JP2002529365A - ガラス組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
性能緑色ガラスの製造用ガラス組成物に関する。「高性能」ガラスとは、ガラス
の光透過率が熱透過率を大きく上回るガラスである。
B支柱より前にある車の窓ガラスは何れも、少なくとも70%の光透過率を有す
ることを多くの国が要求しているからである。熱透過率は、通常直射太陽熱透過
率を表す略語「DSHT」で表される。熱透過率は、電磁スペクトルの赤外領域
および、些細な量ではあるが、該スペクトルの可視部の放射を吸収するガラスの
能力により決まる。場合によっては、スペクトルの紫外領域の光を吸収すること
も望ましい。酸化鉄は、ガラス組成物の着色剤として周知であり、かつ第一鉄お
よび第二鉄の両者の混合物からなるという利点を有している。第一鉄はスペクト
ルの赤外領域の光を吸収し、第二鉄はスペクトルの紫外領域の光を吸収する。
鉄に対する第一鉄の比を増やすことが望ましい。しかしながら、特にガラスがフ
ロート法で作られる場合には、第一鉄含量だけを増やすことはできない。ひとつ
の問題は、鉄が熱の非常に優れた吸収体であることである。鉄は溶融タンクの熱
を吸収し、よってタンクの底が冷える。このようにして、ガラスはより溶融しに
くくなり、また失透およびシリカスカムの問題が浮上する。真空精製等の特別な
技術を用いてガラスの第一鉄比を高くすることが可能である。しかし、このよう
な方法は、操業するには極めて費用がかかる。高い第一鉄比を得る、より通常の
方法は、炭素等の還元剤を原材料バッチ中に用いる方法である。しかし、炭素の
使用もまた、シリカスカムの問題を発生させる。ちなみに、シリカスカムは溶融
ガラス表面にある未溶融ケイ素の層であり、極端な場合には、ガラスの表面全体
に広がる漂流物を形成することが指摘されている。
。このような硫酸塩は、通常硫酸ナトリウムまたは硫酸カルシウムの形状をとる
。しかし、硫酸塩はガラスの溶融助剤であるばかりでなく、酸化剤としても働く
。したがって、硫酸塩は炭素と反応しやすく、第一鉄を第二鉄に還元するための
炭素が少なくなる。したがって、炭素の添加はガラスの第一鉄比を増やす単純な
方法に思われるが、実際には、増やすことはできない、または少なくとも所望の
程度に達しないのである。
ム存在量は、10%乃至20%と開示されている。しかし、実際には、ナトリウ
ム存在量は12%乃至13%の間にある。これには3つの主たる理由がある。第
一に、組成物中のナトリウム量が高くなればなるほど、ガラスのコストは高くな
る。さらに重要なことに、ガラス中のナトリウム量が多いと、ガラスの粘度に逆
効果を及ぼす。より多量のナトリウムを使用することに関連する第三の主たる問
題は、これから作ったガラスが、ガラスの染色によりしばしば立証される低い耐
久性を有することであり、このような染色はガラスのユーザーに許容されない。
欠点を有する。失透を起こさないおおよその上限は11重量%である。マグネシ
ウムもガラスに使われる。ガラス中のマグネシウム含量を減らした場合、従来の
フロートガラスにおいて通常1050nm付近を中心とする、第一鉄による吸収
の最小値は、より長波長に移行する。これにより光透過率の向上および太陽熱透
過率の減少の両方につながり、この何れもが高性能ガラスにおいて明白に有益で
ある。さらに、マグネシウムは、一般にバッチの高価な成分であり、マグネシウ
ムを除去することによってガラスのコストは低減される。しかし、マグネシウム
はガラス内の結晶成長速度を遅くしており、マグネシウムを除去することにより
成長速度の増大は失透の際に顕著となることを意味する。さらに、マグネシウム
はガラスの耐久性を向上させると信じられており、またマグネシウムの除去はガ
ラスの耐久性に悪影響を与えると一般に信じられている。
量が30%より大きい、前に概説した欠点を伴わずに容易に溶融できる鉄含有緑
色ガラス組成物の提供を目的とする。
重量%のCaOおよび総量で少なくとも0.5重量%の鉄(Fe2O3として測
定する)を含む緑色ガラス組成物で、ガラスが実質的にマグネシウムを含まず、
これにより作られたガラスが、少なくとも30%の第一鉄値および2.8mm乃
至5mmの範囲の少なくとも一点での厚さにおいて少なくとも28%の性能(光
透過率と直射太陽熱透過率の差)を有する、緑色ガラス組成物を設ける。
現は、組成物にマグネシウムを添加しないことを示す。しかしながら、バッチ原
料の不純物もしくは微量元素として、または炉の前の操業からの持ち越される残
留物として、マグネシウムがガラス内に存在する。したがって、実際条件におい
て、組成物中に存在するマグネシウムの最大量は、全成分の重量の約0.2%を
超えることは有り得ない。
ーセントポイント、通常は30%より大きいガラスが得られるということを、驚
くべきことに発明者らは発見している。第一鉄値は30%を越しているにもかか
わらず、このような組成物を、従来技術により予測される欠点の全てを未然に防
ぐ、または少なくとも最小限にしながら、フロート炉上で溶融することができる
。
透過率および少なくとも30%の性能を有する。
くとも35%であると有利である。
組成物は容易に溶融するということを発明者らは発見している。そうすることに
より、単に溶融を容易にするために通常バッチ成分に加える硫酸塩の量を減らす
ことができる。還元剤、最も一般的には炭素を使うことにより、第二鉄を第一鉄
に還元することが達成できる。しかし、前記の通り、還元剤および硫酸塩等の酸
化剤の両方がバッチ中に存在する場合、これらが互いに打ち消す傾向にあり、所
望の第一鉄比が達成できないということは、容易に認識されるであろう。しかし
、本発明において、溶融を容易にするために必要な硫酸塩の量を減らすことがで
きる。したがって、明らかに炭素は還元剤として硫酸塩にではなく第二鉄に働き
、高い第一鉄比を達成することができる。逆に、炭素量を増やしながら、硫酸塩
の量を実質的に一定に保つことができる。
き起こす。このため、組成物中に含まれるCaOの量を上限値12%、好ましく
は11%未満に制限することが望ましい。
る量を除いて)含まなくてもよい。しかし、これらの物質の一方または両方を、
所望により本発明の組成物中に存在させることができる。カリウムは、ガラスの
熱膨張係数を大きくし、アルミニウムはガラスの耐久性を向上する。存在するの
であれば、カリウムの量は望ましくは1%以下である。同様に、アルミニウムの
量が最大1.6%に制限されていることが好ましい。
てもよいが、ジルコニウムの量は1%以下であることが好ましい。
を減らし、ゆえにガラス中の第一鉄に比べて第二鉄により生ずる効果を強めると
いう利点をチタンは有する。
あることが望ましい。チタン鉄鉱は、チタン酸第一鉄であり、したがってまた第
一鉄比の高いガラスの製造を補助する。しかし、存在する場合には、TiO2と
して測定されるチタンの量は、最大1%に制限されることが有利である。有利に
は、チタンの量は0.20%乃至0.60%の範囲内である。
、組成物に含むことができる。
8%の性能を有することができる。作られるガラスが比較的薄い、例えば2.8
mmの場合、本発明の組成物によりこのようなガラスが少なくとも28%の性能
を有することを可能にする。
第一鉄値および呼び厚さ4mmにおいて少なくとも70%の光透過率を有する。
%乃至0.45%のTiO2および0.95%乃至1.05%のFe2O3を含
む組成物から形成されたガラスシートで、ガラスが33%乃至37%の第一鉄値
および呼び厚さ3.15mmにおいて少なくとも70%の光透過率を有する、ガ
ラスシートを提供する。
50%乃至0.65%のFe2O3および0.25%乃至0.55%のTiO2 を含む組成物から形成されたガラスシートで、ガラスが33%乃至37%の第一
鉄値および呼び厚さ4.6mmにおいて少なくとも70%の光透過率を有する、
ガラスシートが設けられる。
ぞれの事例において、特に直前の段落において説明した事例において、ガラスは
中間層を挟んだ2枚のガラスシートを含む積層板の形とすることができる。この
場合、ガラスシートの少なくとも1枚、好ましくは両方が、本発明による組成物
から作られる。この場合、中間層は有利にはポリビニルブチラールである。
において、表1は本発明に関する多数のガラスの組成を示し、表2は表1のガラ
スの種々の物理的および光学的特性を示し、表3は表1および表2に現れる特定
のガラスを異なる厚さに変えたものの詳細を示す。
熱透過率は国際標準規格9050(ISO9050)に従い、エアーマス(Air
Mass)2において350nm乃至2100nmの範囲内に渡って測定される。表
2に示した紫外線透過率は、当業で周知のパリームーン長方形法(Parry-Moon R
ectangular Rule)に従って計測されている。同様に、a*およびb*値は、光
源C下でCie−Labシステムにより計測したガラスの色座標である。Cie
−Labシステムおよび光源Cは共に当業で周知の用語である。
いられる場合、ポリビニルブチラール等の好適な積層材料のフィルムを、本発明
による組成物を有するガラスシートと適当な特性を有する第2のガラスシートと
の間に挟むことができる。しかし、好ましくは、本発明による組成物を有する2
枚のガラスの間に積層フィルムを挟む。多くの国における法的必要条件を満たす
ためには、特にB支柱より前に位置する光に関して、積層構造体は少なくとも7
0%の光透過率を有しなければならない、ということは容易に理解されよう。明
らかに、積層構造体が依然として28%以上の性能を有するように、積層板の外
層を形成するガラスを選択することが望ましい。
ことができるということは、当業者にとって直ちに明らかであろう。したがって
、例えば、本発明のガラスを建築目的に使用可能である。
Claims (21)
- 【請求項1】 少なくとも14.5重量%のNa2O、少なくとも10.5重量
%のCaOおよび総量で少なくとも0.5重量%の鉄(Fe2O3として測定す
る)を含む緑色ガラス組成物で、ガラスが実質的にマグネシウムを含まず、これ
により作られたガラスが、少なくとも30%の第一鉄値および2.8mm乃至5
mmの範囲の少なくとも一点での厚さにおいて少なくとも28%の性能(光透過
率と直射太陽熱透過率の差)を有する、緑色ガラス組成物。 - 【請求項2】 CaOの量が12%以下である、請求項1に記載の組成物。
- 【請求項3】 CaOの量が11%未満である、請求項2に記載の組成物。
- 【請求項4】 最大量で1重量%のK2Oをさらに含む、請求項1乃至3の何れ
かに記載の組成物。 - 【請求項5】 最大量で1重量%のTiO2をさらに含む、請求項1乃至4の何
れかに記載の組成物。 - 【請求項6】 0.20重量%乃至0.60重量%の量でTiO2が存在する、
請求項5に記載の組成物。 - 【請求項7】 TiO2源がチタン鉄鉱である、請求項6に記載の組成物。
- 【請求項8】 最大量で1.6重量%のAl2O3をさらに含む、請求項1乃至
7の何れかに記載の組成物。 - 【請求項9】 最大量で1重量%のZrO2をさらに含む、請求項1乃至8の何
れかに記載の組成物。 - 【請求項10】 CeO2およびV2O5の少なくとも一つをさらに含む、請求
項1乃至9の何れかに記載の組成物。 - 【請求項11】 2.8mmの厚さにおいて少なくとも28%の性能を有する請
求項1乃至10の何れかに記載の組成を持つガラスシート。 - 【請求項12】 5mmの厚さにおいて少なくとも28%の性能を有する請求項
1乃至10の何れか一つに記載の組成を持つガラスシート。 - 【請求項13】 少なくとも70%の光透過率を有する請求項1乃至10の何れ
か一つに記載の組成を持つガラスシート。 - 【請求項14】 70%乃至75%(重量で)のSiO2、0.25%乃至0.
55%のTiO2および0.75%乃至0.95%のFe2O3を含む請求項1
乃至10の何れか一つに記載の組成物から形成されたガラスシートで、該ガラス
が33%乃至37%の第一鉄値および呼び厚さ4mmにおいて少なくとも70%
の光透過率を有する、ガラスシート。 - 【請求項15】 70%乃至75%(重量で)のSiO2、0.25%乃至0.
45%のTiO2および0.95%乃至1.05%のFe2O3を含む請求項1
乃至10の何れか一つに記載の組成物から形成されたガラスシートで、該ガラス
が33%乃至37%の第一鉄値および呼び厚さ3.15mmにおいて少なくとも
70%の光透過率を有する、ガラスシート。 - 【請求項16】 70%乃至75%(重量で)のSiO2、0.50%乃至0.
65%のFe2O3および0.25%乃至0.55%のTiO2を含む請求項1
乃至10の何れか一つに記載の組成物から形成された第一鉄値が33%乃至37
%のガラスシートで、該ガラスが呼び厚さ4.6mmにおいて少なくとも70%
の光透過率を有する、ガラスシート。 - 【請求項17】 請求項1乃至16の何れかに記載の組成物からモノリシック形
状で形成されるガラス。 - 【請求項18】 中間層で分離された2枚のガラスシートを含む積層板で、該ガ
ラスシートの少なくとも一方が請求項1乃至15の何れか一つに記載の組成物か
ら形成される、積層板。 - 【請求項19】 前記ガラスシートの両方が請求項1乃至15の何れか一つに記
載の組成物から形成される、請求項17に記載の積層板。 - 【請求項20】 中間層がポリビニルブチラールである、請求項17または18
に記載の積層板。 - 【請求項21】 請求項15に記載の組成物から形成された2枚のガラスシート
およびポリビニルブチラール中間層を含む積層板で、各シートが2.3mmの厚
さを有する、光透過率が少なくとも70%の積層板。
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