JPWO2005063643A1 - 近赤外線吸収グリーンガラス組成物、およびこれを用いた合わせガラス - Google Patents
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Abstract
本発明が提供する近赤外線吸収グリーンガラス組成物は、基礎ガラス成分とともに、質量基準で、Ｆｅ２Ｏ３換算の全酸化鉄含有量（Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３）：０．６〜１．３％、ＣｅＯ２：０〜２．０％、ＭｎＯ：３００ｐｐｍ以下を含み、Ｆｅ２Ｏ３換算したＦｅＯのＴ−Ｆｅ２Ｏ３に対する質量比（ＦｅＯ比）：０．２１〜０．３５であり、以下ａ）、ｂ）の少なくとも一方を満たす。ａ）１．３〜２．４ｍｍの厚みに成形したときに、可視光透過率が少なくとも８０％、全太陽光エネルギー透過率が６２％以下、主波長が５００〜５４０ｎｍ、波長１１００〜２２００ｎｍの透過率を１ｎｍ毎に積分した積分値が６２０００以下。ｂ）３〜５ｍｍの厚みに成形したときに、可視光透過率が少なくとも７０％、全太陽光エネルギー透過率が４５％以下、主波長が４９５〜５４０ｎｍ、上記積分値が６２０００以下。
Description
本発明は、可視光透過率が高く、赤外線吸収能が高く、熱暑感の低減効果に優れた近赤外線吸収グリーンガラス組成物、およびこれを用いた合わせガラスに関する。
車両用や建築用のガラス板の多くは、フロート法によって製造され、その基本的成分からソーダライムシリカガラスと呼ばれている。車両や建物における窓開口には、省エネルギーの観点から、赤外線吸収ガラスが求められている。ソーダライムシリカガラスにおける赤外線吸収能の向上には、二価酸化鉄（ＦｅＯ）の吸収が利用されている。
赤外線の吸収に加え、窓ガラスには、紫外線の吸収が求められることがあり、その一方で、可視光については高い透過率が要求される。特に、乗用車など車両用の窓ガラスについては、その部位によっては、視界確保のため、法規制により達成されるべき可視光透過率が定められている。達成されるべき可視光透過率は、国によって相違するが、代表的な基準としては、７０％以上が挙げられる。
特開平３−１８７９４６号公報には、約０．５１〜０．９６重量％のＦｅ２Ｏ３、約０．１５〜０．３３重量％のＦｅＯ、約０．２〜１．４重量％のＣｅＯ２を含む赤外線および紫外線吸収ソーダライムシリカ緑色ガラス、が開示されている。このガラス板は、厚さ約３〜５ｍｍにおいて、約７０％以上の可視光透過率を有する。
赤外線および紫外線を吸収するソーダライムシリカガラスは、特開平４−２３１３４７号公報および特開平６−１６６５３６号公報にも開示されている。
一方、赤外線の吸収を、ガラスの成分に頼らず、合わせガラスの中間膜に分散させた機能性微粒子により吸収する技術が提案されている。特開平８−２５９２７９号公報には、粒径が０．１μｍ以下のＩＴＯ（導電性錫含有インジウム酸化物）超微粒子を分散させた中間膜を用いた合わせガラスが開示されている。この合わせガラスでは、ＩＴＯ微粒子の粒径が小さいため、可視光の散乱が抑制されている。
ガラスを透過した太陽光によって人間が皮膚で感じる熱暑感を低減させることは、車内または室内の快適性の向上に効果がある。特開平８−２５９２７９号公報に記載されたＩＴＯ微粒子を分散させた中間膜を用いた合わせガラスは、熱暑感の低減効果に優れるが、高価なＩＴＯ微粒子を必要とするために製造コストが高い。また、ＩＴＯ微粒子は、中間膜を用いる合わせガラスには使用できるが、単板には使用が難しい。
熱暑感には１１００〜２２００ｎｍの波長域における透過率が大きく影響しており、ＦｅＯは５５０〜１６００ｎｍの波長域に吸収を有する。このため、ＩＴＯ微粒子を使用せずに熱暑感を低減するには、ガラス中のＦｅＯの含有率を高めるとよい。しかし、ＦｅＯは、可視域にも吸収を有するため、単にＦｅＯの含有率を引き上げていくと、可視光透過率が低下すると共に、主波長が短波長側にシフトし、ガラス板が青みを帯びる。上述のとおり、可視光透過率には使用部位に応じた規制が存在する。また、窓ガラスの色調の主流はグリーンである。このため、ＦｅＯの含有率を引き上げるのみでは、熱暑感を低減できたとしても、そのガラスの用途は制限される。
そこで、本発明は、熱暑感を低減できる実用的な近赤外線吸収ガラス組成物を提供することを目的とする。本発明の別の目的は、特に、薄い厚みを有しながらも、熱暑感を低減できる実用的な近赤外線吸収ガラス組成物を提供し、さらに、これを用いた合わせガラスを提供することにある。
本発明の近赤外線吸収グリーンガラス組成物は、質量％で表して、ＳｉＯ２：６５〜８０％，Ｂ２Ｏ３：０〜５％，Ａｌ２Ｏ３：０〜５％，ＭｇＯ：０〜１０％，ＣａＯ：５〜１５％，Ｎａ２Ｏ：１０〜１８％，Ｋ２Ｏ：０〜５％，ＴｉＯ２：０〜２％，ＳＯ３：０．０５〜０．５％，Ｆｅ２Ｏ３に換算した全酸化鉄含有量（以下、「Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３」という）：０．６〜１．３％，およびＣｅＯ２：０〜２．０％を含み、かつ、質量ｐｐｍで表して、ＭｎＯ：３００ｐｐｍ以下を含んでなる。そして、ＭｇＯとＣａＯとの合計が５〜２０質量％であり、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏとの合計が１０〜２０質量％であり、Ｆｅ２Ｏ３に換算したＦｅＯのＴ−Ｆｅ２Ｏ３に対する質量比（以下、「ＦｅＯ比」という）が０．２１〜０．３５である。本発明の近赤外線グリーンガラス組成物は、以下のａ）およびｂ）の少なくとも一方を満たす。
ａ）１．３〜２．４ｍｍの範囲にある厚みに成形したときに、
Ａ光源で測定した可視光透過率が少なくとも８０％であり、全太陽光エネルギー透過率が６２％以下であり、Ｃ光源で測定した主波長が５００〜５４０ｎｍであり、波長１１００〜２２００ｎｍにおける透過率を１ｎｍ毎に積分したときの積分値が６２０００以下である。
Ａ光源で測定した可視光透過率が少なくとも８０％であり、全太陽光エネルギー透過率が６２％以下であり、Ｃ光源で測定した主波長が５００〜５４０ｎｍであり、波長１１００〜２２００ｎｍにおける透過率を１ｎｍ毎に積分したときの積分値が６２０００以下である。
ｂ）３〜５ｍｍの範囲にある厚みに成形したときに、
Ａ光源で測定した可視光透過率が少なくとも７０％であり、全太陽光エネルギー透過率が４５％以下であり、Ｃ光源で測定した主波長が４９５〜５４０ｎｍであり、波長１１００〜２２００ｎｍにおける透過率を１ｎｍ毎に積分したときの積分値が６２０００以下である。
Ａ光源で測定した可視光透過率が少なくとも７０％であり、全太陽光エネルギー透過率が４５％以下であり、Ｃ光源で測定した主波長が４９５〜５４０ｎｍであり、波長１１００〜２２００ｎｍにおける透過率を１ｎｍ毎に積分したときの積分値が６２０００以下である。
上記積分値が６２０００以下であれば、ガラスを透過した太陽光による熱暑感は大幅に低減する。
本発明を適用すれば、比較的薄い板厚、例えば１．３〜２．４ｍｍの範囲の厚みを有しながらも、多岐にわたる要求特性を満たしうるガラス組成物を提供できる。本発明者の検討によると、ガラス板の厚みが薄くなるにつれ、熱暑感を低減しつつ実用的な水準の他の光学特性を実現することは困難となる。しかし、本発明者は、ガラス板の厚みの関数としてＴ−Ｆｅ２Ｏ３を取り扱うことにより、上記目的が達成できることを見出した。本発明の近赤外線グリーンガラス組成物は、１．３〜２．４ｍｍの厚みｔ（ｍｍ）に成形される場合には、Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３の含有率ＴＦｅ（質量％）が式（１）により示される範囲にあり、ＦｅＯ比が０．２７５〜０．３５であることが好ましい。
１．８−０．５ｔ≦ＴＦｅ≦１．９−０．５ｔ （１）
さらに、ＣｅＯ２の含有率ＴＣｅ（質量％）は、０以上であって、かつ式（２）により示される範囲にあることが好ましい。
さらに、ＣｅＯ２の含有率ＴＣｅ（質量％）は、０以上であって、かつ式（２）により示される範囲にあることが好ましい。
ｔ−１．８≦ＴＣｅ≦ｔ−０．８ （２）
本発明によれば、厚みが薄い領域においても、可視光域の高い透過率を維持しつつ、グリーンの色調を有し、赤外線吸収能が高く、熱暑感を低減できる近赤外線グリーンガラス組成物を提供できる。
本発明によれば、厚みが薄い領域においても、可視光域の高い透過率を維持しつつ、グリーンの色調を有し、赤外線吸収能が高く、熱暑感を低減できる近赤外線グリーンガラス組成物を提供できる。
以下、成分の含有率を示す％表示、ｐｐｍ表示は、すべて質量基準である。
本発明の近赤外線グリーンガラス組成物におけるＦｅＯ比は０．２６〜０．３５が好ましい。また、ＭｎＯは、必須成分として含まれていてもよく、この場合の含有率は３０〜３００ｐｐｍが好ましい。
本発明の近赤外線グリーンガラス組成物の一例では、Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３の含有率が０．６０〜０．７７％、ＣｅＯ２の含有率が０．５５〜２．０％である。別の例では、ＣｅＯ２の含有率が０．１〜２．０％であり、ＦｅＯ比が０．２７５より大きく０．３５以下である。また別の例では、ＣｅＯ２の含有率は０．１〜１．４％である。またさらに別の例では、ＦｅＯ比が０．２９より大きく０．３５以下である。上記とは別の一例では、ＣｅＯ２の含有率が０．６５〜２．０％である。
本発明の近赤外線グリーンガラス組成物では、Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３の含有率が０．７０〜０．７７％、ＦｅＯ比が０．２７５〜０．３５、ＣｅＯ２の含有率が０．６５〜１．４％であってもよい。この組成物は、２．１〜２．４ｍｍの範囲の厚みに成形された形態での使用に適している。
本発明の近赤外線グリーンガラス組成物では、Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３の含有率が０．７８〜０．９０％、ＦｅＯ比が０．２６５〜０．３０、ＣｅＯ２の含有率が０．６５〜０．９０％であってもよい。この組成物は、２．０〜２．２ｍｍの範囲の厚みに成形された形態での使用に適している。
本発明の近赤外線グリーンガラス組成物では、Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３の含有率が０．７７〜０．８０％、ＦｅＯ比が０．３０〜０．３５、ＣｅＯ２の含有率が０．６５〜１．０％であってもよい。この組成物も、２．０〜２．２ｍｍの範囲の厚みに成形された形態での使用に適している。
本発明の近赤外線グリーンガラス組成物では、Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３の含有率が０．９０％より大きく０．９８％以下、ＦｅＯ比が０．２１〜０．２８、ＣｅＯ２の含有率が０．５０％以上であってもよい。この組成物は、１．７〜１．９ｍｍの範囲の厚みに成形された形態での使用に適している。
本発明の近赤外線グリーンガラス組成物では、Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３の含有率が０．９８〜１．３％、ＦｅＯ比が０．２７５〜０．３５であってもよい。この組成物は、１．３〜１．８ｍｍの範囲の厚みに成形された形態での使用に適している。
本発明の近赤外線グリーンガラス組成物を用いれば、上記ａ）および上記ｂ）の少なくとも一方において、４２％以下、好ましくは４０．５％以下の紫外線透過率を実現でき、さらに、薄い板厚、例えばａ’）１．３〜２．０ｍｍの範囲にある厚みに成形したときにも、４０％以下の紫外線透過率を実現できる。
［組成物における各成分］
以下、本発明のガラス組成物の限定理由について説明する。
以下、本発明のガラス組成物の限定理由について説明する。
（ＳｉＯ２）
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％を超えるとガラスの熔解が困難になる。さらに、ＳｉＯ２は、６９％≦ＳｉＯ２＜７２％であることがより好ましい。
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％を超えるとガラスの熔解が困難になる。さらに、ＳｉＯ２は、６９％≦ＳｉＯ２＜７２％であることがより好ましい。
（Ｂ２Ｏ３）
Ｂ２Ｏ３は必須成分ではないが、ガラスの耐久性向上のため、あるいは熔解助剤としても使用される成分である。また、Ｂ２Ｏ３は紫外線の吸収を強める働きもある。Ｂ２Ｏ３が５％を超えると、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やすくなる。さらに、Ｂ２Ｏ３の揮発等による成形時の不都合が生じるので、Ｂ２Ｏ３は５％を上限とする。Ｂ２Ｏ３の好ましい含有率は０〜２％未満である。
Ｂ２Ｏ３は必須成分ではないが、ガラスの耐久性向上のため、あるいは熔解助剤としても使用される成分である。また、Ｂ２Ｏ３は紫外線の吸収を強める働きもある。Ｂ２Ｏ３が５％を超えると、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やすくなる。さらに、Ｂ２Ｏ３の揮発等による成形時の不都合が生じるので、Ｂ２Ｏ３は５％を上限とする。Ｂ２Ｏ３の好ましい含有率は０〜２％未満である。
（Ａｌ２Ｏ３）
Ａｌ２Ｏ３は、必須成分ではないが、ガラスの耐久性を向上させる成分である。このため、Ａｌ２Ｏ３は１％以上添加することが好ましい。Ａｌ２Ｏ３が５％を超えると、ガラスの熔解が困難になりやすい。また、平均線膨張係数を低下させて熱強化性を損なうため、Ａｌ２Ｏ３の含有率は２．５％以下であることが好ましい。
Ａｌ２Ｏ３は、必須成分ではないが、ガラスの耐久性を向上させる成分である。このため、Ａｌ２Ｏ３は１％以上添加することが好ましい。Ａｌ２Ｏ３が５％を超えると、ガラスの熔解が困難になりやすい。また、平均線膨張係数を低下させて熱強化性を損なうため、Ａｌ２Ｏ３の含有率は２．５％以下であることが好ましい。
（ＭｇＯ）
ＭｇＯは、必須成分ではないが、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。本発明においては、ＭｇＯを１０％以下とする。ＭｇＯが１０％を超えると失透温度が上昇する。ＭｇＯの好ましい含有率は、２％を超え５％以下の範囲である。
ＭｇＯは、必須成分ではないが、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。本発明においては、ＭｇＯを１０％以下とする。ＭｇＯが１０％を超えると失透温度が上昇する。ＭｇＯの好ましい含有率は、２％を超え５％以下の範囲である。
（ＣａＯ）
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。ＣａＯが５％未満では、これらの効果に乏しく、１５％を超えると失透温度が上昇する。
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。ＣａＯが５％未満では、これらの効果に乏しく、１５％を超えると失透温度が上昇する。
なお、ＭｇＯとＣａＯとの合計が５％未満では、ＣａＯの必要量を確保することができない。さらに、成形時の失透温度や粘度を維持するために、アルカリ酸化物を添加しなければならないため、ガラスの耐久性が低下する。ＭｇＯとＣａＯとの合計が２０％を超えると、失透温度が上昇し、密度が大きくなるので、ガラスの製造上好ましくない。より好ましくは１５％未満である。
（ＳｒＯ、ＢａＯ）
ＳｒＯおよびＢａＯは、必須成分ではないが、ガラスの耐久性を向上させるとともに、成形時の失透温度や粘度を調整するために添加することができる。ＳｒＯとＢａＯは、高価な原料であるので、それぞれ１０％を超えるのは好ましくない。
ＳｒＯおよびＢａＯは、必須成分ではないが、ガラスの耐久性を向上させるとともに、成形時の失透温度や粘度を調整するために添加することができる。ＳｒＯとＢａＯは、高価な原料であるので、それぞれ１０％を超えるのは好ましくない。
（Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ）
アルカリ酸化物であるＮａ２ＯとＫ２Ｏは、ガラスの熔解促進剤として用いられる。
アルカリ酸化物であるＮａ２ＯとＫ２Ｏは、ガラスの熔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％未満では熔解促進効果が乏しく、Ｎａ２Ｏが１８％を超えるか、またはＮａ２ＯとＫ２Ｏとの合計が２０％を超えるとガラスの耐久性が低下する。
なお、アルカリ酸化物としてＬｉ２Ｏを含ませることができる。Ｌｉ２Ｏは、Ｎａ２Ｏに比して高価な原料であるため、５％を超えるのは好ましくない。
（ＴｉＯ２）
ＴｉＯ２は、ガラスの失透温度を下げるために、少量加えることができる。また、ＴｉＯ２は、紫外線を吸収する成分でもある。ＴｉＯ２の量が多くなると、ガラスが黄色味を帯びやすくなるので、その上限量は２％とする。
ＴｉＯ２は、ガラスの失透温度を下げるために、少量加えることができる。また、ＴｉＯ２は、紫外線を吸収する成分でもある。ＴｉＯ２の量が多くなると、ガラスが黄色味を帯びやすくなるので、その上限量は２％とする。
（ＳＯ３）
ＳＯ３はガラスの清澄を促進する成分である。ＳＯ３が０．０５％未満では通常の熔融方法では清澄効果が不十分となり、０．５％を超えると、その分解により生成するＳＯ２が泡としてガラス中に残留したり、リボイルにより泡が発生したりすることがある。ＳＯ３のより好ましい範囲は、０．０５〜０．２５％である。
ＳＯ３はガラスの清澄を促進する成分である。ＳＯ３が０．０５％未満では通常の熔融方法では清澄効果が不十分となり、０．５％を超えると、その分解により生成するＳＯ２が泡としてガラス中に残留したり、リボイルにより泡が発生したりすることがある。ＳＯ３のより好ましい範囲は、０．０５〜０．２５％である。
（酸化鉄）
酸化鉄は、ガラス中ではＦｅ２Ｏ３とＦｅＯの形で存在し、Ｆｅ２Ｏ３は紫外線を吸収し、ＦｅＯは赤外線を吸収する。
酸化鉄は、ガラス中ではＦｅ２Ｏ３とＦｅＯの形で存在し、Ｆｅ２Ｏ３は紫外線を吸収し、ＦｅＯは赤外線を吸収する。
これらの総量をＦｅ２Ｏ３に換算して得られるＴ−Ｆｅ２Ｏ３は０．６〜１．３％の範囲から選択され、Ｆｅ２Ｏ３に換算したＦｅＯのＴ−Ｆｅ２Ｏ３に対する質量比は０．２１〜０．３５の範囲から選択される。
Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３の含有率が０．６％未満では、紫外線および赤外線の吸収効果が十分に得られない。Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３の含有率が１．３％を超えると、ガラス原料を熔融する際に炎の輻射熱が熔融ガラスの上面部で著しく吸収される。このため、ガラス熔融時に、熔融窯底部付近まで十分に加熱することが困難になる。また、Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３の含有率が１．３％を超えると、ガラスの比重が大きくなりすぎる。
ＦｅＯ比が低すぎると赤外線の吸収効果が不足する。この観点からは、ＦｅＯ比を、０．２６以上、さらに０．２７５以上、特に０．２９以上、が好ましい。一方、ＦｅＯ比が高すぎると、シリカリッチの筋やシリカスカムを生じやすくなる。このため、ＦｅＯ比は、０．３５以下が好ましい。
Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３およびＦｅＯ比は、成形する厚みなどに応じ、他の特性を考慮しつつ適切に調整するべきである。
（ＣｅＯ２）
ＣｅＯ２は、必須成分ではないが、紫外線の吸収に有効な成分である。また、可視光透過率を下げずに、ガラスの色調を調整するのに有効な成分でもある。
ＣｅＯ２は、必須成分ではないが、紫外線の吸収に有効な成分である。また、可視光透過率を下げずに、ガラスの色調を調整するのに有効な成分でもある。
赤外線を吸収するＦｅＯを増加させ、相対的にＦｅ２Ｏ３が減少すると、ガラスは青みを帯びた色調になりやすい。可視光透過率を下げずに、グリーンの色調を維持するためには、ＣｅＯ２を必須成分として添加するとよい。ＣｅＯ２の含有率が０．１％以上、好ましくは０．６５％以上であれば、高い紫外線吸収能が得られる。ＣｅＯ２は、高価な原料であるため、これを考慮すると、ＣｅＯ２の含有率の上限は、２％、さらには１．４％が好ましい。ただし、ＣｅＯ２も、成形する厚みなどに応じ、他の特性を考慮しつつ適切に調整するべきである。
（ＭｎＯ）
ＭｎＯは、必須成分ではないが、少量添加することができる。このガラス組成物には、Ｆｅ２Ｏ３とＦｅＯが含まれ、さらにＣｅＯ２も同時に含まれることがあるため、ＭｎＯはガラスの色調を調整したり、ＦｅＯ比を調整したりするために重要かつ有効な成分であるため、３０ｐｐｍ以上添加してもよい。ただし、ＭｎＯの含有率が高くなると、それ自身の着色（ソラリゼーション）の影響が現われるため、ＭｎＯの含有率は３００ｐｐｍを上限とする。
ＭｎＯは、必須成分ではないが、少量添加することができる。このガラス組成物には、Ｆｅ２Ｏ３とＦｅＯが含まれ、さらにＣｅＯ２も同時に含まれることがあるため、ＭｎＯはガラスの色調を調整したり、ＦｅＯ比を調整したりするために重要かつ有効な成分であるため、３０ｐｐｍ以上添加してもよい。ただし、ＭｎＯの含有率が高くなると、それ自身の着色（ソラリゼーション）の影響が現われるため、ＭｎＯの含有率は３００ｐｐｍを上限とする。
（その他の微量成分）
本発明の近赤外線グリーンガラス組成物は、上記各成分に加え、その他の微量成分を含んでいてよい。微量成分としては、ＮｉＯ，Ｃｒ２Ｏ３，Ｍｏ２Ｏ３，ＺｎＯ，ＳｎＯ２，Ｌａ２Ｏ３を例示できる。微量成分の合計は、１０％以下、好ましくは５％以下、より好ましくは２％以下、である。なお、上記各微量成分の含有率のより好ましい上限は、ＮｉＯ，Ｃｒ２Ｏ３およびＭｏ２Ｏ３については０．０１％、ＺｎＯについては０．１％、ＳｎＯ２およびＬａ２Ｏ３については１％である。
本発明の近赤外線グリーンガラス組成物は、上記各成分に加え、その他の微量成分を含んでいてよい。微量成分としては、ＮｉＯ，Ｃｒ２Ｏ３，Ｍｏ２Ｏ３，ＺｎＯ，ＳｎＯ２，Ｌａ２Ｏ３を例示できる。微量成分の合計は、１０％以下、好ましくは５％以下、より好ましくは２％以下、である。なお、上記各微量成分の含有率のより好ましい上限は、ＮｉＯ，Ｃｒ２Ｏ３およびＭｏ２Ｏ３については０．０１％、ＺｎＯについては０．１％、ＳｎＯ２およびＬａ２Ｏ３については１％である。
［光学特性、光学特性と熱暑感との関係］
本発明の近赤外線吸収グリーンガラス組成物では、主として、Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＭｎＯの含有量やＦｅＯ比を調整することにより、可視光透過率や主波長を実用上望ましい範囲内としている。さらに、その好ましい形態では、上記含有量等を、成形される厚みを考慮しつつ適切に調整することにより、好ましい光学特性、例えば低い紫外線透過率、も実現している。
本発明の近赤外線吸収グリーンガラス組成物では、主として、Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＭｎＯの含有量やＦｅＯ比を調整することにより、可視光透過率や主波長を実用上望ましい範囲内としている。さらに、その好ましい形態では、上記含有量等を、成形される厚みを考慮しつつ適切に調整することにより、好ましい光学特性、例えば低い紫外線透過率、も実現している。
本発明の近赤外線グリーンガラス組成物では、さらに、波長１１００〜２２００ｎｍの透過率を低く抑えることとした。この波長域における透過率、具体的には波長１１００〜２２００ｎｍの透過率（％）を１ｎｍ毎に積分したときの積分値、と人が皮膚で感じる熱暑感との間には相関関係がある。即ち、上記積分値が大きいほど、熱暑感の程度も大きくなる。この積分値は、全太陽光エネルギー透過率のような他の光学特性よりも、熱暑感の程度を示す良い指標となる。
［熱暑感透過率］
上述のとおり、光学特性と熱暑感との関係を記述するには、波長１１００〜２２００ｎｍの透過率による評価が妥当であるが、より詳細に評価するため、以下のとおり、熱暑感透過率を定義した。
上述のとおり、光学特性と熱暑感との関係を記述するには、波長１１００〜２２００ｎｍの透過率による評価が妥当であるが、より詳細に評価するため、以下のとおり、熱暑感透過率を定義した。
（皮膚温度の上昇と熱暑感の関係）
まず、入射する太陽光による人の皮膚温度の上昇幅と、人の皮膚で感じる熱暑感との関係を評価した。その手順は以下のとおりである。キセノンランプ（セリック社ＸＣ−５００Ｅ）から発する光束にフィルターを取り付け、太陽光のエネルギー分布と同等の光源を得た。その光源から４１６ｍｍの地点に、直径５０ｍｍの穴を開けたパネルを設けた。その穴の光源の反対側に被験者の手の甲を配置し、被験者の手の甲の温度を３秒ごとにサーモビュアーで測定した。被験者は熱暑感を、（１）少し暖かい，（２）暖かい，（３）少し暑い，（４）暑い，（５）かなり暑い、の５段階で申告した。人の感じる熱暑感は、８１名の被験者に対して行なった実験の結果を総合した。その結果、皮膚温度上昇と熱暑感は比例関係にあり、皮膚温度上昇０．５℃で熱暑感が約１段階上昇した。また、皮膚温度の上昇幅を、３．２℃以下とした場合、人は「かなり暑い」と感じないことが確認された。
まず、入射する太陽光による人の皮膚温度の上昇幅と、人の皮膚で感じる熱暑感との関係を評価した。その手順は以下のとおりである。キセノンランプ（セリック社ＸＣ−５００Ｅ）から発する光束にフィルターを取り付け、太陽光のエネルギー分布と同等の光源を得た。その光源から４１６ｍｍの地点に、直径５０ｍｍの穴を開けたパネルを設けた。その穴の光源の反対側に被験者の手の甲を配置し、被験者の手の甲の温度を３秒ごとにサーモビュアーで測定した。被験者は熱暑感を、（１）少し暖かい，（２）暖かい，（３）少し暑い，（４）暑い，（５）かなり暑い、の５段階で申告した。人の感じる熱暑感は、８１名の被験者に対して行なった実験の結果を総合した。その結果、皮膚温度上昇と熱暑感は比例関係にあり、皮膚温度上昇０．５℃で熱暑感が約１段階上昇した。また、皮膚温度の上昇幅を、３．２℃以下とした場合、人は「かなり暑い」と感じないことが確認された。
（皮膚感度）
皮膚温度の上昇の程度は太陽光の波長に依存する。波長に依存する皮膚温度の上昇の程度は、その波長における係数（皮膚感度；sensitivity ratio for thermal feeling；以下「ＳＲＴＦ」ということがある）として数値化できる。波長域３００〜８４０ｎｍおよび８４０〜１３５０ｎｍのＳＲＴＦは、８４０〜１３５０ｎｍにおける値を１として、１．４３、１であることが報告されている。しかし、１３５０〜２５００ｎｍの波長域については、熱暑感に大きな影響を与えるにもかかわらず、ＳＲＴＦが明らかにされていなかった。そこで、この波長域におけるＳＲＴＦを、上述の光源から、フィルターを取り替えて取り出して行った波長域１３５０〜２５００ｎｍの光についての実験により定めた。この実験も被験者の手の甲の温度の上昇を測定することにより行った。波長域１３５０〜２５００ｎｍにおけるＳＲＴＦは３．３４となった。３００ｎｍ未満の波長域、２５００ｎｍを超える波長域についてのＳＲＴＦは、実質的に０とみなしてよい。各波長域における皮膚感度を表１にまとめて示す。
皮膚温度の上昇の程度は太陽光の波長に依存する。波長に依存する皮膚温度の上昇の程度は、その波長における係数（皮膚感度；sensitivity ratio for thermal feeling；以下「ＳＲＴＦ」ということがある）として数値化できる。波長域３００〜８４０ｎｍおよび８４０〜１３５０ｎｍのＳＲＴＦは、８４０〜１３５０ｎｍにおける値を１として、１．４３、１であることが報告されている。しかし、１３５０〜２５００ｎｍの波長域については、熱暑感に大きな影響を与えるにもかかわらず、ＳＲＴＦが明らかにされていなかった。そこで、この波長域におけるＳＲＴＦを、上述の光源から、フィルターを取り替えて取り出して行った波長域１３５０〜２５００ｎｍの光についての実験により定めた。この実験も被験者の手の甲の温度の上昇を測定することにより行った。波長域１３５０〜２５００ｎｍにおけるＳＲＴＦは３．３４となった。３００ｎｍ未満の波長域、２５００ｎｍを超える波長域についてのＳＲＴＦは、実質的に０とみなしてよい。各波長域における皮膚感度を表１にまとめて示す。
（熱暑感透過率）
表１に示した皮膚感度を用いてガラス板の分光透過率と太陽光のスペクトルとの積を重み付けすることにより、実際に人が感じる熱暑感を、ガラス板の光学特性を用いてより正確に記述することができる。ここでは、「熱暑感透過率（Ｔｔｆ，Transmittance for thermal feeling）」を次式により定義することとした。
表１に示した皮膚感度を用いてガラス板の分光透過率と太陽光のスペクトルとの積を重み付けすることにより、実際に人が感じる熱暑感を、ガラス板の光学特性を用いてより正確に記述することができる。ここでは、「熱暑感透過率（Ｔｔｆ，Transmittance for thermal feeling）」を次式により定義することとした。
ここで、Ｉｓｕｎ（λ）はＩＳＯ９８４５−１に定めるAir mass 1.5における太陽光のスペクトル，Ｔｇｌａｓｓ（λ）はガラス板の分光透過率、ＳＲ（λ）は表１に示す皮膚感度である。Ｔａｉｒ（λ）は、大気の分光透過率であり、ここでは波長にかかわらず１とした。
ガラス板を透過した太陽光による皮膚温度の上昇幅と、上記式で定義した熱暑感透過率との関係を、以下のようにして評価して確認した。上述の評価装置において、光源と被験者の手の甲のほぼ中間に、ガラス板または合わせガラスを、ガラス面の法線と、光源と被験者の手の甲を結ぶ線が３０度の角度をなすように設置し、皮膚温度の上昇幅を測定した。皮膚温度の上昇幅は、１１１名の被験者に対して行なった実験の結果を総合した。その結果、皮膚温度の上昇と熱暑感透過率との間には良い相関関係があることが確認された。
また、上述の研究の結果、人がかなり暑いと感じないようにするためには、皮膚温度の上昇が３．５℃以下になるような窓ガラスを用いる、換言すれば窓ガラスとするガラス板または合わせガラスの熱暑感透過率（Ｔｔｆ）を４４％程度以下、好ましくは４２％以下、より好ましくは４０％以下、にすべきである、ことがわかった。
［合わせガラス］
本発明による近赤外線吸収グリーンガラス組成物を含むガラス板により、合わせガラスを構成することができる。この合わせガラスは、従来から知られている方法に従って作製すればよい。
本発明による近赤外線吸収グリーンガラス組成物を含むガラス板により、合わせガラスを構成することができる。この合わせガラスは、従来から知られている方法に従って作製すればよい。
例えば、この合わせガラスは、少なくとも２枚のガラス板を、熱可塑性樹脂層を介して接合してなり、ガラス板の少なくとも１枚が、本発明の近赤外線グリーンガラス組成物からなる。合わせガラスを構成する上記少なくとも２枚のガラス板が、本発明の近赤外線吸収グリーンガラス組成物からなっていてもよい。
本発明の合わせガラスは、Ａ光源で測定した可視光透過率が７０％以上、全太陽光エネルギー透過率が４５％以下であることが好ましく、上記可視光透過率に対する上記全太陽光エネルギー透過率の比が０．６０以下であることがより好ましい。また、本発明の合わせガラスは、波長１５５０ｎｍにおける透過率が３７％以下であることが好ましく、波長１１００〜２２００ｎｍの透過率を１ｎｍ毎に積分したときの積分値が３４０００以下であることが好ましい。また、本発明の合わせガラスは、熱暑感透過率が４４％以下であることが好ましい。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、以下の実施例も上記と同様、本発明の好ましい形態の例示に過ぎない。
珪砂、苦灰石、石灰石、ソーダ灰、芒硝、炭酸カリウム、カーボン、酸化鉄、酸化チタン、酸化セリウム、高炉スラグを、ガラスの組成が表２および表３に示したとおりになるように調合してバッチを得た。このバッチを、電気炉を用いて１４５０℃で熔融し、４時間保持した後、ステンレス板上に流し出した。こうして得たガラス板は、６５０℃に保持した徐冷炉内に３０分間保持した後、電源を切って炉内で室温まで徐冷した。徐冷したガラス板は、所定の厚みに研磨し、各種測定に供した。
表２および表３に、各ガラス板について測定した物性値を示す。なお、表中の含有率の合計が１００％にならない場合があるのは、有効桁の相違による。
表２および表３において、ＹＡはＣＩＥ標準のＡ光源を用いて測定した可視光透過率、ＴＧは全太陽光エネルギー透過率、ＤｗはＣ光源で測定した主波長、ＴＵＶはAir mass 2 のエネルギー分布を有する太陽光スペクトルに基づいて求めた紫外線透過率、ＰｅはＣＩＥ標準のｃ光源で測定した刺激純度、Ｔ８５０、Ｔ１５５０はそれぞれ波長８５０ｎｍ、１５５０ｎｍにおける透過率、積分値は波長域１１００〜２２００ｎｍにおける透過率を１ｎｍ毎に積分して得た数値である。なお、ＴＵＶは、より具体的には、パリー・ムーンによって報告された Air mass 2 の太陽光スペクトルのエネルギー分布を有する波長３００〜４００ｎｍの範囲で積分した紫外光エネルギーに対する、サンプルを透過した太陽光スペクトルの同波長範囲で積分した紫外光エネルギーの割合として求めた。
実施例１〜１４からは所望の光学特性が得られたが、比較例６１〜６５からは所望の光学特性が得られなかった。例えば、波長域１１００〜２２００ｎｍにおける透過率の積分値は、各実施例では６２０００以下であるが、各比較例では６２０００を上回った。また、実施例１〜１０では、比較例６１〜６５と異なり、ガラス板が薄いにもかかわらず、ＴＧ／ＹＡの値が０．７６以下となっている。これらより、各実施例では、組成全体が適切に調整されていることがわかる。
式（１）、（２）によると、厚みｔが２．１ｍｍの場合、Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３は０．７５〜０．８５％の範囲に、ＣｅＯ２の含有率は０．３〜１．３％の範囲にそれぞれ調整すべきであり、この場合の好ましいＦｅＯ比は０．２７５〜０．３５である。各比較例の組成にはこの条件を満たすものはない。一方、実施例５を除く各実施例の組成は、厚みによらず、式（１）、（２）を満たし、ＦｅＯ比も上記範囲にある。
上記から得たガラス板２枚を中間膜（ポリビニルブチラール膜）で貼り合わせ、合わせガラスを作製した。ただし、比較例７５，７６の合わせガラスは、表６に示したガラス板を用いて作製した。
表４および表５に、合わせガラスについて測定した物性値を示す。
実施例２１〜３２からは所望の光学特性が得られた。
本発明は、車内または室内の快適さに影響を与える熱暑感を低減し、全体として優れた光学的特性を有する近赤外線吸収ガラス組成物、さらにこれを用いた合わせガラスを提供するものとして、窓ガラスその他の技術分野において、大きな利用価値を有する。
Claims (29)
- 質量％で表して、
ＳｉＯ２：６５〜８０％，
Ｂ２Ｏ３：０〜５％，
Ａｌ２Ｏ３：０〜５％，
ＭｇＯ：０〜１０％，
ＣａＯ：５〜１５％，
Ｎａ２Ｏ：１０〜１８％，
Ｋ２Ｏ：０〜５％，
ＴｉＯ２：０〜２％，
ＳＯ３：０．０５〜０．５％，
Ｆｅ２Ｏ３に換算した全酸化鉄含有量であるＴ−Ｆｅ２Ｏ３：０．６〜１．３％，および
ＣｅＯ２：０〜２．０％を含み、かつ、
質量ｐｐｍで表して、
ＭｎＯ：３００ｐｐｍ以下を含んでなり、
ＭｇＯとＣａＯとの合計が５〜２０質量％であり、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏとの合計が１０〜２０質量％であり、Ｆｅ２Ｏ３に換算したＦｅＯの前記Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３に対する質量比で示されるＦｅＯ比が０．２１〜０．３５であり、
以下のａ）およびｂ）の少なくとも一方を満たす、近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
ａ）１．３〜２．４ｍｍの範囲にある厚みに成形したときに、
Ａ光源で測定した可視光透過率が少なくとも８０％であり、全太陽光エネルギー透過率が６２％以下であり、Ｃ光源で測定した主波長が５００〜５４０ｎｍであり、波長１１００〜２２００ｎｍにおける透過率を１ｎｍ毎に積分したときの積分値が６２０００以下である。
ｂ）３〜５ｍｍの範囲にある厚みに成形したときに、
Ａ光源で測定した可視光透過率が少なくとも７０％であり、全太陽光エネルギー透過率が４５％以下であり、Ｃ光源で測定した主波長が４９５〜５４０ｎｍであり、波長１１００〜２２００ｎｍにおける透過率を１ｎｍ毎に積分したときの積分値が６２０００以下である。 - 前記ＦｅＯ比が０．２６〜０．３５である請求項１に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
- 前記Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３の含有率が０．６０〜０．７７質量％、前記ＣｅＯ２の含有率が０．５５〜２．０質量％である請求項１に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
- 前記ＣｅＯ２の含有率が０．１〜２．０質量％であり、前記ＦｅＯ比が０．２７５より大きく０．３５以下である請求項２に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
- 前記ＣｅＯ２の含有率が０．１〜１．４質量％である請求項１に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
- 前記ＦｅＯ比が０．２９より大きく０．３５以下である請求項２に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
- 前記ＣｅＯ２の含有率が０．６５〜２．０質量％である請求項１に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
- 前記Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３の含有率が０．７０〜０．７７質量％、前記ＦｅＯ比が０．２７５〜０．３５、前記ＣｅＯ２の含有率が０．６５〜１．４質量％である請求項２に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
- ２．１〜２．４ｍｍの範囲の厚みに成形された請求項８に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
- 前記Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３の含有率が０．７８〜０．９０質量％、前記ＦｅＯ比が０．２６５〜０．３０、前記ＣｅＯ２の含有率が０．６５〜０．９０質量％である請求項２に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
- ２．０〜２．２ｍｍの範囲の厚みに成形された請求項１０に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
- 前記Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３の含有率が０．７７〜０．８０質量％、前記ＦｅＯ比が０．３０〜０．３５である請求項２に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
- ２．０〜２．２ｍｍの範囲の厚みに成形された請求項１２に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
- 前記Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３が０．９０質量％より大きく０．９８質量％以下、前記ＦｅＯ比が０．２１〜０．２８、前記ＣｅＯ２の含有率が０．５０質量％以上である請求項１に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
- １．７〜１．９ｍｍの範囲の厚みに成形された請求項１４に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
- 前記Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３の含有率が０．９８〜１．３質量％、前記ＦｅＯ比が０．２７５〜０．３５である請求項２に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
- １．３〜１．８ｍｍの範囲の厚みに成形された請求項１６に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
- 前記ＭｎＯの含有率が３０〜３００質量ｐｐｍである請求項１に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
- 前記ａ）および前記ｂ）の少なくとも一方において、紫外線透過率が４２％以下である請求項１に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。
- ａ’）１．３〜２．０ｍｍの範囲にある厚みに成形したときに、
紫外線透過率が４０％以下である請求項１９に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。 - １．３〜２．４ｍｍの範囲の厚みｔ（ｍｍ）に成形され、
前記Ｔ−Ｆｅ２Ｏ３の含有率ＴＦｅ（質量％）が
１．８−０．５ｔ≦ＴＦｅ≦１．９−０．５ｔ
により示される範囲にあり、
前記ＦｅＯ比が０．２７５〜０．３５である請求項２に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物。 - 前記ＣｅＯ２の含有率ＴＣｅ（質量％）が、０以上であって、かつ
ｔ−１．８≦ＴＣｅ≦ｔ−０．８
により示される範囲にある請求項２１に記載の近赤外線グリーンガラス組成物。 - 少なくとも２枚のガラス板を、熱可塑性樹脂層を介して接合してなる合わせガラスであって、
前記ガラス板の少なくとも１枚が、請求項１に記載の近赤外線グリーンガラス組成物からなる合わせガラス。 - 前記少なくとも２枚のガラス板が請求項１に記載の近赤外線吸収グリーンガラス組成物からなる請求項２３に記載の合わせガラス。
- Ａ光源で測定した可視光透過率が７０％以上、全太陽光エネルギー透過率が４５％以下である請求項２３に記載の合わせガラス。
- 前記可視光透過率に対する前記全太陽光エネルギー透過率の比が０．６０以下である請求項２５に記載の合わせガラス。
- 波長１５５０ｎｍにおける透過率が３７％以下である請求項２３に記載の合わせガラス。
- 波長１１００〜２２００ｎｍの透過率を１ｎｍ毎に積分したときの積分値が３４０００以下である請求項２３に記載の合わせガラス。
- 熱暑感透過率が４４％以下である請求項２３に記載の合わせガラス。
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