JP3899531B2 - 紫外線赤外線吸収ガラス - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、緑色系の色調を有する紫外線赤外線吸収ガラスに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車の室内内装材の高級化に伴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緑色系色調を有するガラスが提案されている。
【0003】
例えば、紫外線透過率を約38%以下、且つ全太陽光エネルギー透過率を約46%以下に制限し、更に自動車内からの視野確保のため少なくとも70%の可視光透過率を有したものが知られている。また、このような緑色系自動車用ガラスの色調としては青味を帯びた緑色が好まれる傾向にある。
【0004】
全太陽光エネルギー透過率を減ずるには、ガラス中に導入された酸化鉄のうち酸化第一鉄(FeO)の絶対量を増加させればよいことが知られており、過去に提案された赤外線吸収ガラスの殆どはこの方法を採用している。
【0005】
他方、従来より紫外線透過率を減ずる方法について種々提案されている。例えば、特開平3−187946号公報に開示された緑色系の色調を有する紫外線赤外線吸収ガラスは、酸化セリウム及び酸化チタンを用いるものである。すなわち、母組成として重量百分率で表示して65〜75%のSiO2、0〜3%のAl2O3、1〜5%のMgO、5〜15%のCaO、10〜15%のNa2O、及び0〜4%のK2Oを含むガラス中に、着色成分として0.51〜0.96%で、且つFeO/T−Fe2O3比(T−Fe2O3はFe2O3に換算した全酸化鉄を示す)が0.23〜0.29であるFe2O3に換算した全酸化鉄、0.2〜1.4%のCeO2、及び0〜0.85%のTiO2を含有させている。
【0006】
また、特開平6−56466号公報に開示された緑色系の色調を有する紫外線吸収ガラスは、ソーダ−石灰−シリカ系の母ガラス組成に、着色成分として0.53〜0.70%で、且つ重量百分率で表示してFeO/T−Fe2O3比が0.30〜0.40であるFe2O3に換算した全酸化鉄、0.5〜0.8%のCeO2、及び0.2〜0.4%のTiO2を含有させている。
【0007】
さらに、特開平6−191880号公報に開示された緑色系の色調を有する紫外線吸収ガラスは、ソーダ−石灰−シリカ系の母ガラス組成に、着色成分として0.75%以上で、且つ重量百分率で表示してFeO/T−Fe2O3比が0.22〜0.29であるFe2O3に換算した全酸化鉄、及び0.8〜1.2%のCeO2を含有させている。
【0008】
また、酸化セリウムは高価であるため、酸化セリウムの含有量を減じた紫外線赤外線吸収ガラスが提案されている。
【0009】
例えば、特開平4−231347号公報には、ソーダ−石灰−シリカ系の母ガラス組成に、着色成分として0.85%を越え、且つ重量百分率で表示してFeO/T−Fe2O3比が0.275より小さいFe2O3に換算した全酸化鉄、及び0.5%未満のCeO2を含有させることにより、緑色系の色調を有する紫外線吸収ガラスについて記載されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の紫外線赤外線吸収ガラスにおいては、紫外線吸収能はFe2O3、CeO2、TiO2の各々、及びそれらの間の相互作用による紫外線吸収によって付与される。これらの成分のうち、とりわけ自動車用窓ガラスとしては好まれない黄色味を帯びた色調を与えずに、最も紫外線吸収能を高めることができるのはCeO2である。しかしながら、CeO2は高価であり、その使用量をできるだけ少なく抑えるため、CeO2の含有量を減らし、その分紫外線吸収能が低下するのをFe2O3、TiO2で補うという組成の調整が行われる。しかし、Fe2O3の紫外線吸収あるいはTiO2のFeOとの相互作用による紫外線吸収は可視域まで尾を引いているため、ガラスの紫外線吸収を高めようとすると、可視光の短波長域の透過率も同時に低下し、ガラスの色調は黄色味を帯びたものとなる。
【0011】
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、ガラスに自動車用ガラスとして好ましくない黄色味を帯びさせること無く優れた紫外線赤外線吸収ガラスを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1は、重量%で表示して、65〜80%のSiO2、0〜5%のAl2O3、0〜10%のMgO、5〜15%のCaO、10〜18%のNa2O、0〜5%のK2O、5〜15%のMgO+CaO、10〜20%のNa2O+K2O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、0.60〜0.85%のFe2O3に換算した全酸化鉄、1.4〜1.7%のCeO2、及び0〜0.15%のTiO2からなり、且つ以下の式を満足することを特徴とする紫外線赤外線吸収ガラスである。
(0.2×CeO2−0.04)≦FeO/T−Fe2O3の比≦(0.2×CeO2+0.08)
【0013】
ここで、前記本発明の紫外線赤外線吸収ガラスは、重量%で表示して、65〜80%のSiO2、0〜5%のAl2O3、0〜10%のMgO、5〜15%のCaO、10〜18%のNa2O、0〜5%のK2O、5〜15%のMgO+CaO、10〜20%のNa2O+K2O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、0.60〜0.80%で、且つFeO/T−Fe2O3の比が0.30〜0.35のFe2O3に換算した全酸化鉄、1.4〜1.7%のCeO2、及び0〜0.15%のTiO2からなることが好ましい。
【0014】
前記本発明の紫外線赤外線吸収ガラスは、4mm厚みに換算したガラスのA光源を用いて380〜770nmの波長域で測定した可視光透過率が70%以上、C光源を用いて380〜770nmの波長域で測定した主波長が495〜520nm、刺激純度が2.0〜3.5%、及び300〜2100nmの波長域で測定した全太陽光エネルギー透過率が48%未満の光学特性を有することが好ましい。また、300〜400nmの波長域で測定した全太陽紫外線透過率が30%未満の光学特性を有することが好ましく、中でも28%未満が望ましい。
【0015】
さらに、前記本発明の紫外線赤外線吸収ガラスは、4mm厚みに換算したガラスの波長370nmにおける紫外線透過率が24%未満であることが好ましい。
【0016】
次に、前記本発明の紫外線赤外線吸収ガラスの基礎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。
【0017】
SiO2はガラスの骨格を形成する主成分である。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。
【0018】
Al2O3はガラスの耐久性を向上させる成分であるが、5%を越えるとガラスの溶解が困難になる。好ましくは0.1〜2%の範囲である。
【0019】
MgOと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。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。
【0020】
Na2OとK2Oはガラスの溶解促進剤として用いられる。Na2Oが10%未満あるいはNa2OとK2Oとの合計が10%未満では溶解促進効果が乏しく、Na2Oが18%を越えるか、またはNa2OとK2Oの合計が20%を越えるとガラスの耐久性が低下する。K2OはNa2Oに比して原料が高価であるため、5%を越えるのは好ましくない。
【0021】
B2O3はガラスの耐久性向上のため、あ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、B2O3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。
【0022】
酸化鉄は、ガラス中ではFe2O3とFeOの状態で存在する。Fe2O3はCeO2、TiO2と共に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。
【0023】
本発明においては、FeO/T−Fe2O3の比が次式、(0.2×CeO2−0.04)≦FeO/T−Fe2O3の比≦(0.2×CeO2+0.08)を満足するように設定される。この場合のFeOの量としては、Fe2O3に換算した数値を用いる。このとき、所望の全太陽光エネルギー吸収能を得るためには、全鉄量を0.60〜0.85%の範囲とする。なお、FeO/T−Fe2O3の比は0.30〜0.35の範囲であるのがより好ましい。このような全鉄量及びFeO/T−Fe2O3の比の範囲内において、さらに所望の紫外線吸収能を得ために、CeO2の量は1.4〜1.7%の範囲とする。CeO2の量が1.4%未満では紫外線吸収効果が十分でなく、1.7%を越えると可視光線の短波長側の吸収が大きくなり過ぎ、ガラスが黄色味を帯びる(つまり、主波長が520nmを越えて、自動車用等のガラスとしては好ましくない程に黄色味を帯びる)ため、所望の可視光透過率、主波長が得られなくなる。
【0024】
さらに、ガラスが黄色味を帯びるのを実質的に抑制し、より良好な紫外線吸収能を得るために全鉄量を0.60〜0.80%の範囲とすると共に、CeO2の量を1.5〜1.7%の範囲とするのが好ましい。
【0025】
なお、TiO2は必須成分ではないが、本発明が目的とする光学特性を損なわない範囲で紫外線吸収能を高めるために少量加えることができる。その上限量は0.15%で、これを越えるとガラスが黄色味を帯び易くなる。
【0026】
本発明の技術的事項として、上記の組成範囲のガラスに、着色剤としてCoO、NiO、MnO、V2O5、MoO3等、また還元剤としてSnO2を1種類または2種類以上の合計量で0〜1%の範囲で、本発明が目的とする緑色系の色調を損なわない範囲で添加しても良い。特にCoOは青色の色調を与えるので、Fe2O3、CeO2、TiO2の量の増加によりガラスの色調が黄色味を帯びるのを抑制するのに有効であり、その好ましい範囲は3〜20ppmである。
【0027】
【作用】
本発明による紫外線赤外線吸収ガラスは緑色系の色調を有しており、高い紫外線吸収能、赤外線吸収能及び可視光透過率、とりわけ優れた紫外線吸収能を発揮する。
【0028】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例を説明する。
【0029】
(実施例1〜9)
典型的なソーダ石灰シリカガラスバッチ成分に、酸化第二鉄、酸化チタン、酸化セリウム及び炭素系還元剤を適宜混合し、この原料を電気炉中で1500℃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、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)、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。また、紫外線透過のもう一つの尺度として、透過率曲線における吸収端からの急激な立ち上がりの途中で紫外線透過率の変化がその変化として敏感に現れる370nmの透過率(T370)を測定した。
【0030】
【表1】
【0031】
表1に、得られたサンプルのT−Fe2O3濃度、FeO/T−Fe2O3比、TiO2濃度、CeO2濃度及びその光学特性値を示す。表中の濃度はいずれも重量%表示である。
【0032】
本実施例1〜9は、請求項1の範囲内の組成である。表1から明らかなように、本実施例1〜9のサンプルはいずれも厚さ4mmでA光源を用いて測定した可視光透過率(YA)が70%以上、C光源を用いて測定した主波長(DW)が495〜520nm、刺激純度(Pe)が2.0〜3.5%、全太陽光エネルギー透過率(TG)が48%未満、紫外線透過率(TUV)が30%未満の光学特性を有するガラスである。また、このうち実施例2〜4,7はより好ましい範囲である請求項2の範囲内の組成であるが、いずれも紫外線透過率(TUV)が28%未満、370nmの透過率(T370)が24%未満の光学特性を有するガラスであることが分かる。従って、実施例2〜4,7のガラスを自動車用等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が期待される。
【0033】
(比較例1〜5)表1に、本発明に対する比較例を示す。比較例1〜5は、いずれも本発明の範囲外の組成であり、このうち比較例1は本文中に引用した特開平3−187946号公報中に実施例として挙げられている組成の一つである。
【0034】
比較例2、4の組成のガラスは、紫外線吸収能については本発明の実施例と同等以上であるが、C光源での主波長(DW)が本発明の範囲の組成を有するガラス(すなわち、495〜520nm)に比べて大きく越えており、色調が黄色味を帯びていることが分かる。
【0035】
また、比較例1、3及び5の組成のガラスは、いずれも紫外線透過率(TUV)が28%より大きく、370nmの透過率(T370)が24%を越えており、実施例に比べて紫外線吸収能が悪いことが分かる。
【0036】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の紫外線赤外線吸収ガラスによれば、色調を黄色味を帯びさせる事無く、優れた紫外線吸収能を有する紫外線赤外線吸収ガラスを製造することが可能である。
【0037】
また、本発明の紫外線赤外線吸収ガラスは紫外線吸収能が高く、青味を帯びた緑色系の色調を保持しているため、自動車用等車両用窓ガラスや、建築物用窓ガラス等として適用した場合には、室内内装材の劣化防止効果や褪色防止効果等に優れるものである。
Claims (8)
- 重量%で表示して、65〜80%のSiO2、0〜5%のAl2O3、0〜10%のMgO、5〜15%のCaO、10〜18%のNa2O、0〜5%のK2O、5〜15%のMgO+CaO、10〜20%のNa2O+K2O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、0.60〜0.85%のFe2O3に換算した全酸化鉄、1.4〜1.7%のCeO2、及び0〜0.15%のTiO2からなり、且つ以下の式を満足することを特徴とする紫外線赤外線吸収ガラス。
(0.2×CeO2−0.04)≦FeO/T−Fe2O3の比≦(0.2×CeO2+0.08) - 重量%で表示して、65〜80%のSiO2、0〜5%のAl2O3、0〜10%のMgO、5〜15%のCaO、10〜18%のNa2O、0〜5%のK2O、5〜15%のMgO+CaO、10〜20%のNa2O+K2O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、0.60〜0.80%で、且つFeO/T−Fe2O3の比が0.30〜0.35のFe2O3に換算した全酸化鉄、1.4〜1.7%のCeO2、及び0〜0.15%のTiO2からなる請求項1に記載の紫外線赤外線吸収ガラス。
- 4mm厚みに換算したガラスのA光源を用いて測定した可視光透過率が70%以上である請求項1または2のいずれかに記載の紫外線赤外線吸収ガラス。
- 4mm厚みに換算したガラスの太陽光透過率が48%未満である請求項1〜3のいずれかに記載の紫外線赤外線吸収ガラス。
- 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495〜520nmである請求項1〜4のいずれかに記載の紫外線赤外線吸収ガラス。
- 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2.0〜3.5%である請求項1〜5のいずれかに記載の紫外線赤外線吸収ガラス。
- 4mm厚みに換算したガラスの紫外線透過率が30%未満である請求項1〜6のいずれかに記載の紫外線赤外線吸収ガラス。
- 4mm厚みに換算したガラスの波長370nmにおける紫外線透過率が24%未満である請求項1〜7のいずれかに記載の紫外線赤外線吸収ガラス。
Priority Applications (8)
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