JPH11512694A - 中間色で放射線透過率の低いガラス - Google Patents

中間色で放射線透過率の低いガラス

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Abstract

(57)【要約】 中間色の概ね灰緑色の低い透過率を有する(視感透過率50%以下)ソーダ石灰シリカガラスは、以下のような組成の着色剤成分を含むとき低い太陽エネルギー透過率、低い紫外線透過率を呈する。着色剤成分の組成は、Fe23が1.3〜2重量%、NiOが0.01〜0.05重量%、CoOが0.02〜0.04重量%、Seが0.0002〜0.003重量%、TiO2が0.09〜3重量%である。このガラスのFe23の重量%値に換算した鉄の総量に対する酸化第一鉄の重量%値の比率である第一鉄値は18〜30%の範囲である。

Description

【発明の詳細な説明】 中間色で放射線透過率の低いガラス 発明の分野 本発明は、低い可視光線透過率、特に低い紫外線透過率、及び低い全太陽エネ ルギー透過率を有する暗い中間色の着色ガラスに関する。用途はこれに限定され ないが、このガラスは、バンのような車両の後部のガラスに用いられるもののよ うな、内部の見えにくいプライバシーガラスとして使用するのに特に望ましい様 々な特性を有する。この特性としては、車両の内部を見えにくくする低い可視光 線透過率、密閉された室内の昇温を和らげる低い赤外線及び全太陽エネルギー透 過率、車内の布製品及び他の物品の劣化を防ぐ低い紫外線透過率などがあり、ま た、車内及び車内の仕上げの色に幅広く合わせるための中間的な灰緑色を有して おり、例えば従来のフロートガラスプロセスのような板ガラス製造方法に適合で きるような組成を有するのが好ましい。 発明の背景 赤外線(IR)吸収が良好なガラスは、通常ガラス内に存在する鉄を還元して 第1鉄にするか、若しくは銅を添加することにより製造される。このような材料 を添加することによりガラスは青色を呈する。良好な紫外線(UV)吸収特性を 達成するために添加される材料には、Fe3+、Ce、Ti、またはVがある。所 望のレベルの紫外線吸収特性が得られる量だけこれらの材料を添加すると、ガラ スに黄色が加わる傾向がある。良好なUV吸収特性及び良好なIR吸収特性を同 時に備えるようにすると、ガラスの色が緑か青色になる。赤外線及び紫外線の双 方に対する良好な吸収特性を有し、灰色またはブロンズ色を有する車両用窓ガラ スを製造することが提案されてきたが、そのようなガラスは緑がかった黄色の色 合いを呈する傾向がある。 中間色で青、緑、灰、またはブロンズ色の淡い色を有する従来の熱吸収ガラス では、太陽光線透過率が、内部の見えにくいプライバシーガラスにおいて望まし いレベルより著しく高くなる傾向がある。例えば、米国特許第25,312号明 細書には、0.2〜1%のFe23、0.003〜0.05%のNiO、0.0 03〜0.02%のCoO、及び0.003〜0.02%のSeを含み、0.2 5インチの厚みで35〜45%の可視光線透過率を有する灰色のガラス組成物が 開示されている。 一般的な従来の暗い灰色のガラスは、以下のような組成を有する。即ち72. 9%のSiO2、13.7%のNa2O、0.03%のK2O、8.95%のCa O、3.9%のMgO、0.10%のAl23、0.27%のSO3、0.06 %のFe23、0.015%のCoO、及び0.095%のNiOという組成を 有する。このタイプのガラスの太陽エネルギー吸収率は、本発明の目的を達成す るために必要なレベルほど低くない。 最近になって、光透過率の低い窓ガラスとしての使用を目的とした、ニッケル を含まない熱吸収性の灰色のガラスが提案された。このようなガラスの例として は、外国特許第4,104,076号、及び米国特許第5,023,210号明 細書に記載のものがある。しかし、これらの特許明細書に記載のガラスはどちら も着色剤として酸化クロム(III)を含んでおり、所望のガラスを製造するため に必要な溶融工程において還元処理を行うために従来のオーバーヘッド加熱式タ ンク型溶融炉とは異なる溶融処理/溶融装置を利用することが必要となり、且つ 必要な特定の特性の組を与えることのない酸化鉄、酸化コバルト(II)及びセレ ンのような着色剤を一定の濃度で含んでいる。 発明の要約 CIELAB色空間系による表示でa*が−5±5、好ましくは−4 ±3、最も好ましくは−4、b*が10±20、好ましくは0±10、最も好ま しくは+4±1、及びL*が50±10、好ましくは50±5、最も好ましくは 48±2で、可視光線透過率が50%以下の優れた特性を有する中間色のプライ バシーガラスが必要とされている。特に、本発明のガラスで名目基準厚さ4mm のものは、可視光線透過率(CIE標準光源A)が50%以下、好ましくは25% 以下、最も好ましくは20%以下で、可視光線透過率が40〜50%の範囲にあ る時の全太陽エネルギー透過率が可視光線透過率より少なくとも15%低く、可 視光線透過率が40%未満の時全太陽エネルギー透過率が25%未満で、いずれ の場合にも可視光線透過率より太陽エネルギー透過率が上回らず、且つ紫外線透 過率が25%以下、好ましくは18%以下、最も好ましくは15%以下であるよ うなガラスである。(ここに開示する放射線透過率の数値は、以下の波長範囲の 放射線透過率である。即ち紫外線:300〜400nm、可視光線:380〜7 80nm、全太陽光線300〜2130nm。)このような中間色の、概ね灰緑 色のガラスで、遮光率が0.53以下、好ましくは0.46以下であるようなガ ラスは、標準的なソーダ石灰シリカフロートガラスの基本的組成に、酸化鉄、酸 化コバルト(II)、酸化ニッケル(II)二酸化チタン、及びセレンをある一定 の比率で添加することによって生成される。 ガラス工業においては一般的に、ガラス組成物またはガラスバッチに含まれる 鉄の総量を、「Fe23の量として表される鉄の総量」と称する。しかし、ガラ スバッジが溶融された時、このFe23の形で存在する鉄は、還元されてFeO となり、残りはFe23の形で残る。溶融物における酸化第一鉄と酸化第二鉄と のバランスは、酸化−還元平衡の結果生ずる。Fe23を還元することによりF eOだけでなく酸素ガスも発生し、このため得られたガラス製品におけるこの二 種類の鉄 化合物の総重量は減ることになる。この結果、得られたガラス組成物に含まれる 実際のFeO及びFe23の総重量は、ガラスバッチにおけるFe23の量とし て表される鉄の総量より低くなる。このため、「鉄の総量」または「Fe23の 量として表される鉄の総量」なる言葉は、還元処理を行う前のガラスバッチに含 まれた鉄化合物の総重量を意味するものと考えられたい。また、本明細書におい て「第一鉄値」とは、Fe23の量として表される鉄の総量の重量%値で、得ら れたガラスに含まれる酸化第一鉄の重量%値を除した数値として定義される。 また、特別の断りがない限り、「パーセント(%)」及び「部」なる用語は、 本明細書及び請求項においては、重量%及び重量部を意味するものである。Ni O、Co34、TiO2、及びSe及びFe23の量として表される鉄の総量の 重量%値は波長分散蛍光X線(wavelength dispersive X-ray fluorescence)を 用いて求められた。鉄の総量に対する還元率のパーセンテージは、分光光度計を 用いて、1060nmの波長における試料の放射線透過率を測定することにより 求められた。次いで、光学的濃度(optical density)を1060nmの透過率 の値を用いて以下の式により計算した。 光学的濃度=Log100/T (T0=100−推定反射損失(=92)、T=1060nmにおける透過率) ついで、この光学的濃度を用いて還元率のパーセンテージを計算した。 還元率(%)={110×(光学的濃度)}/{(ガラスの厚み(mm))× (Fe23の総量(重量%))} 本発明による暗い中間色のガラスは、着色剤として、鉄、コバルト、ニッケル 、チタン、及びセレンを以下の範囲の量で用いることにより生成することができ る。 中間的な灰緑色のガラスは、低い刺激純度(excitation purity)をその特徴 とする。本発明のガラスは刺激純度が15%以下、好ましくは10%以下である 。本発明のガラスは、主波長が490〜580nm、好ましくは545〜570 nmの比較的狭い範囲の光を透過させる。 発明の詳細な説明 ソーダ石灰シリカガラスは、ガラスの総量に対する重量%で以下のような組成 のものとして特徴付けられ得る。 SiO2 68〜75% Na2O 10〜18 CaO 5〜15 MgO 0〜5 Al23 0〜5 K2O 0〜5 BaO 0〜5 SO3のような溶融及び精製補助剤等の他の微量成分もガラスの成分に含まれ る。微量のB23がフラットガラスに含まれることもあるが、これは必ず含まれ るものではない。このガラスの基本的組成に、上述の本発明の着色成分が添加さ れる。 本発明によれば、ガラス組成物の成分としてイルメナイトが適切であ る。イルメナイトは、所望に応じてチタン源として用いられ、少なくともFe2 3の一部を供給する。 本発明のガラスには、不純物として着色剤が極く微量含まれる場合を除いて、 ここに開示する特別なもの以外の着色剤が含まれていてはいけない。このような ガラスは、従来のタンク型の溶融炉で連続的に溶融されて精製され、溶融ガラス が通常は錫である溶融金属のプールの上に浮かべられて、リボン形状を呈しつつ 冷却されるフロート法により様々な厚みのフラットガラスシートに形成される。 実例1〜6は、全て本発明の満足すべき特性を示す実施例であり、好ましい中 間色の灰緑色を呈するとともに優れた太陽エネルギー透過率の低さと非常に好ま しい遮光率を示す。遮光率は、Lawrence Berkely Labor atoriesのWindow3.1用ソフトウェアプログラムを用いて計算さ れるが、計算の際のパラメータとして室外温度89°F(32℃)、室内温度7 5°F(24℃)、太陽光線強度240Btu/(時間×ft2)、(789W /(m2))、及び風力7.5mph(12kph)を用いた。この結果、視感 透過率(Ill A(標準光源A))は、基準厚さ4mmの全ての実例において 20%未満となった。各実例の全太陽エネルギー透過率(TS)は、18%未満で あり、また全ての実例において視感透過率より低い値を示した。紫外線透過率は どの実例においても著しく低い値を示し、16.5%を越えたものはない。また 各実例のなかに遮光率が0.47を越えるものはない。 フロート法により製造されたガラスの厚みは、一般に約2〜10mmの範囲に なる。本発明の好適な太陽光線遮断特性については、ここに開示した透過率の特 性が、3〜5mmの範囲の厚みおいて得られるのが好ましい。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1997年6月26日 【補正内容】請求の範囲 1.中間色に着色されたソーダ石灰シリカガラス組成物であって、 68〜75重量%のSiO2、10〜18重量%のNa2O、5〜15重量%の CaO、0〜5重量%のMgO、0〜5重量%のAl23、0〜5重量%のK2 O、及び0〜5重量%のBaO、及び着色剤を含むことを特徴とし、 前記着色剤が、約1.2〜2重量%のFe23(Fe23の重量%値に換算し た鉄の総量)、約0.01〜0.05重量%のNiO、約0.02〜0.04重 量%のCo34、約0.09〜3重量%のTiO2、及び0.0002〜0.0 05重量%のSeからなることを特徴とし、 鉄の総量に対する酸化第一鉄の重量%値の比率である第一鉄値が、18〜30 %の範囲であることを特徴とする中間色に着色されたソーダ石灰シリカガラス組 成物。 2.名目厚さ4mmの前記ガラスが、可視光線透過率(標準光源A)が40〜5 0%の範囲にあるとき、全太陽エネルギー透過率が前記可視光線透過率より少な くとも15%低いレベルであり、前記可視光線透過率が40%未満であるとき、 全太陽エネルギー透過率が25%未満であることを特徴とする請求項1に記載の ガラス。 3.CIELAB色空間による表示で、a*=-5±5、b*=10±20、L*= 50±10と定義される色を有することを特徴とする請求項1に記載のガラス。 4.CIELAB色空間による表示で、a*=-4±3、b*=0±10、L*=5 0±5と定義される色を有することを特徴とする請求項1に記載のガラス。 5.主波長が490〜580の範囲で、刺激純度が15未満であることとを特徴 とする請求項1に記載のガラス。 6.主波長が545〜570の範囲で、刺激純度が10未満であることとを特徴 とする請求項1に記載のガラス。 7.0.53以下の遮光率を有することを特徴とする請求項1に記載のガラス。 8.25%以下の紫外線透過率を有することを特徴とする請求項1に記載のガラ ス。 9.中間色に着色されたソーダ石灰シリカガラス組成物であって、 68〜75重量%のSiO2、10〜18重量%のNa2O、5〜15重量%の CaO、0〜5重量%のMgO、0〜5重量%のAl23、0〜5重量%のK2 O、及び0〜5重量%のBaO、及び着色剤を含むことを特徴とし、 前記着色剤が、約1.2〜2重量%のFe23(Fe23の重量%値に換算し た鉄の総量)、約0.01〜0.05重量%のNiO、約0.02〜0.04重 量%のCo34、約0.09〜3重量%のTiO2、及び0.0002〜0.0 05重量%のSeからなることを特徴とし、 鉄の総量に対する酸化第一鉄の重量%値の比率である第一鉄値が、18〜30 %の範囲であることを特徴とし、 名目厚さ4mmの前記ガラスが、可視光線透過率(標準光源A)が40〜50% の範囲にあるとき、全太陽エネルギー透過率が前記可視光線透過率より少なくと も15%低いレベルであり、前記可視光線透過率が40%未満であるとき、全太 陽エネルギー透過率が25%未満であることを特徴とする中間色に着色されたソ ーダ石灰シリカガラス組成物。 10.前記Fe23の重量%値(鉄の総量)が1.3〜1.6%の範囲であるこ とを特徴とする請求項9に記載のガラス。 11.前記NiOが0.0225〜0.0285重量%の範囲で存在することを 特徴とする請求項9に記載のガラス。 12.前記Co34が0.020〜0.026重量%の範囲で存在することを特 徴とする請求項9に記載のガラス。 13.前記Seが0.0010〜0.0020重量%の範囲で存在することを特 徴とする請求項9に記載のガラス。 14.前記TiO2が0.4〜1重量%の範囲で存在することを特徴とする請求 項9に記載のガラス。 15.第一鉄値が約19〜約24%の範囲内であることを特徴とする請求項9に 記載のガラス。 16.CIELAB色空間による表示で、a*=-4±3、b*=0±10、L*= 50±5と定義される色を有することを特徴とする請求項9に記載のガラス。 17.0.46以下の遮光率を有することを特徴とする請求項9に記載のガラス 。 18.18%以下の紫外線透過率を有することを特徴とする請求項9に記載のガ ラス。 19.中間色に着色されたソーダ石灰シリカガラス組成物であって、 68〜75重量%のSiO2、10〜18重量%のNa2O、5〜15重量%の CaO、0〜5重量%のMgO、0〜5重量%のAl23、0〜5重量%のK2 O、及び0〜5重量%のBaO、及び着色剤を含むことを特徴とし、 前記着色剤が、約1.3〜1.6重量%のFe23(Fe23の重量%値に換 算した鉄の総量)、約0.0225〜0.0285重量%のNiO、約0.02 0〜0.026重量%のCo34、約0.4〜1重量%のTiO2、及び0.0 010〜0.0020重量%のSeからなることを特徴とし、 鉄の総量に対する酸化第一鉄の重量%値の比率である第一鉄値が、1 8〜30%の範囲であることを特徴とし、 前記ガラスが、名目厚さ4mmにおいて、25%以下の可視光線透過率、25 %以下の全太陽エネルギー透過率、及び15%以下の紫外線透過率を有すること を特徴とする中間色に着色されたソーダ石灰シリカガラス組成物。 20.0.46以下の遮光率を有することを特徴とする請求項1に記載のガラス 。
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.中間色に着色されたソーダ石灰シリカガラス組成物であって、 68〜75重量%のSiO2、10〜18重量%のNa2O、5〜15重量%の CaO、0〜5重量%のMgO、0〜5重量%のAl23、0〜5重量%のK2 O、及び0〜5重量%のBaO、及び着色剤を含むことを特徴とし、 前記着色剤が、約1.2〜2重量%のFe23(Fe23の重量%値に換算し た鉄の総量)、約0.01〜0.05重量%のNiO、約0.02〜0.04重 量%のCo34、約0.09〜3重量%のTiO2、及び0.0002〜0.0 05重量%のSeからなることを特徴とし、 鉄の総量に対する酸化第一鉄の重量%値の比率である第一鉄値が、18〜30 %の範囲であることを特徴とする中間色に着色されたソーダ石灰シリカガラス組 成物。 2.名目厚さ4mmの前記ガラスが、可視光線透過率(標準光源A)が40〜5 0%の範囲にあるとき、全太陽エネルギー透過率が前記可視光線透過率より少な くとも15%低いレベルであり、前記可視光線透過率が40%未満であるとき、 全太陽エネルギー透過率が25%未満であることを特徴とする請求項1に記載の ガラス。 3.CIELAB色空間による表示で、a*=-5±5、b*=10±20、L*= 50±10と定義される色を有することを特徴とする請求項1に記載のガラス。 4.CIELAB色空間による表示で、a*=-4±3、b*=0±10、L*=5 0±5と定義される色を有することを特徴とする請求項1に記載のガラス。 5.主波長が490〜580の範囲で、刺激純度が15未満であることとを特徴 とする請求項1に記載のガラス。 6.主波長が545〜570の範囲で、刺激純度が10未満であることとを特徴 とする請求項1に記載のガラス。 7.0.53以下の遮光率を有することを特徴とする請求項1に記載のガラス。 8.25%以下の紫外線透過率を有することを特徴とする請求項1に記載のガラ ス。 9.中間色に着色されたソーダ石灰シリカガラス組成物であって、 68〜75重量%のSiO2、10〜18重量%のNa2O、5〜15重量% のCaO、0〜5重量%のMgO、0〜5重量%のAl2O3、0〜5重量%の K2O、及び0〜5重量%のBaO、及び着色剤を含むことを特徴とし、 前記着色剤が、約1.2〜2重量%のFe23(Fe23の重量%値に換算し た鉄の総量)、約0.01〜0.05重量%のNiO、約0.02〜0.04重 量%のCo34、約0.09〜3重量%のTiO2、及び0.0002〜0.0 05重量%のSeからなることを特徴とし、 鉄の総量に対する酸化第一鉄の重量%値の比率である第一鉄値が、18〜30 %の範囲であることを特徴とし、 名目厚さ4mmの前記ガラスが、可視光線透過率(標準光源A)が40〜50% の範囲にあるとき、全太陽エネルギー透過率が前記可視光線透過率より少なくと も15%低いレベルであり、前記可視光線透過率が40%未満であるとき、全太 陽エネルギー透過率が25%未満であることを特徴とする中間色に着色されたソ ーダ石灰シリカガラス組成物。 10.前記Fe23の重量%値(鉄の総量)が1.3〜1.6%の範囲であるこ とを特徴とする請求項9に記載のガラス。 11.前記NiOが0.0225〜0.0285重量%の範囲で存在することを 特徴とする請求項9に記載のガラス。 12.前記Co34が0.020〜0.026重量%の範囲で存在することを特 徴とする請求項9に記載のガラス。 13.前記Seが0.0010〜0.0020重量%の範囲で存在することを特 徴とする請求項9に記載のガラス。 14.前記TiO2が0.4〜1重量%の範囲で存在することを特徴とする請求 項9に記載のガラス。 15.第一鉄値が約19〜約24%の範囲内であることを特徴とする請求項9に 記載のガラス。 16.CIELAB色空間による表示で、a*=-4±3、b*=0±10、L*= 50±5と定義される色を有することを特徴とする請求項9に記載のガラス。 17.0.46以下の遮光率を有することを特徴とする請求項9に記載のガラス 。 18.18%以下の紫外線透過率を有することを特徴とする請求項9に記載のガ ラス。 19.中間色に着色されたソーダ石灰シリカガラス組成物であって、 68〜75重量%のSiO2、10〜18重量%のNa2O、5〜15重量% のCaO、0〜5重量%のMgO、0〜5重量%のAl2O3、0〜5重量%の K2O、及び0〜5重量%のBaO、及び着色剤を含むことを特徴とし、 前記着色剤が、約1.3〜1.6重量%のFe23(Fe23の重量%値に換 算した鉄の総量)、約0.0225〜0.0285重量%のNiO、約0.02 0〜0.026重量%のCo34、約0.4〜1重量%のTiO2、及び0.0 010〜0.0020重量%のSeからなることを特徴とし、 鉄の総量に対する酸化第一鉄の重量%値の比率である第一鉄値が、1 8〜30%の範囲であることを特徴とし、 前記ガラスが、名目厚さ4mmにおいて、25%以下の可視光線透過率、25 %以下の全太陽エネルギー透過率、及び15%以下の紫外線透過率を有すること を特徴とする中間色に着色されたソーダ石灰シリカガラス組成物。 20.0.46以下の遮光率を有することを特徴とする請求項1に記載のガラス 。
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