ない層を得ることが課題となる。特に望まれること
は、この層が化学的または機械的な衝撃に対して十分な
抵抗性を有し、単層または多層のガラス板の内イ刻の場
合のように、保護しないで単独で使用できることである
。

自動車用は薄いけれども吸収性の優れたガラス板が要求
される。特に最近の自動車はガラス面が極めて重要とな
り、特に前面および後面のガラス板はますます傾斜が大
きくなっている。そのため車内が太陽光に曝されて過熱
し、不快さが増大る、。安全運転に必要な可視性を減少
る、ことなく快適性を改良る、ために、第２図に示す同
一車輌で、透明性が最も良好な前面の風防ガラスから、
前部の側面ガラス、次に後部の側面ガラス、最後に後面
ガラスと段階的に、ガラスの透過率を減少させる。風防
ガラスは光透過率を規定によれば７５％より大きくし、
最高の可視性を要求され、他のガラスは透過率がこのよ
うに強制されないが、太陽光遮蔽の措置を要求される。

このような措置によって、上記要求を満足させることが
できる。また重量の点から、ガラス板はできるだけ薄い
ことを要求される。ガラス内部で着色しているガラス板
の場合は、一方において着色が極めて濃いこと、他方に
おいて着色の程度が、上記の例では４つと異なる段階を
要求される。この二重の要求は実際には実現る、ことが
極めて困難である。太陽光を強く吸収る、物質は、必然
的にガラス溶融炉内で、ガラス浴を加熱る、炎の光を著
しく吸収して半透明である。この特性は溶融中のガラス
の熱的挙動、特に良質のガラスを加工る、ときの決定的
因子である対流に対して鋭敏に影響る、。なぜならば、
−ａにガラスの色は十分に淡く限定る、からである。他
方、溶融炉内で着色剤を添加る、ことによって、ガラス
固有の吸収係数が増加して色が濃くなる、これは厚みを
変えないで吸収を変えるために必要であるが、消費量が
適当でないときは、工業的に応用できないので、−船釣
には適用できない。また厚みを変えて光学的特性を変え
る従来の方法は望ましくない。これは重量に問題を生ず
るためである。風防ガラスの他は、一般に機械的管理の
理由に基く限度内で、ガラス板の厚みをできるだけ薄く
る、ことを要求されるからである。さらに、貯蔵量を多
くる、ことに伴なう不便は、異なる組成のガラス板を貯
蔵る、場合の不便と余、り違わない。

それ自身が吸収性を有る、ガラス上に、薄い吸収層を付
着させることは、基材ガラスの貯蔵量を制限る、ことが
でき、形状加工製品に最終工程において多様な着色を行
うことができる。

周知のように、薄層を付着させる技術はスパッタリング
によって広く行われている。特にターゲットへのイオン
衝撃を増加させて沈着を促進させる磁場の存在で行うス
パッタリングが知られている。たとえばドイツ特許２４
６３４３１　Ｃ２は、平面ターゲットを使用し、米国特
許４１１６８０６はヘルド状のターゲットを使用る、。

同様に周知の反応スパッタリングは、ターゲットの物質
をプラズマガスと反応させて薄層を得る。

米国特許３９０７６６０は、ガラス上に金属酸化物を沈
着させる反応スパッタリングを開示る、。

使用が考えられる裸の吸収性薄層、すなわち保護層を有
しない薄層として、周期律第１Ｖ、Ｖまたは■族の元素
の窒化物、炭化物またはけい化物が知られている。フラ
ンス特許２１０４８１３は、特にクロムまたはモリブデ
ンの窒化物、クロム炭化物、クロムとチタンの混合炭化
物および多様なけい化物を開示る、。これらの層は多様
な方法、たとえば同一物質からなるターゲットからのラ
ジオ周波数帯スパッタリング、また窒化物の場合は対応
る、金属のターゲットから反応スパッタリングによって
沈着させる。

これらの層は太陽光を吸収または反射る、が、反射が比
較的少ないことが自動車用ガラス板として有利である。

しかし自動車に使用る、ためにはこれらの層は引っ掻き
傷に対る、抵抗が大きいことが必要である。何故ならば
すべての引っ掻き傷は、たとえば自動車の内部から側面
ガラスを通して風景を眺めるときは透過光で見、また自
動車を外部から見るときは反射光で見るからである。実
際に極めて吸収性のよい層に引っ掻き傷ができると、そ
の場所が局部的に吸収性のないガラスとなって透過性が
著しく増加る、。これは外観に許容できない欠点を生ず
る。この２つの観点から、特に耐摩耗性のある層を必要
とる、。

本出願人は、耐摩耗性の極めて優れた層を付着させるこ
とを探求した。極めて良好な耐摩耗性を有る、ことが知
られている物質から選んだ物質からなる層を選ぶ考えに
基き、この層を実現る、方法を研究し、耐摩耗性を改良
る、よう探求した。

本発明は、自動車用ガラス板の特殊な系に応用できる、
改良された層を被覆したガラス板およびその製法を目的
とる、。

本発明の太陽光遮蔽用ガラス板は、炭化チタンをベース
とる、層に、インジウム−すずの酸化物層をさらに被覆
したものである。

本発明の態様として、基材ガラスは内部で着色されたガ
ラスとしてもよく、また基材ガラスは追入強化されてい
てもよい。

他の態様として、本発明のガラス板は厚みが５０ｎｍ未
満、好ましくは１ｓｔｖ程度であるインジウムすずの酸
化物層を有る、。

同様に、炭化チタンの層は厚みが８〜５０ｎｍ、好まし
くは約１５ｎｍ、または他の態様として３５ｎｍ程度と
る、。

また、本発明は、インジウム−すずの酸化物で被覆され
た炭化チタン層の製法であって、炭化チタンの層を、炭
化水素を含む雰囲気の存在で、チタンのターゲットで反
応スパッタリングる、方法に関る、。

スパッタリングは磁場によって強化る、型が好ましく、
炭化水素はメタンが有利であり、これをアルゴン中に８
〜２０％、好ましくは１４％の割合で希釈る、。

本発明の方法おいて、炭化チタンの沈着中に陰極に加え
る電力は１〜２　Ｗ　／　ｃａｌとる、。

また本発明の方法において、インジウム−すずの酸化物
の層は、炭化チタンを沈着させた直後に、雰囲気を変え
ずに、沈着させる。

また、車輌用の窓ガラス系を実現る、ために前記ガラス
を応用る、ことは本発明の範囲であって、ガラスを車輌
の前部から後部に向かって、段階的に透過率を減少させ
、この透過率の変化は炭化チタン層の厚みを変え、また
はガラス板の厚みを変えて達成る、ことができる。

本発明によれば、ガラスの透過率を、特に自動車工業の
要求に適合させ、得られたガラスの外観を著しく損わな
い層を提供る、ことができる。実際、本発明による層を
自動車用窓ガラスの内側となる面に付着させることがも
っとも多（、この層が反射る、青色が淡いので１９反射
によってガラスの外観をほとんど変えずに、自動車用窓
ガラスの透過率を段階的に減少させる課題を解決る、こ
とができ、しかも外観を均質にる、ことができる。

本発明によって、Ｔｉｃ−ＩＴＯ層で被覆されたガラス
板は、極めて高度の硬さを得られるので、特に経済的な
条件で不安なく使用できる一体構造のガラス板を得るこ
とができる。

本発明の他の利点は次の説明によって明かになるであろ
う、参照る、図面は４つある。

本発明の目的は、太陽光に対る、透過エネルギＴｔが、
前面の風防ガラス４から、前部の側面ガラス５、次に可
動または固定された後部の側面ガラス６を通って、後面
ガラス７に向かって、段階的に減少る、ガラス板を自動
車に装備る、ことである。

エネルギーの透過率は次式によって示される。

式中、λは太陽光の波長で−で表す、Ｓλは地面の水準
における太陽光の特性値、Ｔ＾は垂直入射時に測定した
ガラスのスペクトル光透過を表す。

快適性の理由で、自動車用ガラス板のエネルギー透過率
はできるだけ少ないことが明かに望ましい。夏に車輌の
内部に透過る、エネルギー量を制限すれば、暑さも制限
できる。従って、透過率は、風防ガラス４で０．６０、
前部の側面ガラス５で０．５０、後部の側面ガラス６で
０．４５、後面ガラス７で０．３０とる、ことを提案し
た。この提案の限定は、自動車の構造および操作に関る
、基準によって課せられる光透過率ＴＬの要求を考慮し
ている。ＴＬは、光源としてタングステンフィラメント
ランプを考慮し、検出器として日昼の視覚に適る、人間
の眼を考慮したエネルギー透過率の式に類似る、式によ
って古典的に表される。ＴＬを考慮る、ことの必要性は
、太陽光の極大がスペクトルの可視領域に現れるので、
可視光に影響る、ことなしには、エネルギー全体の透過
を実質的に減少させることができないためである。上記
エネルギー透過率は指示的な値を存る、のに過ぎないが
、容認できる可視性と可能なより良い快適性との妥協の
結果である。

第３図は、古典的なフロートガラス８を示し、これは伝
統的なソーダーカルシウム−けい素の組成を有し、その
厚みは３．０胴である。このガラスの上に吸収性の強い
炭化チタン層９を沈着させた。

後に説明る、が沈着の方法は反応スパッタリングである
。この試料は特に摩耗試験における参照試料となる。

摩耗試験は、プラスチックに研摩粒を埋設した研摩材で
行う。装置は米国、５ｏｃｉ６ｔ６　ＴａｂｅｒＩｎｓ
ｔｒｕｍｅｎｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、の５ｔａ
ｎｄａｒｄ　ＡｂｒａｓｉｏｎＴｅｓｔｅｒ　１７４型
である。研摩材はＣ５ＩＯＦ　５００ｇを使用した。各
試料は１０００回転させ、研摩の前（τ。）および後（
τ、。。。）に、１部の領域によって全体の光透過率τ
を測定した。第３の値は参照値とる、、層をつけないガ
ラスの透過率τ９である。研零屯 摩による損−は次の摩耗度Ｕによって測定る、。

τＶ　−τＯ 第１図は本発明によるガラスを示す。すなわち全体に着
色している担体ガラス１０が吸収性の強い層１１で被覆
されており、これは第３図の層と同一の炭化チタンであ
り、これがインジウム−すずの酸化物からなる上層１２
で、スパッタリングによってさらに被覆されたものであ
る。スパッタリングについては後に説明る、。第３図の
透明ガラスとの相違として、本発明における層の担体は
、伝統的なソーダーカルシウム−けい素の組成を有る、
フロートガラスであるが、鉄とコバルトによって緑色に
着色してものが好ましい。鉄の量は、ＦｅｚＯ＊とじて
たとえば０．８０重量％、鉄の全量に対る、第一鉄イオ
ンの割合を０．２５とし、コバルトの重量はＣｏｏとし
て４　ｐｐｍとる、。ガラスの厚みはここでは３．１５
Ｍである。

第４図は、本発明による実施例の透過率曲線を示す、透
過率曲線１３は、後部の側面ガラスに適合る、ガラスの
透過率を示学し、後に例４において測定方法を説明る、
。同様に曲線１４は例６のガラスに対応し、これは自動
車の後面ガラスとして有利に使用できる。

次に本発明を実施る、いくつかの例を示し、これによっ
て本発明の利点を評価る、ことができるであろう。

化ロー 出発材料は厚み０．３１１Ｉｆｌｌの透明なフロートガ
ラスで、寸法１０Ｘ１０ｃ＋ｓの試料を切り取った。こ
れを洗浄し、乾燥し、実験室のスパッタリング装置に入
れた。装置は磁石を備えた陰極を有し、ターゲットは寸
法９Ｘ２１ｃｍの金属チタンであった。陰極を固定し、
試料は直径３５ｃｍの回転台に取り付け、ターゲットの
前を通過させた。試料とターゲットの間の最短距離はｌ
ｏｃｍであった。各ガスは一定流量で内部に循環させた
。

古典的な方法による放電によって、試料から置換できる
有機残渣を除き、その後でＴｉＣを反応スパッタリング
によって沈着させた。真空度を８×１０司Ｔｏｒｒとし
た後、アルゴンを標準状態として流ｆｆ１１７．２ｃ４
／ｍｎで流入させ、次にメタンを標準状態として２．８
ｃｒＡ／ｍｎで流入させた。装置内部の圧力が安定した
ときに回転台を回転させ、ターゲットに電圧３６０Ｖを
印加した。実験条件は、電力を２９０Ｗ、ターゲットの
面積当りでは１．５　Ｗ　／　ｃＴｌとした。こうして
４５秒間沈着を行った。

試料を装置から取り出した後、測定して透過率Ｔ、　０
．５１、層厚１９ｎｍであった。この試料を摩耗試験し
、１０００回転後、透過率τ１゜。。は０．６６に増加
した。摩耗度Ｕの値は τＶ　−τＯ によって、τｖ＝０．９１であるのでＵ＝０．３８であ
った。

■１ 例１と同一な装置で試験を行った。第１工程は正確に同
一であった。装置には、第１の陰極と同一の第２の陰極
の取り付けを準備し、ターゲットにはインジウム対すず
の重量比９０　：　１０のＩＴＯ溶融セラミックをｉｌ
＃備した。まず例１と同一条件、特に同一の電力でＴｉ
Ｃを沈着させた直後、アルゴン−メタン混合物を排出し
た。次にアルゴン対酸素の比１７：３のアルゴン−酸素
混合物を導入し、陰極を電圧２９０Ｖに保ち、ＩＴＯ層
の厚みが２０ｎｎ＋になるまで沈着させた。

試料を装置から取り出した後、摩耗試験を行ったが、今
回は驚くほど摩耗抵抗が著しく改良されたことを実証し
た。すなわち摩耗度Ｕは０．１１と、驚くべき値であり
、実際にＴｉＣは摩耗に対る、抵抗が良好であることが
知られており、鉄の器具の耐摩耗性を改良る、ために使
用されるが、ＴｉＣ層を隣接る、ＩＴＯの厚みの層で被
覆る、と、摩耗度Ｕは０，３８から０．１１にさらに改
良されることは驚くべきことである。

貫主 基材ガラスおよび実験条件は例２と同一であったが、Ｉ
ＴＯの沈着時間を、厚みが３２ｎｍとなるまで増加させ
た。試料の透過率は、摩耗前にτ。

０．５５であったのが、１０００回転摩耗後にて１゜。

。０．５７であることを実証した。摩耗度Ｕ＝０．０６
であり、前の例に比べて、実際に半分に減少した。

上記３つの例はＩＴＯＩ層が、すでに引っ掻き傷に対し
て有効なことが知られている炭化チタンの製品の耐摩耗
性の改良に驚くべき効果を有る、ことを実証した。

これらの例は、本発明の層が自動車用ガラス板の内面に
保護層を設けずに単独で使用していかに耐摩耗性を強化
できるか、また着色ガラスの上に沈着させたときに、夏
期における自動車の快適性の問題をいかに解決できるか
を理解る、ことができるであろう。

■互 スパッタリング装置として例２と同様な装置を使用した
が、唯一つの相違点としてインジウム対すずの重量比９
０　：　１０の合金ターゲットを担持る、第２の陰極を
使用した。

基材のフロートガラスは、第１図に示す前述の型の着色
ガラスであった。厚みは３．１５ｍｍであり、通常の条
件で焼入強化した。

第１層のＴｉＣは上記の例と同様に沈着させたが、厚み
は１５ｎｍに過ぎなかった。次にＴＴＯを沈着させたが
、これは相違していた。アルゴン−酸素混合物は酸素の
割合が２５％であり、圧力を８Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ程度
とした。こうして反応スパッタリングを行い、ＩＴＯ層
の厚みを１５ｒｖとした。この沈着の型は赤外領域にお
いて作用しないので、沈着物の化学量論比は余り重要で
はないことに注意すべきである。沈着層の外観または耐
摩耗性はこれとはまったく無関係である。得られた試料
はＴＬが０．５８、車輌を外部から見るときのような側
面ガラスの反射率Ｒ’Ｌ−０，０９、エネルギー透過率
Ｔ１−０．４１であった。

このようなガラス板は後部の側面ガラスとして極めて適
しているであろう。

炎ｌ この例は、ＩＴＯ層の厚みを２５ｎｍとした他は、例４
とまったく同一とした。得られた結果は次のとおりであ
った。

ＴＬ　−０，５７ Ｒ’　Ｌ　−０，１２ ＴＥ＝０．４０ この例は反射に対る、ＩＴＯＪｉの厚みの影響を示す。

ＩＴＯＪＥＪが厚い程、耐摩耗性が改良されることがす
でに判明したが、ここでは反射が増加して、困ることが
分った。

■旦 この例では、スパッタリング装置は例２と同様に装備し
た。ガラスは組成を例４と同一とし、厚みを４．００ｍ
とした。これを焼入強化した。

ここで沈着させたＴｉＣ層は３５ｎｎ＋程度、正確には
３２ｎ−と厚かった。これは透過率を著しく減少させた
。ＩＴＯは溶融ＩＴＯのターゲットから沈着させた。そ
の厚みは１５ｎｎ＋であった。

光透過率は０．４０であり、ガラスの側の反射率は０．
１１、エネルギー透過率は極めて僅かで０．２６であっ
た。

この組合せは、スパッタリング装置で、中高の彎曲ガラ
ス板に層を沈着させて、後面ガラスを製造る、のに極め
て適している。

次の表は、要約して、自動車の車室に装備る、ガラス板
のエネルギー特性を示し、そのうちの２つは本発明によ
って提案された課題の解決を利用したガラス板である。

伝統的な前面の風防ガラスは、前記組合せを有る、着色
ガラス板で作製し、全体の厚みは５．４　ｍｍとし、厚
み２．１ｍｍの外側の着色ガラスを厚み２．６胴のフロ
ートガラスに組み合せた。

前部の側面ガラスは、厚み４Ｍであるが、同一の緑色ガ
ラス板で作製した。後部の側面ガラス板は例４のガラス
板で作製し、後面ガラス板は例６のガラス板で作製した
。

図であり、 第４図は本発明に適合る、２つのガラス板の透過率曲線
を示すグラフである。

１・・・自動車、　　　　２・・・天井、３・・・不透
明部分、 ４．５，６．７・・・透明部分、 ８・・・通常のフロートガラス、 ９・・・吸収層、　　　　ＩＯ・・・担体ガラス、１１
・・・吸収層、　　　　１２・・・被覆層、１３・・・
例４のガラス板、１４・・・例６のガラス板。

【図面の簡単な説明】

第１図はインジウム−すず酸化物層でさらに被覆された
炭化チタン層を有る、本発明のガラス板の断面図であり
、 第２図は車輌の前部から後部に向かっ、て段階的に透過
率が変化る、ガラス板を装備した自動車の略平面図であ
り、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インジウム−すずの酸化物層でさらに被覆されたこ
   とを特徴とする、炭化チタンをベースとする薄層で被覆
   された一体構造の太陽光遮蔽用ガラス板。 ２、層を担持するガラスが内部で着色されている、請求
   項１記載のガラス板。 ３、ガラスが焼入強化されている、請求項１または２記
   載のガラス板。 ４、インジウム−すずの酸化物層の厚みが５０ｎｍ未満
   である、請求項１〜３のいずれかに記載のガラス板。 ５、インジウム−すずの酸化物層の厚さが１５ｎｍ程度
   である、請求項４記載のガラス板。 ６、炭化チタン層の厚みが８〜５０ｎｍである、請求項
   １記載のガラス板。 ７、炭化チタン層の厚みが約１５ｎｍである、請求項６
   記載のガラス板。 ８、炭化チタン層の厚みが３５ｎｍ程度である、請求項
   ６記載のガラス板。 ９、炭化水素を含む雰囲気の存在で、チタンのターゲッ
   トを使用する反応スパッタリングによって炭化チタン層
   を形成することを特徴とする、インジウム−すずの酸化
   物層でさらに被覆される炭化チタン層の製法。 １０、反応スパッタリングを磁場によって強化する、請
   求項９記載の方法。 １１、炭化水素をメタンとする、請求項９または１０記
   載の方法。 １２、メタンをアルゴン中に８〜２０％の割合で希釈し
   て使用する、請求項１１記載の方法、。 １３、メタンの割合を１４％とする、請求項１２記載の
   方法。 １４、陰極に印加する電力を１〜２Ｗ／ｃｍ＾２とする
   、請求項９記載の方法。 １５、炭化チタン沈着の直後に、雰囲気を変えることな
   く、インジウム−すずの酸化物層を沈着させる、請求項
   ９記載の方法。 １６、請求項１〜８のいずれかによって得られるガラス
   板を、車輌の前部から後部に向かって段階的に透過率が
   減少する車輌用ガラス板系に使用する方法。 １７、炭化チタン層の厚みを変えて、透過率を変える、
   請求項１６記載の方法。 １８、ガラスの厚みを変えて、透過率を変える、請求項
   １６または１７記載の方法。