JP2939415B2 - 化学強化されたフォグランプ用黄色着色ガラスおよびその製造方法 - Google Patents

化学強化されたフォグランプ用黄色着色ガラスおよびその製造方法

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JP2939415B2
JP2939415B2 JP6109322A JP10932294A JP2939415B2 JP 2939415 B2 JP2939415 B2 JP 2939415B2 JP 6109322 A JP6109322 A JP 6109322A JP 10932294 A JP10932294 A JP 10932294A JP 2939415 B2 JP2939415 B2 JP 2939415B2
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C21/00Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
    • C03C21/001Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
    • C03C21/006Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions to perform an exchange of the type Xn+ ----> nH+

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  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、明るい黄色透過光を発
し車載用フォグランプ等に用いられる黄色着色ガラス、
およびそのようなガラスを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から自動車の霧中走行用のランプと
して、黄色の透過光を発するフォグランプがしばしば用
いられる。フォグランプにおける黄色の着色は、前面ガ
ラスレンズまたは非球面ガラスレンズに着色を施すか、
あるいは着色したキャップガラスを光源に被せる方法で
行われている。そして、前面ガラスレンズやキャップガ
ラス等の着色の方法としては、色ガラスを加工する、透
明ガラスの表面にソルダーガラスを主成分とする塗料を
焼き付ける、高屈折率/低屈折率の薄膜を多層膜コート
する、あるいはガラス表面のアルカリ金属イオンを銅や
銀等のイオンと交換(イオン交換)する等の種々の方法
があるが、コストや色のばらつき、安全性、耐熱耐水性
等を考慮して、イオン交換による着色法いわゆるステー
ニング法が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし前記したステー
ニング法は、金属イオンの存在により着色する方法であ
るため、ガラスの組成により透過光の色調が決まってし
まい、色調を変えることが難しいという問題があった。
例えば、ガラスの組成元素にAlが多いと、ステーニング
により得られる色は、アンバーがかった黄色(色度座標
の y値が減少)となり、 Kが多いと黄緑がかった黄色に
着色( y値が増大)される。また、Naの含有量が少ない
と、温度をより高くして焼成しないと銅イオンによるイ
オン交換が不十分となり、一方ではより高い温度で焼成
した場合には銅イオンが還元され、アンバーの色調が強
くなってしまう。このように、ガラスの組成元素のほと
んどがステーニングの色調に影響し、各組成元素の微妙
な割合が色度の y値を決めるといえる。
【0004】そして、車載用フォグランプ等のガラスに
は、一般にアンバーがかった黄色より黄緑がかった明る
い黄色の着色が好まれるが、従来の方法ではガラスの組
成によっては透過光がアンバーがかった黄色となり、好
ましくなかった。すなわち、従来の方法でステーニング
を行う場合には、焼成条件を調整することで色度座標の
x値を大きく変動させることは可能であるが、基板ガラ
スの固有の組成によりy値が決まり、好ましい黄色着色
を得ることができない場合があった。
【0005】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、好ましい明るい黄色にかつ十分な濃さで着色された
ガラス、およびそのような黄色着色ガラスを製造する方
法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段と作用】本発明の化学強化
されたフォグランプ用黄色着色ガラスは、表面近傍にお
いて、カリウムイオンが内部より0.01〜5質量%
く含有され、かつナトリウムイオンと置換された銅イオ
ンにより着色されていることを特徴とする。
【0007】また、本発明の化学強化されたフォグラン
プ用黄色着色製造方法は、ガラスを溶融カリウム塩に浸
漬し、表面近傍のナトリウムイオンの一部をカリウムイ
オンにより交換した後、前記表面近傍に残留するナトリ
ウムイオンをさらに銅イオンに交換することを特徴とす
る。
【0008】本発明の黄色着色ガラスおよびその製造方
法は、ソーダ石灰系、ホウケイ酸系など、組成元素とし
てNaを含有する全てガラスに適用することができ、キャ
ップ形、筒型、非球面レンズ、前面レンズ、板状など、
ガラスの形状も問わない。
【0009】また、本発明の着色ガラスでは、表面近傍
においてカリウムイオンの含有量が内部より多くなって
いるが、その範囲は表面から深さが200μm以下の範
囲とすることが望ましい。
【0010】本発明の製造方法は、2段階のイオン交換
によりガラス(表面近傍)の着色を行っている。はじめ
のイオン交換を行うためのカリウム塩としては、硝酸カ
リウム、炭酸カリウム、塩化カリウム等があり、これら
を単独でまたは混合して使用することができる。また、
これらのカリウム塩に、硝酸ナトリウムや硫酸ナトリウ
ムを少量混合しても良い。イオン交換の温度条件は、ガ
ラスの転移温度以下の380〜500℃とし、このよう
な温度に加熱溶融されたカリウム塩中にガラスを浸漬
し、数時間から10数時間保持するものとする。本発明
においては、このような最初のイオン交換で、ガラス表
面近傍のナトリウムイオン(Na+ )の一部が溶融カリ
ウム塩中のカリウムイオン(K+ )により置換される。
このとき、半径0.95オングストロームのNa+ があ
った空間に、Na+ よりはるかにイオン半径が大きいK
+ (半径1.33オングストローム)が侵入することに
なるため、圧縮応力が発生し機械的に強化される。
【0011】そして、2番目のイオン交換では、ガラス
表面近傍に残留するナトリウムイオンが、ステーニング
剤中の銅イオンにより置換され、効果的な着色がなされ
る。ここでステーニング剤の組成は、特に限定されない
が、硫酸銅を主体とし、硫酸ナトリウムのようなアルカ
リ金属硫酸塩と、硫酸バリウム、硫酸亜鉛等のアルカリ
土類金属硫酸塩、充填剤として二酸化ケイ素および硫酸
アルミニウムをそれぞれ配合した混合物を使用すること
が好ましい。このようなステーニング剤を使用した場合
には、着色性が良く点灯時の白曇りのない黄色着色が得
られる。また、ステーニング剤のガラス面への塗布は、
スクリーン印刷、スプレー、ディッピング、刷毛塗り、
へら塗り、転写等の方法で行うことができ、塗布し乾燥
した後、540〜680℃の温度で5〜120分間加熱
して焼成することにより、以下示すように、着色を生起
する銅イオンによる置換がなされる。すなわち、例えば
ケイ酸塩ガラスでは、ガラス表面近傍に残留するナトリ
ウムイオン(Na+ )と硫酸銅の銅イオン(Cu+ ;ガ
ラス中で1価に還元される。)との間で、次式 Na+ (ケイ酸塩ガラス)- +CuSO4 =Cu+ (ケ
イ酸塩ガラス)- +NaSO4 で表される反応が起こる。こうしてイオン交換されたガ
ラス表面層を光が透過するとき、銅イオン(Cu+ )の
存在により透過するスペクトル光の一部が吸収されて、
黄色スペクトル光を呈することになる。但し、Cu+
ともに、透過光が青緑色スペクトル光を呈するCu2+
赤色スペクトル光を呈するCu0 も同時に存在し、それ
らが含まれる割合によって透過光の色調が異なり、還元
されたCu0 の割合が少ないほど透過光は明るい黄緑色
へ近づく。そして、銅イオンの還元にはガラス中のカリ
ウムイオンの含有量が影響を及ぼすので、最初のイオン
交換でナトリウムイオンの一部をカリウムイオンにより
交換し、ガラス表面近傍でカリウムイオンの含有量を内
部より多くすることにより、黄緑がかった明るい黄色の
着色が得られる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0013】実施例1 056ガラス(当社製ホウケイ酸ガラス;熱膨脹係数α
=38×10-7/℃)製のキャップガラスを250℃で
前加熱した後、400℃に加熱した硝酸カリウム溶融塩
に浸漬し15hr保持した。次いでガラスを取り出し、熱
湯洗浄次いで水洗いした後、アルコール洗浄をしてから
ステーニング剤を用いて着色した。ステーニング剤は、
以下の方法で調製した。すなわち、硫酸銅無水物500
g、硫酸ナトリウム200g、硫酸バリウム125g、
硫酸亜鉛140g、二酸化ケイ素30g、硫酸アルミニ
ウム5gおよびイソプロピルアルコール(IPA)10
00ccをポットミルに収容し、50hr粉砕・混合処理し
た後乾燥し、得られた粉末を100メッシュの篩にかけ
てからテルピネオール500gを加えて混練し、ステー
ニング剤を調製した。
【0014】次いで、このステーニング剤にIPAを加
え適当な粘度に調整した液を、前記溶融塩による処理を
施されたキャップガラスの全面にディッピングにより塗
布し、170℃で15分間乾燥した後、600℃で60
分間加熱焼成してイオン交換させた。放冷後残渣を水洗
除去し、黄色着色されたイオン交換層を有するフォグ用
キャップガラスを得た。得られたキャップガラスの色度
を、図1の色度図にA−1として示す。また、実施例1
と同様に硝酸カリウム溶融塩により前処理されたキャッ
プガラスに対して、ステーニング剤塗布後の焼成条件
を、610℃×60分および620℃×60分に設定し
た以外は実施例1と同様にしてステーニングを行い、着
色されたキャップガラスを得た。これらのガラスの色度
も、図1の色度図に、A−2(焼成条件が610℃×6
0分の場合)およびA−3(同じく620℃×60分の
場合)として併せて示す。なお、図1中、A−0は、溶
融塩により前処理を行う前のキャップガラス(ホウケイ
酸ガラス)に対して、同様にしてステーニングを行った
場合の色度を示す曲線である。
【0015】図1からわかるように、実施例1によれ
ば、キャップガラスにそのままステーニング処理を行っ
た場合に比べて、色度座標のy値を全体的に(各×値
で)0.004程度上げることができ、より明るい黄色
の透過光を発するフォグ用キャップガラスを得ることが
できる。
【0016】実施例2 パイレックス(米国コーニング社製耐熱ガラス)チュー
ブをキャップ型に成形したキャップガラスを、450℃
に加熱した硝酸カリウム溶融塩に浸漬して 8hr保持し
た。次いで、洗浄した後、このキャップガラスの外面
に、実施例1で調製したステーニング剤をIPAで粘度
調整した液を塗布し、170℃で15分間乾燥した後、
620℃で60分間、630℃で60分間、および64
0℃で60分間それぞれ加熱焼成してイオン交換させ
た。放冷後残渣を水洗除去し、黄色に着色されたキャッ
プガラスを得た。こうして得られたガラスの色度を、図
2の色度図に、B−1(焼成条件620℃×60分)、
B−2(同じく630℃×60分)、およびB−3(同
じく640℃×60分)としてそれぞれ示す。なお、図
2中B−0は、前処理を行う前のパイレックス製キャッ
プガラスに対して、同様にしてステーニングを行った場
合の色度を示す曲線である。
【0017】図2からわかるように、実施例2によれ
ば、キャップガラスにそのままステーニング処理を行っ
た場合に比べて、色度座標のy値を全体的に0.004
程度上げることができ、より明るい黄色の透過光を発す
るフォグ用キャップガラスを得ることができる。
【0018】実施例3 363ガラス(当社製ソーダ石灰ガラス;α=90×1
-7/℃)製の非球面型ガラスレンズを、380℃に加
熱した硝酸カリウム溶融塩に浸漬して15hr保持した。
洗浄後このガラスレンズの平面部に、実施例1で調製し
たステーニング剤をIPAで粘度調整した液を、200
メッシュのスクリーンを用いて印刷し、160℃で15分
間乾燥した後、570℃で50分間、570℃で60
分、および580℃で70分間それぞれ加熱焼成してイ
オン交換させた。放冷後残渣を水洗除去し、黄色に着色
された非球面型ガラスレンズを得た。こうして得られた
ガラスレンズの色度を、図3の色度図に、C−1(焼成
条件570℃×50分)、 C-2(同じく570℃×60
分間)、およびC−3(同じく580℃×70分間焼
成)としてそれぞれ示す。なお、図3中C−0は、前処
理を行う前の非球面型ガラスレンズに、同様にしてステ
ーニングを行った場合の色度を示す曲線である。
【0019】図3からわかるように、実施例3によれ
ば、非球面型ガラスレンズにそのままステーニング処理
を行った場合に比べて、色度座標のy値を全体的に0.
004程度上げることができ、より明るい黄色の透過光
を発する非球面型ガラスレンズを得ることができる。
【0020】実施例4 052ガラス(当社製ホウケイ酸ガラス;α=45×1
-7/℃)製の前面ガラスレンズを、420℃に加熱し
た硝酸カリウム70質量%と水酸化カリウム30質量%
との混合溶融塩に浸漬して12hr保持した。洗浄後、こ
のガラスレンズの片面に、実施例1で調製したステーニ
ング剤をIPAで粘度調整した液を刷毛塗りし、170
℃で15分間乾燥した後、580℃で60分間、590
℃で60分、600℃で60分間それぞれ加熱焼成して
イオン交換させた。放冷後残渣を水洗除去し、黄色に着
色された前面ガラスレンズを得た。こうして得られたガ
ラスレンズの色度を、図4の色度図にD−1(焼成条件
580℃×60分)、D−2(同じく590℃×60
分)、およびD−3(同じく600℃×60分)として
それぞれ示す。なお、図4中、D−0は、前処理を行う
前の前面ガラスレンズに、同様にしてステーニングを行
った場合の色度を示す曲線である。
【0021】図4からわかるように、実施例4によれ
ば、ガラスレンズにそのままステーニング処理を行った
場合に比べて、色度座標のy値を全体的に0.005程
度上げることができ、より明るい黄色の透過光を発する
前面ガラスレンズを得ることができる。
【0022】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
係わる黄色着色ガラスにおいては、表面近傍のカリウム
イオンの含有濃度が内部より高くなっているので、銅イ
オンのイオン交換によりアンバー傾向になりがちな透過
光の色調が、より好まれる黄緑がかった明るい黄色を呈
するうえに、良好な耐熱性、耐候性、機械的強度等を有
している。したがって、比較的好みが厳しい色調と諸特
性を要求されるフォグランプ用ガラスとして好適してい
る。
【0023】また、本発明の製造方法によれば、ステー
ニングの前処理として、ガラス表面近くのナトリウムイ
オンの一部をカリウムイオンで置換することにより、前
記した明るい黄色に着色されたガラスを容易に得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1で得られた黄色着色キャップ
ガラスの色度を表す色度図。
【図2】本発明の実施例2で得られた黄色着色キャップ
ガラスの色度を表す色度図。
【図3】本発明の実施例3で得られた着色非球面型ガラ
スレンズの色度を表す色度図。
【図4】本発明の実施例4で得られた着色前面ガラスレ
ンズの色度を表す色度図。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面近傍において、カリウムイオンが内
    部より0.01〜5質量%多く含有され、かつナトリウ
    ムイオンと置換された銅イオンにより着色されているこ
    とを特徴とする化学強化されたフォグランプ用黄色着色
    ガラス。
  2. 【請求項2】 ガラスを溶融カリウム塩に浸漬し、表面
    近傍のナトリウムイオンの一部をカリウムイオンにより
    交換した後、前記表面近傍に残留するナトリウムイオン
    をさらに銅イオンに交換することを特徴とする化学強化
    されたフォグランプ用黄色着色カラスの製造方法。
  3. 【請求項3】 カリウム塩が硝酸カリウムであることを
    特徴とする請求項2記載の化学強化されたフォグランプ
    用黄色着色カラスの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6844669B2 (en) 2002-06-24 2005-01-18 Asahi Glass Company, Limited Glass funnel for a cathode ray tube and process for its production

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6844669B2 (en) 2002-06-24 2005-01-18 Asahi Glass Company, Limited Glass funnel for a cathode ray tube and process for its production

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