JP2003529523A - 高い光透過率の着色されたソーダライムガラス - Google Patents
高い光透過率の着色されたソーダライムガラスInfo
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Abstract
Description
れたソーダライムガラスに関する。
量%)を含有する全てのガラスに関係する: Na2O 10〜20% CaO 0〜16% SiO2 60〜75% K2O 0〜10% MgO 0〜10% Al2O3 0〜5% BaO 0〜2% BaO+CaO+MgO 10〜20% K2O+Na2O 10〜20%。
使用されている。それは通常フロート法によってリボンの形態で製造される。か
かるリボンは切断されてシートの形態にすることができ、次いでそれは機械的特
性を改良するための処理、例えば熱強化工程に供したり、曲げたりすることがで
きる。
書では、二つの標準光源が使用される:即ち、Commission Internationale de l
'Eclairage(C.I.E.)によって規定される光源C及び光源Aである。光源Cは6
700Kの色温度を有する平均的な昼光を表す。この光源は建造物のために意図
された窓ガラスの光学的特性を評価するために特に有用である。光源Aは約28
56Kの温度のプランク放熱器の放射線を表す。この光源は車のヘッドライトに
よって放出される光を表わし、本質的には自動車のために意図された窓ガラスの
光学的特性を評価することを本質的に意図される。Commission Internationale
de l'Eclairageはまた“Colorimetrie, Recommandations Officielles de la C.
I.E.(Colorimetry, Official Recommendations of the C.I.E.)”(1970年5月)
という標題の文献を発行しており、それは可視スペクトルの各波長の光に対する
色座標(colorimetric co-ordinates)がx及びyの直交軸を有する図(C.I.E.
3色度図と称される)に表すことができるように規定される理論を記載する。こ
の3色度図は可視スペクトルの各波長(ナノメーターで表わされる)の光を表す
軌跡を示している。この軌跡は“スペクトル軌跡”と称され、座標がこのスペク
トル軌跡上にある光は適当な波長に対して100%の励起純度を持つと言われて
いる。スペクトル軌跡は380nm(紫)及び780nm(赤)の波長に相当す
る座標を有するスペクトル軌跡の点を結合する紫境界部(purple boundary )と
称される線によって閉じられる。スペクトル軌跡と紫境界部の間にある領域は全
ての可視光の3色度座標に対しても利用できるものである。光源Cによって放出
される光の座標は例えばx=0.3101及びy=0.3162に相当する。こ
の点Cは白色光を表すものとみなされ、それゆえいずれの波長に対してもゼロに
等しい励起純度を有する。線はいずれの所望の波長に対しても点Cからスペクト
ル軌跡まで導くことができ、これらの線上にあるいずれの点もそのx及びy座標
によってだけでなく、それがある線に相当する波長及び波長線の全長に対する点
Cからのその距離の関数としても規定することができる。結果として、1枚の着
色ガラスシートを通って透過した光の色はその主波長及びその励起純度(%で表
される)によって記載されることができる。
ってだけでなく、その厚さによっても左右されるだろう。本明細書及び特許請求
の範囲では、透過光の主波長λD及び励起純度Pの全ての値は2°の立体観察角
下で光源Cでの5mm厚のガラスシートのスペクトル比内部透過率((spectral
specific internal transmission)SITλ)に基づいて計算される。ガラス
シートのスペクトル比内部透過率は単にガラスの吸収量によって決定され、下記
ベールランバートの法則によって表されることができる:
り、Eはガラスの厚さ(cm)である。第1近似では、SITλは下記式によっ
て表されることができる: (I3+R2)/(I1−R1) 式中、I1はガラスシートの第1面についての入射可視光の強度であり、R1 はこの面によって反射される可視光の強度であり、I3はガラスシートの第2面
から透過した可視光の強度であり、R2はこの第2面によってシートの内部へ反
射される可視光の強度である。
全光透過率(TLA)(TLA4)。この全透過率は波長380nmと780n
mの間で下記式を積分した結果である: ΣTλ・Eλ・Sλ/ΣEλ・Sλ 式中、Tλは波長λにおける透過率であり、Eλは光源Aのスペクトル分布で
あり、Sλは波長λの関数としての通常の人の目の感度である; − 4mmの厚さに対して測定された全エネルギー透過率(TE)(TE4)
。この全透過率は波長300nmと2500nmの間で下記式を積分した結果で
ある: ΣTλ・Eλ/ΣEλ 式中、Eλは水平より上に30°の太陽のスペクトルエネルギー分布である; − 全エネルギー透過率に対する光源Aについての全光透過率の比(TLA/
TE)として測定された選択性(SE); − 4mmの厚さについて測定された全紫外線透過率(TUV4)。この全透
過率は波長280nmと380nmの間で下記式を積分した結果である: ΣTλ・Uλ/ΣUλ 式中、Uλは標準規格DIN67507に規定された、大気を通過する紫外線
のスペクトル分布である; − Fe2+/全Fe比の値を表すレドックス比。それは下記式によって得ら
れる: Fe2+/全Fe=[24.4495×log(92/τ1050)]/t-Fe2O3 式中、τ1050は波長1050nmにおける5mm厚のガラスの比内部透過
率を表し、t−Fe2O3はFe2O3酸化物の形で表される鉄の全含有量を表
し、X線蛍光によって測定される。
用途に及び自動車及び列車の客室のための窓ガラスとして使用されることができ
る。建築物用途では、4〜6mm厚のガラスシートが一般に使用され、一方自動
車分野では1〜5mm厚が特に一体式窓ガラスの製造のために通常使用され、特
にフロントウインドウのための積層窓ガラスの場合には1〜3mm厚が使用され
、この厚さの二枚のガラスシートが次いで一般にポリビニルブチラール(PVB
)から作られた中間フィルムによって一緒に接着される。
レベルをなお与えながら、所定の光透過率レベルに対して顕著な色、即ち高い光
透過率レベルであっても高い励起純度を有する製品について焦点をあてる。
を満たすように最適な可視性を与えながら高い光透過率を有することが重要であ
る。高い光透過率のこれらのガラスは少ない全量のFeを含有する組成で得られ
ることができる。しかしながら、この場合において、車両中への熱の流入を減ら
し、かくして乗員区画部の過熱の危険を減らすために、色相が十分に顕著であり
所定の光透過率に対してエネルギー透過率が通常のガラスより低いガラスを得る
ことは難しい。
って、自動車窓ガラスとして特に良く適している顕著な色相を有する高い光透過
率のガラスを得ることができることを我々は見い出した。
着色されたソーダライムガラスであって、その量がガラスの全重量に対して重量
によって表示される場合において、前記ガラスがFe2O3酸化物の形で表示す
ると0.4重量%未満の合計量の鉄を含むこと、前記ガラスが少なくとも0.0
8重量%のFeO含有量で少なくとも30%のレドックス比を有すること、及び
前記ガラスが重量単位で100万部あたり少なくとも5部(少なくとも5ppm
)で最大1500ppmの合計量で少なくとも一つの下記着色剤を示された各量
で含むことを特徴とする着色されたガラスに関する: Cr2O3 0〜500ppm V2O5 0〜1000ppm Co 0〜100ppm Se 0〜10ppm
工業用ガラス炉において容易に得ることができながら、顕著な色相及び低下した
赤外線透過率を有するガラスを見い出すことは容易である。
を賢明に選択することによって、少量の鉄を含有する組成が結果として生じるこ
とは驚くべきことである。これはこれまで当業者がかかる特性の組合せを達成す
ることができなかったためによる。着色剤の選択と組合わせた相対的に高い、3
0%より大きいレドックス比の選択は本発明を達成するための鍵となる要素であ
ると思われる。しかしながら、高いレドックス比は低い全鉄含有量のために得る
ことが難しい。さらに、この比が極めて高いとき、特にそれが60%より大きく
なるとき、溶融ガラスプールにおける化学反応は制御することが困難になる。
好ましくは66%以上であってもよい。
上、さらに有利には75%以上の光透過率(TLA4)を有し、それは自動車窓
ガラス、特にフロントウインドウとしての使用のために特に好適にさせる。
2nm未満、理想的には490nm未満の主波長(λD)を有する色相を透過に
おいて有する。
好ましい青の色相を有する全ての自動車の窓ガラスのために望ましい審美的な外
観を得るための商業的な条件に容易に合致することができる。この色相は特に高
い光透過率を有する建造物用途の分野で極めて望ましい。太陽光保護層及び/又
は低輻射率層を含む本発明による着色されたガラスを持つ窓ガラスは魅力的な外
観と特に好ましい熱的特性を組合せて持つことが有利である。
)(Ra)を有する利点を持つ。即ち、本発明によるガラスを通して観察された
色はゆがめられることはないか又はゆがめられても極めてわずかである。
きい、好ましくは5%より大きい励起純度(P)を有する。色相は極めて顕著で
あるが、ガラスの光透過率は高い。
発明による着色されたガラスの選択性(SE)は1.2より大きいか又はそれに
等しいことが好ましい。1.3より大きい、例えば1.6〜1.7の選択性(S
E)を容易に達成することができる。この特性は自動車用途及び建造物用途のた
めに特に有利である。なぜならばそれは窓ガラスを通して高い自然の照明及び弱
められることのない可視性をなお与えながら、太陽光線による加熱を制限し、そ
れゆえ車両又は建造物の乗員の熱的快適性を増大することを可能とするからであ
る。
いこと及びこれらの種々の特性を組合せたガラスが特に有利であることを見い出
した。
ら構成される、高い光透過率の青色ソーダライムガラスであって、その量がガラ
スの全重量に対して重量によって表示される場合において、前記ガラスがFe2 O3酸化物の形で表示すると0.4重量%未満の合計量の鉄を含むこと、透過に
おけるガラスの色相が66%より大きい光透過率(TLA4)、3%より大きい
励起純度(P)、及び1.2より大きい選択性(SE)とともに494nm未満
の主波長(λD)を有することを特徴とする青色ソーダライムガラスに関する理
由である。
合致する、透過における相対的に顕著な青色相を有することができ、同時にガラ
スを通る完全な可視性を確保しながらエネルギー透過率を十分に減少することが
できる高い選択性を持つことができることは驚くことである。我々は複数の着色
剤の賢明な選択によって驚くべきことにこのガラスを得ることができ、それを工
業炉で容易に製造することができることを見い出した。
光透過率を有することができるが、それは70%より大きいか又はそれに等しい
光透過率(TLA4)を有することが好ましい。かかるガラスは特別な光透過率
レベルを要求する自動車用途のために好適である。かかる高い光透過率で上述の
特性を得ることはさらに驚くべきことである。
ス比を有することが好ましい。かかるレドックス比の値は高い選択性を得るため
に好ましい。
で表示すると示された各量で下記着色剤の少なくとも一つを含むことが好ましい
: Cr2O3 0〜500ppm V2O5 0〜1000ppm Co 0〜100ppm Se 0〜10ppm
における極めて強い吸収帯(380nmを中心とする吸収帯)をガラスに与え、
一方Fe2+の存在は赤外域(1050nmを中心とする吸収帯)において強い
吸収を引き起こす。第二鉄イオンはわずかに黄色をガラスに与え、一方第一鉄イ
オンは顕著な青−緑色を与える。全ての他の考慮事項を等しくすると、赤外領域
における吸収の原因でありそれゆえ全エネルギー透過率TEを決定するのはFe2+ イオンである。
[Glass Institute], Parisによる)ガラスの製造のために個々に考えられた様々
な着色剤の効果は以下の通りである: − コバルト:CoIIO4基は強烈な青色を生成し、その主波長は鉄−セレン
発色団によって生成されるものとはほとんど反対である。 − クロム:CrIIIO6基の存在は650nmで吸収帯を生じ、薄い緑色を
与える。高レベルの酸化がCrVIO4基を生じ、それは365nmで極めて強い
吸収帯を生じ、黄色を与える。 − セリウム:組成物中のセリウムイオンの存在は紫外領域において強い吸収
を得ることができる。酸化セリウムは二つの形で存在する。即ち、CeIVは24
0nm付近の紫外領域で吸収し、CeIIIは314nm付近の紫外領域で吸収す
る。 − セレン:Se4+カチオンは実質的には着色効果を全く有さないが、変化
していない元素Se0はピンク色を呈する。Se2−アニオンは存在する第二鉄
イオンと発色団を形成し、このためガラスに茶色がかった赤色を与える。 − バナジウム:アルカリ金属酸化物の含有量を増大するにつれて色は緑から
無色に変化する。これはVIIIO6基をVVO4に酸化することによって生じる。 − マンガン:実質的に無色であるMnIIO6の形でガラスにおいて現れる。
しかしながら、アルカリ金属に富むガラス中のMnIIIO6基は紫色を有する。 − チタン:ガラス中のTiO2はガラスに黄色を与える。多くの量で還元に
よってTiIIIO6基を得ることができ、それはガラスに紫色又は茶色を与える
。
の錯体の相互作用の結果である。実際、これらの着色剤の挙動はそれらの酸化状
態及びこの状態に影響しやすい他の元素の存在に大きく依存する。
未満、より好ましくは1重量%未満の量のTiO2着色剤を含有する。この着色
剤は本発明によって要求される着色剤と組合せると特定の用途のために特定の色
相を得ることができる。それはまた、ガラスを通る紫外線の透過を減らす特別な
利点を有する。
%未満のTiO2、理想的には0.1重量%未満のTiO2を含むことが有利で
ある。多量のTiO2はここで望まれる色相とは反対の黄色をガラスに与える危
険がある。実際、本発明によるガラスにおけるTiO2は不純物としてのみ存在
させることが好ましく、故意に加えられることはない。
しくは1重量%未満の量の着色剤CeO2を含むことが好ましい。この着色剤は
ガラスを通る紫外線の透過を減らすことを可能とする意味で有利である。
極めて多い量で存在するとき、その効果は本発明による好ましい色相とは反対に
なる。
量のCeO2の使用であっても製造のために必要なバッチ材料のコストを2倍に
するかもしれない。
CeO2を含むことが有利である理由である。
。Coの量が高すぎると高い選択性(SE)を達成するために好ましくない。
O2を含む。MnO2は酸化特性を有し、それはもし高い量で使用されるなら鉄
のレドックス状態を変えることによって緑色相を作る危険がある。好ましくは、
本発明によるガラスは0.10重量%未満のMnO2、理想的には0.05重量
%未満のMnO2を含むだろう。
未満の量のフッ素化化合物を含むことが望ましい。これはこれらの化合物が環境
に極めて有害であり、しかも炉の内側をおおう耐火材料のブロックに対して極め
て腐食性である炉からの放出物を生じるからである。
主成分の混合物から得られることが好ましい。この化合物は前記成分の溶融を促
進するからである。
示すると下記着色剤の量(鉄の全量はFe2O3の形で表示される)を含み: Fe2O3 0.27%以上0.4%未満 FeO 0.10%〜0.20% Co 1ppm〜35ppm Cr2O3 0〜250ppm V2O5 0〜450ppm かつ下記光学特性を有する: 70.5%<TLA4<85% 40%<TE4<60% P>3% λD≦492nm
ウとして、及び建造物用途のために特に好適である。得られた光学的特性は選択
的な製品、即ち所定の光透過率レベルに対して低いエネルギー透過率レベルを有
する製品に相当する。これはかかるガラスから製造された窓ガラスによって画成
される体積が加熱される範囲を制限する。かくして規定された透過率純度はかか
る用途のためにも好適である。
ましい。それは例えば車両のサイドウインドウとして又はフロントウインドウと
して使用されることが有利である。
線によって加熱される範囲を減らし、結果として窓ガラスとしてかかるガラスを
使用する車両の客室の加熱範囲を減らす。
料として、天然材料、リサイクルされたガラス、スラグ又はこれらの材料の組合
せを使用することができる。着色剤は示された形で添加される必要はないが、示
された形と同等の形で添加される着色剤の量を与えるこの方法は標準的な慣行に
対応する。実際には、鉄は赤酸化鉄の形で加えられ、コバルトはCoSO4・7
H2O又はCoSO4・6H2Oのような水和硫酸塩の形で加えられ、クロムは
K2Cr2O7の如き重クロム酸の形で加えられる。セリウムは酸化物又は炭酸
塩の形で導入される。バナジウムに関して、それは酸化バナジウム又はバナジン
酸ナトリウムの形で導入される。セレンは、存在させるとき、元素の形で又はN
a2SeO3又はZnSeO3の如きセレン化物の形で加えられる。
うに本発明によるガラスの製造に使用されるバッチ材料における不純物として存
在させる場合があり、これらの不純物の存在がガラスに上記限定外の特性を与え
ない場合、これらのガラスは本発明に従ったものとみなされる。本発明は下記の
光学的特性及び組成の特定の実施例によって示され、それらの実施例は本発明を
限定するものとしてみなすべきでない。
スのベース組成を限定されない例として与えたものである。もちろん、同じ光学
的特性及びエネルギー特性を有するガラスは本明細書の冒頭で与えられた重量%
の範囲内にある量の酸化物を有するベース組成で得られてもよい。表IIは本発明
によるガラスの着色剤の割合及び光学的特性を与えたものである。上述の割合は
ガラスのX線蛍光によって測定され、示された分子種に変換される。
を与えることを明らかに示す。例えば高い選択性SE(実施例No.1の場合に
は1.4)を有し、7.3%の励起純度Pを有し、主波長λD=487.5nm
において76.6%のTLA4(実施例No.1)を有する。これらのガラスは
極めて魅力的な外観を有し、特に自動車用窓ガラスとして有用である。
極めて良好な演色として見なされ、ガラスを通して観察された色の極めて正確な
認識を与える。
硝酸塩の如き酸化剤を含有してもよい。この場合において、他の材料の割合はガ
ラスの組成が変わらないままであるように適応される。
Claims (22)
- 【請求項1】 ガラス形成主成分及び着色剤から構成される、高い光透過率
の着色されたソーダライムガラスであって、その量がガラスの全重量に対して重
量によって表示される場合において、前記ガラスがFe2O3酸化物の形で表示
すると0.4重量%未満の合計量の鉄を含むこと、前記ガラスが少なくとも0.
08重量%のFeO含有量で少なくとも30%のレドックス比を有すること、及
び前記ガラスが重量単位で100万部あたり少なくとも5部(少なくとも5pp
m)で最大1500ppmの合計量で少なくとも一つの下記着色剤を示された各
量で含むことを特徴とする着色されたガラス: Cr2O3 0〜500ppm V2O5 0〜1000ppm Co 0〜100ppm Se 0〜10ppm - 【請求項2】 前記ガラスが66%より大きいか又はそれに等しい光透過率
(TLA4)を有することを特徴とする請求項1に記載の着色されたガラス。 - 【請求項3】 前記ガラスが70%より大きいか又はそれに等しい光透過率
(TLA4)を有することを特徴とする請求項2に記載の着色されたガラス。 - 【請求項4】 前記ガラスが72%より大きいか又はそれに等しい、好まし
くは75%より大きいか又はそれに等しい光透過率(TLA4)を有することを
特徴とする請求項3に記載の着色されたガラス。 - 【請求項5】 透過におけるガラスの色相が494nm未満の主波長(λD )を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の着色されたガラス
。 - 【請求項6】 透過におけるガラスの色相が492nm未満の主波長(λD )を有することを特徴とする請求項5に記載の着色されたガラス。
- 【請求項7】 透過におけるガラスの色相が490nm未満の主波長(λD )を有することを特徴とする請求項6に記載の着色されたガラス。
- 【請求項8】 透過におけるガラスの色相が3%より大きい、好ましくは5
%より大きい励起純度(P)を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか
に記載の着色されたガラス。 - 【請求項9】 前記ガラスが1.2より大きいか又はそれに等しい選択性(
SE)を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の着色されたガ
ラス。 - 【請求項10】 ガラス形成主成分及び着色剤から構成される、高い光透過
率の青色ソーダライムガラスにおいて、前記ガラスがFe2O3酸化物の形で表
示すると0.4重量%未満の合計量の鉄を含むこと、透過におけるガラスの色相
が66%より大きい光透過率(TLA4)、3%より大きい励起純度(P)、及
び1.2より大きい選択性(SE)とともに494nm未満の主波長(λD)を
有することを特徴とする青色に着色されたソーダライムガラス。 - 【請求項11】 前記ガラスが70%より大きいか又はそれに等しい光透過
率(TLA4)を有することを特徴とする請求項10に記載の着色されたガラス
。 - 【請求項12】 前記ガラスが少なくとも30%のレドックス比を有するこ
とを特徴とする請求項10又は11に記載の着色されたガラス。 - 【請求項13】 前記ガラスがガラスの全重量に対する重量で表示すると示
された各量で下記着色剤の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項10〜
12のいずれかに記載の着色されたガラス: Cr2O3 0〜500ppm V2O5 0〜1000ppm Co 0〜100ppm Se 0〜10ppm - 【請求項14】 前記ガラスがガラスの全重量に対して0.3重量%未満の
TiO2を含むことを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の着色された
ガラス。 - 【請求項15】 前記ガラスがガラスの全重量に対して0.1重量%未満の
TiO2を含むことを特徴とする請求項14に記載の着色されたガラス。 - 【請求項16】 前記ガラスがガラスの全重量に対して0.3重量%未満の
CeO2を含むことを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の着色された
ガラス。 - 【請求項17】 前記ガラスがガラスの全重量に対して0.1重量%未満の
CeO2を含むことを特徴とする請求項16に記載の着色されたガラス。 - 【請求項18】 前記ガラスがガラスの全重量に対して重量で最大50pp
mのCoを含むことを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の着色された
ガラス。 - 【請求項19】 前記ガラスが2重量%より多いMgOを含むことを特徴と
する請求項1〜18のいずれかに記載の着色されたガラス。 - 【請求項20】 前記ガラスがガラスの全重量に対して重量で表示すると下
記着色剤の量(鉄の全量はFe2O3の形で表示される)を含み: Fe2O3 0.27%以上0.4%未満 FeO 0.10%〜0.20% Co 1ppm〜35ppm Cr2O3 0〜250ppm V2O5 0〜450ppm かつ下記光学特性を有することを特徴とする着色されたガラス: 70.5%<TLA4<85% 40%<TE4<60% P>3% λD≦492nm - 【請求項21】 前記ガラスが自動車のための窓ガラスを形成することを特
徴とする請求項1〜20のいずれかに記載の着色されたガラス。 - 【請求項22】 前記ガラスが建造物のための窓ガラスを形成することを特
徴とする請求項1〜20のいずれかに記載の着色されたガラス。
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