(57)【要約】フロートガラスプロセスを介して製造されるガラスの欠陥密度を低減するための方法であって、以下：６５〜７５重量％のＳｉＯ２；１０〜２０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；０〜２重量％のＦｅ２Ｏ３；および０〜２重量％のＦｅＯ；を含むガラス組成物を溶融する工程を包含し、ここで、上記ガラス組成物が、１．２３以上の総場強度指数を有する方法が、開示される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロートガラスプロセスを介して製造されるガラスの欠陥密度を低減する方法であって、以下の工程：
ａ．以下：
６５〜７５重量％のＳｉＯ２；
１０〜２０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；
０〜２重量％のＦｅ２Ｏ３；および
０〜２重量％のＦｅＯ；
を含むガラス組成物を溶融する工程、を包含し、
ここで、該ガラス組成物が、１．２３以上の総場強度指数を有する、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記ガラス組成物がさらに以下：
該組成物の重量を基準に、０．０〜２．０重量％のＴｉＯ２；
該組成物の総重量を基準に、０．０〜３．０重量％の酸化エルビウム；および／または
該組成物の総重量を基準に、０．０〜２．０重量％のネオジム、
の少なくとも１つを含む、方法。
【請求項３】
前記ガラス組成物を溶融する工程が、前記組成物の総重量を基準に少なくとも０．０３５重量％の水含量を有するガラス溶融物を生じる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
製造されたガラスが、１００平方フィートあたり１０個未満の総欠陥との欠陥密度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
フロートガラス組成物であって、以下：
６５〜７５重量％のＳｉＯ２；
１０〜２０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；
０〜２重量％のＦｅ２Ｏ３；および
０〜２重量％のＦｅＯ；
を含み、
ここで、該ガラス組成物が、１．２３以上の総場強度指数を有する、組成物。
【請求項６】
請求項５に記載のフロートガラス組成物であって、さらに以下：
該組成物の重量を基準に、０．０〜２．０重量％のＴｉＯ２；
該組成物の総重量を基準に、０．０〜３．０重量％の酸化エルビウム；および／または
該組成物の総重量を基準に、０．０〜２．０重量％のネオジム、
の少なくとも１つを含む、組成物。
【請求項７】
ガラス組成物を含むフロートガラス物品であって、該ガラス組成物は、以下：
６５〜７５重量％のＳｉＯ２；
１０〜２０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；
０〜２重量％のＦｅ２Ｏ３；および
０〜２重量％のＦｅＯ；
を含み、
ここで、該ガラス組成物が、１．２３以上の総場強度指数を有する、物品。
【請求項８】
請求項７に記載のフロートガラス物品であって、前記ガラス組成物が、さらに以下：
該組成物の重量を基準に、０．０〜２．０重量％のＴｉＯ２；
該組成物の総重量を基準に、０．０〜３．０重量％の酸化エルビウム；および／または
該組成物の総重量を基準に、０．０〜２．０重量％のネオジム、
の少なくとも１つを含む、物品。
【請求項９】
請求項８に記載のフロートガラス物品であって、該物品が、積層製品内に少なくとも１片のガラスを含み、該物品が１００平方フィートあたり１個以上の総欠陥を含む、物品。
【請求項１０】
前記積層製品が、風防ガラスである、請求項８に記載のフロートガラス物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２００２年９月２７日に出願された米国特許仮出願第６０／４１４，５１６号の利益を主張し、この出願は、本明細書において、全体を通して参考として援用される。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、ガラスの欠陥密度を低減する方法；特に酸素燃料炉（ｏｘｙ−ｆｕｅｌ  ｆｕｒｎａｃｅ）を含むフロートガラスプロセスにおいて使用され得る方法、および関連した組成物に関する。
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
フロートガラスプロセスによるガラスの製造は、当該分野で周知である。一般に、フロートガラスプロセスは、ガラス組成物の種々の成分を混合、加熱して、ガラス溶融物を製造すること、このガラス溶融物を溶融スズの浴上に注入すること、およびこの溶融スズの浴に沿ってガラス溶融物を延伸し、寸法安定な連続したガラスのシートを形成することを包含する。
【０００４】
色、太陽光吸光度、強度などのような異なる特性を有するガラスを得るために、種々の成分がガラス組成物に加えられる。ガラスの最終用途が、ガラス組成物に要求される特定の成分を決定する。例えば、１つの例において、ブルーガラスが要求され得、その場合、所定の成分が組成物中に使用される。別の例において、特定のＵＶ吸光度を有するグリーンガラスが要求とされ得、その場合、異なる添加剤が組成物を構成するために使用される。
【０００５】
ガラス溶融物中に存在する一成分は、水である。フロートガラスプロセスの段階において、ガラス溶融物がスズ浴に注入される際、幾らかの水がガラス溶融物から外に拡散し、ガラス−スズ界面で、水素と酸素とに解離する。水素に対して非常に低い溶解度を有するスズは、基本的には、浴雰囲気から水素で飽和され、その結果非常に僅かに過剰の水素が、スズに溶解され得る。結果として、水の解離からの水素は、溶融ガラスとスズとの間の界面でトラップされ、最終的には、ガラスの底面上に衝突し、ガラス物品の底面に、開いたボトムバブル欠陥（ｏｐｅｎ  ｂｏｔｔｏｍ  ｂｕｂｂｌｅ  ｄｅｆｅｃｔ）として出現する。この開いたボトムバブルは、一般に逆Ｕ字型断面を有する、ガラス内の空洞として記載され得る。この開いたボトムバブルの存在が、ガラスの総欠陥密度を増加させる。
【０００６】
消費者は、所定の用途のためのガラスの欠陥密度について要件を設定する。この基準は、開いたボトムバブルの存在のために、従来のフロートガラスプロセスにおいて達成するのが非常に難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、フロートガラスプロセス、特に酸素燃料炉で製造されるガラスの開いたボトムバブルの欠陥密度を低減するための新しい方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（発明の要旨）
１つの実施形態において、本発明は、フロートガラスの欠陥密度を低減するための方法であって、以下の工程：
６５〜７５重量％のＳｉＯ２；
１０〜２０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；
０〜２重量％のＦｅＯ；および
０〜２重量％のＦｅ２Ｏ３、
を含むガラス組成物を溶融する工程を包含し、ここで、上記ガラス組成物が、１．２３以上の総場強度指数を有する方法である。
【０００９】
別の実施形態において、本発明は、ガラス組成物であって、以下：
６５〜７５重量％のＳｉＯ２；
１０〜２０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；
０〜２重量％のＦｅＯ；および
０〜２重量％のＦｅ２Ｏ３、
を含み、ここで、上記ガラス組成物が、１．２３以上の総場強度指数を有する組成物である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（発明の説明）
他に指示されない限り、明細書および特許請求の範囲において使用される、寸法、物理的特性、成分の量、反応条件などを表す全ての数は、全ての場合において、用語「約」によって修飾されているとして理解されるべきである。従って、反対に指示されない限り、以下の明細書および上記の特許請求の範囲に記載された数値は、本発明によって得られる所望の特性に依存して変化し得る。いずれにせよ、そして特許請求の範囲の範囲に対して等価物の原理の適用を制限する試みとしてではなく、各数値パラメータは、少なくとも、報告された有効数字の数の観点で、および通常の誤差技術を適用することによって、解釈されるべきである。さらに、本明細書中に開示された全ての範囲は、そこに含まれる任意および全てのサブレンジを含むことが理解されるべきである。例えば、「１〜１０」と記載された範囲は、最小値１と最大値１０との間（１と１０を含む）の任意および全てのサブレンジ；すなわち、最小値が１またはそれ以上で始まり、かつ最大値が１０またはそれ未満で終わる全てのサブレンジ（例えば、５．５〜１０または３．２〜７．８）を含むと考慮されるべきである。
【００１１】
本発明は、当該分野で周知であるフロートガラスプロセスを介して製造されるガラスの欠陥密度を低減するための方法である。本発明は、空気燃料炉または酸素燃料炉のいずれかを含むフロートガラスプロセスにおいて使用され得る。酸素燃料炉において、酸素（空気ではない）が、燃焼を補助する。しかし、本発明は、酸素燃料炉を含むフロートガラスプロセスに特に良く適している。
【００１２】
本発明は、以下：
６５〜７５重量％のＳｉＯ２；
１０〜２０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；
０〜２重量％のＦｅＯ；および
０〜２重量％のＦｅ２Ｏ３、
を含むガラス組成物を溶解することを包含し、ここで、総場強度が、１．２３以上でなければならない。
【００１３】
重量％は、組成物の最終酸化物重量に基づく。ガラス中に存在する鉄の総量は、Ｆｅ２Ｏ３の用語で表され得る。しかし、これは、鉄の全てが、実際にＦｅ２Ｏ３の形態であるという意味ではない。同様に、鉄の量は、ＦｅＯとして報告され得るが、これは、鉄の全てが実際にＦｅＯの形態であるという意味ではない。
【００１４】
所定の色および／または太陽光性能もしくは他の性能を得るために、添加剤がガラス組成物に含まれていてもよい。
【００１５】
特定の色を有するガラスを得るためにガラス組成物に添加され得る添加剤は、当業者に周知である。このような添加剤には、酸化鉄（ＦｅＯおよびＦｅ２Ｏ３）、コバルト、クロム、ニッケル、セレン、セリウム、および／またはチタンが挙げられるが、これらに限定されない。
【００１６】
所定の太陽光性能および他の性能を有するガラスを得るために、他の添加剤がガラス組成物に加えられ得る。これらの添加剤は、当業者に周知である。このような成分には、酸化鉄、コバルト、クロム、バナジウム、チタン、セリウム、または任意の他の従来のこのような材料が挙げられるが、これらに限定されない。
【００１７】
幾つかの理由のために、酸化鉄がガラス組成物に含まれ得る。酸化鉄(ＩＩＩ)、Ｆｅ２Ｏ３は、良好な紫外線吸収剤であり、ガラスに黄色を与え得る。酸化鉄(ＩＩ)、ＦｅＯは、良好な赤外線吸収剤でり、ガラスに青色を与え得る。Ｆｅ２Ｏ３とＦｅＯとの適切なバランスによって、グリーンガラスが作製され得る。
【００１８】
ガラス組成物における酸化鉄(ＩＩＩ)および酸化鉄(ＩＩ)の相対的な量を反映するために、用語「レドックス」が使用される。本明細書で使用される場合、レドックスは、鉄全体の量によって割られた第一鉄の状態（ＦｅＯ）における鉄の量を意味する。用語「鉄全体」は、Ｆｅ２Ｏ３との用語によって表される。
【００１９】
本発明の非限定的な実施形態において、ガラス組成物は、組成物の重量％を基準に、約０．００５〜１．５重量％の鉄全体を含む。
【００２０】
ＣｏＯは、弱い赤外線吸収剤であり、ガラスに青色を提供し得る。本発明の非限定的な実施形態において、ガラス組成物は、０．０〜５００．０ｐｐｍのＣｏＯを含む。
【００２１】
Ｃｒ２Ｏ３は、ガラスに緑色および幾らかの紫外線吸収を提供し得る。本発明の非限定的な実施形態において、ガラス組成物は、組成物の重量を基準に、０．０〜０．１重量％のＣｒ２Ｏ３を含む。
【００２２】
Ｓｅは、ガラスに、紫外線および赤外線吸収ならびにピンク色から茶色を提供し得る。Ｓｅはまた、レドックスを減少するために使用され得る。本発明の非限定的な実施形態において、ガラス組成物は、０．０〜１００．０ｐｐｍのＳｅを含む。
【００２３】
ＴｉＯ２は、ガラスに、紫外線吸収および黄色を提供するために使用され得る。本発明の非限定的な実施形態において、ガラス組成物は、組成物の重量を基準に、０．０〜２．０重量％のＴｉＯ２を含む。
【００２４】
バナジウム（Ｖ２Ｏ５）は、異なる原子価状態で、黄緑色ならびに紫外線吸収および赤外線吸収を提供し得る。本発明の非限定的な実施形態において、ガラス組成物は、組成物の総重量を基準に、０．０〜０．５重量％のバナジウムを含む。
【００２５】
種々の非限定的な実施形態において、本発明のガラス組成物は、ニッケル、酸化亜鉛、酸化エルビウム、酸化スズ、銅、マンガン、ネオジム、および／またはモリブデンを含み得る。例えば、ガラス組成物は、組成物の総重量を基準に、０．０〜０．１重量％のニッケルを含み得る。例えば、ガラス組成物は、組成物の総重量を基準に、０．０〜１．０重量％の酸化亜鉛を含み得る。例えば、ガラス組成物は、組成物の総重量を基準に、０．０〜３．０重量％の酸化エルビウムを含み得る。例えば、この組成物はまた、組成物の総重量を基準に、０．０〜２．０重量％の酸化スズを含み得る。例えば、この組成物は、組成物の総重量を基準に、０．０〜０．５重量％の銅を含み得る。例えば、この組成物は、組成物の総重量を基準に、０．０〜０．５重量％のマンガンを含み得る。例えば、この組成物は、組成物の総重量を基準に、０．０〜２．０重量％のネオジムを含み得る。例えば、この組成物は、組成物の総重量を基準に、０．０〜３００ｐｐｍのモリブデンを含み得る。
【００２６】
本発明のガラス組成物はまた、当業者に周知である、溶融補助剤および精製補助剤、微量物質、不純物などのような少量の他の材料を含み得る。
【００２７】
本発明のガラス組成物は、所定の総場強度（ｔｏｔａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）（カチオン場強度としても知られる）を有しなければならない。ガラス組成物の総場強度は、１．２３以上または１．３００以上でなければならない。個々のカチオン場強度についての式は、Ｚ２／ｒ、すなわち半径で割った平方電荷である。ガラス組成物の総場強度は、以下のように計算される：まず、所定の酸化物のみのモル分率が計算される。本出願の目的のために、以下の酸化物のみが、総場強度の計算において考慮される：ＳｉＯ２、Ｎａ２Ｏ、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｋ２Ｏ、Ｆｅ２Ｏ３およびＦｅＯ。次いで、一分子あたりのカチオンの数を、各カチオンについてのモル分率および場強度と乗算し、各酸化物から、総場強度に対する寄与を得る。この総場強度が、各酸化物の寄与の合計である。
【００２８】
以下の表は、ガラス組成物についての塩基場強度の計算を示す。
【００２９】
【化１】
2006501123.tif 000002
ガラス組成物中に存在する総場強度を計算するために使用される酸化物の重量％の非常に小さな変化は、組成物の総場強度に劇的に影響を及ぼし得る。従って、組成物における所定の酸化物に関する僅かな変化によって、総場強度は、本発明の要求される範囲の外側に外れ得る。
【００３０】
フロートガラスプロセスにおいて、ガラス組成物は、それが溶融された後に、スズ浴に注入される。スズ浴に入るガラス溶融物は、水を含み得る。このガラス溶融物は、組成物の総重量％を基準に、０．０３５重量％以上の水含量を有し得る。この水含量は、スペクトル分析を使用して実験室内で測定され得る。
【００３１】
ガラス溶融物は、種々の厚みのフラットガラスシートを製造するために、当該分野で周知のさらなる処理に供される。適切なフロートガラスプロセスの非限定的な例が、米国特許第３，０８３，５５１号、同第３，９６１，９３０号、および同第４，０９１，１５６号に開示され、これらは全て、本明細書中で参考として援用される。
【００３２】
本発明によれば、欠陥密度、特に開いたボトムバブル欠陥が低減したガラスが、製造され得る。
【００３３】
ガラス内の欠陥が、オンライン法およびオフライン法を使用して、測定され得る。Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．によって製造されるＡｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍが、欠陥をオンラインで測定するために使用され得る。欠陥はまた、視覚検査によってオフラインで測定され得る。測定された欠陥は、表面欠陥および内部欠陥を含む。開いたボトムバブル欠陥の数を低減することによって、本発明は、ガラスの総欠陥密度を低減させる。ガラスの欠陥密度は、１００平方フィートあたりの欠陥の数として測定される。
【００３４】
本発明によって製造されたガラスは、欠陥密度についての種々の商業基準を満たし得る。例えば、乗用車製造業者は、自動車の風防ガラス（ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  ｗｉｎｄｓｈｉｅｌｄ）の欠陥密度についての基準を設定する。ある自動車製造業者は、自動車風防ガラスがゼロ欠陥を有することを要求する。欠陥を有するあらゆるガラス片が、工場内で廃棄される。このような場合、欠陥の数が１００平方フィートあたり１個を超える場合、フロートプロセス収率は操作にとって非常に低くなり、収益が良くない。
【００３５】
本発明はまた、以下：
６５〜７５重量％のＳｉＯ２；
１０〜２０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；
０〜２重量％のＦｅ２Ｏ３；および
０〜２重量％のＦｅＯ；
を含み、１．２３以上の総場強度指数を有するガラス組成物を包含する。
【００３６】
重量％は、組成物の最終重量に基づく。組成物はまた、上で議論される追加の成分の全てを含み得る。
【００３７】
本発明の方法および関連したガラス組成物は、ガラスリボン、自動車風防ガラスのような積層物品、先細ガラス物品、サイドライト、バックライト、建築用ガラス製品など（これらに限定されない）のような大多数のガラス物品を形成するために使用され得る。
【００３８】
本発明の非限定的な実施形態において、ガラス物品は、当該分野で周知であるように、積層製品を形成するために使用され得る。積層製品における少なくとも一片のガラスは、本発明に従って製造され得る。積層製品は、１００平方フィートあたりの１個未満の総欠陥を有する風防ガラスであり得る。
【実施例】
【００３９】
以下の非限定的な実施例は、本発明を例示する。表１は、本発明に従う種々のガラス組成物を示す。重量％は、組成物の総重量に基づく。
【００４０】
【表１】
2006501123.tif 000003
上記実施例は、本発明を例示するためにのみ提供される。本発明の範囲は、上記特許請求の範囲によって規定される。
【国際調査報告】
2006501123.tif 000004
2006501123.tif 000005
2006501123.tif 000006