JP2006036631A

JP2006036631A - Low-maintenance coating

Info

Publication number: JP2006036631A
Application number: JP2005203130A
Authority: JP
Inventors: Annette Krisko; クリスコ、アネット
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2004-07-12
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2006-02-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glass coating which is excellent in durability, optical physical properties, cleanability and maintenance property, and obtained by a production process with high reliability; and a method for depositing the same. <P>SOLUTION: The coating includes two films comprising a first film containing silica (e.g. silicon dioxide) and a second film containing titania (e.g. titanium dioxide). Preferably, both the films are provided within a specified thickness range. Further, a method for depositing such a coating is also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ガラスシートおよびその他の基材のための薄膜コーティングを提供する。更に詳しくは、本発明は、シリカのような、薄膜ベース層上に堆積された、チタニアのような、薄い光触媒フィルムを含む薄いフィルムコーティングを提供する。また、本発明は、そのようなコーティングをガラスシートおよびその他の基材上に堆積させる方法を提供する。 The present invention provides thin film coatings for glass sheets and other substrates. More particularly, the present invention provides a thin film coating comprising a thin photocatalytic film, such as titania, deposited on a thin film base layer, such as silica. The present invention also provides a method for depositing such coatings on glass sheets and other substrates.

長年の間、二酸化チタンが光触媒として用いることができることが知られている。自己浄化機能を持つ光触媒コーティングの提供に関して相当量の研究がなされている。自己浄化光触媒窓コーティングの研究は、特に、調査の活発な分野である。そのようなコーティングは、一般的に、二酸化チタンを含む窓ガラスにより実行される。これらのコーティングは、一般に、二酸化チタンの比較的厚い層および／または高レベルの光活性を達成するために設計された特殊な下層システムによって供給される。厚い二酸化チタン層は、あいにく、高レベルの可視反射を引き起こし、鏡のような外観を生じさせる。この高い可視反射は、窓上のごみの外観を誇張する傾向にある。さらに、既知の下層システムは、一般に、許容できる光活性レベルを達成するための下層フィルムのために特殊な物質および結晶構造を用いなければならないことを悟らせる。その上、多くの光触媒コーティングは、許容できるレベルの光活性を達成するためのフィルムの堆積の間若しくは後に加熱が必要であることを悟らせる。 For many years it has been known that titanium dioxide can be used as a photocatalyst. Considerable research has been done on providing photocatalytic coatings with self-cleaning capabilities. Research on self-cleaning photocatalytic window coatings is an especially active area of research. Such a coating is generally performed with a glazing comprising titanium dioxide. These coatings are typically provided by a relatively thick layer of titanium dioxide and / or a special underlayer system designed to achieve a high level of photoactivity. A thick titanium dioxide layer unfortunately causes a high level of visible reflection and produces a mirror-like appearance. This high visible reflection tends to exaggerate the appearance of the dust on the window. Furthermore, known underlayer systems generally realize that special materials and crystal structures must be used for the underlayer film to achieve acceptable photoactive levels. Moreover, many photocatalytic coatings realize that heating is required during or after film deposition to achieve an acceptable level of photoactivity.

また、既知の光触媒コーティングは、窓に用いられるコーティングの適用に理想的な機能より低い機能を持つ傾向にある。上記のとおり、多くの既知の光触媒コーティングの可視反射は、許容できないほど高い。さらに、これらのコーティングの反射色は、理想的でない傾向にある。その上、いくつかのこれらのコーティングは、高い光活性レベルを促進するために大きな表面積を持つよう設計されるため、特に高い表面粗さを持つ。これらの粗いコーティングは、あいにく、非常に磨耗に対して傷つきやすい。また、それらは、それらの高い表面粗さのために、ごみおよびその他の汚染物が付着することおよび頑固に留まることに特に影響されやすい。最終的に、多くの最近の光触媒コーティング（例えば、光活性を最大にするために用いられる複合下層システム）において、これらのコーティングが一番の表面コーティングに要求される耐用寿命（例えば、時間をかけすぎた実地の耐久性）を示すのか不明である。 Also, known photocatalytic coatings tend to have lower functionality than is ideal for application of coatings used for windows. As noted above, the visible reflection of many known photocatalytic coatings is unacceptably high. Furthermore, the reflective colors of these coatings tend to be non-ideal. In addition, some of these coatings have a particularly high surface roughness because they are designed to have a large surface area to promote high photoactivity levels. Unfortunately, these rough coatings are very sensitive to wear. They are also particularly susceptible to dirt and other contaminants adhering and staying stubborn because of their high surface roughness. Finally, in many modern photocatalytic coatings (eg, composite underlayer systems used to maximize photoactivity), these coatings require the longevity (eg, time-consuming) required for the first surface coating. It is unclear whether it shows too much durability of the actual field.

本発明は、異例の耐久性、光物性、信頼性の高い生産工程、および驚くべき清浄性／保守特性を生じる低保守コーティングを提供する。 The present invention provides a low maintenance coating that produces exceptional durability, optical properties, reliable production processes, and surprising clean / maintenance characteristics.

特定の実施形態において、本発明は、ガラスシート上の低保守コーティングを提供する。前記低保守コーティングは、前記ガラスシートの第１の主表面上に直接に位置する第１のフィルムおよび前記第１のフィルム上に直接に位置する第２のフィルムを含む。本発明の種々の実施形態において、前記第１のフィルムは、約３００オングストローム未満、好ましくは約１５０オングストローム未満、より好ましくは約７０オングストローム〜約１２０オングストロームの範囲の厚みを有するベースフィルム（例えば、シリカ）を含む。本発明の種々の実施形態における前記第２のフィルムは、約３００オングストローム未満、好ましくは約１５０オングストローム未満、より好ましくは約３０オングストローム〜約１２０オングストロームの厚みを有する薄い光触媒フィルム（例えば、チタニア）を含む。 In certain embodiments, the present invention provides a low maintenance coating on a glass sheet. The low maintenance coating includes a first film located directly on the first major surface of the glass sheet and a second film located directly on the first film. In various embodiments of the invention, the first film is a base film (e.g., silica) having a thickness in the range of less than about 300 angstroms, preferably less than about 150 angstroms, more preferably from about 70 angstroms to about 120 angstroms. )including. The second film in various embodiments of the present invention comprises a thin photocatalytic film (eg, titania) having a thickness of less than about 300 angstroms, preferably less than about 150 angstroms, more preferably from about 30 angstroms to about 120 angstroms. Including.

その他の実施形態において、本発明は、低保守コーティングの堆積方法を提供する。前記方法は、ガラスシートの第１の主表面上に直接に第１のフィルムを堆積することおよび前記第１のフィルム上に直接に第２のフィルムを堆積することによりガラスシート上に低保守コーティングを堆積することを含む。本発明のある実施形態において、前記第１のフィルムは、シリカを含み、それは約７０オングストローム〜約１２０オングストロームの範囲の厚みに堆積される。前記第２のフィルムは、チタニアを含み、それは約３０オングストローム〜約１２０オングストロームの範囲の厚みに堆積される。いくつかのこられの実施形態において、前記両フィルムは、好ましくは前記基材が低温（例えば、約２５０℃未満、好ましくは、２００℃未満）に保持されている間に、スパッタリングにより堆積される。 In other embodiments, the present invention provides a method for depositing a low maintenance coating. The method includes a low maintenance coating on a glass sheet by depositing a first film directly on the first major surface of the glass sheet and depositing a second film directly on the first film. Depositing. In one embodiment of the invention, the first film comprises silica, which is deposited to a thickness in the range of about 70 angstroms to about 120 angstroms. The second film includes titania, which is deposited to a thickness in the range of about 30 angstroms to about 120 angstroms. In some of these embodiments, the films are preferably deposited by sputtering while the substrate is held at a low temperature (eg, less than about 250 ° C., preferably less than 200 ° C.).

以下の詳細な説明は図面を参照しながら読まれるものであり、図面においては、別の図面中の同様の要素には、同様の参照番号が付されている。図面は、一定の率で縮尺する必要のないものであり、選択された実施形態を表してはいるが、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。当業者であれば、ここに示された実施例が、利用可能で且つ本発明の範囲内である、多くの好適な代替手段を有していることを認めるであろう。 The following detailed description is to be read with reference to the drawings, in which like elements in different drawings are given like reference numerals. The drawings are not necessarily to scale, and represent selected embodiments, but are not intended to limit the scope of the invention. Those skilled in the art will recognize that the embodiments shown herein have many suitable alternatives that are available and within the scope of the present invention.

特定の実施形態においては、本発明は、低保守コーティング４０を備えた基材１０を提供する。種々の基材が、本発明における使用に好適である。好ましくは、前記基材１０は、通常若しくは概ね向かい合った第１の主表面１２および第２の主表面１４を有するシート状基材である。多くの実施形態において、前記基材は、透明材料のシート（即ち、透明なシート）である。しかしながら、前記基材は、透明である必要はない。しかしながら、多くの応用において、前記基材は、ガラスまたは透明プラスチックのような、透明の（若しくは少なくとも半透明の）材料を含む。例えば、前記基材１０は、好ましい実施形態において、ガラスシート（例えば、窓板）である。種々の既知のガラス種を用いることができ、ソーダ石灰ガラスが好ましい。 In certain embodiments, the present invention provides a substrate 10 with a low maintenance coating 40. A variety of substrates are suitable for use in the present invention. Preferably, the base material 10 is a sheet-like base material having a first main surface 12 and a second main surface 14 which are normal or substantially opposed to each other. In many embodiments, the substrate is a sheet of transparent material (ie, a transparent sheet). However, the substrate need not be transparent. However, in many applications, the substrate comprises a transparent (or at least translucent) material, such as glass or transparent plastic. For example, the base material 10 is a glass sheet (for example, a window plate) in a preferred embodiment. Various known glass types can be used, soda lime glass is preferred.

本発明においては、様々なサイズの基材を使用することができる。一般に、大面積の基材が使用される。特定の実施形態は、少なくとも約．５メートル、好ましくは、少なくとも約１メートル、おそらく更に好ましくは、少なくとも約１．５メートル（例えば、約２メートル〜約４メートルの範囲）、およびいくつかの場合においては、少なくとも約３メートルの幅を持つ基材１０を含む。 In the present invention, substrates of various sizes can be used. In general, a large area substrate is used. Certain embodiments have at least about. A width of 5 meters, preferably at least about 1 meter, perhaps more preferably at least about 1.5 meters (eg, in the range of about 2 meters to about 4 meters), and in some cases at least about 3 meters wide A substrate 10 having

本発明においては、様々な厚みの基材を使用することができる。一般に、約１〜５ｍｍの厚みを持つ基材（例えば、ガラスシート）が使用される。特定の実施形態は、約２．３ｍｍ〜約４．８ｍｍの範囲、おそらく更に好ましくは、約２．５ｍｍ〜約４．８ｍｍの範囲の厚みを持つ基材１０を含む。いくつかの場合においては、約３ｍｍの厚みを持つガラス（例えば、ソーダ石灰ガラス）のシートが使用される。 In the present invention, substrates having various thicknesses can be used. In general, a substrate (for example, a glass sheet) having a thickness of about 1 to 5 mm is used. Particular embodiments include a substrate 10 having a thickness in the range of about 2.3 mm to about 4.8 mm, and perhaps more preferably in the range of about 2.5 mm to about 4.8 mm. In some cases, a sheet of glass (eg, soda lime glass) with a thickness of about 3 mm is used.

特定の実施形態において、本発明は、低保守コーティング４０を備えた基材１０を提供する。前記コーティング４０は、好ましくは、前記基材１０の主表面１２を覆って（例えば、完全に覆って）堆積される。前記低保守コーティング４０は、２つのフィルム：（１）前記基材１０の主表面１２を覆って堆積された第１のフィルム３０；および（２）前記第１のフィルム３０を覆って堆積された第２のフィルム５０を含む。 In certain embodiments, the present invention provides a substrate 10 with a low maintenance coating 40. The coating 40 is preferably deposited over the major surface 12 of the substrate 10 (eg, completely covered). The low maintenance coating 40 has two films: (1) a first film 30 deposited over the major surface 12 of the substrate 10; and (2) deposited over the first film 30. A second film 50 is included.

本発明の種々の実施形態において、前記第１のフィルム３０は、シリカ（例えば、二酸化ケイ素）のようなベースフィルムを含み、好ましくは、前記基材１０上に直接（例えば、前記基材の主表面１２上に直接）堆積される。このフィルムは、好ましくは、二酸化ケイ素からなる、若しくは、実質的に二酸化ケイ素からなる。しかしながら、前記第１のフィルム３０における前記シリカは、前記フィルム３０中で酸化される、アルミニウムのような、少量の導電性物質を含むことができる。例えば、このフィルム３０は、少量のアルミニウム若しくはターゲットの導電性を高める別の金属を含むケイ素含有ターゲットのスパッタリングにより堆積することができる。前記第１のフィルム３０（全体の厚みが実質的にシリカからなる）は、好ましくは、約３００オングストローム未満、より好ましくは、約１５０オングストローム未満（例えば、約４０オングストローム〜約１５０オングストロームの範囲）、さらに好ましくは、約７０オングストロームおよび約１２０オングストロームの物理的厚みを持つ（例えば、堆積される）。これらの驚くべき小さな厚みは、前記本発明のコーティングの異例の特性の配列を驚くほどに容易にする。 In various embodiments of the present invention, the first film 30 includes a base film such as silica (eg, silicon dioxide), preferably directly on the substrate 10 (eg, the main film of the substrate). Deposited directly on surface 12). This film preferably consists of silicon dioxide or consists essentially of silicon dioxide. However, the silica in the first film 30 can include a small amount of conductive material, such as aluminum, that is oxidized in the film 30. For example, the film 30 can be deposited by sputtering of a silicon-containing target containing a small amount of aluminum or another metal that increases the conductivity of the target. The first film 30 (whose overall thickness consists essentially of silica) is preferably less than about 300 angstroms, more preferably less than about 150 angstroms (eg, in the range of about 40 angstroms to about 150 angstroms), More preferably, it has a physical thickness of about 70 angstroms and about 120 angstroms (eg, deposited). These surprisingly small thicknesses make it surprisingly easy to arrange the unusual properties of the inventive coating.

前記コーティング４０は、チタニアのような、光触媒フィルムを含む第２のフィルム５０を含み、好ましくは、前記第１のフィルム３０上に直接堆積される。本発明の実施形態において、チタン、鉄、銀、銅、タングステン、アルミニウム、亜鉛、ストロンチウム、パラジウム、金、白金、ニッケル、コバルトおよびそれらの組合せの酸化物に含まれる１種若しくはそれより多くの種類の光触媒物質が使用されるが、これに限定されない。好ましい実施形態において、このフィルム５０は、二酸化チタンからなる、若しくは、実質的に二酸化チタンからなる。しかしながら、いくつかの実施形態においては、前記第２のフィルム５０は、亜当量チタン酸化物（ＴｉＯ_x、ここでｘは２未満）からなる、若しくは、実質的に亜当量チタン酸化物からなる。前記第２のフィルム５０（全体の厚みが実質的にチタニアからなる）は、好ましくは、約３００オングストローム未満、より好ましくは、約１５０オングストローム未満（例えば、約３０オングストローム〜約１５０オングストロームの範囲）、さらに好ましくは、約３０オングストローム〜約１２０オングストロームの物理的厚みを持つ（例えば、堆積される）。前記第２のフィルム５０がこれらの驚くべき小さな厚みで提供されたとき、特に、実質的に二酸化チタンからなり、前記の厚みで実質的に二酸化ケイ素からなる第１のフィルムとの組合せで提供されたときに、予期しない保守特性（ごみおよび他の汚染物の限界量の引き受けおよび前記コーティング上に積もったそれらの汚染物の容易な除去の提供に関する異例の特性を含む）を提供し、同時に、予期しない低可視反射、中性色、および予期しない耐久性を達成することを見出した。さらに、好ましい実施形態において、前記第２のフィルムは、低温で堆積されたスパッタフィルム（例えば、前記基材が約２５０℃未満、好ましくは、２００℃未満に保持されたスパッタ堆積）であり、特に驚くべきは、この特徴のスパッタフィルムがそのような予期しない低保守特性を示すことである。 The coating 40 includes a second film 50 that includes a photocatalytic film, such as titania, and is preferably deposited directly on the first film 30. In embodiments of the invention, one or more types included in oxides of titanium, iron, silver, copper, tungsten, aluminum, zinc, strontium, palladium, gold, platinum, nickel, cobalt and combinations thereof However, the photocatalytic substance is not limited to this. In a preferred embodiment, the film 50 consists of titanium dioxide or consists essentially of titanium dioxide. However, in some embodiments, the second film 50 consists of sub-equivalent titanium oxide (TiO _x , where x is less than 2) or consists essentially of sub-equivalent titanium oxide. The second film 50 (whose overall thickness consists essentially of titania) is preferably less than about 300 angstroms, more preferably less than about 150 angstroms (eg, in the range of about 30 angstroms to about 150 angstroms), More preferably, it has a physical thickness (eg, deposited) of about 30 angstroms to about 120 angstroms. When the second film 50 is provided in these surprisingly small thicknesses, it is provided in particular in combination with a first film consisting essentially of titanium dioxide and consisting essentially of silicon dioxide with said thickness. Providing unexpected maintenance characteristics (including exceptional characteristics regarding the acceptance of marginal amounts of dirt and other contaminants and providing easy removal of those contaminants on the coating), at the same time, It has been found to achieve unexpected low visible reflection, neutral color, and unexpected durability. Further, in a preferred embodiment, the second film is a sputtered film deposited at a low temperature (eg, sputter deposition in which the substrate is held below about 250 ° C., preferably below 200 ° C.), in particular Surprisingly, this feature of sputtered film exhibits such unexpected low maintenance properties.

ある特定の実施形態は、実質的にシリカ（例えば、ＳｉＯ₂）からなる第１のフィルム３０上に約７０オングストローム〜約１２０オングストロームの範囲の厚みで直接堆積された第１の主表面１２を持つ基材１０（例えば、ガラスシート）を提供し、ここで、実質的にチタニア（例えば、ＴｉＯ₂）からなる第２のフィルム５０は、前記第１のフィルム３０上に約３０オングストローム〜約３００オングストロームの範囲の厚みで直接堆積される。この特徴のいくつかの好ましい実施形態において、前記第１のフィルム３０は、約７０オングストローム〜約１２０オングストロームの範囲、おそらく最適には約１００オングストロームの厚みを持ち、前記第２のフィルム５０は、約３０オングストローム〜約１２０オングストロームの範囲、おそらく最適には約１００オングストロームの厚みを持つ。 Certain embodiments have a first major surface 12 deposited directly on a first film 30 consisting essentially of silica (eg, SiO ₂ ) with a thickness in the range of about 70 angstroms to about 120 angstroms. A substrate 10 (eg, a glass sheet) is provided, wherein a second film 50 consisting essentially of titania (eg, TiO ₂ ) is on the first film 30 from about 30 angstroms to about 300 angstroms. It is deposited directly with a thickness in the range of. In some preferred embodiments of this feature, the first film 30 has a thickness in the range of about 70 angstroms to about 120 angstroms, perhaps optimally about 100 angstroms, and the second film 50 is about It has a thickness in the range of 30 angstroms to about 120 angstroms, perhaps optimally about 100 angstroms.

さらに好ましい実施形態において、前記第２のフィルム５０の厚みは、１００オングストローム未満（最適には約８０オングストローム未満）であるが約３０オングストロームより大きく、前記第１のフィルム３０は、約３００オングストローム未満（最適には約１００オングストローム未満）であるが約３０オングストロームより大きな厚みを持つ。この特徴のいくつかの場合において、前記第１のフィルムは実質的にシリカからなり、前記第２のフィルムは実質的にチタニアからなる。 In a further preferred embodiment, the thickness of the second film 50 is less than 100 angstroms (optimally less than about 80 angstroms) but greater than about 30 angstroms, and the first film 30 is less than about 300 angstroms ( Optimally less than about 100 angstroms) but greater than about 30 angstroms. In some cases of this feature, the first film consists essentially of silica and the second film consists essentially of titania.

前記本発明のコーティング４０において、前記第２のフィルム５０は、好ましくは、前記コーティングの最も外側のフィルムである。本技術における一般通念は、特に、前記第２のフィルム５０が、特に前記基材が低温で保持された場合のスパッタフィルムである実施形態において、前記本発明のコーティング４０の薄さは、好ましい自己清浄特性を与えるための十分な光活性を持たないことを暗示させるだろう。しかしながら、驚くことに、本発明のコーティングは、通常の生産過程の間に窓上に蓄積された特有の汚染物のない窓（例えば、一体構造の窓板若しくはＩＧユニット）を保つのに信じられないほど有効である。本発明のコーティングは、また、異例の光物性および耐久性を持つと同時に、有益な水の薄膜化機能（ｗａｔｅｒ−ｓｈｅｅｔｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）を示す。 In the coating 40 of the present invention, the second film 50 is preferably the outermost film of the coating. The general wisdom in the present technology is that the thinness of the coating 40 of the present invention is a preferred self, especially in embodiments where the second film 50 is a sputtered film, particularly when the substrate is held at a low temperature. It will imply that it does not have enough photoactivity to provide clean properties. Surprisingly, however, the coatings of the present invention are believed to preserve windows that are free of characteristic contaminants accumulated on the windows during normal production processes (eg, monolithic window plates or IG units). It is as effective as it is. The coatings of the present invention also exhibit beneficial water-sheating properties while having exceptional optical properties and durability.

図３に、２つのコーティング：前記基材の前記第１の表面１２上の低保守コーティング４０および前記基材の前記第２の表面１４上の低放射率コーティング８０が設けられた基材１０を示す。選択的に、絶縁ガラスユニットにおいて、前記低放射率コーティング８０は、前記絶縁ガラスユニットの第３の表面（前記第３の表面は、前記第２の前記表面と考えられる、例えば、内向きの、前記絶縁ガラスユニットの前記窓板の間の空間に露出された窓板）上に配置される。前記低放射率コーティング８０は、任意である。設けられるときには、いかなる好ましい低放射率コーティングも用いることができる。低放射率コーティングの適当な例は、米国特許出願第０９／７２８，４３５号、発明の名称「耐曇り性透明フィルム積層体（Ｈａｚｅ−ＲｅｓｉｓｔａｎｔＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔＦｉｌｍＳｔａｃｋｓ）」に記載されており、ここにその教示の全てを引用して組み入れる。 FIG. 3 shows a substrate 10 provided with two coatings: a low maintenance coating 40 on the first surface 12 of the substrate and a low emissivity coating 80 on the second surface 14 of the substrate. Show. Optionally, in the insulating glass unit, the low emissivity coating 80 is a third surface of the insulating glass unit (the third surface is considered the second surface, e.g., inward, It is arrange | positioned on the window plate exposed to the space between the said window plates of the said insulating glass unit. The low emissivity coating 80 is optional. When provided, any preferred low emissivity coating can be used. Suitable examples of low-emissivity coatings are described in US patent application Ser. No. 09 / 728,435, entitled “Haze-Resistant Transparent Film Stacks”, where All teachings are incorporated by reference.

図２に示すとおり、前記低保守コーティング４０は、窓の前記“第１の”表面上にあることが好ましい。これは、前記基材１０（ガラス板であってもよい）が窓枠９５（例えば、建造物９９の外壁９８における）上に取り付けられた窓板である図２に例示する実施形態から判断することができる。いくつかの適用において、そのような窓の前記被覆された第１の表面（すなわち、その上に前記コーティング４０が設けられた前記表面１２）は、屋外環境（例えば、そのような窓の前記コーティング４０が周期的に雨と接触しているような）に露出されている。他の実施形態において、前記低保守コーティング４０は、前記同じ窓の前記第１の表面上の前記低保守コーティング４０に加えて、任意に、窓の前記“第４の”表面（例えば、二重窓ユニットの前記＃４表面）に適用される。さらに、一体構造の窓において、前記低保守コーティング４０は、前記＃１表面のみの上、前記＃２表面のみの上、若しくは前記＃１および＃２表面双方の上に設けることができる。 As shown in FIG. 2, the low maintenance coating 40 is preferably on the “first” surface of the window. This is determined from the embodiment illustrated in FIG. 2 in which the substrate 10 (which may be a glass plate) is a window plate mounted on a window frame 95 (eg, on the outer wall 98 of the building 99). be able to. In some applications, the coated first surface of such a window (i.e., the surface 12 on which the coating 40 is provided) is used in an outdoor environment (e.g., the coating of such a window). 40 is periodically exposed to rain). In other embodiments, the low maintenance coating 40 is optionally added to the low maintenance coating 40 on the first surface of the same window, and optionally the “fourth” surface of the window (eg, double Applied to the # 4 surface of the window unit). Further, in a monolithic window, the low maintenance coating 40 can be provided on only the # 1 surface, only the # 2 surface, or both the # 1 and # 2 surfaces.

また、本発明は、コーテッド基材の製造方法を提供する。これらの方法は、基材１０上への低保守コーティング４０を堆積すること（すなわち、上述のいくつかの実施形態のそれぞれのフィルム３０、５０を堆積すること）を含む。上述のとおり、前記低保守コーティングは、２つのフィルムを含む。これらのフィルム３０、５０は、種々のよく知られたコーティング技術により堆積させることができる。いくつかの特定の好ましい実施形態において、前記コーティング４０（若しくは少なくとも前記第２のフィルム５０）は、好ましくは低温で（例えば、前記基材１０が約２５０℃以下、より好ましくは２００℃以下に保持されている間に）、スパッタリングにより堆積される。しかしながら、化学気相堆積（ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）、プラズマ増速化学気相堆積（ｐｌａｓｍａｅｎｈａｎｃｅｄｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、および熱分解堆積（ｐｙｒｏｌｙｔｉｃｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの、他のコーティング技術を用いることもできる。前記コーティング４０の種々の実施形態が記述され、本発明の方法は、いかなる薄膜堆積法によるいかなる前記記述されたコーティング実施形態の堆積をも含み、要求されないが、少なくとも前記第２のフィルム５０および好ましくは前記コーティング４０全体が好ましくはスパッタリングによる。 The present invention also provides a method for producing a coated substrate. These methods include depositing a low maintenance coating 40 on the substrate 10 (ie, depositing the respective films 30, 50 of some embodiments described above). As described above, the low maintenance coating includes two films. These films 30, 50 can be deposited by a variety of well-known coating techniques. In some particular preferred embodiments, the coating 40 (or at least the second film 50) is preferably at a low temperature (eg, the substrate 10 is held at about 250 ° C. or less, more preferably 200 ° C. or less. While it is being deposited). However, other coating techniques such as chemical vapor deposition (CVD), plasma enhanced chemical vapor deposition, and pyrolytic deposition can also be used. Various embodiments of the coating 40 are described, and the method of the present invention includes the deposition of any of the described coating embodiments by any thin film deposition method, and is not required, but at least the second film 50 and preferably The entire coating 40 is preferably by sputtering.

スパッタリングは、当該技術において周知である。図３は、マグネトロンスパッタリングチャンバー２００の一例を示す。マグネトロンスパッタリングチャンバーおよび関連装置は、様々な供給元（例えば、レイボルトアンドビーオーシーコーティングテクノロジー（ＬｅｙｂｏｌｄａｎｄＢＯＣＣｏａｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ））から商業的に入手可能である。有用なマグネトロンスパッタリング法および装置は、チャピン（Ｃｈａｐｉｎ）に与えられた米国特許第４，１６６，０１８号に記載されており、ここにその教示の全てを引用して組み入れる。 Sputtering is well known in the art. FIG. 3 shows an example of a magnetron sputtering chamber 200. Magnetron sputtering chambers and related equipment are commercially available from a variety of sources (eg, Leybold and BOC Coating Technology). Useful magnetron sputtering methods and apparatus are described in US Pat. No. 4,166,018 to Chapin, which is hereby incorporated by reference in its entirety.

好ましい実施形態において、本発明は、いくつかの上述のコーティング実施形態のそれぞれのフィルムの前記基材上へのスパッタ堆積によるコーテッド基材の製造方法を提供する。好ましくは、前記コーティング４０の前記スパッタリング（若しくは少なくとも前記第２のフィルム５０のスパッタリング）は、約２５０℃未満、より好ましくは約２００℃未満の温度に基材が保持されている（例えば、前記基材を加熱しない）間に実行される。 In a preferred embodiment, the present invention provides a method of manufacturing a coated substrate by sputter deposition onto each of the films of each of the above-described coating embodiments. Preferably, the sputtering of the coating 40 (or at least the sputtering of the second film 50) holds the substrate at a temperature of less than about 250 ° C., more preferably less than about 200 ° C. (eg, the substrate Performed without heating the material).

本発明の好ましい方法において、前記低保守コーティング４０は、マルチチャンバースパッタリングラインで基材１０に塗布される。スパッタリングラインは、当該技術において周知である。一般的なスパッタリングラインは、各チャンバーにおいて離間した輸送ローラー２１０上を水平に運ぶことによって、シート状基材１０を１つのチャンバーから次へと通過させるように、配列し、結合させた、一連のスパッタリングチャンバーを含む（前記ローラーは、前記スパッタリングラインを通り抜ける基材の行程Ｐの連続パスを形成する）。前記基材は、一般に、毎分約１００〜５００インチの範囲の速度で運ばれる。 In a preferred method of the invention, the low maintenance coating 40 is applied to the substrate 10 with a multi-chamber sputtering line. Sputtering lines are well known in the art. A typical sputtering line is a series of aligned and bonded series that passes the sheet-like substrate 10 from one chamber to the next by moving horizontally over spaced transport rollers 210 in each chamber. Including a sputtering chamber (the roller forming a continuous path P of the substrate through the sputtering line). The substrate is generally transported at a speed in the range of about 100 to 500 inches per minute.

ある特定の方法において、前記基材１０は、前記スパッタリンラインの入口に配置され、所望の被覆ゾーンに運ばれる。この被覆ゾーンは、前記第１のフィルム３０を堆積するように調整された３つの陰極が設けられている。より詳細には、３つの陰極それぞれは、ケイ素スパッタリングターゲットを含む。この被覆ゾーンにおける前記ケイ素ターゲットは、酸化雰囲気下でスパッタリングされて、前記基材の前記第１の主表面１２上に直接二酸化ケイ素フィルムを堆積させる。この酸化雰囲気は、実質的に酸素からなる（例えば、約１００％のＯ₂）。約３８ｋＷの電力が前記第１の陰極に供給され、同時に約３８ｋＷの電力が前記第２の陰極に供給され、約３８ｋＷの電力が前記第３の陰極に供給される。前記基材１０は、二酸化ケイ素フィルムが約１００オングストロームの厚みで供給されるような、前述の電力レベルでのそれぞれのこれらのターゲットのスパッタリングの間、毎分約２００インチの速度でこれら３つのターゲットの全ての下方を運ばれる。上述のとおり、それぞれのケイ素ターゲットは、いくらかのアルミニウム若しくは前記ターゲットの導電性を高めるための他の物質を含んでもよい。 In one particular method, the substrate 10 is placed at the entrance of the sputter line and brought to the desired coating zone. The covering zone is provided with three cathodes adjusted to deposit the first film 30. More particularly, each of the three cathodes includes a silicon sputtering target. The silicon target in this coating zone is sputtered under an oxidizing atmosphere to deposit a silicon dioxide film directly on the first major surface 12 of the substrate. This oxidizing atmosphere consists essentially of oxygen (eg, about 100% O ₂ ). About 38 kW of power is supplied to the first cathode, simultaneously about 38 kW of power is supplied to the second cathode, and about 38 kW of power is supplied to the third cathode. The substrate 10 is made of these three targets at a rate of about 200 inches per minute during the sputtering of each of these targets at the aforementioned power levels such that a silicon dioxide film is supplied at a thickness of about 100 angstroms. Carried all down. As noted above, each silicon target may include some aluminum or other material to increase the conductivity of the target.

このようなコーテッド基材は、それから後続の被覆ゾーンへと運ばれる。このゾーンにおいては、３つの陰極が前記第２のフィルム５０を堆積するために用いられる。これら３つの陰極のそれぞれは、チタンスパッタリングターゲットを含む。この被覆ゾーンにおける前記チタンターゲットは、酸化雰囲気下でスパッタリングされて、前記第１のフィルム３０上に直接二酸化チタンフィルムを堆積させる。この酸化雰囲気は、実質的に酸素からなる。選択的に、この雰囲気はＡｒ／Ｏ₂を含む。約４３ｋＷの電力が前記第１の陰極に供給され、約４３ｋＷの電力が前記第２の陰極に供給され、約４３ｋＷの電力が前記第３の陰極に供給される。前記基材１０は、二酸化チタンフィルムが約１００オングストロームの厚みで供給されるような、前述の電力レベルでのそれぞれのこれらのターゲットのスパッタリングの間、毎分約２００インチの速度でこれら３つのターゲットの全ての下方を運ばれる。この二酸化チタンは、本実施形態において前記コーティング４０の最も外側の部分を形成する（かつ露出される）。 Such coated substrate is then transported to the subsequent coating zone. In this zone, three cathodes are used to deposit the second film 50. Each of these three cathodes includes a titanium sputtering target. The titanium target in this coating zone is sputtered under an oxidizing atmosphere to deposit a titanium dioxide film directly on the first film 30. This oxidizing atmosphere consists essentially of oxygen. Optionally, the atmosphere including Ar / O _2. About 43 kW of power is supplied to the first cathode, about 43 kW of power is supplied to the second cathode, and about 43 kW of power is supplied to the third cathode. The substrate 10 is made of these three targets at a rate of about 200 inches per minute during the sputtering of each of these targets at the aforementioned power levels such that a titanium dioxide film is supplied at a thickness of about 100 angstroms. Carried all down. This titanium dioxide forms (and is exposed to) the outermost portion of the coating 40 in this embodiment.

記述した本方法において、前記基材１０の前記第２の主表面１４は、予め、若しくは直後に、任意の低放射率コーティング８０で被覆されることが好ましい。例えば、前記第１のフィルム３０および前記第２のフィルム５０の堆積に用いるための前述の被覆ゾーンは、前記任意の低放射率コーティング８０を適用する場合における比較的多数の先行するスパッタ−ダウン（ｓｐｕｔｔｅｒ−ｄｏｗｎ）被覆ゾーンを含むスパッタリングラインの終わり近くに位置するスパッタ−アップ（ｓｐｕｔｔｅｒ−ｕｐ）被覆ゾーンとすることができる。特に有用なスパッタ−アップ／スパッタ−ダウン（ｓｐｕｔｔｅｒ−ｕｐ／ｓｐｕｔｔｅｒ−ｄｏｗｎ）方法および装置は、米国特許出願第０９／８６８，５４２号に開示されており、ここに、これらの教示の全てを引用して組み入れる。 In the described method, the second major surface 14 of the substrate 10 is preferably coated with an optional low emissivity coating 80 in advance or immediately after. For example, the aforementioned coating zone for use in depositing the first film 30 and the second film 50 may include a relatively large number of previous sputter-downs when applying the optional low emissivity coating 80 ( It can be a sputter-up coating zone located near the end of the sputtering line containing the sputter-down coating zone. A particularly useful sputter-up / sputter-down method and apparatus is disclosed in US patent application Ser. No. 09 / 868,542, which is hereby incorporated by reference in its entirety. And incorporate.

本発明の好ましい実施形態を記述してきたが、本発明の精神および添付クレームの範囲を逸脱することなく、数多くの変更、応用および改良が可能であることが理解されるべきである。 Although preferred embodiments of the present invention have been described, it should be understood that numerous changes, applications and improvements can be made without departing from the spirit of the invention and the scope of the appended claims.

図１は、本発明の特定の実施形態に係る低保守コーティングを備えた基材の模式的な断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a substrate with a low maintenance coating according to a particular embodiment of the present invention. 図２は、本発明の特定の実施形態に係る低保守コーティングを備え、建築物の外壁に取り付けられた窓板の透視図である。FIG. 2 is a perspective view of a window pane attached to an exterior wall of a building with a low maintenance coating according to a particular embodiment of the present invention. 図３は、本発明の特定の方法において有用性を有するスパッタリングチャンバーの模式的な側面図である。FIG. 3 is a schematic side view of a sputtering chamber having utility in a particular method of the present invention.

Claims

A low maintenance coating on a glass sheet, wherein the coating is a first film disposed directly on a first major surface of the glass sheet and a second film disposed directly on the first film Wherein the first film comprises a base film and has a thickness of less than about 300 angstroms, and the second film comprises a photocatalytic film and has a thickness of less than about 300 angstroms coating.

The low maintenance coating of claim 1, wherein the base film is silica.

The low-maintenance coating according to claim 1, wherein the photocatalytic film is titania.

The low maintenance coating of claim 1 wherein the thickness of said first film ranges from about 70 angstroms to about 120 angstroms.

The low maintenance coating of claim 1 wherein the thickness of the second film ranges from about 30 angstroms to about 120 angstroms.

The low-maintenance coating according to claim 1, wherein the glass sheet is a window plate attached to a window frame, and the covered first main surface is exposed to an outdoor environment.

The low maintenance coating of claim 2 wherein said coated first major surface periodically contacts rain.

The low maintenance coating of claim 1 wherein the first film consists essentially of silica and the second film consists essentially of titania.

9. The low maintenance coating of claim 8, wherein the silica is silicon dioxide and the titania is titanium dioxide or sub-equivalent titanium oxide.

The low-maintenance coating according to claim 1, wherein the first and second films are both sputtered films.

A method of depositing a low maintenance coating comprising a method of depositing a low maintenance coating on a glass sheet, wherein the first film is disposed directly on the first major surface of the glass sheet, and the second film comprises: Directly disposed on the first film, the first film comprising a base film and having a thickness of less than about 300 angstroms, the second film comprising a photocatalytic film and about 300 A method for depositing low maintenance coatings with a thickness of less than angstroms.

The method of claim 11, wherein the base film is silica.

The method of claim 11, wherein the photocatalytic film is titania.

The method of claim 11, wherein the thickness of the first film ranges from about 70 Å to about 120 Å.

The method of claim 11, wherein the thickness of the second film ranges from about 30 angstroms to about 120 angstroms.

The method of claim 11, further comprising a window frame to which the glass sheet is attached, wherein the coated first major surface is exposed to an outdoor environment and periodically contacts the rain.

The method of claim 11, wherein the first film is deposited as a film consisting essentially of silica and the second film is deposited as a film consisting essentially of titania.

18. The method of claim 17, wherein the silica is deposited as silicon dioxide and the titania is deposited as titanium dioxide or subequivalent titanium oxide.

The method of claim 11, wherein the first and second films are both deposited by sputtering.

The method of claim 19, wherein the sputtering is performed while holding the glass sheet at a temperature below 200 ° C.

A low maintenance coating on a glass sheet, wherein the coating is a first film disposed directly on a first major surface of the glass sheet and a second film disposed directly on the first film The first film consists essentially of silica and has a thickness in the range of about 30 angstroms to less than about 300 angstroms, the second film consists essentially of titania, and A low maintenance coating having a thickness of less than about 100 angstroms but greater than about 30 angstroms.

The low maintenance coating of claim 21, wherein the first film has a thickness of less than about 100 angstroms.

The low maintenance coating of claim 21, wherein the second film has a thickness of less than about 80 angstroms.

24. The low maintenance coating of claim 23, wherein the first film has a thickness of less than about 100 angstroms.