JPH05221690A - 撥水性ガラスおよびその製造方法 - Google Patents
撥水性ガラスおよびその製造方法Info
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- JPH05221690A JPH05221690A JP2099692A JP2099692A JPH05221690A JP H05221690 A JPH05221690 A JP H05221690A JP 2099692 A JP2099692 A JP 2099692A JP 2099692 A JP2099692 A JP 2099692A JP H05221690 A JPH05221690 A JP H05221690A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
- C03C17/42—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating of an organic material and at least one non-metal coating
-
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- C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
- C03C17/3405—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of organic materials
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- Organic Chemistry (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Materials Applied To Surfaces To Minimize Adherence Of Mist Or Water (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】耐久性の優れた撥水表面を有するガラス製品お
よびその製造方法を提供する。 【構成】透明ガラス基板上に少なくとも1層の薄膜が被
覆された撥水性ガラスであって、最上層の薄膜が炭素ま
たは炭化物を主成分とする無機物質の膜からなり、その
表面がフッ素化されている撥水性ガラス。最上層の薄膜
表面のフッ素化は、フッ素化カーボンを含有するプラズ
マ中で行われる。
よびその製造方法を提供する。 【構成】透明ガラス基板上に少なくとも1層の薄膜が被
覆された撥水性ガラスであって、最上層の薄膜が炭素ま
たは炭化物を主成分とする無機物質の膜からなり、その
表面がフッ素化されている撥水性ガラス。最上層の薄膜
表面のフッ素化は、フッ素化カーボンを含有するプラズ
マ中で行われる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐久性の優れた撥水性
の薄膜が被覆されたガラス製品およびその製造方法に関
する。
の薄膜が被覆されたガラス製品およびその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、物品の表面を撥水処理する方法と
してはポリテトラフルオロエチレンを被覆するテフロン
(デュポン社商品名)処理がよく知られている。ポリテ
トラフルオロエチレンを物品にコーティングするには、
通常50〜60%のポリテトラフルオロエチレンの固体
を含む水の分散液を作り、その液を金属やセラミックス
などの物品の表面に塗って乾燥させ、次いで約350℃
に加熱する方法がとられている。最近では、物品の表面
にポリシロキサンを主成分とするシリコーンオイルを塗
布することが、自動車用のガラスや衣服の撥水処理とし
て用いられている。
してはポリテトラフルオロエチレンを被覆するテフロン
(デュポン社商品名)処理がよく知られている。ポリテ
トラフルオロエチレンを物品にコーティングするには、
通常50〜60%のポリテトラフルオロエチレンの固体
を含む水の分散液を作り、その液を金属やセラミックス
などの物品の表面に塗って乾燥させ、次いで約350℃
に加熱する方法がとられている。最近では、物品の表面
にポリシロキサンを主成分とするシリコーンオイルを塗
布することが、自動車用のガラスや衣服の撥水処理とし
て用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の撥水処理の
うち、いわゆるテフロンコーティングは潤滑性に優れる
という特性を利用してフライパンや電子ジャーなどの内
面の撥水撥油処理として応用されているが、ポリテトラ
フルオロエチレンはガラスとの付着力が十分でないの
で、ガラス表面の耐久性のある撥水処理としては用いる
ことができないという問題点があった。また、ポリテト
ラフルオロエチレンが有機物質であるため、表面が機械
的に傷つきやすいという問題点があった。また、撥水処
理としてシリコーンオイルをガラス表面にコーティング
することは手軽にできるという利点があるが、撥水性の
膜の摩耗性が劣り、撥水性の効果が持続しないという耐
久性の問題点があった。
うち、いわゆるテフロンコーティングは潤滑性に優れる
という特性を利用してフライパンや電子ジャーなどの内
面の撥水撥油処理として応用されているが、ポリテトラ
フルオロエチレンはガラスとの付着力が十分でないの
で、ガラス表面の耐久性のある撥水処理としては用いる
ことができないという問題点があった。また、ポリテト
ラフルオロエチレンが有機物質であるため、表面が機械
的に傷つきやすいという問題点があった。また、撥水処
理としてシリコーンオイルをガラス表面にコーティング
することは手軽にできるという利点があるが、撥水性の
膜の摩耗性が劣り、撥水性の効果が持続しないという耐
久性の問題点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の従来の
技術が有する問題点を解決するためになされたもので、
ガラス基板上に少なくとも1層の薄膜が積層された撥水
性のガラスであって、前記薄膜の最上層が、炭素膜、ま
たは炭化物を主成分とする無機物質からなる膜であり、
かつ、前記炭素または炭化物の表面の炭素原子がフッ素
化されている撥水性ガラスである。本発明の撥水性ガラ
スのフッ素化された最上層の薄膜の表面には、表面エネ
ルギーの小さいC−F結合が生成されている。本発明に
用いられる最上層の薄膜は、炭素もしくは炭化物を主成
分とする無機質の膜で形成され、その表面がフッ素化さ
れているので、従来の技術のポリシロキサン化合物やフ
ッ素化炭化水素等の有機物質が被覆されたものよりも撥
水性能の耐久性が優れている。ここで、炭化物として
は、SiC、TiC、Cr3C2、ZrC、NbC、Ta
C、WCからなる群から選ばれた少なくとも1種とする
ことが望ましい。これらの無機膜はいずれも優れた化学
的耐久性と、機械的耐久性を有しており、かつ容易にフ
ッ素化処理によりその表面にC−F結合を生成すること
ができる。またこれらの無機膜は、例えば、ガラス基板
との付着力を増加させるために部分的に酸化されていて
もよく、用いるガラス基板が透明である場合、撥水性ガ
ラスの色の調整や撥水性能の耐久性を向上させるために
金属や金属窒化物が副成分として混合されていてもよ
い。炭素膜や炭化物の無機膜を形成する方法は特に限定
されないが、大面積の基板上に成膜する上ではDCスパ
ッタリング法によって成膜されるのが望ましい。最上層
の膜の厚みは、5〜100nm、さらに望ましくは10
〜50nmがよい。膜厚が5nmより薄いと、フッ素化
された撥水性の表面が摩耗等によって消滅してしまうの
で望ましくなく、膜厚が100nmよりも厚くなると撥
水性能に変化は無いものの、膜はがれが生じやすくなる
ので望ましくない。スパッタリング法で炭素もしくは炭
化物を主成分とする膜を形成する場合、通常アルゴンガ
ス雰囲気中で行うが、ガラスと炭素膜または炭化物の膜
との密着性を向上させ、撥水性能の耐久性を向上させる
ために、酸素を導入してスパッタリングを行ってもよ
い。また、酸素の導入により膜の可視光透過率は高くな
るので、膜厚と膜中の酸素量を調節することにより膜の
透明度を調節することができる。
技術が有する問題点を解決するためになされたもので、
ガラス基板上に少なくとも1層の薄膜が積層された撥水
性のガラスであって、前記薄膜の最上層が、炭素膜、ま
たは炭化物を主成分とする無機物質からなる膜であり、
かつ、前記炭素または炭化物の表面の炭素原子がフッ素
化されている撥水性ガラスである。本発明の撥水性ガラ
スのフッ素化された最上層の薄膜の表面には、表面エネ
ルギーの小さいC−F結合が生成されている。本発明に
用いられる最上層の薄膜は、炭素もしくは炭化物を主成
分とする無機質の膜で形成され、その表面がフッ素化さ
れているので、従来の技術のポリシロキサン化合物やフ
ッ素化炭化水素等の有機物質が被覆されたものよりも撥
水性能の耐久性が優れている。ここで、炭化物として
は、SiC、TiC、Cr3C2、ZrC、NbC、Ta
C、WCからなる群から選ばれた少なくとも1種とする
ことが望ましい。これらの無機膜はいずれも優れた化学
的耐久性と、機械的耐久性を有しており、かつ容易にフ
ッ素化処理によりその表面にC−F結合を生成すること
ができる。またこれらの無機膜は、例えば、ガラス基板
との付着力を増加させるために部分的に酸化されていて
もよく、用いるガラス基板が透明である場合、撥水性ガ
ラスの色の調整や撥水性能の耐久性を向上させるために
金属や金属窒化物が副成分として混合されていてもよ
い。炭素膜や炭化物の無機膜を形成する方法は特に限定
されないが、大面積の基板上に成膜する上ではDCスパ
ッタリング法によって成膜されるのが望ましい。最上層
の膜の厚みは、5〜100nm、さらに望ましくは10
〜50nmがよい。膜厚が5nmより薄いと、フッ素化
された撥水性の表面が摩耗等によって消滅してしまうの
で望ましくなく、膜厚が100nmよりも厚くなると撥
水性能に変化は無いものの、膜はがれが生じやすくなる
ので望ましくない。スパッタリング法で炭素もしくは炭
化物を主成分とする膜を形成する場合、通常アルゴンガ
ス雰囲気中で行うが、ガラスと炭素膜または炭化物の膜
との密着性を向上させ、撥水性能の耐久性を向上させる
ために、酸素を導入してスパッタリングを行ってもよ
い。また、酸素の導入により膜の可視光透過率は高くな
るので、膜厚と膜中の酸素量を調節することにより膜の
透明度を調節することができる。
【0005】本発明の第2は、撥水性薄膜が被覆された
ガラスの製造方法であって、ガラス基板上に最上層とし
て炭素または炭化物を主成分とする無機物質からなる薄
膜を形成し、その後前記薄膜をフッ素化カーボンを含有
するプラズマにさらすことにより、前記薄膜の表面にC
−F結合を形成させることを特徴とする撥水性ガラスの
製造方法である。
ガラスの製造方法であって、ガラス基板上に最上層とし
て炭素または炭化物を主成分とする無機物質からなる薄
膜を形成し、その後前記薄膜をフッ素化カーボンを含有
するプラズマにさらすことにより、前記薄膜の表面にC
−F結合を形成させることを特徴とする撥水性ガラスの
製造方法である。
【0006】前記炭化物としては、SiC、TiC、C
r3C2、ZrC、NbC、TaC、WCからなる群から
選ばれた少なくとも1種を用いるのが望ましい。また、
プラズマ処理に際して用いるフッ素化カーボンは、CF
4またはCF4と酸素との混合ガスを用いることができ
る。前記混合ガスの比率は、酸素比が50%未満とする
ことが、十分な撥水性の効果を得る上で望ましい。ま
た、水素化フッ素化カーボン、例えばCHF3であって
も、フッ素化した表面を得ることができる。フッ素化カ
ーボンを含むプラズマを発生させる装置としては、平行
平板型反応性イオンエッチング(RIE)装置や円筒型
プラズマエッチング(PR)装置が使用でき、PR装置
の場合、膜のエッチングよりもフッ素化を支配的に行う
ため、エッチトンネルが取り付けられていてもよい。プ
ラズマ処理条件は、膜表面に要求される性質および装置
に応じて選ぶことができる。
r3C2、ZrC、NbC、TaC、WCからなる群から
選ばれた少なくとも1種を用いるのが望ましい。また、
プラズマ処理に際して用いるフッ素化カーボンは、CF
4またはCF4と酸素との混合ガスを用いることができ
る。前記混合ガスの比率は、酸素比が50%未満とする
ことが、十分な撥水性の効果を得る上で望ましい。ま
た、水素化フッ素化カーボン、例えばCHF3であって
も、フッ素化した表面を得ることができる。フッ素化カ
ーボンを含むプラズマを発生させる装置としては、平行
平板型反応性イオンエッチング(RIE)装置や円筒型
プラズマエッチング(PR)装置が使用でき、PR装置
の場合、膜のエッチングよりもフッ素化を支配的に行う
ため、エッチトンネルが取り付けられていてもよい。プ
ラズマ処理条件は、膜表面に要求される性質および装置
に応じて選ぶことができる。
【0007】
【作用】炭素または炭化物からなる無機物質膜の表面は
C−F結合によりフッ素化されているので、撥水性能を
有し、その機械的および化学的耐久性が優れている。
C−F結合によりフッ素化されているので、撥水性能を
有し、その機械的および化学的耐久性が優れている。
【0008】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。図1は本発明の一実施例の部分断面図で、ガラス基
板3の上に炭化物膜2が被覆されその上にフッ素化処理
層1が設けられている。図2は本発明の他の実施例の一
部断面図で、ガラス基板3の上に選択反射膜4が被覆さ
れ、選択反射膜4の上に炭化物膜2が被覆され、炭化物
膜2の上にフッ素化処理層1が設けられた熱線反射性能
を有する撥水性ガラスの例である。 実施例1 DCスパッタ装置のカソードに炭化ケイ素をターゲット
として設置した。洗浄された表面が親水性のフロートガ
ラス基板をスパッタ装置内にセットし、6×10-6To
rrまで排気後、アルゴンガスを100sccm導入
し、その時の圧力を3mTorrとし、SiC膜をスパ
ッタリングした。その後、平行平板型イオンエッチング
装置内に基板をセットし、4.5×10ー6Torrまで
排気後、CF4ガスを0.015Torrまで導入し、
RF電力50Wで8分間放電を行った。この処理により
純水の接触角が90゜〜100°の撥水性ガラスが得ら
れた。 実施例2 実施例1と同様に、DCスパッタ装置のカソードに炭化
ケイ素をターゲットとして設置した。洗浄された親水性
のガラス基板をスパッタ装置内にセットし、6×10-6
Torrまで排気後、アルゴンおよび酸素の混合ガス
(混合比:Ar/O2=95/5)を3mTorrまで
導入し、SiC膜をスパッタリングした。その後、エッ
チトンネル付円筒型プラズマエッチング装置内に基板を
セットし、0.05Torrまで排気後、CF4ガスを
0.6Torrまで導入し、RF電力300Wで15分
間放電をおこなった。得られた撥水性ガラスサンプルを
装置より取り出し、テーバー社製試験機を用い、表面の
摩耗試験(荷重500g、ホイール:CS−10F、回
転数300)を行った。摩耗試験前後での透過率変化、
ヘイズ率変化はいずれも2%未満であり、耐久性に優れ
た膜が得られた。また、純水の接触角は摩耗試験前が9
5゜で、摩耗試験後は81゜となった。 実施例3 実施例1と同様にしてSiC膜をスパッタリングした
後、エッチトンネル付円筒型プラズマエッチング装置内
に基板をセットし、0.05Torrまで排気後、O2
とCF4の混合ガスをO2/(O2+CF4)の比=1/3
で、全圧0.9Torrまで導入し、RF電力200W
で5分間放電を行った。得られた撥水性ガラスサンプル
の表面に対する純水の接触角は90゜となった。 実施例4 DCスパッタ装置のカソードにTaC焼結体ターゲット
を設置した。洗浄された親水性ガラス基板をスパッタ装
置内にセットし、6*10-6Torrまで排気後、アル
ゴンガスを100sccm導入し、その時の圧力を3m
Torrとし、TaC膜をスパッタリングした。その
後、エッチトンネル付円筒型プラズマエッチング装置内
に基板をセットし、0.05Torrまで排気後、CF
4ガスを1.0Torrまで導入し、RF電力200W
で1分間放電を行った。得られた撥水性ガラスサンプル
の純水の接触角は100゜となった。
る。図1は本発明の一実施例の部分断面図で、ガラス基
板3の上に炭化物膜2が被覆されその上にフッ素化処理
層1が設けられている。図2は本発明の他の実施例の一
部断面図で、ガラス基板3の上に選択反射膜4が被覆さ
れ、選択反射膜4の上に炭化物膜2が被覆され、炭化物
膜2の上にフッ素化処理層1が設けられた熱線反射性能
を有する撥水性ガラスの例である。 実施例1 DCスパッタ装置のカソードに炭化ケイ素をターゲット
として設置した。洗浄された表面が親水性のフロートガ
ラス基板をスパッタ装置内にセットし、6×10-6To
rrまで排気後、アルゴンガスを100sccm導入
し、その時の圧力を3mTorrとし、SiC膜をスパ
ッタリングした。その後、平行平板型イオンエッチング
装置内に基板をセットし、4.5×10ー6Torrまで
排気後、CF4ガスを0.015Torrまで導入し、
RF電力50Wで8分間放電を行った。この処理により
純水の接触角が90゜〜100°の撥水性ガラスが得ら
れた。 実施例2 実施例1と同様に、DCスパッタ装置のカソードに炭化
ケイ素をターゲットとして設置した。洗浄された親水性
のガラス基板をスパッタ装置内にセットし、6×10-6
Torrまで排気後、アルゴンおよび酸素の混合ガス
(混合比:Ar/O2=95/5)を3mTorrまで
導入し、SiC膜をスパッタリングした。その後、エッ
チトンネル付円筒型プラズマエッチング装置内に基板を
セットし、0.05Torrまで排気後、CF4ガスを
0.6Torrまで導入し、RF電力300Wで15分
間放電をおこなった。得られた撥水性ガラスサンプルを
装置より取り出し、テーバー社製試験機を用い、表面の
摩耗試験(荷重500g、ホイール:CS−10F、回
転数300)を行った。摩耗試験前後での透過率変化、
ヘイズ率変化はいずれも2%未満であり、耐久性に優れ
た膜が得られた。また、純水の接触角は摩耗試験前が9
5゜で、摩耗試験後は81゜となった。 実施例3 実施例1と同様にしてSiC膜をスパッタリングした
後、エッチトンネル付円筒型プラズマエッチング装置内
に基板をセットし、0.05Torrまで排気後、O2
とCF4の混合ガスをO2/(O2+CF4)の比=1/3
で、全圧0.9Torrまで導入し、RF電力200W
で5分間放電を行った。得られた撥水性ガラスサンプル
の表面に対する純水の接触角は90゜となった。 実施例4 DCスパッタ装置のカソードにTaC焼結体ターゲット
を設置した。洗浄された親水性ガラス基板をスパッタ装
置内にセットし、6*10-6Torrまで排気後、アル
ゴンガスを100sccm導入し、その時の圧力を3m
Torrとし、TaC膜をスパッタリングした。その
後、エッチトンネル付円筒型プラズマエッチング装置内
に基板をセットし、0.05Torrまで排気後、CF
4ガスを1.0Torrまで導入し、RF電力200W
で1分間放電を行った。得られた撥水性ガラスサンプル
の純水の接触角は100゜となった。
【0009】
【発明の効果】本発明によれば、耐久性に優れた撥水性
膜を形成した撥水性ガラスを得ることができる。また、
炭化物膜はビルの窓ガラスの熱線反射膜として利用する
ことが可能であるので、汚れにくい特性を有する熱線反
射ガラスを製造することができる。
膜を形成した撥水性ガラスを得ることができる。また、
炭化物膜はビルの窓ガラスの熱線反射膜として利用する
ことが可能であるので、汚れにくい特性を有する熱線反
射ガラスを製造することができる。
【図1】本発明の一実施例の部分断面図である。
【図2】本発明の他の実施例の部分断面図である。
1・・・C−F結合層、2・・・炭素膜または炭化物の
膜、3・・・ガラス基板、4・・・選択反射膜、5・・
・撥水性ガラス
膜、3・・・ガラス基板、4・・・選択反射膜、5・・
・撥水性ガラス
Claims (5)
- 【請求項1】ガラス基板上に少なくとも1層の薄膜が積
層された撥水性のガラスであって、前記薄膜の最上層
が、炭素膜、または炭化物を主成分とする無機物質から
なる膜であり、かつ、前記炭素または炭化物の表面の炭
素原子がフッ素化されている撥水性ガラス。 - 【請求項2】前記炭化物が、SiC、TiC、Cr
3C2、ZrC、NbC、TaC、WCからなる群から選
ばれた少なくとも1種であることを特徴とする請求項1
に記載の撥水性ガラス。 - 【請求項3】薄膜が被覆された撥水性ガラスの製造方法
において、ガラス基板上に最上層として炭素薄膜または
炭化物を主成分とする無機物質からなる薄膜を形成し、
その後前記薄膜の表面をフッ素化カーボンを含有するプ
ラズマにさらし、前記薄膜の表面に炭素ーフッ素結合を
形成させることを特徴とする撥水性ガラスの製造方法。 - 【請求項4】前記炭化物が、SiC、TiC、Cr
3C2、ZrC、NbC、TaC、WCからなる群から選
ばれた少なくとも1種である請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】前記フッ素化カーボンが、CF4 またはC
F4と酸素との混合ガスである請求項3または4に記載
の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2099692A JPH05221690A (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 撥水性ガラスおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2099692A JPH05221690A (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 撥水性ガラスおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05221690A true JPH05221690A (ja) | 1993-08-31 |
Family
ID=12042731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2099692A Pending JPH05221690A (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 撥水性ガラスおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05221690A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05319871A (ja) * | 1992-05-22 | 1993-12-03 | Toyota Motor Corp | 混合被膜付きガラス及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-02-06 JP JP2099692A patent/JPH05221690A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05319871A (ja) * | 1992-05-22 | 1993-12-03 | Toyota Motor Corp | 混合被膜付きガラス及びその製造方法 |
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