JPWO2004113064A1 - 光触媒機能を有する部材および複層ガラス - Google Patents
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Abstract
Description
上述した光触媒の層をガラス等の部材表面に形成するには、スパッタリングや蒸着などの真空成膜法あるいは減圧成膜法による場合が多い。
特許文献1には、ガラス基材の表面に光触媒組成物からなる媒体を形成するにあたり、ガラスから溶出するアルカリによる媒体の機能低下を防止するため、ガラス基材と光触媒組成物(媒体)との間にバリヤー層を設けることが開示され、バリヤー層としては酸化ジルコニウム、特に非晶質酸化ジルコニウムを用いることが提案されている。
特許文献2には、基材上に下地膜を介在させて光触媒層を形成すること、特に下地膜として酸化ジルコニウム、光触媒層として酸化チタンを用いる内容が開示されている。
特許文献3には、基材(アルミニウム)と光触媒層との間に酸化ジルコニウム等の金属酸化物層を介在させ、この金属酸化物層によって光触媒層から基材への酸素の拡散を抑制する内容が開示されている。
特許文献4には、光触媒物質として酸化ジルコニウムが挙げられ、この酸化ジルコニウムの外側に酸化チタン層を形成した内容が開示されている。
特許文献5には、アルカリ拡散防止層として厚さ10nm以下のSnO2およびZrO2が挙げられ、TiO2としては20nm以下が挙げられ、更に物品に透明性を持たせる場合には被膜の厚さを薄くする必要があることが記載されている。
特許文献6には基板と酸化チタン層との間に、高温安定型の立方晶系又は斜方晶系の酸化ジルコニウム層が形成されていることが開示され、更に自動車用途では光触媒層の厚さは見通せる程度でなければならないことが記載されている。
また、基材として、フロート法で作製したガラス基板を選定する場合には、ガラス基板の錫浴との接触面に形成される錫変質層或いは非晶質酸化錫層を剥離防止層とすることができる。
酸素原子の間隔に注目すると、単斜晶酸化ジルコニウムとアナターゼ型酸化チタンはある部分で近似(90〜110%の範囲にある)しており、下地層として単斜晶系の結晶性ジルコニウム化合物を選定すれば、その上にアナターゼ型酸化チタンの結晶が形成され易いと考えられる。
下地層としては、前記単斜晶酸化ジルコニウムの他、窒素や錫や炭素が微量添加された酸化ジルコニウムや、酸窒化ジルコニウムが好ましく用いられる。
また、光触媒層としては、前記アナターゼ型酸化チタンの他、窒素や錫や炭素が微量添加された酸化チタンや、酸窒化チタンが好ましく用いられる。
この範囲外の面間隔の酸化ジルコニウムは、結晶中に歪みが発生しているので膜応力が大きく、膜剥がれを起こし易い。また、結晶面の酸素位置が歪みによってずれてしまい、酸化チタンなどの光触媒層を構成する酸化物と酸素位置の整合性が低くなるため、光触媒層の好ましい結晶成長が見られなくなる。
この範囲外の面間隔の酸化チタンは、結晶中に歪みが発生しているので膜応力が大きく、膜剥がれを起こし易い。また、結晶面の酸素位置が歪みによってずれてしまい、酸化ジルコニウムなどの下地層を構成する酸化物と酸素位置の整合性が低くなるため、酸化チタンの好ましい結晶成長が見られない。
ドープ金属としてはZn、Mo、Feなどが、光触媒活性向上効果が高く適当である。ZnおよびMoについては、添加量を0.1質量%以上1質量%以下とするのが好ましく、更に好ましくは0.2質量%以上0.5質量%以下とする。Feについては、光触媒層中の含有量が0.001質量%以上0.5質量%以下となるようにする。これらに限定するのは、添加量が少ないと効果が小さ過ぎ、多すぎると光触媒の結晶構造の乱れや再結合中心生成の原因となって光触媒活性が低下することによる。
[図2]本発明に係る複層ガラスの断面図
[図3]ZrO2層とTiO2層の膜厚を10nmとしてSiO2層の膜厚を10nmピッチで変化させた場合の透過光の色調の変化を示す図
[図4]ZrO2層とTiO2層の膜厚を10nmとしてSiO2層の膜厚を10nmピッチで変化させた場合の反射光の色調の変化を示す図
[図5]SiO2層とZrO2層の膜厚を10nmとしてTiO2層の膜厚を5nmピッチで変化させた場合の可視光反射率を示す図
[図6]SiO2層とTiO2層の膜厚を10nmとしてZrO2層の膜厚を5nmピッチで変化させた場合の可視光反射率を示す図
[図7]SiO2層とZrO2層の膜厚を10nmとしてTiO2層の膜厚を5nmピッチで変化させた場合の複層ガラス(Low−E膜付き)の可視光反射率を示す図
[図8]SiO2層とTiO2層の膜厚を10nmとしてZrO2層の膜厚を5nmピッチで変化させた場合の複層ガラス(Low−E膜付き)の可視光反射率を示す図
[図9]SiO2層とZrO2層の膜厚を10nmとしてTiO2層の膜厚を5nmピッチで変化させた場合の色度座標間距離(D)の変化を示す図
[図10]図9に対応して色度座標間距離(D)が3.5以下の範囲を示す反射色調の変化を示す図
[図11]SiO2層とTiO2層の膜厚を10nmとしてZrO2層の膜厚を5nmピッチで変化させた場合の色度座標間距離(D)の変化を示す図
[図12]図11に対応して色度座標間距離(D)が3.5以下の範囲を示す反射色調の変化を示す図
[図13]SiO2層とZrO2層の膜厚を10nmとしてTiO2層の膜厚を5nmピッチで変化させた場合の複層ガラスの色度座標間距離(D)の変化を示す図
[図14]図13に対応して色度座標間距離(D)が3.5以下の範囲を示す反射色調の変化を示す図
[図15]SiO2層とTiO2層の膜厚を10nmとしてZrO2層の膜厚を5nmピッチで変化させた場合の複層ガラスの色度座標間距離(D)の変化を示す図
[図16]図15に対応して色度座標間距離(D)が3.5以下の範囲を示す反射色調の変化を示す図
[図17]SiO2層、ZrO2層、TiO2層の膜厚を全て等しくしたガラス板を用いて複層ガラスとした場合の色調の変化を示す図
ここで、色調(a*、b*)はCIE1976UCSに基づき、分光光度計から得られたスペクトルより算出した。
ここで、可視光反射率は、JIS R3106に基づき、分光光度計で測定した結果から算出した。
これらの図から、可視光反射率はTiO2層及びZrO2層の膜厚が50〜60nmのときに高くなり、この範囲より小さいか大きいと可視光反射率は低下することがわかる。尚、可視光反射率(R)としては20%以下、好ましくは15%以下である。
ここで、色度座標間距離は、膜厚変化前と膜厚を5nm変えた場合の色度座標間の距離を示す。計算式を以下に示す。
尚、光触媒活性(親水性)の評価方法は、ブラックランプ(中心波長365nm)を光源に用い、照度を1mW/cm2とし、UV照射60分後の水の接触角を測定し、親水化評価を行った。
AKM5は、G/SiO2(5nm)/ZrO2(5nm)/TiO2(5nm)
AKM10は、G/SiO2(10nm)/ZrO2(10nm)/TiO2(10nm)
AKM15は、G/SiO2(15nm)/ZrO2(15nm)/TiO2(15nm)
AKM20は、G/SiO2(20nm)/ZrO2(20nm)/TiO2(20nm)
また、低放射率膜4の構成は、
Low−E=G/ZnO(35.2nm)/Ag(6.3nm)/ZnO(85.2nm)/Ag(12.1nm)/ZnO(35.2nm)
である。
この図17から、Low−E膜のみに比べ、屋外側ガラス板の第1面(屋外側面)に本願の光触媒層を形成した複層ガラスにあっては、屋外側から観察した反射色が緑色から青色の色調に変化していることがわかる。
Claims (10)
- 透明基材表面に珪素、錫の少なくとも一方を含む酸化物、酸窒化物、及び窒化物を主成分とする剥離防止層が設けられ、この剥離防止層の上に結晶性下地層を介して光触媒層が形成された光触媒機能を有する部材であって、前記結晶性下地層の厚みを2nm以上40nm以下とし、前記光触媒層の厚みを2nm以上15nm以下としたことを特徴とする光触媒機能を有する部材。
- 透明基材表面に珪素、錫の少なくとも一方を含む酸化物、酸窒化物、及び窒化物を主成分とする剥離防止層が設けられ、この剥離防止層の上に結晶性下地層を介して光触媒層が形成された光触媒機能を有する部材であって、前記結晶性下地層の厚みを3nm以上20nm以下とし、前記光触媒層の厚みを3nm以上10nm以下としたことを特徴とする光触媒機能を有する部材。
- 請求項1または請求項2に記載の光触媒機能を有する部材において、前記剥離防止層は非晶質の酸化珪素、前記結晶性下地層は酸化ジルコニウム、前記光触媒層は結晶性の酸化チタンから構成されることを特徴とする光触媒機能を有する部材。
- 請求項3に記載の光触媒機能を有する部材において、前記結晶性下地層は単斜晶系酸化ジルコニウム結晶を含むことを特徴とする光触媒機能を有する部材。
- 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の光触媒機能を有する部材において、前記下地層と前記光触媒層との間には電子線回折像においてハローパターンとなって観測されるデッドレイヤーが実質的に存在しないことを特徴とする光触媒機能を有する部材。
- 屋外側ガラス板と屋内側ガラス板とを対向配置した複層ガラスにおいて、前記屋外側ガラス板の屋外側表面に、珪素、錫の少なくとも一方を含む酸化物、酸窒化物、及び窒化物を主成分とする剥離防止層が設けられ、この剥離防止層の上に厚み2nm以上25nm以下の結晶性下地層を介して厚み2nm以上15nm以下の光触媒層が形成され、また屋外側ガラス板の屋内側表面に熱線反射膜(低放射率膜)が形成されていることを特徴とする複層ガラス。
- 屋外側ガラス板と屋内側ガラス板とを対向配置した複層ガラスにおいて、前記屋外側ガラス板の屋外側表面に、珪素、錫の少なくとも一方を含む酸化物、酸窒化物、及び窒化物を主成分とする剥離防止層が設けられ、この剥離防止層の上に厚み3nm以上5nm以下の結晶性下地層を介して厚み3nm以上5nm以下の光触媒層が形成され、また屋外側ガラス板の屋内側表面に熱線反射膜(低放射率膜)が形成されていることを特徴とする複層ガラス。
- 請求項6または請求項7に記載の複層ガラスにおいて、前記剥離防止層は非晶質の酸化珪素、前記結晶性下地層は酸化ジルコニウム、前記光触媒層は結晶性の酸化チタンから構成され、前記熱線反射膜はガラス板表面から順に、酸化亜鉛、銀、酸化亜鉛、銀、酸化亜鉛が積層されていることを特徴とする複層ガラス。
- 請求項8に記載の複層ガラスにおいて、前記結晶性下地層は単斜晶系酸化ジルコニウム結晶を含むことを特徴とする複層ガラス。
- 請求項6乃至請求項9のいずれかに記載の複層ガラスにおいて、前記下地層と前記光触媒層との間には電子線回折像においてハローパターンとなって観測されるデッドレイヤーが実質的に存在しないことを特徴とする複層ガラス。
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