(57)【要約】ガラス組成物の溶融温度及び／又は二次成形温度及び／又は液相線温度を調整する（例えば、低下させる）方法であって、該ガラス組成物の曲げ温度及びアニーリング温度を実質的に変えることなく成し遂げることのできる上記方法を提供する。この方法は、該ガラス組成物中のＭｇＯの量を減少させ、且つ、ＣａＯ、Ｒ2Ｏ（Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏ）、Ａｌ2Ｏ3及びＳｉＯ2を同じ量又はほぼ同じ量だけ増加させる工程を包含する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣａＯ及びＭｇＯを含有するガラス組成物の、溶融温度、二次成形温度、液相線温度、及びそれらのいずれかの組み合せから選ばれるガラス特性のための温度を低下させる方法において、
前記ＭｇＯを、選定した重量％だけ減少させる工程と、
ＣａＯ、Ｒ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２から選ばれる成分の少なくとも２種を、実質的に同じ重量％だけ増大させる工程と
を包含する、上記方法。
【請求項２】
ＣａＯを、９重量％より大きく且つ１２重量％以下に増大させる工程を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＣａＯを、１０重量％以上に増大させる工程を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ＭｇＯを、３重量％未満に減少させる工程を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ＭｇＯを減少させると共に、Ｎａ２Ｏ及びＣａＯを増大させる工程を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ＣａＯ ＋ ＭｇＯの合計量を、１０．５重量％より大きい量に維持する工程を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
鉄を多量含有するガラスでは、ＭｇＯの量が１〜３重量％の範囲である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
鉄を少量含有するガラスでは、ＭｇＯの量が０．０１〜０．１５重量％の範囲である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ＣａＯ ＋ Ｒ２Ｏ ＋ Ａｌ２Ｏ３の合計量を、２３〜２９重量％の範囲に維持する工程を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ガラス組成物が、約２５１０°Ｆ〜約２６５０°Ｆ（１３７６℃〜１４５４℃）の範囲の溶融温度と、約１８００°Ｆ〜１８９４°Ｆ（９８２℃〜１０３４℃）の範囲の二次成形温度と、約１７８０°Ｆ〜１８５０°Ｆ（９７１℃〜１０１０℃）の範囲の液相線温度とを与える、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ＭｇＯの量を減少させると共に、それに付随して全ての材料を増大させる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
ガラス組成物が、約２５２０°Ｆ〜約２６４０°Ｆ（１３８２℃〜１４４９℃）の範囲の溶融温度と、約１８０５°Ｆ〜１８８４°Ｆ（９８５℃〜１０２９℃）の範囲の二次成形温度と、約１７８９°Ｆ〜１８４５°Ｆ（９７６℃〜１００７℃）の範囲の液相線温度とを与える、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ＭｇＯを、選定した重量％だけ減少させる工程と、
ＣａＯ、Ｒ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２から選ばれる成分の少なくとも２種類を、実質的に同じ重量％だけ増大させる工程と
を包含する、ガラス組成物の溶融温度、二次成形温度及び液相線温度を低下させる方法であって、前記組成物中のＣａＯ又はＭｇＯの少なくとも１種の少なくとも一部分を、金属酸化物であってその金属が、Ｃａ＋＋又はＭｇ＋＋の少なくとも１種よりも小さい場強度を有する該金属酸化物と置換する、上記方法。
【請求項１４】
ＣａＯ又はＭｇＯの少なくとも一部分を、少なくとも１種の金属酸化物であってその金属がＢａ又はＳｒから選ばれる該金属酸化物と置換する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
ガラス組成物の溶融温度、二次成形温度及び液相線温度の少なくとも１つを低下させ、同時に該ガラスの軟化温度及びアニーリング温度を実質的に維持する方法であって、
ＭｇＯを、選定した重量％だけ減少させる工程と、
ＣａＯ、Ｒ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２から選ばれる成分の少なくとも２種類を、実質的に同じ重量％だけ増大させる工程であって、その増大量がＣａＯの実質的量を含む該工程と
を包含する、上記方法。
【請求項１６】
ＳｉＯ２      ７０〜７５重量％
Ｎａ２Ｏ      １２〜１５重量％
Ｋ２Ｏ          ０〜５重量％
ＣａＯ         ９重量％より多い
ＭｇＯ         ４重量％未満
Ａｌ２Ｏ３       ０．０１〜４重量％
ＳＯ３          ０〜１重量％
Ｆｅ２Ｏ３       ０〜２重量％
を含有するガラス組成物であって、しかも
ＳｉＯ２ ＋ Ａｌ２Ｏ３          ７０重量％以上
Ｎａ２Ｏ ＋ Ｋ２Ｏ             １２〜１７重量％
ＣａＯ ＋ ＭｇＯ               ９〜１４重量％
ＣａＯ ＋ Ｒ２Ｏ ＋ Ａｌ２Ｏ３  ２３〜２９重量％
である、上記ガラス組成物。
【請求項１７】
ガラス組成物が、約２５１０°Ｆ〜約２６５０°Ｆ（１３７６℃〜１４５４℃）の範囲の溶融温度と、約１８００°Ｆ〜１８９４°Ｆ（９８２℃〜１０３４℃）の範囲の二次成形温度と、約１７８０°Ｆ〜１８５０°Ｆ（９７１℃〜１０１０℃）の範囲の液相線温度とを与える、請求項１６に記載のガラス組成物。
【請求項１８】
多量の鉄を含有するガラスでは、ＭｇＯの量が１〜３重量％の範囲である、請求項１６に記載のガラス組成物。
【請求項１９】
少量の鉄を含有するガラスでは、ＭｇＯの量が０．０１〜０．１５重量％の範囲であり、しかも、該ガラスが約１７９０°Ｆ〜１８２０°Ｆ（９７６℃〜９９４℃）の範囲の液相線温度を有する、請求項１６に記載のガラス組成物。
【請求項２０】
液相線温度が、約１７８９°Ｆ〜１８４５°Ｆ（９７６℃〜１００７℃）の範囲である、請求項１６に記載のガラス組成物。
【請求項２１】
ＣａＯ ＋ Ｒ２Ｏ ＋ Ａｌ２Ｏ３が、２４〜２８重量％の範囲である、請求項１６に記載のガラス組成物。
【請求項２２】
ＣａＯが、９より大きく１２重量％までの範囲である、請求項１６に記載のガラス組成物。
【請求項２３】
ＣａＯ ＋ ＭｇＯが、１０〜１３．５重量％の範囲である、請求項１６に記載のガラス組成物。
【請求項２４】
請求項１の方法によって製造される板ガラス生成物。
【請求項２５】
請求項１の方法によって製造されるフロートガラス生成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
本出願は、２００１年２月９日に出願された、「曲げ温度及びアニール温度を実質的に変化させることなくガラスの溶融温度及び二次成形温度を調整する方法並びにそれによって製造されるガラス物品(METHODS OF ADJUSTING GLASS MELTING AND FORMING TEMPERATURES WITHOUT SUBSTANTIALLY CHANGING BENDING AND ANNEALING TEMPERATURES AND ARTICLES PRODUCED THEREBY)」なる名称の米国特許シリアル番号０９／７８０８８７号の部分継続特許出願である。この米国特許出願明細書は、言及することにより、本明細書に組み入れる。
【０００２】
（１．発明の分野）
本発明は、概して、改善された溶融特性と清澄特性(refining characteristics)とを有するガラス組成物に関し、また、一層詳しく言えば、好ましくは、所望により、ガラスの曲げ粘性及び／又はアニーリング粘性の温度を実質的に変えることなく、溶融温度及び／又は成形粘度の温度及び／又は失透温度を低下させるために、ガラスの組成を調整する方法に関する。本発明はまた、該ガラス組成物から造られたガラス物品にも関する。
【背景技術】
【０００３】
（２．技術的考案）
ガラス製造者は、ガラスバッチ原料を溶融し、該溶融ガラスを清澄化してガラス物品を形成する。例えば、従来のフロートガラス法において、ガラスバッチ原料は、炉又は溶融室で加熱して、ガラス溶融体を形成する。溶融済みスズ浴の上にガラス溶融体を注ぐ。溶融済みスズ浴の上で、ガラス溶融体が形成され、連続的に冷却されて、フロートガラスリボン(float glass ribbon)が形成される。フロート板ガラス等の固体ガラス物品を形成するために、フロートガラスリボンは、冷却され切断される。使用される個々の諸バッチ原料、及びそれらの相対量は、ガラス物品の所望の特性に基づいて選定される。典型的なガラスバッチ組成物は、２、３例を挙げると、米国特許第５，０７１，７９６号；同第５，８３７，６２９号；同第５，６８８，７２７号；同第５，５４５，５９６号；同第５，７８０，３７２号；同第５，３５２，６４０号；及び同第５，８０７，４１７号明細書に開示されている。
【０００４】
ガラス製造技術における当業者によって認識されるように、ガラス組成物の特性は、該ガラス組成物の温度特性と粘度特性とに基づいて規定することができる。例えば、ガラスの「溶融温度」は一般に、ガラスが１００ポアズの粘度を有する温度として定義されており、この温度は一般に、「対数２（ｌｏｇ２）」の粘度（即ち、ポアズ単位でのガラスの粘度の対数は、２である）の温度と呼ばれている。同様に、「二次成形温度」（対数４の粘度）、「曲げ温度」（対数７．６の粘度）、「アニーリング温度」（対数１３の粘度）、及び「歪み点(strain point」（対数１４．５の粘度）は、ポアズ単位でのガラスの粘度の対数がそれぞれ、４、７．６、１３、及び１４．５である温度として定義されている。「液相線温度」は、ガラスが失透し始める温度であり、それによって、ガラス生成物に望ましくない濁りが生じることがある。二次成形温度と液相線温度の間の差分は、「使用範囲(working range)」として知られている。通常、４０°Ｆ（２２℃）以上に及ぶ使用範囲を有することが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガラス組立て加工業者は、ガラス製造業者から板ガラスを購入し、これら板ガラスを種々の商品（例えば、建築用窓、鏡、シャワードア、自動車の窓、断熱ガラスユニット、等）に加工する。この加工は典型的には、板ガラスを加熱して該板ガラスを曲げ、次いで、制御可能なように該板ガラスを冷却して、該板ガラスをアニーリングし、焼入れする(temper)か、又は加熱強化する。特殊なタイプのガラスのための焼入れ温度及び／又はアニーリング温度は、組立て加工（二次加工）プロセスにおける重要な経済的要因であり、費用がかかり且つ時間がかかっている現行の組立て加工プロセスを実質的に変更することなく、容易に変えることはできない。
【０００６】
板ガラスに対する輸送総トン数及び品質の要求が増大しているため、板ガラス製造業者は、それらガラスの製造量を増大させると共に、板ガラスの製造コストを低減させる必要に迫られている。多くのガラス製造業者は、彼等のガラス炉を益々高い処理量(throughput)と温度とで作動させ、増大しているガラスの需要に応じている。しかし、この、ガラス製造量を増大させる必要性のために、幾つかの問題点が生じている。例えば、従来の板ガラス炉の作動温度は典型的には、２８５０°Ｆ（１５６４℃）程度である。炉によって一層多くのガラスバッチ原料を処理する場合、一層短い時間で、増大している量のガラスバッチ原料を溶融させるためには、一層多くの燃料が必要である。この増大している燃料使用量は、板ガラス又はガラス物品の製造コストを著しく増大させて、溶融操作のための熱効率を低下させる結果となる。更に、増大した処理量及び高温で溶融室を稼動させれば、例えば、シリカのクラウン(crown)及び胸壁(breast walls)に熱的損傷及び／又は化学的損傷を生じさせることによって、溶融室の耐火物に損傷を与えることもある。この耐火物の損傷は、溶融室の上部構造物の早期故障又は早期崩壊を引き起こし、ガラス中に固体欠陥(solid defects)を生じさせることがある。
【０００７】
フロートガラス法によって造られるガラスの二次成形温度は、該ガラスの失透を回避するために十分高い温度に保持され、それによって、フロートガラス生成物中に結晶質欠陥が生じる。幾つかのガラス組成物に対して、そのような一層高い二次成形温度は、溶融スズ浴に溶融ガラスを送出するセクション(sections; 区画)を包含する、フロートガラス溶融室のセクションの溶出速度が増大することに関し問題となることがある。例えば、溶融室の二次成形用耐火物の耐用年数が減少することがある。
【０００８】
従って、ガラス組成物（従って、該ガラス組成物が造られるバッチ原料）を調整して、一層低い溶融点及び／又は一層低い二次成形温度及び／又は一層低い液相線温度を与える方法を、ガラス製造業者に提供することは好都合であろう。前者は、燃料の使用量と溶融室の生じ得る損傷とを減少させると同時に、出発ガラス組成物と実質的に同じ曲げ温度及びアニーリング温度を維持するのに役立つ。後者は、二次成形用耐火物を包含する溶融室のセクションの耐用年数を伸ばすことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（発明の概要）
本発明は、ガラス組成物の溶融温度及び／又は二次成形温度及び／又は液相線温度を調整する（例えば、低下させる）方法を提供する。そのような調整は、該ガラスの曲げ温度及び／又はアニーリング温度の実質的な変化を回避することができる。酸化カルシウム（ＣａＯ）及び酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を含有するガラス組成物に向けられた本発明の１つの面において、ＣａＯの量（例えば、重量％）を増大させ、且つ実質的に同じ量（重量％）だけＭｇＯを減少させれば、結果として、ガラスの曲げ温度及びアニーリング温度を実質的に変化させることなく、溶融温度及び二次成形温度が低下したガラスが得られることが見出だされた。また、ガラス中のＭｇＯの量を減少させ、且つＣａＯ、Ｒ２Ｏ（Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏ）、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＳｉＯ２の少なくとも２種以上の量を増大させることによって、液相線温度を低下することも見出だされた。これら物質の量の減少とそれに伴なう増大とは、ガラス溶融体の腐食性(corrosiveness; 浸食性)に悪影響を与えることなく行われる。更に、溶融温度、軟化温度及び／又は液相線温度のいずれかの温度に、前述の諸物質の２種以上のいずれかの量の随伴的増加量は影響を受ける。例えば、異なる溶融室からの複数のガラス組成物を組み合わせて、後続のいずれかの曲げ操作及びアニーリング操作のための共通の軟化点を得るために、ガラスの軟化点は変更することができる。この場合、ＣａＯ及びＲ２Ｏ及び／又はＡｌ２Ｏ３及び／又はＳｉＯ２の量を増加させて、これら物質の２種以上の全増加量がＭｇＯの減少量と等しくなるようにする。
【００１０】
本発明のもう１つの面における、ガラス組成物の溶融温度及び二次成形温度を低下させる方法は、該ガラス組成物のＣａＯ及び／又はＭｇＯの少なくとも幾らかを、金属酸化物であってその金属イオンが、Ｃａ＋＋及び／又はＭｇ＋＋よりも小さい場強度(field strength)を有する該金属酸化物（例えば、Ｂａ＋＋又はＳｒ＋＋）と置換する工程を包含する。
【００１１】
また、板ガラスを製造する上で好都合な諸特性を有するガラス組成物も提供される。１つの具体例のガラス組成物は、約２５７０°Ｆ〜約２５９０°Ｆ（１４１０℃〜１４２１℃）の範囲の溶融温度と、約１８５０°Ｆ〜約１８９４°Ｆ（１０１０℃〜約１０３４℃）の範囲の二次成形温度とを有している。そのガラス組成物は、約１３００°Ｆ〜約１３５０°Ｆ（７０４℃〜約７３２℃）の範囲の曲げ温度と、約１０１６°Ｆ〜１０２０°Ｆ（５４７℃〜５４９℃）の範囲のアニーリング温度とを有している。
【００１２】
本発明のもう１つの面において、ガラス組成物は、該組成物を過度に腐食性にするようにアルカリ成分を増大させることなく、低下した液相線温度を有している。そのような面におけるガラス組成物は、約２５１０°Ｆ〜約２６５０°Ｆ（１３７６℃〜約１４５４℃）の範囲の溶融温度と、約１８００°Ｆ〜約１８９４°Ｆ（９８２℃〜１０３４℃）の範囲の二次成形温度と、約１７８０°Ｆ〜約１８５０°Ｆ（９７１℃〜１０１０℃）の範囲の液相線温度とを有している。該ガラス組成物は、約１３００°Ｆ〜約１３５０°Ｆ（７０４℃〜約７３２℃）の範囲の曲げ温度と、約１０１６°Ｆ〜１０２０°Ｆ（５４７℃〜５４９℃）の範囲のアニーリング温度とを有することがある。そのようなガラス組成物におけるＭｇＯの量は、一層多量の鉄を含有するガラスでは、約１〜約３重量％の範囲であり、一層少量の鉄を含有するガラスでは、約０．０１〜０．１５重量％の範囲である。一層多量の鉄を含有するガラスは、少なくとも０．１重量％の鉄含量を有しており、一層少量の鉄を含有するガラスは、０．１重量％未満の鉄含量を有している。
ＣａＯ ＋ Ｒ２Ｏ ＋ Ａｌ２Ｏ３の合計量が約２３〜約２９重量％の範囲にあるとき、該合計量はＭｇＯの減少を補うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
上述の解説及び次の諸実施例から認識されると思うが、本発明のガラス組成物は、実質的に同じ製造特性を維持しながら、改善された溶融特性と清澄特性とを与える。例えば、本発明のガラス組成物によって溶融温度が減少すれば、ガラスの諸バッチ成分を初期に溶融するのに平均して一層少ない燃料を必要とする。加えて、本発明のガラス組成物に従って形成した結果としてのガラス物品はまた、本発明を実施しないで生じる融点よりも一層低い融点をも有する。このことは、本発明のガラス物品をガラス溶融室中でカレットとして使用する場合、燃料の所要量を更に低減させる該カレットを溶融するのに一層少ない燃料を必要とすることを意味する。更に、ガラス物品は、ガラス組立て加工業者が、市販のガラス製品を製造するのに使用される組立て加工パラメータ(fabricating parameters)（例えば、曲げ温度及びアニーリング温度）を変化させることを必要とせずに、該組立て加工業者の現行の曲げ装置、曲げ方法、アニーリング装置及びアニーリング方法を用いて、該組立て加工業者が使用することができる。更に、石灰石（ＣａＯ源）は典型的には、ドロマイト（ＣａＯ及びＭｇＯの源）よりも安価である。従って、ガラス組成物中のＣａＯの量を増大させ、ＭｇＯの量を減少させることは、バッチ内には一層多くの石灰と一層少ないドロマイトが必要であることを意味し、このことによって、ガラスバッチのコストが低減される。
【００１４】
本発明の更なる面において、上述のようなガラス組成物中のＣａＯとＭｇＯとの相対量を変化させることの他に、ガラスの１種以上の成分（例えば、ＣａＯ及び／又はＭｇＯ）は、一層小さい場強度(field strength)を有する物質で全体的に又は部分的に置換することができる。ＣａＯ及び／又はＭｇＯは、Ｃａ＋＋又はＭｇ＋＋よりも一層小さい場強度を有する物質（例えば、Ｂａ＋＋又はＳｒ＋＋を含有する酸化物）で全体的に又は部分的に置換することができる。
【００１５】
次の諸実施例は、本発明の原理を例証するために与える。しかし、本発明は、与えられている特定のそれら実施例に限定されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（発明の記述）
本明細書及び特許請求の範囲で使用した、寸法、物理的特性、プロセスパラメータ、成分の量、反応条件、等を表わす全ての数字は、全ての場合、用語「約」によって修正されているものと解釈されるべきである。従って、そうではないと指摘しない限り、本明細書及び特許請求の範囲に開示されている数値は、本発明によって得ようと試みられている所望の諸特性によって変化し得る近似値である。各々の数値は、少なくとも、特許請求の範囲と同等の原理を適用することを制限する試みとしてではなく、報告された数の有効数字を考慮し、且つ、通常の丸めの手法を適用することによって解釈すべきである。更に、本明細書及び特許請求の範囲に開示する範囲は全て、その中に含まれる全てのサブ範囲(subranges; 部分範囲)を包含するものと解釈すべきである。例えば、「１〜１０」なる表示範囲は、１なる最小値と１０なる最大値の間の全てのサブ範囲［即ち、１以上の最小値で始まり、１０以下の最大値で終る全てのサブ範囲（例えば、５．５〜１０）］を包含するものと見なすべきである。加えて、量に関する数字記号の内容はいずれも、別に規定してなければ、ガラス組成物の全重量に基づく「重量％」による。本明細書及び特許請求の範囲に開示するガラス組成物の全鉄含有量は、現実に存在する形態とは関係なく、標準的分析慣習に従って、Ｆｅ２Ｏ３に置き換えて表わす。本明細書及び特許請求の範囲で使用する用語「太陽エネルギー制御(solar control)」及び「太陽エネルギー制御特性(solar control properties)」は、ガラスの太陽エネルギー制御特性（例えば、可視光透過率及び／若しくは可視光反射率、赤外線透過率及び／若しくは赤外線反射率、又は紫外線透過率及び／若しくは紫外線反射率）に影響を与える特性を意味する。
【００１７】
本発明は、ガラス組成物を調整して、該ガラス組成物の溶融温度及び／又は二次成形温度及び／又は液相線温度を変える（例えば、低下させる）方法であって、ガラスの曲げ温度及び／又はアニーリング温度を実質的に変えることなく、成し遂げることのできる該方法を提供する。もう１つの方法として、特定のガラス組成物の曲げ温度及び／又はアニーリング温度は、そのような温度が、一層広い範囲のガラス組成に合う(match)ように変更することができる。本発明はまた、フロートガラス法に対してとりわけうまく適合する改善された溶融特性及び二次成形特性を有するガラス組成物をも提供することができる。先ず、本発明を実施して、前述の特定の諸温度を調整する典型的な方法について解説し、次いで、本発明の典型的な諸ガラス組成物について解説する。
【００１８】
本発明は、如何なるタイプのガラスを用いて実施することも可能であるが、本発明は、主成分としてのシリカを、他の溶融化助剤及び清澄化助剤と一緒に有する板ガラス組成物（例えば、ソーダ・石灰・シリカガラス組成物）に対しては、とりわけ良く適合する。基礎のソーダ・石灰・シリカガラス組成物は、シリカ（砂）、ソーダ灰（ソーダの炭酸塩）、ドロマイト（カルシウム及びマグネシウムの炭酸塩）、石灰石（カルシウムの炭酸塩）、及び酸化剤（例えば、硝酸塩又は硫酸塩）を有するバッチから形成される。石灰石及びドロマイトは、シリカの溶融を助け且つガラス生性物の耐久性を改善するためのフラックスとして役立つ。当業者は認識すると思われるが、それらバッチ成分の相対量は、製造すべきガラスの所望の組成によって決まる。
【００１９】
溶融室の中にバッチ原料を供給する前か又は溶融している間に、バッチ原料にカレット(cullet)を添加することができる。カレットは、透明ガラスであっても良いし、又は通常の着色剤を含有していても良い。カレットはまた、第一鉄状態又は第二鉄状態の鉄を含有していても良い。とは言え、大抵の太陽エネルギー制御ガラス生成物のためには、第一鉄状態が望ましい。
【００２０】
ガラスの最終特性（例えば、赤外線透過率、赤外線反射率、又は紫外線透過率、紫外線反射率、又は光学的特性、審美性、等）に影響を与える追加的物質を、バッチに添加することもできる。そのような物質には、チタン、セレン、コバルト、セリウム、バナジウム、モリブデン、クロム、ニッケル、マンガン、銅、及びこれらのいずれかの組み合わせの単体又は化合物が包含される。通常、これらのタイプの物質の量が増大するにつれて、結果として得られるガラスの赤外線透過率及び紫外線透過率は低下する。更に、これらの物質の幾つかは、ガラスの着色剤として作用することがあり、また、板ガラス工業及び／又はフロートガラス工業で知られている他の着色剤も添加することができる。
【００２１】
本発明のガラス組成物は、少量の他の物質［例えば、溶融助剤及び清澄助剤、混入物又は不純物（例えば、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、イオウ、ストロンチウム、ジルコニウム、塩素、コバルト、ニッケル、セレン、クロム、モリブデン、バリウム、チタン、セリウム、スズ、亜鉛又は鉄）］を含有することがある。
【００２２】
上記で解説したようなフロート法において、溶融スズ上でガラスを形成する結果として、適度な量の酸化スズが、溶融スズと接触している側のガラス表面部分の中に移動することがある。たとえ、フロートガラスを形成するためのバッチ原料にスズ化合物が意図的に添加されていなかったとしても、１枚のフロートガラスは、ＳｉＯ２濃度を有することがある。この濃度は、溶融スズと接触していたガラス表面の下の最初の２５μｍでは０．０５〜２重量％となることがある。ＳｉＯ２の典型的な背景濃度は、３０ｐｐｍほども高いことがある。溶融スズによって支えられたガラス表面の最初の１０Å付近の高濃度スズによって、そのガラス表面の反射率が僅か増大することがある；しかし、ガラスの諸特性に及ぼす全体的影響は微小である。
【００２３】
本発明を実施する場合、ガラス組成物（とりわけ、ソーダ・石灰・シリカ板ガラス組成物）に関し、該ガラス組成物中のＣａＯを、選定量（重量％）だけ増大させ；同時に、ＭｇＯを、同じ選定量（即ち、ＣａＯと同じ重量％の変化）だけ、又は実質的に同じ量（例えば、選定量の±５重量％以下、例えば、選定量の±５重量％又はそれ以下、例えば、選定量の±４重量％又はそれ以下、例えば、選定量の±３重量％又はそれ以下、例えば、選定量の±１重量％又はそれ以下、好ましくは選定量の±１重量％未満）だけ減少させ；同時に、ＣａＯ ＋ ＭｇＯの合計量を実質的に一定に保持する（例えば、その合計量を、出発合計量の±５重量％以内に、例えば、±３重量％以内に、例えば、±１重量％以内に、好ましくは±１重量％未満以内に保持する）；ことによって、該ガラスの曲げ温度及びアニーリング温度を実質的に変えることなく、該ガラスの溶融温度及び二次成形温度を低下させることを見出だした。本発明を制限する訳ではないが、この結果は少なくとも部分的に、カルシウムイオンの原子場強度(atomic field strength)［通常、ｚ／ａ２（式中、「ｚ」はイオン電荷であり、「ａ」はカチオンとアニオンの間の核間距離である）と呼ばれる］（０．３３）が、マグネシウムイオンの原子場強度（０．４５）よりも小さいという事実に基づくものと思われる。このより小さい、カルシウムイオンの原子場強度は、マグネシウムの共有結合強度と比べてより小さいカルシウムの共有結合強度を生じさせ、従って、カルシウムの共有結合を破壊するための剪断力はより小さく、それによって、溶融温度及び二次成形温度の範囲においてガラス粘度はより小さくなると思われる。
【００２４】
本発明の１つの特定の具体例において、ガラス組成物中におけるＭｇＯに対するＣａＯの相対量（該ガラス組成物の全重量に基づく重量％）を増大させ、同時に、ＣａＯ ＋ ＭｇＯの合計量（該ガラス組成物の全重量に基づく重量％）を、１２〜１５重量％（例えば１２．１〜１５重量％、例えば１２．５〜１３．０重量％、例えば１２．８〜１２．９重量％）の範囲に維持すれば、該ガラスの曲げ温度及びアニーリング温度を実質的に変えることなく、この調整を行う前に比べて、一層低い溶融温度と一層低い二次形成温度とを有するガラスが得られることが見出だされた。本明細書及び特許請求の範囲における字句「曲げ温度及びアニーリング温度を実質的に変えることなく」又は「曲げ温度及びアニーリング温度を実質的に維持して」は、ガラスの曲げ温度及びアニーリング温度が、せいぜい約１°Ｆ〜約１０°Ｆ（０．５℃〜５℃）しか、好ましくはせいぜい約２°Ｆ〜約５°Ｆ（１℃〜３℃）しか、一層好ましくは約５°Ｆ（３℃）より少なく、更に一層好ましくはせいぜい約４°Ｆ（２．５℃）しか、なおさら一層好ましくは約３°Ｆ（２℃）より少なく、また最も好ましくは約２°Ｆ（１℃）より少なく変化することを意味する。
【００２５】
以下に示す実施例１〜実施例５において、種々の典型的な諸ガラス組成物をモデル化し、本発明の実施に従って、ＣａＯとＭｇＯとの重量％を変化させ、同時に、他の諸ガラス成分を実質的に変化しない状態に維持することによる効果を示す。当業者には認識されると思うが、これらのガラス組成物を形成するためには、バッチ成分（例えば、石灰石及びドロマイト）を調整して、所望のガラス組成物を生成する。
【００２６】
ガラスの挙動に関するこの新たな理解に基づき、ガラスの諸製造パラメータ（例えば、曲げ温度及び／又はアニーリング温度）に悪影響を与えることなく、以前実施されてきたＣａＯとＭｇＯとの量（重量％）に比べて、相対的に一層大きいＣａＯ量と一層小さいＭｇＯ量とを有する諸ガラス物品を造ることができる。
【００２７】
本発明の特徴を含む典型的なガラス組成物は、次のように特徴付けられる：
【００２８】
【表１】
2005505483.tif 000002
【００２９】
当業者には認識されると思うが、上記に解説したような他の通常の成分又は要素（例えば、着色剤、太陽エネルギー制御物質、混入物、等）もまた、該ガラスの中に存在していても良い。
【００３０】
上記の典型的な組成物において、該組成物の全重量に基づき、ＣａＯは９重量％より大きいのが好ましく、且つ、ＭｇＯは４重量％未満であるのが好ましい。例えば、ＣａＯは１０重量％以上、例えば１０〜１０．５重量％、例えば１０．２５±０．２５重量％である場合がある。ＭｇＯは３重量％以下、例えば２〜３重量％、例えば２．５±０．５重量％である場合がある。ＣａＯ ＋ ＭｇＯの合計重量％は、約１２．８〜１２．９、例えば１２．８５±０．５であるのが好ましい。追加の典型的な諸ガラス組成物には、
【００３１】
【表２】
2005505483.tif 000003
が包含される。
【００３２】
上記の、追加の典型的なガラス組成物によって、２６００°Ｆ（１４２５℃）未満、例えば２５００°Ｆ〜２６００°Ｆ（１３７０℃〜１４２５℃）、例えば２５７０°Ｆ〜２５９０°Ｆ（１４１０℃〜１４２１℃）の溶融温度と、約１９００°Ｆ（１０３７℃）未満、例えば１８００°Ｆ〜１９００°Ｆ（９８１℃〜１０３７℃）、例えば１８５０°Ｆ〜１８９４°Ｆ（１０１０℃〜１０３４℃）の二次形成温度とが得られる。そのガラスは、約１４００°Ｆ（７５９℃）未満、例えば１３００°Ｆ〜１４００°Ｆ（７０４℃〜７５９℃）、例えば１３００°Ｆ〜１３５０°Ｆ（７０４℃〜７３２℃）の曲げ温度と、約１０５０°Ｆ（５６５℃）未満、例えば１０１０°Ｆ〜１０５０°Ｆ（５４３℃〜５６５℃）、例えば１０１６°Ｆ〜１０２０°Ｆ（５４７℃〜５４９℃）のアニーリング温度とを有するのが好ましい。
【００３３】
本発明のもう１つの特定の具体例において、ＣａＯ、Ｒ２Ｏ（Ｎａ２Ｏ及び／又はＫ２Ｏ）、ＳｉＯ２及び／又はＡｌ２Ｏ３の１種以上（全てを包含する）の相対量（ガラス組成物の全重量に基づく重量％）を増大させ、同時に、該ガラス組成物中のＭｇＯの量を減少させれば、ガラス溶融体の腐食性(corrosiveness)に悪影響を及ぼすことなく、液相線温度が低下することが見出だされた。次の諸成分の全量（ガラス組成物の全重量に基づく重量％）は付随的に(concomitantly)、次の範囲内に維持する：
【００３４】
【表３】
2005505483.tif 000004
【００３５】
表１のガラス組成物と同様に、上記で解説したような他の通常の成分又は要素（例えば、着色剤、太陽エネルギー制御物質、混入物、等）もまた、表３のガラス組成物の中に存在していても良い。ＭｇＯの量は、通常３重量％未満であるが、米国特許第５，０３０，５９４号明細書に記載のガラスのような低含量の鉄を含有するガラスでは更に低い。この米国特許明細書は言及することによって本明細書に組み入れる。低含量の鉄を含有するガラスにおいて、ＭｇＯの量は、０．０１〜０．１５重量％の範囲である場合がある。これらのガラス組成物の液相線温度は、１７９０°Ｆ〜１８２０°Ｆ（９７６℃〜９９４℃）の範囲である。如何なる形態（第一鉄及び／又は第二鉄）であっても、少なくとも０．１重量％の量の一層高い含量の鉄を含有するガラスのＭｇＯは、１〜３重量％の範囲に及ぶ。
【００３６】
これらの成分の量を含有するガラス組成物から、好ましくは２０°Ｆ（約１１℃）、最も好ましくは３０°Ｆ（約１７℃）低下した、一層低い液相線温度を有するガラスが得られる。このことは、この調整を行う前の他のあらゆるものと比べて、十分な溶融温度と二次成形温度とを維持しながら成し遂げることができる。この調整はまた、所望により、該ガラスの曲げ温度及びアニーリング温度を実質的に変えることなく実施することができる。この後者の調整に関し、増大した量の物質は実質的にＣａＯである。本明細書及び特許請求の範囲において「実質的に(substantially)」とは、該ガラスの曲げ温度及びアニーリング温度を実質的には変えないような、ＣａＯの量をいう。表３からのガラス組成物の溶融温度、二次成形温度及び液相線温度は、表４に示す範囲にある場合がある。
【００３７】
【表４】
2005505483.tif 000005
【００３８】
上記の典型的な諸ガラス組成物は、本発明の一般的概念を説明するように与えられているが、本発明は、これらの特定の典型的な諸具体例に限定されないものと理解すべきである。
【実施例１】
【００３９】
予測的実施例１
諸板ガラス組成物と、それらのそれぞれの温度関連特性とのデータベースを構築した。このデータベースは主として、フロートガラス法によって造った市販の諸板ガラス組成物に基づいた。続いて、このデータベースは、市販の「データ・デスク(Data Desk)」及び「ＳＡＳ」統計プログラムを用いて統計的にモデル化を行い、種々のガラス特性（例えば、溶融温度、二次成形温度、曲げ温度、アニーリング温度、液相線温度、及び使用範囲(working range)）を求めるためのアルゴリズム（演算手順）を開発した。結果として得られたアルゴリズムは、マイクロソフト社(Microsoft Corporation)からのエクセル［ＥＸＣＥＬ（登録商標）］メニューで利用し得る「ソルバー(Solver)」プログラムを用いて最適化した。
【００４０】
表６は、次のように特徴付けられる仮想ガラス組成物について、ＣａＯとＭｇＯの量を変化させるこのコンピュータモデル化の結果を示す。
【００４１】
【表５】
2005505483.tif 000006
【００４２】
【表６】
2005505483.tif 000007
【００４３】
表６のコンピュータモデル化の結果に示されるように、組成物中のＣａＯの重量％が（該組成物中のＣａＯ ＋ ＭｇＯの全重量％は１２．８４〜１２．８５のままで）９．２０から１０．５０に増大するとき、ガラスの溶融温度は２５９４°Ｆ（１４２３℃）から２５５８°Ｆ（１４０３℃）に低下し、二次成形温度は１８６８°Ｆ（１０２０℃）から１８５７°Ｆ（１０１４℃）に低下する。しかし、ガラスの曲げ温度は、僅か１３４３°Ｆ（７２８℃）から１３４４°Ｆ（７２９℃）に変化するのみであり、アニーリング温度は、１０２２°Ｆ（５５０℃）から１０２８°Ｆ（５５３℃）に変化している。
【００４４】
また、表６に示されるように、ガラス組成物中のＣａＯの重量％が増大するにつれて、該ガラス組成物の使用範囲は狭くなる。この、使用範囲の減少量を最小限に抑えるために、該ガラス中のＮａ２Ｏ ＋ Ｋ２Ｏの重量％を増大させ、及び／又は該ガラス中のＳｉＯ２ ＋ Ａｌ２Ｏ３の重量％を所望の通り減少させることができる。９．９〜１０．５重量％のＣａＯ範囲において、これら成分の０．０５〜０．１重量％程度の変化は、５０°Ｆ（２８℃）を超える使用範囲を維持するのに有効であると予想される。
【実施例２】
【００４５】
予測的実施例２
もう１つのガラス組成物についても、上述のようにコンピュータモデル化を行った。モデル化したガラスは、次のように特徴付けられる：
【００４６】
【表７】
2005505483.tif 000008
【００４７】
表８は、上記のガラス組成物でＣａＯとＭｇＯとを変化させるコンピュータモデル化の結果を示す。
【００４８】
【表８】
2005505483.tif 000009
【００４９】
表８に示されるように、ガラス中のＣａＯ重量％を９．０１から１０．６０に増大させ、同時に、ＭｇＯ重量％を実質的に同じ量だけ減少させることによって、ガラスの溶融温度は約２２°Ｆ（１２℃）低下し、同時にガラスの曲げ温度は僅か１°Ｆ（０．５℃）しか変化せず、且つ、アニーリング温度は僅か７°Ｆ（４℃）しか変化しない。
【００５０】
上記で解説したように、所望により、使用範囲が５０°Ｆ（２８℃）を超えるように調整するために、Ｎａ２Ｏ ＋ Ｋ２Ｏの重量％を増大させ、及び／又はＳｉＯ２ ＋ Ａｌ２Ｏ３の重量％を所望に応じて減少させることができる。
【実施例３】
【００５１】
予測的実施例３
もう１つのガラス組成物についても、上述のようにコンピュータモデル化を行った。モデル化したガラス組成物は次のような諸成分を有した：
【００５２】
【表９】
2005505483.tif 000010
【００５３】
コンピュータモデル化の結果は、図１にグラフで示し、諸パラメータの変化は、基準線値（０値）を基準とする規格化偏差(normalized deviation)として示す。与えられたパラメータの「０値」は、
溶融温度          ２６００°Ｆ（１４２７℃）
二次成形温度      １８６８°Ｆ（１０２０℃）
曲げ温度          １３４４°Ｆ（７２９℃）
アニーリング温度  １０１３°Ｆ（５４５℃）
使用範囲              ８１°Ｆ（４５℃）
液相線温度        １７８７°Ｆ（９７５℃）
歪み温度            ９４３°Ｆ（５０６℃）
【００５４】
図１に示すように、ＣａＯの相対量が増大するにつれて、ガラスの溶融温度は著しく低下するものの、ガラスの曲げ温度及びアニーリング温度は実質的に変化していない。
【実施例４】
【００５５】
予測的実施例４
次の組成を有する更なるガラス組成物を、モデル化した：
【００５６】
【表１０】
2005505483.tif 000011
【００５７】
コンピュータモデル化の結果は、図１と同様のやり方で０値からの正規化偏差として、図２にグラフで示す。種々のパラメータの「０値」は、
溶融温度          ２６１９°Ｆ（１４３７℃）
二次成形温度      １８７０°Ｆ（１０２１℃）
曲げ温度          １３３５°Ｆ（７２４℃）
アニーリング温度  １０１５°Ｆ（５４６℃）
使用範囲              ６１°Ｆ（３４℃）
液相線温度        １８０９°Ｆ（９８７℃）
歪み温度            ９４６°Ｆ（５０８℃）
【実施例５】
【００５８】
上述のコンピュータモデル化とは別に、本発明について試験を行い、従来のガラス溶融室の熱効率に及ぼす、本発明の実施の影響を決定した。本明細書及び特許請求の範囲で用いる用語「熱効率(thermal efficiency)」は、所定量のガラスバッチ原料を溶融するのに必要な燃料の理論量［バッチ原料１トンを溶融するのに２，５００，０００ＢＴＵ（英国熱量単位）、カレット１トンを溶融するのに１，７００，０００ＢＴＵと仮定する］を、使用した燃料の実際量で割ったものを意味する。用語「％熱効率」は、熱効率を１００倍したものである。試験を行ったガラス組成物は、
【００５９】
【表１１】
2005505483.tif 000012
によって特徴付けられる。
【００６０】
このガラス組成物を形成するためのバッチ原料は、ガラス炉で溶融した。また、図３は、ガラス組成物中のＣａＯの相対量（重量％）が増加し同時に該ガラス組成物中のＭｇＯが同じ量（重量％）だけ減少するようにバッチ原料の量を調整したときの、熱効率の変動を示す。ＣａＯの重量％が約９．０％から約９．４％に増大したとき、熱効率は概して約３２．５％から約３５％に増大した。
【００６１】
表１２は、実際のガラス組成物と予測的ガラス組成物とを示す。これらのガラス組成物によって、ＭｇＯの量が減少し、且つＣａＯ、Ｒ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２の１種以上の量が増加すれば、結果的に液相線温度が低下することが分かる。
【００６２】
【表１２−１】
2005505483.tif 000013
【表１２−２】
2005505483.tif 000014
【表１２−３】
2005505483.tif 000015
注釈：
軟化点＋／−１°Ｆ（１７℃）を除き、測定した粘度及び液相線温度の値は＋／−２°Ｆ（−１７℃）である。
所見：
実施例６は、最小の溶融粘度（ＭＶ）を有するが、液相線温度は標準よりも１４°Ｆ高く、軟化点は標準よりも２１°Ｆ高い。
実施例６は、最小の液相線温度を有するが、軟化点は低い側にあり、溶融点は標準よりも僅か１６°Ｆ低い。
実施例１０は、標準よりも２６°Ｆ低い液相線温度と、標準よりも２５°Ｆ低い溶融粘度と、標準よりも７°Ｆ低い軟化点を有する。
標準は、２６４０°Ｆの対数２、２０２１°Ｆの対数３．５、１８８６°Ｆの対数４、１３４４°Ｆの対数７．６、及び１８２９°Ｆの液相線温度である。
Ｒ２Ｏ＝Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏから成るアルカリ酸化物。
ＲＯ＝ＣａＯ及びＭｇＯから成るアルカリ土類金属酸化物。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】［本発明の典型的な（コンピュータでモデル化した）ガラス組成物のためのＣａＯの重量％］に対する［選定したパラメータの正規化偏差(normalized deviation)］のグラフである。
【図２】［本発明のもう１つの典型的な（コンピュータでモデル化した）ガラス組成物のためのＣａＯの重量％］に対する［選定したパラメータの正規化偏差］のグラフである。
【図３】［本発明の特徴に従ってガラス製造炉を作動した８ヶ月間の間に使用したＣａＯの重量％］に対する［熱効率］である。
【図１】
2005505483.tif 000016
【図２】
2005505483.tif 000017
【図３】
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【国際公開パンフレット】
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2005505483.tif 000052
2005505483.tif 000053
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005505483.tif 000054
【国際調査報告】
2005505483.tif 000055
2005505483.tif 000056
2005505483.tif 000057
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