(57)【要約】  本発明は、ガラス基材により支持された層を活性化するための方法であって、複数の前記ガラス基材のスタックを閉鎖容器内で熱処理することを含み、前記ガラス基材は中間層粉末により分離されている、ガラス基材に支持された層を活性化するための方法に関する。活性化すべき層は、ＩＴＯ層、又は酸化チタン層、又はＳｉＯ2層、又は銀の層であることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基材に支持された層を活性化するための方法であって、複数の前記ガラス基材のスタックをチャンバー中で熱処理することを含み、複数の前記ガラス基材は中間層粉末により分離されている、ガラス基材に支持された層を活性化するための方法。
【請求項２】
前記スタックが２〜３０のガラス基材を含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記スタックが前記チャンバー中に少なくとも部分的にその基材の縁を支えとして置かれていることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記スタックが架台上に置かれていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記チャンバー中に１〜２０のスタックが配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
複数のスタックを前記チャンバー中に配置し、２つの隣接するスタックを少なくとも１ｃｍの距離だけ互いに引き離すことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
熱処理の間、前記チャンバーが静止状態にあり、且つチャンバー内のスタックが静止状態にあることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記ガラス基材を、該ガラス基材のガラスシートの機械的特性を変更させないよう十分に低い温度で加熱することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
ガラス中の応力及びガラス基材の衝撃挙動を前記熱処理により変更させないことを特徴とする、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記ガラス基材のガラスが焼き戻しされないことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記熱処理が前記基材に含まれるガラスの歪み点よりも低い温度の最高値を含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記熱処理が４９５℃未満、さらには４５０℃未満の温度の最高値を含むことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記温度の最高値が少なくとも２００℃であり、一般に少なくとも３００℃であることを特徴とする、請求項１１又は１２記載の方法。
【請求項１４】
前記ガラス基材を少なくとも３００℃の温度で少なくとも０．５時間、好ましくは少なくとも１時間加熱することを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
活性化すべき層をマグネトロンスパッタリングにより被着させ、前記熱処理がその結晶性を増加させることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
活性化すべき層がＩＴＯ層、又は酸化チタン層、又はＳｉＯ2層、又は銀層であることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
前記加熱を前記チャンバー中の高温空気の対流により行うことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
前記中間層粉末が炭酸カルシウム又はケイ酸カルシウムをベースとしており、そしてそのＤ９０が４００μｍ未満、好ましくは２００μｍ未満であることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基材上に被着した層、特にＩＴＯもしくは銀をベースとする低放射率層又は自己清浄性層を、活性化するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、特に産業用サイズの、例えば少なくとも４ｍ2の大きさの、層状ガラス、例えば３ｍ×２ｍの大きさの基材を、これに例えば自己清浄性層の光触媒活性又はＩＴＯもしくは銀層の低放射率などの最終特性を、層を支持しているガラス基材を改変することなく、例えば焼き戻し又は硬化させることなく与えることを目的に、２００℃を超える温度で加熱するために、次のような様々な熱処理法が存在している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
・レーザ又はフラッシュランプ技術をベースとする方法による層の活性化。光源からの放射線の吸収により、ガラス基材の過度の加熱なしに層を加熱することができる。この方法は、層の製造工程の最後に、例えばマグネトロンスパッタリングによる層の被着後に、オンラインで行うことができるが、この方法には下記の欠点がある。
・産業用サイズ向けとするための非常に高い開発コスト及び大きな技術的リスク。
・特により大きなサイズの基材、とりわけ１５ｍ2を超えるサイズの基材では、処理を均一にするのが困難であり、必要とされる放射線の出力のためにラインで操作する人員に関する安全上のリスクがある。
・スタックが最初に光源のスペクトル範囲で吸収性でなければならず、このことから追加の吸収性層の適用が必要となることがある。一部の層、特に反射防止用途のためのＳｉＯ2の層はレーザ光線に透明であり、それゆえこの手段により加熱することはできない。
【０００４】
・より慣用的な加熱法による、すなわち放射線及び／又は対流による、活性化すべき層により被覆されたガラス基材を加熱する炉を通過させることによる、層の活性化。例えばトンネル炉などで、各ガラスを個別に順々に加熱する。この方法には下記の欠点がある。
・時間／温度の組み合わせの選択が炉の長さによって実際上制限され、これが特定の層の活性化に制約をもたらす。例えば、自己清浄機能を有するＴｉＯ2層を４００℃の温度で活性化するためには、少なくとも３０分間のアニーリング時間を適用することが必要であり、これは連続炉では長すぎて許容されない。
・必要とされる周辺要素を考慮すると設備のコストが高い（オフライン炉の場合、すなわち基材の中間貯蔵のある場合）、あるいは熱的破壊のリスクを制限するために炉の長さが長い（特に、炉がオンラインである場合、すなわち層の被着後に連続で製造される場合）。
【０００５】
これらの２つのタイプの方法では、活性化しよとする層を支持しているガラス基材は各基材を次々に処理するチャンバー中を順々に走行する。従来技術の文献として、国際公開第２０１３／０２６８１７号及び米国特許出願公開第２０１３／０３２０２４１号明細書を挙げることができる。本発明により影響を受けるＩＴＯ層は、特に欧州特許出願公開第２５９８４５５号明細書に記載されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ガラス基材は、ガラスシートと、その主面の少なくとも１つを部分的に又は完全に覆っている、活性化すべき少なくとも１つの層とを含む。本発明は、より詳細には、大きいサイズの、特に主面表面積が少なくとも４ｍ2である、又はさらには少なくとも１０ｍ2又はさらには少なくとも１５ｍ2である、ガラス基材に関する。本発明により影響を受けるのは、それらの寸法を有し平板ガラス製造プラントから直接出てくるガラス基材であり、特にジャンボパネルと呼ばれるパネル（６０００ｍｍ×３２１０ｍｍ）、又は徐冷炉終端サイズパネルと呼ばれるパネル（３２１０ｍｍ×２２５０ｍｍ、３２１０ｍｍ×２２００ｍｍなど）である。「パネル」という用語は、多くの場合、大きいサイズのガラス基材又はガラスシートを意味するのに使用される。活性化すべきガラス基材は、２ｍｍ〜１４ｍｍの範囲内にある厚さを有することができる。本発明は、第一に、切断された平板ガラス基材に関する。
【０００７】
本発明は、特に内部容積が２０〜２００ｍ3の範囲内にあり、ガラス基材の少なくとも１つのスタックを同時に入れそして加熱することが可能であり、その一方でガラスを加熱する間の温度と時間を別個に制御することができる、適度な大きさのバッチ（オフライン）チャンバーをバッチ様式で使用することをベースとしている。活性化すべき層により各々が被覆されたガラス基材の少なくとも１つのスタックをチャンバー内に配置し、ここで、同一のスタックの種々の基材はチャンバーによりなされる熱処理の後にそれらの分離（すなわちスタックからの取り出し）を容易にする中間層粉末により分離されている。
【０００８】
中間層粉末はこの熱処理に適合性があり、そして特に倉庫での保管の間、化学的に安定である。中間層粉末は、特にＳＥＰＡＲＯＬ  ＤＰブランドで販売されているもののように、ＳｉＯ2をベースとすることができる。中間層粉末は、特にＥＳＫＡＬブランドで販売されているもののように、ＣａＣＯ3をベースとしてもよい。中間層粉末は、粉末化装置を利用してスプレーすることにより基材に適用することができる。中間層粉末は、Ｄ９０が４００μｍ未満であり、好ましくは２００μｍ未満であるのが有利である。このように、中間層粉末は、一般に炭酸カルシウム又はケイ酸カルシウムをベースとしており、そしてＤ９０が４００μｍ未満、好ましくは２００μｍ未満である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ガラス基材の複数のスタックを支える架台を内部に配置したチャンバーを示す図である。
【図２】スタックのガラス基材に適用することができる温度プロファイルの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
上述のように、本発明は、第一に、ガラス基材により支持された層を活性化するための方法であって、ガラス基材の主面上にあり、該当する場合にはガラス基材の両方の主面上にある、活性化すべき層により被覆された複数のガラス基材のスタック、一般には複数のスタックをチャンバー内で加熱することを含み、当該ガラス基材が同一のスタック中において中間層粉末により分離されている、方法に関する。ここで述べたことは、基材が活性化すべき複数の層を含み、当該層がガラス基材の同一の面上にあり又はガラス基材の両面に分けられている可能性を包括し、さらに、ガラス基材は異なる種類の活性化すべき層を含むことが可能である。本発明による方法によって、活性化すべき層はガラス基材の機械的特性を改変することなく活性化される。このことは、熱処理が特にガラスの応力値を変更することがなく、またその衝撃挙動を変更することもないことを意味する。一般に、活性化すべき層により被覆されたガラス基材は熱的に焼戻しされない。ガラス基材のガラスは、一般に熱的に焼戻しされない。活性化すべき層は、一般にマグネトロンスパッタリングにより被着され、そして本発明による熱による活性化はその結晶性を増加させる。
【００１１】
チャンバー中には、例えば１〜２０の基材スタックを入れることができる。各スタックは、例えば２〜３０の被覆されたガラス基材を含むことができる。
【００１２】
少なくとも１つのスタックをチャンバー中に、ガラス基材が水平になるように配置することが可能である。しかしながら、ガラス基材が少なくとも部分的にそれらの縁を支えとして置かれるように、チャンバー中に少なくとも１つのスタックを置くことが好ましい。こうするために、架台タイプの支持体を使用することが可能である。具体的には、スタックと垂直方向との間の角度は０〜１０°の範囲内、好ましくは２〜４°の範囲内にあることができる。
【００１３】
一般に、活性化すべき層により被覆されたガラス基材は平らである。スタックをチャンバー中に配置した後にチャンバーを閉じ、そしてチャンバーを静止した状態に保ちながら、そして一般にはチャンバー内のスタックも静止した状態に保ちながら、熱処理を施す。
【００１４】
スタックのガラス基材を、温度の最高値を含む温度プロファイルに従ってチャンバー内で加熱する。温度の最高値は、熱処理の間にガラス基材がさらされる最も高い温度である。該当する場合には、この温度の最高値は一定の時間、具体的には少なくとも０．５時間、維持することができる。温度の最高値は、基材に含まれるガラスの歪み点（より低いアニール温度）より低い。従って、熱処理は、基材に含まれるガラスシートに所望されない不可逆的変形を生じさせず、それゆえその機械的特性を変更させない。当業者には、ガラスの歪み点を、特にＡＳＴＭ  Ｃ５９８−９３標準規格に記載されるような曲げ方法により、どのように測定するか分かっている。一般に、温度の最高値は４９５℃未満であることができ、さらには４５０℃未満であることができる。本発明は、第一に、歪み点が４９５℃を超えるガラスを有するガラス基材に関する。
【００１５】
熱処理は、活性化すべき層を活性化しやすい温度プロファイルを適用する。基材をそれよりも高く昇温しなければならない最低温度は、活性化すべき層の特性に依存する。最低温度よりも高く基材を加熱しなければならない時間は、活性化すべき層の特性に依存する。熱処理の温度の最高値は、一般に少なくとも２００℃であり、好ましくは一般に少なくとも２５０℃、又はさらには必要ならば少なくとも３００℃である。熱処理の温度が高いほど、時間は短くなる。例えば、ＩＴＯをベースとする基材を３５０℃で少なくとも１時間処理することが適切である。層の特性は、最低温度より高い温度でのより長いアニーリング時間の間に変更されない。一般に、ガラス基材は少なくとも０．５時間、好ましくは１時間、少なくとも２００℃、より一般的には少なくとも３００℃の温度で加熱される。
【００１６】
活性化すべき層がＩＴＯタイプ（一般に８０重量％〜９８重量％のＩｎ酸化物及び２重量％〜２０重量％のＳｎ酸化物を含む）である場合には、熱処理の目的は層を結晶化させ、そしてそのドーパント、特にＳｎであることができるドーパントを活性化して、低放射性（低ｅ）機能を付与することである。このタイプの（ＩＴＯ）層については、少なくとも３００℃、好ましくは少なくとも３５０℃の最低温度を超える温度でのガラス基材の熱処理が適切である。基材の温度は、この最低温度を超える温度に少なくとも０．５時間、特に少なくとも２時間維持される。ＩＴＯ層の活性化のためには、温度プロファイルの温度の最高値は一般に４００℃未満であることができる。
【００１７】
活性化すべき層が酸化チタンを含む自己清浄性タイプである場合には、熱処理の目的は層中にアナターゼ相を形成することである。この場合には、少なくとも３５０℃、好ましくは少なくとも４００℃の最低温度より高い温度でのガラス基材の熱処理が適切である。基材の温度は、この最低温度よりも高い温度に少なくとも０．５時間、特に少なくとも２時間維持される。
【００１８】
活性化すべき層はまた、シリカ層、特に反射防止機能を有するシリカ層であってもよい。この反射防止機能は特に、有機の細孔形成材料を層中へ入れることにより付与することができ、該有機の細孔形成材料は本発明による熱処理の間に放出される。こうして層を多孔性にすることが、反射防止特性のもととなる。この場合には、少なくとも３００℃、好ましくは少なくとも３５０℃の最低温度よりも高い温度でのガラス基材の熱処理が適切である。基材の温度は、この最低温度よりも高い温度に少なくとも０．５時間、特に少なくとも２時間維持される。例えば、周囲温度から４００℃まで９時間かけて昇温し、４００℃で２時間保持し、その後周囲温度に９時間かけて戻すことが可能である。このタイプの層は、各基材の両方の主面上に被着させるのが有利である。
【００１９】
活性化すべき層はまた、銀層、特に低放射機能を有する銀層であってもよい。スパッタリングにより製作される銀層は、その結晶性を増加させそしてそれにより放射率を低下させるために、加熱されることが必要である。この場合には、少なくとも２５０℃、好ましくは少なくとも３００℃の最低温度よりも高い温度でガラス基材を熱処理することが適切である。基材の温度を、この最低温度よりも高い温度に少なくとも０．５時間、特に少なくとも２時間維持する。好ましくは、温度の最高値は４００℃未満である。
【００２０】
層を活性化するために熱処理を施している間、チャンバーは一般に閉じられている。チャンバー中において、加熱は一般に高温の空気の対流により行われる。この空気は、一般にチャンバー中で内部循環させられる。制御されたやり方で、周囲温度から温度の最高値まで温度を上昇させ、この温度で保持し、そして最終的に温度を温度の最高値から周囲温度に戻すことが好ましい。この昇温及び降温のためには、毎回５時間と２０時間の間の時間、一般には約１０時間を使用することが可能である。これらの長い時間が、熱機械的な破壊のリスクを低減する。スタック内のガラスの実際の温度とこのスタックの周囲の空気の温度との間には遅れがある。この遅れは、場合に応じて１〜４時間程度である。このため、温度の最高値での保持時間は、ガラスのすべてを最小の活性化時間の間、一般には少なくとも０．５時間、少なくともこの温度の最高値にするように決定される。
【００２１】
破壊のリスクをさらに低減するために、熱処理の前に基材の縁を成形すること、すなわちそれらの縁を研磨材で素速くこすって特にそれらを少し丸くすることが好ましい。この成形は、割れの開始部位として作用しかねない欠陥をなくす。
【００２２】
活性化すべき層を支持するガラス基材はまた、少なくとも１つの他の層を含むこともでき、この層は場合により活性化される。該他の層は、ガラス基材の活性化すべき層と同一の面上にあってもよく、又は他方の面上にあってもよい。該他の層は、特にガラス基材のガラスと活性化すべき層との間にあることができる。例えば、自己清浄性の酸化チタン層を活性化させる場合には、まずＳｉＯ2層をガラスの１つの主面に被着させることが可能であり、その後このＳｉＯ2層の上に酸化チタン層を被着させる。この場合には、ＳｉＯ2層は、特に厚さが５ｎｍと１００ｎｍの間であることができる。酸化チタン層は、厚さが１ｎｍと１００ｎｍの間であることができる。
【００２３】
ガラス基材は、スタックを形成するために積み重ねることができ、その後これらのスタックは標準的な工場設備を用いて取り扱い、そして支持体上に、特に架台タイプの支持体上に、スタックの形態で載せて、この支持体をその後加熱チャンバー内に入れることができる。２つの隣接するスタックは、少なくとも１ｃｍの距離だけ切り離すのが好ましい。この距離は、チャンバー内のすべてのガラス基材をより均一に加熱するために、スタック間で空気を適切に循環させるのに有用である。例えば、基材のスタック間の距離を増減して、それにより高い装入容量と高い加熱効率との適正な妥協点を見いだすことができる。
【００２４】
スタックは、例えばガラス繊維の布帛タイプの、断熱性材料上に載置されるのが有利である。
【００２５】
架台の幾何学形状に起因することがあり又はスタックの下にある支持体による熱移動に起因することがあるガラス中の温度不均一性は、回避されるのが好ましい。
【００２６】
チャンバー内での加熱の方法は、基材の表面の温度を均一にするために、空気流の対流タイプである。この空気流は、垂直又は水平のいずれであってもよく、そして好ましくはガラスの最も大きな寸法に対して垂直な方向を有する。
【００２７】
熱処理が終了したならば、基材をチャンバーから取り出す。その後、一般にそれらを、移送するため又は再び貯蔵するため、別の支持体上に、一般には架台上に配置する。
【００２８】
本発明は、特に下記の利点を提供する。
・設備コストの低減。
・技術的リスクがほとんどない。
・加熱温度と加熱時間、特に温度の最高値での保持時間を、別々に調節する可能性。
・工場における所要スペースが小さい。
【００２９】
本発明による方法のエネルギーコストを低減する目的で、ガラス基材の冷却時に熱を回収するため、エネルギー回収システムを設置してもよい。
【００３０】
例えば、本発明による活性化方法は、平板ガラスを作製し、切断してパネルにし、ガラスシートの少なくとも１つの主面に場合により１以上の層を適用した後に、下記の手順に従って実施することができる：
・場合により縁を成形し、その後、
・活性化すべき層を被着させ、その後、
・中間層粉末を適用し、その後、
・スタックで貯蔵し、その後、
・スタックをチャンバー内に入れ、そして本発明により活性化し、その後、
・スタックで貯蔵する。
【００３１】
図１は、ガラス基材の複数のスタック３を支える架台２を内部に配置したチャンバー１を示している。空間４が、２つの隣接するスタック間を空気が循環するのを可能にしている。スタックは、空気の循環を可能にするスペーサ５により所定の位置に保持されている。
【００３２】
図２は、スタックのガラス基材に適用することができる温度プロファイルの例を示している。ガラス基材の温度をｙ軸に、そして時間をｘ軸に示している。温度Ｓｐは歪み点であり、すなわちガラスの機械的特性の変更を回避するために温度プロファイルが超えてはならないより低いアニーリング温度である。本例では、温度の最高値ＭTで時間ＤPの温度保持を適用する。層は活性化時間Ｄaの間に本質的に活性化され、その間基材は最小活性化温度Ｔmより高くなっている。
【図１】
2017519712.tif 000003
【図２】
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【国際調査報告】
2017519712.tif 000005
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2017519712.tif 000007
2017519712.tif 000008
2017519712.tif 000009
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