JPS5954642A

JPS5954642A - 太陽エネルギ−反射ガラス

Info

Publication number: JPS5954642A
Application number: JP16314882A
Authority: JP
Inventors: Masashi Tada; 昌史多田; Mamoru Mizuhashi; 衛水橋
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1982-09-21
Filing date: 1982-09-21
Publication date: 1984-03-29
Also published as: JPS6236979B2

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】る太陽エネルギー反射ガラスに□関１−、・特に窒化ブ
タン中にＡｌ１を添加することによって窒化チタノ（　
”ｌ”ｊＮ　）本来の堅牢強固さを保持Ｉまた１ま、そ
の光学的及び熱的性質に変化を与えた太陽エネルギー反
射ガラスに関する。

近年、省エネルギーの観点から、ビル等の建築物の窓ガ
ラスに対して断熱性の高い特性が要求されるようになっ
た。熱線反射性という面で。

は金属膜が有用であるが、その中でも可視光線を適当量
透過させ、そのうえ近赤外線以上の波長の光の戊射能が
他の金に１４に比べて高いという。

点で、貴金植の薄膜が４・１」用されている。ところが
、このような貴金頼の単層膜ｔＪ：、カラスに対しての
伺着力が充分でないため、又化学的、柳理的耐久性が劣
るため、これらの膜をつけたカラス板を単板．で使．用
する．ことができない。従って、とｉ′１らの貞金属薄
膜を利府させた面を内側にしたガラス板と普通のガラス
とを空間部をもって対向させ、その周囲をシールした複
層ガラスとして使用するなどの方法を考えなくてはなら
ない。このことは、ガラスのコストの−１：、　昇ヲ促
し、又、製品としての熱線反射力゛ラスもかなシの重量
のものになってしまう。Δらに、貞金。

綱膜を用いた場合、熱線反射性は１見れでいるものの、
ｉｉＪ’視賊での反射率も高く、肉眼的に−１・・′ノ
キソと光線を反射して、いわゆるミラー効果−生ノ゛る
だめ実用−＋−，ａｆましくないことが多い。一方、単
板ガラスとしそ使用可能な太□陽工□・ネ：ル□・（−
を反射する熱線反、シ１ガラスと１．２では、錫、１゜
タン、コバルト、クロム、鉄等の金Ｈ酸化物薄膜をカラ
ス板上に付平さぜ、／こ！：ものがある。こ）Ｌらの酸
化物薄膜は機械的及び化学曲面１久性は良好であるが、
一部の例外（錫を１゛−ブＬ　ｆｒ−イノジウム酸化物
、アレヂ””％””＞”’４ド□−”’＞”’ｉ〜尼錫
□酸イ’ｔｆ物）ｆ：除いては熱線反射性）’ｉｍ’が
貴金属に比′＜　”ｃかなり劣る。そこで１．こ６門、
を、す化物シ（ツ金属薄膜を組み合わせて、　　２．Ｊ
ｍスは３層の膜とすれば、物理的、及び化学的耐久性の
面でも、又、熱線反射性能の而、でも、かなり／ｒｈ−
足のゆくものをつくることが可能であるが、金ｋｔ４層
と酸化物層と旨う全く性質の異なった層を同じカラス」
：に付けなければならないので、４＋ｔｆ々のテクニッ
クや特殊な操作が必戟で４０るし、又、単層のものを作
成する時に比べて、コストが嵩むのも避けることができ
ない。ところで、本発明で、、、とシ上ヤ゛た窒化チタ
ンいｉＮ　）の単ｋｉｔ）１口１１、金楠酸化物薄膜と
同等以」二の物理的耐久性を有（７、’１．’、’ｆｌ
：”？化学的耐久性も大で、さらにある程度の熱線戊射
能をも？。（、特公昭４７−１４８２０、特開昭４８−
２９１３１５参照。）　こノ１をよ、窒化チタン（’Ｌ
’ｉＮ　）の単層膜が、金槁状態の特徴である外殻電子
の非局在化及び少くとも部分的な共有結合を同時に呈す
る状〃μにあることに起因している。つまり、外殻電子
が伝導電子となって窒化チタン（’ｒｉＮ）膜あ熱線反
射性め茜」−に寄与し、一方共有、給、合が轡悼的、、
強１ｙ−の向−月に寄与するとともに・横！いしｇ７ｃ
’ある窒素がガラス表面のシラノール基なと、と化学的
安定な結合を形成し、付着力を増大させるわけである。

本発明者等はこのような窒化チタン（ＴｉＮ　）膜に注
目し、きらにその熱線及性能を上＆Ｊるために、伝導電
子の濃度に変化を力えることを試みた。具体的には窒化
チタノ（”Ｌ’　ｉ　ｒ・Ｉ）膜中にＡ１１を添加し、
窒化チタン（１’ｊＮ　）膜中にＡ　＋、、＋　１）均
一に分１ｆｋさぜた。窒化チタノ（’ｌ’ｉＮ　’）膜
に八Ｕを添加していったときの光学定数ｎ（屈折率）、
ｋ（熱負流率Ｋｃｏ　１．／ｎＬ”ｈｔ”ｃＪ　６り変
化を図１°に示した。尚、図１においｔ１は屈折率Ｙ１
の変化、２はｋ（熱負流率）の変化を示す。６膜の膜厚
は８００〜９ＯＯχである。図１より・Ａｕ・を添加し
ていくことにより、ｎの値もｋの値・も上昇していく傾
向を示していることがわかる。ぞしてＡｕの含有量が６
２重量ｓ＃、ｒ＝に４ると、’　Ａ＋、＋゛　　が全く
ない場合に比べてｎの値が１．２・７倍、ｋの値が１．
０８倍程度になる。□このような光学定数の変化が光学
的性質及び熱的性質にｂえる影響をみるためにＡｕの含
有Ｍ：が口□重ｊはチのものと６２重揃゛係のものの太
陽！−ネルキ―反射率（ＲｆＬ）と膜１１ノの関係を図
２に示［，７だ。図２において、６は窒化チタン（’Ｉ
’ｊＮ□）だけの場合、４は窒化チタン（’１’ｉＮ　
）にＡｌｌ・を３２重縫チ添加しまた場合である。図２
よシへ１１を・、添加することによって膜厚２００Ａで
は４．５％、１′３００Ａでは６．８％、４００Ａでは
・２．３　％の太陽１−ネル１°゛−反射率の増加が醪
められる。

本発明において、窒化チタン（ｒｉ＋ｖ　）膜に添　。

加するＡｕの封であるが１図１よシ多く添加ずれは、そ
れだけ光学尾数の大化も大きく、５！１ｉ　ｂ）ては膜
の光学的・熱的性ｙ（もがなシ変化Ｊ゛る。という事が
考えられる。ところかあまりＡｕの］、１を多くすると
窒化チタン（’１１Ｎ　）　ｌｌｒ、％の骨格を形成・
・して、い・る共有結０性の部分が少ろくなり、そのこ
とは・機械的強度の低ドを招く。この点ｆシｊｌ、Ｖに
入れるとＡｕの含有Ｍは６５重ｊｔ％以ドか適当と考え
られ、事実Ａｕを全く含ん、でい４い窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ　）膜とＡ　ｕを一３２重もｊ′％Ｎんだ窒化チタン
（ＴｉＮ・）ｊ漠に対、して同じ条件でカオリンテスト
（耐摩耗性テスト）を行なったところ、はとんど強度に
違いはなかった。　　　。

さて、かか、る破膜の膜１９′″ｔ′あるが、＃Ａ線反
射性とい、、う面から考えて、太陽エネルギー反、射率
は６．０％以上必要が好ましい一方、あまり膜厚を厚く
して、町睨光線透過率を下けると窓として使用する場合
に支障か生じる。こノ１らの点を考慮に入れて膜厚は２
００−、、、Ｆｐ　、［］　、、！＋へ瀘適当である。

　　　　　　　　　　　、、。

本発明のｊ摸をガラス表面に１・ｔ’　着せしめる方法
は、Ａ空蒸着法、スパッターθ６　／Ｉ：ど名４’ｌｌ
　Ｉ、□、、ｖ、　１＋法が利用できるが、中でもスパ
ッタ・−θ、が似適である。これは、蒸着法に比べて付
着２ノー強いし、ＡＬＩの添加も比較的容易で、ト）る
か【°）である。

又、夕・−ゲットとしてＴｊＮを主体とｊｏるものを用
いれば、）（１１スパツタだけでな（，１，）Ｃスパッ
タでも成膜が可能で、この小は肖現性よく膜が作成でき
ることを意味している。さて実際にＡ、ｔｔ　を添加す
る方法であるが、予め窒化チタン（’Ｉ”ｊＮ　）σ）
ターゲットを型成゛ノる際にＡｎ　＄）を混入しても良
いし、文型がでへ上がった窒化チタン’　（ｉｌ’ｉＮ
　）ターゲット上にＡｕ片を並べてもよい。なお、膜形
成時、窒化ブータン（’ｌ’ｊＮ　）膜中にＡ、ｕが均
一に分布する様に、スパッター条件や蒸着条件を調整し
たり、あるい（よターゲットや蒸涜源を調整したシする
ことが肝要である。

又膜形成時、ガラス基板は加熱してもよいし、あるいは
又室温でもよい。

なお１．この杏陽エネｒ／ギアー）ｙ、財力１ラス板は
、更に耐久性向上のため、ある諭は光学的９件の改善の
ため、Ａｕを含な窒化チタン（’Ｉ’ｉＮ　）薄膜の下
層にアンダーコートＱｑしても、よいし、又上記窒化チ
タンｉ膜の土層−オーバー：１−トを施してもよ諭し、
あるい叫又上記窒化チタン薄膜の、下、上！−アンダー
コートとオーバーコートを施してち本諭。甲えば、耐冬
性改善党ため、よ記窒化！戸ン！膜の上層、下層、各−
１」二下層にＴｉＯ２、、＋　１’３ｉ２０３＋８．ｎ
０２−、　ＺｒＱｌ　、　ＷＯ３、Ａ、１ｔ０３　。

Ｉ　ｎ＝、　ｏ３、あるいはこれ（を半体とｔ、！金属
酢化物、又はＺｎＳ、、、’Ｍｇ、Ｆ、、、　Ｃ，ｄｓ
な、どの金轡化合物から、なるアンダー２−トないし、
オーバーコートを施しだシュ。又反射率９．色調等の光
学的腎性や調整のため１．上部窒化チネン雫膜の上下層
に上記した様々金属酸化物夢合るいは金属化合に１ヤ膜
を、施したシ、する。　　　　、。

、以下に本発明の実施押について説明する。

実施例１真空室内の陰極上に窒化チタン（“１１．Ｎ　）焼結体
ターゲットをセットする。そしてターゲットの表面に２
順×２鴫のＡｌ１片をノル盤目状に並べ、その密度がｏ
、５ケ／ｒｒｎ２となるようにする。ヒリアイｍ＃及び
水洗により表面をｌＩｖ浄した６、ＣＪ、）リソーダラ
イムガラス基板を真空室内に入れ、油拡散ポンプで５．
ＯＸ　１０−”ｌ’ｏｒｒ以トまで排気する。次に真空
室内を純アルゴン雰囲気１，７、高周波電源２，４　ｋ
Ｖ　　を印加して、約１０分間プレスパツタを行なう。

その後、真空度を４．ＯＸｌ　０−３１７ｎｒｒ　　Ｉ
ｃ　ｉｉ４節して、印加電圧を２．’２　ｋＶ　　Ｋｌ
とし、約４０秒スパッタしたところ、６５５Ａの厚みの
窒化チタン（’ｒｊＮ　）にＡｌ１を含んだ膜が得られ
た。蛍光Ｘ線を用いて膜中のＡｕＬ：Ｄ定誓を行なった
ところ、６２重Ｍ−俤であった。ｉ！Ｉられた膜の光学
特性、色特踪を８（ＩＩ定したと６６、可視光平均透過
率は１４．２％、１り視光平均反射率は５８．４係で、
透過光の色座標はｘ　＝　＋７．．２　Ｂ　７．。

Ｙ＝０．５００．反射光）恒産４ｉＷｔ、ｊ　Ｘ　＝　
ｏ、ｓ　ｓ　Ｂ。

Ｙ　＝　０．５５７であった。又太陽エネルギ・−反射
率は４７．５％で、同吸収率は４２．７　％で、又熱貫
流率には２．６８　Ｋ　ｃａｌ／ｍ２＊ｈｒ・Ｕであっ
た。

実施例２Ａｕ片の密度を０．１ケ／α２と減らし実施例１と同様
の手順でガラス基板」二に３４０Ａの厚みの、Ａｕ含有
窒化チタン（１°ｉＮ　）　ＩＩを作成し７た。

実施例１と同様に蛍光Ｘ１１１１を用いて膜中のＡ　ｔ
ｔ、の定邦：を行なったところ８．１］　）Ｒｊ、ｉ：
　％であった。

得られた膜の光学特性を測定したところり視光平均透過
率は２０．１　％、可視光平均透過率は３４．１　％で
、透過光の色座標は、Ｘ　＝　０．２８５゜Ｙ　＝　０
．５０１’、反射光の色座標はＸ　＝　Ｏｊ　３５　。

Ｙ　＝　０．Ｓ　５２であった。又太陽エネルギー反射
率１−１４５．７％で、同吸収率は４２．５％で、又熱
貫流率には２．５４　Ｋ　ｃａ１１５Ｈ２・ｈｒ’Ｃで
あった。

比較例Ａｕ片を完全に取シ去シ、実施例１と同様の手早でガラ
ス基板上に５５５への厚みの窒化チタン（ＴＩＮ　）膜
を作成した。得られた膜の光学特性９色特性を測定した
ところ、可視光平均透過率は１９．０俤、可視光平均反
射率は５５．１チで、透過光の色座標はｘ＝ｏ”、　２
ｉ９．　Ｙ−＝ｏ、　２９６反射光の色座標はＸ＝　［
］、’、５４’　Ａ　４”　’ｒ　−＝＝”ｏ’、ｘ　
Ａ　ａであつぇ。又太陽、尿；、イーあ射４．．Ｌ’７
１’　４．８゜で、同吸収率は４２．５１１ｂで、又熱
貫流率に１よ２．４９　Ｋｃａｌ／ｉ”＊’ｈｒｅ℃”
Ｃあった。

得られた膜の膜厚が擲しい★施鉤１と比較例を比べてみ
ると、可視光領域に関してはｈｕ　を添加する事によっ
て金属の咳収の影響が生じ、平扁透過率は下がり気味で
あるが、大＋Ｊ、＞・ネルギーに関しては吸収率は４２
．５％、Ａ　２’、７％と／／１は一定のまま反射率が
４４．８％から７１７．５係と約２．７俤の増加が、又
熱質流率ｋがし、６８ＫＣａ１／１７Ｌ２＋Ｉｈｒ１１
℃から２．４９　Ｋｃａｌ／ｍ”ｂｒΦ℃と約１１．１
９　Ｋ’、ｃａｌ’／４”ｓｈ”ｒ＊℃の低下がみらノ
ｉ、このことは熱線反射性能の向上につながる。

熱貫流率（ｋ）は、太賜エネルギー反射ガラス板（厚さ
６献漬）と厚さ６　ｙａｒｎ・の普通ガラス板とを１２
　ｍ７ｍの空気層をおいて複１−ガラス化したものにつ
いて測定したものである。

【図面の簡単な説明】

図１は、本発明の太陽エネルキー反射ガラスを一見明す
るためのＡｌｌの添加割合と屈折率（ｎ）、熱貫流率（
りの関係を示す図面であり、図２は、同じく膜厚と太陽
工□ネルギー反射率の関係を示す図面である。１１　／ＡＵＬ−ｆ（ｙ）■２　　　′　　　□

Claims

【特許請求の範囲】

（１）窒化チタノ（’Ｊ、”ｉＮ　）中にＡＩＩを添加
した膜をガラス基体上に形成したことを特徴とす、る太
陽エネルギー反射ガラス。
（２）　Ａ＋＋の官有ｈ１４が５　”　３５ＷＬ９６で
あるｔＪ＜を特徴とする特許請求の範囲第１ＪＩＪ１記
載の太・陽ＬネルＶ・−反射ガラス。　　・□　　・　
　　・（３）被膜の厚みが２０′０〜５０　’ＯＡで、
太陽工Ｔルギー反射率がＳＯ％以上である事を特徴とす
る特許請求の範囲第１　、ｖａ　ｌ’ｆＴ：　＋ｌ屹の
太陽ｒ、ネルキー反射カラス。□