(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間色に着色されたソーダ石灰シリカガラス組成物であって、
６８〜７５重量％のＳｉＯ2、１０〜１８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、及び０〜５重量％のＢａＯ、及び着色剤を含むことを特徴とし、
前記着色剤が、１．２〜２重量％のＦｅ2Ｏ3（Ｆｅ2Ｏ3の重量％値に換算した鉄の総量）、０．０１〜０．０５重量％のＮｉＯ、０．０２〜０．０４重量％のＣｏ3Ｏ4、０．０９〜３重量％のＴｉＯ2、及び０．０００２〜０．００５重量％のＳｅからなることを特徴とし、
鉄の総量に対する酸化第一鉄の重量％値の比率である第一鉄値が、１８〜３０％の範囲であることを特徴とする中間色に着色されたソーダ石灰シリカガラス組成物。
【請求項２】
厚さ４ｍｍの前記ガラスが、可視光線透過率（標準光源Ａ）が４０〜５０％の範囲にあるとき、全太陽エネルギー透過率が前記可視光線透過率より少なくとも１５パーセンテージポイント低いレベルであり、前記可視光線透過率が４０％未満であるとき、全太陽エネルギー透過率が２５％未満であることを特徴とする請求項１に記載のガラス。
【請求項３】
ＣＩＥＬＡＢ色空間による表示で、ａ*＝-５±５、ｂ*＝１０±２０、Ｌ*＝５０±１０と定義される色を有することを特徴とする請求項１に記載のガラス。
【請求項４】
ＣＩＥＬＡＢ色空間による表示で、ａ*＝-４±３、ｂ*＝０±１０、Ｌ*＝５０±５と定義される色を有することを特徴とする請求項１に記載のガラス。
【請求項５】
主波長が４９０〜５８０の範囲で、刺激純度が１５％未満であることとを特徴とする請求項１に記載のガラス。
【請求項６】
主波長が５４５〜５７０の範囲で、刺激純度が１０％未満であることとを特徴とする請求項１に記載のガラス。
【請求項７】
０．５３以下の遮光率を有することを特徴とする請求項１に記載のガラス。
【請求項８】
２５％以下の紫外線透過率を有することを特徴とする請求項１に記載のガラス。
【請求項９】
中間色に着色されたソーダ石灰シリカガラス組成物であって、
６８〜７５重量％のＳｉＯ2、１０〜１８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、及び０〜５重量％のＢａＯ、及び着色剤を含むことを特徴とし、
前記着色剤が、１．２〜２重量％のＦｅ2Ｏ3（Ｆｅ2Ｏ3の重量％値に換算した鉄の総量）、０．０１〜０．０５重量％のＮｉＯ、０．０２〜０．０４重量％のＣｏ3Ｏ4、０．０９〜３重量％のＴｉＯ2、及び０．０００２〜０．００５重量％のＳｅからなることを特徴とし、
鉄の総量に対する酸化第一鉄の重量％値の比率である第一鉄値が、１８〜３０％の範囲であることを特徴とし、
厚さ４ｍｍの前記ガラスが、可視光線透過率（標準光源Ａ）が４０〜５０％の範囲にあるとき、全太陽エネルギー透過率が前記可視光線透過率より少なくとも１５パーセンテージポイント低いレベルであり、前記可視光線透過率が４０％未満であるとき、全太陽エネルギー透過率が２５％未満であることを特徴とする中間色に着色されたソーダ石灰シリカガラス組成物。
【請求項１０】
前記Ｆｅ2Ｏ3の重量％値（鉄の総量）が１．３〜１．６％の範囲であることを特徴とする請求項９に記載のガラス。
【請求項１１】
前記ＮｉＯが０．０２２５〜０．０２８５重量％の範囲で存在することを特徴とする請求項９に記載のガラス。
【請求項１２】
前記Ｃｏ3Ｏ4が０．０２０〜０．０２６重量％の範囲で存在することを特徴とする請求項９に記載のガラス。
【請求項１３】
前記Ｓｅが０．００１０〜０．００２０重量％の範囲で存在することを特徴とする請求項９に記載のガラス。
【請求項１４】
前記ＴｉＯ2が０．４〜１重量％の範囲で存在することを特徴とする請求項９に記載のガラス。
【請求項１５】
第一鉄値が１９〜２４％の範囲内であることを特徴とする請求項９に記載のガラス。
【請求項１６】
ＣＩＥＬＡＢ色空間による表示で、ａ*＝-４±３、ｂ*＝０±１０、Ｌ*＝５０±５と定義される色を有することを特徴とする請求項９に記載のガラス。
【請求項１７】
０．４６以下の遮光率を有することを特徴とする請求項９に記載のガラス。
【請求項１８】
１８％以下の紫外線透過率を有することを特徴とする請求項９に記載のガラス。
【請求項１９】
中間色に着色されたソーダ石灰シリカガラス組成物であって、
６８〜７５重量％のＳｉＯ2、１０〜１８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、及び０〜５重量％のＢａＯ、及び着色剤を含むことを特徴とし、
前記着色剤が、１．３〜１．６重量％のＦｅ2Ｏ3（Ｆｅ2Ｏ3の重量％値に換算した鉄の総量）、０．０２２５〜０．０２８５重量％のＮｉＯ、０．０２０〜０．０２６重量％のＣｏ3Ｏ4、０．４〜１重量％のＴｉＯ2、及び０．００１０〜０．００２０重量％のＳｅからなることを特徴とし、
鉄の総量に対する酸化第一鉄の重量％値の比率である第一鉄値が、１８〜３０％の範囲であることを特徴とし、
前記ガラスが、厚さ４ｍｍにおいて、２５％以下の可視光線透過率、２５％以下の全太陽エネルギー透過率、及び１５％以下の紫外線透過率を有することを特徴とする中間色に着色されたソーダ石灰シリカガラス組成物。
【請求項２０】
０．４６以下の遮光率を有することを特徴とする請求項１に記載のガラス。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、低い可視光線透過率、特に低い紫外線透過率、及び低い全太陽エネルギー透過率を有する暗い中間色の着色ガラスに関する。用途はこれに限定されないが、このガラスは、バンのような車両の後部のガラスに用いられるもののような、内部の見えにくいプライバシーガラスとして使用するのに特に望ましい様々な特性を有する。この特性としては、車両の内部を見えにくくする低い可視光線透過率、密閉された室内の昇温を和らげる低い赤外線及び全太陽エネルギー透過率、車内の布製品及び他の物品の劣化を防ぐ低い紫外線透過率などがあり、また、車内及び車内の仕上げの色に幅広く合わせるための中間的な灰緑色を有しており、例えば従来のフロートガラスプロセスのような板ガラス製造方法に適合できるような組成を有するのが好ましい。
発明の背景
赤外線（ＩＲ）吸収が良好なガラスは、通常ガラス内に存在する鉄を還元して第１鉄にするか、若しくは銅を添加することにより製造される。このような材料を添加することによりガラスは青色を呈する。良好な紫外線（ＵＶ）吸収特性を達成するために添加される材料には、Ｆｅ3+、Ｃｅ、Ｔｉ、またはＶがある。所望のレベルの紫外線吸収特性が得られる量だけこれらの材料を添加すると、ガラスに黄色が加わる傾向がある。良好なＵＶ吸収特性及び良好なＩＲ吸収特性を同時に備えるようにすると、ガラスの色が緑か青色になる。赤外線及び紫外線の双方に対する良好な吸収特性を有し、灰色またはブロンズ色を有する車両用窓ガラスを製造することが提案されてきたが、そのようなガラスは緑がかった黄色の色合いを呈する傾向がある。
中間色の青、緑、灰、またはブロンズ色の淡い色を有する従来の熱吸収ガラスでは、太陽光線透過率が、内部の見えにくいプライバシーガラスにおいて望ましいレベルより著しく高くなる傾向がある。例えば、米国特許第２５，３１２号明細書には、０．２〜１％のＦｅ2Ｏ3、０．００３〜０．０５％のＮｉＯ、０．００３〜０．０２％のＣｏＯ、及び０．００３〜０．０２％のＳｅを含み、０．２５インチの厚みで３５〜４５％の可視光線透過率を有する灰色のガラス組成物が開示されている。
一般的な従来の暗い灰色のガラスは、以下のような組成を有する。即ち７２．９％のＳｉＯ2、１３．７％のＮａ2Ｏ、０．０３％のＫ2Ｏ、８．９５％のＣａＯ、３．９％のＭｇＯ、０．１０％のＡｌ2Ｏ3、０．２７％のＳＯ3、０．０６％のＦｅ2Ｏ3、０．０１５％のＣｏＯ、及び０．０９５％のＮｉＯという組成を有する。このタイプのガラスの太陽エネルギー吸収率は、本発明の目的を達成するために必要なレベルほど低くない。
最近になって、光透過率の低い窓ガラスとしての使用を目的とした、ニッケルを含まない熱吸収性の灰色のガラスが提案された。このようなガラスの例としては、米国特許第４，１０４，０７６号、及び米国特許第５，０２３，２１０号明細書に記載のものがある。しかし、これらの特許明細書に記載のガラスはどちらも着色剤として酸化クロム（III）を含んでおり、所望のガラスを製造するために必要な溶融工程において還元処理を行うために従来のオーバーヘッド加熱式タンク型溶融炉とは異なる溶融処理／溶融装置を利用することが必要となり、且つ必要な特定の特性の組を与えることのない酸化鉄、酸化コバルト（II）及びセレンのような着色剤を一定の濃度で含んでいる。
発明の要約
ＣＩＥＬＡＢ色空間系による表示でａ*が−５±５、好ましくは−４±３、最も好ましくは−４、ｂ*が１０±２０、好ましくは０±１０、最も好ましくは＋４±１、及びＬ*が５０±１０、好ましくは５０±５、最も好ましくは４８±２で、可視光線透過率が５０％以下の優れた特性を有する中間色のプライバシーガラスが必要とされている。特に、本発明のガラスで基準厚さ４ｍｍのものは、可視光線透過率（ＣＩＥ標準光源Ａ）が５０％以下、好ましくは２５％以下、最も好ましくは２０％以下で、可視光線透過率が４０〜５０％の範囲にある時の全太陽エネルギー透過率が可視光線透過率より少なくとも１５パーセンテージポイント低く、可視光線透過率が４０％未満の時全太陽エネルギー透過率が２５％未満で、いずれの場合にも可視光線透過率より太陽エネルギー透過率が上回らず、且つ紫外線透過率が２５％以下、好ましくは１８％以下、最も好ましくは１５％以下であるようなガラスである。（ここで開示する放射線透過率の数値は、以下の波長範囲の放射線透過率である。即ち紫外線：３００〜４００ｎｍ、可視光線：３８０〜７８０ｎｍ、全太陽光線３００〜２１３０ｎｍ。）このような中間色の、概ね灰緑色のガラスで、遮光率が０．５３以下、好ましくは０．４６以下であるようなガラスは、標準的なソーダ石灰シリカフロートガラスの基本的組成に、酸化鉄、酸化コバルト（ＩＩ）、酸化ニッケル（ＩＩ）二酸化チタン、及びセレンをある一定の比率で添加することによって生成される。
ガラス工業においては一般的に、ガラス組成物またはガラスバッチに含まれる鉄の総量を、「Ｆｅ2Ｏ3の量として表される鉄の総量」と称する。しかし、ガラスバッジが溶融された時、このＦｅ2Ｏ3の形で存在する鉄は、還元されてＦｅＯとなり、残りはＦｅ2Ｏ3の形で残る。溶融物における酸化第一鉄と酸化第二鉄とのバランスは、酸化−還元平衡の結果生ずる。Ｆｅ2Ｏ3を還元することによりＦｅＯだけでなく酸素ガスも発生し、このため得られたガラス製品におけるこの二種類の鉄化合物の総重量は減ることになる。この結果、得られたガラス組成物に含まれる実際のＦｅＯ及びＦｅ2Ｏ3の総重量は、ガラスバッチにおけるＦｅ2Ｏ3の量として表される鉄の総量より低くなる。このため、「鉄の総量」または「Ｆｅ2Ｏ3の量として表される鉄の総量」なる言葉は、還元処理を行う前のガラスバッチに含まれた鉄化合物の総重量を意味するものと考えられたい。また、本明細書において「第一鉄値」とは、Ｆｅ2Ｏ3の量として表される鉄の総量の重量％値で、得られたガラスに含まれる酸化第一鉄の重量％値を除した数値として定義される。
また、特別の断りがない限り、「パーセント（％）」及び「部」なる用語は、本明細書及び請求項においては、重量％及び重量部を意味するものである。ＮｉＯ、Ｃｏ3Ｏ4、ＴｉＯ2、及びＳｅ及びＦｅ2Ｏ3の量として表される鉄の総量の重量％値は波長分散蛍光Ｘ線（wavelength dispersive X-ray fluorescence）を用いて求められた。鉄の総量に対する還元率のパーセンテージは、分光光度計を用いて、１０６０ｎｍの波長における試料の放射線透過率を測定することにより求められた。次いで、光学的濃度（optical density）を１０６０ｎｍの透過率の値を用いて以下の式により計算した。
光学的濃度＝Ｌｏｇ10Ｔ0／Ｔ
（Ｔ0＝１００−推定反射損失（＝９２）、Ｔ＝１０６０ｎｍにおける透過率）
ついで、この光学的濃度を用いて還元率のパーセンテージを計算した。
還元率（％）＝｛１１０×（光学的濃度）｝／｛（ガラスの厚み（ｍｍ））×（Ｆｅ2Ｏ3の総量（重量％））｝
本発明による暗い中間色のガラスは、着色剤として、鉄、コバルト、ニッケル、チタン、及びセレンを以下の範囲の量で用いることにより生成することができる。
0003886148.tif 000002
中間的な灰緑色のガラスは、低い刺激純度（excitation purity）をその特徴とする。本発明のガラスは刺激純度が１５％以下、好ましくは１０％以下である。本発明のガラスは、主波長が４９０〜５８０ｎｍ、好ましくは５４５〜５７０ｎｍの比較的狭い範囲の光を透過させる。
発明の詳細な説明
ソーダ石灰シリカガラスは、ガラスの総量に対する重量％で以下のような組成のものとして特徴付けられ得る。
ＳｉＯ2     ６８〜７５％
Ｎａ2Ｏ     １０〜１８
ＣａＯ        ５〜１５
ＭｇＯ          ０〜５
Ａｌ2Ｏ3        ０〜５
Ｋ2Ｏ           ０〜５
ＢａＯ          ０〜５
ＳＯ3のような溶融及び精製補助剤等の他の微量成分もガラスの成分に含まれる。微量のＢ2Ｏ3がフラットガラスに含まれることもあるが、これは必ず含まれるものではない。このガラスの基本的組成に、上述の本発明の着色成分が添加される。
本発明によれば、ガラス組成物の成分としてイルメナイトが適切である。イルメナイトは、所望に応じてチタン源として用いられ、少なくともＦｅ2Ｏ3の一部を供給する。
本発明のガラスには、不純物として着色剤が極く微量含まれる場合を除いて、ここに開示する特別なもの以外の着色剤が含まれていてはいけない。このようなガラスは、従来のタンク型の溶融炉で連続的に溶融されて精製され、溶融ガラスが通常は錫である溶融金属のプールの上に浮かべられて、リボン形状を呈しつつ冷却されるフロート法により様々な厚みのフラットガラスシートに形成される。
実例１〜５は、全て本発明の満足すべき特性を示す実施例であり、好ましい中間色の灰緑色を呈するとともに優れた太陽エネルギー透過率の低さと非常に好ましい遮光率を示す。遮光率は、Ｌａｗｒｅｎｃｅ  Ｂｅｒｋｅｌｙ  ＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓのＷｉｎｄｏｗ３．１用ソフトウェアプログラムを用いて計算されるが、計算の際のパラメータとして室外温度８９°Ｆ（３２℃）、室内温度７５°Ｆ（２４℃）、太陽光線強度２４０Ｂｔｕ／（時間×ｆｔ2）、（７８９Ｗ／（ｍ2））、及び風力７．５ｍｐｈ（１２ｋｐｈ）を用いた。この結果、視感透過率（Ｉ１１  Ａ（標準光源Ａ））は、基準厚さ４ｍｍの全ての実例において２０％未満となった。各実例の全太陽エネルギー透過率（ＴＳ）は、１８％未満であり、また全ての実例において視感透過率より低い値を示した。紫外線透過率はどの実例においても著しく低い値を示し、１６．５％を越えたものはない。また各実例のなかに遮光率が０．４７を越えるものはない。
0003886148.tif 000003
フロート法により製造されたガラスの厚みは、一般に約２〜１０ｍｍの範囲になる。本発明の好適な太陽光線遮断特性については、ここに開示した透過率の特性が、３〜５ｍｍの範囲の厚みおいて得られるのが好ましい。