JPH0710606A - 熱線反射ガラスのエッチング方法 - Google Patents

熱線反射ガラスのエッチング方法

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JPH0710606A
JPH0710606A JP18452093A JP18452093A JPH0710606A JP H0710606 A JPH0710606 A JP H0710606A JP 18452093 A JP18452093 A JP 18452093A JP 18452093 A JP18452093 A JP 18452093A JP H0710606 A JPH0710606 A JP H0710606A
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JP
Japan
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etching
film
glass
heat ray
ray reflective
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JP18452093A
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Inventor
Masashi Tada
昌史 多田
Yasuo Hayashi
泰夫 林
Kiyoshi Matsumoto
松本  潔
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】チタンの窒化物膜またはチタンの酸化物膜の単
層または複数層を含む熱線反射膜を、過酸化水素水にチ
タンのキレート形成剤を添加したアルカリ性のエッチン
グ液によってエッチングする熱線反射ガラスのエッチン
グ方法。 【効果】チタンの窒化物膜またはチタンの酸化物膜を含
む熱線反射膜について完全にエッチング可能であり、し
かもエッチング後のガラスを再使用しても全く問題はな
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明の建築用あるいは自動車用
の熱線反射ガラスのエッチング方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ビルにおける開口部は、近年意匠性と快
適性のために拡大する傾向にある。それに伴い、太陽光
の侵入量が増加し、室内の冷房負荷が大きくなるという
点や、ビルの外観上大きな面積を占める窓のデザイン的
な重要性が増加するという点等の因子により、熱線反射
ガラスを使用するケースが急増している。この用途に用
いられる熱線反射ガラスは、通常ソーラーコントロール
ガラスと呼ばれ、寒冷地での暖房負荷軽減用のヒートミ
ラーガラスと区別されている。
【0003】このようなソーラーコントロールガラス膜
材料として、最近は半導体材料である窒化物が使用され
ることが多い。これは、窒化物が高い硬度を有し、化学
的耐久性も優れていることを利用しているためである。
また、窒化物膜は酸化物膜とは組み合わせ複数層にする
ことによって、反射色のバリエーションを増やし、意匠
性を高めることができ、材料によっては通常の金属膜以
上の赤外域反射特性を有するため、最近ではソーラーコ
ントロールガラスの代表的材料となりつつある。
【0004】一方、ビルの意匠性を高めるという点で、
平板の熱線反射ガラスだけでなく、曲げ板の熱線反射ガ
ラスが使用される例も最近増えつつある。このような曲
げ板の熱線反射ガラスを製造する工程としては、所定の
大きさに切断し、切断面に必要な処理をし、曲げ成型し
た素板を準備し、最後に熱線反射膜をコーティングする
ことになる。ところが、この最後のコーティング工程の
際に、ピンホール等の欠点が発生した場合、素板を最初
から準備し直さなければならず、時間もかかることにな
るし、コスト高にもなる。また、自動車用の熱線反射ガ
ラスについても、ビル用と同様に曲げ強化した後にコー
ティングを実施するのが一般的であるため、コーティン
グで欠点が発生した場合、やはりビル用と同様に最初か
ら板を準備し直すことになる。
【0005】曲げ板へのコーティングの際に欠点が発生
した場合、欠点が発生した熱線反射膜をエッチングする
ことができれば、同膜を完全に取り除いてコーティング
を、やり直すことができる。ところが、前述のように最
近ソーラーコントロールガラスに使用されている窒化物
膜は化学的耐久性が優れているために、適当なエッチン
グ液を見つけることが容易ではない。幸いにも、窒化チ
タン膜については、過酸化水素水でエッチングできるこ
とが公知であるが、この場合もエッチング可能なのは、
窒化チタンの単層膜の場合だけで、酸化チタンと積層し
た場合はほとんどエッチング不可能になる。
【0006】また、基板上に第1層としてステンレスの
金属膜を成膜し、第2層として窒化チタンを成膜した2
層構成の熱線反射ガラスの場合には、エッチング液を1
層目と2層目で分けるということが考えられる。一般的
に金属膜は、酸によってエッチング可能であるので、こ
の構成の場合は、最初に2層目の窒化チタン膜を過酸化
水素水でエッチングし、完全に窒化チタン膜を除去した
後に酸を用いて第1層のステンレス膜を除去するという
のが通常考えられる手段である。ところが実際に、この
工程でエッチングを実施した場合、第2層目の窒化チタ
ンをエッチングするための過酸化水素水のために、下の
ステンレス膜が変質し、酸ではエッチングができなくな
るという現象が起こりうる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は従来技
術の有していた前述の欠点を解消し、ガラス基板上に窒
化チタン膜と酸化チタン膜を積層した熱線反射膜とガラ
ス基板上に第1層としてステンレス膜を、第2層として
窒化チタン膜または酸化チタン膜を積層した熱線反射膜
に対するエッチング方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の問題点を
解決すべくなされたものであり、ガラス基板上にチタン
の窒化物膜またはチタンの酸化物膜の単層または複数層
を含む熱線反射膜を有する熱線反射ガラスのエッチング
方法において、該熱線反射膜を、過酸化水素水にチタン
のキレート形成剤を添加したアルカリ性のエッチング液
によってエッチングすることを特徴とする熱線反射ガラ
スのエッチング方法と、ガラス基板上に第1層としてス
テンレスの金属膜、第2層としてチタンの窒化物膜また
はチタンの酸化物膜を積層してなる熱線反射膜を有する
熱線反射ガラスにおいて、該熱線反射膜の第2層を請求
項1記載のエッチング方法によってエッチングした後
に、塩酸に還元剤を添加したエッチング液によって残り
の第1層をエッチングすることを特徴とする熱線反射ガ
ラスのエッチング方法を提供するものである。
【0009】本発明に使用される過酸化水素水の濃度と
窒化チタン膜のエッチング速度の関係は、濃度3%で約
30Å/min、濃度4.5%で約60Å/min、濃
度6%で約120Å/min程度である。また、本発明
のエッチング液では窒化チタンだけでなく酸化チタン膜
もエッチング可能であるが、そのエッチング速度は、過
酸化水素水の濃度6%で約10Å/min程度と窒化チ
タンの12分の1である。このことより、本発明で使用
される過酸化水素水の濃度は4.0〜30.0%である
ことが好ましい。なぜなら、この濃度以下であると特に
酸化チタンのエッチング速度が低くなり過ぎて実用的で
なく、またこの濃度以上であるとエッチング液の安定性
が損なわれるためである。
【0010】本発明に使用されるキレート形成剤として
は、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)のナトリウ
ム、シュウ酸、クエン酸、リンゴ酸、および酒石酸から
なる群から選ばれる少なくとも1種を使用することがで
きる。また、その濃度は10-3〜1mol/lであるこ
とが好ましい。なぜなら、この濃度以下であるとキレー
ト形成能力が低いために充分なエッチング速度が得られ
ないし、またこの濃度以上であってもエッチング速度は
ほとんど変化せず、逆に廃液処理やコスト面で不利だか
らである。
【0011】過酸化水素水による窒化チタン膜のエッチ
ング速度は、該エッチング液のpH値の影響を受ける。
図1はエッチング液のpH値と窒化チタン膜のエッチン
グ速度の関係を示したものである。この場合の過酸化水
素水の濃度は5%である。図1よりエッチング液がアル
カリ性でないとエッチングができないことは明らかであ
る。また、図1よりpH値が高ければ高い程、エッチン
グ速度が増加するわけであるが、あまり高くするとガラ
ス基板自体の表面が変質し、エッチング後、再度成膜す
る際に支障が生じる恐れがある。
【0012】本発明の特徴は、窒化チタンだけでなく酸
化チタンもエッチング可能な点にあり、その機構は明確
でないが、過酸化水素の強い酸化力によってTiO3 2-
イオンが形成され、これがキレート化することにより溶
出するものと考えられる。
【0013】本発明における塩酸の濃度とステンレス膜
のエッチング速度の関係は、塩酸の濃度8規定で約10
0Å/min、濃度6規定で30Å/min、濃度4規
定で5Å/min以下である。このことより、塩酸の濃
度としては6〜12規定であることが好ましい。なぜな
ら、この濃度以下であるとエッチング速度が遅くなり過
ぎて実用的でなく、またこの濃度以上であると、工業上
塩酸そのものが入手しにくいうえに取り扱い上の危険が
ますます増加するためである。
【0014】本発明に使用される還元剤としては、塩化
第一鉄および/または塩化第一錫を使用することができ
る。また、その濃度は10-3〜1mol/lであること
が好ましい。なぜならば、この濃度以下であると還元力
不足により充分なエッチング速度が得られないし、また
逆にこの濃度以上であってもエッチング速度はほとんど
変化せず、廃液処理に手間がかかるためである。
【0015】本発明における層膜のエッチング機構は以
下のように考えられる。まず第1ステップとして上層の
窒化チタン膜または酸化チタン膜を過酸化水素水でエッ
チングするわけであるが、その機構は前述の通りであ
る。但し、過酸化水素の強い酸化力のために、下層のス
テンレス膜も影響を受け、ステンレス膜の表面にクロム
等の不動態層が形成される。この不動態層がオーバーコ
ートとなり通常の酸ではステンレス膜のエッチングが不
可能になる。そこで本発明では、還元剤を添加し、不動
態を一部還元して、それによってこの不動態によるオー
バーコート膜を徐々に破壊しながら、塩酸でエッチング
するわけである。
【0016】本発明によってエッチングされる熱線反射
膜の製法としては、特に限定するものではないが、物理
的薄膜形成法として、電子ビーム加熱蒸着法、各種イオ
ンプレーティング法、アーク蒸着法、スパッタ法などを
用いることができる。特に、スパッタ法が現在のところ
大面積基板への薄膜形成法として優れている。スパッタ
法によってステンレスの金属膜を成膜する場合、スパッ
タガスとして通常はアルゴンガスを用いるわけである
が、スパッタガスとして窒素ガスを使用しても色調的に
類似した膜を成膜することもできる。本発明では、この
窒素ガスによってスパッタしたステンレス膜もエッチン
グ可能であるが、その場合エッチング速度が通常のステ
ンレス金属膜の約8分の1に低下する。
【0017】本発明におけるエッチング速度は温度の影
響を受ける。具体的には、濃度6%の過酸化水素水によ
る窒化チタンのエッチングの場合、0℃では15Å/m
inであるが27℃では120Å/minまで増加す
る。また、濃度8規定の塩酸によるステンレス金属膜の
エッチングの場合、0℃では10Å/minであるが、
27℃では100Å/minと10倍になる。即ち、温
度が高い方がエッチング工程が早くなるわけである。
【0018】本発明におけるエッチング設備としては、
エッチングしたい熱線反射膜がついた曲げ板をエッチン
グ液が入った槽にディッピングさせるのが最も効率的な
方法と考えられる。但し、ビル用の窓ガラスの場合、サ
イズが大きいために、設備も大がかりになり、またエッ
チング液も多量に必要になる。その他の方法としては、
エッチング液をスプレーによって熱反膜に噴射するとい
う方法も考えられ、また板を傾けて、熱線反射膜上にエ
ッチング液を連続的に流し続けるという方法も考えられ
る。
【0019】
【実施例】マグネトロンD.C.スパッタ装置を用い
て、以下の3種類のサンプルを準備した。 サンプル1:TiO2 (100Å)/TiNx (230
Å)/TiO2 (50Å)/ガラス サンプル2:TiNx (250Å)/SUS(150
Å)/ガラス サンプル3:TiO2 (100Å)/SUSNx (90
Å)/ガラス ここでガラス基板としては、酸化セリウムで表面を研磨
した後に純水で充分に洗浄した6mm厚のソーダライム
ガラスを使用した。また、各サンプルを構成している膜
のうち、TiO2 膜はチタンをターゲットとして酸素/
アルゴン比が100/10の混合ガス雰囲気中でスパッ
タした膜、TiNx 膜はチタンをターゲットとして窒素
100%の雰囲気中でスパッタした膜、SUS膜はステ
ンレス316をターゲットとしてアルゴン100%の雰
囲気中でスパッタした膜、SUSNx 膜はステンレス3
16をターゲットとして窒素100%の雰囲気中でスパ
ッタした膜である。
【0020】次にエッチング液Aとして、EDTAの四
ナトリウム塩の濃度0.1mol/l、水酸化ナトリウ
ムの濃度1規定、過酸化水素の濃度6%の液を用意し
た。エッチング液Bとして、塩化第一鉄の濃度0.01
mol/l、塩酸の濃度8規定の液を用意した。
【0021】サンプル1については、エッチング液Aに
5分間浸漬したところ膜は完全に除去された。サンプル
2については、最初にエッチング液Aに3分間浸漬した
のち、エッチング液Bに2分間浸漬したところ膜は完全
に除去された。サンプル3については、最初にエッチン
グ液Aに10分間浸漬したのち、エッチング液Bに8分
間浸漬したところ膜は完全に除去された。なお、これら
のエッチング作業はすべて、温度27℃で実施し、膜が
完全に除去されたことはESCAによって確認した。
【0022】エッチング後のガラスが再使用可能である
ことを確認するために、前述のエッチング作業によって
膜を完全に除去したガラス基板について、最初にサンプ
ルを作成したのと同様の手順で、酸化セリウムで表面を
研磨し純水で充分に洗浄した後に、マグネトロンD.
C.スパッタ装置を使用してサンプル1からサンプル3
の膜を再び成膜した。作成したサンプルを目視で観察し
たところ、欠点等も認められず、最初に作成したサンプ
ルと全く区別ができなかった。また、再スパッタしたサ
ンプルについてJISのR3221で規定される耐酸性
試験および耐アルカリ性試験を実施したところ、表1の
ように全く問題なかった(表中の数値は試験前と試験後
の透過率の差を示す。)。
【0023】
【表1】
【0024】
【発明の効果】以上の実施例を通じて明らかなように、
本発明によれば、ガラス基板上にチタンの窒化物膜また
はチタンの酸化物膜の単層または複数層を含む熱線反射
膜を有する熱線反射ガラス、たとえば、ガラス基板上に
第1層としてステンレス膜を、第2層として窒化チタン
膜または酸化チタン膜を積層した熱線反射膜を有する熱
線反射ガラスについて完全にエッチング可能であり、し
かもエッチング後のガラスを再使用しても全く問題はな
い。
【0025】本発明はビル用の曲げ板熱線反射ガラスだ
けでなく、ガラス素板として強化板を使用した熱線反射
ガラスにも適用することが可能である。
【0026】本発明はガラス板を再利用するために、板
全面の熱線反射膜をエッチングするために開発されたも
のであるが、エッチング方法を工夫すれば部分的に膜を
除去することもできる。このことを利用すれば、熱線反
射膜の欠点の発生した部分だけ補修したり、熱線反射ガ
ラスにパターニングを実施したりすることも可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の過酸化水素水にチタンのキレート形成
剤を添加したアルカリ性のエッチング液のpH値と窒化
チタン膜のエッチング速度の関係を示すグラフ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス基板上にチタンの窒化物膜またはチ
    タンの酸化物膜の単層または複数層を含む熱線反射膜を
    有する熱線反射ガラスのエッチング方法において、該熱
    線反射膜を、過酸化水素水にチタンのキレート形成剤を
    添加したアルカリ性のエッチング液によってエッチング
    することを特徴とする熱線反射ガラスのエッチング方
    法。
  2. 【請求項2】前記過酸化水素水の濃度が、4.0〜3
    0.0%であることを特徴とする請求項1記載の熱線反
    射ガラスのエッチング方法。
  3. 【請求項3】前記チタンのキレート形成剤として、ED
    TAのナトリウム塩、シュウ酸、クエン酸、リンゴ酸、
    および酒石酸からなる群から選ばれる少なくとも1種を
    使用し、その濃度が10-3〜1mol/lであることを
    特徴とする請求項1または2記載の熱線反射ガラスのエ
    ッチング方法。
  4. 【請求項4】ガラス基板上に第1層としてステンレスの
    金属膜、第2層としてチタンの窒化物膜またはチタンの
    酸化物膜を積層してなる熱線反射膜を有する熱線反射ガ
    ラスにおいて、該熱線反射膜の第2層を請求項1記載の
    エッチング方法によってエッチングした後に、塩酸に還
    元剤を添加したエッチング液によって残りの第1層をエ
    ッチングすることを特徴とする熱線反射ガラスのエッチ
    ング方法。
  5. 【請求項5】前記塩酸の濃度が、6〜12規定であるこ
    とを特徴とする請求項4記載の熱線反射ガラスのエッチ
    ング方法。
  6. 【請求項6】前記還元剤として、塩化第1鉄および/ま
    たは塩化第1錫を使用し、その濃度が10-3〜1mol
    /lであることを特徴とする請求項4または5記載の熱
    線反射ガラスのエッチング方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008145098A3 (de) * 2007-05-30 2009-02-12 Helmhotz Zentrum Berlin Fuer M VERFAHREN ZUM NASSCHEMISCHEN ÄTZEN VON TiO2-DÜNNSCHICHTEN UND TiO2-PARTIKELN SOWIE ÄTZMITTEL
WO2013010612A1 (de) * 2011-07-18 2013-01-24 Merck Patent Gmbh Strukturierung von antistatischen und antireflektionsbeschichtungen und von entsprechenden stapelschichten
CN114409266A (zh) * 2022-02-23 2022-04-29 厦门大学 一种可见光均匀减反射玻璃及其制备方法

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WO2008145098A3 (de) * 2007-05-30 2009-02-12 Helmhotz Zentrum Berlin Fuer M VERFAHREN ZUM NASSCHEMISCHEN ÄTZEN VON TiO2-DÜNNSCHICHTEN UND TiO2-PARTIKELN SOWIE ÄTZMITTEL
WO2013010612A1 (de) * 2011-07-18 2013-01-24 Merck Patent Gmbh Strukturierung von antistatischen und antireflektionsbeschichtungen und von entsprechenden stapelschichten
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