JP2004533399A - 窓ガラス製造用のグレーガラス組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、グレーの色調の板ガラスを生産するためのソーダ−石灰−ケイ酸塩タイプのガラス組成物に関する。本発明は、そのような応用に限定されるものではないが、自動車用途に関連して、特に車両の前部に位置するフロントガラスとサイド窓ガラスの形成に関して、より詳しく説明される。
【背景技術】
【0002】
自動車産業向けの窓ガラスにはいろいろな種類の必要条件が課せられる。光学的性質に関して言うと、それらの必要条件は、例えばフロントガラスの光透過率の場合、法規が適用され、あるいはそのほかに、例えばエネルギーの透過に関してはユーザーの快適さに対する関心によって決定され、あるいは特に色に関しては審美的な理由によって決定される。
【0003】
光透過率及びエネルギー透過率に関する必要条件は別として、車両の前部に位置する窓ガラスは、色に関し、特に主波長と純度に関して、自動車メーカーの美的な要望を満たさなければならない。
【0004】
あれこれの色を与える典型的な着色剤が一般に知られてはいるが、特定の特性、例えば明確な値の範囲内の光透過率とエネルギー透過率、との組み合わせで、波長と純度に関してある特定の色を見つけることは困難である。
【0005】
例えばグレーのガラスを得るためには、ガラスマトリクッスを作るため溶融しようとするバッチ材料に着色剤を加えることが知られている。これらの着色剤は、例えば、鉄、セレン、ニッケル、コバルト、セリウム、又はエルビウムなどである。
【0006】
これらの着色剤のうちの一部のもの、例えばエルビウムなどは、高価であり、そのために用いられないか、あるいはガラス組成物にごく少量しか添加されない。
【0007】
ほかのものは非常に汚染性であると見なされ、かなりのろ過装置の取り付けが必要であり、それがコストの点で大きな負担になる。これは特にセレンについて当てはまり、セレンはグレーガラスの生産によく用いられるが、溶融させると70〜85wt%が大気中に放出される。従って、大気汚染を防止するよう溶融プラントに取り付けた、この元素に特有なろ過装置は、そのようなガラスの製造コストを増加させる。更に、セレンにはいくつかの酸化状態があるため、この種のガラスは加工するのが難しい。
【0008】
更に別の着色剤は、ガラス組成物における含有量が比較的高いときにしか所望の色が得られない。ニッケルを含む着色剤を大量にガラス組成物に入れると、ガラス内部に硫化ニッケルのビーズが形成される。このようなガラスで窓ガラスを作ると、これらのビーズの存在のために、その後の熱強化処理の際にひびが入りやすくなる。
【0009】
酸化鉄、酸化コバルト及びセレンを含むガラス組成物を用いてグレーに着色したガラスを製造することは既に知られている。しかし、このようなガラスは非常に黒っぽく、そのため車両のフロントガラスに要求される条件を満たさない。
【0010】
自動車向けに用いることができるグレーガラスを得るための組成物がヨーロッパ特許出願公開第0653386号明細書で提案されている。これらの組成物は、酸化鉄、酸化コバルト及びセレンの混合物か、又は酸化鉄、酸化コバルト及び酸化ニッケル、そして場合によりセレン、の混合物を含むことを特徴とする。酸化ニッケルを含む組成物は、酸化コバルトを少なくとも20ppmに等しい量で含む。後者のカテゴリーの組成物から得られるガラスは、光透過率(TLA)が約60%〜約72%の範囲にあって、フロントガラス及び/又は前方サイド窓ガラスとして使用するために必要な条件を満たしている。しかし、TLAが70%に等しいかそれより大きい窓ガラスはエネルギー透過率(TE)が高くなく、最高で約58%に等しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明の目的は、A光源の下での全光透過率(TLA)が自動車の前方窓ガラスとして、特にフロントガラスとして使用するのに合致し、満足できる全エネルギー透過率を有し、且つフロートガラス技術を使って金属浴でシートにすることができるソーダ−石灰−ケイ酸塩タイプのグレーガラス組成物を提案することである。
【0012】
本発明の主題は、比較的中性のグレーの色調の窓ガラスを得られるようにするガラス組成物である。
【0013】
同様に、本発明の主題は、標準的なフロートガラスの場合に通常見られる酸化還元条件下で製造でき、そのコストが標準的なフロートガラスのコストに近いガラス組成物である。
【課題を解決するための手段】
【0014】
これらの目的は、本発明により、A光源の下での全光透過率(TLA)が3.85mmに等しいガラス厚さの場合に67%より大きいソーダ−石灰−ケイ酸塩タイプのグレーガラス組成物によって達成され、この組成物は重量で以下の範囲内にある下記の成分、
及び重量で以下の範囲内にある下記の着色剤、
Fe2O3 0.25〜0.65%、好ましくは0.5〜0.65%
CoO 20ppm未満、好ましくは15ppm以下、5〜15ppmがなお良好
NiO 40〜250ppm、好ましくは70〜150ppm
Se 0〜5ppm
を含み、ここでFe2O3は全鉄分である。
【0015】
本発明の好ましい態様によれば、全エネルギー透過率(TE)は、厚さ3.85mmについて、55%以下、好ましくは50%未満である。このような要件は、特に自動車の分野で、車内の搭乗者を熱的に快適にするために要求されるものに対応する。
【0016】
やはり好ましくは、ガラス組成物は、D65光源下での主波長が480nmと550nmの間、好ましくは490nmと510nmの間にあり、同じ光源の下で刺激純度が、厚さ3.85mmについて、6%未満、好ましくは5%未満である。このような要件は、特に自動車の前方サイド窓ガラスの場合に所望の中性の色について必要とされるものに対応する。得られたガラスは、主波長に応じてグレー−青からグレー−緑にわたる範囲の色調を有することができる。
【0017】
やはり好ましくは、ガラス組成物の酸化還元値は0.55未満、好ましくは0.35未満であり、0.18より大きいのが更によい。酸化還元値は、Fe2O3の形で表した全鉄含有量に対するFeO含有量の比と定義され、これらの含有量は重量百分率で表される。
【0018】
本発明の有利な態様によると、組成物は、特定の原料により持ち込まれることがある不純物を除き、意図的に添加されたセレンを含まない。
【0019】
本発明の別の特に有利な態様によると、特に自動車用のフロントガラス及びサイド窓ガラスタイプの用途の場合に、3.85mmの厚さについて、A光源の下での全光透過率(TLA)は69%以上、好ましくは70%以上であり、エネルギー透過率は50%未満、好ましくは48%未満である。
【0020】
本発明によるガラスでは、以下の理由によってシリカは一般に非常に狭い範囲内に保たれる。すなわち、約75%よりも多いと、ガラスの粘度が非常に大きく、且つ非常に失透しやすくなり、そのためにガラスが融けて溶融した錫の浴の上で流動することが難しくなり、その一方64%よりも少ないと、ガラスの耐加水分解性が急速に減少する。
【0021】
ガラスのこの耐加水分解性の減少は、少なくとも部分的には、Al2O3の導入によって補償することができるが、この酸化物は粘度の増加と可視範囲の透過率の減少の原因となる。従って、それは非常に少量のみを使用するものと想定している。
【0022】
アルカリ金属酸化物のNa2OとK2Oは、ガラスを溶融しやすくする。K2Oは約5%まで使用できるが、それを超えると組成物のコストが高くなることが問題になる。Na2OとK2Oの含有量の合計は、重量百分率で表して13%以上であることが好ましい。
【0023】
アルカリ土類金属酸化物は、本発明によるガラスの特性を得るのに重要な役割を演じる。
【0024】
MgO酸化物に関しては、本発明の第1の態様によると、その含有量は、特に経済的な理由から、2%よりも大きいことが有利である。
【0025】
別の態様によると、その含有量は2%未満である。これは、MgOの含有量を2%に制限するとFeO吸収バンドの最大のところをより長い波長側にずらす効果があり、従って、可視領域の透過率を低下させずに赤外の吸収率を増加させることが可能になることが示されたからである。粘度について重要な役割を演ずるMgOを完全に排除するのは、Na2O及び/又はSiO2の含有量を増やすことによって、少なくとも一部分は補償される。
【0026】
BaOは、光透過率を増大させるのを可能にし、4%未満の含有量で本発明による組成物に加えることができる。これは、BaOがMgOやCaOに比べてガラスの粘度に及ぼす影響がずっと小さいからである。本発明の状況では、BaOの増加は、本質的に、アルカリ金属酸化物、MgOそして特にCaO、を減らして行われる。従って、BaOの有意の増加は、ガラスの粘度を、特に低温で増加させることになる。更に、BaOを高い割合で導入することは組成物のコストを実質的に増大させる。本発明によるガラスはBaOを含まないことが好ましい。BaOを含む場合、その含有量は0.5と3.5wt%の間であることが好ましい。
【0027】
各アルカリ土類金属酸化物の含有量の変動に関して上で定めた範囲に従うことと別に、所望の透過特性を得るためには、MgO、CaO及びBaOの重量百分率の合計を14%以下の値に限定することが好ましい。
【0028】
選択性のガラス(すなわち、光透過率に認められるほどの影響を及ぼすことなく、所望の波長範囲内の放射線、例えば紫外又は赤外線に対応するものを吸収できるガラス)を製造することが望まれる場合、ガラス組成物は更に、少なくとも1種の光吸収剤、例えばCeO2、TiO2、Cr2O3、V2O5、WO3、La2O3などを含むことができる。この(これらの)吸収剤の全含有量は、一般に組成物の2wt%未満、好ましくは1%未満に保たれる。
【0029】
本発明によるガラスはまた、ガラス原料中の不純物によって、及び/又はリサイクルされるカレットのガラスバッチへの導入によって、及び/又は清澄剤(SO3、Cl、Sb2O3、As2O3)を用いることによってもたらされるその他の成分を最高で1%まで含むこともできる。
【0030】
溶融を容易にし、特にこれを機械で行うのに好都合にするために、マトリックスは、logη=2であるような粘度ηに対応する温度が1500℃よりも低いことが有利である。更に好ましくは、特にフロートガラス技術を使用してガラス帯の形をしたガラスを得られるようにしたい場合、マトリックスはポアズで表した粘度ηに対応する温度、例えばlogη=3.5(Tlog η =3.5と表される)であるような温度と、次の式、
Tlog η =3.5 − Tliq > 20℃
を満足し、好ましくは次の式、
Tlog η =3.5 − Tliq > 50℃
を満足する液相温度(Tliqと表される)とを有する。
【実施例】
【0031】
本発明の利点は、以下で示されるガラス組成物の例から更によく理解されよう。
【0032】
これらの例では、3.85mmの厚さについて測定された下記の特性が示される。
・380と780nmの間のA光源の下での全光透過率(TLA)
・ISO 9050標準規格(Parry Moon, air mass 2)に従って295と2500nmの間で積分された全エネルギー透過率(TE)
・ISO 9050標準規格に従って計算された太陽紫外線透過率(TUV)
・D65光源下での主波長(λd)
・D65光源下での刺激純度(PD65)
【0033】
光透過率(TLA)、主波長(λd)及び純度(P)は、1931 CIE(Commission Internationale de l’Eclairage)の測色基準観測装置を用いて計算された。
【0034】
表に示した各組成物は、下記のガラスマトリックスから製造されたものであり、その含有量は重量百分率で表され、加えた着色剤の総含有量に対して調整するためにシリカに関してそれぞれ補正されている。
【0035】
ポアズで表された粘度に対応する、例えばそれぞれlogη=2及びlogη=3.5のような温度Tlog η =2及びTlog η =3.5と、そしてまた液相温度Tliqは、所定の全てのガラス組成物(これらは同じガラスマトリックスから製造される)について同一であり、次の通りである:
【0036】
例1から5までのガラスは、本発明に従って製造され、その組成が測定された例であり、それに対して例6から18までのガラスはそれらの理論的な組成を示している。
【0037】
本発明による例1から18までは、着色剤の広い範囲内において、光学的な制約、すなわち、大きな全光透過率(TLA>67%)と、最高で55%に等しい比較的小さなエネルギー透過率を満足する中性のグレーガラスを得るが可能であることを示している。これらの良好なガラスの特性は、大部分、組成物中のコバルト酸化物の含有量が20ppm未満であることに起因している。これらの例はまた、目標の光学的特性をセレンを添加せずに達成できることも示しており、これはコストと環境汚染のリスクに関して特に有利である。
【0038】
本発明による組成物から得られるガラスはいずれも、板ガラスを製造する通常の技術との相性がよい。錫の浴の上へ溶融ガラスをシート状に広げることによって得られるガラス帯の厚さは最高で20mmまででよく、一般にはこれは0.8と10mmの間にある。
【0039】
窓ガラス(ガラス帯を切って得られる)はその後、特に自動車の窓ガラスとして用いられる場合、曲げ及び/又はエナメル処理の作業にかけることができる。
【0040】
フロントガラス又はサイド窓ガラスを製造するには、一般に厚さが3mmと5mmの間のガラス帯から、まず窓用ガラスを切り取る。この厚さでは、ガラスは良好な熱的快適さを保証する。当のフロントガラス又はサイド窓ガラスは、積層されていてもよく、その場合それらは何枚かのガラス板から形成され、そのうちの少なくとも1枚は本発明による組成物から得られる。
【0041】
本発明の範囲内に入る窓ガラスは、予め表面処理を施されていてもよく、あるいは例えば有機コーティング、例として裂傷防止特性を備えたポリウレタンを基礎材料とするフィルム、又は窓ガラスが砕けたときにシールするフィルムなど、を施されていてもよい。
【0042】
これらの窓ガラスはまた、熱分解を利用する高温化学蒸着又は化学気相成長(CVD)もしくは真空蒸着技術によって得られる少なくとも1つの金属酸化物層でコーティングされていてもよい。
【0043】
【表1】
Claims (18)
- CoO含有量が5から15ppmまでであることを特徴とする、請求項1に記載のガラス組成物。
- 3.85mmの厚さについて、全エネルギー透過率(TE)が55%未満、好ましくは50%未満であることを特徴とする、請求項1又は2記載のガラス組成物。
- 酸化還元値が0.55未満であり、好ましくは0.35未満であり、且つ0.18より大きいことがなお良好であることを特徴とする、請求項1乃至3の一つに記載のガラス組成物。
- 全光透過率(TLA)が69%以上であることを特徴とする、請求項1乃至4の一つに記載のガラス組成物。
- 全エネルギー透過率(TE)が48%未満であることを特徴とする、請求項5に記載のガラス組成物。
- セレンを含まないことを特徴とする、請求項1乃至6の一つに記載のガラス組成物。
- 3.85mmの厚さについて、D65光源下において、主波長が480と550nmの間であり、純度が6%未満であることを特徴とする、請求項1乃至7の一つに記載のガラス組成物。
- 前記波長が490と510nmの間であることを特徴とする、請求項8に記載のガラス組成物。
- 純度が5%未満であることを特徴とする、請求項8と9のいずれかに記載のガラス組成物。
- CeO2、TiO2、Cr2O3、V2O5、WO3、La2O3などの少なくとも1種の光吸収剤を更に含むことを特徴とする、請求項1乃至10の一つに記載のガラス組成物。
- ポアズで表された粘度ηに対応する、例えばlogη=3.5であるような、温度と、液相温度Tliqとの差が20℃より大きく、好ましくは50℃より大きいことを特徴とする、請求項1乃至11の一つに記載のガラス組成物。
- ポアズで表された粘度ηに対応する、例えばlogη=2であるような温度が1500℃より低いことを特徴とする、請求項1乃至12の一つに記載のガラス組成物。
- 化学的組成が請求項1乃至12のいずれか一つによって定められるガラス板を少なくとも1枚含むことを特徴とする窓ガラス。
- 前記ガラス板が3.85mmの厚さについて、D65光源下において、480と550nmの間の主波長と6%未満の純度とを有することを特徴とする、請求項14に記載の窓ガラス。
- 前記ガラス板の主波長が490と510nmの間にあり、純度が5%未満であることを特徴とする、請求項15に記載の窓ガラス。
- 前記ガラス板の厚さが、最高で20mmまで、好ましくは0.8と10mmの間であることを特徴とする、請求項14乃至16の一つに記載の窓ガラス。
- 2枚のガラス板を含み、それらのうちの少なくとも1枚が請求項5に記載のガラス組成物から形成されている積層窓ガラス。
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