JPH06345490A - 紫外線遮蔽ガラス - Google Patents

紫外線遮蔽ガラス

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JPH06345490A
JPH06345490A JP15430693A JP15430693A JPH06345490A JP H06345490 A JPH06345490 A JP H06345490A JP 15430693 A JP15430693 A JP 15430693A JP 15430693 A JP15430693 A JP 15430693A JP H06345490 A JPH06345490 A JP H06345490A
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JP
Japan
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layer
glass
film
thickness
ultraviolet
Prior art date
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Pending
Application number
JP15430693A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Muromachi
隆 室町
Tatsuya Noguchi
達也 野口
Toshio Sumi
俊雄 角
Hidemi Nakai
日出海 中井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】本発明の紫外線遮蔽ガラスは、ガラス板に、第
1層としてTiSix y z〔1≦x≦3、0.5≦
y≦3、(1+x)<z<2(1+x)〕の膜が20〜
150nmの厚みで被覆され、前記第1層の上に第2層
として屈折率が632.8nmの波長において2.1以
下でかつ可視域で透明な保護膜が5〜100nmの厚み
で被覆されて構成されている。 【効果】このような構成により、本発明の紫外線遮蔽ガ
ラスは、良好な可視光線透過率を有すると共に、紫外線
を効果的に遮蔽し、しかも透過及び反射の色調がニュー
トラルで、かつ優れた耐候性をもバランス良く具備する
という効果を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は紫外線遮蔽性能に優れた
TiSix y z 膜を利用した紫外線遮蔽ガラスに関
する。
【0002】
【従来の技術】紫外線遮蔽機能をガラスに表面処理によ
り付与する方法としては、紫外線吸収無機薄膜の形
成、多層干渉薄膜の形成、有機系紫外線吸収剤含有
薄膜の形成、TiSix y z 膜の形成などが知ら
れている。
【0003】先ず、紫外線吸収無機薄膜については、T
iO2 、V2 5 、Cr2 3 (特開昭60−5293
9号公報)、ZnO(特開平1−271707号公報及
び同4−182327号公報)、CeO2 (特開平4−
76083号公報)のような紫外線吸収特性を示す物質
からなる薄膜がガラス基板上に形成されている。
【0004】次に、多層干渉薄膜については、TiO2
のような高屈折率物質薄膜とSiO2 のような低屈折率
物質薄膜を交互に積層してなる多層干渉薄膜が透明基板
上に形成されている。
【0005】更に、有機系紫外線吸収剤含有薄膜につい
ては、透明な有機または無機ポリマー中に有機または無
機の紫外線吸収剤を分散させた塗液がガラス基板上に塗
布されて形成されている(特開平4−160037号公
報)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】自動車用ガラスへの適
用を考えたとき、コーティングされるガラスは大面積で
あり、光学特性としては可視光線透過率が70%以上、
色調はニュートラルであること、また過酷な使用環境に
も劣化しないような耐久性が要求される。このような観
点から従来技術を見てみると以下のような問題点があっ
た。
【0007】紫外線吸収薄膜については、基板ガラスの
サイズを考慮し、成膜方法としてはスパッタリング法や
ディッピング法のようなコーティング液塗布方法が有望
である。この時、紫外線遮蔽機能を付与するためには、
TiO2 やZnOについては数百nmの膜厚が必要であ
る。しかし、スパッタリング法ではTiO2 膜は成膜速
度が非常に遅く費用がかさみ、ZnO膜に関しては耐久
性に難点があり、特に単板では使用できず合せガラスに
しないと使用できないという問題点があった。
【0008】一方、溶液塗布方法においても耐久性確保
のための保護層を付加する場合は工程が複雑となり、費
用がかさむという問題点があった。また、V2 5 やC
23 では可視域にも吸収が存在するため、紫外線遮
蔽ガラスとしたとき、色調がニュートラルでなくなると
い問題点もあった。更に、CeO2 については大面積基
板を対象としたDCスパッタリング法では安定放電が難
しいという問題点があった。
【0009】多層干渉薄膜の形成では、コストが高く、
大面積基板向きでないという問題点があった。
【0010】有機系紫外線吸収剤含有薄膜の形成では、
紫外線を吸収しながらそれ自体が劣化して黄色や褐色に
変化するなどのように耐候性及び耐熱性の面で、自動車
用窓ガラスには不適であるという問題点があった。
【0011】本発明の目的は、上記した問題点の解消に
あり、良好な可視光線透過率を有すると共に、紫外線を
効果的に遮蔽し、しかも透明及び反射の色調がニュート
ラルで、かつ優れた耐候性をもバランス良く具備する紫
外線遮蔽ガラスを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の紫外線遮蔽ガラ
スは、ガラス板面に、第1層としてTiSix y z
〔1≦x≦3、0.5≦y≦3、(1+x)<z<2
(1+x)〕の膜が20〜150nmの厚みで被覆さ
れ、前面第1層の上に第2層として屈折率が632.8
nmの波長において2.1以下でかつ可視域で透明な保
護膜が5〜100nmの厚みで被覆されているものであ
る。
【0013】本発明において、ガラス板は、ソーダライ
ムシリカ組成のフロートガラスなどからなるガラス板で
あるのが好ましく、必要な可視光線透過率を有すれば、
必要に応じて着色されてもよい。また、このガラス板の
厚みは、用途に応じて任意に選定し得るが、一般的に自
動車ガラスを考えれば2〜5mmである。
【0014】本発明において、第1層は、TiSix
y z の膜である。
【0015】一般に、地表に到達する紫外線にはUV−
B(波長:290〜320nm)とUV−A(320〜
400nm)があり、両者は共に人の皮膚に影響を与え
る。特にUV−Bは紅斑からの色素沈着を招き、一方U
V−Aは色素沈着を引き起こす。このため、最近になっ
て自動車においても乗員の快適性確保のために、紫外線
遮蔽ガラスが望まれている。また、自動車の内装材とし
て天然素材が使用されるようになってきており、この面
からも紫外線遮蔽機能を有するガラスが望まれている。
【0016】ところで、自動車用ガラスにおける紫外線
遮蔽を考えるとき、その材料であるソーダライムシリカ
組成のフロートガラスは320nm以下の紫外線をほと
んど吸収するため、UV−Aの紫外線を遮蔽する必要が
ある。
【0017】そこで、本発明者等らがこの課題を達成す
るために鋭意研究を続けた結果、TiSix y z
が自動車用ガラスの紫外線吸収材料として良好な特性を
有することを見い出した。
【0018】次に、本発明の参考に供するため、図1及
び表1にTiSix y z の単層膜(基板:光学ガラ
スBK−7)を成膜した際のTiSix y z の成膜
条件と組成比、光学特性、消衰計数の一例を示した。
【0019】
【表1】
【0020】これらによると酸素の比率が低いと、紫外
線遮蔽性は優れるが、吸収が可視域まで及ぶため、可視
光線透過率の低下と吸収色を生じることがわかる。この
特性は膜中に存在するTiN構造によるところが大きい
と思われる。酸素の比率が高くなると吸収開始端が単波
長側にシフトし、紫外線遮蔽特性が低下する。この特性
はSiN、SiO2 、TiO2 によるものと推定され
る。
【0021】これらの事実により、本発明におけるTi
Six y z の組成は、紫外線を透過させ、紫外線を
遮蔽するため、次の通りとなる。
【0022】先ず、xは1≦x≦3の範囲である。なぜ
なら、Tiに比べてSiがこの範囲より多いとSiNx
y (シリコンの酸窒化物:オキシナイトライド)の特
性になる。すなわちSiNx y は窒化物又は酸化物の
いずれに近づいても透明な膜となってしまうからであ
る。一方、Siが少ないとTiNx y の特性となって
しまうためだからである。好ましくは1.0≦x≦2.
5の範囲である。
【0023】次に、y及びzはチタンシリサイドの金属
の酸窒化度を決定するものであり、必ずNとOは必要で
ある。その範囲は前記した通り、0.5≦y≦3、(1
+x)<z<2(1+x)である。
【0024】この第1層の膜厚は20〜150nmであ
る。膜厚がこの範囲より小さいとUVカット効果にうす
れ、厚いと可視光透過率の低下や着色を招く。上記チタ
ンシリサイドのオキシナイトライド(酸窒化)膜は、紫
外線カット能と可視光線透過率の低下(着色)に対して
酸化物と窒化物の中間的な性質をもつ。そして、その膜
の厚みの上限は下限の約7.5倍と広くする事ができ
る。チタンシリサイドの酸窒化膜中に含まれる酸素が窒
素に対して相対的に多く光吸収が小さいときは、50〜
150nmとするのが好ましく、上記酸窒化膜中に含ま
れる窒素が酸素に対して相対的に多く光吸収が大きいと
きは、20〜50nmとするのが好ましい。
【0025】本発明において、第2層である保護膜は6
32.8nmの波長における屈折率が2.1以下で、か
つ可視域で透明な膜である。すなわち、この第2層を構
成する化合物はこれらの条件を満たす膜を与えるもので
あれば、特別に制限されない。この化合物としては、例
えば、Si、Ta、Zr、Srからなる群から選択され
る少なくとも1種のものの酸化物、窒化物、炭化物、ホ
ウ化物、オキシナイトライドが挙げられる。これらの中
でも、特に耐薬品性、耐摩耗性に優れ、リーゾナブルな
コストで得られるため、Ta2 5 、SiO2 、SnO
2 、ZrO2 、ZrBx y (2硼化ジルコニウムの酸
化物があげられる)、SiCx y z(SiCのオキ
シナイトライド化合物があげられる)の使用が好まし
い。ここで、ZrBx y (硼化ジルコニウムの酸化
物)、SiCx y z (炭化珪素の酸窒化物(オキシ
ナイトライド))は、それぞれ硼化ジルコニウム、炭化
珪素をターゲットとして酸素、窒素等の反応性ガスを用
いた反応性スパッタリングで成膜することができる。
【0026】なお、第2層は、これらの化合物で形成さ
れた膜を二層以上に積層した多層膜であってもよい。
【0027】この第2層の膜厚は5〜100nmであ
る。膜厚がこの範囲より小さいと保護膜としての機能が
なくなり、膜厚が厚いと反射率の増加、ひいては透過率
の低下を招くため望ましくない。第2層の厚み範囲は、
用いる上記化合物により、屈折率が1.46であるSi
2 では70〜100nm、酸窒化度により屈折率を
1.6〜1.8に調整することができるZrBx
y (硼化ジルコニウムの酸化物)およびSiCx y
z については、5〜40nm、屈折率が約2.0〜2.
1のTa2 5 ,SiO2 ,SnO2 ,ZrO2 につい
ては、5〜20nmとするのが好ましい。
【0028】本発明の紫外線遮蔽ガラスは、ガラス板面
に第1層及び第2層をスパッタリング法等の常法により
順次形成して、容易に製造される。
【0029】以下に、実施例及び比較例を示し、本発明
を更に詳しく説明する。
【0030】なお、本発明の実施例で用いた紫外線遮蔽
ガラスの層構成の一例を第2図に示す。すなわち、ガラ
ス板1の表面に第1層2及び第2層3をこの順序で積層
して構成されている。
【0031】実施例1〜8及び比較例1〜4 基板として着色ガラス(日本板硝子(株)製熱線吸収ガ
ラス:商品名HFL34、厚み3.4mm)を用い、か
つ成膜装置としてスパッタリング装置を用い、下記の成
膜条件で成膜を行い、本発明の実施例及び比較例のサン
プルを作成した。
【0032】このようにして得られたサンプル(実施例
1〜8及び比較例1〜4)について、光学特性、耐摩耗
性及び耐薬品性について評価した。結果を表2に示す。
【0033】なお、本発明の第3層である保護膜の成膜
条件についても表3に示す。また、前記したTiSix
y z 単層膜成膜及び評価結果に関する膜厚測定、成
膜条件、光学特性の測定についても、以下に併せて説明
する。
【0034】ターゲット:50x12cm 膜厚測定:触針式膜厚計タリステップ 組成成分:ESCA−750 光学特性:分光光度計U−3400 YA,RA;可視光線透過率,反射率(A光)JIS
Z8722 Tuv;紫外線透過率 a,b;ハンター色度座標 耐薬品性:1規定NaOHまたはH2 SO4 に24時間
浸漬後の外観 テーバ−摩耗:CS−10Fホイールに500g負荷1
000回転 Tuv計算方法: G(λ):波長λにおける太陽放射エネルギーで別表の
値を用いる T(λ):波長λにおけるサンプルの透過率 λ G(λ) (nm) (W/m2nm) 295 0.000 300 0.081 310 11 320 54 330 101 340 151 350 188 360 233 370 279 380 336 390 397 400 235
【0035】
【表2】
【0036】
【表3】
【0037】実施例によれば、自動車用ガラスとして要
求される可視光線透過率の基準である70%以上を満足
しながら、紫外線を効果的に遮蔽すると共に、透過及び
反射の色調がニュートラルであり、かつ耐摩耗性及び耐
薬品性が優れているため、自動車用ガラスとして十分に
使用可能な紫外線遮蔽ガラスが得られることがわかる。
【0038】比較例によれば、TiSix y z 膜の
組成比が本発明のような特定の組成比からずれると、自
動車用ガラスとして不適な特性となってしまうことがわ
かる。また、TiSix y z 膜単層では耐薬品性能
が不十分なため、自動車用紫外線遮蔽ガラスとしては使
用できないこともわかる。
【0039】
【発明の効果】以上に詳述した通り、本発明の紫外線遮
蔽ガラスは、良好な可視光線透過率を有するものの、紫
外線を効果的に遮蔽すると共に、透過及び反射の色調が
ニュートラルであり、かつ優れた耐久性を有するもので
あるため、例えば自動車用ガラスとして用いられて極め
て有用なものである。このため、乗員の日焼け防止及び
自動車等の内装材の劣化を防止できるという利点を兼ね
備えている。また、比較的に低コストで製造できるとい
う利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の説明に供されたTiSix y z
の消衰係数を示す図である。
【図2】本発明による紫外線遮蔽ガラスの一部分の縦断
面図である。
【図3】本発明における実施例1の分光特性を示す図で
ある。
【符号の説明】 1 ガラス板 2 第1層 3 第2層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中井 日出海 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号 日本板硝子株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス板面に、第1層としてTiSix
    y z 〔1≦x≦3、0.5≦y≦3、(1+x)<
    z<2(1+x)〕の膜が20〜150nmの厚みで被
    覆され、前面第1層の上に第2層として屈折率が63
    2.8nmの波長において2.1以下でかつ可視域で透
    明な保護膜が5〜100のnmの厚みで被覆されている
    ことを特徴とする紫外線遮蔽ガラス。
JP15430693A 1993-06-01 1993-06-01 紫外線遮蔽ガラス Pending JPH06345490A (ja)

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JP15430693A JPH06345490A (ja) 1993-06-01 1993-06-01 紫外線遮蔽ガラス

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5775283A (en) * 1994-05-31 1998-07-07 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Intake control system for engine
US7153808B2 (en) * 2004-07-07 2006-12-26 Kyoto University Ultraviolet and visible-light-sensitive titania-based photocatalyst
JP2018537381A (ja) * 2015-10-22 2018-12-20 コーニング インコーポレイテッド 耐紫外線光物品およびその製作方法

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