(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線及び赤外線吸収特性が向上したミディアム・グレー・ガラスであって、
ガラス組成が、重量で、68〜75%のＳiＯ２、10〜18%のＮａ２Ｏ、5〜15%のＣａＯ、0〜10%のＭｇＯ、0〜5%のＡｌ２Ｏ３及び0〜5%のＫ２Ｏを有し、ＣａＯ＋ＭｇＯが6〜15%で、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏが10〜20%であり、
着色剤が本質的に、Ｆｅ２Ｏ３として総量で0.5超0.9wt.%未満の酸化鉄、ＭｎＯ２として表された0.1〜1.0wt.%の酸化マンガン、Ｃｏとして0.002〜0.010wt.%の酸化コバルト、0.0005〜0.003wt.%のセレン及び0〜1.0wt.%のＴiＯ２からなり、
4.0mmの厚さで、485〜570の主波長、5%未満の刺激純度、300〜400nmにわたり計測された40%未満の紫外線透過率、及び、760〜2120nmにわたり計測された45%未満の赤外線透過率を、標準光源Ａを用いての35超60%未満の光透過率と共に、持つガラス。
【請求項２】
上記主波長が485〜560ナノメートルの範囲にある、請求項１に記載のグレー・ガラス。
【請求項３】
Ｆｅ２Ｏ３として表された上記酸化鉄の総量が0.6〜0.85wt.%である、請求項１又は請求項２のいずれかに記載のグレー着色ガラス。
【請求項４】
ＭｎＯ２として表されたマンガン化合物の量が0.2〜0.8wt.%である、前記請求項のいずれかに記載のグレー・ガラス。
【請求項５】
Ｆｅ２Ｏ３として表された上記酸化鉄の総量が0.7〜0.85wt.%の範囲にある、前記請求項のいずれかに記載のグレー着色ガラス。
【請求項６】
Ｃｏとして表された上記コバルト酸化物の量が0.004〜0.009wt.%の範囲にある、前記請求項のいずれかに記載のグレー・ガラス。
【請求項７】
上記主波長が485〜520ナノメートルにある、請求項１又は２のいずれかに記載のグレー・ガラス。
【発明の詳細な説明】
本発明は、高い可視光透過率を保ちながらＵＶ及びＩＲ吸収率が改良され、硝酸ナトリウム又は硝酸カリウムを用いることなしに製造され得る、ミディアム・グレー・ガラスに関する。より具体的には、それはソーダ石灰珪酸ガラスであり、それの着色剤が、酸化鉄、セレン、酸化マンガン、酸化コバルト及び、場合により酸化チタン、を含む。
【０００１】
グレー・ガラスは、建物ガラスとしての建築用途に特に有用であると考えられており、そして、自動車用ガラス用途について考えられてきた。ガラスは一般に、主波長（色）、刺激純度及び光透過率の様なある種のスペクトル特性により規定される。色の刺激純度が低下すると、それを通して見える物体の色相を歪ませない、いわゆる中性色に近付く。
【０００２】
主波長、純度そして光透過率の全ては、予測不能に互いに変化することが、当業者に知られている。結果として、特定の色、純度及び光透過値を持つ新たなガラス組成を開発することは、困難であるのが一般的である。例えば、これら数値を目標値に近付けることを意図した、ガラス組成中の一つ又はそれ以上の着色剤の量又は相対割合の実験的変更は、他の値の一つ又は両方を目標から離してしまうことがある。それで、着色剤の特定の部分は、特定のガラス組成を開発するのに、重要である。
【０００３】
着色剤として、酸化鉄、酸化コバルト、そして、酸化クロム、珪酸又は酸化ニッケルを用いることにより、多様な特許品のグレー・ガラスが製造されてきた。これらと同じ着色剤は、グレー以外の色のガラスを作るのにも用いられてきた。理解されるであろう様に、少なくとも一つ又はそれ以上の着色剤の量は変えられている。例えば、茶色又はブロンズのガラスは、酸化鉄、酸化コバルト及びセレンから作ることが出来る一方、例えばコバルトである一成分の割合を増やすと、ガラスを青色にすることが出来る。それで、着色剤の割合は、ガラスのスペクトル特性に重要である。
【０００４】
グレー・ガラスについて考えると、米国特許4,104,076号は、その着色剤が本質的に、酸化鉄、酸化コバルト、そしてセレンからなる、グレー・ガラス組成を開示しており、そこにおいて、酸化ニッケルの使用を避けるために、酸化クロム又は酸化ウランが用いられている。対照的に、米国特許5,278,108号においてChengは、製造に際し困難を引き起こすと開示されている成分、つまり、クロム及びマンガンを特に避けて、酸化鉄、酸化コバルト及びセレンの着色剤で、グレー・ガラスを形成する。米国特許4,873,206号において、酸化鉄、酸化コバルト及びセレンを用いて、暗グレーのニッケル非含有ガラスが製造され、そこにおいて、その組成がクロム、チタン及びマンガンを本質的に非含有であるべきことが開示されている。別の取組みが、米国特許5,346,867号において、採られており、そこにおいて、酸化鉄、コバルト、セレン、酸化マンガン及び場合により酸化チタンの着色剤を用いて、ニュートラル・グレー・ガラスが作られる。更に別のガラスが米国特許に教示され、それは、グレー色を得るために、酸化セリウム、酸化鉄、セレン及び場合により、酸化コバルト、酸化ニッケル及び酸化チタンを用いている。米国特許5,656,560号は、ブロンズを帯びるかグレーを帯びたガラスを開示し、その色は、少なくとも比較的大量の酸化マンガン及び、場合により酸化鉄、酸化バナジウム、酸化ニッケル、酸化銅及び酸化コバルトのいずれかを用いることにより、得られる。この特許の教示された目的は、揮発性が強くコスト高の着色剤であるセレンを用いることなしに、グレー又はブロンズ・ガラスを形成することである。この最後の特許もまた、ガラス着色技術の予測不能な性質を示し、例えば鉄、マンガン、ニッケル及びコバルトを使用することが、結果として、ブロンズに着色されたガラスの複数の例としての実施形態につながっている。
【０００５】
本発明において、我々は、上述のものとは異なる、新規なミディアム・グレー・ガラスを開発した。それは、特定の割合で、酸化鉄、酸化マンガン、酸化コバルト及びセレンを含み、それらが、優れた紫外線（ＵＶ）及び赤外線（ＩＲ）吸収特性及び非常に低い刺激純度をガラスに与える。この低い刺激純度は、ガラスを自動車及び建築用の両方に理想的に適したものとする。というのは、それが、デザイナーに好まれるくすんだ外観を持つからである。それの優れたＵＶ及びＩＲ吸収特性は、それを、自動車又は建物内部の構成物品に対する色褪せ被害を防止し、そして、内部を素敵な状態に維持するのに、理想的に適したものとする。理解されるであろうが、熱がガラスに吸収されると、建物の空調装置の負荷が低減されるので、ＵＶ及びＩＲ吸収特性は、ガラスが建物用である場合には、特に価値がある。それで、この様なスペクトル特性を持つガラスを開発することが非常に重要である。
【０００６】
酸化鉄は、ガラス融解物中において２つの形態で存在し、酸化鉄の酸化形態（Ｆｅ２Ｏ３）はＵＶ光を吸収し、そして、酸化鉄の還元形態（ＦｅＯ）は赤外光を吸収する。それで、ガラス中のこれら２つの形態の酸化鉄が、ガラス製品を通るＵＶ及びＩＲ透過率を低下させる。通常の炉の状態の下でソーダ石灰珪酸ガラスに酸化鉄を加えることは、鉄の濃度が対応して増加するので、ガラスのＵＶ及び赤外線吸収性の両方を向上させる。しかしながら、この向上は、可視透過率の代価である。つまり、酸化鉄が加えられると、可視透過率が対応して減少する様に、ガラスの色が暗くなる。本発明において、特定の着色剤を組合わせて組込むことが、酸化鉄を更に加える時に、ガラスの色が比例して暗くなることなしに、ＵＶ及びＩＲ吸収特性の向上を可能とすることが判った。それで、それは、良好な可視透過特性を保つ。
【０００７】
本発明は、優れた紫外線及び赤外線吸収特性を持つ、ミディアム・グレー・ソーダ石灰珪酸ガラスである。このガラスの着色剤は本質的に、Ｆｅ２Ｏ３として総量で0.5超0.9 wt. %未満の酸化鉄、ＭｎＯ２として0.1〜1.0 wt. %のマンガン化合物、Ｓｅとして0.0005〜0.003 wt. %のセレン、Ｃｏとして0.002〜0.010 wt. %の酸化コバルト及び、場合により、1.0 wt. %までの酸化チタン、からなり、上記ガラスが、4.0 mmの厚さで、485〜570の主波長、5%未満の刺激純度、標準光源Ａを用いての35超60%未満の光透過度、300〜400 nmにわたり計測された40 %未満の紫外線透過度、及び、760〜2120 nmにわたり計測された45 %未満の赤外線透過度、を持つ。このミディアム・グレー・ガラスは、重量で、68〜75%のＳiＯ２、18%までのＮａ２Ｏ、5〜15%のＣａＯ、0〜10%のＭｇＯ、0〜5%のＡｌ２Ｏ３、そして0〜5%のＫ２Ｏを有し、ここで、ＣａＯ＋ＭｇＯが6〜15%であり、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏが10〜20である。そのガラスはまた、原材料と共に、又はガラス溶解炉内でのあるガラス組成から別のものへの切替の結果として、ガラスに入ることがある、不安定物質を含む可能性がある。例えばその場合に、これに、ＮiＯとして約0.005 wt. %までの酸化ニッケルが含まれることになる。
【０００８】
有利なことに、そのガラスは、良好な可視光透過率を維持しながら、改良されたＵＶ及びＩＲ吸収性及び良好な陰影係数を持つ。そして、新規な発明の組成は、融解過程で、硝酸ナトリウム又はカリウムを殆ど又は全く添加することなしに、製造することが出来る。その様な硝酸塩が、酸化性雰囲気を維持し、セレンの揮発を減らすために、加えられるべきであるということが、この業界では長く伝えられてきた。硝酸塩の使用を避けることは、好ましいことに、これら硝酸塩からのＮＯｘ排出物の発生を、削減する。
【０００９】
本発明の別の観点によれば、それは、上述の様に、硝酸ナトリウム又はカリウムの添加なしに、そして、ＵＶ及びＩＲ吸収特性を向上しながら、高い可視光透過率を維持するために、グレー・ガラスを製造する、商業的に望ましい方法である。この方法によれば、通常予想される可視光透過度における予想される低下なしに、この様な特性を向上するために、更なる量の酸化鉄を加えることが出来る。本発明のこれらのものなどの利点は、詳細な説明から明らかとなろう。
【００１０】
自動車及び建築業界で用いられ、そして周知のフロート・ガラス法により製造されるのが一般的な、平板状ソーダ石灰珪酸ガラスは普通、表１に示される以下の基本組成により、特徴付けられる。成分量は、ガラス組成の総量の重量割合に基いている。
【００１１】
【表１】
0004454150.tif 000002
【００１２】
本発明のミディアム・グレー色ガラスは、この基本のソーダ石灰珪酸ガラス組成を用い、加えて、ＣａＯ＋ＭｇＯが6〜15%であり、そしてＮａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏが10〜20%である。加えて、グレー・ガラスの着色成分は本質的に、Ｆｅ２Ｏ３として合計で0.5超0.9 wt. %未満の酸化鉄、ＭｎＯ２として0.1〜1.0 wt. %の酸化マンガン、Ｃｏとして、0.002〜0.010 wt. %の酸化コバルト、そして、Ｓｅとして0.0005〜0.003 wt. %のセレン、からなる。更に、厚さ4.0 mmでのガラスが、以下のスペクトル特性を持つ。すなわち、485〜570の主波長、5%未満の刺激純度、標準光源Ａを用いて35超60%未満の光透過率、300〜400ナノメートルの範囲で計測された40 %未満の紫外線透過率、そして、760〜2120ナノメートルの範囲で計測された45 %未満の赤外線透過率である。
【００１３】
一般的に、着色剤の量が増加すると、% ＬＴＡ, % ＵＶ及び% ＩＲ透過率が下がることになる。同様に、与えられたガラス組成について、ガラス厚さが増大すると、厚いガラスの透過率は低下する。好ましくは、主波長が485〜560ナノメートルであり、より好ましくは485〜520である。
【００１４】
この分野で知られている様に、ガラスを形成するために、材料は、混合され、一緒に溶解される。一般的に、ガラスは、周知のフロート・ガラス法により、作られる。
ガラス製造には、溶解及び清澄補助剤が含められるのが普通であり、ここでも用いることが出来る。ガラスから泡を取除くのに用いられるのが一般的である清澄補助剤の一つは、ガラス中でＳＯ３となる硫酸ナトリウムである。ガラス中にＳＯ３が0.10〜0.30 wt. %存在するのが好ましく、より好ましくは0.14〜0.25 wt. %である。
【００１５】
必要な着色剤の一つである酸化鉄はそれ全体として、発明のグレー・ガラス中にＦｅ２Ｏ３として0.5より多いが0.9 wt. %未満の範囲の量、存在し、好ましくは0.6〜0.85 wt. %、より好ましくは0.7〜0.85 wt. %である。ここにおける重量パーセントは全て、本発明のガラスの総重量に基く。この着色剤は、バッチ成分に酸化物の形態、Ｆｅ２Ｏ３で加えられるのが、一般的である。上述の様に、酸化鉄は、ガラス溶解物中に２つの形態で存在する。酸化形態は、ＵＶ光を吸収し、還元形態は赤外光を吸収し、それでガラス製品中のＵＶ及びＩＲ透過率を低下させる。酸化鉄の吸収機能は両方ともに、特に、太陽光の強い地域での、建築用途でガラス製品が用いられる場合には、特に価値がある。酸化鉄の総量に対する還元酸化鉄の比、ＦｅＯ／（Ｆｅ２Ｏ３としての鉄総量）は、酸化鉄の酸化還元比と呼ばれる。本発明のガラスにおいて、それは好ましくは0.18〜0.29であり、より好ましくは0.20〜0.26である。最終製品における理想的な酸化還元比は、所望のガラスの特定のスペクトル特性により決まる。
【００１６】
グレー・ガラスにおける別の本質的な着色剤は、ＭｎＯ２の様なマンガン化合物である。マンガン化合物は、本発明の組成中に、ＭｎＯ２に基き0.10〜1.0 wt. %の量、存在し、より好ましくは0.2〜0.8 wt. %である。このマンガン化合物は、限定するものではないが、例えばＭｎＯ２, Ｍｎ３Ｏ４, ＭｎＯ, ＭｎＣＯ３, ＭｎＳＯ４, ＭｎＦ２, ＭｎＣｌ２などの種々の形態で、バッチ・ガラス成分に加えることが出来る。好ましくは、バッチ中で、酸化マンガン又は炭酸マンガン化合物を用いるのが、最も望ましい。周知の通り、そのような化合物の混合物を使用してもよい。本発明のグレー・ガラスの製造過程の特に重要な観点によれば、天然の鉱物、パイロルーサイトを、バッチに二酸化マンガンを供給するために、用いることが出来る。この鉱物は、その鉱床内の不純物がまた、Ｆｅ２Ｏ３, Ａｌ２Ｏ３, ＳiＯ２, ＢａＯ及びＣａＯの様な本発明に含まれるものであるので、有利に用いられる。パイロルーサイトはそれで、酸化マンガンの原料としてバッチ中で効果的に用いることが出来、そして、バッチ・コストのかなりの削減をすることが出来る。
【００１７】
ガラス組成中で、この着色剤は、Ｍｎ＋４の様な別の状態で存在する場合もあるものの、Ｍｎ＋２及びＭｎ＋３状態で存在するのが普通である。一つの形態の酸化マンガンはセレンの着色剤と同じ領域で吸収し、所望のグレー色をもたらす上でセレンの代わりに望ましく用いられ得る。セレンは高価であり、ガラス溶解物から容易に揮発する。酸化マンガンは安価であり、その様な揮発の対象ではなく、本発明のグレー・ガラスの着色剤として理想的である。
【００１８】
マンガン着色剤は、添加されると、酸化鉄の酸化還元平衡をそれのあまり着色されない酸化形態に向けずらせることが出来る様に、酸化能を持つ。対応して、マンガン酸化物は、より無色の還元形ＭｎＯへ変換される。我々は、これが、より多くの酸化鉄が添加される場合に通常予想される可視光透過率の対応する低下無しに、ＵＶ及びＩＲ特性の向上を可能とすると、考える。それで、通常のガラスにおいてＵＶ及びＩＲ特性は、酸化鉄の着色剤を増量することにより、改良され得るが、高い可視光透過率が必要な場合には、それが得られないことになってしまう。しかしながら、これの有効性若しくは理解のいずれも、本発明の実施には必要ではない。
【００１９】
以下の例は、一般的なグレー・ガラスに比較して、本発明のミディアム・グレー・ガラスの優れた特性を示す。例えば、着色剤として酸化鉄を含む一般的なグレー・ガラスが、56.8 % ＬＴＡ（可視光透過率）において約44.4 %のＵＶ透過率と53.6 %のＩＲ透過率を持つ。より深いグレー色を持つ本発明の実施形態は、殆ど同じ56.3 % ＬＴＡにおいて、34.3 %に過ぎない非常に優れた（つまり低下した）ＵＶ透過率と、36.4 %に過ぎないＩＲ透過率を持って、作られる。本発明の実施形態のこの特定の例が、建築用途について本発明の利点が明らかであることを、見せている。
【００２０】
我々は、ガラス溶解物に対する酸化性条件をもたらすためにガラス業界において普通に用いられてきた硝酸ナトリウム（又は硝酸カリウム）がバッチにおいて用いられる際には、硫酸ナトリウム（清澄剤）が減少するに違いなく、それが硫酸ナトリウムの清澄作用に悪い影響を及ぼす可能性がある、ことを発見した。本発明の組成は、硝酸ナトリウムの使用を排除することを求められていないが、我々は、結果として起こる場合がある硫酸ナトリウムの相互作用と窒素酸化物の放出の両方から、硝酸塩の使用があまり望ましくないことを見出した。それで、我々は、ガラス製造過程におけるガラス溶解物への硝酸塩の付加を制限又は排除することが、最も望ましいであろうことを、見出した。我々は、酸化マンガン着色剤の使用が、本発明のグレー・ガラスの製造における原材料としての硝酸ナトリウムの排除を可能とし、更に酸化効果を奏することを、見出した。
【００２１】
ガラス中での酸化鉄の酸化状態の調整に寄与すると我々が考える酸化マンガンはまた、無煙炭が硫酸ナトリウムの分解を促進するのを可能とし、そして、ガラス・バッチの清澄（気体含有物の除去）特性を向上させる。通常であれば、ガラス製造の当業者は、酸化特性を持つ酸化マンガンを含むバッチ混合物を、無煙炭の様な還元剤と共に使用することをしない。本発明の重要な好ましい実施形態は、バッチ中でマンガン酸化物を、無煙炭若しくは、黒鉛、石炭燃焼炉からのスラグ、高炉スラグ、コークス又はカーボン素材の様な同様の還元剤と、組み合せることである。理論的には、マンガン酸化物を増加させることが、溶解物中の酸化鉄の平衡を、鉄の酸化形態側にずらせることになる一方、還元剤が、硫酸ナトリウムと反応して、ガラスの一部となる酸化ナトリウムと、低温での清澄作用を奏する三酸化硫黄へと分解する。硫酸ナトリウムは、バッチ内に還元剤が無い場合には、より高い温度を必要とする。バッチ中での還元剤の使用が、高い温度で還元剤無しに製造されたガラスと同じ品質のガラス製品を製造する際の炉の作動温度を、より低くするのを許容する。この方法論が、かなりの商業的そして環境面での利益を持つと、我々は考える。
【００２２】
コバルトは、本発明のグレー・ガラスで用いられる着色剤である。それは、それの酸化物としてバッチ成分に加えられるのが一般的であり、Ｃｏとして0.002〜0.01 wt. %の量、好ましくは0.004〜0.009 wt. %の量、ガラス中に着色成分として存在する。コバルトは可視スペクトルの580〜680ナノメートルの範囲の光を吸収する機能をする。コバルトは、% ＬＴＡを低下させ、そして本発明のガラスの望ましいグレーの外観を得るために、Ｓｅ, ＭｎＯ２及び、ＦｅＯとＦｅ２Ｏ３の両方からの吸収量をバランスさせる、機能を持つ。
【００２３】
ガラスはまた、Ｓｅとして0.0005〜0.003 wt. %のセレンを含む。セレンは、約500ナノメートルの最大吸収率を持ち、そして酸化鉄と結合して、約490ナノメートルにより大きな吸収ピークを持つ鉄−セレン複合物を形成するので、グレー色には重要な成分である。上述の様に、Ｍｎ＋３形態での酸化マンガンはまた、酸化マンガンが組成中で部分的にセレンの代わりになり、そして、ガラスのグレー色に必要とされる吸収率を奏し得る様に、約490ナノメートルの吸収ピークを持つ。セレンは、種々の態様でガラスへ添加され得て、それには、基本的な金属及び、亜セレン酸ナトリウム、亜セレン酸バリウム、酸化セレン、セレン酸ナトリウムなどの様な化合物の形態、が含まれる。
【００２４】
本発明のガラスは、酸化チタン、酸化クロム、酸化セリウム又は五酸化バナジウムの様なこの目的のための他のガラス組成で用いられる場合が多い高コストの添加物無しに、優れたＵＶ特性を得ることが出来る。しかしながら、更にＵＶ吸収率を増大させることが望まれる場合には、1.0 wt. %までの量の酸化チタンを加えることが出来る。例えば、砂、ドロミテ又は石灰石でソーダ石灰珪酸ガラス組成を製造する際に、二酸化チタンが、不安定な物質又は不純物として原材料と共にガラス組成中に入ることが知られている。通常存在する不純物のレベルは、約0.015から約0.05 wt. %の範囲に広がり、個々の原材料により変化する。それで、ガラス溶解物へ着色剤として酸化チタンが意図的に加えられなかった場合でさえも、約0.02 wt. %の酸化チタンが、製造されたガラス中に存在することになる。
【００２５】
一つの組成から別のものへのガラス溶解炉の切替によって、不安定物質がガラス・バッチに入ることがある、と知られている。そして、ガラス組成は、用いられる原材料を伴なうことが多い不安定物質又は不純物を含むこともある。これら不安定物質又は不純物は、ＮiＯとして例えば0.005 wt. %までの少量の酸化ニッケルであると、予測される。米国特許5,725,628号に本件発明者により開示された様に、ガラスへのマンガン化合物の含有が、硫化ニッケル石の形成を抑えることが見出された。ガラス製造作業中に入る可能性があり、上述の発明のグレー・ガラス中に存在する可能性がある、クロム、コバルトの様なまだ他の不安定物質は、本明細書の内容から当業者には明らかであろう。
【００２６】
以下の表は、本発明によるグレー・ガラスの実施形態を形成するのに用いられるのが好ましい成分を列挙する。
【００２７】
【表２】
0004454150.tif 000003
【００２８】
ガラスは、成分を混合し溶解することにより作られ、連続的に成分を溶解炉に供給し、それらを融解するために約1500℃まで材料を加熱し、そしてガラスを清澄することを含む、周知のガラス製造手法に従い製造されることが予測される。そして、この融解ガラスは、フロート・プロセスなどにより、所定の厚さを持つガラス板へ成形される。
ガラスを浮かせるために、溶融すず浴が用いられることが、この業界では周知である。
【００２９】
例において作られるガラス組成の全ては、好ましい発明の製造過程に従い、つまり、成分として硝酸ナトリウムを使用することなしに、作られることに留意すべきである。グレー・ガラス組成が、一般的に用いられる酸化剤である、硝酸ナトリウム（又はカリウム）を使用することなしに、製造され得ることは、予期されず、また最も望ましいことである。しかしながら、上述の様に、本発明はその様に限られるものではない。そのガラスはまた、硝酸塩の使用により製造され得る。マンガン化合物の着色剤はまた、適切な酸化性条件を奏することが可能であるので、硝酸塩の使用なしに、ガラスの製造を可能とする。二酸化マンガンの様なマンガン化合物は比較的安価であるという事実は、本発明に対して更に商業的に好ましいこととなる。
【００３０】
本発明により製造されるグレー・ガラスは、建築用途又は潜在的には自動車用途に、用いられ得る。マンガン及び鉄の酸化物を含むガラスは、強い紫外光源に曝されると、ソラリゼーション又は脱色を起こすことが知られている。本発明のガラスは、いかなる認知可能なソラリゼーションも経験しないことが見出された。
【００３１】
本発明のガラスにはまた、この業界で用いられる様に、例えば、外観色を修正したり、ガラスの反射率を変えるために、スペクトル特性を変えるために、クロム、鉄、コバルト又はチタンの様な材料で被膜が設けられる場合がある。この様な目的でガラスに加えられ得る更に別の被膜は、本明細書の内容から当業者には明らかであろう。
【００３２】
本発明のガラスの実施形態の例が、以下の手順に従い実験室で作られた。すなわち、バッチが、計量され、約2"の高さで2"の内径のガラス・ジャーに入れられ、それぞれがタービュラ・ミキサーで10分間乾燥混合され、そして、ドライ・バッチが、2"の高さで上部で2.5"の内径を持ち、1.75"の内径を持つ底に向けテーパー状となった80%白金／20%ロジウムの坩堝に入れられた。
【００３３】
4.5 mlの水が坩堝中のドライ・バッチに加えられ、金属スプーンで混ぜられた。その様な準備の後で、6個の異なるバッチのグループは、2600°Fで1時間、ガス／空気燃焼炉で融解され、それからそれぞれの坩堝が炉から取出され、フリット化される。ガラスのフリット化には、融解ガラスを白金／ロジウム坩堝の内側に塗付することと、それから、坩堝を冷水に突っ込むことが含まれる。
【００３４】
坩堝を水から取出し水を排出した後で、破断したガラス粒子が坩堝の側面から取外され、坩堝の内側で機械的に混合される。同様に６個の試料全てがフリット化され、全ての坩堝は、2600°Fで更に１時間炉に戻され、フリット化過程が繰返される。二回目のフリット化過程の後で、坩堝は2600°Fで４時間炉に戻される。次に、それぞれの坩堝は、炉から取出され、それぞれの融解ガラス試料が、2.5"の内径の黒鉛型に流し込まれる。各ガラスは、ゆっくりと冷却され、烙印が押され、そして、焼鈍し炉に置かれる。そこでは、温度が素早く1050°Fまで上げられ、2時間保持され、それから炉を遮断しそして14時間以上後に試料を取出すことにより、徐冷される。試料は、約4.0 mmの厚さまで研削そして研磨され、その結果、スペクトル特性が各々のサンプルについて計測される。
【００３５】
上述の手順で製造された実験用溶解物は全て、100グラムの砂、32.22グラムのソーダ灰、8.81グラムの石灰石、23.09グラムのドロマイト、1.2グラムの硫酸ナトリウム、0.075グラムのカルボサイト、2.64グラムの霞石閃長岩の基本組成を用い、バッチの残りは、例の融解物において、弁柄、セレン、二酸化マンガン及び酸化コバルトを含む。硝酸ナトリウムは、いずれの例においても、成分として含まれなかった。
【００３６】
表３は、酸化鉄が増量され、各種量の二酸化マンガンの添加により酸化物にされた本発明のガラスの実施形態の紫外線及び赤外線の吸収率の向上を示す。例の全ては、バッチからの計算された量の各着色剤を示す。比較のために、例１はSunglas(r) Greyと呼ばれる市販のFord Motor Company製の製品である。例のセレン成分量は全て、10〜20%のセレン保持率に基く、バッチからの目標値である。例における酸化鉄、二酸化マンガン及び酸化コバルトもまた、バッチからの目標値である。
【００３７】
【表３】
0004454150.tif 000004
【００３８】
表３より、酸化鉄を増加させると共に二酸化マンガンを追加することが、表の例において示される様に、本発明のグレー・ガラスの実施形態の紫外線及び赤外線両方の吸収率を、かなり向上させることが、容易に判る。最も望ましいことに、ガラスの紫外線吸収率の向上に加えて、本発明はまた、% ＬＴＡにより証明される様に、本質的に同じ可視光透過率を得ることが出来る。例２乃至７は、市販製品と同様の透過率を維持しながらの、紫外線及び赤外線吸収率の向上を、示す。例７において、酸化鉄が、例１における市販製品のそれに対し、かなり増加させられ、可視光透過率が殆ど下がっていないことにも、留意すべきである。
【００３９】
表４は、紫外線及び赤外線吸収率が向上した、ガラスの他の例を示す。表３、４及び５において、ガラスにＴiＯ２が加えられなかったが、ガラス中には、原材料と共に入ってきた約0.02 wt. %のレベルで不純物として存在した。
【００４０】
【表４】
0004454150.tif 000005
【００４１】
本発明のガラスの実施形態について、表４の結果は再び、Ｆｅ２Ｏ３の増加が対応して紫外線吸収率を増大させることを、示している。表４はまた、ＭｎＯ２が増加される際に、紫外線吸収率が更にかなりの量、増大される。酸化マンガン及び酸化鉄の両方が増大されると、グレー色を保ちながら、赤外線吸収率もまた向上される。
【００４２】
表５は更に、ＭｎＯ２及びＦｅ２Ｏ３が発明の例の実施形態において確実に増加された場合に得られる紫外線及び赤外線吸収率の向上を示す。
【００４３】
【表５】
0004454150.tif 000006
【００４４】
表５の例17は、二酸化マンガンが増加され、低い%刺激純度から明らかな様にガラスがグレー色を保ち、そして、紫外線及び赤外線吸収性が確実に向上した、本発明の重要な実施形態を代表するものである。二酸化マンガンは、例17及び19における様に、グレー色を保ちながら、セレンのある部分の代わりとなり得る。
【００４５】
本発明の好ましい実施形態のあるものが述べられてきたが、当業者に判る様な他の変更案に、請求項により規定される発明の範囲から逸脱することなしに、進むことが、予想される。