JP2019038710A - 紫外線吸収ガラス板 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明で用いる用語を以下に説明する。
本明細書での「ソーダライムガラス」は、SiO2、Na2O、及びCaOを含む一般的なソーダライムガラスを指すものとする。また、汎用的に流通しているソーダライムガラス(例えば、ISO16293−1:2008に規定されたガラス組成)を用いるものとしてよい。また、例えば質量%で、SiO2を65〜75、Na2Oを10〜20、K2Oを0〜3、CaOを5〜15、MgOを0〜5、及びAl2O3を0〜3、含有するものとしてもよい。
各種光学特性は、ガラス板の厚みによって値が変化し、例えば紫外線透過率等の各種透過率は、ガラス板の厚みが厚いほど値が低くなる。従って本明細書では、ガラス板の厚み(以下、「板厚」と記載することもある)が2.6mmの時の各種光学特性を用いることとした。また、本明細書における以下に記載する光学特性は、いずれも分光光度計U−4100(日立製作所製)を用いて測定した値から、各規格に準拠する方法で算出した。
本発明は、紫外線吸収性能を評価するために、紫外線透過率の測定を行い、当該紫外線透過率が低いほど紫外線吸収性能が高いとした。紫外線透過率は、ISO 9050:2003に準拠する方法で得られるTUV、及びISO13837:2008 convention Aに準拠する方法で得られるTUV 400をそれぞれ測定し、紫外線吸収性能を評価した。なお、本明細書での「紫外線吸収性能」とは、上記のTUV 400で評価する波長300〜400nmにおける紫外線吸収性能を指すものとし、厚み2.6mmにおけるTUV 400が1.5%未満を示すものを紫外線吸収性能が向上したとする。
本明細書では、日射透過率として、JIS R 3106:1998に準拠する方法で算出した日射透過率を用いた。
本発明は、上記のソーダライムガラスの組成中に着色成分を含有させたガラスである。すなわち本発明は、着色成分を含有したソーダライムガラスを有する紫外線吸収ガラス板において、該着色成分は、Fe2O3に換算した全鉄酸化物を1.4〜1.8wt%、TiO2を0.5〜3.0wt%、及びCeO2を1.0〜3.0wt%含み、TiO2+CeO2が3wt%以上であることを特徴とする紫外線吸収ガラス板である。
鉄酸化物は必須成分であり、紫外線吸収性能を向上させる主要な成分である。鉄酸化物はガラス中で2価と3価が混在した状態となっており、その割合はガラスの還元状態によって異なる。そのため、鉄酸化物はFe2O3に換算して含有量を示すこととする。本発明において、Fe2O3に換算した全鉄酸化物は1.4〜1.8wt%含む。1.4wt%未満だとTUV 400の低減効果が不十分となり易く、一方で1.8質量%を超えると溶融窯内において、バーナー等の燃焼熱をガラス素地表面で吸収し易くなり生産効率が低下することがある。好ましくは下限値を1.45wt%以上、より好ましくは1.50wt%以上としてもよい。また、上限値を好ましくは1.75wt%以下、より好ましくは1.70wt%以下としてもよい。
Ti酸化物は紫外線吸収性能を向上させる必須成分である。そのため、本発明では0.5〜3.0wt%含むものとした。また、好ましくは下限値を0.7wt%以上、より好ましくは0.8以上としてもよい。また、好ましくは上限値を2.5wt%以下としてもよい。Ti酸化物は本発明の組成系では還元剤として作用する傾向にあり、酸化剤として作用するCeO2と共存させることによって、ガラスが過度に酸化や還元されるのを抑制すると考えられる。なお、Ti酸化物はガラス中ではTi3+やTi4+の形で存在するが、本明細書においては全量をTiO2に換算した値を用い、Ti酸化物を「TiO2」で記載した。
Ce酸化物は紫外線吸収性能を向上させる必須成分である。そのため、本発明では1.0〜3.0wt%含むものとした。好ましくは下限値を1.5wt%以上、上限値を2.9wt%以下としてもよい。また、前述したようにCe酸化物はガラスに対して酸化剤としての作用するため、Ti酸化物と共存させることによって、ガラスが過度に酸化や還元されるのを抑制すると考えられる。なお、Ce酸化物はガラス中ではCe3+やCe4+の形で存在するが、本明細書においては全量をCeO2に換算した値を用い、Ce酸化物を「CeO2」で記載した。
紫外線吸収性能を向上させるためには、鉄酸化物の含有量を多くすればよいが、前述したように、鉄酸化物の量が多くなると溶融窯内において、バーナー等の燃焼熱をガラス素地表面で吸収し易くなり生産効率が低下する場合がある。従って、本発明では前述したようなTiO2とCeO2をさらに含有させることによって、300〜400nmにおける紫外線吸収性能を向上させた。また、さらに検討を重ねた結果、全鉄酸化物が1.4〜1.8wt%の範囲内のガラスにおいて、TiO2+CeO2を3wt%以上とすると、TUV 400を1.5%未満とすることが可能であることがわかった。下限値は、好ましくは3.2wt%以上、より好ましくは3.5wt%以上としてもよく、上限値は特に限定するものではなく、6.0wt%以下、好ましくは5.0wt%以下、より好ましくは4.5wt%以下としてもよい。
CoOは可視光線透過率や日射透過率を下げる成分の任意成分であり、100〜400ppm含有させるのが好ましい。より好ましくは120〜300ppmとしてもよい。
Cr酸化物は紫外線透過率を下げる任意成分であり、Cr2O3換算で1〜100ppm加えるのが好ましい。また、過度に含有させると可視光線透過率が必要以上に低くなったり、透過色が黄色味を呈してしまったりする場合がある。より好ましくは1〜50ppmとしてもよい。なお、Cr酸化物はガラス中ではCr3+やCr6+の形で存在するが、本明細書においては全量をCr2O3に換算した値を用い、Cr酸化物を「Cr2O3」で記載した。
Seは紫外線透過率や日射透過率等を低下させる任意成分であり、1〜100ppm含有するのが好ましい。また、好ましくは10〜100ppm、より好ましくは15〜50ppmとしてもよい。
Mn酸化物はガラス溶融時に高揮発性のSeの保持を助ける任意成分であり、1000〜6000ppm含有するのが好ましい。好ましくは、下限値を2000ppm以上、上限値を5500ppm以下としてもよい。また、本発明の実施例において、Mn酸化物の含有量が過度に少ない場合、上記必須成分が同程度のものと比較して紫外線吸収性能が劣ることがわかった。すなわち、本発明のガラス組成系においては、Mn酸化物は紫外線透過率の低下させる作用があると考えられる。また、Mn酸化物はガラス中では複数の酸化状態が混在しているため、本明細書では全量をMnO2に換算した値を用いた。
着色成分は、上記の他にも透過色やガラスの還元状態の調整等の目的でV2O5、MoO3、CuO、SO3、及びSnO2等の任意成分を合計で1.0質量%以下、好ましくは0.5質量%以下の範囲内で含んでもよい。なお、SO3については、ガラスの製造工程で清澄剤として加える硫酸ナトリウムに由来して、組成中に少量含まれることがある。
本発明の紫外線吸収ガラス板は、前述したように、厚みが2.6mmの時のISO13837:2008 convention Aに規定された紫外線透過率TUV 400を、1.5%未満とすることが可能である。また、前述した好適な実施形態とすることで、TUV 400を1%以下とすることが可能である。
本発明は、フロート法を用いて製造する事が可能である。フロート法は、ガラス板を製造する際に一般的に用いられる方法である。当該方法では、まず原料バッチ、又は原料バッチとガラスカレットを、原料を溶融する溶融窯へ投入して溶融ガラスとし、次に該溶融ガラスを溶融スズ上に流し込む事によって板成型し、次に成型されたガラス板を冷却してガラス板を得る。また、溶融時に組成に含まれない還元剤等を加えて、ガラスの還元状態を調整してもよい。
光学特性は、いずれも分光光度計U−4100(日立製作所製)を用いて測定した値から、紫外線透過率(TUV)はISO9050:2003、紫外線透過率(TUV 400)はISO13837:2008 convention A、日射透過率はJIS R 3106:1998に準拠する方法でそれぞれ測定した。
Claims (3)
- 着色成分を含有したソーダライムガラスを有する紫外線吸収ガラス板において、該着色成分は、
Fe2O3に換算した全鉄酸化物を1.4〜1.8wt%、
TiO2を0.5〜3.0wt%、及び
CeO2を1.0〜3.0wt%含み、
TiO2+CeO2が3wt%以上であることを特徴とする紫外線吸収ガラス板。 - 前記着色成分に追加して、
CoOを100〜400ppm、
Cr2O3を1〜100ppm、
Seを1〜100ppm、及び
酸化マンガンを1000〜6000ppmを、着色成分として有し、
3価鉄に対する2価鉄の質量比(Fe2+/Fe3+)が0.20〜0.55であることを特徴とする請求項1記載の紫外線吸収ガラス板。 - FeOを0.25wt%以上含み、厚みが2.6mmの時の、JIS R3106:1998に規定された日射透過率が30%未満であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の紫外線吸収ガラス板。
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