JP3247894B2 - 淡色ソーダ石灰シリカガラス組成物 - Google Patents

淡色ソーダ石灰シリカガラス組成物

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JP3247894B2 JP52462694A JP52462694A JP3247894B2 JP 3247894 B2 JP3247894 B2 JP 3247894B2 JP 52462694 A JP52462694 A JP 52462694A JP 52462694 A JP52462694 A JP 52462694A JP 3247894 B2 JP3247894 B2 JP 3247894B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、低い可視光透過率、特に低い紫外線透過率
と低い全太陽エネルギー透過率とを有する淡い灰色のガ
ラスに関する。特定の用途に限定するものではないが、
本発明のガラスは、ワゴン車などの車両のリア部分など
のプライバシー保護用の窓材に用いられるために非常に
望ましい幾つかの特性を有する。これらの特性には、車
両内の物品の可視性を低減する低い可視光透過率と、車
両中の温度上昇を低減する低い赤外線透過率及び全太陽
エネルギー透過率と、物品及び内装品の劣化を防止する
低い紫外線透過率と、外側及び内側の様々な上塗りの色
と調和する淡い緑灰色と、板ガラス製造方法、例えば通
常の商業的なフロートガラスプロセスに適用できる組成
とがある。
発明の背景 良好に赤外線を吸収するガラスは、ガラスに含有され
た鉄を還元して第一鉄とするか、銅を加えることで製造
される。良好に紫外線を吸収するために加えられる物質
には、Fe3+、Ce、Ti、及びVがある。所望のレベルの紫
外線吸収率を達成するためのある量の物質によって、ガ
ラスの色が黄色となる傾向がある。ガラスの良好な紫外
線吸収率と良好な赤外線吸収率とを達成することによっ
て、ガラスの色が緑又は青となる。赤外線と紫外線とか
ら良好に保護する灰色又はブロンズ色の、緑灰色に着色
された車両用窓材を製造することが提案されてきた。
従来技術の、淡色(neutral)の青色、緑色、灰色、
又はブロンズ色の熱吸収ガラスは、プライバシー保護用
のガラスに必要とされる太陽光吸収率よりもかなり高い
吸収率を有することが多い。例えば、再付与された米国
特許第25,312号明細書には、0.2〜1%のFe2O3と、0.00
3〜0.05%のNiOと、0.003〜0.02%のCoOと、0.003〜0.0
2%のSeとを含み、厚さ0.635cm(0.25インチ)で35〜45
%の可視光透過率を有する灰色ガラスが開示されてい
る。
典型的な従来技術の灰色ガラスは、次の組成、72.9%
のSiO2と、13.7%のNa2Oと、0.03%のK2Oと、8.95%のC
aOと、3.9%のMgOと、0.10%のAl2O3と、0.27%のSO
3と、0.06%のFe2O3と、0.015%のCoOと、0.095%のNiO
からなる。この種のガラスの太陽エネルギー吸収率は、
本発明が目的とするものほど低い値ではない。
最近では、ニッケルを含有しない熱吸収灰色ガラスを
透過率の低い窓材として用いることが提案されている。
これらのガラスの例が、米国特許第4,104,076号明細書
と、米国特許第5,023,210号明細書に開示されている。
しかし、これらの例の何れもが着色剤として酸化第二ク
ロムを含有し、所望のガラスを製造するために必要な溶
解中の還元状態を提供するために従来の上部点火型の溶
融炉以外の溶融過程と溶融装置とを用いることを必要と
し、本発明に望まれる特性の特定の組み合わせを生み出
すことのない、酸化鉄と、酸化コバルトと、セレンとか
らなるある濃度の着色剤を有する。
現在では、プライバシー保護用に最も適した窓材は、
所望の特性を達成するために被膜またはコーティングを
備えた板ガラスを必要とする。そのような特に効果的な
窓材の例が、R.D.Goodmanと、P.J.Tauschによる米国特
許第5,087,525号明細書に開示されている。
これらの被膜を備えた窓材は、勿論有益であり、スペ
クトル特性を「微妙に調整」できるが、とくにコスト面
から見て、プライバシー保護用の窓材のための特性の所
望の組み合わせを提供するガラス組成物を提供すること
が望まれている。
可視光透過率が25%以下、好ましくは20%以下であ
り、a=−5±5、好ましくは−4±3、最適には−
4、b=0±10、好ましくは4±1、最適には3、L
=50±10、好ましくは50±5、最適には48±2のCIEL
ABシステムの変数によって定義される色を有する淡色の
優れたプライバシー保護用のガラスが必要であることが
特定された。より詳しくは、本発明のガラスは、公称の
厚さ4mmで、(C.I.E.の光源Aでの)可視光透過率が25
%以下であり、全太陽エネルギー透過率が25%以下、よ
り好ましくは18%以下であり、いずれの場合でも全太陽
エネルギー透過率は可視光透過率より低く、紫外線透過
率が、18%以下、より好ましくは15%以下である。ここ
で、開示されている透過率は、次の波長の範囲に基づい
ている。紫外線;300〜400nm、可視光;380〜720nm、全太
陽エネルギー;300〜2130nm。この淡色の概ね緑灰色のガ
ラスは、0.53以下の、好ましくは0.46以下の遮光係数
(shading coefficient)を有し、酸化鉄と、酸化コバ
ルトと、酸化ニッケルとセレンとが、ある重要な割合で
加えられた標準のソーダ石灰シリカガラス(soda−lime
−silica glass)組成物から製造される。より詳しく
は、これらの所望のガラスは、通常は「第一鉄値(ferr
ous value)」と呼ばれるFe2O3に対するFeOの特定の割
合を達成するべくFe2O3が還元された鉄の総量が高いガ
ラスと組み合わせて酸化ニッケルを用いることで製造さ
れることが明らかとなった。
上述したことと関連して、ガラス組成物またはバッチ
に含有された鉄の総量を「Fe2O3として表わされた全鉄
量」と言うことがガラス製造業では一般的である。しか
し、ガラスバッチが溶解されたとき、全鉄量の一部が還
元されてFeOとなり、残りの鉄はFe2O3に留まる。溶解さ
れたガラスの酸化第二鉄と第一鉄の平衡は、酸化と還元
の平衡の結果である。Fe2O3を還元すると、FeOが生成さ
れるばかりでなく、酸素ガスをも生成するので、製造さ
れたガラス内の二つの鉄化合物の重量が減少する。従っ
て、製造されたガラスの実際のFeOとFe2O3との合計の重
量は、Fe2O3として表された全鉄量のバッチの重量より
も低い値となる。このような理由から、本明細書及び請
求の範囲で用いられている「全鉄量」または「Fe2O3
して表現された全鉄量」は、還元される前のガラスバッ
チに含有されている全鉄の重量を意味することに注意し
なければならない。更に、本明細書及び請求の範囲で用
いられている「第一鉄値」は、製造されたガラスに対す
る第一鉄の重量%をFe2O3として表された全鉄量の重量
%で除した値で定義されることに注意しなければならな
い。
特に言及されない限り、本明細書及び請求の範囲で用
いられている「パーセント(%)」及び「重量部(part
s by weight)」は、重量パーセント及び重量の一部
を意味する。波長拡散X線蛍光法(wavelength disper
sion X−ray fluorescence)が、NiOと、Co3O4と、S
eと、Fe2O3として表された鉄の総量とを求めるために使
用される。パーント還元率は、分光光度計を用いて波長
1060nmでの標本の放射透過率をはじめに測定することで
求められる。1060nmの透過率は、次式を用いて光学濃度
を算出するために用いられる。
光学濃度=log10(To/T) (To=100−反射から推定された損失=92;T=1060nmで
の透過率) 光学濃度は、パーセント還元率を算出するために用い
られる。
パーセント還元率=110×光学濃度/ (ガラスの厚さmm×Fe2O3総量重量%) 本発明の濃灰色のガラスは、次の範囲の鉄、コバル
ト、及び着色剤としてのセレンを使用して製造される。
緑灰色ガラスの淡い着色は、低い励起純度(excitati
on purity)によって特徴づけられる。本発明のガラス
は、10%以下の励起純度を、好適な実施例では8%以下
の励起純度を表す。本発明のガラスは、490〜565nmの、
好ましくは545〜565nmのかなり狭い範囲の主波長を有す
る。
本発明のガラスは、次のCIELABの色変数を有する。
=−5±5、b=−5±5、L=50±10。
ニッケル(酸化ニッケル)は、本発明の組成物では重
要である。安定した動作状態にある通常のフロートタン
クは、ある第一鉄のレベルで平衡状態に達する。この第
一鉄のレベルは、ガラスに含有される鉄の総量と、炎の
レドックス(redox)等によって変化する。好適な鉄の
総量のレベルのフロートタンクに対する「平衡した」第
一鉄値は、所望の全太陽エネルギー透過率と遮光係数と
を達成するために、酸化ニッケルが加えられなければな
らないような値になっている。
平衡した第一鉄値に酸化ニッケルを加える代わりに、
全太陽エネルギー透過率を低下させる第一鉄値を増加す
るために、還元剤、例えば炭素がバッチに加えられる。
これは、鉄と炭素とが多く組み合わされることにより硫
化鉄(琥珀組成物)によって、ガラスが着色されるの
で、好ましいことではない。
詳細な説明 ソーダ石灰シリカガラスは、ガラス全体の重量に対す
る重量%で表現された次の組成によって特徴づけられ
る。
SiO2 68〜75% Na2O 10〜18% CaO 5〜15% MgO 0〜5% Al2O3 0〜5% K2O 0〜5% SO3などの溶融促進剤または精製促進剤を含むその他の
少数の成分が、ガラス組成物に含有されていても良い。
少量のBaOまたはB2O3が所望に応じてガラスに含有され
ている。このガラスに上述された本発明の着色剤が添加
される。
このガラスは、不純物として存在する極微量の着色剤
という例外があるものの特に引用された着色剤以外の着
色剤を含有していない。本発明のガラスは、従来のタン
ク型の溶融炉内で連続して溶融されかつ精製され、溶融
されたガラスを溶融された金属の槽に支持するフロート
法によって様々な厚さの板ガラスに、リボンの形状を呈
する場合には薄い板ガラスに形成され、冷却される。
例1から例6は、好ましい淡い緑灰色の外見を有し、
太陽エネルギー透過率を非常に良く低減し、非常に好ま
しい遮光係数(shading coefficient)を達成する本発
明の好適な実施例である。遮光係数は、「Lawrence Be
rkely Laboratories」のWindow 3.1ソフトウェアプロ
グラムから算出され、このプログラムは、外気温度32℃
(89゜F)、室内温度24℃(75゜F)、太陽光の強度789W
/m2(248Btu/(hr×平方フィート))及び風速12km/h
(7.5m/h)に基づいている。即ち、可視光透過率(Ill
A)は、標準の厚さ4mmでのこれらの全ての例で20%
以下となっている。各例の全太陽エネルギー透過率(T
S)は18%以下であり、全ての例で可視光透過率より低
い。紫外線透過率(UV)は、各例で13%を超えない範囲
で全太陽エネルギー透過率より低い値となっている。遮
光係数は、各例で常に0.47以下となっている。
例6のガラスの組成は、次のようになっている。
例6のバッチ混合物は、次のようであった。
10%のSeの保留を仮定している。
フロート法で製造されたガラスは、約2〜10mmの厚さ
を有する。本発明の好ましい太陽光調節特性のために、
これまで説明された透過率の特性は、3〜5mmの厚さで
達成されることが好ましい。
当業者には知られているように、他の変形実施例も以
下の請求の範囲で定義される本発明の技術的視点を逸脱
することなしに可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベイカー、ロドニー・ジー アメリカ合衆国オハイオ州43537・モー ミー・イーストウィリアムストリート 605 (72)発明者 ヒグビー、ペイジ・エル アメリカ合衆国オハイオ州43537・モー ミー・ステイシーレイン 658 (72)発明者 ファイルズ、ケネス・エム イギリス国ランカシャー・ダブリュエヌ 4 0エスイー・ウィガン・ガースウッ ド・ラングホウムロード 9 (56)参考文献 特開 昭57−106537(JP,A) 特開 平6−92678(JP,A) 特開 昭56−134533(JP,A) 特表 平8−506314(JP,A) 米国特許5190896(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03C 1/00 - 14/00

Claims (24)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】淡色ソーダ石灰シリカガラス組成物であっ
    て、 必須の成分として、 1.3重量%〜2重量%のFe2O3(全鉄量)と、 0.01重量%〜0.05重量%のNiOと、 0.02重量%〜0.04重量%のCo3O4と、 0.0002重量%〜0.003重量%のSeとを含み、 第一鉄値が18%〜30%であり、 遮光係数が0.53以下であることを特徴とする淡色ソーダ
    石灰シリカガラス組成物。
  2. 【請求項2】次のCIELABの変数、 a=−5±5、b=0±10、L=50±10 によって定義された色を有することを特徴とする請求項
    1に記載の淡色ソーダ石灰シリカガラス組成物。
  3. 【請求項3】次のCIELABの変数、 a=−4±3、b=4±1、L=50±5 によって定義された色を有することを特徴とする請求項
    1に記載の淡色ソーダ石灰シリカガラス組成物。
  4. 【請求項4】主波長が490nm〜565nmであり、励起純度が
    10未満であることを特徴とする請求項1に記載の淡色ソ
    ーダ石灰シリカガラス組成物。
  5. 【請求項5】主波長が545nm〜565nmであり、励起純度が
    8未満であることを特徴とする請求項1に記載の淡色ソ
    ーダ石灰シリカガラス組成物。
  6. 【請求項6】淡色ソーダ石灰シリカガラス組成物であっ
    て、 必須の成分として、 1.3重量%〜2重量%のFe2O3(全鉄量)と、 0.01重量%〜0.05重量%のNiOと、 0.02重量%〜0.04重量%のCo3O4と、 0.0002重量%〜0.003重量%のSeとを含み、 第一鉄値が18%〜30%であり、 公称の厚さ4mmに於いて、可視光透過率が25%以下であ
    り、全太陽エネルギー透過率が25%以下であり、紫外線
    透過率が15%以下であることを特徴とする淡色ソーダ石
    灰シリカガラス組成物。
  7. 【請求項7】前記Fe2O3(全鉄量)が、1.3重量%〜1.6
    重量%であることを特徴とする請求項6に記載の淡色ソ
    ーダ石灰シリカガラス組成物。
  8. 【請求項8】前記NiOが、0.0225重量%〜0.0285重量%
    であることを特徴とする請求項6に記載の淡色ソーダ石
    灰シリカガラス組成物。
  9. 【請求項9】前記Co3O4が、0.020重量%〜0.026重量%
    であることを特徴とする請求項6に記載の淡色ソーダ石
    灰シリカガラス組成物。
  10. 【請求項10】前記Seが、0.0010重量%〜0.0020重量%
    であることを特徴とする請求項6に記載の淡色ソーダ石
    灰シリカガラス組成物。
  11. 【請求項11】前記第一鉄値が、19%〜28%であること
    を特徴とする請求項6に記載の淡色ソーダ石灰シリカガ
    ラス組成物。
  12. 【請求項12】前記第一鉄値が、20%〜24%であること
    を特徴とする請求項11に記載の淡色ソーダ石灰シリカガ
    ラス組成物。
  13. 【請求項13】次のCIELABの変数、 a=−5±5、b=0±10、L=50±5 によって定義された色を有することを特徴とする請求項
    6に記載の淡色ソーダ石灰シリカガラス組成物。
  14. 【請求項14】遮光係数が、0.53以下であることを特徴
    とする請求項6に記載の淡色ソーダ石灰シリカガラス組
    成物。
  15. 【請求項15】淡色ソーダ石灰シリカガラス組成物であ
    って、 必須の成分として、 1.3重量%〜2重量%のFe2O3(全鉄量)と、 0.01重量%〜0.05重量%のNiOと、 0.02重量%〜0.04重量%のCo3O4と、 0.0002重量%〜0.003重量%のSeとを含み、 第一鉄値が18%〜30%であり、 公称の厚さ4mmに於いて、可視光透過率が20%以下であ
    り、全太陽エネルギー透過率が18%以下であって、如何
    なる場合でも可視光透過率以下であり、紫外線透過率が
    15%以下であることを特徴とする淡色ソーダ石灰シリカ
    ガラス組成物。
  16. 【請求項16】遮光係数が、0.53以下であることを特徴
    とする請求項15に記載の淡色ソーダ石灰シリカガラス組
    成物。
  17. 【請求項17】遮光係数が、0.46以下であることを特徴
    とする請求項16に記載の淡色ソーダ石灰シリカガラス組
    成物。
  18. 【請求項18】淡色ソーダ石灰シリカガラス組成物であ
    って、 必須の成分として、 1.3重量%〜1.6重量%のFe2O3(全鉄量)と、 0.0225重量%〜0.0285重量%のNiOと、 0.020重量%〜0.026重量%のCo3O4と、 0.0010重量%〜0.0020重量%のSeとを含み、 第一鉄値が18%〜30%であり、 公称の厚さ4mmに於いて、可視光透過率が25%以下であ
    り、全太陽エネルギー透過率が25%以下であり、紫外線
    透過率が15%以下であることを特徴とする淡色ソーダ石
    灰シリカガラス組成物。
  19. 【請求項19】第一鉄値が、20%〜24%であることを特
    徴とする請求項18に記載の淡色ソーダ石灰シリカガラス
    組成物。
  20. 【請求項20】可視光透過率が20%以下であり、全太陽
    エネルギー透過率が18%以下であって、如何なる場合で
    も可視光透過率以下であり、紫外線透過率が15%以下で
    あることを特徴とする請求項19に記載の淡色ソーダ石灰
    シリカガラス組成物。
  21. 【請求項21】遮光係数が、0.46以下であることを特徴
    とする請求項18に記載の淡色ソーダ石灰シリカガラス組
    成物。
  22. 【請求項22】主波長が545nm〜565nmであり、励起純度
    が8未満であることを特徴とする請求項18に記載の淡色
    ソーダ石灰シリカガラス組成物。
  23. 【請求項23】次のCIELABの変数、 a=−4±3、b=4±1、L=50±5 によって定義された色を有することを特徴とする請求項
    18に記載の淡色ソーダ石灰シリカガラス組成物。
  24. 【請求項24】次のCIELABの変数、 a=−4、b=3、L=48±2 によって定義された色を有することを特徴とする請求項
    23に記載の淡色ソーダ石灰シリカガラス組成物。
JP52462694A 1993-05-05 1994-05-03 淡色ソーダ石灰シリカガラス組成物 Expired - Lifetime JP3247894B2 (ja)

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