JP2002338298A

JP2002338298A - 紫外線赤外線吸収ガラスおよびその製法

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Publication number: JP2002338298A
Application number: JP2001153065A
Authority: JP
Inventors: Nobuya Kuriyama; 延也栗山; Hiroshi Machishita; 汎史町下; Tatsuya Tsuzuki; 都築　　達也
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2002-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】可視光透過率が高く、紫外線および日射の遮
蔽性能が高く、視覚的にも良好な灰色系の紫外線赤外線
吸収ガラスを得る。【解決手段】ソーダ石灰シリカ系ガラスに、着色、色
調調整成分として重量％で、全Fe₂O₃（Fe₂O₃換算の全鉄
分）0.3〜0.7、CeO₂ 1.7〜2.5、SO₃（SO₃換算の硫黄
分）0.01〜0.1、Se 0.0002〜0.0030、NiO 0.0001〜0.02
00、TiO₂ ０〜１、MnO₂ ０〜１、CoO ０〜0.0030の範
囲、かつFeO／全Fe₂O₃重量比率0.26〜0.60の範囲で含
み、ISO 9050の測定基準に基づく光学特性（ガラス厚み
４mm相当）において、紫外線透過率15％以下、日射透過
率50％以下、可視光透過率70％以上、刺激純度10％以下
である紫外線赤外線吸収ガラス。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築・構築物、車
両、船舶、飛行機等の移送・輸送機の窓材として好適に
採用できる紫外線赤外線吸収ガラス、特に灰色系紫外線
赤外線吸収ガラス、およびその製法に関する。

【０００２】

【従来技術および解決すべき課題】ソーダ石灰シリカ系
に着色成分を含有させたガラスにおいて、特開平４−31
0539号公報には、Fe₂O₃(＋FeO)、CeO₂、SO₃を必須成分
とし、TiO₂を任意成分として含む紫外線赤外線吸収ガラ
スが開示されているが、記載されるように緑色ガラスに
関するものである。特開平６−9 2678号公報には、Fe₂O
₃(＋FeO)、CeO₂を必須成分とし、TiO₂、CoO、NiO、Seを
任意成分として含む紫外線赤外線吸収ガラスが開示され
ているが、概して日射透過率（太陽放射透過率）は高
い。特表平８−506314号公報には、Fe₂O₃(＋FeO)を必須
成分とし、CeO₂、TiO₂、CoO、NiO、Se、MnO₂--等を選択
必須成分として含む、日射透過率（太陽直射熱透過
率）、紫外線透過率の低いガラス組成物が開示されてい
るが、CeO₂含有量は１wt％以下に限定され、概して紫外
線透過率は高い。特開平８−48540号公報には、Fe₂O
₃(＋FeO)、CoO、Seを必須成分として含む日射透過率
（全太陽エネルギー透過率）の低い灰色のガラス組成物
が開示されているが、FeO／全Fe₂O₃重量比率は低く、日
射透過率を効率的に下げるうえで難点がある。

【０００３】本発明は、上記各先行技術とは異なり、ソ
ーダ石灰シリカ系ガラスにFe₂O₃、比較的高割合のFeO、
SO₃、CeO₂、NiO、およびSeを必須成分として含み、比較
的高い可視光透過率と、低い紫外線透過率および日射透
過率を有する、灰色着色を帯びた紫外線赤外線吸収ガラ
ス、およびその製法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ソーダ石灰シ
リカ系ガラスに、着色、色調調整成分として重量％で、
全Fe₂O₃（Fe₂O₃換算の全鉄分）0.3〜0.7、CeO₂ 1.7〜2.
5、SO₃（SO₃換算の硫黄分）0.01〜0.1、Se 0.0002〜0.0
030、NiO 0.0001〜0.0200、TiO₂ ０〜１、MnO ₂ ０〜
１、CoO ０〜0.0030の範囲、かつFeO／全Fe₂O₃重量比率
0.26〜0.60の範囲で含み、ISO 9050の測定基準に基づく
光学特性（ガラス厚み４mm相当）において、紫外線透過
率15％以下、日射透過率50％以下、可視光透過率70％以
上、刺激純度10％以下とした紫外線赤外線吸収ガラスで
ある。

【０００５】本発明はまた、前記紫外線赤外線吸収ガラ
スを製造する方法において、紫外線赤外線吸収成分およ
び色調調整成分を含むソーダ石灰シリカ系ガラスの原料
中に、生成ガラス中のFeO／全Fe₂O₃重量比率が0.26〜0.
60の範囲となるべく、還元剤を導入し溶融した紫外線赤
外線吸収ガラスの製法である。

【０００６】上記において、還元剤として、ガラス100w
t％相当量のガラス原料に対して、カーボンを0.1〜0.5w
t％の範囲で外割添加するのが望ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明におけるソーダ石灰シリカ
系ガラスは、SiO₂68〜73wt％、Al₂O₃ ０〜３wt％、MgO
０〜５wt％、CaO ５〜12wt％、Na₂O 10〜15wt％、K₂O
０〜３wt％程度と、いわゆる通常のソーダ石灰シリカ系
ガラスの範囲とするもので、ガラスの溶融性、成形性、
量産性、ガラス製品の耐水、耐候性等を総合して優れる
ものである。

【０００８】本発明における着色、色調調整成分として
の全Fe₂O₃含有量は、ガラス中0.3〜0.7wt％の範囲とす
る。0.3wt％未満では、特に赤外域での光吸収が不充分
となり、日射透過率を低く抑えることはできない。他方
0.7wt％を越えると、可視光透過率が70％（ガラス厚み
４mm相当）を下回る恐れがある。なお、赤外域での光吸
収を高めるうえでは、全Fe₂O₃中のFeO含有量を可及的に
高める必要があり、また、そのためには、ガラス原料へ
の還元剤（例えばカーボン）の適当量の導入が必要であ
る。

【０００９】FeO／全Fe₂O₃重量比は0.26〜0.60の範囲と
するもので、0.26未満では赤外吸収が不充分で日射透過
率が過大となる。他方0.60を越えると、ガラス中のＳや
Seが強還元されて硫化物やセレン化物が生成し、それら
の強い光吸収のために、可視光透過率が70％未満となる
恐れがある。またガラス融液表層に多泡層を形成し易く
なり、通常、一般的な加熱方式の窯ではガラス素地への
伝熱を阻害し、安定したガラス操窯を行い難く、ガラス
の生産性を悪化させる。

【００１０】前記ガラス中のFeO／全Fe₂O₃重量比を前記
範囲に納めるうえで還元剤、代表的にはカーボンの導入
が不可欠であり、生成ガラス量100wt％相当のガラス原
料に対し、カーボンを0.1〜0.5wt％の範囲で導入、添加
する。0.1wt％未満ではFeO重量比が不足し赤外吸収が不
充分となり、0.5wt％を越えると還元力が高じてガラス
中に金属Feや硫化物、セレン化物が生ずる恐れがある。
なお、カーボンに代わる還元剤として金属粉、鉄鋼スラ
グ、炭化水素系化合物などを採用することができ、その
導入量は一概にはいえないが、赤外吸収が不充分となら
ぬよう、また還元力が高じてガラス中に金属Feや硫化
物、セレン化物が生じぬよう、実施者が適宜設計、設定
すべきものである。

【００１１】CeO₂は主に紫外域の光吸収に効果を有する
もので、ガラス中1.7〜2.5wt％の範囲で含有させる。1.
7wt％未満では紫外線透過率を過大とし、2.5wt％を越え
ると可視域の短波長側の吸収が過大となり、ガラスが帯
黄色系を呈する。なお、CeO₂同様に紫外線吸収能を有す
るTiO₂を、ガラス中０〜１wt％の範囲で副次的に含有さ
せることもできる。但し１wt％を越えると可視域の短波
長側の吸収が目立つ。

【００１２】硫黄分（Ｓ）は、ＳイオンとしてFeイオン
との相互作用により400nm付近の光吸収があり、紫外線
透過率を低減させる効果を有し、SO₃換算でガラス中0.0
1〜0.1wt％の範囲で含有させる。 0.01wt％未満ではそ
の効果は不充分であり、0.1wt％を越えるとＦeイオンに
対する酸化作用が強くなって、FeO／全Fe₂O₃重量比を0.
26以上に維持できなくなり、赤外吸収が不充分で日射透
過率が過大となる。なお、SO₃源としては硫酸ナトリウ
ムや硫酸カルシウムなどの硫酸塩が一般的に採用され、
それらは清澄剤としても有用である。

【００１３】Seは主にSeコロイドによる500nm付近の光
吸収、およびSe（２価）イオンとFeイオンとの相互作用
による400nm付近の光吸収を有し、紫外線透過率を低減
させるとともに、可視域の透過率の調整に有用である。
Seはガラス中に0.0002〜0.0030wt％の範囲で含有させ
る。0.0002wt％未満ではその効果が小さく、他方0.0030
wt％を越えると、可視光透過率が低下し、所望の可視光
透過率を得難くなる。

【００１４】NiOは460nmおよび540〜620nmの光吸収を有
し、可視域全般の光透過率を均等化し灰色系ガラスを得
るうえで有用であり、ガラス中0.0001〜0.0200wt％の範
囲で含有させる。0.0002wt％未満ではその効果は不充分
であり、0.0200wt％を越えると可視光透過率を低下さ
せ、また、可視域の光透過率を却って不均等にし、灰色
系着色を得難くなる。

【００１５】MnO₂はガラス中０〜１wt％の範囲で適宜含
有させる。 MnO₂は波長490nmを中心にブロードな光吸収
を示すので、ガラスの主としてFeイオンによる緑色の着
色を微調整するのに有効である。また、この系のガラス
においては比較的弱い酸化剤として作用するので、ガラ
スの酸化・還元を微調整するのに有効である。添加量が
１wt％を越えるとガラスの着色が強くなって可視光透過
率を低下させる恐れがある。

【００１６】CoOは550〜650nmの範囲に光吸収を有し、
可視域全般の光透過率を均等化し灰色系ガラスを得るう
えで補助的に採用するもので、ガラス中０〜0.0030wt％
の範囲で適宜含有させる。なお、0.0030wt％を越えると
可視光透過率を低下させ、また、可視域の各波長の光透
過率を不均等にする。

【００１７】本発明において、ガラス板厚４mmにおける
可視光透過率は70％以上とするもので、例えば自動車の
フロントガラスに採用する場合は実板厚（３〜４mm程
度）を考慮し、あるいは更にクリアーガラスとの合せガ
ラスとすることにより、規制される70％以上の可視光透
過率を得ることができる。勿論、建築用等の窓ガラスと
しても、透視性を有する好適な灰色系ガラスとして奨励
できるものである。

【００１８】また、板厚４mmにおける日射透過率は50％
以下とすることにより、日射等における熱線（赤外線）
を極力遮断し、例えば夏季における冷房負荷を効果的に
低減できる。

【００１９】更に板厚４mmにおける紫外線透過率は15％
以下とするもので、人体に与える影響を極力防止し、各
種有機色材の退色も極力抑制できる。刺激純度は10％以
下とするもので、それにより、例えば車両を運転してい
る際にガラス越しにみる外部の標識、信号、景色は、実
体の色に近い状態で見ることができる。なお、前記各光
学特性はISO 9050の測定基準に基づいて測定し、表示す
るものである。

【００２０】本発明においてガラス板厚は限定するもの
ではなく、板厚１mm前後の薄板ガラスから10mmを越える
厚板ガラスにおいて、また、平板あるいは曲げ板とし
て、生板から、半強化したもの、強化したもの等にも適
用でき、単板ガラス、積層ガラスあるいは複層ガラス等
の形態で、建築・構築物用窓材、車両・飛行機・船舶等
輸送機器用窓材として好適に採用することができる。

【００２１】

【実施例】以下本発明の実施例について比較例と対比し
て説明する。基礎成分組成として、重量％でSiO₂72、A
l₂O₃２、MgO ４、CaO ８、Na₂O 13、K₂O １、計100wt
％を目標とし、原料として珪砂、長石、ソーダ灰、ドロ
マイト、石灰石を採用し混合調整した。これに各着色成
分、色調調整成分として所望量のFe₂O₃（FeO）、CeO₂、
TiO₂、Se、CoO、MnO₂を含有させるべく、ベンガラ、酸
化セリウム、酸化チタン、セレン、酸化コバルト、酸化
マンガンを、更にSO₃源として清澄剤を兼ねて芒硝を、
還元剤としてカーボン（黒鉛）を所望割合で導入し、前
記基礎成分原料に加え、混合調製した。

【００２２】上記調合物をルツボに投入し、約1450℃に
保持した電気炉中で約４時間程度溶融、ガラス化し、さ
らに均質化および清澄のため、1420〜1430℃で約1.5 〜
２時間程度保持した後、ルツボを取り出しガラス融液を
型に流し出してガラスブロックとした。更にガラスブロ
ックを約650℃に保持した電気炉内にセットし、常法に
より徐冷したうえで、板状に切り出して研削研磨し、各
光学測定試料とした。これら試料について、着色・色調
調整成分組成の含有量（重量％）については重量法で分
析し、光学特性（４mm厚みにおける）としての可視光透
過率（％）、紫外線透過率（％）、日射透過率（％）、
および刺激純度（％）を求めた。それらはISO規格に則
り分光光度計により測定し算定されるものである。ま
た、肉眼によりガラスの色調を観察した。

【００２３】それらの結果を、表１、表２に示す。表
１、２に示すとおり、本実施例においては、可視光透過
率、紫外線透過率、日射透過率、刺激純度等の光学特性
において所期の範囲内にあり、所望の可視光透過率、紫
外線透過率、日射透過率を有し、視覚的に好ましく、眼
に疲労感を与えない灰色系の着色を与え、建築・構築物
用窓材、車両・飛行機・船舶等輸送機器用窓材として好
適に用いることができるものである。

【００２４】他方、比較例においては、本発明における
着色・色調調整成分範囲とは外れ、所期の光学特性を得
ることはできない。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、ガラスの可視光透過性
能、紫外線および日射の遮蔽性能が高く、視覚的に好ま
しく、眼に疲労感を与えない灰色系着色を呈し、建築・
構築物用窓材、車両・飛行機・船舶等輸送機器用窓材と
して好適に用いることができるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者都築達也三重県松阪市大口町1510 セントラル硝子株式会社硝子研究所内Ｆターム(参考） 4G062 AA01 BB03 DA06 DA07 DB01 DB02 DB03 DC01 DD01 DE01 DF01 EA01 EB04 EC01 EC02 EC03 ED01 ED02 ED03 EE03 EE04 EF01 EG01 FA01 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL03 GA01 GB02 GC02 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH10 HH11 HH12 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM01 NN12 NN13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ソーダ石灰シリカ系ガラスに、着色、色
調調整成分として重量％で、全Fe₂O₃（Fe₂O₃換算の全鉄
分）0.3〜0.7、CeO₂ 1.7〜2.5、SO₃（SO₃換算の硫黄
分）0.01〜0.1、Se 0.0002〜0.0030、NiO 0.0001〜0.02
00、TiO₂ ０〜１、MnO₂ ０〜１、CoO ０〜0.0030の範
囲、かつFeO／全Fe₂O₃重量比率0.26〜0.60の範囲で含
み、ISO 9050の測定基準に基づく光学特性（ガラス厚み
４mm相当）において、紫外線透過率15％以下、日射透過
率50％以下、可視光透過率70％以上、刺激純度10％以下
であることを特徴とする紫外線赤外線吸収ガラス。
【請求項２】請求項１記載の紫外線赤外線吸収ガラス
を製造する方法において、紫外線赤外線吸収成分および
色調調整成分を含むソーダ石灰シリカ系ガラスの原料中
に、生成ガラス中のFeO／全Fe₂O₃重量比率が0.26〜0.60
の範囲となるべく、還元剤を導入し溶融したことを特徴
とする紫外線赤外線吸収ガラスの製法。
【請求項３】還元剤として、ガラス100wt％相当量の
ガラス原料に対して、カーボンを0.1〜0.5wt％の範囲で
外割添加したことを特徴とする請求項２記載の紫外線赤
外線吸収ガラスの製法。