JPH0255246A - 高耐久性熱線遮へいガラスおよびその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は太陽輻射エネルギーを効果的に遮へいする建築
用もしくは自動車用の熱線遮へいガラスに関し、特に熱
的な曲げ加工や強化処理が可能な熱線遮へいガラスおよ
びその製造方法に関するものである。

〔従来技術〕

熱線遮へいガラスとしては、ガラス構成成分として熱線
を吸収する材料を混入したものが最も一般的であるが、
さらに優れた熱線遮へい性能を得るためにガラス表面に
金属や金属化合物の被覆がしばしば行なわれる。この場
合の金属としてはＴｉ。

Ｃｒ、旧などがよく用いられる。これは自動車用の窓ガ
ラスとしての用途の場合のように、透過と反則の色調が
同様である必要があるような用途に対してＴｉ、　Ｃｒ
、　Ｎｉなどの被膜が優れているからである。

また建築用途においても自動車用においても、曲げガラ
スや強化ガラスが必要な場合は数多くあり、被覆を施し
た熱線遮へい板に対しても同様の要求がある。これらに
対しては一般にあらかじめ曲げ加工や強化加工を施した
ガラスに熱線遮へい機能を有する被膜を施すという方法
がとられている。しかしこのような方法ではいくつかの
不具合が生じる。一つは強化加工を施した後では、もは
やガラスが切断できないので、確定した寸法、形状のも
のにしか適用できないという欠点がある。

また曲げ加工を施したガラスに被膜を被覆する方法にお
いては、ガラスの全面にわたって均一な厚みの被膜を施
すことが困難であるという問題がある。このような不具
合を解決するためには、あらかじめ被膜を被覆後、曲げ
加工や強化加工ができることが必要となるが、そのため
には被膜がこれらの高温処理、たとえば６００〜６５０
℃の温度に少くとも１５分間程度さらされても、被膜が
実質上変化しない耐久性を有することが不可欠である。

上記したＴｉ、　Ｃｒ、　Ｎｉなどの被覆はほとんど酸
化してしまい、熱線遮へ・い機能は消失してしまう。

そこで、このような処理に耐えるような高耐久性被覆が
鋭意研究されてきた。特開昭６２−１５８１３９によっ
て開示された技術はガラス基板上に周期律表の元素番号
２２から２８の元素からなる金属ないしは金属合金の層
を形成し、さらにこれらのＩＩＩの上に酸素原子が不足
した状態の金属酸化物の層を１０ｎｍ乃至１．ＯＯｎｍ
の厚さで施すというものである。また特開昭６２−２３
５２３３によって開示された技術は、ガラス基板上に白
金、イリジウムまたはロジウムの金属または合金の被膜
を被覆し、さらにその上に２ｎｍ乃至２０ｎｍの厚さの
金属酸化物の保護層を施すというものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記従来の方法においては、被膜の耐久性
、成膜方法、製造コストの点で不具合があった。例えば
元素番号２２〜２８の金属を被覆した上に、酸素が不足
した状態の金属酸化物を被覆するという方法においては
、金属の酸化を完全に防ぐことはできないし、さらに金
属酸化物の酸素不足率を特開昭６２−１５８１３９に述
べているように、ある範囲に調節することは被膜を形成
するプロセスの制御上容易なことではない。一方特開昭
６２２３５２３３に述べられているように、白金、イリ
ジウムあるいはロジウムの金属あるいは合金を被覆し、
その上に金属酸化物の保護層を２ｎｍ乃至２０ｎｍを施
すという方法は、曲げ加工や強化加工に耐えるだけの十
分な耐久性を有するが２．白金、イリジウム、ロジウム
という金属は極めて希少な金属であり極めて高価であっ
て、これらの被膜を利用した熱線遮へいガラスも高価な
ものとなるという問題点があった。

本発明は、前記したような貴金属のような高価な膜材料
を使用することなく、被膜の被覆の後に曲げ加工や強化
加工が実施でき、製造コストが安価な高耐久性の熱線遮
へいガラスおよびその製造方法を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記従来の問題点を解決するために、本発明は透明ガラ
ス基板上に炭化珪素からなる第一層目の膜を被覆し、該
第−層目の膜の上に透明誘電体からなる第二層目の膜を
被覆してなる熱線遮へいガ望ましい。該炭化珪素の膜の
上に形成する透明誘電体膜の材料としては、耐摩耗性に
優れかつ後続するガラス基板の高温処理の際に、空気中
の酸素が該炭化珪素の膜へ拡散して該炭化珪素が酸化さ
れるのを防止するためには、緻密な被膜となるものが良
い。さらに可視域で透明であることが必要で、この透明
性と前記した特性の両者を満足するものとして本発明に
かかる炭化珪素の膜の上に被覆される透明誘電体膜とし
ては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫
、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ビスマスが好
んで適用できる。もちろん、これらの金属酸化物の少な
くとも２つ以上の混合物を炭化珪素の膜の上に被覆する
こともできる。すなわち上記した金属酸化物の被膜をガ
ラス基板上に被覆された炭化珪素の膜の上に被覆すると
、ガラス基板の曲げ加工や強化加工に十分な高温処理、
たとえばガラスの軟化点以上の６５０℃に３０分間保持
しその後急冷または徐冷しても、良好な熱線遮へい性能
を有するとともに被膜にしわや亀裂等の外観上の欠点が
なんら生じないことを見い出した。

また必要とする透明誘電体膜の厚みは、少なくとも８ｎ
ｍ以上であることが炭化珪素の膜が高温処理時に酸化さ
れるのを確実に防止する上で好ましい。８ｎｍ以下の膜
厚では、透明誘電体の膜は島状構造の膜になり、ガラス
側の炭化珪素の膜を完全に覆うことができなくなるため
、酸化防止の効果は膜厚が減少するに従って漸次低下し
ていく。

方、膜厚の上限についてはとくに、後続するガラス基板
の曲げ加工や強化加工の工程、さらには膜の耐摩耗性な
どからは制限されないが、被膜の被覆の生産性を低下さ
せないという観点から２０ｎｍ以下の厚みであることが
好ましい。

また本発明に係る２層構成からなる熱線遮へい機能を有
する膜の製造方法としては、減圧された雰囲気ガスの組
成や圧力が調節、制御できる容器内に、容器壁から電気
的に絶縁されかつ外部の電源から電力が投入され得るカ
ソードを有し、該カソード上にガラス基板上に被覆すべ
き被膜の物質または物質の主要構成物質をターゲット材
料として設置された装置で、アルゴンの如き不活性ガス
、または酸素ガスと不活性ガスとの混合ガスによりグロ
ー放電を生起させるスパッタリング法で、炭化珪素およ
び透明誘電体の被膜の両者をそれぞれ相異なるカソード
に設置されたターゲットを出発物質として被覆すること
は、前記した２層構成からなる熱線遮へい膜を製造する
うえで極めて有用である。

透明誘電体膜が酸化チタンの如き電気絶縁性であるとき
は、ターゲットにチタン金属を用いアルゴンと酸素の混
合ガスによる反応性スパッタリングにより被覆すること
ができ、酸化錫や酸化インジウムあるいは酸化錫を含む
酸化インジウムのような電気絶縁性がない場合はこれら
の酸化物をターゲットとする直流スパッタリングで被膜
を形成することができる。とくに、ターゲット材料が焼
結された酸化インジウムもしくは酸化錫を含む酸化イン
ジウムを使用する場合は、アルゴンのみの雰囲気ガスも
しくは数％の酸素ガスを含むアルゴンガスの雰囲気ガス
によるスパッタリングにより、ガラス基板に被覆する被
膜の組成を化学量論組成よりも酸素不足の状態に安定し
てできかつ、かかる被膜はその後の曲げまたは強化の加
工工程で、炭化珪素の酸化防止層として有効である。

〔作　用〕

本発明にかかる炭化珪素の膜は、太陽光線をその膜の表
面において一部反射し、また膜中に一部吸収する作用を
有する。また該炭化珪素の膜の上に被覆される透明誘電
体層は、該炭化珪素の高温における酸化反応を抑制する
作用をすると同時に、反射色や透過色の色調をその膜厚
により変化させる作用をする。また本発明の熱線遮へい
ガラスの製造方法における雰囲気ガスは、ターゲット材
料が金属である場合績ターゲットがスパッタリングされ
被膜が形成される過程で、該ターゲットの金属元素と反
応し化合物に変える作用を呈する。また酸化インジウム
または酸化錫を含む酸化インジウムをターゲットとする
被膜の形成においては、スパッタリングに用いられる雰
囲気ガスは、ターゲットがスパッタリングされ被膜が形
成されるときに、該ターゲットの物質を一部分解させ、
被膜を酸素不足の状態にする作用をする。

〔実施例〕

以下に本発明に係る熱線遮へいガラスの製造の、第３図
に示すスパッタリング装置を用いて行った実施例につい
て説明する。

実施例１ 使用したスパッタリング装置は、真空チャンバー１１に
２つのターゲット１５，１６が真空チャンバーから電気
的に絶縁されて設置されているものである。第１のター
ゲット２２として炭化珪素を、第２のターゲット２３と
してＴｉ金属を取付けた。清浄にされた２鶴厚で１００
龍角のガラス基板２４を基板ホルダー１７にセットし真
空チャンバー１１に入れ、クライオポンプ１４で５Ｘｌ
　Ｏ−’Ｐａまでメインバルブ１３を開いて真空に引い
た後、Ａｒガスをガス供給管２０からガスバルブ１９を
調節しながら導入し、パンフルバルブ１２とにより真空
チャンバー内１１を０．５Ｐａの圧力になるようにした
。直流電源１８Ａより炭化珪素ターゲット２２に電力を
投入し、スパッタリングを生起させて３Ａの電流が流れ
るようにした。そのときのターゲット２２とアースとの
電位差は４１０■であった。ガラス基板２４をセットし
た基板ホルダー１７を搬送機構２１を利用して１００ｍ
ｍ／分の速度で炭化珪素ターゲット２２の前面を通過さ
せることにより、ガラス基板２４上に約６００人の炭化
珪素の被膜を形成した。次いで炭化珪素のスパッタリン
グを終了した後、Ａｒガスを２０体積％含む酸素ガスを
真空チャンバー１１内にガス供給管２０から、ガスバル
ブ１９を調節しながら導入し、再びパンフルパルプ１２
を調節することによって真空チャンバー１１内を０．５
Ｐａの圧力にした。それから直流電源１８ＢよりＴｉの
ターゲット２３に電力を投入し、グロー放電を生起させ
４Ａの電流が流れるようにした。そのときターゲット２
３とアースとの電位差は４８５Ｖであった。そうしてガ
ラス基板２４をセントした基板ホルダー１７を、搬送機
構２１により１５０鰭／分の速度でＴｉターゲット２３
の前面を通過させることにより、炭化珪素の被膜の上に
約１００人の酸化チタンの被膜を形成し、スパッタリン
グを終了した。このようにして炭化珪素と酸化チタンの
被膜が被覆されたその断面が第１図で示されろガラスを
大気中に取り出して、可視光線透過率および日射透過率
を測定したところ、それぞれ２８．５％、２８．９％で
あり外観はゴールド色を呈してした。

この試料の曲げ加工や強化加工に対する耐久性を調べる
ために、これらの加工と同等の熱処理を施した。すなわ
ち試料を電気炉に入れ、６５０℃の温度に３０分間保っ
た後徐冷した。そうして電気炉から試料を取り出し可視
光線透過率および日射透過率を測定したところ、それぞ
れ３１．４％。

３２．０％であった。また外観はゴールド色を保ってい
て、とくに被膜の剥離や亀裂などの変化は認１められな
かった。

実施例２ 実施例１と同じスパッタリング装置を用いて、第２のタ
ーゲット２３としてＴｉ金属のかわりに酸化錫を１０重
世％含む酸化インジウムを取付けた。

実施例１と同一の操作によって新しいガラス基板２４上
に約６００人の炭化珪素の被膜を形成した。

次いで真空チャンバー１１の中にガス供給管２０からＡ
ｒガスのみを導入し、パンフルパルプ１２を調節するこ
とにより真空チャンバー１１内を０．５Ｐａの圧力にし
た。しかるのちに直流型ａ！Ｘ１８Ｂより、この酸化錫
を１０重量％含む酸化インジウムのターゲット２３に電
力を投入し、グロー放電を生起させ４Ａの電流が流れる
ようにした。そのときターゲット２３とアースとの電位
差は４．３０Ｖであった。ガラス基板２４をセントした
基板ホルダー１７を、搬送機構２１により１２０１ｍ／
分の速度でターゲット２３の前面を通過させることによ
り、炭化珪素の被膜の上に約１８０人の酸化錫を含む酸
化インジウムの被膜を形成した。このようにして得た第
２図で示される熱線遮へいガラスの試料を大気中に取り
出して可視光線透過率および日射透過率を測定したとこ
ろ、それぞれ３３．８％。

３４．５％であり外観はやや黒ずんだゴールド色を呈し
ていた。この試料を実施例１と同一の熱処理を施した後
、再び可視光′４１Ａ透過率および日射透過率を測定し
たところ、それぞれ２９．１％、３０．３％であり、外
観はゴールド色を呈し、かつ被膜の亀裂や剥離などの変
質は認められなかった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来掻めて製造することが困難である
か、あるいは極めて高価格の材料を使わざるを得なかっ
たところの被膜を、ガラス基板に被覆後曲げ加工や強化
加工を施すことができる高耐久性の熱線遮へいガラスを
、安価な材料を用いて、かつ能率の良い一連の成膜プロ
セスで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明によって得られる熱線遮へ
いガラスの膜構成を示す概略断面図で、第３図は本発明
に係る熱線遮へいガラスの製造の実施に用いた装置を説
明するための図である。 １ニガラス基板、２：炭化珪素膜、３二酸化チタン膜、
４二酸化錫を含む酸化インジウム膜、１１：真空チャン
バー　１２：バッフルバルブ、１３：メインパルプ、１
４：タライオボンプ、１５．１６：カソード、１７：基
板ホルダー１８Ａ、１８Ｂ：電源、２０：ガス供給管、
２１：搬送機構、２２．２３：ターゲット、２４ニガラ
ス基牟反。 、・・ｌｌｉへ、ｔ６１ ｊｌ！１図 第２図 第 図 手続補正書 父、 昭和６３年１１月２ダ日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）透明なガラス基板の上に炭化珪素からなる膜が被覆
   され、さらに該炭化珪素膜の上に透明誘電体からなる膜
   が被覆された熱線遮へいガラス。 ２）該透明誘電体膜が酸化チタン，酸化亜鉛，酸化イン
   ジウム，酸化錫，酸化ジルコニウム，酸化タンタルおよ
   び酸化ビスマスの群から選ばれた１つの金属酸化物もし
   くは、少なくとも２つ以上から選ばれ混合された金属酸
   化物である特許請求範囲第１項記載の熱線遮へいガラス
   。 ３）該透明誘電体膜の厚みが８ｎｍ以上２０ｎｍ以下で
   ある特許請求の範囲第１項もしくは第２項記載の熱線遮
   へいガラス。 ４）該透明誘電体膜が酸化錫を含む酸化インジウムから
   なるときに、該酸化物の膜が化学量論組成よりも酸素不
   足の状態であることを特徴とする特許請求範囲第１項か
   ら第３項記載のいずれか１つの項記載の熱線遮へいガラ
   ス。 ５）炭化珪素のターゲットを用いて減圧された不活性ガ
   ス中での直流スパッタリングによりガラス基板上に炭化
   珪素膜を被覆し、それに引続き金属ターゲットを用いる
   減圧された酸素を含む不活性ガス中での直流スパッタリ
   ングあるいは、金属酸化物ターゲットを用いる減圧され
   た不活性ガスまたは酸素を含む不活性ガス中での直流ス
   パッタリングにより、該炭化珪素膜の上に透明誘電体膜
   を被覆する熱線遮へいガラスの製造方法。 ６）該金属酸化物のターゲットが酸化錫を含む酸化イン
   ジウムの焼結体であり、減圧されたアルゴンまたは、少
   量の酸素を含むアルゴンからなる雰囲気ガス中での直流
   スパッタリングである特許請求範囲第５項記載の熱線遮
   へいガラスの製造方法。 ７）曲げ加工もしくは熱的強化の少なくとも１つが施さ
   れた被膜付き熱線遮へいガラスの製造方法において、曲
   げ加工もしくは強化処理を実施するに先立ち、該炭化珪
   素および該透明誘電体膜をこの順序でガラス基板に被覆
   する、特許請求範囲第５項もしくは第６項記載の熱線遮
   へいガラスの製造方法。