透明紅外線反射層疊體及其制造方法
【專利摘要】本申請(qǐng)涉及透明紅外線反射層疊體及其制造方法，所述透明紅外線反射層疊體具有：透明的基材；包含銀或銀合金作為主要成分的金屬層；和以?shī)A著該金屬層的方式所設(shè)置的、兩層的包含以組成式NbOx所表示的鈮氧化物作為主要成分的氧化物層，所述組成式NbOx的x是：1.6≤x≤1.7。基材可以是薄膜狀，也可以是板狀。
【專利說明】透明紅外線反射層疊體及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請(qǐng)涉及透明紅外線反射層疊體。
【背景技術(shù)】
[0002]透明紅外線反射層疊體例如作為住宅、大廈或車輛的窗戶而被使用。另外，透明紅外線反射層疊體貼附于這些窗上而被使用。透明紅外線反射層疊體由于具有高的可見光透射率而具有優(yōu)異的透明性。并且，透明紅外線反射層疊體由于具有高的日照反射率而具有優(yōu)異的紅外線屏蔽效果。
[0003]已知的這種透明紅外線反射層疊體例如包括將包含透明的玻璃板或樹脂板的基材、薄膜狀的氧化物層、薄膜狀的金屬層層疊而成的層疊體。另外，透明紅外線反射層疊體包括將包含透明的樹脂薄膜的基材與薄膜狀的氧化物層或金屬層層疊而成的層疊體(例如，參照國(guó)際公開第2008/065962號(hào))。
[0004]包含玻璃板或樹脂板作為基材的層疊體被用作建筑物或車輛的窗材本身。包含樹脂薄膜作為基材的層疊體被用作貼于窗玻璃的薄膜。這些層疊體能夠使可見光充分地透射的同時(shí)，抑制紅外線的透射。因此，這些層疊體能夠抑制紅外線的透射地(室內(nèi)等)的溫度上升。因此，這些層疊體能夠有助于節(jié)能(例如，冷卻效率的改善)。
[0005]另外，國(guó)際公開第2008/065962號(hào)提及了包含銀或鈀作為金屬層的層疊體及包含鈮的氧化物作為氧化物層的層疊體(例如，參照國(guó)際公開第2008/065962號(hào)的權(quán)利要求3及5)。
[0006]在上述那樣的以往的透明紅外線反射層疊體的制造中，例如利用濺射那樣的物理氣相成長(zhǎng)法，依次使金屬層及/或氧化物層成膜。在進(jìn)行該濺射時(shí)，金屬層有可能氧化。因此，有時(shí)層疊體的紅外線反射性能降低。另外，為了補(bǔ)償這種紅外線反射性能的降低，也考慮了將金屬層加厚。但是，這使層疊體的透明性降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本申請(qǐng)的
【發(fā)明者】們，為了得到具有高透明性及高的紅外線反射效果的透明紅外線反射層疊體，反復(fù)進(jìn)行了專心研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過在金屬層的兩側(cè)配置包含特定的金屬氧化物的氧化物層以及將該金屬氧化物中所含的氧量最優(yōu)化，能夠使高透明性及高的紅外線反射效果兼顧。
[0008]本申請(qǐng)是基于上述那樣的見解而完成的。本申請(qǐng)的一個(gè)目的在于，提供兼具高透明性和高的紅外線反射效果的透明紅外線反射層疊體。
[0009]以下，對(duì)本申請(qǐng)的透明紅外線反射層疊體(本層疊體)的構(gòu)成進(jìn)行說明。
[0010]一方面，本申請(qǐng)涉及本層疊體，其具有:透明的基材；包含銀或銀合金作為主要成分的金屬層；和以?shī)A著該金屬層的方式所設(shè)置的、兩層的包含以組成式NbOx所表示的鈮氧化物作為主要成分的氧化物層，所述組成式NbOx的X是:1.6<x<1.7。
[0011]另外，本層疊體具有:包含銀或銀合金作為主要成分的金屬層；和包含以組成式NbOx(其中，式中的X:1.6 SxS 1.7)所表示的鈮氧化物作為主要成分的氧化物層，至少包含用兩層的所述氧化物層夾著一層的所述金屬層而構(gòu)成的三層構(gòu)造部分的多個(gè)層也可以是在所述基材上層疊而成的構(gòu)造。
[0012]在本層疊體中，氧化物層的厚度可以是30_41nm。例如，氧化物層的厚度可以是30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40 或 41nm。
[0013]在本層疊體，金屬層的厚度可以是16_21nm。例如，金屬層的厚度可以是16、17、18、19、20 或 21nm。
[0014]在本層疊體中，基材可以是板狀或薄膜狀。如果基材是板狀，則能夠?qū)⒈緦盈B體本身作為建筑物或車輛的窗材進(jìn)行利用。另外，如果基材是薄膜狀，能夠?qū)⒈緦盈B體貼于窗玻璃進(jìn)行利用。
[0015]另外，作為基材的構(gòu)成材料，只要是具有規(guī)定的透明性的材料即可。該材料例如也可以是透明的玻璃或透明的樹脂。透明的樹脂例如也可以是聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯或聚萘二甲酸乙二酯等聚酯樹脂。如果具有透明性，基材的材料也可以是聚酯樹脂以外的材料?；牡牟牧侠缫部梢允蔷垡蚁┗蚓郾┑染巯N樹脂、尼龍6或尼龍12等聚酰胺樹脂、聚乙烯醇或乙烯-乙烯醇共聚物等乙烯醇樹脂、聚苯乙烯、三醋酸纖維素、丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚醚砜、或環(huán)狀聚烯烴。
[0016]即使在這之中，在將基材設(shè)為薄膜狀的情況下，優(yōu)選基材的材料包括聚對(duì)苯二甲酸乙二酯薄膜。聚對(duì)苯二甲酸乙二酯薄膜具有高透明性及高機(jī)械強(qiáng)度，并且也具有優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性。在將基材設(shè)為薄膜狀的情況下，考慮到實(shí)用上的一般性的基材的厚度會(huì)根據(jù)用途不同而變化，但是優(yōu)選在25-188 μ m的范圍。
[0017]優(yōu)選，金屬層的主要成分是銀或?qū)y作為主要成分的銀合金。銀或銀合金由于不太吸收可見光區(qū)域的光，所以具有高的日照反射率。此外，銀的耐熱性稍低。因此，有時(shí)在特定的溫度銀發(fā)生擴(kuò)散以及因此而使金屬層的反射率發(fā)生變化。另外，若銀與大氣直接接觸，則有可能吸收大氣中的濕氣而發(fā)黃。在這種情況下，金屬層的反射率有可能降低。因此，包含銀的金屬層如果是單體則稍稍缺乏穩(wěn)定性。
[0018]但是，在本層疊體中，金屬層由兩層氧化物層夾著。因此，金屬層中即使含有銀，該銀也不會(huì)直接與大氣接觸。因此，能夠抑制金屬層的反射率的變化。另外，金屬層也可以包含將銀作為主要成分并包含至少一種以上的鈀、銅、鉍、金或鉬等金屬元素的銀合金。由此，能夠進(jìn)一步提高金屬層的對(duì)熱及對(duì)濕氣的穩(wěn)定性。
[0019]氧化物層是包含以組成式NbOx (其中，式中的X:1.6 < X < 1.7)所表示的鈮氧化物作為主要成分的層。例如，通過在利用物理氣相成長(zhǎng)法使氧化物層成膜時(shí)增減向系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)入的氧的流量來控制上述組成式中的氧量X。
[0020]在該氧量X低于1.6的情況下，本層疊體的可見光透射率容易比770%低。因此，有可能損害本層疊體的透明性。另一方面，在氧量X高于1.7的情況下，金屬層容易劣化。因此，本層疊體的日照反射率有可能低于30%。因此，本層疊體的紅外線的屏蔽效果有可能降低。
[0021]本層疊體具有三層構(gòu)造，該三層構(gòu)造包括:一層金屬層；和夾著該金屬層的兩層的氧化物層。但是，本層疊體只要包含這樣的三層構(gòu)造部分即可。即，本層疊體也可以進(jìn)一步包含層疊于該三相構(gòu)造的其他的層。即，本層疊體也可以是在基材上層疊四層以上的層而得到的。其他的層例如也可以是設(shè)置于基材的單面或雙面的硬膜層、用于提高層間粘接性的易粘接層、用于將本層疊體粘貼于其他部件的粘著層、及/或設(shè)置于本層疊體的最外面的保護(hù)層。
[0022]如上所述，本層疊體具備上述那樣的金屬層及氧化物層。特別地，氧化物層的主要成分是以組成式NbOx(其中，式中的1.7)所表示的鈮氧化物。本申請(qǐng)的
【發(fā)明者】們通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了:這種包含金屬層及氧化物層的本層疊體能夠有效地抑制成膜時(shí)發(fā)生
金屬層氧化。
[0023]因此，即使使金屬層的膜厚薄到本層疊體具有充分高的透明性的程度，也能夠充分地提高金屬層的紅外線反射效果。其結(jié)果是，本層疊體能夠具有高透明性及高的紅外線反射效果。
[0024]然而，對(duì)于將本層疊體的透明性(可見光透射率)提高到何種程度，可根據(jù)用途而變化。例如，汽車的擋風(fēng)玻璃等優(yōu)選具有充分高的可見光透射率。因此，根據(jù)道路運(yùn)輸車輛法，要求汽車的擋風(fēng)玻璃的可見光透射率為70%以上。在將本層疊體應(yīng)用于汽車用玻璃或以此為標(biāo)準(zhǔn)的要求了高透明性的用途的情況下，優(yōu)選，本層疊體的可見光透射率為70%以上。
[0025]另外，可以任意地設(shè)定本層疊體的日照反射率。例如，通過將具有30%以上的日照反射率的薄膜狀透明紅外線反射層疊體粘貼于透明玻璃，能夠使透明玻璃的由JISA5759(建筑玻璃用薄膜)規(guī)定的紅外線屏蔽系數(shù)降低至0.6以下。因此，具有30%以上的日照反射率的本層疊體作為粘貼于建筑物的窗戶的紅外線反射薄膜是有用的。
[0026]此外，上述的紅外線屏蔽系數(shù)是表示太陽(yáng)光線的流入熱量的數(shù)值，以如下方式規(guī)定。即，將太陽(yáng)光通過具有3mm厚度的透明板玻璃照射到室內(nèi)。而且，將基于太陽(yáng)光的透射及再輻射的、流入室內(nèi)的流入熱量設(shè)為1.00。紅外線屏蔽系數(shù)是相對(duì)于此的比。層疊體的紅外線屏蔽系數(shù)小意味著層疊體較好地屏蔽了日照熱量。
[0027]另一方面，本申請(qǐng)涉及制造本層疊體的方法，所述方法包括通過磁控濺射法形成所述金屬層和所述氧化物層，所述本層疊體具有:透明的基材；包含銀或銀合金作為主要成分的金屬層；和以?shī)A著該金屬層的方式所設(shè)置的、兩層的包含以組成式NbOx所表示的鈮氧化物作為主要成分的氧化物層，所述組成式NbOx的X是:1.6<x<1.7。
[0028]在某些實(shí)施方案中，磁控濺射法是卷對(duì)卷方式的磁控濺射法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是本申請(qǐng)的一實(shí)施方式的透明紅外線反射層疊體的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]接下來，對(duì)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0031][透明紅外線反射層疊體的構(gòu)造例]
[0032]圖1所示的透明紅外線反射層疊體I包括基材2、氧化物層3、金屬層4和氧化物層5。按該順序?qū)⑦@些層進(jìn)行層疊。
[0033]基材2是厚度為50 μ m的PET薄膜。
[0034]氧化物層3及5是通過濺射形成的薄膜。氧化物層3及5的主要成分是以組成式NbOx(其中，式中的X:1.6 SxS 1.7)表示的鈮氧化物。通過在利用濺射進(jìn)行成膜時(shí)增減向系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)入的氧的流量能夠控制該鈮氧化物所含有的氧量X。此外，在后面，對(duì)具體的成膜例及其氧量的測(cè)定例進(jìn)行敘述。此外，在本實(shí)施方式中，氧化物層3及5的膜厚是30-41nm左右。
[0035]金屬層4也可以是通過濺射形成的薄膜。該金屬層4的主要成分是銀鈀合金。此外，在本實(shí)施方式中，金屬層4的膜厚是16-21nm左右。根據(jù)成為目標(biāo)的可見光透射率及日照反射率適當(dāng)調(diào)節(jié)氧化物層3及5的膜厚、以及金屬層4的膜厚。
[0036][透明紅外線反射層疊體的制造例]
[0037]接下來，對(duì)透明紅外線反射層疊體的制造例進(jìn)行說明。
[0038]在本制造例中，氧化物層3及5的成膜、以及金屬層4的成膜中使用卷對(duì)卷(Rollto Roll)方式的磁控濺射裝置。
[0039]具體地，在濺射設(shè)備的腔室內(nèi)安裝有薄膜狀的基材2。在設(shè)置于腔室內(nèi)的多個(gè)陰極之一配置了鈮氧化物靶。在其相鄰的陰極配置了銀鈀合金靶。在進(jìn)一步相鄰的陰極配置了鈮氧化物靶。
[0040]然后，將腔室內(nèi)抽真空。由此，使腔室內(nèi)的壓力為lX10_3Pa_lX10_5Pa左右。接下來，向設(shè)置了鈮氧化物靶的陰極導(dǎo)入氬(Ar)和氧(O2)的混合氣。向配置了銀鈀合金靶的陰極導(dǎo)入氬(Ar)氣。這時(shí)將各個(gè)陰極的壓力調(diào)整到0.2-0.8Pa。另外，將設(shè)置了鈮氧化物靶的陰極的、氧相對(duì)于氬的比例(氧流量相對(duì)于氬流量的比率)設(shè)為2-6%。
[0041]接下來，以任意的速度搬送薄膜狀的基材2的同時(shí)，通過與各個(gè)陰極連接的電源(直流脈沖電源RPG-100:日本MKS公司制造)向陰極供給電力。由此，進(jìn)行濺射成膜。
[0042]在該成膜中，對(duì)投入到陰極的電力進(jìn)行調(diào)整，以使氧化物層3及5的膜厚、以及金屬層4的膜厚成為規(guī)定的膜厚。由此，包含鈮氧化物的氧化物層3、包含銀鈀合金的金屬層
4、以及包含鈮氧化物的氧化物層5按照此順序被層疊。即，在基材2上形成了三層構(gòu)造的層疊膜。
[0043]在上述的制法中，通過搬送一次基材2形成了氧化物層3及5、以及金屬層4這三層。但是，也可以每搬送一次基材2時(shí)形成一層來進(jìn)行成膜。在這種情況下，共計(jì)搬送三次來使三層成膜。
[0044][性能測(cè)定]
[0045]通過上述那樣的制法，改變氧流量的同時(shí)試驗(yàn)制作了若干透明紅外線反射層疊體
I。通過以下那樣的方法對(duì)這些透明紅外線反射層疊體I的性能進(jìn)行了測(cè)定。
[0046](I)可見光透射率
[0047]按照J(rèn)IS A57596.3項(xiàng)對(duì)可見光透射率進(jìn)行了評(píng)價(jià)。利用分光光度計(jì)(U4100、日立HITACHI公司制造)作為評(píng)價(jià)設(shè)備。
[0048](2)日照反射率
[0049]按照J(rèn)IS A57596.4.5項(xiàng)對(duì)日照反射率進(jìn)行了評(píng)價(jià)。利用了分光光度計(jì)(U4100、日立HITACHI公司制造)作為評(píng)價(jià)設(shè)備。
[0050](3)膜厚
[0051]制作了具有膜厚相互不同的氧化物層3及5、以及金屬層4的多個(gè)透明紅外線反射層疊體I的樣本。使用光階規(guī)(DEKTAK IIA、SL0AN公司制造)測(cè)量一部分樣本的氧化物層3及5、以及金屬層4的膜厚。登記該一部分的樣本作為熒光X射線分析裝置(ZSX-lOOe、Rigaku公司制造)的檢量線標(biāo)準(zhǔn)樣本。然后，通過使用了熒光X射線的檢量線的定量分析測(cè)定其他樣本(各層膜厚不明的樣本)的膜厚。
[0052](4)氧量 X
[0053]使用X射線光電子分光分析(ESCA5400、ULVAC_PH1公司制造)作為測(cè)定裝置。利用該裝置附帶的Ar離子槍對(duì)樣本的表面進(jìn)行蝕刻。由此，除去樣本表面的自然氧化層(蝕刻條件:加速電壓3kV、發(fā)射電流25mA、壓力lOmPa、蝕刻面積30mmX30mm、蝕刻時(shí)間5分鐘)。
[0054]然后，通過X射線光電子分光分析測(cè)定氧量X。在該測(cè)定中，使用Mg陽(yáng)極(輸出300W、管電壓14kV)作為X射線源。將測(cè)定范圍(面積)設(shè)為直徑0.8mm的范圍。以該條件，在呈現(xiàn)與Nb:3d、O:1s的結(jié)合能(Binding Energy)相當(dāng)?shù)姆逯档姆秶鷥?nèi)進(jìn)行測(cè)定。利用ESCA裝置附帶的軟件(MultiPaKULVAC-PHl公司制造)對(duì)所得到的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析。在該分析中對(duì)峰值實(shí)施了修利背景(Shirley background)除去。并且,利用各元素的靈敏度系數(shù)對(duì)峰值面積進(jìn)行了修正。由此，求得原子數(shù)比。基于所得到的原子數(shù)比，將Nb原子數(shù)設(shè)為1，計(jì)算了 O原子數(shù)。對(duì)I個(gè)樣本設(shè)定了三個(gè)測(cè)定點(diǎn)。將所得到的3個(gè)O原子數(shù)的平均值作為氧量X來采用。
[0055](5)表面電阻值
[0056]按照J(rèn)IS K7194對(duì)表面電阻值進(jìn)行了評(píng)價(jià)。使用電阻率計(jì)(Loresta EP、三菱化學(xué)公司制造)作為評(píng)價(jià)設(shè)備。
[0057](6)體積電阻率
[0058]利用以下的數(shù)式，計(jì)算了體積電阻率。
[0059]體積電阻率(Ω -cm)=表面電阻值(Ω / □ ) X膜厚(nm) X 10, 000, 000 (單位換
算)
[0060]將各試樣的測(cè)定結(jié)果不于表I。
[0061]表I
[0062]
【權(quán)利要求】
1.透明紅外線反射層疊體，其具有:透明的基材；包含銀或銀合金作為主要成分的金屬層；和以?shī)A著該金屬層的方式所設(shè)置的、兩層的包含以組成式NbOx所表示的鈮氧化物作為主要成分的氧化物層，所述組成式NbOx的X是:1.6 < X < 1.7。
2.如權(quán)利要求1所述的透明紅外線反射層疊體，其中所述金屬層的主要成分是銀鈀合金。
3.如權(quán)利要求1或2所述的透明紅外線反射層疊體，其中所述氧化物層的厚度是30_41nmo
4.如權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的透明紅外線反射層疊體，其中所述金屬層的厚度是16-21nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的透明紅外線反射層疊體，其中所述基材是薄膜狀，所述基材的材料包括聚對(duì)苯二甲酸乙二酯薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的透明紅外線反射層疊體，其中所述基材是薄膜狀，所述基材的厚度在25-188 μ m的范圍。
7.制造權(quán)利要求1所述的透明紅外線反射層疊體的方法，其包括通過磁控濺射法形成所述金屬層和所述氧化物層。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述磁控濺射法是卷對(duì)卷方式的磁控濺射法。
【文檔編號(hào)】B32B27/36GK103507322SQ201310247398
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】古田健, 近藤康雄, 古市憲親 申請(qǐng)人:北川工業(yè)株式會(huì)社