JPS58181635A - 透明断熱被膜およびその製造方法 - 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】 発明の技術分野 本発明は、透明基体に設けられる透明断熱被膜及びその
製造方法に関する。

背景技術とその問題点 透明基体に、酸化ビスマス層−銀層−酸化ビスマス層の
３層積層構造による多層薄膜全被着することが知られて
いる。適切な厚さとされたこの酸化ビスマス層−銀層−
酸化ビスマス層から成る多層薄膜は、ガラスやプラスチ
ック材の板の如くの透１１１１基体上に於ける優れた断
熱被膜を形成する。

その場合、銀層全快むΩつの酸化ビスマス層は、銀層に
対する反射低減層としての役割り（ｒ果し、牛”Ｉｅこ
可視光領域の光に対する銀層の光透過率を大幅に増大せ
しめる。また、これら酸化ビスマス層は観層に対する保
護層としての役割りも果す、、そして、斯かる断熱被膜
は、その優れた熱遮断効果（低熱放射率）に加えて、太
陽光線ｖＣｌ↑する高透明度ケ呈するという特長を有し
ており、爆らには、通常の陰極スパッターリング手法に
より、優れた均色１’４ｇｋ伴って、安価に形成し得る
ものである３゜断熱窓ガラス板の製造に於いては、今日
では普通、先ず、必要な断熱被膜が大面積のガラス板に
被着嘔れ、その後、断熱被膜を伴った大面積のガラス板
が、要求はれる寸法の断熱窓ガラス板に裁断されるよう
（でなされるが５上述の酸化ビスマス層を含む多層薄膜
は、それがガラス板に被着爆れ〃場合、簡単な火炎還元
法によりガラス板の端部から除去することができ、その
ため、ガラス板の端部Ｖこ、ガラス表面に接着されるよ
うになされた１出常の接着剤全容易に配すことができる
ことになるので、断熱窓ガラス板の製造に極めて都合が
よい断熱被膜となる１、そして、上述の多層薄膜が断？
Ａ扱膜として用いられた場合には、ガラス板の端部から
断熱被膜が除去された後、断熱被膜が施さ、？した表面
部分を有するガラス板が、断熱被膜が被義芒れていない
窓ガラス板の場合と同様な仕上げ機を用いて、断熱窓ガ
ラス板に成型される。

しかしながら、斯かる酸化ビスマス層−銀層−酸化ビス
マス層から成る多層薄膜は、太陽光線中、）紫外線に対
する耐久性に欠けている。紫外線は、ｒ層薄膜を黒化せ
しめ、太陽光線に対する透明度の低下及び断熱効果の低
減ｉｔねく。この黒化現象は、銀層を形成する銀が紫外
線によって活性化芒れ、酸化ビスマス層中に拡散してそ
こに銀分子と（〜で沈着することにより生ずると考えら
れる。

この問題を解決すべく、銀層と酸化ビスマス層との間に
、望ましくは４ｎｍｉ度の厚さの、酸化鉛、酸化アンチ
モニもしくは酸化テルルの中間層を−配すことが提案さ
れている。このような中間層は通常の陰極スパッターリ
ング手法により形成することができるものではあるが、
追加の層の被着に要する費用が嵩み、多層薄膜全体が比
較的高価なものになってしまう。

発明の目的 １ｆｌｔかる点に鑑み本発明は、通常の陰極スバツタ−
９７７手法を用いて安価に形成することができる３層構
造とてれ、しかも、入射光に晒てれたもとに於いても次
第Ｖこ黒化が進んでいくということがないようにされた
、基本的に酸化ビスマス層−銀層−酸化ビスマス層の多
層薄膜から成る透明断熱被膜、及び、斯かる透明断熱被
膜全容易に得ることができる製造方法全提供することを
目的とする。。

発明の概要 本発明に係る透明断熱被膜は、透明基体に被着するに好
適なもので、本質的には酸化ビスマス層−銀層−酸化ビ
スマス層の多層薄膜から成り、酸化ビスマス層に少なく
とも７種の電気陰性度が大なる物質が混入されるという
改良がばかられたものと芒れる１、そして、望ましくは
、電気陰性度が犬なる物質は、ビスマスより電気陰性度
が犬である物質、即ち、ビスマスより標準電極電位が高
い物質ときれる。。

斯かる電気陰性度が大なる物質は、例えば、インジウム
、鉄、ニッケル、亜鉛、マンガン、マグネシウム、チタ
ニウム、カドミウム及びジルコンで構成されるグループ
から選ばれる。これら元素は、０．２〜７０．０重量パ
ーセントの範囲で混入はれるのが良く、マンガンが約０
．乙重量パーセント混入されるのが特に効果的であるこ
とが確かめられている。この場合には、黒化が回避され
るのみならず、例えば、指紋の痕跡にもとすく腐食に対
する感度が実質的に低減される効果°もある。

また、このようにして得られる酸化ビスマスと電気陰性
度が犬である物質との混合物は、純粋な〜化ビスマスと
略同様に、陰極スパッターリング手法によりリアクティ
ブ・スパッターリングをなし得、スパッターリング率は
純粋な酸化ビスマスとほとんど違わないという利点があ
り、従って、４・発明に於ける酸化ビスマス層−銀層−
酸化ビスマス層の多層薄膜全体は、通常の陰極スパッタ
ーリング手法によって安価に形成され得るものとなる。

σらに、マンガンが選ばれた場合には、例えば、鉄、ク
ロミウム、ランクニウム、セリウムもしくはイノジウム
の３価の金属が、酸化ビスマスとマンガフの混合物に、
マンガンと３価の金属との間でスピネル構造が形成され
るべく加えられるのも効果的である。この場合には、例
えば、蒸着過程で酸素分子が高過ぎて、酸化ビスマスが
過酸化状態とされたとしても、酸素の放出が回避され、
その結果、多層薄膜全体が黒化することが回避される１
゜ 紫外線のもとに於ける酸化ビスマス層−銀層−酸化ビス
マス層の多層薄膜の黒化現象は、銀の酸化に起因するこ
とが実験的に判明している。′１．た、黒化した多層薄
膜全２５０°Ｃの温度のもとて短時間アニ〜リングケ行
う場合には、黒化現象が消えることも判明している。酸
化銀は２５０°Ｃを越える温度のもとでは不安定である
。

本発明ｒこもとすいてマンガンの如くの電気陰性度が大
である物質を添加することにより、紫外線のもとに於い
て、酸化ビスマスから酸素の分離を防ぐことができ、そ
れにより銀の酸化を防ぐことができることになる。しか
しながら、酸素が過剰である場合には、マンガンは、例
えば、紫外線のもとに於いて、容易に酸素を分離せしめ
る高原子価状態に達することになるが、斯かる高原子価
状態は、適当なスピネル構造がとられることによりｈツ
ノ市され得るものである。

本発明に係る透明断熱被膜全作るにあたっては、弄す、
例えば、ガラス板やプラスチック板の透明基体上に、直
接、添加剤が加えられた酸化ビスマス層が施さｎる。次
に、その上に銀層が置かれ、ぴらに、銀層が、最上層と
なる添加剤が加えられた酸化ビスマス層で覆われる。こ
れら各層はいずＶも、例えば、陰極スパッターリング手
法で形成ぴれる１、そして、このような積層が形成され
る前に、最下層及び最上層全形成する酸化ビスマスに、
例にば、マンガフ等のビスマスあるいは酸化ビスマスよ
り電気陰性度が犬である金属が加えられ、でらに、マン
ガンが加えられた場合には、必要に尾にて、例えば、鉄
、クロミウム、ランクニウム、セリウムあるいはインジ
ウム等の３価の金属〃；、マンガンを低原子価状態で安
定させるべくカロえられる１Ｊ斯かる酸化ビスマス合金
もしくは混合物は、紫外線のもとに於ける黒化全効果的
に防ぐことカーできるものとなり、また、その陰極スフ
；ツタ−１ノング中に於けるスノくツタ−リング率は、
概略純粋な酸化ビスマスの場合と同じである。このよう
に作成妊れる本発明に係る透明断熱被膜全形成する多層
薄膜に、純粋な酸化ビスマス層が用いられる多層薄膜よ
り実質的に腐食しにくいという利点もあり、しかも、火
炎還元手法により除去できるという利点け、純粋な酸化
ビスマスが用いられた多層薄膜の場合と同様に確保され
ている。

ガラス板のほか、例えば、プラスチック板の如くの神々
の透明板も、本発明に係る透明断熱被膜が施される透明
基体として好適である１、そして、本発明に係る透明断
熱被膜が被着されたプラスチック板は、例えば、２枚の
ガラス板の間に挾まれて、あるいは、７枚の断熱ガラス
板上に固着されて月１いられ、いずれの場合にも、断熱
ガラス板の断熱効果が大幅に改善される。

実　　施　　例 以下、本発明の実施例について図面を参照して述べる１
゜ 第１図には、本発明に係る透明断熱被膜の一例が施され
た無色、透明なガラス板石の断面が示さｊている。この
ガラス板石で形成される透明基体１ｖこ、直接、少なく
とも７種の上述の如くの電気陰性度が犬なる物質が加え
られた酸化ビスマス（Ｂｉ２０．ｙ）で作られた第１の
層（酸化ビスマス層）／が配されている。ここで、混入
せしめられた電偲陰性度が犬なる物質は、ビスマスもし
くは酸化ヒスマスより電気陰性度が犬である物質、即ち
、ヒスマスもしくは酸化ビスマスより標準電極電位が高
い物質とされており、例えば、インジウム、鉄、ニッケ
ル、亜鉛、マンガン、マグネシウム、チタニウム、カド
ミウム及びジルコンから成る元素グループから選ばれて
いる。そして、選ばれた元素は、０．２〜１０．０重量
パーセントの範囲で混入芒れ、例えば、マンガンが約０
．乙重量ノく一セント混人σれる。、そして、マンガン
が加えられた場合には、さらに、鉄、クロミウム、ラン
タニウム、セリウム及びインジウムから成る３価の金属
元素グループから選ばれたものが、マンガンを低原子価
状態で安定化させる目的で加えられる。

この第１の層／は、約３０ｎｍの厚さ金有している。そ
して、第１の層／に続いて、約／３ｎｍの厚さを有する
銀で作られた第２の層３が配され、σらに、この銀層（
第２の層３）の上に、少なくとも７種の上述の如くの電
気陰性度が大なる物質が加えられた酸化ビスマスで作ら
れた第３の層（、酸化ビスマス層）５が配されている。

この第３の層Ｓについても、混入せしめられた電気陰性
度が大なる物質については、第１の層／の場合と同様と
されている。そして、第３の層Ｓは、約２りｎｍの厚さ
？有している。

これら、第１、第λ及び第３の層／、３及びＳから成る
多層薄膜により、本発明に係る透明断熱被膜が形成σれ
ているのである。

ここに示された本発明に係る透明断熱被膜は、６週間に
わたって紫外線のもとに於いて使用しても黒化が認めら
れなかった。また、この透明断熱被ｌ１ｌＩは熱に対し
て安定であり、６週間にわたる１００”　Ｃの温度のも
とてのアニーリング後でも、何着変化が認められなかっ
た。そして、この透明断熱被膜全形成する多層薄膜は、
純粋な酸化ビスマス層が用いらｎる場合に比して、腐食
しにくく、しかも、火炎還元手法によりガラス板の端部
から容易に除去できるものであり、このような本発明ｖ
Ｃ係る透明断熱被膜が施されたガラス板石に扱いν、い
ものとなっている。

この透明断熱被膜が厚さ４ｔｍｍ、元透過率約９０パー
セントのガラス板に施された場合の光透過率は約ｇｏパ
ーセントである。そして、この透明断熱被膜の熱放射率
は、ガラス表面の熱放射率がｏ、ｇｓであるのに対し、
０．／である、１斯かる本発明に係る透明断熱被膜は、
通常の陰極スパッターリング手法により、ガラス板石の
透明基体上に、独立した第１、第２及び第３の層／。

３及びＳ′に順次形成することによって得ることができ
る１、その場合、第１及び第３の層／及びり、即ち、酸
化ビスマス層は、例えば、アルゴンと酸素との混合ガス
による反応雰囲気中で形成され、′！ｉた、第λの層３
、即ち、銀層は、例えば、アルゴン・ガス雰囲気等の、
第１及び第３の層／及び汐の場合とは異った反応雰囲気
中で形成される、第２図は、本発明に係る透明断熱被膜
が適用された断熱窓ガラス部材の一例を示す１、この例
は、２枚の窓ガラス板７及びｇが間隔／／全装いて互い
に平行に対向配置され、そのうちの一方に本発明に係る
透明断熱被膜９が施さ扛て構成された、２重構造の断熱
窓ガラス部材とされている。この断熱窓ガラス部材に於
ける２枚の平行窓ガラス板７及びｇは、それらの端部が
接着剤んＩ用いて接着σれ、もしくけ、溶着されて、両
者間に密閉部が形成さ扛る。なお、平行窓ガラス板７及
びどの間には、所定の間隔を保持すべく、スペーサ（図
示せず）を設けることができる。そして、透明断熱被膜
９は、その低熱放射率特性にもとすき、熱放射を低減し
て、一枚の窓ガラス板７及びｇのに係る透明断熱被膜が
施された窓ガラス板は、太陽光線に対しての透明度が高
く、従って、太陽光集光効果を有するものとなる。

第３図は、本発明に係る透明断熱被膜が適用された断熱
窓ガラス部材の他の例を示す。この例では、本発明に係
る透明断熱被膜９は、プラスチック仮１０上に施され、
この透明断熱被膜ワが施さ７またプラスチック板１０は
、図示される如く、２枚の窓ガラス板７及びどの間にス
ペーサ／３によって支持されて広がっている。

発明の効果 以上の説明から明らかな如く、本発明によれば、）Ａ、
本釣には、酸化ビスマス層−銀層−酸化ビスマス層から
成る３層薄膜構造となし、両酸化ビスマス層ケ少なくと
も７種の電気陰性度が犬なる物質か混入せしめられたも
のとすることにより、酸化ヒスマス層に混入せしめられ
た電気陰性度が大なる物質の作用にもとすく、紫外線に
晒されたもとに於いても黒化現象を生じない良好な特性
を示し、苗って、長期の使用に於いても透明度の低下及
び断熱効用の低減ケはとんど生じない、優れた透明断熱
被膜を得ることができる。そのうえ、本発明に係る透明
断熱被膜は、各層が通常の陰極スパッター９フフ手法で
形成され得る、３層から成る簡単な構浩ときれているの
で、安価に得ることができる。

σらに、本発明に係る透明断熱被膜の製造方法ＶＣよれ
ば、酸化ビスマスに電気陰性度が犬なる物＋Ｐｔが加え
られた混合物による層、銀層及び酸化ビスマスに電気陰
性度が犬なる物質が加えられた混合物ＶＣよるもうひと
つの層が、例えば、通常の陰極スパンターリング手法で
順次形成されることにより、本発明にもとず〈電気陰性
塵が犬なる物質が〜゛化ビスマス層−銀層−電気陰性度
が犬なる物質が混入された酸化ビスマス層の３層薄膜構
造が１１られるので、本発明に係る透明断熱被膜を極め
て容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る透明断熱被膜の一例が施されたガ
ラス板を示す断面図、第２図は本発明に係る透明断熱被
膜が適用された断熱窓ガラス部材の一例金示す断面図、
第３図は本発明に係る透明断熱被膜が適用された断熱窓
ガラス部材の他の例全示す断面図である。 図中、／は第１の層（酸化ビスマス層）、３は第２の層
（銀層）、Ｓは第３の層（酸化ビスマス層）、乙（・よ
ガラス板、７及びとは窓ガラス板、９は透明断熱破膜、
１０はプラスチック板である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）酸化ビスマスに少なくとも７種の電気陰性度が大
   なる物質が加えられた混合物で成るλつの層に銀で成る
   層が挾１れた積層構造をもって形成されたことを特徴と
   する透明断熱被膜。 （２）上記電気陰性度が犬なる物質がビスマスより犬な
   る電気陰性度を有すものとされたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の透明断熱被膜。、 （、？）上記電気陰性度が犬なる物質が酸化ビスマスよ
   り大なる電気陰性度全有すものときれたこと全特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の透明断熱被膜３゜ （４）　　上記電気陰性度が大なる物質が、インジウム
   、鉄、ニッケル、亜鉛、マンガン、マグネンウノ１、チ
   タニウム、カドミウム及びジルコンで構成きれるグルー
   プから選ばれたこと全特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の透明断熱被膜。 （５）上記混合物で成るΩつの層の夫々に於いて、上記
   電気陰性度が犬なる物質が０．２〜７０．０重量パーセ
   ント混入されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   り項記載の透明断熱被膜。 （乙）上記混合物で成るΩつの層の夫々に於いて、マン
   ガンが約０．乙重量パーセント混入されていることｔ％
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の透明断熱被膜。 （７）上記混合物で成るΩつの層の夫々に於いて、マン
   ガンに加え、鉄、ランタニウム、クロミウム、セリウム
   及びインジウムで構成されるグループから選ばれた原子
   価が３価の物質が、スピネル構造か形成きれてマンガン
   が低原子価状態で安定せしめられるようになる量だけ混
   入されていることを’ｉ’＋徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の透明断熱被膜。 （ｇ）　　上記混合物で成るΩつの層のうちの一方が約
   ／Ｓ〜約夕θｎｍの厚さを有するものとさｎたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１、第コ、第３、第グ、第Ｓ
   １第乙もしくは第７項記載の透明断熱波膜１、 （９）　　ｉ記混合物で成る氾つの層のうちの他方が約
   １０〜約１１０ｎｍの厚さ？有するものとてれたことを
   特徴とする特許請求の範囲第に項記載の透明断熱波膜。 （１０）上記銀で成る層が約７０〜約２００　ｎ　ｍの
   厚−ｇｋ有するものとされたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１、第λ、第３、第グ、第Ｓ、第６、第７、第
   ｇもしくは第９項記載の透明断熱波膜。 （／／）ｌ記混合物で成る一つの層のうちの一方が約７
   ０〜約’ｌＯｎｍの厚さを有するものとされたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１、第一、第３、第グ、第５
   、第６、第７もしくは第１０項記載の透明断熱被膜。 （／２）透明基体上に酸化ビスマスと酸化ビスマスより
   電気陰性度が犬である物質とで成る第１の層を形成し、
   次Ｇ（、上記第１の層上に銀で成る第一の贋金形成し、
   芒らに、上記第２の層上に酸化ビスマスと酸化ビスマス
   より電気陰性度が犬である物質とで成る第３の層を形成
   すること全特徴とする透明断熱被膜の製造方法。 （／、、？）上記第１、第一及び第３の層の夫々を陰極
   スパッターリング手法で形成することを特徴とする特許
   請求の範囲第７２項記載の透明断熱被膜の製造方法。