JPS59190240A - 耐摩耗性機能性ガラスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐摩肝性機能１（１ガラスの製造方法に関す
る。機１ｊシ性カラスとは、カラス表面に光学薄膜を形
成したガラスであり、反射防止、反射増加等の機能を有
する１、機能性ガラスとしては、例えば熱線反射ガラス
がある。

本発明の製造方法によって製造した機能性ガラスの用途
は特に限定リ−るもの−ｃ　ｌｉｔ、ないが、耐（１，
１，肝性及び機械的、熱的衝撃］Ｊに対づる強ｉ哀が優
れているため、例えば自動中用窓ガラスのよう〔こ、屋
外で用いられ、苛酷な条注に晒さ；ｌ′ｔ　Ｊ１＋づい
物品に利用できる。

従来、機能外ガラスは、ガラス基板の表面上に光学薄膜
を物理的又は化学的表面処理技１１Ｆｉによって形成し
て製造していた。自動１１Ｎ用惹ガ少スに用いる場合カ
ラス基板としては一般（こ機械的、熱的な衝撃力に対重
る強度を増η゛ために予め加熱圧［冷強化した、いわゆ
る強化ガラスを用いてい／ζ１１一方、光学薄膜は一般
に機械的な席擦力に対する耐摩耗性が劣るため、例えば
耐淳耗二ｊ−ティングをｈＩ！！り等の処理をし、６・
１摩耗−１？Ｉ−を向上させていた。

ここに光学薄ロシ１どは、ガラス等の基板表面上に該基
板表面にｄ′３ける反Ｏｒ４防止、反０」増加等を目的
とし−（形成された薄膜であり、光の王渉効宋を利用づ
るらのである。光学薄膜は一層のみで形成されることも
あるが、高屈折率物ｙ；Ｉど低屈折率物’（’Ｊとを交
互に積層したいわゆる多層膜どして形成されることもあ
る。光学ａ９膜を多層＋ｊｂｓとして形成した場合は反
ｑ・１防止効果、反ＣＩ４増加効果を一層高めることが
できる。又、反射防止、反射増加を生じさせる光の波長
域を広げたり、薄膜を形成づ−る物質の屈折率との関係
にｄ３いて該物質の選択の白山度を増づことができる。

しかし、に記したような従来の（本能性ガラスは、耐摩
耗性が十分なものではなか−）だ。そのため自動車用窓
ノＪラス等に用いるにはヤ）やつ）１１があった。

また、前記したにうな従来の製造方法は、カラスの強化
処Ｊ■１ど、光学ｇ１膜の耐ＩＴ耗竹を向上さけるため
の処理とを別個に行なつ−でいるため工程が複層［Ｃ゛
あり、製造に要りる時間も長く、又、製造に消費するエ
ネルギーも人さがった１゜ 本発明は従来の機能性ガラスの製造方法の」−記欠点に
悩み案出されたものであり、削１！＃　ＩＬｆＩＩ及び
熱的、機械的衝撃力に′１」ツる強）曳の）Ｖ）れた（
浅１ｉｉ：　’ｆ１ガラスを、従来よりも短かい工程で
゛消費」−ネル）′−一を少なく製造する方法を提供づ
−ることを［−ｊ的とする。

上記目的に沿い、本発明￥３Ｑ”３　ＬＪＩＩＩ究を１
「・ねた結果、以下の如き結論に達した。

第１に光学多層薄膜の耐度肝１！＋、、　ＬＪ、該多層
’ｔ’ｆｊ　Ｉｆ！＋！を（１４成する各簿膜響の境界
部に拡散層を形成りれば向上させることができる。拡散
層とは、前記多層薄膜の各薄形１間の境界面を通して、
各薄膜層中の分子がそれぞれ異なる薄膜層中へ（［１互
に拡散して形成される層をいう。

第２に、前記拡１１′１層の形成は、前記光学多層薄膜
を＝’ｌ　５０　”Ｃ程度」メ上に加熱づることにＪ、
つ（形成することができる。一方、前記カラスの加〃）
風冷強化処理に際し、ガラスを加熱づる温度（よ、該カ
ラスの軟化温度領域近い温ｊ臭であり、こねは一般に６
５０　’Ｃへ一７００℃程度である。したがって、前記
カラスの加熱風冷強化処理と、前記拡散層の形成【５１
向−温、度Ｃ１ｊなうことができる。

第３に光学多層薄ＩＩφの耐摩耗性の劣る理由の１つ（
５ｊ１、護″ｇ／１５′ｉ薄膜を（ｊ１１成ザる各薄膜
層間の密着力が弱いためである。例えば、光学多層薄膜
の形成（イ利として二酸化珪素（ＳｉＯｚ）と酸化セリ
ウム（ＣＯＯ２＞を用い１．：Ｊ８合、両名の畜ろ力は
弱いため耐摩耗性し劣る。従って両者間に両者と親和性
の良い物質〈中間物質）を介在させて両者間に中間層を
形成Ｊ−れば耐Ｉ！Ｎ耗性を改善することが−（さる、
、　ＪＩた、中間物７１を両省へそれそ゛れ拡散ざし、
ｉＭ＋散１・３ｊを形成覆れば密霜力【、１ざらに向」
ニザる。

以−りの結論に塁つさ本光明者等は、以下の如き（幾１
止・１（１ガラスの製ｊ告方？人を案出しプこ。

即ち、本発明は透明ガラス基板上に、少なくとし　Ｎ／
ｉの二酸化月木の薄膜と少なくとも一層の酸化しリウム
の薄膜とｈｒ　＋ら成る光学薄膜を物理的、化学的表面
処、　Ｊｌｐ技術によって形成Ｊる耐摩耗↑（１（浅化
性カラスの製ｊ古方法においＣ１前記二ｎす化珪累の薄
膜層と、前記酸化セリウムの：１９膜１ｉ？ｊとの層間
に、アルミナ（Ａｌ　２０３〉、ジル−１ニア（Ｚｒ０
２）の少なくとも１種より成る中間物質の層を前記物理
的、化学的表面処理技術によって形成し、その後加熱し
て前記中間物質をそれ（こ隣接づるで酸化珪素の薄膜層
及び酸化しリウムの薄膜ｆｉ’？ｉへ拡散させ、拡散層
を形成し、その後だ！速冷２；１１　Ｌ、前記加熱と該
急速冷ム［Ｊによって透明万ラス基板を強化することを
特徴どする百・１度肝性機能性カラスの製）告方法であ
る。

拡散層とは中間物質であるアルミノ、ジル−」−アが多
層構造の光学薄膜の境ｙ１部から各多層薄膜の構成物質
である二酸化珪素の薄膜、及び酸化セリウムの薄膜中に
拡散して形成された図をいう。

拡散層は、又二酸化珪素及び酸化しリウムがそれぞれ相
互に各薄膜中へ拡散することによってム形成される。か
かる拡散層は前記したｊ；うに光学多層薄膜を４．５０
’Ｃ程度以上に加熱η゛ることによって形成することか
できる。拡散層のＪ７さは３・〜１Ｑｎｍ程度が良い。

又、拡散層はその中心部におい−ζ前記中間物質の淵Ｉ
宴を最も高めるのが良い。

光学薄膜はたとえば真空蒸盾法、スパッタリング法等の
ような各種貞空表面処狸技術にＪ、って透明カラスＪ１
↓板表面上に形成りることがでさる。

自＝Ｉ　＋！；’−耗性（大化性カラスは、強化）Ｊラ
ス」二に光学ｉ’ｌｌｌ膜を形成し、ぞの後加熱して拡
１１シ層を形成することによって装）告することもでき
るが、本発明では、カフスの強度を向上させるための加
熱風冷強化処理と、光学薄膜の耐度肝性を向上さけ゛る
ための拡１１り層の形成とを同一工程で１１なうことに
Ｊ、って製）吉りる３、その場合加熱温度（ま６５０　
”Ｃ・〜７００“Ｃ程度と覆る。何とイよれば光学薄膜
中の拡散層の形成１：Ｌ　４５０″Ｃ稈度以上に加熱す
ることによっ−（司能であるが、カラスの強度を増づた
めの加熱ｊ！Ｔ：ｌ冷強化処理はガラスの軟化点温度領
域である７００　”Ｃ近＜　Ｊ：　’−Ｃ：加熱する必
要があるからである。

又、ガラスの強度を十分なものとするためには前記加熱
後Ω冷する必要があり、その降温速度は１００　’Ｃ／
　ｓｅｃ程度Ｊ：り速くすることが望ましい１゜加熱は
加熱炉内で行ない、冷人［ｊは該加熱したガラスの両面
に空気をむらなく吹さ一つ（〕ることによって行なう。

かかる加熱風冷強化処理（こＪ、って該カラスの表面に
は圧縮応力か発生し、熱的、ＢＷ械的衝撃に対する強度
が普通のガラスの３−５イ）３稈麿に強化される。尚、
該圧縮応力か発生りるｌ！４！　ｄ口Ｊ１、前記冷却に
よってノコラスの表面か先に固化り−るためである。

かかる製造方法によって′Ａ（発明の機能性カラスを製
造すると、ガラスの加熱が１冷強化処理と、１「・１席
粍性を向上させるための拡１１りＩｉ′ｒ１の形成とを
同一工程で行なうことがでさるため消費」−ンル１−−
シ少なく、又、短時間で′製造で゛きる。さらに、加熱
処理が仝工Ｖｉを通じて１回でづむｌこめ加熱による）
ｊラス面の歪みが少なく滑かな賎能、＋４ｊカラスを製
造することができる。

本発明の製造方法によって製造した１入能矧ツノラスは
、拡散層の存在により、耐歴ス［性が従来の（浅能性ガ
ラス」：りも非常に優れ、又、１ｊＪｆ　Ｊｌｌｌｊ的
、熱的な衝撃に対づるガラスの強度も従来の強化ツノラ
スに比較し、遜色がないものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は木実施例の熱線反ＱＪ　ｊｊシラス製ｊ吉方法
の説明図である。第２図（ａ　）は本発明の装ｊ聞方？
人によっ′Ｃ製）宵しｌこ耐ＰγＡ毛伯だ）線反身・１
ノブラスの断面を（う）式的に示した図−Ｃあり、第２
図（＋〕）　１．；Ｉ、該熱線反ｑ１カラスの拡１１（
層の部分を拡大しで示したＨＪｉ面模式図である。又、
第３図は上記装造方法にＪハ゛）る熱処理の洗１度と、
該方法によ−）で製造した熱線反則カラスのヘーズ値お
よ０・強化の度合どの関係を示！Ｉ′ｌ′Ｊ刊図である
。第１図に示づように、Ａ（実施例の方法（、Ｌ、強化
処ｌｌｊを施し−Ｃいないガラス基板１０　Ｊｌに光学
多層薄＋＋ｐ　２を去″１空薫る法にＪζっＣ形成シタ
後、６５０°ｃ〜７００℃稈度ニ１５分間加熱し、その
後１５０’Ｃ／ｓｅｃの［；降温速度で５０℃まで急冷
して製造刀るｂのて′ある。滲入１は、加熱したカラス
を空気中で、１該カラスの両面に空気をむらイｌく吹さ
っりること１こＪ、って行なった、１光学膜層薄膜２の
層４ｔ’Ｉ成（ま第２図（ａ　＞に示ザように高屈折率
物Ｔｉｔである酸化セリウムのＪ９膜層２１ど低屈１１
ｊ率物質である二酸化珪素の薄膜層２２とが交互に１φ
層された’Ｒ４造て・ある。さらに、酸化セリウムの薄
膜層と酸化珪素のｊ（舅Ｂ＞層との境界部例近には第２
図＜ｂ　＞に示づＪ、うに拡１１９層２３としてアルミ
ナの拡散した層が介イｊりる３、酸化セリウムの薄膜層
２１及び二酸化珪素の薄膜Ｉｉ′２ｉ２２の光学膜厚ｎ
ｄ　（ｎは屈折ト、ｄは膜１’ｉ”　＞　ｌｉ＋、反Ｉ
、１１りべき赤外線の波長λの’ｌ、／／４である０３
例え（，１、光学多層薄膜２に１１００Ｑｎ程度の波長
の赤外線に対する反則増加（弐ｒｊヒを只１ｉｉｆｉざ
ぜたい場合（，１、酸化セリウムの薄膜層２１の１１４
）厚ｄは１１５１１ｍ程麿とし、程度化珪素の薄膜層２
２の膜ｆｆ　（ｌは１７０　ｎｍとする。なお、アルミ
ナにＪ、−）℃形成♂れる前記拡散層２３のワざは３〜
１０ｎｍと、し、中間物質゛（あるアルミナの濃度ＣＩ
、ｌ中間層の中心部（＝Ｊ近て最も高く、酸化セリウム
および二酸化珪素の薄膜層に入り込むに従って低くする
。かかζン侶成の多（ｆ４　ｎｌ）月父ｆ、１１．、真
空熱６法にＪ＞いて、蒸光りる物Ｗｔを皐的、時間的に
規制することによって４；１′Ｊ成した。

中間物質であるアルミナは前記加熱によって第２図（ｂ
）に示づ−ように二酸化同素、及び酸化しリウムの各１
す膜中へ拡散し、又、逆に二酸化珪拳および酸化セリウ
ムもそれぞれ境界面を通しで相Ｈに１１）、敗した。又
、前記加熱及び急速冷却にょっ゛ＣＣ部面先に固化づる
ため安定した圧縮窓ツノ層が（さ、カラスは機械的、熱
的な衝撃力に対し、強度を増加した。前記加熱処Ｊ！Ｉ
！の温度の最適１直を求めるため各ｄ１１１磨にｄ５い
て以上の如さ′７１′験を行なった。その結果（ま第３
図に示Ｊグラフのよう゛てあっ／、：　、　１１１ら、
耐Ｉｑ耗１′１（Ｉ）度合を承りへ一重鎖は／ｌξ５０
’ＣＩｘ十の温度（の熱処理にＪ：って非常に改善され
る。　方力ラスの強化の度合を示−（ｌｉ’ｉ’、　Ｌ
Ｊ：６５　Ｑ′ｃ　Ｊズ上の２Ａｌｉ度Ｃの加熱処理に
よって向上する。従ってカラスの強化、及び耐摩耗・１
〕１の向上の両とを一層の加熱によって実現しＪζうど
づる揚台ｆ；Ｌ　、、イの加熱処理の温度は６５０″Ｃ
−７００’Ｃ程度が最適である。

以上、要づるに本発明は、光学薄膜が少なくとム一層の
二酸化珪宋の薄膜と少なくとも一層の酸化セリウムの薄
膜によって（１１Ｙ成される多層膜であるｎ１淳耗性様
能性ガラスの製造方法にＪ３いて、カラスの強化処理と
拡散層の形成とを同一の熱処理工程で行なうことを特徴
と′？ｌるしのである。

実施例に詳述したところからも明らか／ｊ様に本発明の
方法によって製造した機能１り万うスＩＪ耐Ｉ？耗性が
第３図に示寸ように優れ、／ｊシラス強度も従来の強化
）ｊラスに比べ遜色がイｙいものである。

従って自動車の窓ガラスのように芹を１・で用いられ、
苛酷な条件に晒されやすい物品に特に利用価（ピ１が高
い。又、本発明の製造方法（，１、カラスの強化及び多
層膜の耐度肝性の向上を一層の熱処理によって行なうこ
とができるＩζめ全工程が短縮され、又、消費エルルギ
ーも少ない。さらに加ス：（）処理が一度？″づ−むた
めガラス板の歪みも少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である熱線反ｑ・Ｊカラスの製
造方法の説明図である。第２図（０）及び（ｂ）は本発
明の方法によって製造した一ｉＪ摩耗性熱線反則カラス
の断面を模式的に示しｌＪ図であり、（ａ）は断面の全
体図、（１）〉は拡散層を拡大して示した図である。第
３図は上記熱線反則ガラスをう；ノ造した際の加え（）
処理の温度ど、ベース１訂及びカラス強化の度合を示ノ
ー！ｌ寺佐図Ｃ゛ある。 特ル′１出願人　　１〜コタ白動車４Ａ、式会ネ１代理
人　　弁理士　　大川　宏 同　　　弁」１１士　　胚谷　１１冬

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 透明カラス基板上に、少なくとも一層の−Ｔ＠化珪素の
   ３に膜と少Ｇ（とも一層の酸化セリウムの薄膜どから成
   る光学薄膜を物理的、化学的表面処理技術ににって形成
   する耐摩耗性機能性ガラスの！！１）貴方１人（こｊ３
   い−（、 前記−゛−酩化Ｔ−ｆ’　Ｍ”：の薄膜層と、前記Ｈ化
   しリウムのＫ”ｊ　ｌｌ４ｊ　Ｉｇとのｔｉ間に、アル
   ミナ（△１２０３）、ジル−１ニア（Ｚｒ０２）の少な
   くとも１種より成る中間物質の層を前記物理的、化学的
   表面処理技術によっ−（形成し、 イの後加熱して前記中間物質をそれに隣接１Ｊる二酸化
   工」糸のＩＨ＋）膜層及び酸化セリウムのＦｉＱ　ＩＩ
   ！ｉ！層へ拡１１にさせ、拡散層を形成し、 ぞの後急速冷ノ、１し、前記加熱と該急速冷ムｌ’　［
   こよって透明カラス基板を強化することを特徴とづ″る
   耐摩肝性機能性カラスの製造方法。