JPH08716B2 - 紫外線吸収性緑色ガラス - Google Patents
紫外線吸収性緑色ガラスInfo
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- JPH08716B2 JPH08716B2 JP3188843A JP18884391A JPH08716B2 JP H08716 B2 JPH08716 B2 JP H08716B2 JP 3188843 A JP3188843 A JP 3188843A JP 18884391 A JP18884391 A JP 18884391A JP H08716 B2 JPH08716 B2 JP H08716B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
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- C03C4/08—Compositions for glass with special properties for glass selectively absorbing radiation of specified wave lengths
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03C4/02—Compositions for glass with special properties for coloured glass
-
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、嵌め込み窓ガラス用の
太陽輻射線の透過率を制御するのに特に適したソーダ・
石灰・シリカ ガラスに関する。
太陽輻射線の透過率を制御するのに特に適したソーダ・
石灰・シリカ ガラスに関する。
【0002】
【従来の技術】ガラスは一般に緑に着色したものとして
記述することができ、低い熱透過率、特に紫外線波長範
囲の吸収率を大きくするように設計されている。これ
は、太陽光線が自動車の如き用途でプラスチック及び織
物を太陽光線が劣化する速度を減少させるために望まし
い。本発明の特別な目的は、この種のガラスを、高価な
成分の必要量を低下することにより一層低いコストで製
造できるようにすることである。
記述することができ、低い熱透過率、特に紫外線波長範
囲の吸収率を大きくするように設計されている。これ
は、太陽光線が自動車の如き用途でプラスチック及び織
物を太陽光線が劣化する速度を減少させるために望まし
い。本発明の特別な目的は、この種のガラスを、高価な
成分の必要量を低下することにより一層低いコストで製
造できるようにすることである。
【0003】ソーダ・石灰・シリカ平板ガラスは、本質
的に全ガラスの重量%に基づいて次の組成を特徴とす
る:
的に全ガラスの重量%に基づいて次の組成を特徴とす
る:
【表2】 SiO2 68−75% Na2O 10−20 CaO 5−15 MgO 0−5 Al2O3 0−5 K2 O 0−5
【0004】そのガラス組成物中には、SO3 の如き溶
融及び清澄化助剤を含めた他の少量の成分が見られるこ
ともある。少量のK2 O、BaO又はB2 O3 及び他の
少量の成分も時々平板ガラスに含まれており、任意的な
ものと考えることができる。1の基礎ガラスに、ガラス
の透過率特性を与える着色成分を添加する。本発明に関
するガラスの範囲に入る主たる着色剤は鉄であり、それ
は通常Fe2O3 及びFeOの形の両方で存在する。慣習
的に、ガラス中に存在する鉄の全量は実際に存在する形
とは無関係にここではFe2O3 として表す。典型的な緑
色自動車ガラスは約0.5 重量%の全鉄を有し、FeO対
全鉄の比は約0.25である。
融及び清澄化助剤を含めた他の少量の成分が見られるこ
ともある。少量のK2 O、BaO又はB2 O3 及び他の
少量の成分も時々平板ガラスに含まれており、任意的な
ものと考えることができる。1の基礎ガラスに、ガラス
の透過率特性を与える着色成分を添加する。本発明に関
するガラスの範囲に入る主たる着色剤は鉄であり、それ
は通常Fe2O3 及びFeOの形の両方で存在する。慣習
的に、ガラス中に存在する鉄の全量は実際に存在する形
とは無関係にここではFe2O3 として表す。典型的な緑
色自動車ガラスは約0.5 重量%の全鉄を有し、FeO対
全鉄の比は約0.25である。
【0005】全太陽エネルギー透過率を低下させること
を目的とした或る特別なガラスでは、一層多くの量の鉄
が用いられている。しかし、全鉄の量を単に増大しても
希望する程紫外線透過率を低下しない。存在する鉄の量
が、慣用的商業的溶融条件で自動車用に許容出来る最低
限まで光(可視光)透過率を低下させるのに充分な場合
でさえもそうである。この鉄高含有暗緑色型の二つの商
業的製品の例、及び上述の慣用的明緑色ガラスの例につ
いての着色剤組成及び透過率特性を次に記載する:
を目的とした或る特別なガラスでは、一層多くの量の鉄
が用いられている。しかし、全鉄の量を単に増大しても
希望する程紫外線透過率を低下しない。存在する鉄の量
が、慣用的商業的溶融条件で自動車用に許容出来る最低
限まで光(可視光)透過率を低下させるのに充分な場合
でさえもそうである。この鉄高含有暗緑色型の二つの商
業的製品の例、及び上述の慣用的明緑色ガラスの例につ
いての着色剤組成及び透過率特性を次に記載する:
【表3】 明緑色 暗緑色 暗緑色 例A 例B 例C 全鉄(重量%) 0.550 0.805 0.720 FeO/全鉄 0.251 0.293 0.270 LTA(%) 79.5 70.9 71.6 TSUV(%) 48.1 36.9 36.5 TSIR(%) 36.7 22.9 29.2 TSET(%) 56.8 44.6 48.8
【0006】上の表及び全ての透過率データーは、3.9
mm(0.154in)のガラス厚さに基づいている。光透過率
(LTA)はC.I.E.標準照明「A」を用いて380 〜770
nmの波長範囲について測定されている。全太陽紫外線透
過率(TSUV)は300 〜390nmの波長範囲について測
定されている。全太陽赤外線透過率(TSIR)は800
〜2100nmの波長範囲について測定されている。全太陽エ
ネルギー透過率(TSET)は、50nmの間隔で300 〜21
00nmの範囲で測定された透過率に基づく計算値を表して
いる。
mm(0.154in)のガラス厚さに基づいている。光透過率
(LTA)はC.I.E.標準照明「A」を用いて380 〜770
nmの波長範囲について測定されている。全太陽紫外線透
過率(TSUV)は300 〜390nmの波長範囲について測
定されている。全太陽赤外線透過率(TSIR)は800
〜2100nmの波長範囲について測定されている。全太陽エ
ネルギー透過率(TSET)は、50nmの間隔で300 〜21
00nmの範囲で測定された透過率に基づく計算値を表して
いる。
【0007】最近、或る自動車ガラスで31%以下へ紫外
線透過率を限定する目的が確立された。同時に自動車の
視界に入るガラスが少なくとも70%のLTAを持つこと
が要求されている。単に鉄の量を増加して紫外線透過率
を低下することは、同時に光透過率を許容出来ないくら
い低下することになり、従って、別の方法が必要にな
る。紫外線透過率を低下させるためガラスに酸化セリウ
ムを用いることは、米国特許第2,860,059 号明細書に記
載されており、この方法を採用した商業的製品の次の二
つの例がある:
線透過率を限定する目的が確立された。同時に自動車の
視界に入るガラスが少なくとも70%のLTAを持つこと
が要求されている。単に鉄の量を増加して紫外線透過率
を低下することは、同時に光透過率を許容出来ないくら
い低下することになり、従って、別の方法が必要にな
る。紫外線透過率を低下させるためガラスに酸化セリウ
ムを用いることは、米国特許第2,860,059 号明細書に記
載されており、この方法を採用した商業的製品の次の二
つの例がある:
【表4】
【0008】
【発明が解決しようとする課題】これらのガラスは、低
い紫外線透過率と大きな光透過率の望ましい組合せを示
しているが、セリウム源の高いコストがこれらのガラス
の製造コストを実質的に増大している。これらの目的が
そのような高い原料コストを招くことなく達成できる方
が望ましいであろう。セリウム含有量が大きいと望まし
くない太陽光への露出効果も生ずる。即ち、ガラスは紫
外線に当たると暗くなる傾向がある。このため、この種
のガラスで必要なセリウムの量を低下することが望まし
いであろう。
い紫外線透過率と大きな光透過率の望ましい組合せを示
しているが、セリウム源の高いコストがこれらのガラス
の製造コストを実質的に増大している。これらの目的が
そのような高い原料コストを招くことなく達成できる方
が望ましいであろう。セリウム含有量が大きいと望まし
くない太陽光への露出効果も生ずる。即ち、ガラスは紫
外線に当たると暗くなる傾向がある。このため、この種
のガラスで必要なセリウムの量を低下することが望まし
いであろう。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、この種
の従来の組成物のように非常に高価な酸化セリウムを用
いる必要なく、少なくとも70%の光透過率及び31%以下
の紫外線透過率(それら透過率は両方共3.9 mmの基準厚
さによる)を有する緑色に着色したガラスを与えること
である。これらの性質は、本発明により、ガラス中に0.
5 重量%より少ないCeO2 、好ましくは0.4 重量%よ
り少ないCeO2 を用いて達成することができる。本発
明の最適の態様では、0.35重量%未満のCeO2 を含
む。競合するガラスと比較して、本発明のガラスは全鉄
の量が多く、第一鉄状態の鉄の割合が小さいことを特徴
する。全鉄(Fe2O3 として表して)は全ガラス組成物
の0.85重量%より多く、FeO/全鉄の比率(FeOと
して表した第一鉄をFe2O3 として表した全鉄で割った
もの)が0.275 より小さい。
の従来の組成物のように非常に高価な酸化セリウムを用
いる必要なく、少なくとも70%の光透過率及び31%以下
の紫外線透過率(それら透過率は両方共3.9 mmの基準厚
さによる)を有する緑色に着色したガラスを与えること
である。これらの性質は、本発明により、ガラス中に0.
5 重量%より少ないCeO2 、好ましくは0.4 重量%よ
り少ないCeO2 を用いて達成することができる。本発
明の最適の態様では、0.35重量%未満のCeO2 を含
む。競合するガラスと比較して、本発明のガラスは全鉄
の量が多く、第一鉄状態の鉄の割合が小さいことを特徴
する。全鉄(Fe2O3 として表して)は全ガラス組成物
の0.85重量%より多く、FeO/全鉄の比率(FeOと
して表した第一鉄をFe2O3 として表した全鉄で割った
もの)が0.275 より小さい。
【0010】
【実施例】基礎ガラス組成は本発明にとって特に限定す
べきものではなく、どのような慣用的ソーダ・石灰・シ
リカ平板ガラス組成からなっていてもよく、それは上に
記載した範囲を特徴とするものであろう。好ましくは、
基礎ガラスは、当業者に知られたものであり、連続的溶
融炉で製造することができ、フロート法で平板シートへ
成形することができるものである。本発明のガラスの特
別な例を実施例1に示す。
べきものではなく、どのような慣用的ソーダ・石灰・シ
リカ平板ガラス組成からなっていてもよく、それは上に
記載した範囲を特徴とするものであろう。好ましくは、
基礎ガラスは、当業者に知られたものであり、連続的溶
融炉で製造することができ、フロート法で平板シートへ
成形することができるものである。本発明のガラスの特
別な例を実施例1に示す。
【表5】
【0011】更に、微量の不純物が、ガラスに重大な影
響を与えることなく存在することができる。SO3 の如
き溶融及び清澄化助剤はガラスの製造中有用であるが、
それらのガラス中の残留量は変化し、ガラス生成物の性
質に大きな影響は与えない。K2 Oはこの例では不純物
として存在し、その存在は不必要であるが、それはNa2
Oと本質的に同じ働きをガラス中で果たす。実施例1の
第一鉄(FeOとして表して)対全鉄(Fe2O3 として
表して)の比は0.245 であった。実施例1のガラスが溶
融された原料のバッチ混合物は次の通りであった:
響を与えることなく存在することができる。SO3 の如
き溶融及び清澄化助剤はガラスの製造中有用であるが、
それらのガラス中の残留量は変化し、ガラス生成物の性
質に大きな影響は与えない。K2 Oはこの例では不純物
として存在し、その存在は不必要であるが、それはNa2
Oと本質的に同じ働きをガラス中で果たす。実施例1の
第一鉄(FeOとして表して)対全鉄(Fe2O3 として
表して)の比は0.245 であった。実施例1のガラスが溶
融された原料のバッチ混合物は次の通りであった:
【表6】 砂 1000重量部 ソーダー灰 324 石灰石 84 ドロマイト 242 芒硝 5 べんがら 12.32 炭酸セリウム(水和物) 5.75 石炭 1.55
【0012】実施例1のガラスは、3.9 mmの厚さで次の
透過率特性を示した:
透過率特性を示した:
【表7】 LTA 70.8% TSUV 29.6% TSIR 22.1% TSET 43.7%
【0013】第一鉄対全鉄の比を制御する方法の一つ
は、バッチ混合物中に含有させた石炭の量又は他の還元
剤の量を選択することである。石炭の代わりに、ガラス
溶融中還元剤として働くことが知られている種々の他の
炭素源がある。別の制御方法は、溶融炉中の空気対燃料
の比によるものである。空気対燃料比が大きくなると、
一層酸化性の状態が溶融炉中に生じ、それが今度は一層
低い第一鉄対全鉄比を与える。酸化性制御手段は、特定
の溶融炉の特別な作動特性により特定化される。実施例
1では、溶融中の酸化性条件は異常に高く、従って、バ
ッチ中に含まれる石炭の量は他の条件で望まれるものよ
りも多くなっている。ある場合には、本発明に必要な酸
化性条件を得るために石炭或は他の還元剤を含有させな
い方が望ましいかもしれない。
は、バッチ混合物中に含有させた石炭の量又は他の還元
剤の量を選択することである。石炭の代わりに、ガラス
溶融中還元剤として働くことが知られている種々の他の
炭素源がある。別の制御方法は、溶融炉中の空気対燃料
の比によるものである。空気対燃料比が大きくなると、
一層酸化性の状態が溶融炉中に生じ、それが今度は一層
低い第一鉄対全鉄比を与える。酸化性制御手段は、特定
の溶融炉の特別な作動特性により特定化される。実施例
1では、溶融中の酸化性条件は異常に高く、従って、バ
ッチ中に含まれる石炭の量は他の条件で望まれるものよ
りも多くなっている。ある場合には、本発明に必要な酸
化性条件を得るために石炭或は他の還元剤を含有させな
い方が望ましいかもしれない。
【0014】高い溶融温度はガラスに対し還元効果を持
つ傾向もあり、従来法の例D及びEの比較的高い第一鉄
対全鉄比から分かるように、そのことはこれらのガラス
が恐らく異常に高い温度の溶融条件を必要としたであろ
うことを示している。本発明が関与する暗緑色の鉄高含
有ガラスの部類のものは赤外線透過率が低い為に、比較
的高い溶融温度が使われると予想されなければならな
い。その結果、本発明に従って条件を一層酸化性のもの
にすることは、暗緑色ガラスにとっては比較的低いが、
僅かに着色した又は無色のガラスのためのものと実質的
に異ならない第一鉄対全鉄比を生ずることになるであろ
う。従って、本発明で第一鉄対全鉄比が0.26未満である
という条件は、この種のガラスにとっては比較的低いも
のである。
つ傾向もあり、従来法の例D及びEの比較的高い第一鉄
対全鉄比から分かるように、そのことはこれらのガラス
が恐らく異常に高い温度の溶融条件を必要としたであろ
うことを示している。本発明が関与する暗緑色の鉄高含
有ガラスの部類のものは赤外線透過率が低い為に、比較
的高い溶融温度が使われると予想されなければならな
い。その結果、本発明に従って条件を一層酸化性のもの
にすることは、暗緑色ガラスにとっては比較的低いが、
僅かに着色した又は無色のガラスのためのものと実質的
に異ならない第一鉄対全鉄比を生ずることになるであろ
う。従って、本発明で第一鉄対全鉄比が0.26未満である
という条件は、この種のガラスにとっては比較的低いも
のである。
【0015】実施例2及び7は、本発明の更に別の態様
を示す。基礎ガラス部分はほんの僅かしか変わっていな
いので、組成の着色剤部分だけを記載する。
を示す。基礎ガラス部分はほんの僅かしか変わっていな
いので、組成の着色剤部分だけを記載する。
【表8】 実施例 実施例 実施例 実施例 実施例 実施例 2 3 4 5 6 7 LTA 70.5 70.3 70.4 70.9 70.2 71.0 TSUV 28.4 26.6 26.4 31.0 29.9 30.2 TSIR 23.9 23.3 25.1 20.9 20.1 21.5 TSET 44.3 43.9 44.9 43.4 42.6 43.7 Fe2O3 (全) 0.957 0.973 1.132 0.882 0.907 0.896 FeO/Fe2O3 0.222 0.222 0.161 0.261 0.254 0.243 CeO2 0.27 0.28 <0.01 0.29 0.31 0.31
【0016】酸化セリウムの使用量を最小にすること
は、ガラスのコストを低下し、露光による暗化を起こさ
ないようにする目的に合った非常によいことであり、実
施例4は、セリウムが用いられていない本発明の範囲に
入る一態様である。しかし、セリウムを用いない場合に
必要になる非常に低い第一鉄対全鉄比は、或る溶融炉で
は得ることが難しいであろう。従って、少量のセリウム
を用いて、不適切な低い第一鉄対全鉄比を必要とするこ
となく、希望の紫外線透過率の低下を生じさせることが
好ましい。更に、酸化セリウム自体酸化剤であり、その
存在は必要な第一鉄対全鉄比を得るのに役立つ。従っ
て、上に記載した好ましい態様は0.20〜0.35重量%のC
eO2 を含んでいるが、或る商業的に操作される炉では
0.4 %以上まで必要とするかも知れない。
は、ガラスのコストを低下し、露光による暗化を起こさ
ないようにする目的に合った非常によいことであり、実
施例4は、セリウムが用いられていない本発明の範囲に
入る一態様である。しかし、セリウムを用いない場合に
必要になる非常に低い第一鉄対全鉄比は、或る溶融炉で
は得ることが難しいであろう。従って、少量のセリウム
を用いて、不適切な低い第一鉄対全鉄比を必要とするこ
となく、希望の紫外線透過率の低下を生じさせることが
好ましい。更に、酸化セリウム自体酸化剤であり、その
存在は必要な第一鉄対全鉄比を得るのに役立つ。従っ
て、上に記載した好ましい態様は0.20〜0.35重量%のC
eO2 を含んでいるが、或る商業的に操作される炉では
0.4 %以上まで必要とするかも知れない。
【0017】ここでの紫外線透過率は、300 〜390 nmの
波長範囲に関して報告されている。他の人達は紫外線を
測定するのに300 〜400 nmの範囲を用いることもある。
本発明の31%の最大紫外線透過率の目的は、もし300 〜
400 nmの範囲を用いた場合には、38%にほぼ等しくなる
であろう。
波長範囲に関して報告されている。他の人達は紫外線を
測定するのに300 〜400 nmの範囲を用いることもある。
本発明の31%の最大紫外線透過率の目的は、もし300 〜
400 nmの範囲を用いた場合には、38%にほぼ等しくなる
であろう。
【0018】セリウムは時々ガラス中に、そのガラスを
「脱色」するために含まれている。しかし、本発明のガ
ラスは明確に緑色の範囲の色をもっている。色は趣味の
問題であり、特定の色の特性は本発明にとって限定的な
ものと考える必要はないが、本発明に従って製造された
ガラスは、1%より大きく、通常2〜4%の励起純度(e
xcitation purity)、及び495 〜535 nmの主たる波長を
特徴としている。
「脱色」するために含まれている。しかし、本発明のガ
ラスは明確に緑色の範囲の色をもっている。色は趣味の
問題であり、特定の色の特性は本発明にとって限定的な
ものと考える必要はないが、本発明に従って製造された
ガラスは、1%より大きく、通常2〜4%の励起純度(e
xcitation purity)、及び495 〜535 nmの主たる波長を
特徴としている。
【0019】本発明のガラスの全太陽エネルギー透過率
(TSET)は比較的低く、それによってそのガラスを
用いた嵌め込み窓ガラスを通過する熱エネルギー量は著
しく減少する。本発明にとって限定的なことではない
が、本発明のガラスのTSETは一般に45%より低い。
(TSET)は比較的低く、それによってそのガラスを
用いた嵌め込み窓ガラスを通過する熱エネルギー量は著
しく減少する。本発明にとって限定的なことではない
が、本発明のガラスのTSETは一般に45%より低い。
【0020】本発明を特定の態様に関して記述してきた
が、特許請求の範囲に規定した本発明の範囲内で、当業
者に知られた変更及び修正が行なえることは理解される
べきである。
が、特許請求の範囲に規定した本発明の範囲内で、当業
者に知られた変更及び修正が行なえることは理解される
べきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−18794(JP,A)
Claims (8)
- 【請求項1】 緑色紫外線吸収性ガラスにおいて、 【表1】 SiO2 68〜75重量%、 Na2O 10〜20重量%、 CaO 5〜15重量%、 MgO 0〜 5重量%、 Al2O3 0〜 5重量%、 K2O 0〜 5重量%、 からなるベースガラス組成と、 CeO 2 0.5重量%未満、 全鉄(Fe 2 O 3 として) 0.85重量%以上、 Fe/全鉄 0.275以下 から本質的になる着色剤部分とを有し、しかも、3.9
mmの基準厚さで、31%以下の紫外線透過率(300
〜390nm)と少なくとも70%の視感透過率(A光
源)を示す、上記ガラス。 - 【請求項2】 ガラスが0.4重量%未満のCeO2を
含む請求項1に記載のガラス。 - 【請求項3】 ガラスが495〜535mmの主たる波
長を示す請求項1に記載のガラス。 - 【請求項4】 ガラスが3.9mmの基準厚さで45%
より小さな全太陽エネルギー透過率を示す請求項1記載
のガラス。 - 【請求項5】 ガラスが、0.20〜0.40重量%の
CeO 2 、0.85〜1.132重量%の全鉄(Fe 2
O 3 として)、及び0.161〜0.275のFeO/
全鉄の値を含む、請求項1に記載のガラス。 - 【請求項6】 ガラスが、0.01重量%以上のCeO
2 を含む、請求項2に記載のガラス。 - 【請求項7】 ガラスが、1.132重量%の全鉄(F
e 2 O 3 として)を含む、請求項1に記載のガラス。 - 【請求項8】 FeO/全鉄の値が0.222以上であ
る、請求項1に記載のガラス。
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