DE4203578C2

DE4203578C2 - Glas für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE4203578C2
Application number: DE4203578A
Authority: DE
Inventors: Kunio Nakaguchi; Yoshikazu Toshikiyo; Takashi Sunada
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1991-02-08
Filing date: 1992-02-07
Publication date: 2000-10-19
Anticipated expiration: 2012-02-08
Also published as: US5318931A; FR2672587B1; DE4203578A1; KR920016365A; KR100208922B1; FR2672587A1

Description

Diese Erfindung betrifft Glas(platten) für Fahrzeuge, insbesondere für Automobile. Genauer ausgedrückt betrifft diese Erfindung graugefärbtes bzw. -getöntes Glas für Fahrzeuge, das im Hinblick auf die Ultraviolett- und Wärmestrahlenabsorption ausgezeichnet ist.

Getöntes Glas, das als Fensterglas für Fahrzeuge verwendet wird, umfasst blaugefärbtes Glas, das Fe₂O₃ enthält, das mit CoO dotiert ist, grüngefärbtes Glas mit einem höheren Fe₂O₃-Gehalt als das blaugefärbte Glas, um eine verbesserte Wärmestrahlenabsorption zu erzielen, und graugefärbtes oder bronziertes Glas, das Fe₂O₃, CoO, NiO und Se als Färbestoffe enthält.

Während das blaugefärbte und das grüngefärbte Glas mit einem verhältnismässig hohen Fe₂O₃-Gehalt eine verhältnismässig hohe Wärme- und Ultraviolettabsorptionsfähigkeit aufweisen, gibt es noch ein Bedürfnis, die Innenausstattung vor der Zerstörung aufgrund des Ultraviolettlichtes zu schützen, wobei seit einiger Zeit der Trend zu einer luxuriösen Ausstattung von Automobilen geht. Um mit diesen Erfordernissen fertig zu werden, ist Glas mit einer hohen Ultraviolettabsorptionsfähigkeit, das die Erfordernisse für die Energieeinsparung erfüllt, kürzlich entwickelt worden. Dieses Glas weist einen höheren Fe₂O₃-Gehalt auf als das konventionelle Glas und es ist ebenfalls grün eingefärbt.

EP 0 297 404 A1 bezieht sich auf ein transparentes Glas, das eine hohe Durchlässigkeit des sichtbaren Lichts und hohe Infrarotabsorptionsfähigkeit aufweist. Das Endprodukt weist mehr als 0.35% und vorzugsweise nicht weniger als 0.5% FeO auf. Das Glas kann weiterhin durch Zugabe von einem oder mehreren Oxiden von CeO, TiO, MoO or VO eine reduzierte Ultraviolettdurchlässigkeit aufweisen. Insbesondere reduziert ein Ceroxidgehalt von etwa 0.25% bis 0.5% bei einer Glasschichtdicke von 5 mm die Ultraviolettdurchlässigkeit bis zu 40%, und vorzugsweise zu bis 50%, hat aber den Nachteil die Infrarotdurchlässigkeit zu erhöhen.

Auf der anderen Seite sind graugefärbte oder bronzierte Gläser im Hinblick auf das Aussehen von Fahrzeugen gewünscht. Jedoch hat das konventionelle, graugefärbte oder bronzierte Glas, das einen niedrigeren Fe₂O₃-Gehalt als das blaugefärbte Glas aufweist, eine unzureichende Ultraviolett- und Wärmeabsorption, um das Bedürfnis zu erfüllen, die Innenausstattung vor einer Zerstörung durch Ultraviolettlicht zu schützen. Es bestand daher ein Bedürfnis, ein graugefärbtes oder bronziertes Glas zu entwickeln, das eine hohe Ultraviolett- und Wärmestrahlenabsorptionsfähigkeit aufweist.

Die Erfinder haben früher ein graues wärmeabsorbierendes Glas vorgeschlagen, das Zinnoxid als ein Reduktionsmittel enthält und das dadurch eine hohe Wärmestrahlenabsorption aufweist, aber dieses Glas ist teuer, da Zinnoxid teuer ist.

Ein Ziel dieser Erfindung liegt darin, die oben ewähnten Probleme, die mit dem üblichen Glas für Fahrzeuge verbunden sind, zu lösen und ein graues Glas zur Verfügung zu stellen, das eine hohe Ultraviolett- und Wärmestrahlenabsorptionsfähigkeit aufweist und das für den Gebrauch bei Fahrzeugen geeignet ist.

Andere Ziele und Wirkungen dieser Erfindung werden aufgrund der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.

Diese Erfindung betrifft Glas für Fahrzeuge, umfassend von 65 bis 80 Gew.% SiO₂, von 0 bis 5 Gew.% Al₂O₃, von 0 bis 5 Gew.% B₂O₃, von 0 bis 10 Gew.% MgO, von 5 bis 15 Gew.% CaO, von 10 bis 18 Gew.% Na₂O, von 0 bis 5 Gew.% K₂O, von insgesamt 5 bis 15 Gew.% MgO und CaO, von insgesamt 10 bis 20 Gew.-% Na₂O und K₂O, von 0,1 bis 1 Gew.% Ceroxid, ausgedrückt in CeO₂, von 0,2 bis 0,6 Gew.% Eisenoxid, ausgedrückt in Fe₂O₃ (gesamter Gehalt an Eisenoxid ist als Fe₂O₃ berechnet), von 0 bis 0,005 Gew.% CoO, von 0 bis 0,01 Gew.% NiO und von 0,0005 bis 0,005 Gew.% Se.

Das erfindungsgemässe Glas für Fahrzeuge weist mit einer Dicke von 4 mm vorzugsweise eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht von wenigstens 70% mit dem CIE-Standardleuchtkörper A und eine bunttongleiche Wellenlänge von 570 nm oder länger, insbesondere von 573 bis 580 nm mit dem CIE-Standardleuchtkörger C auf.

Das erfindungsgemässe Glas für Fahrzeuge weist mehr vorzugsweise bei einer Dicke von 4 mm eine Durchlässigkeit für Sonnenstrahlen von nicht mehr als 60%, insbesondere nicht mehr als 58%, eine Lichtdurchlässigkeit von nicht mehr als 10% bei einer Wellenlänge von 350 nm und einen Farbreinheitsgrad von nicht mehr als 15% mit dem CIE-Standardleuchtkörper C auf.

Im Hinblick auf die Gehalte der Komponenten in dem Glas bedeutet der Ausdruck "%", wie er hierin verwendet wird, Gew.%.

SiO₂ ist ein Grundbestandteil von Glas. Wenn sein Gehalt weniger ist als 65%, weist das Glas eine reduzierte Haltbarkeit auf. Wenn er 80% übersteigt, ist es schwierig, die Zusammensetzung zu schmelzen. Der Gehalt an SiO₂ liegt vorzugsweise bei 68 bis 73%.

Al₂O₃ dient dazu, die Haltbarkeit von Glas zu verbessern. Wenn der Gehalt davon 5% übersteigt, ist es schwierig, die Zusammensetzung zu schmelzen. Ein bevorzugter Al₂O₃-Gehalt liegt bei 0,1 bis 2%, und mehr bevorzugt bei 0,5 bis 2%.

B₂O₃, das nicht essentiell ist, wird zur Verbesserung der Haltbarkeit von Glas und ebenso als eine Schmelzhilfe verwendet. Die obere Grenze seines Gehaltes liegt bei 5%.

B₂O₃ mit einem höheren Gehalt stört bei der Produktion von flachem Glas aufgrund der Verflüchtigung, etc. Der Gehalt an B₂O₃ liegt vorzugsweise bei 0 bis 1%.

MgO und CaO dienen beide dazu, die Haltbarkeit von Glas zu verbessern und die Liquidustemperatur und Viskosität zu dem Zeitpunkt der Glasbildung zu steuern. Wenn der Gehalt an MgO 10% übersteigt, wird die Liquidustemperatur hoch. Wenn der CaO-Gehalt weniger als 5% oder höher als 15% ist, wird die Liquidustemperatur hoch. Die Gehalte an MgO und CaO liegen vorzugsweise bei 1 bis 6% bzw. bei 6 bis 12%. Wenn der Gesamtgehalt an MgO und CaO weniger als 5% ist, weist das resultierende Glas eine verschlechterte Haltbarkeit auf. Wenn er 15% übersteigt, wird die Liquidustemperatur hoch. Der Gesamtgehalt an MgO und CaO liegt vorzugsweise bei 8 bis 14%.

Na₂O und K₂O werden als Glasschmelzbeschleuniger verwendet. Wenn der Na₂O-Gehalt weniger als 10% ist, oder wenn der Gesamtgehalt an Na₂O und K₂O weniger als 10% ist, ist die Wirkung der Schmelzbeschleunigung gering. Wenn der Na₂O-Gehalt 18% übersteigt oder wenn der Gesamtgehalt an Na₂O und K₂O 20% übersteigt, wird die Haltbarkeit vermindert. Da K₂O teurer ist als Na₂O, wird es in einer Menge von maximal 5% verwendet. Die Gehalte an Na₂O und K₂O sind vorzugsweise von 11 bis 15% bzw. von 0 bis 2%, und der Gesamtgehalt an Na₂O und K₂O liegt vorzugsweise bei 11 bis 16%.

Ceroxid in Glas umfasst CeO₂ und Ce₂O₃, von denen beide eine Ultraviolettabsorptionsfähigkeit aufweisen. Wenn der Ceroxidgehalt, ausgedrückt in einem CeO₂-Gehalt, weniger als 0,1% ist, ist die Ultraviolettabsorptionsfähigkeit gering. Wenn er 1% übersteigt, absorbiert das Glas sichtbares Licht, wobei die Durchlässigkeit für das sichtbare Licht vermindert wird. Der Gehalt an Ceroxid liegt vorzugsweise bei 0,3 bis 1 Gew.%.

TiO₂, das nicht essentiell ist, wird als ein Ultraviolettabsorber verwendet. Wenn Eisenoxid zusammen mit TiO₂ vorhanden ist, wird die Ultraviolettabsorptionsfähigkeit durch die Wechselwirkung zwischen Eisenoxid und TiO₂ vergrössert. Die Menge an Ceroxid, das teuer ist, kann durch Einfügen von TiO₂ vermindert werden, und somit ist die Verwendung von TiO₂ ebenfalls im Hinblick auf die Produktionskosten bevorzugt. Wenn sein Gehalt mehr als 1% ausmacht und wenn Eisenoxid gleichzeitig vorhanden ist, absorbiert das Glas den kurzen Wellenlängenbereich an sichtbarem Licht, um die Durchlässigkeit für das sichtbare Licht zu reduzieren.

Eisenoxid in Glas umfasst Fe₂O₃ und FeO. Das zuerst genannte absorbiert die Ultraviolettstrahlen und das zuletzt genannte absorbiert die Wärmestrahlen. Wenn der Eisenoxidgehalt, ausgedrückt in Fe₂O₃-Gehalt (gesamter Gehalt an Eisenoxid, berechnet als Fe₂O₃), weniger ist als 0,2%, sind die Wirkungen zur Absorption von Ultraviolett- und Wärmestrahlen gering. Wenn er 0,6% übersteigt, wird die Durchlässigkeit für das sichtbare Licht unvorteilhafterweise vermindert. Der Gehalt an dem Eisenoxid liegt vorzugsweise bei 0,3 bis 0,6%.

Der Anteil an FeO liegt vorzugsweise bei 23 bis 35 Gew.%, bezogen auf das gesamte Eisenoxid. Wenn der Anteil an FeO zu gross wird, neigt das Glas dazu, reduktiver Natur zu sein und es kann schwierig mit Ceroxid gefärbt werden, obwohl die Absorptionsfähigkeit von Wärmestrahlen gross wird.

Der Gehalt an FeO in dem Glas ([FeO] Gew.%) wird aufgrund der folgenden Gleichung erhalten:

[FeO] = -0,25635 × Log₁₀(T₁₀₀₀/100) - 0,008

worin T₁₀₀₀(%) die Lichtdurchlässigkeit des Glases bei Bestrahlung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 1000 nm darstellt. Der Anteil an FeO (R Gew.%), bezogen auf das gesamte Eisenoxid, wird aufgrund der folgenden Gleichung erhalten:

R = 111,13 × ([FeO]/[T-Fe₂O₃])

worin [T-Fe₂O₃] Gew.-% den gesamten Eisenoxidgehalt des Glases, ausgedrückt in Fe₂O₃, darstellt.

CoO weist einen Absorptionspeak bei etwa 600 nm auf und wird daher für die Feineinstellung der bunttongleichen Wellenlänge von Glas verwendet. Wenn der Gehalt davon 0,005% übersteigt, wird die Transmission von sichtbarem Licht vermindert.

NiO weist einen Absorptionspeak bei etwa 450 nm auf und wird ebenfalls zur Feineinstellung der bunttongleichen Wellenlänge von Glas verwendet. Wenn sein Gehalt 0,01% übersteigt, wird die Transmission für sichtbares Licht vermindert.

Sowohl CoO als auch NiO dienen dazu, die Transmission von sichtbarem Licht zu reduzieren und tragen nicht zu der Absorption von Ultraviolett- und Wärmestrahlen bei. Aus diesem Grunde ist es bevorzugt, diese Komponenten nicht zuzufügen.

Se ist eine essentielle Komponente für die Neutralisierung der grünen Farbe von eisenoxidhaltigem Glas, um dadurch graues Glas zur Verfügung zu stellen. Wenn sein Gehalt weniger ist als 0,0005%, wird der Farbneutralisierungseffekt unwesentlich. Wenn er 0,005% übersteigt, wird die Transmission des resultierenden Glases für sichtbares Licht unvorteilhafterweise vermindert. Der Gehalt an Se liegt vorzugsweise bei 0,0005 bis 0,002%.

Falls gewünscht, kann das erfindungsgemässe Glas weiterhin die folgenden optionalen Komponenten zusätzlich zu den oben erwähnten Komponenten enthalten, solange die erfindungsgemässen Wirkungen nicht beeinträchtigt werden. Das heisst, das Glas kann BaO, ZnO, TiO₂ oder ZrO₂ in einer Menge von bis zu 1 Gew.% enthalten, um die Haltbarkeit zu verbessern. Das Glas kann ebenfalls Li₂O oder F als eine Schmelzhilfe in einer Menge von bis zu 1 Gew.% enthalten. Weiterhin kann das Glas SO₃, As₂O₃, Sb₂O₃ oder Cl als Läutermittel in einer Menge von bis zu 1 Gew.% enthalten.

Diese Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Beispiele und die Vergleichsbeispiele detaillierter erläutert.

Alle Teile, Prozente und dergleichen beziehen sich auf das Gewicht, wenn nichts anderes angegeben ist.

BEISPIELE 1 BIS 23 UND VERGLEICHSBEISPIEL 1

Glasproben mit den Zusammensetzungen, die in Tabellen 1 bis 3 gezeigt sind, wurden wie folgt hergestellt.

Quarzsand, Borax, Feldspat, Kalkstein, Dolomit, Sodaasche, Salzkuchen, Kohlenstoff, Titanoxid, Ceroxid, rotes Eisenoxid, Kobaltoxid, Nickeloxid und Selen wurden entsprechend den Zusammensetzungen gemäss Tabellen 1 bis 3 vermischt, und die resultierende Mischung wurde in einem elektrischen Ofen wärmegeschmolzen. Das geschmolzene Glas wurde gegossen und langsam auf Raumtemperatur gekühlt. Das gekühlte Farbglas wurde geschnitten und poliert, zur Herstellung einer 4 mm dicken Probe zur Bestimmung der optischen Eigenschaften mit einem selbstaufzeichnenden Spektrofotometer, Modell 330, hergestellt von Hitachi Ltd.

Die optischen Eigenschaften einer jeden der resultierenden Proben und, zum Vergleichszweck, von bronziertem Glas, das üblicherweise für Fahrzeuge verwendet wird, wurden bei einem Blickwinkel von 2° unter Verwendung der CIE-Standardleuchtkörper A und C bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 3 gezeigt.

BEMERKUNGEN ZU DEN TABELLEN

1. [T-Fe₂O₃]: Gesamtgehalt an Eisenoxid, ausgedrückt in Fe₂O₃;
2. R: Anteil an FeO bei dem gesamten Eisenoxid;
3. T_G: Solarstrahlungstransmission, gemessen entsprechend JIS R3208;
4. Y_A: Transmission von sichtbarem Licht (Leuchtkörper A), gemessen entsprechend JIS Z8722;
5. lambda_d: bunttongleiche Wellenlänge (Leuchtkörper C), gemessen entsprechend JIS Z8722;
6. P_e: Farbreinheitsgrad (Leuchtkörper C);
7. T_UV: Ultravioletttransmission bei 350 nm.

Aus den Ergebnissen von Tabellen 1 bis 3 ist ersichtlich, dass das erfindungsgemässe Glas grau getönt ist, während es eine hohe Transmission für sichtbares Licht, eine geringe Sonnenstrahlentransmission und eine hohe Ultraviolettabsorption aufweist. Somit ist das erfindungsgemässe Glas für den Gebrauch nicht nur bei Fahrzeugen, sondern ebenfalls bei Gebäuden geeignet.

Claims

1. Glas für Fahrzeuge, umfassend von 65 bis 80 Gew.% SiO₂, von 0 bis 5 Gew.% Al₂O₃, von 0 bis 5 Gew.% B₂O₃, von 0 bis 10 Gew.% MgO, von 5 bis 15 Gew.% CaO, von 10 bis 18 Gew.% Na₂O, von 0 bis 5 Gew.% K₂O, von insgesamt 5 bis 15 Gew.% MgO und CaO, von insgesamt 10 bis 20 Gew.% Na₂O und K₂O, von 0,1 bis 1 Gew.% Ceroxid, ausgedrückt in CeO₂, von 0,2 bis 0,6 Gew.% Eisenoxid, ausgedrückt in Fe₂O₃, von 0 bis 0,005 Gew.% CoO, von 0 bis 0,01 Gew.% NiO und von 0,0005 bis 0,005 Gew.% Se.

2. Glas für Fahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Na₂O und K₂O insgesamt 10 bis 18 Gew.% Na₂O und K₂O und der Gehalt an TiO₂ von 0 bis 1 Gew.% TiO₂ beträgt.

3. Glas für Fahrzeuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an FeO 23 bis 35 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Eisenoxid, ist.

4. Glas für Fahrzeuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas mit einer Dicke von 4 mm eine Transmission für sichtbares Licht von wenigstens 70% mit dem CIE-Standardleuchtkörper A und eine bunttongleiche Wellenlänge von 570 nm oder länger mit dem CIE-Standardleuchtkörper C aufweist.

5. Glas für Fahrzeuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas mit einer Dicke von 4 mm eine Sonnenstrahlentransmission von nicht mehr als 60% und eine Lichttransmission von nicht mehr als 10% bei einer Wellenlänge von 350 nm aufweist.