(57)【要約】【課題】性能が２８％より大きく、理想的には３０％より大きく、第一鉄含量が３０％より大きい、前に概説した欠点を伴わずに容易に溶融できる鉄含有緑色ガラス組成物の提供をする。【解決手段】高性能緑色ガラス組成物が、少なくとも１４．５重量％のＮａ２Ｏ、少なくとも１０．５重量％のＣａＯおよび０．５重量％の総鉄量（Ｆｅ２Ｏ３として測定する）を含み、かつ実質的にマグネシウムを含まず、これにより作られたガラスが、少なくとも３０％の第一鉄値および２．８ｍｍ乃至５ｍｍの少なくとも一つの厚さにおいて少なくとも２８％の性能（光透過率と直射太陽熱透過率の差）を有する。本発明はまた、このような組成物から作られたガラスおよび少なくとも一方、好ましくは両方のガラスシートがこのような組成物を有する２枚のガラスシートでポリマー材料を挟んだ積層ガラス組立体に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１４．５重量％のＮａ２Ｏ、少なくとも１０．５重量％のＣａＯおよび総量で少なくとも０．５重量％の鉄（Ｆｅ２Ｏ３として測定する）を含む緑色ガラス組成物で、ガラスが実質的にマグネシウムを含まず、これにより作られたガラスが、少なくとも３０％の第一鉄値および２．８ｍｍ乃至５ｍｍの範囲の少なくとも一点での厚さにおいて少なくとも２８％の性能（光透過率と直射太陽熱透過率の差）を有する、緑色ガラス組成物。
【請求項２】
ＣａＯの量が１２％以下である、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
ＣａＯの量が１１％未満である、請求項２に記載の組成物。
【請求項４】
最大量で１重量％のＫ２Ｏをさらに含む、請求項１乃至３の何れかに記載の組成物。
【請求項５】
最大量で１重量％のＴｉＯ２をさらに含む、請求項１乃至４の何れかに記載の組成物。
【請求項６】
０．２０重量％乃至０．６０重量％の量でＴｉＯ２が存在する、請求項５に記載の組成物。
【請求項７】
ＴｉＯ２源がチタン鉄鉱である、請求項６に記載の組成物。
【請求項８】
最大量で１．６重量％のＡｌ２Ｏ３をさらに含む、請求項１乃至７の何れかに記載の組成物。
【請求項９】
最大量で１重量％のＺｒＯ２をさらに含む、請求項１乃至８の何れかに記載の組成物。
【請求項１０】
ＣｅＯ２およびＶ２Ｏ５の少なくとも一つをさらに含む、請求項１乃至９の何れかに記載の組成物。
【請求項１１】
２．８ｍｍの厚さにおいて少なくとも２８％の性能を有する請求項１乃至１０の何れかに記載の組成を持つガラスシート。
【請求項１２】
５ｍｍの厚さにおいて少なくとも２８％の性能を有する請求項１乃至１０の何れか一つに記載の組成を持つガラスシート。
【請求項１３】
少なくとも７０％の光透過率を有する請求項１乃至１０の何れか一つに記載の組成を持つガラスシート。
【請求項１４】
７０％乃至７５％（重量で）のＳｉＯ２、０．２５％乃至０．５５％のＴｉＯ２および０．７５％乃至０．９５％のＦｅ２Ｏ３を含む請求項１乃至１０の何れか一つに記載の組成物から形成されたガラスシートで、該ガラスが３３％乃至３７％の第一鉄値および呼び厚さ４ｍｍにおいて少なくとも７０％の光透過率を有する、ガラスシート。
【請求項１５】
７０％乃至７５％（重量で）のＳｉＯ２、０．２５％乃至０．４５％のＴｉＯ２および０．９５％乃至１．０５％のＦｅ２Ｏ３を含む請求項１乃至１０の何れか一つに記載の組成物から形成されたガラスシートで、該ガラスが３３％乃至３７％の第一鉄値および呼び厚さ３．１５ｍｍにおいて少なくとも７０％の光透過率を有する、ガラスシート。
【請求項１６】
７０％乃至７５％（重量で）のＳｉＯ２、０．５０％乃至０．６５％のＦｅ２Ｏ３および０．２５％乃至０．５５％のＴｉＯ２を含む請求項１乃至１０の何れか一つに記載の組成物から形成された第一鉄値が３３％乃至３７％のガラスシートで、該ガラスが呼び厚さ４．６ｍｍにおいて少なくとも７０％の光透過率を有する、ガラスシート。
【請求項１７】
請求項１乃至１６の何れかに記載の組成物からモノリシック形状で形成されるガラス。
【請求項１８】
中間層で分離された２枚のガラスシートを含む積層板で、該ガラスシートの少なくとも一方が請求項１乃至１５の何れか一つに記載の組成物から形成される、積層板。
【請求項１９】
前記ガラスシートの両方が請求項１乃至１５の何れか一つに記載の組成物から形成される、請求項１７に記載の積層板。
【請求項２０】
中間層がポリビニルブチラールである、請求項１７または１８に記載の積層板。
【請求項２１】
請求項１５に記載の組成物から形成された２枚のガラスシートおよびポリビニルブチラール中間層を含む積層板で、各シートが２．３ｍｍの厚さを有する、光透過率が少なくとも７０％の積層板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガラス組成物に関する。より詳細には、本発明は、酸化鉄を含んだ高性能緑色ガラスの製造用ガラス組成物に関する。「高性能」ガラスとは、ガラスの光透過率が熱透過率を大きく上回るガラスである。
【背景技術】
【０００２】
ガラスを自動車に用いる場合、ガラスの光透過率が主に重要となる。これは、Ｂ支柱より前にある車の窓ガラスは何れも、少なくとも７０％の光透過率を有することを多くの国が要求しているからである。熱透過率は、通常直射太陽熱透過率を表す略語「ＤＳＨＴ」で表される。熱透過率は、電磁スペクトルの赤外領域および、些細な量ではあるが、該スペクトルの可視部の放射を吸収するガラスの能力により決まる。場合によっては、スペクトルの紫外領域の光を吸収することも望ましい。酸化鉄は、ガラス組成物の着色剤として周知であり、かつ第一鉄および第二鉄の両者の混合物からなるという利点を有している。第一鉄はスペクトルの赤外領域の光を吸収し、第二鉄はスペクトルの紫外領域の光を吸収する。
【０００３】
高性能ガラスの製造のために、明らかにガラス組成物に添加する鉄中の、第二鉄に対する第一鉄の比を増やすことが望ましい。しかしながら、特にガラスがフロート法で作られる場合には、第一鉄含量だけを増やすことはできない。ひとつの問題は、鉄が熱の非常に優れた吸収体であることである。鉄は溶融タンクの熱を吸収し、よってタンクの底が冷える。このようにして、ガラスはより溶融しにくくなり、また失透およびシリカスカムの問題が浮上する。真空精製等の特別な技術を用いてガラスの第一鉄比を高くすることが可能である。しかし、このような方法は、操業するには極めて費用がかかる。高い第一鉄比を得る、より通常の方法は、炭素等の還元剤を原材料バッチ中に用いる方法である。しかし、炭素の使用もまた、シリカスカムの問題を発生させる。ちなみに、シリカスカムは溶融ガラス表面にある未溶融ケイ素の層であり、極端な場合には、ガラスの表面全体に広がる漂流物を形成することが指摘されている。
【０００４】
この問題を最小限に抑えるために、バッチに硫酸塩を加えることが通例である。このような硫酸塩は、通常硫酸ナトリウムまたは硫酸カルシウムの形状をとる。しかし、硫酸塩はガラスの溶融助剤であるばかりでなく、酸化剤としても働く。したがって、硫酸塩は炭素と反応しやすく、第一鉄を第二鉄に還元するための炭素が少なくなる。したがって、炭素の添加はガラスの第一鉄比を増やす単純な方法に思われるが、実際には、増やすことはできない、または少なくとも所望の程度に達しないのである。
【０００５】
ほとんどのガラスはナトリウムも含む。多くの特許明細書において、ナトリウム存在量は、１０％乃至２０％と開示されている。しかし、実際には、ナトリウム存在量は１２％乃至１３％の間にある。これには３つの主たる理由がある。第一に、組成物中のナトリウム量が高くなればなるほど、ガラスのコストは高くなる。さらに重要なことに、ガラス中のナトリウム量が多いと、ガラスの粘度に逆効果を及ぼす。より多量のナトリウムを使用することに関連する第三の主たる問題は、これから作ったガラスが、ガラスの染色によりしばしば立証される低い耐久性を有することであり、このような染色はガラスのユーザーに許容されない。
【０００６】
カルシウムもガラスに使われるが、多量に使われた場合、失透を起こすという欠点を有する。失透を起こさないおおよその上限は１１重量％である。マグネシウムもガラスに使われる。ガラス中のマグネシウム含量を減らした場合、従来のフロートガラスにおいて通常１０５０ｎｍ付近を中心とする、第一鉄による吸収の最小値は、より長波長に移行する。これにより光透過率の向上および太陽熱透過率の減少の両方につながり、この何れもが高性能ガラスにおいて明白に有益である。さらに、マグネシウムは、一般にバッチの高価な成分であり、マグネシウムを除去することによってガラスのコストは低減される。しかし、マグネシウムはガラス内の結晶成長速度を遅くしており、マグネシウムを除去することにより成長速度の増大は失透の際に顕著となることを意味する。さらに、マグネシウムはガラスの耐久性を向上させると信じられており、またマグネシウムの除去はガラスの耐久性に悪影響を与えると一般に信じられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、性能が２８％より大きく、理想的には３０％より大きく、第一鉄含量が３０％より大きい、前に概説した欠点を伴わずに容易に溶融できる鉄含有緑色ガラス組成物の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によると、少なくとも１４．５重量％のＮａ２Ｏ、少なくとも１０．５重量％のＣａＯおよび総量で少なくとも０．５重量％の鉄（Ｆｅ２Ｏ３として測定する）を含む緑色ガラス組成物で、ガラスが実質的にマグネシウムを含まず、これにより作られたガラスが、少なくとも３０％の第一鉄値および２．８ｍｍ乃至５ｍｍの範囲の少なくとも一点での厚さにおいて少なくとも２８％の性能（光透過率と直射太陽熱透過率の差）を有する、緑色ガラス組成物を設ける。
【０００９】
当業者にとってまさに明らかなように、「マグネシウムを含まない」という表現は、組成物にマグネシウムを添加しないことを示す。しかしながら、バッチ原料の不純物もしくは微量元素として、または炉の前の操業からの持ち越される残留物として、マグネシウムがガラス内に存在する。したがって、実際条件において、組成物中に存在するマグネシウムの最大量は、全成分の重量の約０．２％を超えることは有り得ない。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
このような組成物により、光透過率とＤＳＨＴとの間の差が少なくとも２８パーセントポイント、通常は３０％より大きいガラスが得られるということを、驚くべきことに発明者らは発見している。第一鉄値は３０％を越しているにもかかわらず、このような組成物を、従来技術により予測される欠点の全てを未然に防ぐ、または少なくとも最小限にしながら、フロート炉上で溶融することができる。
【００１１】
本発明の好ましい実施態様において、製造されたガラスは少なくとも７０％の光透過率および少なくとも３０％の性能を有する。
【００１２】
望ましくは、ガラスは総量で少なくとも０．８％の鉄を含む。第一鉄値が少なくとも３５％であると有利である。
【００１３】
組成物がナトリウムおよびカルシウムの両方を従来量より多く含んでいると、組成物は容易に溶融するということを発明者らは発見している。そうすることにより、単に溶融を容易にするために通常バッチ成分に加える硫酸塩の量を減らすことができる。還元剤、最も一般的には炭素を使うことにより、第二鉄を第一鉄に還元することが達成できる。しかし、前記の通り、還元剤および硫酸塩等の酸化剤の両方がバッチ中に存在する場合、これらが互いに打ち消す傾向にあり、所望の第一鉄比が達成できないということは、容易に認識されるであろう。しかし、本発明において、溶融を容易にするために必要な硫酸塩の量を減らすことができる。したがって、明らかに炭素は還元剤として硫酸塩にではなく第二鉄に働き、高い第一鉄比を達成することができる。逆に、炭素量を増やしながら、硫酸塩の量を実質的に一定に保つことができる。
【００１４】
しかし、過剰量のカルシウムが組成物中に存在すると、炉内で失透の問題を引き起こす。このため、組成物中に含まれるＣａＯの量を上限値１２％、好ましくは１１％未満に制限することが望ましい。
【００１５】
本発明の組成物は、カリウムおよびアルミニウムを（砂に不純物として存在する量を除いて）含まなくてもよい。しかし、これらの物質の一方または両方を、所望により本発明の組成物中に存在させることができる。カリウムは、ガラスの熱膨張係数を大きくし、アルミニウムはガラスの耐久性を向上する。存在するのであれば、カリウムの量は望ましくは１％以下である。同様に、アルミニウムの量が最大１．６％に制限されていることが好ましい。
【００１６】
さらに、ジルコニウムもガラスの耐久性を向上させるために組成物中に存在してもよいが、ジルコニウムの量は１％以下であることが好ましい。
【００１７】
さらに、チタンを組成物中に存在させることができる。ガラスの紫外線透過率を減らし、ゆえにガラス中の第一鉄に比べて第二鉄により生ずる効果を強めるという利点をチタンは有する。
【００１８】
これと関連して、チタンが組成物に含まれる場合、チタンがチタン鉄鉱の形であることが望ましい。チタン鉄鉱は、チタン酸第一鉄であり、したがってまた第一鉄比の高いガラスの製造を補助する。しかし、存在する場合には、ＴｉＯ２として測定されるチタンの量は、最大１％に制限されることが有利である。有利には、チタンの量は０．２０％乃至０．６０％の範囲内である。
【００１９】
共に紫外線放射の吸収体として働くセリウムおよび／またはバナジウムもまた、組成物に含むことができる。
【００２０】
本発明の組成物から作ったガラスシートは、厚さ５ｍｍにおいて少なくとも２８％の性能を有することができる。作られるガラスが比較的薄い、例えば２．８ｍｍの場合、本発明の組成物によりこのようなガラスが少なくとも２８％の性能を有することを可能にする。
【００２１】
本発明の好ましい実施態様において、７０％乃至７５％（重量で）のＳｉＯ２、０．２５％乃至０．５５％のＴｉＯ２および０．７５％乃至０．９５％のＦｅ２Ｏ３を含む組成物からガラスシートが形成され、ガラスは３３％乃至３７％の第一鉄値および呼び厚さ４ｍｍにおいて少なくとも７０％の光透過率を有する。
【００２２】
別の好ましい実施態様は、７０％乃至７５％（重量で）のＳｉＯ２、０．２５％乃至０．４５％のＴｉＯ２および０．９５％乃至１．０５％のＦｅ２Ｏ３を含む組成物から形成されたガラスシートで、ガラスが３３％乃至３７％の第一鉄値および呼び厚さ３．１５ｍｍにおいて少なくとも７０％の光透過率を有する、ガラスシートを提供する。
【００２３】
さらに別の実施態様において、７０％乃至７５％（重量で）のＳｉＯ２、０．５０％乃至０．６５％のＦｅ２Ｏ３および０．２５％乃至０．５５％のＴｉＯ２を含む組成物から形成されたガラスシートで、ガラスが３３％乃至３７％の第一鉄値および呼び厚さ４．６ｍｍにおいて少なくとも７０％の光透過率を有する、ガラスシートが設けられる。
【００２４】
上の何れの事例においても、ガラスはモノリシック形状である。しかし、それぞれの事例において、特に直前の段落において説明した事例において、ガラスは中間層を挟んだ２枚のガラスシートを含む積層板の形とすることができる。この場合、ガラスシートの少なくとも１枚、好ましくは両方が、本発明による組成物から作られる。この場合、中間層は有利にはポリビニルブチラールである。
【実施例】
【００２５】
説明のためだけに、次の実施例を参照して、本発明をさらに説明する。実施例において、表１は本発明に関する多数のガラスの組成を示し、表２は表１のガラスの種々の物理的および光学的特性を示し、表３は表１および表２に現れる特定のガラスを異なる厚さに変えたものの詳細を示す。
【００２６】
表２において、光透過率は、当業で周知の光源Ａを用いて測定する。直射太陽熱透過率は国際標準規格９０５０（ＩＳＯ９０５０）に従い、エアーマス（Air Mass）２において３５０ｎｍ乃至２１００ｎｍの範囲内に渡って測定される。表２に示した紫外線透過率は、当業で周知のパリームーン長方形法（Parry-Moon Rectangular Rule）に従って計測されている。同様に、ａ＊およびｂ＊値は、光源Ｃ下でＣｉｅ−Ｌａｂシステムにより計測したガラスの色座標である。Ｃｉｅ−Ｌａｂシステムおよび光源Ｃは共に当業で周知の用語である。
【００２７】
【表１】
2010235445.tif 000002
【００２８】
【表２】
2010235445.tif 000003
【００２９】
【表３】
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【００３０】
本発明のガラスは、主として自動車用途を意図したものである。積層形状で用いられる場合、ポリビニルブチラール等の好適な積層材料のフィルムを、本発明による組成物を有するガラスシートと適当な特性を有する第２のガラスシートとの間に挟むことができる。しかし、好ましくは、本発明による組成物を有する２枚のガラスの間に積層フィルムを挟む。多くの国における法的必要条件を満たすためには、特にＢ支柱より前に位置する光に関して、積層構造体は少なくとも７０％の光透過率を有しなければならない、ということは容易に理解されよう。明らかに、積層構造体が依然として２８％以上の性能を有するように、積層板の外層を形成するガラスを選択することが望ましい。
【００３１】
本発明の範囲を逸脱することなく、本発明のガラスに種々の軽微な改良を施すことができるということは、当業者にとって直ちに明らかであろう。したがって、例えば、本発明のガラスを建築目的に使用可能である。
【外国語明細書】
2010235445000001.pdf