JPH05319871A - 混合被膜付きガラス及びその製造方法 - Google Patents
混合被膜付きガラス及びその製造方法Info
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- JPH05319871A JPH05319871A JP13083892A JP13083892A JPH05319871A JP H05319871 A JPH05319871 A JP H05319871A JP 13083892 A JP13083892 A JP 13083892A JP 13083892 A JP13083892 A JP 13083892A JP H05319871 A JPH05319871 A JP H05319871A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/22—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2217/00—Coatings on glass
- C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
- C03C2217/29—Mixtures
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- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ガラス基材上に密着性に優れた撥水性を有する
被膜を形成する。 【構成】ガラス基材１表面に、蒸着法により少なくとも
金属酸化物と炭素、もしくは、少なくとも金属酸化物と
炭素とフッ素が混合してなる撥水性を有する混合被膜２
を形成させ、前記ガラス基材１と前記混合被膜２の界面
において、前記混合被膜における前記金属酸化物のモル
分率が５％以上であることを特徴とする混合被膜付きガ
ラスおよびその製造方法。
被膜を形成する。 【構成】ガラス基材１表面に、蒸着法により少なくとも
金属酸化物と炭素、もしくは、少なくとも金属酸化物と
炭素とフッ素が混合してなる撥水性を有する混合被膜２
を形成させ、前記ガラス基材１と前記混合被膜２の界面
において、前記混合被膜における前記金属酸化物のモル
分率が５％以上であることを特徴とする混合被膜付きガ
ラスおよびその製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス基材上に形成さ
れる、撥水性被膜に関するものであり、例えば、撥水ガ
ラスとして用いることができる。
れる、撥水性被膜に関するものであり、例えば、撥水ガ
ラスとして用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガラスや反応管等に撥水性を持た
せる場合に、炭素やフッ素をガラス表面に被覆させてい
た。例えば特開平２−１８８４４７号公報においては、
ガラス表面を水素ガスで還元処理した後に、炭素膜形成
原料を含むキャリアガスをガラス表面に供給して、炭素
被膜を形成する方法を開示している。
せる場合に、炭素やフッ素をガラス表面に被覆させてい
た。例えば特開平２−１８８４４７号公報においては、
ガラス表面を水素ガスで還元処理した後に、炭素膜形成
原料を含むキャリアガスをガラス表面に供給して、炭素
被膜を形成する方法を開示している。
【０００３】
【発明が解決する課題】しかし、上記方法においてはガ
ラス基材と炭素被膜の密着性が十分ではなく、炭素被膜
が剥離しやすいという欠点がある。密着性が優れないの
は、ガラス基材と炭素が分子間力で結合しているためで
あると考えられる。そこで本発明においては、ガラス基
材と混合被膜を分子間力より大きい結合力を有する共有
結合で結合することにより、ガラス基材と混合被膜との
密着性を向上させることを目的とする。
ラス基材と炭素被膜の密着性が十分ではなく、炭素被膜
が剥離しやすいという欠点がある。密着性が優れないの
は、ガラス基材と炭素が分子間力で結合しているためで
あると考えられる。そこで本発明においては、ガラス基
材と混合被膜を分子間力より大きい結合力を有する共有
結合で結合することにより、ガラス基材と混合被膜との
密着性を向上させることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の混合被膜付きガ
ラスは、ガラス基材表面に、少なくとも金属酸化物と炭
素、もしくは、少なくとも金属酸化物と炭素とフッ素が
混合してなる撥水性を有する混合被膜を形成させ、前記
ガラス基材と前記混合被膜の界面において、前記混合被
膜における前記金属酸化物のモル分率が５％以上である
ことを特徴とし、さらに本発明に係る製造方法は蒸着法
であることを特徴とする。ここでガラス基材というの
は、成分中に金属酸化物を有するものとし、例えばホウ
ケイ酸ガラス、ソーダライムガラス等からなるものを採
用することができる。また、混合被膜中の金属酸化物と
しては、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、Ｙ 2 Ｏ3 、Ａ
ｌ2 Ｏ3 、ＰｂＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｂ2 Ｏ3 、Ｆｅ2
Ｏ3 、Ｎａ2Ｏ 、Ｋ2 Ｏ、Ｌｉ2 Ｏ等の一種または二
種以上を採用することができる。なお、モル分率は物質
系の組成を表す量で、１成分のモル数と全成分のモル数
との比をその１成分のモル分率という。各成分のモル分
率の総和は１（１００％）に等しい。また、蒸着法と
は、化学蒸着法（ＣＶＤ）や、イオンプレーティングや
真空蒸着等の物理蒸着法（ＰＶＤ）である。
ラスは、ガラス基材表面に、少なくとも金属酸化物と炭
素、もしくは、少なくとも金属酸化物と炭素とフッ素が
混合してなる撥水性を有する混合被膜を形成させ、前記
ガラス基材と前記混合被膜の界面において、前記混合被
膜における前記金属酸化物のモル分率が５％以上である
ことを特徴とし、さらに本発明に係る製造方法は蒸着法
であることを特徴とする。ここでガラス基材というの
は、成分中に金属酸化物を有するものとし、例えばホウ
ケイ酸ガラス、ソーダライムガラス等からなるものを採
用することができる。また、混合被膜中の金属酸化物と
しては、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、Ｙ 2 Ｏ3 、Ａ
ｌ2 Ｏ3 、ＰｂＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｂ2 Ｏ3 、Ｆｅ2
Ｏ3 、Ｎａ2Ｏ 、Ｋ2 Ｏ、Ｌｉ2 Ｏ等の一種または二
種以上を採用することができる。なお、モル分率は物質
系の組成を表す量で、１成分のモル数と全成分のモル数
との比をその１成分のモル分率という。各成分のモル分
率の総和は１（１００％）に等しい。また、蒸着法と
は、化学蒸着法（ＣＶＤ）や、イオンプレーティングや
真空蒸着等の物理蒸着法（ＰＶＤ）である。
【０００５】
【作用】本発明において、基材となるガラスと、ガラス
基材表面に形成される混合被膜は、金属酸化物を含有し
ており、ガラス基材と混合被膜の界面における結合状態
は、混合被膜中の金属と、基材中の金属が酸素を介して
共有結合をしていると考えられる。よってガラス基材と
混合被膜は強い結合力を示すのである。
基材表面に形成される混合被膜は、金属酸化物を含有し
ており、ガラス基材と混合被膜の界面における結合状態
は、混合被膜中の金属と、基材中の金属が酸素を介して
共有結合をしていると考えられる。よってガラス基材と
混合被膜は強い結合力を示すのである。
【０００６】
【実施例】以下本発明を具体化した実施例を図面を参照
しつつ説明する。 （実施例１）２元ＲＦマグネトロンスパッタリング装置
の真空槽にＳｉＯ2 とＣの２つのターゲットを備えると
ともに、被膜基材としてソーダライムガラスも装備し
た。そして、その真空槽を２×１０-3Ｐａ以下まで真空
引きし、ソーダライムガラスを３００℃まで加熱した。
次いでＡｒガスを真空槽内の圧力が０．１Ｐａになるよ
うに導入し、各ターゲットに電圧を図２に示すように印
加し、スパッタリング成膜を行った。このようにして図
１に示すように、ソーダライムガラス１上にＳｉ、Ｏ、
Ｃ、混合被膜２を得た。
しつつ説明する。 （実施例１）２元ＲＦマグネトロンスパッタリング装置
の真空槽にＳｉＯ2 とＣの２つのターゲットを備えると
ともに、被膜基材としてソーダライムガラスも装備し
た。そして、その真空槽を２×１０-3Ｐａ以下まで真空
引きし、ソーダライムガラスを３００℃まで加熱した。
次いでＡｒガスを真空槽内の圧力が０．１Ｐａになるよ
うに導入し、各ターゲットに電圧を図２に示すように印
加し、スパッタリング成膜を行った。このようにして図
１に示すように、ソーダライムガラス１上にＳｉ、Ｏ、
Ｃ、混合被膜２を得た。
【０００７】この混合被膜付きガラスの表面から深さ方
向のＳｉ、Ｏ、Ｃ、をＡＥＳ（オージェ電子分光分析）
により定量分析した結果を図３に示す。図３は、混合被
膜最表面からの距離（ｎｍ）と、各原子の原子濃度（ａ
ｔ％）との関係を示しており、ソーダライムガラス上に
約６０ｎｍのＳｉ、Ｏ、Ｃ混合被膜が形成されているこ
とがわかる。尚、ガラス基材と混合被膜界面において炭
素のモル分率は５５％であり、ＳｉＯ2 のモル分率は４
５％である。この混合被膜付きガラスに水滴を落とし、
混合被膜付きガラスと水滴との接触角を調べたところ８
０度であり、良好な撥水性能を示した。また、この混合
被膜とソーダライムガラスとの密着性を調べるために、
混合被膜付きガラスの表面を、３００ｇ／cm2 の荷重を
かけながら、乾燥したネル布で３０００往復摩擦する条
件で堅牢度試験をおこなった。その結果、３０００往復
の摩擦条件で、乾燥したネル布により擦った膜は、試験
前と比べ何ら変化はみられず、密着性が良好であること
が示された。ところでこの膜の可視光線透過率は８５％
と非常に高い値を示している。 （試験１）実施例１は、炭素の原子濃度が２０ａｔ％で
一定であるが、一定とする炭素の原子濃度を変えた種々
の混合被膜を形成するため、種々のＲＦ電力を設定し、
いずれも膜厚を１００ｎｍにすること以外は実施例１と
同様にし、スパッタリング成膜を行った。そしてそれぞ
れの混合被膜の可視光線透過率を調べその結果を図４に
示す。図４より、本試験のような条件のもとでは、一定
とする炭素原子濃度が７０％以下で、可視光線透過率が
７０％以上となり、自動車における安全性の面から視認
性を確保するのに必要とされる規格値に適合する。つま
り炭素濃度が低いほど、透光性に優れることがわかる。 （実施例２）ＲＦ電力を６０分間印加すること以外は実
施例１と同様にしてスパッタリング成膜を行いソーダラ
イムガラス上に約１９０ｎｍのＳｉ、Ｏ、Ｃ混合被膜を
得た。この厚膜の可視光線透過率は７０％を示してい
る。本実施例のように混合被膜中に含まれる金属酸化物
が透光性を有していて、透光性に優れない炭素濃度を低
くした混合被膜を形成した場合、透光性を維持しつつ、
非常に膜厚を厚くすることができるために、耐摩耗性に
優れた撥水性を有するガラスの作製が可能となる。 （比較例）比較のため、ターゲットをＣのみとすること
以外は実施例１と同様にして、スパッタリング成膜を１
０分間行い、炭素被膜付きガラスを得た。こうして得ら
れた炭素被膜付きガラスの表面から、深さ方向のＣ、Ｓ
ｉ、ＯをＡＥＳにより定量分析したところ、図５に示す
ソーダライムガラス上にほとんど直接的に約２０ｎｍの
炭素被膜が形成されていた。この炭素被膜付きガラスと
水滴水滴との接触角を実施例１と同様にして調べたとこ
ろ、９０度の接触角であり、良好な撥水性を示した。ま
た、この炭素被膜付きガラスの表面を、実施例１と同様
にして堅牢度試験を行った。その結果、５０往復目に全
ての炭素被膜が剥離し、接触角は５０度となった。 （試験２）ソーダライムガラスと混合被膜との界面にお
ける、混合被膜中の金属酸化物のモル濃度が異なった種
々の試料を得るために、ＲＦ電力（Ｗ）を異ならせるこ
とで、混合被膜中のＣ、Ｓｉ、Ｏの存在比を変化させ、
他は実施例１と同様にして、スパッタリング成膜を行っ
た。このようにして得られた種々の試料を用いて、実施
例１と同様な堅牢度試験を行った前後の接触角を測定し
た結果を図６に示す。図６の混合被膜中のＳｉＯ2 のモ
ル分率が２０％にいたるまでは、堅牢度試験の前後にお
いて接触角が小さくなっている。これは、基材と混合被
膜との密着性が十分ではなく、堅牢度試験によって混合
被膜が剥離したためと考えられる。また、混合被膜中の
ＳｉＯ2 のモル分率が７０％を超えても接触角が小さく
なっているが、これは混合被膜中における撥水性を有す
る元素である炭素のモル分率が低くなったためである。
よって、ＳｉＯ2 つまり金属酸化物のモル分率が５％以
上で良好な密着性が得られ、さらに好ましくは２０％以
上で得られ、炭素のモル分率が１０％以上、さらに好ま
しくは３０％以上において最も良好な撥水性を示す。 （実施例３）この混合被膜付きガラスは、実施例１のも
のとＲＦ電力を異ならせて得たものである。他の構成は
実施例１と同様である。すなわち、この混合被膜付きガ
ラスでは、図７に示すようにＲＦ電力（Ｗ）を時間とと
もに変化させ、スパッタリング成膜を行った。こうして
得られた混合被膜付きガラスの表面から深さ方向のＣ、
Ｓｉ、ＯをＡＥＳにより定量分析したところ、図８に示
すように、ガラス基材上に約６０ｎｍのＣ、Ｓｉ、Ｏの
混合被膜が形成されていた。またこの図から、混合被膜
表面に向かい炭素濃度が増加していることがわかる。
尚、ガラス基材と混合被膜界面において、炭素のモル分
率は３６．３％であり、ＳｉＯ2 のモル分率は６３．６
％である。この混合被膜付きガラスと水滴との接触角を
実施例１と同様にして調べたところ８５度であり、実施
例１より良好な撥水性能を示した。これは、混合被膜表
面に向かうにつれ撥水性を有する元素である炭素濃度が
高くなっているためである。また、密着性についても実
施例１と同様にして堅牢度試験を行い調べた結果、試験
前後において混合被膜に変化は見られず、密着性が良好
であることが示された。また、この混合被膜付きガラス
の可視光線透過率は７５％と非常に高い値を示してい
る。本実施例のように、ガラス基材と混合被膜の界面で
は金属酸化物の濃度を高くし、混合被膜表面では炭素濃
度を高くするような、元素に濃度勾配をもたせる構成に
することにより、密着性に優れかつ、撥水性に優れる混
合被膜をガラス基材上に得ることができる。 （実施例４）２元ＲＦマグネトロンスパッタリング装置
の真空層にＳｉＯ2 とＣの２つのターゲットを備えると
ともに、ソーダライムガラスも装備した。そして、その
真空層を２×１０-3Ｐａ以下まで真空引きし、ソーダラ
イムガラスを３００℃に加熱した。次いでＡｒガス中に
ＣＦ4 ガスを２０ｖｏｌ％混合させた混合ガスを真空層
内の圧力が０．１Ｐａになるように導入し、各ターゲッ
トに電圧を図９に示すように印加し、スパッタリング成
膜を行った。このようにしてソーダライムガラス上にＳ
ｉ、Ｏ、Ｃ、Ｆ混合被膜を得た。
向のＳｉ、Ｏ、Ｃ、をＡＥＳ（オージェ電子分光分析）
により定量分析した結果を図３に示す。図３は、混合被
膜最表面からの距離（ｎｍ）と、各原子の原子濃度（ａ
ｔ％）との関係を示しており、ソーダライムガラス上に
約６０ｎｍのＳｉ、Ｏ、Ｃ混合被膜が形成されているこ
とがわかる。尚、ガラス基材と混合被膜界面において炭
素のモル分率は５５％であり、ＳｉＯ2 のモル分率は４
５％である。この混合被膜付きガラスに水滴を落とし、
混合被膜付きガラスと水滴との接触角を調べたところ８
０度であり、良好な撥水性能を示した。また、この混合
被膜とソーダライムガラスとの密着性を調べるために、
混合被膜付きガラスの表面を、３００ｇ／cm2 の荷重を
かけながら、乾燥したネル布で３０００往復摩擦する条
件で堅牢度試験をおこなった。その結果、３０００往復
の摩擦条件で、乾燥したネル布により擦った膜は、試験
前と比べ何ら変化はみられず、密着性が良好であること
が示された。ところでこの膜の可視光線透過率は８５％
と非常に高い値を示している。 （試験１）実施例１は、炭素の原子濃度が２０ａｔ％で
一定であるが、一定とする炭素の原子濃度を変えた種々
の混合被膜を形成するため、種々のＲＦ電力を設定し、
いずれも膜厚を１００ｎｍにすること以外は実施例１と
同様にし、スパッタリング成膜を行った。そしてそれぞ
れの混合被膜の可視光線透過率を調べその結果を図４に
示す。図４より、本試験のような条件のもとでは、一定
とする炭素原子濃度が７０％以下で、可視光線透過率が
７０％以上となり、自動車における安全性の面から視認
性を確保するのに必要とされる規格値に適合する。つま
り炭素濃度が低いほど、透光性に優れることがわかる。 （実施例２）ＲＦ電力を６０分間印加すること以外は実
施例１と同様にしてスパッタリング成膜を行いソーダラ
イムガラス上に約１９０ｎｍのＳｉ、Ｏ、Ｃ混合被膜を
得た。この厚膜の可視光線透過率は７０％を示してい
る。本実施例のように混合被膜中に含まれる金属酸化物
が透光性を有していて、透光性に優れない炭素濃度を低
くした混合被膜を形成した場合、透光性を維持しつつ、
非常に膜厚を厚くすることができるために、耐摩耗性に
優れた撥水性を有するガラスの作製が可能となる。 （比較例）比較のため、ターゲットをＣのみとすること
以外は実施例１と同様にして、スパッタリング成膜を１
０分間行い、炭素被膜付きガラスを得た。こうして得ら
れた炭素被膜付きガラスの表面から、深さ方向のＣ、Ｓ
ｉ、ＯをＡＥＳにより定量分析したところ、図５に示す
ソーダライムガラス上にほとんど直接的に約２０ｎｍの
炭素被膜が形成されていた。この炭素被膜付きガラスと
水滴水滴との接触角を実施例１と同様にして調べたとこ
ろ、９０度の接触角であり、良好な撥水性を示した。ま
た、この炭素被膜付きガラスの表面を、実施例１と同様
にして堅牢度試験を行った。その結果、５０往復目に全
ての炭素被膜が剥離し、接触角は５０度となった。 （試験２）ソーダライムガラスと混合被膜との界面にお
ける、混合被膜中の金属酸化物のモル濃度が異なった種
々の試料を得るために、ＲＦ電力（Ｗ）を異ならせるこ
とで、混合被膜中のＣ、Ｓｉ、Ｏの存在比を変化させ、
他は実施例１と同様にして、スパッタリング成膜を行っ
た。このようにして得られた種々の試料を用いて、実施
例１と同様な堅牢度試験を行った前後の接触角を測定し
た結果を図６に示す。図６の混合被膜中のＳｉＯ2 のモ
ル分率が２０％にいたるまでは、堅牢度試験の前後にお
いて接触角が小さくなっている。これは、基材と混合被
膜との密着性が十分ではなく、堅牢度試験によって混合
被膜が剥離したためと考えられる。また、混合被膜中の
ＳｉＯ2 のモル分率が７０％を超えても接触角が小さく
なっているが、これは混合被膜中における撥水性を有す
る元素である炭素のモル分率が低くなったためである。
よって、ＳｉＯ2 つまり金属酸化物のモル分率が５％以
上で良好な密着性が得られ、さらに好ましくは２０％以
上で得られ、炭素のモル分率が１０％以上、さらに好ま
しくは３０％以上において最も良好な撥水性を示す。 （実施例３）この混合被膜付きガラスは、実施例１のも
のとＲＦ電力を異ならせて得たものである。他の構成は
実施例１と同様である。すなわち、この混合被膜付きガ
ラスでは、図７に示すようにＲＦ電力（Ｗ）を時間とと
もに変化させ、スパッタリング成膜を行った。こうして
得られた混合被膜付きガラスの表面から深さ方向のＣ、
Ｓｉ、ＯをＡＥＳにより定量分析したところ、図８に示
すように、ガラス基材上に約６０ｎｍのＣ、Ｓｉ、Ｏの
混合被膜が形成されていた。またこの図から、混合被膜
表面に向かい炭素濃度が増加していることがわかる。
尚、ガラス基材と混合被膜界面において、炭素のモル分
率は３６．３％であり、ＳｉＯ2 のモル分率は６３．６
％である。この混合被膜付きガラスと水滴との接触角を
実施例１と同様にして調べたところ８５度であり、実施
例１より良好な撥水性能を示した。これは、混合被膜表
面に向かうにつれ撥水性を有する元素である炭素濃度が
高くなっているためである。また、密着性についても実
施例１と同様にして堅牢度試験を行い調べた結果、試験
前後において混合被膜に変化は見られず、密着性が良好
であることが示された。また、この混合被膜付きガラス
の可視光線透過率は７５％と非常に高い値を示してい
る。本実施例のように、ガラス基材と混合被膜の界面で
は金属酸化物の濃度を高くし、混合被膜表面では炭素濃
度を高くするような、元素に濃度勾配をもたせる構成に
することにより、密着性に優れかつ、撥水性に優れる混
合被膜をガラス基材上に得ることができる。 （実施例４）２元ＲＦマグネトロンスパッタリング装置
の真空層にＳｉＯ2 とＣの２つのターゲットを備えると
ともに、ソーダライムガラスも装備した。そして、その
真空層を２×１０-3Ｐａ以下まで真空引きし、ソーダラ
イムガラスを３００℃に加熱した。次いでＡｒガス中に
ＣＦ4 ガスを２０ｖｏｌ％混合させた混合ガスを真空層
内の圧力が０．１Ｐａになるように導入し、各ターゲッ
トに電圧を図９に示すように印加し、スパッタリング成
膜を行った。このようにしてソーダライムガラス上にＳ
ｉ、Ｏ、Ｃ、Ｆ混合被膜を得た。
【０００８】この混合被膜付きガラスの表面から深さ方
向のＳｉ、Ｏ、Ｃ、ＦをＡＥＳ（オージェ電子分光分
析）により定量分析したところ、図１０に示すように、
ソーダライムガラス上に約６０ｎｍのＳｉ、Ｏ、Ｃ、Ｆ
の混合被膜が形成されていた。尚、ガラス基材と混合被
膜の界面において、炭素のモル分率は２８％で、フッ素
のモル分率は５０％で、ＳｉＯ2 のモル分率は２０％で
ある。この混合被膜付きガラスと水滴との接触角を実施
例１と同様にして調べたところ１００度であり、良好な
撥水性能を示した。一般にフッ素のみでは良好な撥水性
能は得られないが、混合被膜中にフッ素と炭素を共存さ
せることで、相乗効果により撥水性能が高められるので
ある。また、密着性についても実施例１と同様にして堅
牢度試験をおこない調べた結果、試験前後において混合
被膜に変化は見られず、密着性が良好であることが示さ
れた。ところでこの膜の可視光線透過率は８５％と非常
に高い値を示している。 （実施例５）ＲＦ電力を６５分間印加すること以外は実
施例４と同様にしてスパッタリング成膜を行いソーダラ
イムガラス上に約２００ｎｍのＳｉ、Ｏ、Ｃ、Ｆ混合被
膜を得た。そしてこの厚膜の可視光線透過率は７０％を
示している。試験１では、炭素濃度を高くするほど透光
性が劣ることを示したが、フッ素においても同様のこと
が考えられる。本実施例のような混合被膜中に含まれる
金属酸化物が透光性を有していて、透光性に優れない炭
素及びフッ素濃度を低くした混合被膜を形成した場合、
透光性を維持しつつ、非常に膜厚を厚くすることができ
るために、耐摩耗性に優れた撥水性を有するガラスの作
製が可能となる。 （試験３）ソーダライムガラスと混合被膜との界面にお
ける、混合被膜中の金属酸化物のモル分率が異なった種
々の試料を得るために、ＲＦ電力（Ｗ）を異ならせるこ
とで、混合被膜中のＣ、Ｓｉ、Ｏの存在比を変化させ、
他は実施例３と同様にして、スパッタリング成膜を行っ
た。このようにして得られた種々の試料を用いて、実施
例１と同様な堅牢度試験を行った前後の接触角を測定し
た結果を図１１に示す。図１１の混合被膜中のＳｉＯ2
のモル分率が２０％にいたるまでは、堅牢度試験の前後
において接触角が小さくなっている。これは、基材と混
合被膜との密着性が十分ではなく、堅牢度試験によって
混合被膜が剥離したためと考えられる。また、混合被膜
中のＳｉＯ2 のモル分率が７５％を超えても接触角が小
さくなっているが、これは混合被膜中における撥水性を
有する元素である炭素とフッ素のモル分率が低くなった
ためである。よって、ＳｉＯ2 つまり金属酸化物のモル
分率が５％以上で良好な密着性が得られ、さらに好まし
くは２０％以上で得られ、炭素とフッ素のモル分率の和
が５％以上、さらに好ましくは２５％以上において最も
良好な撥水性を示す。 （実施例６）この混合被膜付きガラスは、実施例４のも
のとＲＦ電力を異ならせて得たものである。他の構成は
実施例４と同様である。すなわち、この混合被膜付きガ
ラスでは、図１２に示すようにＲＦ電力（Ｗ）を時間と
ともに変化させ、スパッタリング成膜を行った。こうし
て得られた混合被膜付きガラスの表面から深さ方向の
Ｃ、Ｓｉ、Ｏ、ＦをＡＥＳにより定量分析したところ、
図１３に示すように、ガラス基材上に約６０ｎｍのＣ、
Ｓｉ、Ｏ、Ｆの混合被膜が形成されていた。またこの図
から、混合被膜表面に向かい炭素濃度が増加しているこ
とがわかる。尚、ガラス基材と混合被膜の界面における
炭素のモル分率は１０．６％で、フッ素のモル分率は３
１．９％で、ＳｉＯ2 のモル分率は５７．４％である。
この混合薄膜付きガラスと水滴との接触角を実施例１と
同様にして調べたところ１１０度であり、良好な撥水性
能を示した。これは、混合被膜表面に向かうにつれ撥水
性を有する元素である炭素濃度が高くなっているためで
ある。また、密着性についても実施例１と同様にして堅
牢度試験を行い調べた結果、試験前後において混合被膜
に変化は見られず、密着性が良好であることが示され
た。また、この混合被膜付きガラスの可視光線透過率は
８０％と非常に高い値を示している。本実施例のよう
に、ガラス基材と混合被膜の界面では金属酸化物の濃度
を高くし、混合被膜表面では炭素濃度を高くするよう
な、元素に濃度勾配をもたせる構成にすることにより、
密着性に優れかつ、撥水性に優れる混合被膜をガラス基
材上に得ることができる。 （実施例７）蒸発るつぼを２個備えた２元ＲＦイオンプ
レーティング装置の真空層にＳｉＯ 2 とＣの蒸発材料を
備えるとともに、被膜基材としてソーダライムガラスも
装備した。そして、その真空槽を２×１０-3Ｐａ以下ま
で真空引きし、ソーダライムガラスを３００℃まで加熱
した。次いでＡｒガスを２×１０-1Ｐａになるように導
入し、更に、ＣＦ4 ガスを３×１０-1Ｐａになるように
導入し、ＲＦコイルに３００Ｗの電力を投入しプラズマ
を発生させた。次に、電子銃に１０ＫＶの電圧を印加
し、各蒸発材料に対して図１４に示すようにビーム電流
を変化させ、成膜を行った。このようにしてソーダライ
ムガラス上にＳｉ、Ｏ、Ｃ、Ｆ混合被膜を得た。この混
合被膜付きガラスの表面から深さ方向のＳｉ、Ｏ、Ｃ、
ＦをＡＥＳにより定量分析したところ、図１５に示すよ
うにソーダライムガラス上に約５０ｎｍのＳｉ、Ｏ、
Ｃ、Ｆ混合被膜の混合被膜が形成されていた。尚、ガラ
ス基材と混合被膜の界面において、炭素のモル分率は２
８％で、フッ素のモル分率は５０％で、ＳｉＯ2 のモル
分率は２２％である。この混合被膜付きガラスと水滴と
の接触角を実施例１と同様にして調べたところ１００度
であり、良好な撥水性能を示した。また、密着性につい
ても実施例１と同様にして堅牢度試験をおこない調べた
結果、試験前後において混合被膜に変化は見られず、イ
オンプレーティングによって形成された混合被膜におい
ても密着性が良好であることが示された。ところでこの
膜の可視光線透過率は８５％と非常に高い値を示してい
る。 （実施例８）２元ＲＦマグネトロッスパッタリング装置
の真空槽にＴｉＯ2 とＣの２つのターゲットを備えると
ともに、被膜基材として透明石英ガラスも装備した。そ
して、その真空槽を２×１０-3Ｐａ以下まで真空引き
し、透明石英を３００℃まで加熱した。次いで、Ａｒガ
ス中にＣＦ4 ガスを２０ｖｏｌ％混合させた混合ガスを
真空槽内の圧力が０．１Ｐａになるように導入し、各タ
ーゲットに電圧を図１６に示すように印加し、スパッタ
リング成膜を行った。このようにして透明石英上にＴ
ｉ、Ｏ、Ｃ、Ｆ混合被膜を得た。この混合被膜付きガラ
スの表面から深さ方向のＴｉ、Ｏ、Ｃ、ＦをＡＥＳによ
り定量分析したところ、図１７に示すように、透明石英
ガラス上に約５０ｎｍのＴｉ、Ｏ、Ｃ、Ｆの混合被膜が
形成されていた。尚、透明石英ガラスと混合被膜の界面
において、炭素のモル分率は２５％で、フッ素のモル分
率は６７％で、ＴｉＯ2 のモル分率は８％である。この
混合被膜付きガラスと水滴との接触角を実施例１と同様
にして調べたところ１０５度であり、良好な撥水性能を
示した。また、密着性についても実施例１と同様にして
堅牢度試験をおこない調べた結果、試験前後において混
合被膜に変化は見られず、ＴｉＯ2 のターゲットを用い
た場合も密着性が良好であることが示された。ところで
この膜の可視光線透過率は８０％と非常に高い値を示し
ている。
向のＳｉ、Ｏ、Ｃ、ＦをＡＥＳ（オージェ電子分光分
析）により定量分析したところ、図１０に示すように、
ソーダライムガラス上に約６０ｎｍのＳｉ、Ｏ、Ｃ、Ｆ
の混合被膜が形成されていた。尚、ガラス基材と混合被
膜の界面において、炭素のモル分率は２８％で、フッ素
のモル分率は５０％で、ＳｉＯ2 のモル分率は２０％で
ある。この混合被膜付きガラスと水滴との接触角を実施
例１と同様にして調べたところ１００度であり、良好な
撥水性能を示した。一般にフッ素のみでは良好な撥水性
能は得られないが、混合被膜中にフッ素と炭素を共存さ
せることで、相乗効果により撥水性能が高められるので
ある。また、密着性についても実施例１と同様にして堅
牢度試験をおこない調べた結果、試験前後において混合
被膜に変化は見られず、密着性が良好であることが示さ
れた。ところでこの膜の可視光線透過率は８５％と非常
に高い値を示している。 （実施例５）ＲＦ電力を６５分間印加すること以外は実
施例４と同様にしてスパッタリング成膜を行いソーダラ
イムガラス上に約２００ｎｍのＳｉ、Ｏ、Ｃ、Ｆ混合被
膜を得た。そしてこの厚膜の可視光線透過率は７０％を
示している。試験１では、炭素濃度を高くするほど透光
性が劣ることを示したが、フッ素においても同様のこと
が考えられる。本実施例のような混合被膜中に含まれる
金属酸化物が透光性を有していて、透光性に優れない炭
素及びフッ素濃度を低くした混合被膜を形成した場合、
透光性を維持しつつ、非常に膜厚を厚くすることができ
るために、耐摩耗性に優れた撥水性を有するガラスの作
製が可能となる。 （試験３）ソーダライムガラスと混合被膜との界面にお
ける、混合被膜中の金属酸化物のモル分率が異なった種
々の試料を得るために、ＲＦ電力（Ｗ）を異ならせるこ
とで、混合被膜中のＣ、Ｓｉ、Ｏの存在比を変化させ、
他は実施例３と同様にして、スパッタリング成膜を行っ
た。このようにして得られた種々の試料を用いて、実施
例１と同様な堅牢度試験を行った前後の接触角を測定し
た結果を図１１に示す。図１１の混合被膜中のＳｉＯ2
のモル分率が２０％にいたるまでは、堅牢度試験の前後
において接触角が小さくなっている。これは、基材と混
合被膜との密着性が十分ではなく、堅牢度試験によって
混合被膜が剥離したためと考えられる。また、混合被膜
中のＳｉＯ2 のモル分率が７５％を超えても接触角が小
さくなっているが、これは混合被膜中における撥水性を
有する元素である炭素とフッ素のモル分率が低くなった
ためである。よって、ＳｉＯ2 つまり金属酸化物のモル
分率が５％以上で良好な密着性が得られ、さらに好まし
くは２０％以上で得られ、炭素とフッ素のモル分率の和
が５％以上、さらに好ましくは２５％以上において最も
良好な撥水性を示す。 （実施例６）この混合被膜付きガラスは、実施例４のも
のとＲＦ電力を異ならせて得たものである。他の構成は
実施例４と同様である。すなわち、この混合被膜付きガ
ラスでは、図１２に示すようにＲＦ電力（Ｗ）を時間と
ともに変化させ、スパッタリング成膜を行った。こうし
て得られた混合被膜付きガラスの表面から深さ方向の
Ｃ、Ｓｉ、Ｏ、ＦをＡＥＳにより定量分析したところ、
図１３に示すように、ガラス基材上に約６０ｎｍのＣ、
Ｓｉ、Ｏ、Ｆの混合被膜が形成されていた。またこの図
から、混合被膜表面に向かい炭素濃度が増加しているこ
とがわかる。尚、ガラス基材と混合被膜の界面における
炭素のモル分率は１０．６％で、フッ素のモル分率は３
１．９％で、ＳｉＯ2 のモル分率は５７．４％である。
この混合薄膜付きガラスと水滴との接触角を実施例１と
同様にして調べたところ１１０度であり、良好な撥水性
能を示した。これは、混合被膜表面に向かうにつれ撥水
性を有する元素である炭素濃度が高くなっているためで
ある。また、密着性についても実施例１と同様にして堅
牢度試験を行い調べた結果、試験前後において混合被膜
に変化は見られず、密着性が良好であることが示され
た。また、この混合被膜付きガラスの可視光線透過率は
８０％と非常に高い値を示している。本実施例のよう
に、ガラス基材と混合被膜の界面では金属酸化物の濃度
を高くし、混合被膜表面では炭素濃度を高くするよう
な、元素に濃度勾配をもたせる構成にすることにより、
密着性に優れかつ、撥水性に優れる混合被膜をガラス基
材上に得ることができる。 （実施例７）蒸発るつぼを２個備えた２元ＲＦイオンプ
レーティング装置の真空層にＳｉＯ 2 とＣの蒸発材料を
備えるとともに、被膜基材としてソーダライムガラスも
装備した。そして、その真空槽を２×１０-3Ｐａ以下ま
で真空引きし、ソーダライムガラスを３００℃まで加熱
した。次いでＡｒガスを２×１０-1Ｐａになるように導
入し、更に、ＣＦ4 ガスを３×１０-1Ｐａになるように
導入し、ＲＦコイルに３００Ｗの電力を投入しプラズマ
を発生させた。次に、電子銃に１０ＫＶの電圧を印加
し、各蒸発材料に対して図１４に示すようにビーム電流
を変化させ、成膜を行った。このようにしてソーダライ
ムガラス上にＳｉ、Ｏ、Ｃ、Ｆ混合被膜を得た。この混
合被膜付きガラスの表面から深さ方向のＳｉ、Ｏ、Ｃ、
ＦをＡＥＳにより定量分析したところ、図１５に示すよ
うにソーダライムガラス上に約５０ｎｍのＳｉ、Ｏ、
Ｃ、Ｆ混合被膜の混合被膜が形成されていた。尚、ガラ
ス基材と混合被膜の界面において、炭素のモル分率は２
８％で、フッ素のモル分率は５０％で、ＳｉＯ2 のモル
分率は２２％である。この混合被膜付きガラスと水滴と
の接触角を実施例１と同様にして調べたところ１００度
であり、良好な撥水性能を示した。また、密着性につい
ても実施例１と同様にして堅牢度試験をおこない調べた
結果、試験前後において混合被膜に変化は見られず、イ
オンプレーティングによって形成された混合被膜におい
ても密着性が良好であることが示された。ところでこの
膜の可視光線透過率は８５％と非常に高い値を示してい
る。 （実施例８）２元ＲＦマグネトロッスパッタリング装置
の真空槽にＴｉＯ2 とＣの２つのターゲットを備えると
ともに、被膜基材として透明石英ガラスも装備した。そ
して、その真空槽を２×１０-3Ｐａ以下まで真空引き
し、透明石英を３００℃まで加熱した。次いで、Ａｒガ
ス中にＣＦ4 ガスを２０ｖｏｌ％混合させた混合ガスを
真空槽内の圧力が０．１Ｐａになるように導入し、各タ
ーゲットに電圧を図１６に示すように印加し、スパッタ
リング成膜を行った。このようにして透明石英上にＴ
ｉ、Ｏ、Ｃ、Ｆ混合被膜を得た。この混合被膜付きガラ
スの表面から深さ方向のＴｉ、Ｏ、Ｃ、ＦをＡＥＳによ
り定量分析したところ、図１７に示すように、透明石英
ガラス上に約５０ｎｍのＴｉ、Ｏ、Ｃ、Ｆの混合被膜が
形成されていた。尚、透明石英ガラスと混合被膜の界面
において、炭素のモル分率は２５％で、フッ素のモル分
率は６７％で、ＴｉＯ2 のモル分率は８％である。この
混合被膜付きガラスと水滴との接触角を実施例１と同様
にして調べたところ１０５度であり、良好な撥水性能を
示した。また、密着性についても実施例１と同様にして
堅牢度試験をおこない調べた結果、試験前後において混
合被膜に変化は見られず、ＴｉＯ2 のターゲットを用い
た場合も密着性が良好であることが示された。ところで
この膜の可視光線透過率は８０％と非常に高い値を示し
ている。
【０００９】混合被膜中の元素濃度は実施例に限られ
ず、種々に設定することにより、用途に応じた混合被膜
付きガラスが得られる。本実施例では混合被膜はいずれ
も実質的に金属酸化物と炭素、あるいは金属酸化物と炭
素とフッ素からなるが、密着性や撥水性を阻害しない限
り他の元素が添加されていても良い。
ず、種々に設定することにより、用途に応じた混合被膜
付きガラスが得られる。本実施例では混合被膜はいずれ
も実質的に金属酸化物と炭素、あるいは金属酸化物と炭
素とフッ素からなるが、密着性や撥水性を阻害しない限
り他の元素が添加されていても良い。
【００１０】
【発明の効果】以上詳述したように、金属酸化物と炭
素、もしくは金属酸化物と炭素とフッ素を含有する混合
被膜は、撥水性を有するうえガラス基材との密着性が優
れるため、ガラス基材はこのような混合被膜を被覆する
ことにより、剥離しにくい撥水性を有する膜を得ること
ができる。
素、もしくは金属酸化物と炭素とフッ素を含有する混合
被膜は、撥水性を有するうえガラス基材との密着性が優
れるため、ガラス基材はこのような混合被膜を被覆する
ことにより、剥離しにくい撥水性を有する膜を得ること
ができる。
【図１】 実施例１の混合被膜付きガラスの断面図であ
る。
る。
【図２】 実施例１に係る成膜時間とＲＦ電力との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図３】 実施例１に係る混合被膜最表面からの距離と
原子濃度との関係を示すグラフである。
原子濃度との関係を示すグラフである。
【図４】 試験１に係る炭素濃度と可視光線透過率との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図５】 比較例に係る炭素被膜最表面からの距離と原
子濃度との関係を示すグラフである。
子濃度との関係を示すグラフである。
【図６】 試験１に係り、混合被膜中におけるＳｉＯ2
のモル分率と堅牢度試験前後の接触角との関係を示すグ
ラフである。
のモル分率と堅牢度試験前後の接触角との関係を示すグ
ラフである。
【図７】 実施例３に係る成膜時間とＲＦ電力との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図８】 実施例３に係る混合被膜最表面からの距離と
原子濃度との関係を示すグラフである。
原子濃度との関係を示すグラフである。
【図９】 実施例４に係る成膜時間とＲＦ電力との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図１０】実施例４に係る混合被膜最表面からの距離と
原子濃度との関係を示すグラフである。
原子濃度との関係を示すグラフである。
【図１１】試験２に係り、混合被膜中におけるＳｉＯ2
のモル分率と堅牢度試験前後の接触角との関係を示すグ
ラフである。
のモル分率と堅牢度試験前後の接触角との関係を示すグ
ラフである。
【図１２】実施例６に係る成膜時間とＲＦ電力との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図１３】実施例６に係る混合被膜最表面からの距離と
原子濃度との関係を示すグラフである。
原子濃度との関係を示すグラフである。
【図１４】実施例７に係る成膜時間とビーム電流との関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図１５】実施例７に係る混合被膜最表面からの距離と
原子濃度との関係を示すグラフである。
原子濃度との関係を示すグラフである。
【図１６】実施例８に係る成膜時間とＲＦ電力との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図１７】実施例８に係る混合被膜最表面からの距離と
原子濃度との関係を示すグラフである。
原子濃度との関係を示すグラフである。
１・・・ガラス基材 ２・・・混合被膜
Claims (4)
- 【請求項１】 ガラス基材表面に、少なくとも金属酸化
物と炭素が混合してなる撥水性を有する混合被膜を形成
させ、前記ガラス基材と前記混合被膜の界面において、
前記混合被膜における前記金属酸化物のモル分率が５％
以上であることを特徴とする混合被膜付きガラス。 - 【請求項２】 ガラス基材表面に、少なくとも金属酸化
物と炭素とフッ素が混合してなる撥水性を有する混合被
膜を形成させ、前記ガラス基材と前記混合被膜の界面に
おいて、前記混合被膜における前記金属酸化物のモル分
率が５％以上であることを特徴とする混合被膜付きガラ
ス。 - 【請求項３】 ガラス基材表面に、少なくとも金属酸化
物と炭素が混合してなる撥水性を有する混合被膜を蒸着
法により得ることを特徴とする請求項１記載の混合被膜
付きガラスの製造方法。 - 【請求項４】 ガラス基材表面に、少なくとも金属酸化
物と炭素とフッ素が混合してなる撥水性を有する混合被
膜を蒸着法により得ることを特徴とする請求項２記載の
混合被膜付きガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4130838A JP2743707B2 (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 混合被膜付きガラス及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4130838A JP2743707B2 (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 混合被膜付きガラス及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05319871A true JPH05319871A (ja) | 1993-12-03 |
| JP2743707B2 JP2743707B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=15043884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4130838A Expired - Fee Related JP2743707B2 (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 混合被膜付きガラス及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2743707B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210127814A (ko) * | 2019-03-19 | 2021-10-22 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 소수성 및 아이스포빅 코팅 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05221690A (ja) * | 1992-02-06 | 1993-08-31 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 撥水性ガラスおよびその製造方法 |
-
1992
- 1992-05-22 JP JP4130838A patent/JP2743707B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05221690A (ja) * | 1992-02-06 | 1993-08-31 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 撥水性ガラスおよびその製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210127814A (ko) * | 2019-03-19 | 2021-10-22 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 소수성 및 아이스포빅 코팅 |
| JP2022525634A (ja) * | 2019-03-19 | 2022-05-18 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 疎水性及び疎氷性コーティング |
| US11530478B2 (en) | 2019-03-19 | 2022-12-20 | Applied Materials, Inc. | Method for forming a hydrophobic and icephobic coating |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2743707B2 (ja) | 1998-04-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |