JP3419259B2 - 紫外線赤外線吸収低透過ガラス - Google Patents
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Description
低透過ガラスに関するものである。詳しくは、中性色に
近い青緑色系ないし深緑色系の色調を有するため、自動
車や建築物等の窓に使用する際、可視光透過率の高い緑
色系色調を有するガラスと並べて配置するのに好適であ
り、また、低〜中程度の可視光透過率と低い全太陽光エ
ネルギー透過率及び低い紫外光透過率を有するため、乗
用車のプライバシー保護用ガラスとして有用な紫外線赤
外線吸収低透過ガラスに関する。
う内装材の劣化防止の要請や冷房負荷低減の観点から、
自動車用窓ガラスとして紫外線赤外線吸収能を付与した
様々なガラスが提案されている。そのうち自動車後部窓
ガラスには、プライバシー保護の見地から比較的可視光
透過率の低いガラスが好んで用いられる。このようなガ
ラスには次のようなものがある。
れた暗灰色赤外線吸収ガラスはソーダ・石灰・シリカガ
ラス中に重量%で表して1.00〜1.7%のFe2 O
3 (全鉄)、少なくとも0.27%のFeO、0.00
2〜0.005%のSe、0.01〜0.02%のCo
Oからなる着色剤を含有している。このガラスは3.9
mmの厚さで32%以下の光透過率及び15%より小さ
な全太陽赤外線透過率を有する。
れた濃グレー色ガラスは、ソーダ・石灰・シリカガラス
中に重量%で表して、0.8〜1.4%のFe2 O
3 (全鉄分)、0.21%以下のFeO、0.05〜
1.0%のTiO2、0.02〜0.05%のCoO、
0.0005〜0.015%のSeからなる着色剤を含
有している。
ム25に開示された中性暗灰色ガラスは、重量%で表し
てSiO2 66〜75%、Na2 O10〜20%、Ca
O5〜15%、MgO0〜5%、Al2 O3 0〜5%、
K2 O0〜5%よりなる基礎ガラス成分と、1.00〜
2.2%のFe2 O3 (全鉄)、少なくとも0.20%
のFeO、0.0005〜0.005%のSe、0.0
10〜0.030%のCoOからなる着色剤とを含有し
てなる。このガラスは3.9mmの厚さで35%以下の
光透過率及び20%より小さな全太陽赤外線透過率を有
する。
ラスは、ソーダ・石灰・シリカガラス中に以下の方程式
で計算される第一鉄含有量を有し、 FeO(重量%)≧0.007+(光学濃度−0.03
6)/2.3 重量%で表して0.25〜1.75%のFe2 O3 を含
み、Se,Co3 O4 ,Nd2 O3 ,NiO,MnO,
V2 O5 ,CeO2 ,TiO2 ,CuO及びSnOから
なる群の中から一つ以上を選択することにより中間色に
着色される。このガラスは4mmの厚さで32%以上の
可視光透過率を有し、紫外線透過率は25%以下、太陽
直射熱透過率は可視光透過率よりも少なくとも7%低
く、主波長は好ましくは570nm未満である。この実
施例のうちの一部はプライバシー保護用ガラスとして用
いることができる。
13号に開示された暗灰色赤外線吸収ガラス、及び前記
特開平8−157232号に開示された濃グレー色ガラ
スは、いずれも好ましい色調を得るために多量のSeを
使用している。Seは毒性を持っておりかつ非常に揮散
し易いことから、多量のSeの使用はその環境に及ぼす
影響が大きいことから好ましくない。さらに、前記濃グ
レー色ガラスは、必須成分としてTiO2を0.05〜
1.0%含有しているが、TiO2 原料は高価であるた
めバッチコストを押し上げ好ましくない。
号に開示された中性暗灰色ガラスも、Se含有量が多
く、環境保護の観点から好ましくない。また、FeO含
有量が多いことは熱線吸収性の観点からは好ましいが、
FeOは1000〜1200nmの波長域の赤外線を選択
的に吸収するため、通常の溶融窯で生産する場合には火
炎の輝度分布で最も効率の良い部分を吸収することにな
り窯底の素地温度を低下させ、様々な欠点の原因となる
ため好ましくない。
プライバシー保護の点で優れるが、乗用車の室内からガ
ラスを通して外の景色を見難いという不具合がある。一
方で中程度の透過率を有するガラスはプライバシー保護
と安全の両者をある程度まで満足できる。現在ではこれ
ら2種類のガラスは乗用車の使用部位と状況によって使
い分けられている。
ルを含まず、高い濃度のセレンを含有することで所望の
光学特性を得ている。
たガラスのうち、プライバシー保護用に使用できるガラ
スは本文中に説明されているように、ニッケル、セレ
ン、コバルトの着色剤を全て含むことで中間色調を得て
いる。ニッケル含有量が少ないため、多量のSeを添加
する必要がある。
みてなされたものであって、中性色に近い青緑色系ない
し深緑色系の色調を有し、低〜中程度の可視光透過率と
低い紫外線透過率及び低い全太陽光エネルギー透過率を
有する紫外線赤外線吸収低透過ガラスを提供することを
目的とする。
収低透過ガラスは、重量%で表示して、 65〜80%のSiO2、 0〜5%のAl2O3、 0〜10%のMgO、 5〜15%のCaO(ただし、MgOとCaOとの合量
は5〜15%)、 10〜18%のNa2O、 0〜5%のK2O(ただし、Na2OとK2Oとの合量
は10〜20%)、 及び0〜5%のB2O3からなる基礎ガラス組成と、 着色成分として、 1.2〜2.2%のFe2O3に換算した全酸化鉄(T
−Fe2O3)、 0.001〜0.03%のCoO、 及 び0.003〜0.2%のNiOからなり、Seを実
質的に含有しないことを特徴とする。
ガラス組成の限定理由について説明する。但し、以下の
組成は重量%で表示したものである。
する主成分である。SiO2 が65%未満ではガラスの
耐久性が低下し、80%を越えるとガラスの溶解が困難
になる。
成分であるが、5%を越えるとガラスの溶解が困難にな
る。Al2 O3 の好ましい範囲は0.1〜2%である。
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。MgOが10%を越えると失透温度が上昇
する。CaOが5%未満または15%を越えると失透温
度が上昇する。MgOとCaOの合計が5%未満ではガ
ラスの耐久性が低下し、15%を越えると失透温度が上
昇する。
せる。Na2 Oが10%未満あるいはNa2 OとK2 O
との合計が10%未満では溶解促進効果が乏しく、Na
2 Oが18%を越えるか、またはNa2 OとK2 Oの合
計が20%を越えるとガラスの耐久性が低下する。K2
O量が多いとコストが高くなるため、K2 Oは5%以下
に留めることが望ましい。
るいは溶解助剤としても使用される成分であるが、紫外
線の吸収を強める働きもある。5%を越えると紫外域の
透過率の低下が可視域まで及ぶようになり、色調が黄色
味を帯び易くなると共に、B2 O3 の揮発等による成形
時の不都合が生じるので5%を上限とする。
Oの状態で存在する。Fe2 O3 は紫外線吸収能を高め
る成分であり、FeOは熱線吸収能を高める成分であ
る。
2 O3 )1.2%以下では紫外線及び赤外線の吸収効果
が小さく、所望の光学特性が得られない。他方、T−F
e2O3 が2.2%を超えると酸化第1鉄の有する熱線
吸収効果により、その輻射熱により溶融時に熔解槽天井
部の温度が耐熱温度以上になる恐れがあり好ましくな
い。さらに、T−Fe2 O3 が2.2%よりも多いとガ
ラス溶融窯で連続的に生産を行う場合、異組成ガラス素
地との組成変更に時間を要するため好ましくない。な
お、より好ましい範囲は1.2%以上1.8%未満(と
りわけ1.25〜1.35%)と、1.8〜2.2%で
ある。
満の場合は、T−Fe2 O3 が少な目であるため溶解時
の窯槽への負担が小さく、ガラス溶融窯で連続的に生産
する際、ガラス素地の組成変更に要する時間が比較的短
かくて済むというメリットがある。この場合、鉄のみで
は充分な紫外線吸収効果が得られないことがあるが、例
えばCeO2 ,TiO2 を本発明の範囲内で加えること
により紫外線吸収効果を高めることができる。
35%の場合は、前述したメリットが大きく、かつ鉄の
みで充分な紫外線吸収効果を得ることができる。
は、ガラス素地の組成変更に要する時間が長く、窯槽へ
の負担も大きくなるが、極めて高い紫外線赤外線吸収効
率を安価なバッチコストで得ることができる。
理される場合、特に紫外域における吸収を著しく増大さ
せる作用を有する。このことは、CeO2 、TiO2 と
いった高価な紫外線吸収剤を使わなくとも、本発明のガ
ラスが充分な紫外線吸収能を有するようになることを意
味する。T−Fe2 O3 の範囲を上記の通りとした場
合、風冷強化処理による変色後のガラスの色調が目標色
調となる。
百分比で10〜40%であることが好ましい。この比が
10%よりも小さいとFeO量が少ないため充分な熱線
吸収能が得られない。
も大きいと可視光透過率が低下し色調は青みを帯び、ま
た、溶融ガラス中における還元性を有したFe2+の量が
多いところから、ガラス溶融液中に硫化ニッケル石を発
生することがある。さらに、この比が40%よりも大き
いと、シリカ分に富んだ筋状部が発生したり、シリカス
カムが発生する原因になることもある。このFeO/T
−Fe2 O3 の比を10〜40%に設定することによ
り、高い紫外線吸収能と熱線吸収能を有した中性色に近
い緑色系色調のガラスが得られる。この場合のFeOの
量としてはFe2O3 に換算した数値を用いる。
させることにより中性色に近い青緑色系ないし深緑色系
の色調を得るための成分であり、また可視光透過率をコ
ントロールする成分でもあるが、0.001%より少な
いと所望の色調が得られず可視光透過率も高すぎる。ま
た、0.03%を越えると色調は青味が強くなり過ぎ、
可視光透過率も低下する。
と相俟って刺激純度を低減するための成分であり、T−
Fe 2 O 3 及びFeO/T−Fe 2 O 3 を上記の範囲と
することにより、ガラス中のSe残存量を増大させるこ
とができるが、本発明では、全く使用せずとも所望の色
調を得ることができる。
調整し、刺激純度を低減するための成分である。NiO
量が0.2%を越えると製品中に硫化ニッケル石を生じ
ることがあり、かつ可視光透過率が低下する。色調も緑
味が強くなりすぎ好ましくない。NiOは、中程度の可
視光透過率が必要であれば0.003%以上0.05%
未満の範囲が好ましく、低程度の可視光透過率が必要で
あれば、0.05〜0.2%の範囲が好ましい。
Oは凝集し硫化ニッケル石を形成する可能性があるが、
本発明の組成範囲内であれば硫化ニッケル石を生ぜしめ
ることなく所望の色調を得ることが可能となる。
が変化し、発色の状態が異なることが知られている。こ
れは冷却処理によってNi2+周りの酸素配位数が6から
4に変化し、光の吸収特性が変化することによるもので
ある。6配位Ni2+の吸収が430nm付近に存在し、
ガラスに黄色の着色を生じるのに対し、4配位Ni2+の
吸収は500〜640nmにかけて存在するため、4配
位Ni2+を用いることで刺激純度を低減し好ましい色調
を得ることができる。乗用車の窓ガラスは、通常、安全
のため風冷強化処理を施される。NiOはガラスのこの
風冷強化処理によっても発色の状態が変化する。本発明
では、風冷強化処理による変色を利用することにより、
Seを添加することなく、ガラスの色調を目標色調とす
ることができる。
り、ガラス中ではCe3+またはCe4+の形で存在し、特
にCe3+が可視域に吸収が少なく紫外線吸収に有効であ
る。なお、本発明では、Ce3+の酸化物もCeO2 に換
算してCeO2 に含めるものとする。
り紫外線吸収能を高める成分である。TiO2 は、中性
色に近いいずれも青緑色系ないし深緑色系の中間色調を
損なわない範囲で、紫外線吸収能を高めるために、或い
は黄色味を付加して目的とする色調を得るために添加で
きる。なお、高価なCeO2 、TiO2 を2%より多く
使用するとコストを押し上げることになり好ましくな
い。
て、MnO、V2 O5 、MoO3 、CuO、Cr2 O3
等の1種または2種以上、あるいは還元剤としてSnO
2 を合計量で0〜1%の範囲で、本発明が目的とする中
程度の透過率及び中性色に近い青色系ないし緑色系の色
調を損なわない範囲で添加しても良い。また硫化ニッケ
ル石の発生をさらに確実に防ぐために、ZnOを0〜1
%の範囲で添加しても良い。
した可視光透過率(YA)よりも全太陽光エネルギー透
過率(TG)の方が小さく、4mm厚みに換算したガラ
スのYAが23〜50%、TGが7〜35%であること
が好ましい。このYAは25〜40%であることがさら
に好ましく、TGは20〜35%であることが好まし
い。この場合、ガラス色調の、L* a* b* 表色系を用
いてa* ,b* で表される色度がそれぞれ、−9<a*
<−6,−3<b* <3の範囲内であることが好まし
い。
厚みにおけるガラスのYAが10〜25%であり、かつ
TGが10〜35%であることが好ましい。この場合、
ガラス色調の、L* a* b* 表色系を用いてa* ,b*
で表される色度がそれぞれ−7<a* <−2,−3<b
* <7の範囲内であることが好ましい。
算したガラスのCIEのC光源を用いて380〜770
nmの波長域で測定した主波長が480〜580nm、
刺激純度が11%未満の光学特性を有することが好まし
い。
定される紫外線透過率が6%以下であることが好まし
い。
挙げて説明する。
二鉄、酸化チタン、酸化セリウム、酸化コバルト、金属
セレン及び酸化ニッケルのうちの一部又はすべてを添加
すると共に、さらに炭素系還元剤(具体的にはコークス
粉末等)をガラス原料100重量部に対し約0.01重
量部の割合で加えて混合し、この原料を電気炉中で15
00℃に加熱、溶融した。4時間溶融した後、ステンレ
ス板上にガラス素地を流し出し、16Hrかけて室温ま
で徐冷して厚さ約6mmのガラス板を得た。次いで、こ
のガラス板を厚さが4mmになるように研磨して、本実
施例のサンプルとした。得られたサンプルの光学特性と
して、A光源を用いて測定した可視光透過率(YA )、
全太陽光エネルギー透過率(TG )、ISO 9050
に規定した紫外線透過率(TUV)、C光源を用いて測定
した主波長(DW )、刺激純度(Pe )を測定した。一
部のサンプルについては、再加熱した後空気を吹き付け
て冷却することで強化処理を施し、光学特性を測定し
た。
ス組成と、T−Fe2 O3 濃度、FeO(Fe2 O3 換
算)/T−Fe2 O3 比、CoO濃度、Se濃度、Ni
O濃度、CeO2 濃度、TiO2 濃度を示した。表中の
数字は重量%表示であるが、CoO濃度、Se濃度、N
iO濃度はppm単位で表示した。また、表中のSiO
2 の重量%には小数点以下の数値が表示されていない
が、これはSiO2 の小数点以下を四捨五入したためで
ある。表1にはあわせて各サンプルの光学特性値を示し
た。
厚さ4mmでA光源を用いて測定した可視光透過率(Y
A)が23〜50%、全太陽光エネルギー透過率(T
G)が7〜30%、ISO 9050に規定された紫外
線透過率(TUV)が6%以下の光学特性を有するガラス
である。また、C光源を用いて測定した主波長(DW )
が480〜525nm、刺激純度(Pe )が11%未満
である光学特性を有するガラスでもある。
を含有しないガラスである。
らかな通り、Seを含有しないガラスであっても実験N
o.1のガラスと同等あるいはそれ以上の特性を有す
る。
O3が比較的少ないため熔解時の窯槽への負担を小さく
することができる。
e2O3が比較的多いため、紫外線吸収能及び赤外線吸
収能が高い。
7〜19はTiO2が比較的多量に添加され、実験N
o.20はCeO2が添加されている。これらのガラス
はいずれも可視光透過率、全太陽光エネルギー透過率を
損なわず、紫外線吸収能が高い。
率を低減するためにCuOが添加された組成であり、可
視光透過率及び紫外線吸収能を損なわず、赤外線吸収能
が高い。
い赤外線吸収能を有しながら高い可視光透過率を有し、
さらに高い紫外線吸収能を有しており、室内内装材の劣
化防止や冷房負荷低減効果に優れ、自動車後部窓ガラス
や建築物用窓ガラス等に用いられるプライバシー保護用
低可視光透過率ガラスとして好適である。
赤外線吸収性は若干劣るが、T−Fe2O3は少な目で
FeO比を低めにした生産性重視の組成である。
含有していないにもかかわらず、その他の実験例と同等
かあるいはそれ以上の特性を有するガラスである。
光透過率と低い赤外線紫外線透過率を有する。
は、低可視光透過率と低い赤外線紫外線透過率を有す
る。
強化処理を施す前後のガラスの光学特性を測定した結果
を示したものである。
は、中程度の可視光透過率と低い赤外線紫外線透過率を
有し、中性色調に近い青緑色系ないし深緑色系の色調を
有する。強化処理により紫外線透過率が1.5%程度改
善されている。
光透過率と低い赤外線紫外線透過率を有する。強化処理
により紫外線透過率が2%程度改善される。
のガラスは何れも、強化処理により灰色味を帯びた好ま
しい中性色に近い色調になっている。図1にはこれらの
実施例のLabによって表した色座標上の点が強化処理
によってどのように動いたかを示した。
移動しており、より中性色に近い刺激純度の低減された
好ましい色調に変化したことが分かる。
等の車両用窓ガラスや建築物用窓ガラス等として用いた
場合には、室内内装材に対する優れた劣化防止効果及び
プライバシー保護効果が期待される。
にして製造した比較例にかかるガラスの組成及び光学特
性を表5に示す。
の範囲外の組成であり、このうち実験No.36は着色
剤であるNiO量が請求範囲外の組成であり、実験N
o.37はT−Fe2O3が請求範囲外の組成である。
実験No.38のガラスは、本文中に引用した特開平8
−157232号公報中に実施例として挙げられている
組成を有し、実験No.39のガラスは本文中に引用し
た米国特許第5,393,593号中に実施例として挙げ
られている組成を有する。但し、実験No.38の光学
特性は、5mm厚みに換算したガラスにおける数値、実
験No.39の光学特性は、3.9mm厚みに換算した
ガラスにおける数値である。
験No.36,37のガラスは本実施例に比べて中性色
に近い青緑色系ないし深緑色系の色調が得られておら
ず、低〜中程度の可視光透過率と、低い赤外線透過率か
つ低い紫外線透過率を兼ね備えていない。また実験N
o.38,39のガラスは高価で有毒なSeを多量に使
用しており、生産面、環境面何れにおいても好ましくな
いガラスであることが分かる。
〜中程度の可視光透過率と低い全太陽光エネルギー透過
率及び低い紫外線透過率を持ち、中性色に近い青緑色系
ないし深緑色系の色調を有する紫外線赤外線吸収低透過
ガラスが提供される。
色系の色調を有する紫外線赤外線吸収低透過ガラスは、
自動車用等の後方窓ガラスや、建築用窓ガラス等に適用
された場合には、優れた室内内装材の劣化防止効果や褪
色防止効果を示すとともにプライバシー保護効果を示す
ものである。
を示す色座標図である。
Claims (16)
- 【請求項1】 重量%で表示して、 65〜80%のSiO2、 0〜5%のAl2O3、 0〜10%のMgO、 5〜15%のCaO(ただし、MgOとCaOとの合量
は5〜15%)、 10〜18%のNa2O、 0〜5%のK2O(ただし、Na2OとK2Oとの合量
は10〜20%)、 及び0〜5%のB2O3からなる基礎ガラス組成と、 着色成分として、 1.2〜2.2%のFe2O3に換算した全酸化鉄(T
−Fe2O3)、 0.001〜0.03%のCoO、 及 び0.003〜0.2%のNiOからなり、Seを実
質的に含有しないことを特徴とする紫外線赤外線吸収低
透過ガラス。 - 【請求項2】 請求項1において、T−Fe2O3が
1.2%以上1.8%未満であることを特徴とする紫外
線赤外線吸収低透過ガラス。 - 【請求項3】 請求項1において、T−Fe2O3が
1.8〜2.2%であることを特徴とする紫外線赤外線
吸収低透過ガラス。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項において、
CoOが0.001〜0.018%であることを特徴と
する紫外線赤外線吸収低透過ガラス。 - 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか1項におい
て、NiOが0.003%以上〜0.05%未満である
ことを特徴とする紫外線赤外線吸収低透過ガラス。 - 【請求項6】 請求項1ないし4のいずれか1項におい
て、NiOが0.05〜0.2%であることを特徴とす
る紫外線赤外線吸収低透過ガラス。 - 【請求項7】 請求項1〜6のいずれか1項において、
2.0%以下のCeO2及び/または2.0%以下のT
iO2を含むことを特徴とする紫外線赤外線吸収低透過
ガラス。 - 【請求項8】 請求項1〜7のいずれか1項において、
Fe2O3に換算したFeOがT−Fe2O3の15〜
40%であることを特徴とする紫外線赤外線吸収低透過
ガラス。 - 【請求項9】 請求項1〜8のいずれか1項において、
A光源を用いて測定した可視光透過率(YA)よりも全
太陽光エネルギー透過率(TG)の方が小さく、4mm
厚みに換算したガラスのYAが23〜50%、TGが7
〜35%であることを特徴とする紫外線赤外線吸収低透
過ガラス。 - 【請求項10】 請求項9において、前記YAが25〜
40%であり、TGが20〜35%であることを特徴と
する紫外線赤外線吸収低透過ガラス。 - 【請求項11】 請求項9又は10において、ガラス色
調の、L*a*b*表色系を用いてa*,b*で表され
る色度がそれぞれ、−9<a*<−6,−3<b*<3
の範囲内であることを特徴とする紫外線赤外線吸収低透
過ガラス。 - 【請求項12】 請求項1〜11のいずれか1項におい
て、3.1〜5mmのいずれかの厚みにおけるガラスの
YAが10〜25%であり、かつTGが10〜35%で
あることを特徴とする紫外線赤外線吸収低透過ガラス。 - 【請求項13】 請求項12においてガラス色調の、L
*a*b*表色系を用いてa*,b*で表される色度が
それぞれ−7<a*<−2,−3<b*<7の範囲内で
あることを特徴とする紫外線赤外線吸収低透過ガラス。 - 【請求項14】 請求項1〜13のいずれか1項におい
て、ISOに規定される紫外線透過率が6%以下である
ことを特徴とする紫外線赤外線吸収低透過ガラス。 - 【請求項15】 請求項1〜14のいずれか1項におい
て、4mm厚みに換算したガラスのC光源を用いて測定
した主波長が480nm〜525nmであることを特徴
とする紫外線赤外線吸収低透過ガラス。 - 【請求項16】 請求項1〜15のいずれか1項におい
て、4mm厚みに換算したガラスのC光源を用いて測定
した刺激純度が11%未満であることを特徴とする紫外
線赤外線吸収低透過ガラス。
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