JP3961582B2 - 銀層積重体を備えた透明基材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銀層と誘電体層を含む多数の薄い層で被覆された透明基材に関する。
【０００２】
前述のタイプの基材は基本的に、強化された断熱、日射の遮蔽、層内でのジュール効果による加熱又は電磁遮蔽をその役目とする断熱ガラス又は合わせガラスを製造するために利用される。
【０００３】
応用分野に応じて、基材の光学的性能は異なっている。特に光の透過率は、日射の遮蔽の場合は中程度でよいのに対し、車両のフロントガラスなどの場合は最大限のものが求められることになる。本発明の基材が属するのはこの後者の分野である。
【０００４】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
一般に、銀層を含む多重層の場合、断熱において開発された、日射の遮蔽及び低い輻射能に寄与する優れた赤外線反射性能には、高い電気伝導率が付き物である。銀層を含むこのような層の集成体についての一般的な問題は、高い光透過率で前述の基準について優れた性能を得ることにある。特に、自動車又は鉄道車両、軍用車両又は航空機用の加熱ガラスの場合、往々にして、非常に高い光透過率で、例えば自動車の場合にはＡ光源で７５％以上という光透過率で、面積抵抗が５Ω未満であることが望まれる。
【０００５】
前述の分野では、優れた性能を得るため金属として金を利用することが知られている。このとき、例えば酸化ビスマス又は酸化チタン製の２つの誘電体層の間に金の薄層が配置される。金の層は優れた電気伝導性を有するが、透過においても反射においてと同様中立性（ｎｅｕｔｒａｌｉｔｙ）に欠ける。その透過光は緑黄色であり、強い反射を示し、非常に着色度が強く、その色は採用された誘電体の厚みによって異なる。しかしいずれにせよ、反射光が中性であることは決してない。
【０００６】
本発明に委ねられた使命は、真空熱蒸着技術により、赤外線に関連するその他の性能が金層のものより劣ることなく、金層よりも廉価でしかも（特に透過光及び反射光の色について）可視領域内でより優れた性能をもつ層の製造を可能にすることにある。
【０００７】
国際公開第９０／０２６５３号パンフレットから、自動車向けであって、車両の居住空間との関係において最も「外側」のガラス基材の熱可塑性材料の挿入材と接触した状態にあるその内側の面上に５つの層の積重体が備わっているような合わせガラスが知られている。この積重体は、３つの酸化亜鉛層が挿入された２つの銀層からなり、積重体を支持する外部基材に最も近い銀層は第２の銀層のものよりもわずかに大きい厚みを有する。
【０００８】
この出願に従った合わせガラスはフロントガラスとして利用されており、このことから、それらが何故、米国で現行の安全基準を遵守するための約７０％の光透過率Ｔ_L の値を示しているのかの説明がつく。そして、ある事例においては、７５％の値が達成されている。提案されている被着技術は反応性陰極スパッタリングである。この技術では、全て酸化物である提案された誘電体を被着させることが可能である。しかしこれらの酸化物のうち、いくつかは耐火性の又は不安定な酸化物であり、複数の酸化状態が可能であり、このため真空蒸着技術にはほとんど適さないものとなっている。
【０００９】
ヨーロッパ特許出願公開第００３１２７８号明細書では、通過周波数帯が可視範囲内にあり目の最高感受性を中心としている、赤外線に対する遮蔽用光学干渉フィルターであって、前記周波数帯域内で少なくとも部分的に透明な支持体を含み、この支持体の一つの面上に光学フィルターが配置されており、しかも各々ｎを３以上の整数として、高い屈折率を持つ透明な誘電材料の２層の間に置かれた１つの金属層を含むｎ個のフィルターエレメントで構成されている、遮蔽用光学干渉フィルターが提案されている。同様に、この金属層が銀製であり、誘電体が硫化亜鉛製であることも提案されている。しかし、金属の厚みが２０nmを上回りかつその層の数が３以上であることから、その透過率はきわめて低い。
【００１０】
同様にヨーロッパ特許出願公開第０４３３１３６号明細書から、合わせガラスの熱可塑性挿入シートへの層集成体の接合に有利に作用する表面薄層が知られており、この場合、これらの薄層は特にチタン、ニッケル−クロムもしくはタンタル又はこれらの金属の酸化物である。
【００１１】
ヨーロッパ特許出願第９４−４０１８４６．４号明細書においては、
・誘電材料製の第１のコーティング、
・特に金属を基礎材料とした、赤外線範囲内での反射特性を持つ第１の層、
・誘電材料製の第２のコーティング、
・特に金属を基礎材料とした、赤外線範囲内での反射特性を持つ第２の層、
・誘電材料製の第３のコーティング、
が連続的に上に被着された薄い多重層を持つ、特にガラス製の透明基材において、その赤外線範囲内での反射特性を持つ第１の層の厚みが、赤外線範囲内での反射特性を持つ第２の層の厚みの約５５〜７５％、好ましくは６０〜７０％そして特に６５％に相当する透明基材が提案されている。
【００１２】
このヨーロッパ特許出願明細書では、赤外線範囲内で反射特性を持つ層は銀であり、誘電体は同様に陰極スパッタリングによって得られる酸化物である。なお、このヨーロッパ特許出願明細書は、特に導電層を得ようとするものではなかった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、３つの誘電体層と交互になった２つの銀層を含む薄い多重層を有する、特にガラスでできた透明基材であって、基材に最も近い銀層がもう１つの銀層よりも薄く、誘電体層が硫化亜鉛でできている透明基材を提案するものである。好ましくは、中間誘電体層の厚みはその他２つの誘電体層の厚みの和の１．１倍以上であり、第１の誘電体層と第３の誘電体層の厚みはほぼ等しい。これらの厚みは特に約２８nmである。同様に、本発明の基材はその表面に、第IV族、第Ｖ族又は第VIII族の金属のうちの１つ、それらの合金のうちの１つ、又は同じ金属又は合金の酸化物、そして特にチタンでできた、１層を含んでいるようになっている。
【００１４】
本発明は、その層を伴う基材が熱可塑性フィルムを用いて第２の透明な基材と組合わされ、その際好ましくはこの基材が第IV族、第Ｖ族又は第VIII族の金属のうちの１つ、その合金の１つ、又は同じ金属もしくは合金の酸化物でできた１つの表面層を含むことを提案する。かくして、例えば、表面層はチタンに基づく及び／又は酸化チタンに基づくものである。
【００１５】
本発明の層は真空熱蒸着技術によって被着される。また、本発明の基材は、車両のガラス、特に加熱ガラスの製造用とされている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図面を参照して行う以下の説明により、本発明を理解しその利点を把握することが可能となろう。
【００１７】
平坦な又は上ぞりのガラス板といったような基材を本発明の層系でコーティングするためには、以下の要領で作業を進める。
【００１８】
熱蒸着を内部で行なうことのできる、つまり少なくとも１個の加熱るつぼを入れることができる真空容器を用意する。
【００１９】
ＺｎＳ用のものと同様銀用のるつぼは、「立方形るつぼ」と呼ばれる規則的な形状を構成するために折曲げられたモリブデンシートで構成されている。外部層のチタン又はその他の金属のためのるつぼは、タングステンワイヤのらせんである。３つのるつぼは基材から４４０mmのところに設置される。この基材は４００×１２００mmの寸法の厚み２mmのガラス板であり、この板はるつぼの上に水平に配置されていて、均等な被着を可能にするよう、その平面内で素早く移動させられる。
【００２０】
様々な蒸着の制御は、処理中にその場で透過率の値を追跡する５５０nmフィルターを備えた光度計を介して行なわれる。
【００２１】
蒸着処理には、まず第１にるつぼの予備加熱工程ならびに表面の前処理工程（グロー放電処理）が必要である。
この処理には、以下の工程が含まれる。
・５×１０^-5バールまでの減圧。このとき、チタン、ＺｎＳ及び銀がそれぞれ装入されたるつぼは予備加熱される。
・るつぼの予備加熱：
Ｔｉ １２０ボルト ３分間
ＺｎＳ １００ボルト ３分間
Ａｇ ５０ボルト ３分間
・５アンペアで２．５×１０^-5mbarでの１０分間のグロー放電処理（アルゴンの流量をそれに応じて調整する）。
・下記の条件下で２．５×１０^-5での蒸着
Ｔｉ ３２０ボルト
ＺｎＳ ２１５ボルト
Ａｇ ２３０ボルト
【００２２】
反射における色の問題を解決しそして銀に基づく層の日射防止機能を増大させるための打開策は、１つではなく２つの銀被着を実施することからなる。
かくして、選択される層系は、Ｔｉ、ＺｎＳ、Ａｇ、ＺｎＳ、Ａｇ、ＺｎＳ、Ｔｉである。
【００２３】
図１には、チタン層を示しておらず、１として透明基材、２としてＺｎＳの第１の層、４及び６として同じ誘電体の第２及び第３の層が見られる。一方３及び５として銀層を示した。
【００２４】
チタンの下部層と上部層は非常に薄く、その透過率が変化するように、急速に酸化物に変換される。これらの層は、基材に対するＺｎＳの付着と、そして積層集成体において同じＺｎＳに対する熱可塑性シートの付着を可能にする「接合」層を構成する。
【００２５】
第IV族（Ｓｎ）及び第Ｖ族（Ｂｉ，Ｎｂ，Ｔａ）並びに第VIII族（Ｎｉ）以外の金属によりチタンを置換するための試験を行ったが、これらは、同様に優れた結果をもたらした。
【００２６】
５５０nmの波長での試料の透過率の監視により、望む時点で蒸着を停止させることが可能である。
【００２７】
かくして、光透過率Ｔ_L 及びエネルギー透過率Ｔ_E の最適化を得るためには、透過率Ｔ₅₅₀ を以下の値に制限することが必要であった。
１．Ｔｉ ：９７％
２．ＺｎＳ：８２％
３．Ａｇ ：７３％
４．ＺｎＳ：７９％
５．Ａｇ ：７３％
６．ＺｎＳ：７９％
７．Ｔｉ ：７４％
【００２８】
そのような１つの層を評価した。その構成要素の厚みは、図１を参照して、次のとおりであった。
ＺｎＳ層２：２８nm
Ａｇ層３ ：１０nm
ＺｎＳ層４：６２nm
Ａｇ層５ ：１２nm
ＺｎＳ層６：２８nm
チタンの下部層及び上部層の方は、約１nmの厚みを有していた。
【００２９】
上述の基材を通常の方法に従って、図２に示したようにポリビニルブチラール（ＰＶＢ）７を用いて、層（被覆）を備えていない同一の板８と組合わせた。
【００３０】
この積層資料について、光学的及び電気的性能を測定した。上記の層は第１のガラスの内部面上にあった。
結果は、以下の通りである。
・光透過率、Ａ光源、Ｔ_L ＝７５％
・太陽エネルギー透過率 Ｔ_E ＝４３％
・層付きガラス側反射率 Ｒ_L ＝７％
・エネルギー反射率 Ｒ_E ＝２８％
・面積抵抗 Ｒ＝３．６Ω
【００３１】
結果は、ここでは反射率がはるかに小さいという点を除いて、金の層の結果とほとんど変わらず、このことは車両における応用にとって非常に有利である。なお、目に見える透過光及び反射光は、着色度が著しく低い（透過光において、金の場合には純度が２０％であるのに対して約１％）。
【００３２】
かくして、得られる製品は、Ｔ_L ／Ｔ_E 比が極めて大きい、つまりは特に自動車での優れた日射遮蔽性能にとって有利である、有効な層の問題に対し、非常に満足のいく解決策を提供するものである。同様に、Ｔ_L ／Ｒ比が大きいことから、特に車両ガラスにおける加熱ガラスでの高い有効性を発揮するのが可能となる。これらの性能は、通常の熱蒸着による製造方法で、しかも低い原価（金を用いない）で得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】層の積重体を備えた本発明の基材を示す図である。
【図２】合わせガラスを構成するため１枚の熱可塑性フィルムによりもう１つの透明基材に接合された同様の基材を示す図である。
【符号の説明】
１…透明基材
２、４、６…ＺｎＳ層
３、５…Ａｇ層
７…ポリビニルブチラール層
８…透明基材

Claims (11)

1. ３つの誘電体層（２、４、６）と交互になった２つの銀層（３、５）を含む薄い多重層を有する透明基材（１）であり、当該２つの銀層以外に銀層が存在せず、当該基材に近い銀層（３）がもう１つの銀層（５）よりも薄くなっている基材であって、上記誘電体層が硫化亜鉛でできていることを特徴とする透明基材。
2. 中間の誘電体層（４）の厚みがその他２つの誘電体層（２、６）の厚みの和の１．１倍以上であることを特徴とする、請求項１記載の基材。
3. 第１の誘電体層（２）と第３の誘電体層（６）の厚みがほぼ等しいことを特徴とする、請求項２記載の基材。
4. 第１及び第３の層のほぼ等しい厚みがおよそ２８nmであることを特徴とする、請求の範囲第３項に記載の基材。
5. 第IV族、第Ｖ族又は第VIII族の金属のうちの１つ、それらの合金のうちの１つ、又は同じ金属もしくは合金の酸化物でできた層を、当該基材の表面に含むことを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１つに記載の基材。
6. 熱可塑性フィルム（７）を用いて第２の透明基材（８）と組合わされていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１つに記載の基材。
7. 第IV族、第Ｖ族又は第VIII族の金属の１つ、その合金の１つ、又は同じ金属もしくは合金の酸化物でできた表層を含んでいることを特徴とする、請求項６記載の基材。
8. 前記表層がチタンを基礎材料とする及び／又は酸化チタンを基礎材料とするものであることを特徴とする、請求項７記載の基材。
9. 前記層が真空熱蒸着技術で被着されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１つに記載の基材。
10. 車両用のガラス（ｇｌａｚｉｎｇ）の製造に使用される、請求項５〜９までのいずれか１つに記載の基材。
11. 車両用加熱ガラスの製造に使用される、請求項１０記載の基材。

Images