JPH08175850A - 疎水性多層板ガラス - Google Patents
疎水性多層板ガラスInfo
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Abstract
湿潤性板ガラスを提供する。 【解決手段】 少なくとも一部を1層以上で任意に被覆
されたガラス基板と、実質的に無機性の下層及び疎水疎
油性層を含むコーティングとからなる板ガラス。本発明
の下層の密度は、該下層を構成する材料の密度の80%
以上である。
Description
ス及びその製法に関する。
ら構成される。本発明の板ガラスは特に例えば航空、鉄
道又は自動車分野で車両に使用される。本発明の板ガラ
スは建築分野でも使用することができる。
体が遮断膜を形成することによりガラスに接着する傾向
を意味する。この用語は、あらゆる種類の粉塵を固定す
る傾向も意味する。
視界を変化させ、ガラスの透明度を低下させる。これら
の問題を解決するために、非湿潤性コーティングでガラ
スを被覆することが知られている。
出願公開第452723号に記載されているようにペル
フルオロアルキルシランとフッ素化オレフィンテロマー
から構成される混合物から得られる。ヨーロッパ特許出
願公開第492545号に記載されているコーティング
も公知である。このコーティングはフッ素化アルキルシ
ランをベースとする。これらのコーティングの特性は経
時的に悪化することが判明した。特に、車両の窓ガラス
の場合には気候応力(湿気、紫外線等)のみならず、例
えばワイパーの摩擦及び/又はガラス磨き用布もしくは
清掃用布による機械的応力を受けるので殊更である。
出願公開第497189号及び476510号はガラス
との界面を凹凸にしたコーティングを開示している。ヨ
ーロッパ特許出願公開第497189号はより詳細に
は、基板の表面を処理するか、基板に粒子を配置する
か、又は下層もしくは非湿潤層に粒子を組み込むことに
より得られるミクロンオーダーの凹凸の形成を開示して
いる。ヨーロッパ特許出願公開第476510号は、弗
化水素酸をベースとする侵食又はプラズマの作用により
凹凸にした下層の使用を開示している。
るには上記凹凸を形成するための付加工程が必要であ
る。また、これらのコーティングの耐摩耗性は完全に満
足できるものではないことが判明した。
された耐候性及び機械的耐性を有する非湿潤性板ガラ
ス、特に、摩耗を受けても非湿潤性を維持する板ガラス
を提供することである。
特に耐候性を有する非湿潤性機能板ガラスを提供するこ
とである。
を含み、基板は特に、少なくとも一部を1層以上の機能
層で被覆されたガラス基板であり、実質的に無機性の下
層及び疎水疎油性層を含むコーティングを備える。本発
明の無機性の下層の密度は、該下層を構成する材料の密
度の80%以上である。
の結晶形態の密度を意味する。本発明の下層は高密度で
あり、好ましくは該下層を構成する材料の密度の90%
を上回る密度を有する。
り、即ち炭素割合が低い。該下層は、Al2O3、Ga2
O3、SnO2、TiO2、Ta2O5、Cr2O3、Zr
O2、Nb2O5、In2O3、Fe2O3、CoO3、V
2O5、Y2O3、TiN、SiOx(式中、xは0〜2で
ある)、及びSiOpCq(式中、pは1〜2であり、q
は0又は1である)から選択される材料単独又はその組
み合わせから構成される。
下層の硬度は好ましくはガラスの硬度を上回る。下層は
有利には結晶構造を有する。
疎油性層の間の結合の数及び種類を検討した賜物である
と思われる。これらの層は実際に、共有型の強い結合に
対応する原子配置を利用するものである。更に、下層の
機械的特性は、本発明のコーティングの耐摩耗性を改善
する。本発明をこの解釈に拘束するものではないが、下
層はその中心に向かって優先的に伝播する機械的応力を
吸収することができる。
層を形成すると好適である。本発明により使用する下層
は好ましくは、80Å以上の厚みを有する。他方、厚み
が所定の限界を越えると顕著な利点が得られなくなり、
板ガラスの透明品質は低下する。このため、厚み500
0Å以下の層を使用すると好適である。
例えば板ガラスの面に存在する静電荷を排出することが
できる。本発明のコーティングはこのようにガラスの静
電保護と非湿潤性機能との2つの機能を兼備する。下層
は導電性金属酸化物をベースとし得る。また、満足な導
電性を付与するための成分を下層にドープしてもよい。
1019〜1021/cm3のドーピング率でフッ素をドー
プした酸化錫をベースとする下層が好ましい。
には、一般にこのような層の形成に用いられる公知技術
を適用することができる。例えば真空蒸着法(熱蒸着、
カソードスパッタリング等)を使用することができる。
CVD(化学蒸着)型の熱又はイオン分解法や、プラズ
マCVDを使用してもよいし、あるいは粉末、溶液又は
蒸気の熱分解により層を形成してもよい。
接着し、緻密性が高く、結晶質であるため、本発明の実
施に特に好適である。
に配置することができ、例えば層スタックの一部を形成
する薄層でもよい。
キルシランから主に構成される層を非湿潤性層として使
用すると有利である。前記層は好ましくは少なくとも1
種のフッ素化アルキルシランから得られる単分子型の層
であり、任意に分枝鎖であるその炭素鎖は少なくとも6
個の炭素原子を含み、末端の炭素はフッ素で完全に置換
されている。非湿潤性層は更に、フッ素化アルキルシラ
ン、フッ素化アルキルシラン混合物、又はフッ素化アル
キルシランとSiX4(式中、Xは加水分解性基であ
る)型のシランの混合物からも得られる。
式:CF3−(CF2)n−(CH2)m−SiX3(式中、
nは0〜12であり、mは2〜5であり、Xは加水分解
性基、例えば塩素基又はアルコキシ基である)のペルフ
ルオロアルキルシランである。
は、CF3−(CF2)5−(CH2)2−SiCl3、CF
3−(CF2)7−(CH2)2−SiCl3、CF3−(C
F2)9−(CH2)2−SiCl3からなる群から選択さ
れる。
応性部位を介して下層に固定する特徴を有する。
み10〜50Åの所謂二次元単分子層が形成される。こ
れらの層の一般構造は、各オルガノシランが下層の固定
点との間に1つの共有結合を形成し、他の2つの加水分
解性基を介して隣接オルガノシラン分子と2つの共有結
合を形成することにより構成される。こうして形成され
た層は、オルガノシランが規則的にグラフトしたポリシ
ロキサンモチーフ型単層である。
ーボン鎖を外側に有しており、鎖の末端は被覆ガラスの
外面を構成する。本発明によると、鎖の少なくとも末端
がフッ素化されているので、疎水性が特に優れているの
みならず、ガラスが紫外線に暴露された際に高い耐老化
性をも示す。
性に関して改善された耐久性を有するコーティングが得
られる。ASTM D 1044−78規格に従って砥
石車500回転の摩耗を加えた後、又はコーティングを
沸騰脱イオン水に4時間漬けた後の水滴と本発明のコー
ティングとの接触角は>60°、有利には>75°であ
る。
る。
アルキルシランを非極性溶媒系中に含有する溶液と、実
質的に無機性の高密度下層で被覆した基板とを接触させ
ることにより前記下層を任意に洗浄した後に、前記下層
を備える基板に疎水性層を堆積する段階を特に含む。溶
液はフッ素化アルキルシラン、フッ素化アルキルシラン
混合物又はフッ素化アルキルシランと他のシランとの混
合物をベースとする溶液であり得る。
及び下層と疎水性層の間に結合を生成し得る反応性部位
の数を決定するので重要な段階である。当然のことなが
ら、部位数が多ければ多いほど、コーティングは基板に
強固に固定され、特に層は基板に強固に固定される。洗
浄は良好な固定を妨げる吸収汚染を除去することができ
る。真空蒸着した下層は真空ベルジャーの出口で清浄で
あるとみなされるので洗浄の必要がないことに留意され
たい。
ングすべき基板の表面を任意に洗浄する段階と、当該下
層を構成する材料の密度の80%以上の密度を有する実
質的に無機性の下層を堆積する段階と、コーティングす
べき下層を任意に洗浄する段階と、洗浄した前記下層に
疎水疎油性層を堆積する段階とを含む。
により得られる。
ラン、フッ素化アルキルシラン混合物又はフッ素化アル
キルシランと他のシランとの混合物をベースとする非極
性溶媒系溶液と、下層を被覆した基板とを接触させるこ
とにより実施される。反応時間は5〜30分間、好まし
くは約10分間である。
媒系中に2×10-3〜5×10-2mol/lの濃度で含
有する。溶媒の選択は、基板にグラフトするアルキルシ
ランの割合に影響するので重要である。溶媒系は少なく
とも80容量%の非極性溶媒と20容量%の塩素系溶媒
から構成される。非極性溶媒は好ましくは、使用するオ
ルガノシランと同一程度の長さの炭素鎖を含む。換言す
るならば、溶媒の炭素数は誤差炭素数2又は3の範囲内
で、オルガノシランの炭素鎖中に存在する炭素数とほぼ
同一である。非極性溶媒は好ましくはn−ヘキサデカン
又はイソオクタンから選択され、塩素系溶媒は好ましく
はジクロロメタン、トリクロロメタン、トリクロロエタ
ン、トリクロロエチレン、トリクロロトリフルオロエタ
ン及び四塩化炭素からなる群から選択される。本発明の
実施に特に好適な系は非極性溶媒から構成される。
熱処理は不要である
油性層は当該下層を構成する材料の密度の80%以上の
密度を有する実質的に無機性の下層の少なくとも一部に
堆積され、前記下層は機能スタックの一部を形成する
か、又はそれ自体機能層である。
に二酸化ケイ素から主に構成される。
ラスに固有の特性、特に熱、光学又は電気特性を付与す
る層又はスタックを意味する。
タック、低放射及び/又は導電性スタック又は他の型の
スタックを挙げることができる。
付与される特性以外に、疎水疎油性を有する。また、疎
水疎油性層の存在により、機能スタック、特に酸化ケイ
素をベースとする層の耐候性も改善される。この改善は
特に、例えば真空蒸着し、外層(即ち気候条件に暴露さ
れる層)として使用する機能層に顕著である。
ラス基板、酸化ケイ素から主に構成される層を最終層
(即ち基板から最遠位の層)とする反射防止スタック、
及び上記のような加水分解性フッ素化アルキルシランか
ら主に構成される疎水疎油性層を含む。反射防止スタッ
クは、高屈折率と低屈折率の誘電材料薄層を交互に配置
することにより構成され、最終層は酸化ケイ素低屈折率
層である。所謂低屈折率層は好ましくは、1.38〜
1.65の屈折率を有する。所謂高屈折率層は、>1.
85、好ましくは2〜2.45の屈折率を有する。
本明細書の一部とする国際特許出願公開第WO92/0
4185号に記載されているようなスタックであり、高
屈折率層が酸化ニオブをベースとする層であり、低屈折
率層が酸化ケイ素をベースとする層である。これらの層
は例えば反応性カソードスパッタリング型の公知真空技
術により堆積される。場合により、スタックと基板との
間に中間層を設けてもよく、例えば参考資料として本明
細書の一部とする未公開仏国特許出願第95/0210
2号に記載されているようなアルカリ拡散遮蔽層を設け
る。
を少なくし、光透過を増加する機能を有する。従って、
このようなコーティングを有する基板は透過光/反射光
比が増加し、後方の物体の鮮明度が改善される。
は低放射及び/又は導電性スタックである。このような
スタックは、金属酸化物、特にドープした金属酸化物、
例えば錫をドープした酸化インジウム(ITO)又はフ
ッ素をドープした酸化錫(SnO2:F)をベースとす
る少なくとも1つの導電性及び/又は低放射性層を含
む。このようなスタックは例えばヨーロッパ特許出願公
開第544577号及び500445号に記載されてい
る。
考資料として本明細書の一部とする仏国特許出願公開第
2704545号に記載されているスタックである。
性及び/又は低放射性層以外に、幾何学的厚み90nm
〜135nm及び屈折率1.65〜1.90の内部コー
ティングを含む。この内部層は基板と導電性及び/又は
低放射性層の間に配置される。導電性及び/又は低放射
性層は、酸化ケイ素から主に構成される幾何学的厚み8
0〜110nm及び屈折率1.40〜1.65の「外
部」層で被覆されている。内部コーティングは好ましく
はオキシ炭化ケイ素及び/又はオキシ窒化ケイ素から構
成される。
で、部屋から放射される輻射である遠赤外線内でガラス
の室内反射率を増加する機能を有する。エネルギー損失
は前記輻射がガラスを通って外部に漏洩することが一因
であるので、こうしてエネルギー損失を減らすことによ
り、特に冬季に居住者の快適さを改善することができ
る。また、この製品は抵抗率が低いため、例えば風の流
入を防ぐことにより断熱ガラスを形成することができ、
特に自動車の断熱前窓又は後窓等に用いることができ
る。
遠位の層が該層を構成する材料の密度の80%以上の密
度を有する実質的に無機性の層である限り、本発明は他
の任意型の機能層スタック又は機能層も包含する。
は、高疎水性且つ高疎油性である。前記板ガラスは紫外
線、化学的侵襲及び機械的摩耗に十分に耐える。前記板
ガラスは防雨、防霜、防塵ガラス、又は改善された耐久
性及び疎水疎油性を有する機能ガラスとして使用すると
有利である。前記ガラスは地上車両、航空車両又は建築
物のガラスとして特に有用である。
及び利点を具体的に説明する。
を不適切なコーティングの耐久性と比較したものであ
る。
改善された耐久性を示す。
を示す。
耐久性を示す。
験により測定した。
験により測定した。
ン水に所与の時間浸漬した。その後、サンプルと水滴と
の接触角を測定した。
載されており、温度35℃、pH6.5〜7.2で50
g/lのNaClの塩からの中性塩水噴霧に基板を暴露
した。
規格に従ってTaber試験により測定した。CS−1
0F型の砥石車でサンプルに500gの負荷を加えた。
所与数の回転後、水滴の接触角を測定した。
ルをワイパー掃引することにより測定した。掃引により
サンプルに加えた力は約45Nであり、掃引速度は11
1サイクル/分とし、1サイクルは1往復掃引運動とし
た。掃引硬度は約70ショアーAであった。
TM 1044−78によるTaber機械を使用する
ことにより砥石車を負荷500gで10回転させて被験
層を摩耗させ、形成された傷の数を50倍顕微鏡で計数
した。硬度は式D=10−0.18R(式中、Rは1辺
2.54cmの4つの正方形の内側で計数した傷の数の
平均である)により表した。
on Industryから市販されている輪郭測定器
Talystepで測定した。ダイアモンド針をサンプ
ルの表面に合わせ、凹凸の存在に対応する振幅の変化を
記録した。実施した測定では、針の曲率半径は5μm、
負荷は30mg、速度は5μm/秒であった。観測粗度
に相当する山から谷までの振幅は長さ50μmにわたっ
て測定した。
ラスの密度は2.4g/cm3であった。
−(CH2)2−SiCl3のペルフルオロシラン4×1
0-3mol/lを含有するデカン溶液で処理した。得ら
れた層の厚みをX線反射により測定した処、約15Åで
あった。
(CVDプラズマ)でシリカ層を堆積することにより作
成した。赤外スペクトルによると、得られたSiO2下
層は高密度ではなく、本発明には不適切な下層であっ
た。この下層を洗浄し、第1群のサンプルと同一の層で
被覆した。
触させることにより得たSiO2下層で被覆したガラス
を使用し、前記溶液は弗化水素酸濃度が2.5mol/
lになるまで弗化水素酸に水及びシリカゲルを加えるこ
とにより調製した。下層の厚みは約450Å、密度は約
2.3g/cm3であり、シリカ(クリストバライト型
の結晶構造)の密度と同等であった。予め洗浄した下層
を第1及び2群と同一の疎水性層で被覆した。
15°であった。沸騰水中で2時間後、更に4時間後に
接触角を測定した処、第1群は夫々60°及び<60
°、本発明に対応する群は105°及び82°であり、
第2群を沸騰水に2時間浸漬後は20°であった。
対照的に、本発明のコーティングは沸騰水中で2時間
後、更には4時間後でも60°を越える接触角を示し
た。
摩耗試験を実施した。
通りであった。
1往復掃引運動を1サイクルとして15,000サイク
ル後の水滴の接触角は<60°であった。
度を立証するものであり、接触角は摩耗試験又は化学的
耐性試験後に>60°であった。
ラスを作成した。
積したフッ素をドープしたSnO2から下層を構成し
た。前駆物質は仏国特許出願公開第1036647号に
記載されているような有機溶媒中の酸化ジブチル錫及び
酢酸アンモニウムであった。
SnO2の下層を有する板ガラスとした。
た。第1の下層はプラズマCVDにより堆積したSiO
pCq(式中、1<p<2且つ0<q<1)であり、仏国
特許出願第93/01545号に記載されているように
フッ素をドープしたSnO2下層を熱分解により堆積し
た。これらの下層により構成されるアセンブリの厚みは
1000〜4000Åであった。
g/cm3であった。この密度は酸化錫の密度(6.9
g/cm3)と同等であった。換言するならば、下層の
密度は参照材料の90%以上であった。
び6群の硬度は夫々8.9、9.1及び8.6であっ
た。この硬度はガラスの硬度(7.3)を上回るもので
あった。
0、240及び300Åであった。この粗度は比較的高
い値である。このような値は上記下層の性質及びその製
法に起因する。
と同一の疎水性層で被覆した。耐摩耗性試験前後の水滴
の接触角を下表に示す。
掃引運動を1サイクルとして100,000サイクル後
の水滴の接触角は90°、160,000サイクル後は
80°であった。
より得られる改善を立証するものである。
ラスを作成した。
及びTa2O5をベースとする下層に対応する。
は真空蒸着により得た。その厚みは数百Åであった。下
層SiOpCq(式中、1<p<2且つ0<q<1)は化
学蒸着により得た。
々2.1、3.6及び7.4であった。対応する成分の
密度は2.3、3.8(鋭錐石型の結晶構造)及び8.
2であった。下層の密度は該下層を構成する材料の90
%以上であった。
った。比較として使用した第3群の密度は8.4、粗度
は20Åであった。
性層を被覆した。
な化学的及び機械的耐性並びに耐摩耗性を立証するもの
である。この結果は下層の粗度が低い場合にも得られ
た。
接触角を測定した。結果を下表に示す。
を立証するものである。
防止スタックで被覆した。
/SiO2(3)/Nb2O5(4)/SiO2(5)の配
列から構成される4層スタックであった。薄層の連続堆
積は磁場を介在する反応性カソードスパッタリングによ
り実施した。
オブターゲットから酸素の存在下で反応性スパッタリン
グにより得た。屈折率約1.47の2つのSiO2層
は、ホウ素又はアルミニウムをドープしたケイ素ターゲ
ットから酸素の存在下で反応性スパッタリングにより得
た。
を下表に示す。
2(5)層を実施例1に記載したような疎水疎油性層で
被覆した。疎水疎油性層の厚みは15Å、屈折率は1.
3であった。
実施した。光源D65により初期垂直入射時及び塩水雰囲
気下で14日間経過後の光反射値RL(百分率)を測定
した。結果を下表に示す。
止板ガラスの改善された耐久性を立証するものである。
Claims (18)
- 【請求項1】 少なくとも一部を1層以上で任意に被覆
されたガラス基板と、実質的に無機性の下層及び疎水疎
油性層を含むコーティングとからなる板ガラスであっ
て、前記無機性下層の密度が該下層を構成する材料の密
度の80%以上であることを特徴とする板ガラス。 - 【請求項2】 下層の硬度がガラスの硬度を上回ること
を特徴とする請求項1に記載の板ガラス。 - 【請求項3】 下層が80〜5000Åの厚みを有する
請求項1に記載の板ガラス。 - 【請求項4】 下層がAl2O3、Ga2O3、SnO2、
TiO2、Ta2O5、Cr2O3、ZrO2、Nb2O5、I
n2O3、Fe2O3、CoO3、V2O5、Y2O3、Ti
N、SiOx(式中、xは0〜2である)、及びSiOp
Cq(式中、pは1〜2であり、qは0〜1である)か
らなる群から選択される材料単独又はその組み合わせか
ら構成されることを特徴とする請求項1から3のいずれ
か一項に記載の板ガラス。 - 【請求項5】 下層の密度が該下層を構成する材料の密
度の90%以上であることを特徴とする請求項1から4
のいずれか一項に記載の板ガラス。 - 【請求項6】 下層が熱分解により得られることを特徴
とする請求項1から5のいずれか一項に記載の板ガラ
ス。 - 【請求項7】 下層が導電性であり、板ガラスに蓄積し
得る正電荷を排出できることを特徴とする請求項1から
6のいずれか一項に記載の板ガラス。 - 【請求項8】 下層がフッ素をドープしたSnO2から
構成されることを特徴とする請求項1から7のいずれか
一項に記載の板ガラス。 - 【請求項9】 疎水疎油性層が少なくとも1種の加水分
解性フッ素化アルキルシラン、加水分解性フッ素化アル
キルシラン混合物又は加水分解性フッ素化アルキルシラ
ンと他のシランとの混合物により得られることを特徴と
する請求項1から8のいずれか一項に記載の板ガラス。 - 【請求項10】 フッ素化アルキルシランが式:CF3
−(CF2)n−(CH2)m−SiX3(式中、nは0〜
12であり、mは2〜5であり、Xは加水分解性基であ
る)のペルフルオロアルキルシランであることを特徴と
する請求項9に記載の板ガラス。 - 【請求項11】 疎水疎油性層が厚み10〜50Åの層
であることを特徴とする請求項9又は10に記載の板ガ
ラス。 - 【請求項12】 ガラス基板と、実質的に無機性の下層
及び疎水疎油性層を含む疎水疎油性耐摩耗性コーティン
グとからなる板ガラスであって、ASTM D1044
−78規格に従って砥石車500回転の摩耗を加えたコ
ーティングと液滴との接触角が>60°であることを特
徴とする板ガラス。 - 【請求項13】 ガラス基板と機能スタックとを含み、
該機能スタックの最終層が該最終層を構成する材料の密
度の80%以上の密度を有する実質的に無機性の層であ
り、最終層の少なくとも一部を疎水疎油性層で被覆した
板ガラス。 - 【請求項14】 疎水疎油性層が請求項9から12のい
ずれか一項に記載の層であることを特徴とする請求項1
3に記載の板ガラス。 - 【請求項15】 機能スタックの最終層が酸化ケイ素、
好ましくは二酸化ケイ素から主に構成される層であるこ
とを特徴とする請求項13又は14に記載の板ガラス。 - 【請求項16】 機能スタックが反射防止スタック又は
低放射及び/又は導電性スタックから選択されることを
特徴とする請求項15に記載の板ガラス。 - 【請求項17】 少なくとも1種の加水分解性フッ素化
アルキルシランを非極性溶媒系中に含有する溶液と、実
質的に無機性の高密度下層で被覆した基板とを接触させ
ることにより前記下層を任意に洗浄した後に、前記下層
に疎水疎油性層を堆積する段階を特に含むことを特徴と
する請求項1から16のいずれか一項に記載の板ガラス
の製造方法。 - 【請求項18】 コーティングすべき基板の表面を任意
に洗浄する段階と、当該下層を構成する材料の密度の8
0%以上の密度を有する実質的に無機性の下層を堆積す
る段階と、コーティングすべき下層を任意に洗浄する段
階と、洗浄した前記下層に疎水疎油性層を堆積する段階
とを特に含むことを特徴とする請求項1から12のいず
れか一項に記載の板ガラスの製造方法。
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