JPH0753241A - 紫外線透過防止ガラス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ジルコニウム及び／又はチタンの酸化物と酸
化鉄１０〜８０重量％とを含む金属酸化物被膜が形成さ
れた紫外線透過防止ガラス。ジルコニウム及び／又はチ
タンの酸化物と酸化鉄とを含む第１層被膜１の上にジル
コニウム及び珪素の酸化物を含む第２層被膜２が形成さ
れた紫外線透過防止ガラス。ガラス基板を予め加熱して
熱分解スプレー法により作成する。 【効果】 視感透過率が高くかつ太陽光紫外線透過率が
低い上に、耐久性に優れた安価な紫外線透過防止ガラス
が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は紫外線透過防止ガラス及
びその製造方法に係り、特に、優れた紫外線遮断効果を
有し、視感透過率が高く、しかも耐久性に優れ安価な紫
外線透過防止ガラス及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】紫外線の照射が人体や建築物の内装品に
悪影響を与えることはよく知られたことであり、近年、
太陽光線中の紫外線を遮断する要求が、あらゆる分野に
おいて求められている。その中で、建築用或いは自動車
・車両において、太陽光線の大きな取入れ口である窓ガ
ラスについても、太陽光線中の紫外線を遮断することが
望まれている。

【０００３】従来、このような紫外線遮断窓ガラスとし
ては、以下のようなものが用いられてきた。即ち、紫外
線遮断機能を有した有機樹脂フィルムをつけたガラス、
ガラス組成中にＴｉ、Ｃｅ等の紫外線を吸収する元素を
混入したガラス、屈折率の異なる物質からなる薄膜を２
層以上成膜させたガラスなどである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機樹
脂フィルムを付けたガラスでは、紫外線により有機樹脂
フィルムの紫外線遮断機能が劣化したり、有機樹脂フィ
ルムの耐久性が良くない場合、他のフィルムやガラスを
積層したりしなければならず、構成上厚くならざるを得
ないことや製造コストが高くなるという欠点がある。ま
た、ガラス組成を変更したガラスは、紫外線を吸収する
元素の価数を一定にする必要があり、この価数のコント
ロールが困難であることの他に、ガラス組成自体の変更
となるため特に板ガラスの生産においては溶融組成安定
化のために時間がかかることから、無駄になるガラスが
多くなり、そのためコストが高くなるという問題があ
る。更に、多層薄膜を付着させたガラスでは、この成膜
を一般にはスパッタ法などの物理的成膜法によって行な
うため設備コストが高いことや多層成膜のための工数が
多いことから製造コストが高いという欠点がある。

【０００５】これに対し、単層酸化亜鉛薄膜を安価なス
プレー法で成膜することも考えられるが、酸化亜鉛薄膜
は酸に弱いため、通常の窓ガラスとしては使えないとい
う問題がある。

【０００６】本発明は、かかる従来技術の問題点を解決
し、視感透過率が高くかつ太陽光紫外線透過率が低い上
に、耐久性に優れた安価な紫外線透過防止ガラス及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の紫外線透過防
止ガラスは、ガラス基板の表面に、ジルコニウム及び／
又はチタンの酸化物を含む金属酸化物被膜が形成されて
なる紫外線透過防止ガラスにおいて、該被膜に酸化鉄が
１０〜８０重量％含有されており、該ガラスの国際基準
の太陽光紫外線透過率が３０％以下でかつ視感透過率が
７０％以上であることを特徴とする。

【０００８】請求項２の紫外線透過防止ガラスは、請求
項１の紫外線透過防止ガラスにおいて、前記被膜に珪素
が含有されていることを特徴とする。

【０００９】請求項３の紫外線透過防止ガラスは、ガラ
ス基板の表面に、ジルコニウム及び／又はチタンの酸化
物と酸化鉄とを含む第１層被膜と、ジルコニウム及び珪
素の酸化物を含む第２層被膜とが形成されてなる紫外線
透過防止ガラスであって、該ガラスの国際基準の太陽光
紫外線透過率が３０％以下でかつ視感透過率が７０％以
上であることを特徴とする。

【００１０】請求項４の紫外線透過防止ガラスの製造方
法は、ガラス基板に金属化合物を含む反応物を供給して
金属酸化物被膜を形成することにより請求項１ないし３
のいずれか１項に記載の紫外線透過防止ガラスを製造す
る方法であって、該反応物の熱分解温度以上に加熱され
たガラス基板上に、前記反応物を供給することを特徴と
する。

【００１１】以下に本発明を図面を参照して詳細に説明
する。図１は請求項３の紫外線透過防止ガラスの一実施
例を示す断面図である。

【００１２】請求項１の紫外線透過防止ガラスは、ガラ
ス基板上に、ジルコニウム及び／又はチタンの酸化物と
酸化鉄とを含む金属酸化物被膜を形成したものである。
この紫外線透過防止ガラスにおいては、被膜に酸化鉄を
含有させることにより紫外線遮断性能を得るものである
が、この酸化鉄含有量が少な過ぎると紫外線遮断性能が
不足し、逆に多過ぎると視感透過率が低くなり過ぎ、好
ましくない。従って、酸化鉄含有量は１０〜８０重量
％、好ましくは５０〜７５重量％とする。

【００１３】なお、この紫外線透過防止ガラスにおい
て、用途によっては反射率の低いガラスが望まれ、その
ため、被膜中に珪素、アルミニウム等の反射率低減のた
めの成分を含有していても良い。この場合、反射率低減
効果の面からは珪素が好ましく、その含有量は５〜７０
重量％程度であることが好ましい。

【００１４】また、被膜中には、色調を調節するため
に、コバルト、クロム、マンガン、ニッケル、バナジウ
ム、銅、アルミニウム等の元素を、視感透過率を低下さ
せない範囲で含有していても良い。

【００１５】請求項３の紫外線透過防止ガラスは、図１
に示す如く、ジルコニウム、チタンのいずれかもしくは
両方を含む酸化物膜中に酸化鉄を含有してなる第１層被
膜１と、その上にジルコニウム及び珪素の酸化物を含む
第２層被膜２とをガラス基板３上に形成してなるもので
ある。

【００１６】この紫外線透過防止ガラスでは、第１層被
膜１が紫外線遮断性能を有し、第２層被膜２として第１
層被膜１より屈折率の低い被膜を用いることで、干渉効
果により第１層被膜１のみの場合より紫外線遮断性能を
損なうことなく視感透過率を増加し、かつ第２層被膜２
が耐久性の強い被膜であることから、紫外線透過防止ガ
ラスの耐久性が強いものとなる。

【００１７】この紫外線透過防止ガラスにおいて、第１
層被膜１が紫外線遮断性能を奏するには、該被膜中に酸
化鉄が含有されていることが必要であるが、前述の如
く、酸化鉄が多過ぎると視感透過率が低くなり過ぎるこ
とから、第１層被膜中の酸化鉄の含有量は１０〜８０重
量％、特に５０〜７５重量％とするのが好ましい。

【００１８】この請求項３の紫外線透過防止ガラスにお
いても、用途によってはより反射率の低いガラスが望ま
れ、そのため、第１層被膜中に珪素、アルミニウム等、
好ましくは珪素を前述の範囲内で含有してもかまわな
い。また、色調を調節するためコバルト、クロム、マン
ガン、ニッケル、バナジウム、銅等の元素を含有しても
かまわない。

【００１９】一方、第２層被膜において、ジルコニウム
及び珪素の酸化物の含有割合は、珪素が多過ぎると被膜
の成膜速度が遅くなりすぎ、ジルコニウムが多過ぎると
被膜の屈折率が大きくなることから、第２層被膜中の珪
素含有量が０．５〜５０重量％の範囲となるようにする
のが好ましい。

【００２０】本発明において使用されるガラス基板とし
ては、通常のソーダライムガラスが最も一般的である
が、着色されたソーダライムガラス基板やその他の透光
性ガラスであってもかまわない。

【００２１】また、このようなガラス基板上に形成する
被膜の厚さは、請求項１の紫外線透過防止ガラスにおい
ては、０．０２〜１μｍ程度にするのが好ましく、請求
項３の紫外線透過防止ガラスにおいては第１層被膜の厚
さを０．０２〜１μｍ、第２層被膜の厚さを０．００５
〜０．５μｍとするのが好ましい。

【００２２】このような本発明の紫外線透過防止ガラス
の紫外線遮断膜である金属酸化物被膜や第１層被膜及び
第２層被膜をガラス基板上に形成する方法としては、金
属化合物の気体をガラス上に供給するＣＶＤ法や、加熱
したガラス基板上に反応液を吹き付ける熱分解スプレー
法等が挙げられる。中でも、熱分解スプレー法が最も容
易かつ好適である。

【００２３】この場合、スプレーの吹き付け原料液とし
ては、ジルコニウム、チタン、鉄又は珪素といった各成
分の化合物を液体状の溶媒中に溶解させたものが一般的
であるが、これら化合物の微粒子又は粉末の全部或いは
一部が媒体中に分散したものであっても良い。ここで原
料となる化合物のうち、ジルコニウム化合物としてはジ
ルコニウムアセチルアセトナート、酢酸ジルコニル、硝
酸ジルコニウム、硝酸ジルコニルなどが、チタン化合物
としてはチタニウムアセチルアセトナート、アセト酢酸
メチルチタニウム、アセト酢酸エチルチタニウム、テト
ラオクチレングリコールチタニウム、トリエタノールア
ミンチタニウムなどが、鉄化合物としては鉄アセチルア
セトナート、酢酸鉄、塩化鉄などが、珪素化合物として
はテトラメチルオルソシリケート、テトラエチルオルソ
シリケートなどが挙げられる。

【００２４】これらの金属化合物を溶解ないし分散させ
る媒体としては、芳香族やケトン、アルコールなどの有
機溶剤が一般的である。

【００２５】本発明の方法においては、適当量の原料金
属化合物を所望の被膜組成となるような割合で適当な媒
体に溶解ないし分散させて得られる原料液を、ガラス基
板上に大気中で吹き付けるなどして供給して金属酸化物
被膜を形成するが、この吹き付けに当り、予め、ガラス
基板を原料金属化合物の熱分解温度以上に加熱してお
く。この加熱温度は、用いる原料金属化合物の種類によ
って異なるが、通常の場合、３５０〜８００℃程度とさ
れる。

【００２６】このようにして原料吹き付け液を、加熱し
たガラス基板上に大気中で吹き付けると、所望の金属酸
化物被膜をガラス基板上に形成することができる。形成
される被膜厚さは原料液の吹き付け量によって調整する
ことができる。

【００２７】なお、このような熱分解スプレー法によ
り、第１層被膜及び第２層被膜を備える請求項３の紫外
線透過防止ガラスを製造する場合、熱分解スプレー法に
よって第１層被膜を成膜した後、再度ガラスを加熱部へ
送って加熱し直した後に第２層被膜を成膜しても良く、
また、第１層被膜を成膜する時ガラス基板温度が下がり
過ぎないように保温することにより、第２層被膜を連続
的に成膜することができる。

【００２８】このような本発明の方法により、紫外線透
過防止ガラスを作製する際には、好ましい原料吹き付け
液中の金属化合物含有量は、予め使用装置に応じて実験
的に決定しておく必要がある。この含有量は、吹き付け
時の基板温度・吹き付けに用いるノズル・ガスの排気機
構・成膜速度などに応じた最適範囲が存在する。即ち、
原料吹き付け液中の金属化合物の総量が少な過ぎれば十
分な成膜速度が得られず、逆に多過ぎれば良好な膜厚分
布が得られない。通常の場合、原料吹き付け液中の金属
化合物の総含有量は５〜７０重量％とするのが好まし
い。

【００２９】

【作用】金属酸化物膜としてジルコニウム、チタンのい
ずれかもしくは両方を含む酸化物膜中に酸化鉄を１０〜
８０重量％含有させることにより、視感透過率が高く耐
久性の強い紫外線透過防止ガラスを得ることができる。

【００３０】特に、この被膜中に珪素を含有させること
により、珪素の反射率低減効果により、反射率の低い紫
外線透過防止ガラスが得られる。

【００３１】また、金属酸化物被膜としてジルコニウ
ム、チタンのいずれかもしくは両方を含む酸化物膜中に
酸化鉄を含有してなる紫外線遮断性能を有する第１層被
膜と、ジルコニウム及び珪素の酸化物よりなる、視感透
過率の増加作用を奏し、耐久性に優れた第２層被膜とを
形成することにより、視感透過率が高く耐久性の強い紫
外線透過防止ガラスが得られる。

【００３２】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。

【００３３】実施例１ 大きさが１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×４ｍｍ（厚さ）のソ
ーダライムガラスを洗浄、乾燥して基板とした。この基
板を吊具によって固定し、６５０℃に設定した電気炉内
に５分間保持した後取り出して、１００ｃｃのトルエン
にチタニウムアセチルアセトナート２０．０ｇ、鉄アセ
チルアセトナート７．９４ｇを溶解させた原料液を市販
のスプレーガンを用いて基板上に約１５秒間、空気圧１
ｋｇ／ｃｍ² 、空気量７０リットル／ｍｉｎ、噴霧量５
０ミリリットル／ｍｉｎで吹き付けて被膜を形成した。

【００３４】形成された被膜の厚さ及び酸化鉄の含有量
は表１に示す通りであった。なお、酸化鉄の重量百分率
は高周波プラズマ発光分析により求めた。

【００３５】この試料について、ＩＳＯ／ＤＩＳ９０５
０に従って太陽光紫外線透過率を、またＪＩＳ−３１０
６に従って視感透過率を求め、結果を表１に示した。ま
た、この試料を、４０℃に保たれた１規定の硫酸及び１
規定の水酸化ナトリウム水溶液にそれぞれ２日間浸した
が、外観上何ら変化は認められなかった。

【００３６】実施例２ 原料液として、１００ｃｃのトルエンにジルコニウムア
セチルアセトナート９．７４ｇ、鉄アセチルアセトナー
ト３．５３ｇを溶解させたものを用い、この原料液を市
販のスプレーガンを用いて基板上に約３０秒間、空気圧
１ｋｇ／ｃｍ²、空気量７０リットル／ｍｉｎ、噴霧量
１００ミリリットル／ｍｉｎで吹き付けたこと以外は実
施例１と同様にして被膜を形成した。

【００３７】形成された被膜の厚さ及び酸化鉄の含有量
は表１に示す通りであった。

【００３８】この試料について、実施例１と同様にして
太陽光紫外線透過率及び視感透過率を求め、結果を表１
に示した。また、この試料を、４０℃に保たれた１規定
の硫酸及び１規定の水酸化ナトリウム水溶液にそれぞれ
２日間浸したが、外観上何ら変化は認められなかった。 実施例３ 原料液として、１００ｃｃのトルエンにチタニウムアセ
チルアセトナート２０．０ｇ、鉄アセチルアセトナート
１．９８ｇを溶解させたものを用い、この原料液を市販
のスプレーガンを用いて基板上に約２５秒間、空気圧１
ｋｇ／ｃｍ² 、空気量７０リットル／ｍｉｎ、噴霧量７
５ミリリットル／ｍｉｎで吹き付けたこと以外は実施例
１と同様にして被膜を形成した。

【００３９】形成された被膜の厚さ及び酸化鉄の含有量
は表１に示す通りであった。

【００４０】この試料について、実施例１と同様にして
太陽光紫外線透過率及び視感透過率を求め、結果を表１
に示した。また、この試料を、４０℃に保たれた１規定
の硫酸及び１規定の水酸化ナトリウム水溶液にそれぞれ
２日間浸したが、外観上何ら変化は認められなかった。 実施例４ 原料液として、２００ｃｃのメタノールに塩化ジルコニ
ウム２．３３ｇ、テトラメチルオルソシリケート１．５
２ｇ、鉄アセチルアセトナート１．７６ｇを溶解させた
ものを用い、この原料液を市販のスプレーガンを用いて
基板上に約３０秒間、空気圧１．５ｋｇ／ｃｍ² 、空気
量６０リットル／ｍｉｎ、噴霧量１００ミリリットル／
ｍｉｎで吹き付けたこと以外は実施例１と同様にして被
膜を形成した。

【００４１】形成された被膜の厚さ及び酸化鉄の含有量
は表１に示す通りであった。また、高周波プラズマ発光
分析により求めた二酸化珪素含有量は６重量％であっ
た。

【００４２】この試料について、実施例１と同様にして
太陽光紫外線透過率及び視感透過率を求め、結果を表１
に示した。また、この試料を、４０℃に保たれた１規定
の硫酸及び１規定の水酸化ナトリウム水溶液にそれぞれ
２日間浸したが、外観上何ら変化は認められなかった。 比較例１ 原料液として、５０ｃｃのトルエンにチタニウムアセチ
ルアセトナート１０．０ｇ、鉄アセチルアセトナート１
５．８９ｇを溶解させたものを用いたこと以外は実施例
１と同様にして被膜を形成した。

【００４３】形成された被膜の厚さ及び酸化鉄の含有量
は表１に示す通りであった。

【００４４】この試料について、実施例１と同様にして
太陽光紫外線透過率及び視感透過率を求め、結果を表１
に示した。

【００４５】表１より、酸化鉄の含有量が１０〜８０重
量％であると、視感透過率が高い紫外線透過防止ガラス
を得ることができることがわかる。

【００４６】

【表１】

【００４７】実施例５ 大きさが１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×４ｍｍ（厚さ）のソ
ーダライムガラスを洗浄、乾燥して基板とした。この基
板を吊具によって固定し、６５０℃に設定した電気炉内
に５分間保持した後取り出して、１００ｃｃのトルエン
にチタニウムアセチルアセトナート２０．０ｇ、鉄アセ
チルアセトナート７．９４ｇを溶解させた原料液を市販
のスプレーガンを用いて基板上に約１５秒間、空気圧１
ｋｇ／ｃｍ² 、空気量７０リットル／ｍｉｎ、噴霧量５
０ミリリットル／ｍｉｎで吹き付けた（第１層被膜形
成）。このガラス基板を再び６５０℃に設定した電気炉
内に５分間保持した後取り出して、１００ｃｃのトルエ
ンにジルコニウムアセチルアセトナート５ｇ、テトラエ
チルオルソシリケート７５ｃｃを溶解させた原料液を同
じスプレーガンを用いて約４５秒間、空気圧１ｋｇ／ｃ
ｍ² 、空気量７０リットル／ｍｉｎ、噴霧量１５０ミリ
リットル／ｍｉｎで吹き付けた（第２層被膜形成）。

【００４８】形成された各被膜の厚さ及び第１層被膜の
酸化鉄の含有量、第２層被膜の珪素含有量を表２に示
す。なお、酸化鉄の重量百分率は高周波プラズマ発光分
析により求めた。

【００４９】この試料について、ＩＳＯ／ＤＩＳ９０５
０に従って太陽光紫外線透過率を、またＪＩＳ−３１０
６に従って視感透過率を求め、結果を表２に示した。ま
た、ＪＩＳＲ３２１２に従って耐摩耗性試験を行い、テ
ーバー試験用ロールを１０００回転した後の曇率変化を
測定し、結果を表３に示した。なお、この試料を、４０
℃に保たれた１規定の硫酸及び１規定の水酸化ナトリウ
ム水溶液にそれぞれ２日間浸したが、外観上何ら変化は
認められなかった。

【００５０】実施例６ 実施例５において、第１層被膜形成における原料液の吹
き付け時間を約７秒間とし、噴霧量を３０ミリリットル
／ｍｉｎとしたこと以外は同様にして試料を作製し、こ
の試料について同様に太陽光紫外線透過率、視感透過率
及び曇率変化を調べ、結果を表２，３に示した。この試
料を、４０℃に保たれた１規定の硫酸及び１規定の水酸
化ナトリウム水溶液にそれぞれ２日間浸したが、外観上
何ら変化は認められなかった。

【００５１】実施例７ 大きさが１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×４ｍｍ（厚さ）のソ
ーダライムガラスを洗浄、乾燥して基板とした。この基
板を吊具によって固定し、６５０℃に設定した電気炉内
に５分間保持した後取り出して、１００ｃｃのトルエン
にジルコニウムアセチルアセトナート９．７４ｇ、鉄ア
セチルアセトナート３．５３ｇを溶解させた原料液を市
販のスプレーガンを用いて基板上に約３０秒間、空気圧
１ｋｇ／ｃｍ² 、空気量７０リットル／ｍｉｎ、噴霧量
１００ミリリットル／ｍｉｎで吹き付けた（第１層被膜
形成）。このガラスを再び６５０℃に設定した電気炉内
に５分間保持した後取り出して、１００ｃｃのトルエン
にジルコニウムアセチルアセトナート５ｇ、テトラエチ
ルオルソシリケート７５ｃｃを溶解させた原料液を同じ
スプレーガンを用いて約４５秒間、空気圧１ｋｇ／ｃｍ
² 、空気量７０リットル／ｍｉｎ、噴霧量１５０ミリリ
ットル／ｍｉｎで吹き付けた（第２層被膜形成）。

【００５２】形成された各被膜の厚さ及び第１層被膜の
酸化鉄の含有量、第２層被膜の珪素含有量を表２に示
す。

【００５３】この試料について、実施例１と同様にして
太陽光紫外線透過率及び視感透過率を求め、結果を表２
に示した。この試料を、４０℃に保たれた１規定の硫酸
及び１規定の水酸化ナトリウム水溶液にそれぞれ２日間
浸したが、外観上何ら変化は認められなかった。

【００５４】比較例２ 実施例５において第１層被膜のみを形成し、第２層被膜
を形成しなかったこと以外は同様にして得られた試料に
ついて、同様に曇率変化を測定し、結果を表３に示す。

【００５５】比較例３ 実施例６において第１層被膜のみを形成し、第２層被膜
を形成しなかったこと以外は同様にして得られた試料に
ついて、同様に曇率変化を測定し、結果を表３に示し
た。

【００５６】表２，３より、本発明によれば、太陽光紫
外線透過率が低く、視感透過率が高く、耐久性に優れた
紫外線透過防止ガラスが得られることがわかる。

【００５７】

【表２】

【００５８】

【表３】

【００５９】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の紫外線透過
防止ガラス及びその製造方法によれば、視感透過率が高
くかつ太陽光紫外線透過率が低い上に、耐久性に優れた
安価な紫外線透過防止ガラスが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の紫外線透過防止ガラスの一実施
例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 第１層被膜 ２ 第２層被膜 ３ ガラス基板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス基板の表面に、ジルコニウム及び
   ／又はチタンの酸化物を含む金属酸化物被膜が形成され
   てなる紫外線透過防止ガラスにおいて、該被膜に酸化鉄
   が１０〜８０重量％含有されており、該ガラスの国際基
   準の太陽光紫外線透過率が３０％以下でかつ視感透過率
   が７０％以上であることを特徴とする紫外線透過防止ガ
   ラス。
2. 【請求項２】 前記被膜に珪素が含有されていることを
   特徴とする請求項１に記載の紫外線透過防止ガラス。
3. 【請求項３】 ガラス基板の表面に、ジルコニウム及び
   ／又はチタンの酸化物と酸化鉄とを含む第１層被膜と、
   ジルコニウム及び珪素の酸化物を含む第２層被膜とが形
   成されてなる紫外線透過防止ガラスであって、該ガラス
   の国際基準の太陽光紫外線透過率が３０％以下でかつ視
   感透過率が７０％以上であることを特徴とする紫外線透
   過防止ガラス。
4. 【請求項４】 ガラス基板に金属化合物を含む反応物を
   供給して金属酸化物被膜を形成することにより請求項１
   ないし３のいずれか１項に記載の紫外線透過防止ガラス
   を製造する方法であって、該反応物の熱分解温度以上に
   加熱されたガラス基板上に、前記反応物を供給すること
   を特徴とする紫外線透過防止ガラスの製造方法。