JPH10101367A

JPH10101367A - 青色ガラス組成物と積層ガラス

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Publication number: JPH10101367A
Application number: JP9201616A
Authority: JP
Inventors: Andrew Thomas Stanley; トーマススタンリーアンドリュー; Kenneth Melvin Fyles; メルヴィンファイルスケネス; Helen Louise Eaves; ルイスイーヴスヘレン
Original assignee: Pilkington PLC
Current assignee: Pilkington Group Ltd
Priority date: 1996-07-27
Filing date: 1997-07-28
Publication date: 1998-04-21
Anticipated expiration: 2017-07-28
Also published as: EP0820964B1; GB9615844D0; EP0820964A1; ATE211121T1; DE69709258T2; JP4009348B2; DE69709258D1

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の青色ガラスの欠点を有せず、高価な物
質及び／又は取扱が困難な物質を用いず、比較的高い可
視光線透過率と比較的低い直射日光熱透過率を有する青
色ガラスを提供する。【解決手段】着色剤部分が本質的に特定の量の鉄及び
Ｃｏ₃Ｏ₄から成り、第一鉄状態での鉄の比率が２０〜
４０％の範囲内であり、ガラスの厚さが１〜６ｍｍであ
り、ガラスの直射日光熱透過率が可視光線透過率よりも
少なくとも１６％ポイント低く、主波長が４８０〜４９
０ｎｍの範囲内であり、色純度が少なくとも６％である
熱吸収青色ガラス組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は青色ガラスに関す
る。本発明は特に、フロート法により製造でき、専らで
はないが主に自動車に用いられる青色ガラスに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、主に自動車に用いられるガラス
は、熱吸収性であることが望ましくなった。このような
目的に有用な着色剤は鉄である。その理由は、ガラス中
に第一鉄が存在すると、第二鉄とは異なり、ガラスの赤
外線透過率が低下するからである。鉄はガラスに緑色を
与え、このことは自動車分野においては通常望ましい。
その理由は、緑色が自動車の車体の塗装に用いられる広
範囲の色と良好に調和するからである。然し、青色ガラ
スは若干の車体の色と一層良好に調和する。

【０００３】青色ガラスは単に酸化コバルトをバッチ組
成物に添加することにより、最も容易に製造される。然
し、酸化コバルトはガラスの光透過率を低下させ、赤外
線（熱）透過率を殆ど低下しない。

【０００４】或いは又、鉄のみを着色剤として用いるこ
とにより青色ガラスを製造することができる。このこと
を達成するには、第二鉄に対する第一鉄の比率を、しば
しば５０％を超える極めて高いレベルに増加させる。然
し、このようにすると、ガラス中に混在物特にシリカス
カムを生成する危険を伴わずにガラスを溶融するのが次
第に困難になる。さらに、しばしば硫酸塩を用いてガラ
スを精製するが、極めて高い第一鉄レベルでは硫化鉄が
生成し、これによりガラスの主色が黄色又は琥珀色にな
る。

【０００５】従って、これらの問題を解消するために、
極めて小量の硫酸塩を含むバッチと真空精製等の手法が
提案された。後者の方法はそれ自体操作が困難である。
或いは又、比較的高価な特別の試薬を用いて、特別の精
製手法の必要を回避することができる。例えば、錫又は
亜鉛の酸化物が必要である。これらの酸化物は通常ガラ
スの精製を助けるために存在する硫黄含有物質に優先的
に付着する。然し、ガラス中の第一鉄対第二鉄比率が高
いと、紫外線吸収が低下する。これは第二鉄がスペクト
ルの紫外部を強力に吸収するからである。このようなガ
ラスの紫外線吸収を改善する目的の下に、セリウム、チ
タン及び／又はバナジウムの酸化物を第一鉄含量が高い
ガラス中に用いることが知られている。これらの酸化物
は効率的であるが、極めて高価である。

【０００６】高い第一鉄状態で製造された青色ガラス
は、種々の従来技術文献に記載されている。例えば、米
国特許第４，７９２，５３６号明細書には、３５％を超
える高い第一鉄状態で極めて特別の条件下で融成した
０．４５〜０．６５％のＦｅ₂Ｏ ₃を含む青色ガラスが
記載されている。さらに、硫酸塩レベルをＳＯ₃約０．
０２％より低い極めて低レベルに維持して、硫黄の存在
による琥珀色のガラスの生成を回避しなければならな
い。

【０００７】米国特許第３，６５２，３０３号明細書に
は、０．１〜２％のＦｅ₂Ｏ₃を８０％を超える極めて
高い第一鉄状態含量で含む青色ガラスが記載されてい
る。この高い第一鉄状態を達成するには、酸化錫をガラ
ス組成物中に含ませる。琥珀色の発生を回避する目的の
下に、錫と第一鉄の含量を均衡させることが必要であ
る。第一錫イオン対第一鉄イオンの比は、モル％基準で
少なくとも１：１に維持する必要がある。

【０００８】青色ガラスは米国特許第５，０１３，４８
７号明細書にも記載されている。同特許の青色ガラスは
０．３〜０．７％のＦｅ₂Ｏ₃を含み、少なくとも０．
５％以上のＺｎＯを用いることにより高い第一鉄状態が
維持されている。これらのガラスは製造するのが困難で
ある。特に、フロート浴中で酸化亜鉛が金属亜鉛に還元
される危険がある。これによりガラス表面上にブルーム
が残留する。さらに、米国特許第５，３４４，７９８号
明細書には、０．３〜０．９％のＦｅ₂Ｏ₃を含むが第
一鉄対第二鉄の比率が０．８〜２．５：１である青色ガ
ラスが記載されている。この比率は４４．４〜７１．５
％の第一鉄含量に相当する。然し、前述したタイプのガ
ラスは良好な紫外線吸収特性を有すべき場合には、セリ
ウム、チタン又はバナジウムを含まざるを得ない。

【０００９】同特許中には従来のフロートガラス製造に
適合する青色ガラスの他の製造方法が記載されている。
青緑ガラスは米国特許第２，７５５，２１２号明細書に
記載されている。同青緑ガラスは酸化鉄に加えて酸化コ
バルトを含む。このようなガラスの赤外線及び紫外線吸
収特性を制御するには、溶融物に、炭素又は他の還元剤
を加え、青緑色を得るには酸化コバルトを代表的には約
８重量ｐｐｍの量で加える。この比較的小量の酸化コバ
ルトによっては本発明の目的とする十分に深い着色が得
られず、赤外線（熱）吸収は現在の標準によって許容さ
れるとは考えられない。コバルトをガラスに加えると、
色が青色に変化することに注意すべきである。然し、コ
バルトはガラスの熱透過特性に殆ど影響しない。コバル
トはガラスの可視光線透過率を低下させると云う欠点を
も有する。また、ガラスの光透過率は、一定の合計鉄含
量においては、第一鉄のガラス中での百分率が上昇する
に従って低下する。

【００１０】一方、米国特許第４，８６６，０１０号明
細書には、０．３〜０．９％のＦｅ ₂Ｏ₃、４０〜８０
ｐｐｍのＣｏ₃Ｏ₄及び１〜１０ｐｐｍのセレンを含む
ガラスが記載されている。然し、セレンの使用はセレン
が極めて揮発性が高いため望ましくない。高い揮発性に
より正確な量のセレンが実際にガラス中に確実に存在す
るのが困難になり、有毒なガス状セレンが大気中に排出
されると云う環境問題が発生する。さらに、同特許明細
書に記載されているガラスの可視光線透過率は、これを
光透過率が少なくとも７０％でなければならない自動車
フロントガラスに用いる上での妨げとなる。

【００１１】セレンを含む他の青色ガラスは、米国特許
第５，０７０，０４８号明細書に開示されている。さら
に、このようなガラスはＮｉＯを含む。然し、このよう
なガラスの赤外線（熱）吸収は現在の標準によると許容
されず、このようなガラスの可視光線透過率は自動車フ
ロントガラスに好適に用いるには低過ぎる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、前述した従来の特許明細書に開示された青色ガラス
の欠点を有しない青色ガラスを提供することにある。特
に、本発明の目的は、セリウム、ネオジム等の高価な添
加物及び／又はセレン等の取扱い困難な物質の使用を必
要としない青色ガラスを提供することにある。

【００１３】さらに本発明の目的は特に、比較的高い可
視光線透過率（光源Ａで測定して）と可視光線透過率よ
りも少なくとも１６％ポイント、好ましくは２０％ポイ
ント低い、比較的低い直射日光熱透過率を有する青色ガ
ラスを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明においては、基本
ガラス組成物及び着色剤部分を有する青色熱吸収ソーダ
−石灰−シリカガラス組成物において、着色剤部分が本
質的に鉄合計（Ｆｅ₂Ｏ₃として計算して）：０．４〜１．１
重量％Ｃｏ₃Ｏ₄：１０〜７５ｐｐｍを含み、第一鉄状態での鉄の比率が２０〜４０％の範囲
内であり、ガラスの厚さが１〜６ｍｍであり、ガラスの
直射日光熱透過率が可視光線透過率よりも少なくとも１
６％ポイント低く、主波長が４８０〜４９０ｎｍの範囲
内であり、色純度が少なくとも６％であることを特徴と
する青色熱吸収ソーダ−石灰−シリカガラス組成物を提
供する。

【００１５】着色剤を加え得る好適な基本ガラス組成物
の一つは、次のものである。ＳｉＯ₂ ６５〜７５重量％Ｎａ₂Ｏ１０〜１８重量％Ｋ₂Ｏ０〜５重量％ＭｇＯ０〜５重量％ＣａＯ４〜１４重量％Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜５重量％Ｂ₂Ｏ₃ ０〜５重量％ＢａＯ０〜５重量％

【００１６】ガラス中に０．１〜０．３重量％の小量の
硫酸塩が存在することが好ましい。

【００１７】ガラス中の第一鉄のレベルを達成するに
は、石炭系物質をガラス製造用バッチに加えるのが望ま
しい。或いは又、又はこれに加えて、高い第一鉄含量を
有する物質を、ガラス中に存在する鉄の少なくとも一部
の給源として用いる。チタニア（ＴｉＯ₂）もまたガラ
ス中にバッチ物質中の不純物として存在し得る。このこ
とは紫外線吸収が改善されると云う利点を有するが、ガ
ラスの色が黄色となる傾向が一層強くなり、青色ガラス
を製造する目的に反すると云う欠点を有する。

【００１８】本発明の望ましい一観点においては、厚さ
４ｍｍのガラスは、少なくとも７０％の光透過率と５
２．５％未満、最適には５０％未満の直射日光熱透過率
を有する。また、直射日光熱透過率が可視光線透過率よ
りも少なくとも２０％ポイント低いのが望ましい。紫外
線透過率（ＩＳＯ）が３５％未満、最適には３２％未満
であるのが好適である。

【００１９】本発明者等は驚くべきことに、本発明の組
成物がガラスに所望の青色を与える一方、熱吸収ガラス
として用いるのに好適な特性を与えることを見出した。
同時に、このガラスは、種々多数の用途に使用できるの
に十分高い光透過率を有する。

【００２０】疑義が無いようにガラスの若干の特色を定
義する。ガラスの「第一」鉄含量は１０００ｎｍにおけ
るガラスの光密度から決定され、第一鉄吸光係数は、C.
Bamford著「Colour Generation and Control in Glas
s」(Elsevier 社発行、1977年) 中に記載されている。
これはガラス中の第一鉄の重量百分率をＦｅ₂Ｏ₃とし
て表す。第一鉄状態百分率は、このようにして計算した
第一鉄含量を、存在する鉄の合計量（Ｆｅ₂Ｏ₃として
表す）で除した値である。

【００２１】「光透過率」とは、「光源Ａ」として知ら
れる自動車のタングステンヘッドライトのスペクトルに
よる可視光線透過率を云う。

【００２２】「直射日光熱透過率」又は「ＤＳＨＴ」
は、エアーマス(air mass)２（太陽から物体に３０°の
角度で照射される光線を模擬する）において３５０〜２
１００ｎｍの範囲内に亘って透過した直射日光熱であ
る。

【００２３】ＵＶ（ＩＳＯ）は、ＩＳＯ９０５０の定
義により２８０〜３８０ｎｍの範囲内に亘って透過した
紫外線である。

【００２４】ＵＶ（ＰＭ）は、パリー−ムーンソーラ
ーディストリビューション(Parry-Moon solar distri
bution) により３００〜４００ｎｍの範囲内に亘って透
過した紫外線である。

【００２５】主波長および色純度は、「ＣｉｅＬＡＢ」
システムにより光源Ｄ６５を用いてガラスの色を定義す
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明者等は驚くべきことに、本
発明の組成物がガラスに所望の青色を与え、熱吸収ガラ
スに好適な特性を与え、同時に自動車窓に用いるのに十
分高い光透過率を有することを見出した。さらに、この
ような組成物により、ガラスを上述した問題を発生せず
に容易に製造することができる。

【００２７】本発明の望ましい観点の一つにおいては、
本発明の組成物を用いて厚さが３〜５ｍｍであり、可視
光線透過率の要求を満たすガラスを製造する。即ち、こ
のガラスは少なくとも７０％の可視光線透過率を有し、
これによりこのガラスを自動車に使用することができ
る。このガラスは最適には、可視光線透過率より少なく
とも２０％ポイント低い直射日光熱透過率をも有する。
また、本発明のガラスの色純度が少なくとも７であるの
が望ましい。

【００２８】ガラスの主波長が４８４〜４９０ｎｍの範
囲内であると有利である。このことを達成するための本
発明の一つの好適例は、重量基準で表しＦｅ₂Ｏ₃とし
て計算した合計鉄含量が０．４〜０．７５％の範囲内で
あり、鉄の第一鉄状態における百分率が２６〜４０％の
範囲内であり、Ｃｏ₃Ｏ₄の量が１０〜６０ｐｐｍの範
囲内である。このような場合においては最適には、第一
鉄状態は２６〜３５％の範囲内であり、Ｃｏ₃Ｏ₄の量
は２５〜６０ｐｐｍの範囲内である。このことは３〜５
ｍｍの厚さを有するガラスの製造に有利に使用される。
このような組成物を用いて厚さが約２ｍｍのガラスを製
造し、これに次に透明ガラス等の適当な材料を積層させ
ることもできる。このようにすることにより、７５％を
超える可視光線透過率を有する積層体を製造することが
でき、このようにして積層体を用いて自動車フロントガ
ラスを形成することができる。

【００２９】現在までは、コバルトを鉄含有ガラスに加
えると青色ガラスの生成を助けるが、光透過率が自動車
窓に用いるには低くなり過ぎると考えられていた。鉄の
量を増加させると、ガラスの色は緑色に変化し、光透過
率もまた低下する。鉄の存在が不十分であると、特に第
一鉄状態の鉄の存在が不十分であると、所望の透過率が
得られても、ガラスが所要の熱吸収特性を有しない。従
来技術の基準から考えて現在まで用いられていたより遙
かに多量のコバルトを加えることは、本発明における使
用のように自然な期待に反する。本発明はガラス製造基
準から考えて比較的高いが若干の上述の従来技術の特許
明細書において規定された量よりも遙かに低い特定のレ
ベルの第一鉄を組成物中に用いる。

【００３０】本発明の組成物を用いて厚さが約１ｍｍ又
は２ｍｍのガラスも製造できる。所要に応じて、このよ
うなガラスに透明ガラス等の他の適当なガラスを積層さ
せて、ガラス製品に７５％を超える十分高い光透過率を
付与してこの積層体を自動車フロントガラスに使用可能
にすることができる。厚さが１ｍｍ又は２ｍｍの本発明
のガラスは、着色剤の量が次の通り鉄合計０．７〜１．１％Ｃｏ₃Ｏ₄ ３５〜６５ｐｐｍ第一鉄状態２６〜４０％である組成物から有利に製造される。

【００３１】この場合における最適な第一鉄状態は２６
〜３５％の範囲内であり、Ｃｏ₃Ｏ ₄の最適範囲は３５
〜６０ｐｐｍである。このような薄い窓ガラスは、例え
ば車両重量の最小化が重要である電気自動車には極めて
重要である。

【００３２】本発明の他の例においては、本発明の組成
物を用いて建造物用の厚さ（約６ｍｍ）のガラスを製造
することができる。このようなガラスは、可視光線透過
率が約５５％であるのが特に望ましい。このような場
合、色純度は１０％より大きいことが好ましい。これら
の基準を可能にする本発明の好ましい組成物は、以下の
ものである。鉄合計０．４〜０．９％第一鉄状態２０〜４０％Ｃｏ₃Ｏ₄ ３５〜７５ｐｐｍ

【００３３】第一鉄状態の最適範囲は２６〜３５％であ
り、同様にＣｏ₃Ｏ₄含量の最適範囲は３５〜６５ｐｐ
ｍである。このようなガラスの好ましい色純度は少なく
とも１０％であり、紫外線透過率（ＩＳＯ）は２０％未
満であるのが有利である。

【００３４】前述の系のすべてにおいて、Ｆｅ₂Ｏ₃、
Ｃｏ₃Ｏ₄及び第一鉄状態をこのように用いて、可視光
線透過率が適当に高い一方太陽熱吸収特性が極めて優れ
た青色ガラスが得られた。このようなガラスは従来のガ
ラス製造炉中で低廉な費用で製造でき、高価な原料を用
いることを必要としない。

【００３５】

【実施例】以下本発明を本発明のガラスの例につき説明
するが、これ等の例は本発明を限定するものではない。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】これらの例において、例１は比較例であ
り、これは車両に用いられている市場で入手できる青色
ガラスである。然し、これは本発明のガラスの太陽熱透
過率の要求を満たさず、色純度が低過ぎる。当業者には
ガラスの色純度は色の深さを示すものであり、色純度が
高いことが若干の場合には望ましいことは理解できるで
あろう。例３０及び３１も比較例であり、厚さが６ｍｍ
の建造物用ガラスを示すものである。残りの例はすべて
本発明の実施例である。然し、例２及び３においては存
在するコバルトの量は本発明において許容される最小量
であり、第一鉄の量は他の例の殆ど比較して増加させた
ことに注意すべきである。

【００３９】例４〜８においては、第一鉄の量をコバル
トの量に伴って変化させ、これから所望の青色が得られ
ることが明らかである。例７〜１５は主波長が４８４〜
４９０ｎｍの範囲内である本発明の好ましい青色ガラス
を示す。これらの後者の例７〜１５により、広範囲の第
一鉄状態（本発明の範囲内）と２５ｐｐｍを超えるＣｏ
₃Ｏ₄の量を有するガラスが示されていることは明らか
である。当業者は、表１〜２から、コバルトの量が２５
ｐｐｍを超えると、存在する第一鉄の量はこれが２６〜
４０％の範囲内にある限りは比較的臨界的でないことが
容易に理解できるであろう。同様に、第一鉄の値を２６
〜４０％の範囲内に維持する場合、存在するコバルトの
量は２５ｐｐｍを超えている限りは比較的臨界的に重要
ではない。例２〜６に示すように、２５ｐｐｍ未満のコ
バルトを用いて青色ガラスを製造できるが、これによっ
ては第一鉄の量は一そう臨界的に重要となる。ついで
に、例１５は不純物としてＴｉＯ₂を含む本発明のガラ
スを示すことに注意すべきである。

【００４０】例１９、２０及び２１は厚さが２ｍｍのガ
ラスの例であり、例２２〜２９は厚さが６ｍｍの建造物
用ガラスの例である。

【００４１】すべての例において成分の量は重量％で示
し、第一鉄状態、可視光線透過率、合計太陽熱透過率、
紫外線透過率及び色純度は％で示し、主波長はnmで示し
た。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ケネスメルヴィンファイルスイギリス国ランカシャーダブリューエヌ４０エスイーウィガンガースウッドランゴルムロード９ (72)発明者ヘレンルイスイーヴスイギリス国チェシャーダブリューエイ３１エヌゼットニアウォリントンロウトンニュートンロード 415

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基本ガラス組成物及び着色剤部分を有す
る熱吸収青色ガラス組成物において、着色剤部分が本質
的にＦｅ₂Ｏ₃として表す鉄合計：０．４〜１．１重量％Ｃｏ₃Ｏ₄：１０〜７５ｐｐｍから成り、第一鉄状態での鉄の比率が２０〜４０％の範
囲内であり、ガラスの厚さが１〜６ｍｍであり、ガラス
の直射日光熱透過率が可視光線透過率よりも少なくとも
１６％ポイント低く、主波長が４８０〜４９０ｎｍの範
囲内であり、色純度が少なくとも６％であることを特徴
とする熱吸収青色ガラス組成物。
【請求項２】硫酸塩精製助剤を０．１〜０．３重量％
の量でさらに含む請求項１記載の組成物。
【請求項３】石炭系物質を前記組成物に、前記ガラス
が第一鉄状態の鉄比率が２０〜４０％の範囲内となるよ
うな量で加えた請求項１記載の組成物。
【請求項４】高い第一鉄含量を有する物質を、ガラス
中に存在する鉄の少なくとも一部の給源として用いた請
求項１記載の組成物。
【請求項５】光透過率が７０％を超え、直射日光熱透
過率が５２．５％未満である請求項１記載の組成物。
【請求項６】紫外線透過率（ＩＳＯ）が３５％未満で
ある請求項１記載の組成物。
【請求項７】第一鉄状態での鉄の比率が２６〜３５％
の範囲内である請求項１記載の組成物。
【請求項８】前記主波長が４８４〜４９０ｎｍの範囲
内である請求項１〜７のいずれか１つの項に記載の組成
物。
【請求項９】前記着色剤部分が本質的に鉄合計０．４〜０．９％Ｃｏ₃Ｏ₄ ３５〜７５ｐｐｍから成り、厚さが６ｍｍの形成したガラスが５０％を超
える可視光線透過率を有する請求項１記載の組成物。
【請求項１０】前記色純度が少なくとも１０％である
請求項９記載の組成物。
【請求項１１】紫外線透過率（ＩＳＯ）が２０％未満
である請求項９記載の組成物。
【請求項１２】着色剤部分が本質的に鉄合計０．４〜０．７５％Ｃｏ₃Ｏ₄ １０〜６０ｐｐｍから成り、厚さが３〜５ｍｍの形成したガラスが少なく
とも７０％の可視光線透過率を有する請求項９記載の組
成物。
【請求項１３】組成物中に存在するＣｏ₃Ｏ₄の量が
２５〜６０ｐｐｍの範囲内である請求項１２記載の組成
物。
【請求項１４】着色剤部分が本質的に鉄合計０．７〜１．１％Ｃｏ₃Ｏ₄ ２５〜６５ｐｐｍから成り、厚さが１〜２ｍｍの形成したガラスが少なく
とも７０％の可視光線透過率を有する請求項１記載の組
成物。
【請求項１５】請求項１記載の組成物から製造された
ガラスを有し、これを適当な材料に積層させた積層ガラ
ス。
【請求項１６】適当な材料が透明ガラスである請求項
１５記載の積層ガラス。