JP2006264994A - 赤外線吸収グリーンガラス組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】 着色剤として酸化鉄と好ましくはＣｅＯ2を含む赤外線吸収ガラスにおいて、可視光域の透過率を維持しながら、赤外線域の吸収をより増大させた赤外線吸収ガラスを提供する。
【解決手段】 ソーダライムガラスにおいて、アルカリ酸化物あるいはアルカリ土類酸化物をイオン半径の大きいものに置換して、ガラスの塩基度を上げ、ＦｅＯの吸収域を長波長側にシフトさせた赤外線吸収グリーンガラス組成物である。アルカリ酸化物であるＮａ2Ｏの一部をＫ2Ｏに置換し、アルカリ土類酸化物であるＭｇＯの一部あるいは全部をＣａＯに置換し、さらにその一部をＳｒＯ，ＢａＯに置換する。この赤外線吸収グリーンガラス組成物は、５５０〜１７００ｎｍにおいて透過率の極小値をとる波長が１０６５ｎｍ以上であり、かつ１６５０ｎｍにおける透過率が７３０ｎｍにおける透過率以下である。
【選択図】 図１
Description
本発明は、可視光透過率を高く維持しながらも、特に赤外線の吸収に優れた赤外線吸収グリーンガラス組成物に関し、当該組成物による赤外線吸収グリーンガラス板、さらにそれを用いた合わせガラスに関する。
車両用や建築用のガラス板の多くは、フロート法によって製造されている。その基本的組成は、ソーダライムシリカガラスである。さて、この車両や建物における窓開口には、省エネルギーの観点から、赤外線吸収ガラス板が求められている。
また、乗用車などの車両用のガラス板において、その部位によっては視界確保の観点から可視光透過率に規制がなされており、所定の可視光透過率を満足しなければならない。例えば、日本においてウインドシールドガラスは、７０％以上の可視光透過率としなければならない。
ところで、ソーダライムシリカガラスにおいて、赤外線吸収機能を向上させるために、還元鉄（ＦｅＯ）の吸収を利用することが、数多く提案されている。例えば、特開昭６４−１８９３８号公報、特開平３−１８７９４６号公報などを参照されたい。ガラス中に含有される酸化鉄のうち、ＦｅＯは５５０〜１６００ｎｍに強い吸収域を有し、これがガラスにおける赤外線吸収の基になっている。この吸収のピークは通常１０５０ｎｍ付近にある。
なお、特開昭６４−１８９３８号公報の表１に記載された組成番号４は、従来法による組成として、以下のガラス組成と透過率が示されている。
すなわち、ガラス組成が、
ＳｉＯ2：７１．５６％、Ｎａ2Ｏ：１４．１９％、Ｋ2Ｏ：０．０５％、ＣａＯ：１２．８５％、ＭｇＯ：０．１６％、Ａｌ2Ｏ3：０．２５％、ＳＯ3：０．１７％、Ｆｅ2Ｏ3：０．６０６％、ＦｅＯ：０．２７０％、ＦｅＯ／全Ｆｅ2Ｏ3：０．４４６、であり、
透過率（５ｍｍ厚）が、ＬＴＡ：６８．８％、ＴＳＩＲ：１０．８％、ＴＳＥＴ：３７．７％、ＴＳＵＶ：４３．８％、である。
すなわち、ガラス組成が、
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透過率（５ｍｍ厚）が、ＬＴＡ：６８．８％、ＴＳＩＲ：１０．８％、ＴＳＥＴ：３７．７％、ＴＳＵＶ：４３．８％、である。
ところで、ガラスを通して太陽光が当たったときに、人間が皮膚で感じる暑熱感を低減させるためには、このＦｅＯの長波長側（１１００ｎｍ以上）の波長における吸収をより増大させるとよい。
このために、通常行われるようにガラス中のＦｅＯの含有量を増加させると、同時に可視光域における吸収も増加する。その結果、このガラスの可視光透過率が低下する。このガラスを車両用のガラス板に適用しようとすると、可視光透過率の観点からウインドシールドガラスには適さないことになる。
そこで、ガラス中のＦｅＯの含有量を増加させずに、赤外線吸収機能を向上させるためには、ＦｅＯの吸収域を長波長側にシフトさせればよいことになる。例えば、特開平４−１８７５３９号公報では、カリライムシリカガラス組成を用いることにより、還元鉄（ＦｅＯ）の吸収域を長波長側にシフトさせる技術が開示されている。
また、特開平３−１８７９４６号公報には、「約０．５１〜０．９６重量％のＦｅ2Ｏ3と、約０．１５〜０．３３重量％のＦｅＯと、約０．２〜１．４重量％のＣｅＯ2と主要な成分として含む赤外線及び紫外線吸収ソーダ石灰ガラス」が開示されている。
本出願人は、特開昭６０−２１５５４６号公報にて、「ＢａＯを加えるとＦｅＯの吸収ピークを長波長側にずらせ得ることを」利用して、可視光透過率を高く維持しながら、赤外吸収に優れた赤外吸収ガラスを提案した。
特表平８−５００８１１号公報では、以下のことを開示している。すなわち、「所与の条件下において、Ｋ2Ｏの存在は赤外におけるガラスの吸収を増加させることができる」ことに言及し、さらに「アルカリ土類酸化物は、本発明のガラスの特性を得るにおいて決定的な作用を有する。事実として、ＭｇＯの割合を２％までに制限し、好ましくは本発明のガラス中で意図的な添加物の形態において省略することは、赤外における吸収能力の増加を可能にする」としている。
また本出願人は、ＷＯ ９９／２５６６０ Ａ１パンフレットにおいて、「５〜１５重量％のＣａＯを含み、着色剤として酸化鉄とＣｅＯ2を含む赤外線吸収ガラス」を開示している。このガラスにおいては、「ＣａＯはガラスの耐久性を向上させるとともに、成形時の失透温度、粘度を調整するのに用いられる」とあり、また、「全酸化鉄（Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3）は０．３５〜０．５５％、ＦｅＯは０．０８〜０．１５％、ＦｅＯ／Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3の比は０．２０以上０．２７未満の範囲にあることが必要である」としている。
さらに、本出願人は、特開２００３−１１９０４８号公報では、「５〜１５重量％のＣａＯを含み、着色剤として酸化鉄とＣｅＯ2を含む赤外線吸収ガラス」を開示している。さらに、「本発明のガラス組成物が、高い可視光透過率と低い赤外線透過率とを併せ持つ場合、０．４〜１％のＴ−Ｆｅ2Ｏ3および０．０１〜０．４０％のＴｉＯ2を含むことが好ましい。これにより、１〜６ｍｍのいずれかのガラス厚みにおいて、Ａ光源を用いて測定した可視光透過率が７０％以上のガラスが得られる」としている。
一方、ガラスによる赤外線吸収ではなく、合わせガラスの中間膜に、機能性微粒子を分散させて、断熱性能と透視性を確保した技術が提案されている。すなわち、特開平８−２５９２７９号公報には、実施例３において、粒径が粒径０．１μｍ以下のＩＴＯ（導電性錫含有インジウム酸化物）超微粒子を分散させた中間膜層を用いた合わせガラスが開示されている。この合わせガラスの可視光透過率Ｔｖは７６．３％であり、日射透過率Ｔｓは５１．５％である。
特開昭６４−１８９３８号公報
特開平４−１８７５３９号公報
特開平３−１８７９４６号公報
特開昭６０−２１５５４６号公報
特表平８−５００８１１号公報
ＷＯ ９９／２５６６０ Ａ１パンフレット
特開２００３−１１９０４８号公報
特開平８−２５９２７９号公報
上述した特開平４−１８７５３９号公報のように、カリライムシリカガラス組成を用いると、原料コストがかさむために実用的でなかった。
上述したように、還元鉄（ＦｅＯ）の吸収を利用し、さらにその吸収域を長波長側にシフトさせる技術では、太陽光がガラスを通して照射したときに、人の皮膚における温度上昇の抑制効果が十分ではなかった。
また、特開平８−２５９２７９号公報に記載されたＩＴＯ微粒子を分散させた中間膜層を用いた合わせガラスでは、高価なＩＴＯ微粒子を必要とするので、コストに問題があった。
そこで本発明は、着色剤として酸化鉄を含む赤外線吸収ガラスにおいて、可視光域の透過率を維持しながら、赤外線域の吸収をより増大させた赤外線吸収ガラスを提供する。さらには、これを用いた合わせガラスを提供する。
ガラスにおけるＦｅＯの吸収域を長波長側にシフトさせるには、アルカリあるいはアルカリ土類酸化物をイオン半径の大きいものに置換することによってガラスの塩基度を上げればよい。
本発明は、ソーダライムガラスにおいて、アルカリ酸化物あるいはアルカリ土類酸化物をイオン半径の大きいものに置換して、ガラスの塩基度を上げ、ＦｅＯの吸収域を長波長側にシフトさせた赤外線吸収グリーンガラス組成物である。
すなわち、アルカリ酸化物では、ソーダライムガラスに通常含まれるＮａ2Ｏの一部をＫ2Ｏに置換する。また、アルカリ土類酸化物では、ＭｇＯの一部あるいは全部をＣａＯに置換し、さらにその一部をＳｒＯ，ＢａＯに置換するとよい。
すなわち、アルカリ酸化物では、ソーダライムガラスに通常含まれるＮａ2Ｏの一部をＫ2Ｏに置換する。また、アルカリ土類酸化物では、ＭｇＯの一部あるいは全部をＣａＯに置換し、さらにその一部をＳｒＯ，ＢａＯに置換するとよい。
具体的には、本出願人が先に提案した特開２００３−１１９０４８号公報に記載のガラス組成を基本として、さらなる改良を行った。
本発明は請求項１に記載の発明として、
基本ガラス組成が、質量％で表して、
６５ ＜ ＳｉＯ2 ≦ ７５、
０ ≦ Ｂ2Ｏ3 ≦ ５、
０ ≦ Ａｌ2Ｏ3 ≦ ５、
０ ≦ ＭｇＯ ＜ ２、
１０ ＜ ＣａＯ ≦ １５、
０ ≦ ＳｒＯ ≦ １０、
０ ≦ ＢａＯ ≦ １０、
（ただし、１０ ＜ ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ≦ ２０ である）
０ ≦ Ｌｉ2Ｏ ≦ ５、
１０ ≦ Ｎａ2Ｏ ≦ １５、
０ ≦ Ｋ2Ｏ ≦ ５、
（ただし、１０ ≦ Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ≦ １７．５ である）
０ ≦ ＴｉＯ2 ≦ ０．５、
３００ｐｐｍ以下のＭｎＯを含んでなり、
着色成分として、質量％で表して、
０．４ ≦ Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3 ≦ １．０、
（ただし、Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3は、Ｆｅ2Ｏ3に換算した全酸化鉄である）
０ ≦ ＣｅＯ2 ≦ ２．０、
を含み、Ｆｅ2Ｏ3に換算したＦｅＯの割合が、Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3の２０〜４５％であり、
５５０〜１７００ｎｍにおいて透過率の極小値をとる波長が１０６５ｎｍ以上であり、かつ１６５０ｎｍにおける透過率が７３０ｎｍにおける透過率以下であることを特徴とする赤外線吸収グリーンガラス組成物である。
基本ガラス組成が、質量％で表して、
６５ ＜ ＳｉＯ2 ≦ ７５、
０ ≦ Ｂ2Ｏ3 ≦ ５、
０ ≦ Ａｌ2Ｏ3 ≦ ５、
０ ≦ ＭｇＯ ＜ ２、
１０ ＜ ＣａＯ ≦ １５、
０ ≦ ＳｒＯ ≦ １０、
０ ≦ ＢａＯ ≦ １０、
（ただし、１０ ＜ ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ≦ ２０ である）
０ ≦ Ｌｉ2Ｏ ≦ ５、
１０ ≦ Ｎａ2Ｏ ≦ １５、
０ ≦ Ｋ2Ｏ ≦ ５、
（ただし、１０ ≦ Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ≦ １７．５ である）
０ ≦ ＴｉＯ2 ≦ ０．５、
３００ｐｐｍ以下のＭｎＯを含んでなり、
着色成分として、質量％で表して、
０．４ ≦ Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3 ≦ １．０、
（ただし、Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3は、Ｆｅ2Ｏ3に換算した全酸化鉄である）
０ ≦ ＣｅＯ2 ≦ ２．０、
を含み、Ｆｅ2Ｏ3に換算したＦｅＯの割合が、Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3の２０〜４５％であり、
５５０〜１７００ｎｍにおいて透過率の極小値をとる波長が１０６５ｎｍ以上であり、かつ１６５０ｎｍにおける透過率が７３０ｎｍにおける透過率以下であることを特徴とする赤外線吸収グリーンガラス組成物である。
請求項２に記載の発明として、
前記ＳｉＯ2は、６６．５ ≦ ＳｉＯ2 ＜ ６９ である請求項１に記載の赤外線吸収グリーンガラス組成物である。
前記ＳｉＯ2は、６６．５ ≦ ＳｉＯ2 ＜ ６９ である請求項１に記載の赤外線吸収グリーンガラス組成物である。
請求項３に記載の発明として、
前記Ｎａ2Ｏは、１０ ≦ Ｎａ2Ｏ ＜ １４．５（ただし、１１．５ ≦ Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ≦ １５）である請求項１または２に記載の赤外線吸収グリーンガラス組成物である。
前記Ｎａ2Ｏは、１０ ≦ Ｎａ2Ｏ ＜ １４．５（ただし、１１．５ ≦ Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ≦ １５）である請求項１または２に記載の赤外線吸収グリーンガラス組成物である。
請求項４に記載の発明として、
前記ＭｇＯは、０ ≦ ＭｇＯ ≦ ０．７５ である請求項１〜３いずれか１項に記載の赤外線吸収グリーンガラス組成物である。
前記ＭｇＯは、０ ≦ ＭｇＯ ≦ ０．７５ である請求項１〜３いずれか１項に記載の赤外線吸収グリーンガラス組成物である。
請求項５に記載の発明として、
前記Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3が、 ０．６５ ＜ Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3 ≦ １．０であり、かつ、前記ＣｅＯ2が、 ０．１ ≦ ＣｅＯ2 ≦ １．０ である請求項１〜４いずれか１項に記載の赤外線吸収グリーンガラス組成物である。
前記Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3が、 ０．６５ ＜ Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3 ≦ １．０であり、かつ、前記ＣｅＯ2が、 ０．１ ≦ ＣｅＯ2 ≦ １．０ である請求項１〜４いずれか１項に記載の赤外線吸収グリーンガラス組成物である。
請求項６に記載の発明として、
請求項１〜５いずれか１項に記載の赤外線吸収グリーンガラス組成物によるガラス板であって、
１．３ｍｍ以上２．５ｍｍ未満のいずれかの厚みにおいて、Ａ光源での可視光透過率が少なくとも８０％であり、全太陽光エネルギー透過率が６２％以下であることを特徴とする赤外線吸収グリーンガラス板である。
請求項１〜５いずれか１項に記載の赤外線吸収グリーンガラス組成物によるガラス板であって、
１．３ｍｍ以上２．５ｍｍ未満のいずれかの厚みにおいて、Ａ光源での可視光透過率が少なくとも８０％であり、全太陽光エネルギー透過率が６２％以下であることを特徴とする赤外線吸収グリーンガラス板である。
請求項７に記載の発明として、
請求項１〜５いずれか１項に記載の赤外線吸収グリーンガラス組成物によるガラス板であって、
２．５ｍｍ以上６ｍｍ以下のいずれかの厚みにおいて、Ａ光源を用いて測定した可視光透過率が７０％以上、全太陽光エネルギー透過率が５５％以下、かつＩＳＯに規定される紫外線透過率が１５％以下であることを特徴とする赤外線吸収グリーンガラス板である。
請求項１〜５いずれか１項に記載の赤外線吸収グリーンガラス組成物によるガラス板であって、
２．５ｍｍ以上６ｍｍ以下のいずれかの厚みにおいて、Ａ光源を用いて測定した可視光透過率が７０％以上、全太陽光エネルギー透過率が５５％以下、かつＩＳＯに規定される紫外線透過率が１５％以下であることを特徴とする赤外線吸収グリーンガラス板である。
請求項８に記載の発明として、
請求項６に記載の赤外線吸収グリーンガラス板を少なくとも１枚含む少なくとも２枚のガラス板を、熱可塑性樹脂層を介して接着した合わせガラスであって、
Ａ光源を用いて測定した可視光透過率が７０％以上、全太陽光エネルギー透過率が４５％以下であることを特徴とする合わせガラスである。
請求項６に記載の赤外線吸収グリーンガラス板を少なくとも１枚含む少なくとも２枚のガラス板を、熱可塑性樹脂層を介して接着した合わせガラスであって、
Ａ光源を用いて測定した可視光透過率が７０％以上、全太陽光エネルギー透過率が４５％以下であることを特徴とする合わせガラスである。
本発明による赤外線吸収グリーンガラス組成物は、着色剤として酸化鉄を含み、ＦｅＯの吸収域を長波長側にシフトさせているので、可視光域の透過率を維持しながら、赤外線域の吸収をより増大させることができる。ガラス板を通して太陽光が照射したとき、このグリーンガラス板を用いると、人が皮膚で感じる熱暑感を低減することができる。
さらに、この赤外線吸収グリーンガラス組成物において、ＣｅＯ2を含ませた場合は、紫外線域の吸収にも優れた赤外線吸収グリーンガラス板を得ることができる。
加えて、この赤外線吸収グリーンガラス組成物によるガラス板を用いて、合わせガラスを構成すると、可視光透過率が７０％以上、全太陽光エネルギー透過率が４５％以下である合わせガラスを得ることができる。
以下に、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明のガラス組成物の限定理由について説明する。ただし、以下の組成は質量％で表示したものである。
まず、本発明のガラス組成物の限定理由について説明する。ただし、以下の組成は質量％で表示したものである。
（ＳｉＯ2）
ＳｉＯ2はガラスの骨格を形成する主成分である。ＳｉＯ2が６５％以下ではガラスの耐久性が低下し、７５％を超えるとガラスの熔解が困難になる。ＳｉＯ2は、６６．５≦ＳｉＯ2＜６９であることが好ましい。
ＳｉＯ2はガラスの骨格を形成する主成分である。ＳｉＯ2が６５％以下ではガラスの耐久性が低下し、７５％を超えるとガラスの熔解が困難になる。ＳｉＯ2は、６６．５≦ＳｉＯ2＜６９であることが好ましい。
（Ｂ2Ｏ3）
Ｂ2Ｏ3は必須成分ではないが、ガラスの耐久性向上のため、あるいは熔解助剤としても使用される成分である。また、Ｂ2Ｏ3は紫外線の吸収を強める働きもある。Ｂ2Ｏ3が５％を超えると、紫外域の透過率の低下が可視域まで及ぶようになり、色調が黄色味を帯びやすくなる。さらに、Ｂ2Ｏ3の揮発等による成形時の不都合が生じるので、Ｂ2Ｏ3は５％を上限とする。好ましくは０〜２％未満の範囲である。
Ｂ2Ｏ3は必須成分ではないが、ガラスの耐久性向上のため、あるいは熔解助剤としても使用される成分である。また、Ｂ2Ｏ3は紫外線の吸収を強める働きもある。Ｂ2Ｏ3が５％を超えると、紫外域の透過率の低下が可視域まで及ぶようになり、色調が黄色味を帯びやすくなる。さらに、Ｂ2Ｏ3の揮発等による成形時の不都合が生じるので、Ｂ2Ｏ3は５％を上限とする。好ましくは０〜２％未満の範囲である。
（Ａｌ2Ｏ3）
Ａｌ2Ｏ3は、必須成分ではないが、ガラスの耐久性を向上させる成分である。Ａｌ2Ｏ3が５％を超えると、ガラスの熔解が困難になりやすい。また、平均線膨張係数を低下させて強化性を損なうため、Ａｌ2Ｏ3は２．５％以下であることが好ましい。
Ａｌ2Ｏ3は、必須成分ではないが、ガラスの耐久性を向上させる成分である。Ａｌ2Ｏ3が５％を超えると、ガラスの熔解が困難になりやすい。また、平均線膨張係数を低下させて強化性を損なうため、Ａｌ2Ｏ3は２．５％以下であることが好ましい。
（ＭｇＯ）
ＭｇＯは、必須成分ではないが、ガラスの耐久性を向上させるとともに、成形時の失透温度、粘度を調整するのに用いられる。しかし、本発明の特徴であるガラスの塩基度を上げるためには、極力含まないことが好ましい。本発明においては、ＭｇＯを２％未満とする。さらに、ＭｇＯは、０≦ＭｇＯ≦０．７５であることが好ましい。
ＭｇＯは、必須成分ではないが、ガラスの耐久性を向上させるとともに、成形時の失透温度、粘度を調整するのに用いられる。しかし、本発明の特徴であるガラスの塩基度を上げるためには、極力含まないことが好ましい。本発明においては、ＭｇＯを２％未満とする。さらに、ＭｇＯは、０≦ＭｇＯ≦０．７５であることが好ましい。
（ＣａＯ）
ＣａＯは、ガラスの塩基度を上げるのに必須の成分である。さらに、ガラスの耐久性を向上させるとともに、成形時の失透温度、粘度を調整するのに用いられる。ＣａＯが１０％以下では、ガラスの塩基度を上げる効果に乏しく、１５％を超えると失透温度が上昇する。
ＣａＯは、ガラスの塩基度を上げるのに必須の成分である。さらに、ガラスの耐久性を向上させるとともに、成形時の失透温度、粘度を調整するのに用いられる。ＣａＯが１０％以下では、ガラスの塩基度を上げる効果に乏しく、１５％を超えると失透温度が上昇する。
（ＳｒＯ、ＢａＯ）
ＳｒＯとＢａＯは、必須成分ではないが、ガラスの耐久性を向上させるとともに、成形時の失透温度や粘度を調整するのに用いられる。ＳｒＯとＢａＯは、高価な原料であるので、それぞれ１０％を超えるのは好ましくない。
ＳｒＯとＢａＯは、必須成分ではないが、ガラスの耐久性を向上させるとともに、成形時の失透温度や粘度を調整するのに用いられる。ＳｒＯとＢａＯは、高価な原料であるので、それぞれ１０％を超えるのは好ましくない。
また、アルカリ土類酸化物（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）の合計が、１０％以下では、ＣａＯの必要量を確保することができない。さらに、成形時の失透温度や粘度を維持するために、アルカリ酸化物を添加しなければならないため、ガラスの耐久性が低下する。アルカリ土類酸化物の合計が２０％を超えると、失透温度が上昇し、密度が大きくなるので、ガラスの製造上好ましくない。より好ましくは１５％未満である。
（Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ）
アルカリ酸化物であるＬｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏは、ガラスの熔解促進剤として用いられる。
Ｎａ2Ｏが１０％未満、あるいはＮａ2ＯとＫ2Ｏの合計が１０．０％未満では熔解促進効果が乏しく、Ｎａ2Ｏが１５％を超えるか、またはＮａ2ＯとＫ2Ｏの合計が１７．５％を超えるとガラスの耐久性が低下する。
さらに、Ｎａ2Ｏが、１０≦Ｎａ2Ｏ＜１４．５であることが好ましい。このとき、Ｎａ2ＯとＫ2Ｏの合計は、１１．５≦Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ≦１５である。
アルカリ酸化物であるＬｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏは、ガラスの熔解促進剤として用いられる。
Ｎａ2Ｏが１０％未満、あるいはＮａ2ＯとＫ2Ｏの合計が１０．０％未満では熔解促進効果が乏しく、Ｎａ2Ｏが１５％を超えるか、またはＮａ2ＯとＫ2Ｏの合計が１７．５％を超えるとガラスの耐久性が低下する。
さらに、Ｎａ2Ｏが、１０≦Ｎａ2Ｏ＜１４．５であることが好ましい。このとき、Ｎａ2ＯとＫ2Ｏの合計は、１１．５≦Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ≦１５である。
ガラスの塩基度を上げるには、Ｎａ2Ｏの一部をＫ2Ｏで置換するとよい。しかし、Ｋ2Ｏは、Ｎａ2Ｏに比して高価な原料であるため、５％を超えるのは好ましくない。また、同様にＬｉ2Ｏも、Ｎａ2Ｏに比して高価な原料であるため、５％を超えるのは好ましくない。しかし、本発明の特徴であるガラスの塩基度を上げるためには、極力含まないことが好ましい。
（ＴｉＯ2）
ＴｉＯ2は、ガラスの失透温度を下げるために、少量加えることができる。また、ＴｉＯ2は、紫外線を吸収する成分でもある。ＴｉＯ2の量が多くなると、ガラスが黄色味を帯びやすくなるので、その上限量は０．５％とする。
ＴｉＯ2は、ガラスの失透温度を下げるために、少量加えることができる。また、ＴｉＯ2は、紫外線を吸収する成分でもある。ＴｉＯ2の量が多くなると、ガラスが黄色味を帯びやすくなるので、その上限量は０．５％とする。
（ＭｎＯ）
ＭｎＯは、必須成分ではないが、少量添加することができる。このガラス組成物には、Ｆｅ2Ｏ3，ＦｅＯおよびＣｅＯ2が同時に含まれているので、ＭｎＯはその透過色調を調整したり、ＦｅＯ／Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3の比を調整するのに有効な成分である。ＭｎＯ量が多くなると、それ自身の着色の影響が現われるので、ＭｎＯ含有量は３００ｐｐｍを上限とする。
ＭｎＯは、必須成分ではないが、少量添加することができる。このガラス組成物には、Ｆｅ2Ｏ3，ＦｅＯおよびＣｅＯ2が同時に含まれているので、ＭｎＯはその透過色調を調整したり、ＦｅＯ／Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3の比を調整するのに有効な成分である。ＭｎＯ量が多くなると、それ自身の着色の影響が現われるので、ＭｎＯ含有量は３００ｐｐｍを上限とする。
（酸化鉄）
酸化鉄は、ガラス中ではＦｅ2Ｏ3とＦｅＯの形で存在し、Ｆｅ2Ｏ3は紫外線を吸収し、ＦｅＯは赤外線を吸収する。
本発明のガラス組成物は、Ｆｅ2Ｏ3に換算した全酸化鉄（以下、Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3）で表して、０．４〜１．０％含んでいる。さらに、Ｆｅ2Ｏ3に換算したＦｅＯの割合が、Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3の２０〜４５％である。
酸化鉄は、ガラス中ではＦｅ2Ｏ3とＦｅＯの形で存在し、Ｆｅ2Ｏ3は紫外線を吸収し、ＦｅＯは赤外線を吸収する。
本発明のガラス組成物は、Ｆｅ2Ｏ3に換算した全酸化鉄（以下、Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3）で表して、０．４〜１．０％含んでいる。さらに、Ｆｅ2Ｏ3に換算したＦｅＯの割合が、Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3の２０〜４５％である。
Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3が０．４％未満では、紫外線および赤外線の吸収効果が小さく、１．０％より多いと、ガラス原料を熔融する際に炎の輻射熱が熔融ガラス上面部で著しく吸収される。このため、ガラス熔融時に、熔融窯底部付近まで十分に加熱することが困難になり、また、ガラスの比重が大きくなりすぎるため、好ましくない。また、Ｆｅ2Ｏ3に換算したＦｅＯの割合が高すぎると、シリカリッチの筋やシリカスカムを生じやすくなるので、４５％以下とすることが好ましい。
本発明のガラス組成物は、酸化鉄に加え、その他の着色成分を好ましい範囲で含むことにより、ガラスが使用される部位・目的に応じた様々なソーラーコントロール性能を付与することができる。紫外線透過率は、主に酸化鉄，ＴｉＯ2，ＣｅＯ2によって決定され、全太陽光エネルギー透過率や可視光透過率は、主に酸化鉄によって決定される。
（ＣｅＯ2）
ＣｅＯ2は、本発明において、必須ではないが含まれることが好ましい成分である。ＣｅＯ2は紫外線をよく吸収する成分である。また、着色剤としても働くので、ガラスの色調の調整に用いられる。
ＣｅＯ2は、０．１％以上含まれることが好ましい。一方、ＣｅＯ2が２．０％を超えると、可視光線の短波長側の吸収が大きくなり過ぎ、所望の可視光透過率や色調が得られなくなるので、２．０％以下が好ましく、１．０％以下がより好ましい。
ＣｅＯ2は、本発明において、必須ではないが含まれることが好ましい成分である。ＣｅＯ2は紫外線をよく吸収する成分である。また、着色剤としても働くので、ガラスの色調の調整に用いられる。
ＣｅＯ2は、０．１％以上含まれることが好ましい。一方、ＣｅＯ2が２．０％を超えると、可視光線の短波長側の吸収が大きくなり過ぎ、所望の可視光透過率や色調が得られなくなるので、２．０％以下が好ましく、１．０％以下がより好ましい。
本発明のガラス組成物は、上述した構成により、高い可視光透過率と低い赤外線透過率とを併せ持っている。これにより、１．３ｍｍ以上２．５ｍｍ未満のいずれかの厚みにおいて、Ａ光源での可視光透過率が少なくとも８０％であり、全太陽光エネルギー透過率が６２％以下のガラス板が得られる。
また、本発明によるガラス組成物によると、５５０〜１７００ｎｍにおいて透過率の極小値をとる波長が１０６５ｎｍ以上であり、かつ１６５０ｎｍにおける透過率が７３０ｎｍにおける透過率以下であることを特徴とする赤外線吸収グリーンガラス板が得られる。このガラス板は、車両用合わせガラス素板として好適である。
さらに、この赤外線吸収グリーンガラス板を少なくとも１枚含み、少なくとも２枚のガラス板を熱可塑性樹脂層を介して接着して合わせガラスとすると、Ａ光源を用いて測定した可視光透過率が７０％以上であり、全太陽光エネルギー透過率が４５％以下である合わせガラスが得られる。
また、このガラス組成物を２．５ｍｍ以上６ｍｍ以下のいずれかの厚みのガラス板とすると、Ａ光源を用いて測定したときの可視光透過率が７０％以上であり、全太陽光エネルギー透過率が５５％以下であり、かつＩＳＯに規定される紫外線透過率が１５％以下である赤外線吸収グリーンガラス板が得られる。このガラス板は、車両用強化ガラス素板として好適である。
以下、本発明について図表を参照しながら詳細に説明する。
表１、表２および表３に、本発明による実施例と比較例の各ガラス組成、および各物性値を示す。表１は単板ガラスの実施例であり、表２は単板ガラスの比較例である。表３は合わせガラスの実施例と比較例である。
表１、表２および表３に、本発明による実施例と比較例の各ガラス組成、および各物性値を示す。表１は単板ガラスの実施例であり、表２は単板ガラスの比較例である。表３は合わせガラスの実施例と比較例である。
表において、ＹＡはＣＩＥ標準のＡ光源を用いて測定した可視光透過率、ＴＧは全太陽光エネルギー透過率、ＴuvはＩＳＯ９０５０に規定される紫外線透過率を示す。さらに、得られた分光透過率曲線から、５５０〜１７００ｎｍにおいて透過率の極小値をとる波長を求めた。また、波長１６５０ｎｍと７３０ｎｍおける透過率も測定した。なお、表中の成分に関する数値は、すべて質量％である。
ガラスの製造にあたっては、珪砂、苦灰石、石灰石、ソーダ灰、芒硝、炭酸カリウム、カーボン、酸化鉄、酸化チタン、酸化セリウム、高炉スラグを、表に示す割合になるように調合、混合したバッチを電気炉中で１４５０℃に加熱、熔融し、その後ステンレス板上にガラス素地を流し出し、室温まで徐冷した。これらは、各物性を測定するために適当な大きさに成形、研磨した。
上述のようにして製造したガラス板の厚みを２．１ｍｍとし、このガラス板を２枚準備し、これらを合わせガラスの周知の製法にしたがって、中間膜（ＰＶＢ）で貼り合わせて、合わせガラスを作製した。
（単板ガラスの特性）
表１には単板ガラスの実施例を、表２には単板ガラスの比較例を、それぞれ示した。
実施例１−１〜１−７は、いずれもＣａＯを１２％以上含み、ＦｅＯ／Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3が２７％以上である。また、透過率の極小値をとる波長が、いずれも１０６５ｎｍ以上であり、かつ１６５０ｎｍにおける透過率が７３０ｎｍにおける透過率より小さくなっていることが分かった。
表１には単板ガラスの実施例を、表２には単板ガラスの比較例を、それぞれ示した。
実施例１−１〜１−７は、いずれもＣａＯを１２％以上含み、ＦｅＯ／Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3が２７％以上である。また、透過率の極小値をとる波長が、いずれも１０６５ｎｍ以上であり、かつ１６５０ｎｍにおける透過率が７３０ｎｍにおける透過率より小さくなっていることが分かった。
一方、比較例１−１〜１−５は、約８．８％のＣａＯを含んでいる。また、透過率の極小値をとる波長が、いずれも１０５０ｎｍであった。さらに、１６５０ｎｍにおける透過率が、７３０ｎｍにおける透過率より、いずれも大きくなっていることが分かった。
比較例１−６は、上述した特開２００３−１１９０４８号公報に記載の赤外線吸収ガラスにおける代表例である。このガラス組成物は、９．２％のＣａＯを含んでいる。また、透過率の極小値をとる波長が、１０６０ｎｍとわずかにシフトしていた。また、１６５０ｎｍにおける透過率が、７３０ｎｍにおける透過率より小さく、本発明とは異なっていた。
比較例１−６では、透過率の極小値をとる波長が、比較例１−１〜１−５と比べて長波長側に、わずかにシフトしていた。しかし、そのシフト量は本発明に比べて小さいため、１６５０ｎｍにおける透過率が、７３０ｎｍにおける透過率より大きくなるまでには、なっていなかった。
図１に、実施例１−３および比較例１−２の単板ガラス(厚み４mm)における、それぞれの分光透過率曲線を示した。
図２に、実施例１−５および比較例１−４の単板ガラス(厚み2.1mm)における、それぞれの分光透過率曲線を示した。
（合わせガラスの特性）
本発明のガラス組成物を用いて構成した合わせガラスを、自動車用のウインドシールドに適用したときの、直接日射による遮熱感の低減効果について述べる。
本発明のガラス組成物を用いて構成した合わせガラスを、自動車用のウインドシールドに適用したときの、直接日射による遮熱感の低減効果について述べる。
まず、入射する太陽光による人の皮膚温度の上昇幅と、人の皮膚で感じる熱暑感との関係を評価した。その手順は以下のとおりである。キセノンランプ（セリック社ＸＣ−５００Ｅ）から発する光束にフィルターを取り付け、太陽光のエネルギー分布と同等の光源を得た。その光源から４１６ｍｍの地点に、直径５０ｍｍの穴を開けたパネルを設けた。その穴の光源の反対側に被験者の手の甲を配置し、被験者の手の甲の温度を３秒ごとにサーモビュア−で測定した。
被験者は熱暑感を、（１）少し暖かい、（２）暖かい、（３）少し暑い、（４）暑い、（５）かなり暑い、の５段階で申告した。人の感じる熱暑感は、８１名の被験者に対して行った実験の結果を総合した。
その結果、皮膚温度の上昇と熱暑感は比例関係にあり、皮膚温度上昇０．５℃で熱暑感が一段階上昇した。また、皮膚温度の上昇幅を、３．２℃以下とした場合、人は「かなり暑い」とは感じないことが確認された。
表３に、合わせガラスの実施例および比較例を示した。
実施例２−１〜２−３では、いずれも７０％以上の可視光透過率が得られており、自動車用ウインドシールドガラスの可視光透過率の基準を満足していることが分かった。
実施例２−１〜２−３では、いずれも７０％以上の可視光透過率が得られており、自動車用ウインドシールドガラスの可視光透過率の基準を満足していることが分かった。
一方、比較例２−１〜２−３では、透過率の極小値をとる波長が、いずれも１０５０ｎｍであった。さらに、１６５０ｎｍにおける透過率が、７３０ｎｍにおける透過率より、いずれも大きくなっていることが分かった。
図３に、実施例２−１および比較例２−１の合わせガラス(厚み2.1+2.1mm)における、それぞれの分光透過率曲線を示した。
実施例２−１および比較例２−１の合わせガラスを、上述した方法により入射する太陽光による人の皮膚温度の上昇と人の皮膚で感じる熱暑感を評価した。その結果、５分後の皮膚温度の上昇は実施例２−１の合わせガラスの場合には約３．２℃であり、人が「かなり暑い」とは感じない範囲であった。これに対し、比較例２−１の合わせガラスの場合には５分後の皮膚温度の上昇は約３．６℃で、人が「かなり暑い」とは感じない範囲を超えていた。
また、実施例２−１の合わせガラスの場合との５分後の皮膚温度上昇の差は約０．４℃で、熱暑感が一段階上昇する差であった。さらに、実施例２−１の合わせガラスを、上述の特開平８−２５９２７９号公報に開示されたＩＴＯ超微粒子を分散させた中間膜層を用いた合わせガラスと比較しても、５分後の皮膚温度の上昇で実施例２−１の合わせガラスの場合の方が約０．２℃低く、ＩＴＯ超微粒子を分散させた中間膜層を用いた合わせガラス以上の熱暑感低減効果があった。
Claims (8)
- 基本ガラス組成が、質量％で表して、
６５ ＜ ＳｉＯ2 ≦ ７５、
０ ≦ Ｂ2Ｏ3 ≦ ５、
０ ≦ Ａｌ2Ｏ3 ≦ ５、
０ ≦ ＭｇＯ ＜ ２、
１０ ＜ ＣａＯ ≦ １５、
０ ≦ ＳｒＯ ≦ １０、
０ ≦ ＢａＯ ≦ １０、
（ただし、１０ ＜ ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ≦ ２０ である）
０ ≦ Ｌｉ2Ｏ ≦ ５、
１０ ≦ Ｎａ2Ｏ ≦ １５、
０ ≦ Ｋ2Ｏ ≦ ５、
（ただし、１０ ≦ Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ≦ １７．５ である）
０ ≦ ＴｉＯ2 ≦ ０．５、
３００ｐｐｍ以下のＭｎＯを含んでなり、
着色成分として、質量％で表して、
０．４ ≦ Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3 ≦ １．０、
（ただし、Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3は、Ｆｅ2Ｏ3に換算した全酸化鉄である）
０ ≦ ＣｅＯ2 ≦ ２．０、
を含み、Ｆｅ2Ｏ3に換算したＦｅＯの割合が、Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3の２０〜４５％であり、
５５０〜１７００ｎｍにおいて透過率の極小値をとる波長が１０６５ｎｍ以上であり、かつ１６５０ｎｍにおける透過率が７３０ｎｍにおける透過率以下であることを特徴とする赤外線吸収グリーンガラス組成物。 - 前記ＳｉＯ2は、
６６．５ ≦ ＳｉＯ2 ＜ ６９
である請求項１に記載の赤外線吸収グリーンガラス組成物。 - 前記Ｎａ2Ｏは、
１０ ≦ Ｎａ2Ｏ ＜ １４．５
（ただし、１１．５ ≦ Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ≦ １５）
である請求項１または２に記載の赤外線吸収グリーンガラス組成物。 - 前記ＭｇＯは、
０ ≦ ＭｇＯ ≦ ０．７５
である請求項１〜３いずれか１項に記載の赤外線吸収グリーンガラス組成物。 - 前記Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3が、
０．６５ ＜ Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3 ≦ １．０ であり、かつ、
前記ＣｅＯ2が、 ０．１ ≦ ＣｅＯ2 ≦ １．０
である請求項１〜４いずれか１項に記載の赤外線吸収グリーンガラス組成物。 - 請求項１〜５いずれか１項に記載の赤外線吸収グリーンガラス組成物によるガラス板であって、
１．３ｍｍ以上２．５ｍｍ未満のいずれかの厚みにおいて、Ａ光源での可視光透過率が少なくとも８０％であり、全太陽光エネルギー透過率が６２％以下であることを特徴とする赤外線吸収グリーンガラス板。 - 請求項１〜５いずれか１項に記載の赤外線吸収グリーンガラス組成物によるガラス板であって、
２．５ｍｍ以上６ｍｍ以下のいずれかの厚みにおいて、Ａ光源を用いて測定した可視光透過率が７０％以上、全太陽光エネルギー透過率が５５％以下、かつＩＳＯに規定される紫外線透過率が１５％以下であることを特徴とする赤外線吸収グリーンガラス板。 - 請求項６に記載の赤外線吸収グリーンガラス板を少なくとも１枚含む少なくとも２枚のガラス板を、熱可塑性樹脂層を介して接着した合わせガラスであって、
Ａ光源を用いて測定した可視光透過率が７０％以上、全太陽光エネルギー透過率が４５％以下であることを特徴とする合わせガラス。
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