いまさら聞けないガラス講座

ガラスへのコーティング
日本板硝子（株）

平 田昌 宏Coatings on Glass
Masahiro Hirata
Nippon Sheet Glass Co．Ltd．

１．はじめにガラスは我々の日常生活の中で身近に存在する素材である。地球上に豊富に存在するケイ素を主成分とする酸化物であり，透明で硬く，かつ耐久性に優れるという素晴らしい物性をもつ素材の一つと言える。このガラスの特性を活か

図１ フロートガラスの製造設備しつつ，ガラスにない性能を付与して高機能化する手段としてコーティングがある。ガラスへティングと密接な関係にある洗浄技術についてのコーティングには様々な手法が存在し，またも説明する。

その応用分野も多岐にわたる。また，一口にガラスと言っても多種多様なガラスが存在する。
本稿では，所謂「板ガラス」を対象とし，特に大面積へのコーティングについて解説する。

２．コーティング技術

２．
１ オンラインコーティング
オンラインコーティング技術の代表例として
オンライン CVD（ChemicalVapor

Deposi-tion）がある。これはフロートガラスの製造プロセスに CVD 法を組み込んだものであり，成現在，流通する板ガラスのほとんどはフロー型中あるいは成型直後の高温のガラス表面に原ト法（図１）と呼ばれる方法で製造されたもの料ガスを供給し，熱分解反応によりコーティンである。このフロートガラスへのコーティンググをおこなうものである。図２にフロートバス

手段として，ガラスの製造工程で成膜をおこな内で成膜をおこなうオンライン CVD 設備の模う「オンラインコーティング」，および製品と式図を示す。ガラスリボンの直上に，原料ガスなったガラス板に成膜をおこなう「オフライン供給と反応ガスの排気機構を組み込んだ「コーコーティング」について説明する。また，コーター」を配置しコーティングをおこなう。リボンの幅は３ｍ程度であり，１０〜１５ｍ／分の速度〒６６４―８５２０ 兵庫県伊丹市鴻池２―１３―１２
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２４で移動することから，その規模の大きさが想像できる。ガラス製造プロセスと一体化されているため，大量生産に適した手法であり，また成NEW GLASS Vol．
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バーで大気圧下から真空下に持ち込まれ，プロセス全体の速度と整合させるためのバッファチャンバーに送られる。その後，成膜チャンバーでコーティングがおこなわれるのだが，異なる膜材料を連続的に積層できるようチャンバー（複数のカソードが配置されている）間を真空ポンプで排気することでチャンバー間の干渉を防止している。成膜が完了したガラスはバッフ
ァ／搬出チャンバーを経由して大気圧下に戻さ

図２ オンライン CVDれる。
膜反応にガラスのもつ熱を利用するという点で効率的な手法でもある。

スパッタ法ではターゲット材料と反応性ガスの選択によって Ag などの金属，ZnO などの膜材料は酸化物が主であり，５層程度までの酸化物，TiN などの窒化物，等々，数多くの多層膜が形成できる。高温での熱分解反応によ材料をコーティングすることが可能であり，１０る成膜であるため，結晶性の良い SnO２ や TiO２層程度の多層膜が形成できる。膜材料の種類がなどのコーティングが可能である。ただし，非多く，膜厚制御性が高いことから，多層膜での常に速い成膜速度が必要であるため，工業的に光干渉を利用して色調，透過／反射率に多彩な使用可能な原料が限られ，膜材料の種類は多くバリエーションを持たせたコーティングが実現ない。オンライン CVD 法で得られる膜は耐久できる。ただし，膜の耐久性は前述のオンライ性に優れ，ガラスとの密着性も高いため，コーン CVD よりも低く，コーティングガラスの取ティング後に強化や曲げなどの二次加工をおこり扱いや使用方法には制限がある。

なうことが可能である。
２．
３ 洗浄
２．
２ オフラインコーティング

オンラインコーティングはガラス製造工程中

オフラインコーティング技術の代表例としてで成膜をおこなうため，成膜直前のガラス表面は，スパッタ法がある。あらかじめ所定寸法には清浄であり，洗浄などの前処理は不要であ切断されたガラスを真空チャンバーに導入し，る。一方，オフラインコーティングではガラスAr などのプラズマでターゲット表面から叩き表面の状態が膜の密着性に影響し，ガラス表面出された膜材料をガラス表面に堆積させるものの汚れは膜の欠点になるなど製品の品質に影響である。成膜効率，生産能率を向上させるためする。このため，オフラインコーティングではにマグネトロンスパッタリング法が使われるこ成膜前洗浄は成膜と密接な関係のある重要な技とが一般的である。図３に一般的なダブルエン術といえる。

ドコーターの構成を示す。ガラスは搬入チャン通常，スパッタ設備の入り口直前に洗浄機が

図３ スパッタ製造設備の例

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設置される。数多くのメーカーから洗浄機，洗銀を含む多層膜で，自由電子による吸収・反射浄剤が市場に提供されている。ここで，ガラスと多層膜の光干渉を利用し，可視光透過率を維の洗浄において最も重要であり注意すべきこと持しつつ近赤外光の透過率を抑制するものが代は，洗浄の最終段階でいかにしてガラス表面か表的である。２層の銀薄膜を含むものが一般的ら水分を取り除くか，という事である点を強調

であるが，最近は３層として性能向上をはかっしたい。ガラス表面に汚れを残さないために，たものもある。

エアナイフを利用して水膜として乾燥させる手

低反射ガラス：多層膜による光干渉効果を利法が用いられるが，オフラインコーティングの用してガラスと空気の界面での反射を抑制する

成膜前洗浄ではガラス表面に吸着した水分子のもの。ガラスと空気は屈折率が異なるため界面除去まで注意すべきとの指摘もある。

では可視光の約４％ が反射し，両側の界面の反ガラスの表面状態は保管中に変化するため，射で透過率は８％ 低下する。TiO２ と SiO２ など，消費期限を設定することで品質を一定に維持す

屈折率の異なる膜材料を積層することで界面のることがおこなわれる。ただし，保管の方法や反射を抑制する。ショーケースや各種スポーツ

環境によってもガラス表面状態の変化はおこりのスタジアムなどでの利用が増えてきている。

える。このため，一定した品質のガラス表面を導電ガラス：ガラス表面に透明導電膜を形成保証する目的で，酸化セリウムなどの砥粒によしたもので，ガラスの透明性を保ちながら絶縁りガラスの最表面をわずかに研磨する（一皮を性のガラスに導電性を付与するというコーティ剥ぐ）場合もある。

ングガラスならではの製品と言える。オンライ

３．製品例

ンコーティングでは SnO２：F が，オフラインコーティングでは ITO が代表的な透明導電膜

機能性薄膜をコーティングしたガラスは我々材料である。ディスプレイ，タッチパネル，薄の生活の中で数多く使われている。そのいくつ

膜型太陽電池などのデバイスの電極として，まかの例を紹介する。

た業務用冷蔵庫の曇り防止，電磁波遮蔽が必要低放射（Low―E）ガラス：導電性薄膜による赤外線反射性能を応用したもので，ガラスの断熱性能を高めた製品である。オンラインコー

な施設の窓など，広い範囲で利用されている。

４．おわりにティングによる透明導電性酸化物（SnO２：F）

大面積，大量生産という観点でガラスへのあるいはオフラインコーティングによる誘電体コーティングについて解説した。ガラスへの／銀／誘電体の多層膜が一般的である。複層ガコーティングは長い歴史を持つが，新しい機能ラスの片側に多く使用されている。の実現，既存製品の機能向上について世界中でセルフクリーンガラス：酸化チタンの光触媒数多くの研究開発が進められている。本稿が活性を利用したもので，紫外線によりガラス表コーティングガラスへの興味のきっかけになれ面に付着した有機物を分解し，ガラスの親水性ば幸いである。

を維持することで汚れが雨などで浄化するガラスである。オンラインコーティングでは結晶性の高い TiO２ 膜が形成できるため，優れた光触媒性能が実現される。
遮熱ガラス：近赤外線を遮断することで室内へのエネルギー流入を抑制し，冷房負荷を低減させるガラス。オフラインコーティングによる
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参考文献
ガラスへのコーティングの総説として，Sandia National Laboratories がまとめた Coatings on Glass ‒Technology Roadmap Workshop（２０００） が以下の URLで入手できる。
www．osti．gov/glass/Special％２０ Reports / coatingroadmap．pdf