JP2778932B2 - 複合材料透明画 - Google Patents

複合材料透明画

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は所望の色と太陽エネ
ルギー透過性特徴とを有する着色複合材料透明画（複合
透明画）の製造に関する。特に、本発明は、無彩色（ｎ
ｅｕｔｒａｌ ｃｏｌａｒｔｉｏｎ）と高い視感透過率
（ｖｉｓｉｂｌｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）とを
維持しながら、好ましくない太陽エネルギー転移を減ず
る透明画に関する。本発明に開示する種類の透明画は建
造物及び自動車に透明板ガラスとして用いるために非常
に望ましいものである。ここで用いるかぎり、“複合透
明画”なる用語は、例えば可撓性プラスチック層、被膜
又は第２硬質透明層のような第２要素がその主要面（主
表面）に固定された、例えばガラス又はプラスチックの
ような、硬質透明な基体（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を意味
する。
【０００２】
【従来の技術】物体、特にガラスの色は非常に主観的で
ある。観察される色は照明条件と観察者の好み(prefere
nce)とに依存する。定量的な基準で色を評価するため
に、幾つかの色配列系(color order system)が開発され
ている。国際照明委員会（ＣＩＥ）によって適用され
る、このような色規定方法の１つは、主波長（ＤＷ）と
刺激純度（Ｐｅ）とを用いる。一定の色に関するこれら
の２つの規格の数値はその色のいわゆる三刺激値Ｘ、
Ｙ、Ｚから色座標(color coodinate) ＸとＹを算出する
ことによって得ることができる。次に、これらの色座標
を１９３１ＣＩＥ色度図にプロットし、ＣＩＥ刊行物Ｎ
ｏ．１５．２で確認されるＣＩＥ標準発光体Ｃの座標と
数値的に比較する。この比較はガラス色の刺激純度と主
波長とを確認するための色度図中の色空間位置を与え
る。
【０００３】他の色配列系では、色を色相(hue) と明度
に関して規定する。この系は一般にＣＩＥＬＡＢ色系(c
olor system)と呼ばれる。色相は例えば赤色、黄色、緑
色及び青色のような色を区別する。明度(lightness or
value)は明るさ又は暗さの度合いを区別する。Ｌ* 、ａ
* 及びｂ* として特定される、これらの特徴の数値は三
刺激値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）から算出される。Ｌ* は色の明度
又は暗度を表示し、色が存在する明度面(lightness pla
ne) を表す。ａ* は赤色（＋ａ* ）緑色（−ａ* ）軸上
の色の位置を表示する。ｂ* は黄色（＋ｂ* ）青色（−
ｂ* ）軸上の色の位置を表示する。ＣＩＥＬＡＢ系の方
形座標を円筒極性(cylindrical polar)座標に転換した
場合に、得られる色系はＣＩＥＬＣＨ色系として知ら
れ、この系は色を明度（Ｌ* ）と、色相角度(hue angl
e) （Ｈ°）及び色度(chroma)（Ｃ*）とに関して規定す
る。ＣＩＥＬＡＢ系と同様に、Ｌ* は色の明度又は暗度
を表示する。色度、すなわち飽和度(saturation)又は強
度は色強度又は透明度(clarity) （すなわち、鮮明度対
濁り度(vividness vs.dullness) ）を区別し、測定した
色に対する色空間(color space) の中心からのベクトル
距離(vector distance) である。色の色度が低ければ低
いほど、すなわちその強度が低ければ低いほど、色はい
わゆる無色に近づく。ＣＩＥＬＡＢ系に関しては、Ｃ*
＝（ａ* 2 ＋ｂ* 2 ）1/2 。色相角度は例えば赤色、黄
色、緑色及び青色のような色を区別し、ａ* 、ｂ* 座標
から、赤色（＋ａ* ）軸から時計の針とは反対に測定さ
れるＣＩＥＬＣＨ色空間の中心を通って伸びるベクトル
の角度の測定値である。本明細書で用いるかぎり、Ｈ°
は０〜３６０°の値として表現される。図１では、ＣＩ
ＥＬＡＢ系がＣＩＥＬＣＨ系に重ね合わされて、これら
の２系の関係を説明する。
【０００４】これらの系のいずれにおいても色が特徴づ
けられ、当業者は当量(equivalent)ＤＷとＰｅ値；Ｌ*
、ａ* 、ｂ* 値；及びＬ* 、Ｃ* 、Ｈ°値を目視され
た(viewed)ガラス又は複合材料透明画の透過率曲線(tra
nsmittance curve) から算出することができる。
【０００５】典型的な商業的ソーダ石灰シリカガラスは
下記物質：ＳｉＯ2 ，６６〜７５重量％、Ｎａ2 Ｏ，１
０〜２０重量％、ＣａＯ，５〜１５重量％、ＭｇＯ，０
〜５重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ，０〜５重量％、Ｋ2 Ｏ，０〜
５重量％、ＢａＯ，０〜１重量％を含む。このベース(b
ase)ガラスに、所望のガラス色を得るために種々な着色
剤が加えられる。本明細書で用いるかぎり、ガラスはそ
の視感透過率（以下でさらに詳述する）がガラスの総厚
さに関係なく≦８７％であるならば、着色ガラスである
と見なされる。＞８７％の視感透過率を有するガラスは
透明であると見なされる。“ガラス”又は“ガラス基
体”を本明細書で着色したと述べるときに、２つ以上の
層を有する複合材料透明画の場合には、この透明画のガ
ラス又はガラス基体が着色しているか否かに関して全層
の複合厚さが決定力を有する。
【０００６】技術上周知である、これらの着色ガラスの
多くが自動車(automotive)及び建築用途に用いられてお
り、透明なソーダ石灰シリカガラスよりも多くの太陽エ
ネルギーを吸収する。自動車用途に用いられる典型的な
緑色ガラス中の主要な着色剤は、Ｆｅ2 Ｏ3 形とＦｅＯ
形の両方で存在する鉄である。自動車用途向けの典型的
な緑色ガラス中に存在する鉄の総量は、実際に存在する
形態に拘わらず、Ｆｅ 2 Ｏ3 として表現して、約０．５
〜０．９重量％であり、ＦｅＯ対鉄総量の比は約０．２
５〜０．２７である。例えばベックウィズ(Beckwith)等
への米国特許第５，２１４，００８号とグロッタ(Glott
a)への米国特許第５，２４０，８８６号に開示されてい
るような緑色ガラスは多量の鉄総量を用いており、紫外
線をより良好に吸収し、ガラスの太陽エネルギー吸収性
をさらに改良する。チェング(Cheng) 等への米国特許第
５，０７７，１３３号は、任意に酸化チタンと組み合わ
せた酸化第二セリウムをさらに含み、ガラスの太陽エネ
ルギー吸収性能をさらに改良する。他のガラスは、フィ
ッシャー(Fischer) 等への米国特許第４，１０１，７０
５号；ポンス(Pons)への米国特許第４，１０４，０７６
号；ペコラロ(Pecoraro)等への米国特許第４，７９２，
５３６号；クルムウィーデ(Krumwiede) 等への米国特許
第５，０２３，２１０号；ボーレス(Boules)への米国特
許第５，０７０，０４８号及びチェング等への米国特許
第５，２７８，１０８号に開示されているように、青
色、ブロンズ及び灰色に着色したガラスを製造するため
に例えばコバルト、セレン、ニッケル及び／又はクロム
のような付加的着色剤を含む。
【０００７】種々な太陽エネルギー吸収性ガラスの性能
を比較する１つの方法は、視感透過率対総太陽エネルギ
ー透過率の比を比較することである。視感透過率はガラ
スを透過する可視光線の総量の尺度である。総太陽エネ
ルギー透過率（ＴＳＥＴ）は直接ガラスを透過する太陽
エネルギーの総量の尺度である。この後者の性質は、透
過されるエネルギーの大部分がガラスの他方の側で物体
によって吸収された後に熱に転換されるので、重要であ
る。特に、自動車用途に適用される場合には、乗り物内
の熱蓄積と温度とがＴＳＥＴに直接関係する。これは乗
り物内の人（ｖｅｈｉｃｌｅ ｏｃｃｕｐａｎｔｓ）に
とって不快な状態を生じ、空調系の冷却容量の増大を必
要とする。さらに、熱蓄積が乗り物内の材料劣化を加速
することが判明している。本明細書で用いるかぎり、視
感透過率対総太陽エネルギー透過率の比は“性能比（ｐ
ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｒａｔｅ）”（ＰＲ）と呼ぶ。
【０００８】他に記載しないかぎり、この開示で提供す
る視感透過率データは、ＡＳＴＭ３０８Ｅ−９０に従っ
て、ＣＩＥ標準発光体Ａと２°観察者（ｏｂｓｅｒｖｅ
ｒ）に関して、波長範囲３８０〜７８０ｎｍにわたって
１０ｎｍ間隔で測定されるものである。ガラス又は複合
透明画の性能比を算出するために、この開示で提供する
総太陽エネルギー透過率データは、パリームーン（Ｐａ
ｒｒｙ Ｍｏｏｎ）気塊（ａｉｒ ｍａｓｓ）２．０太
陽データに基づくものであり、３００〜２０００ｎｍの
測定透過率に基づいて算出される。
【０００９】ＴＳＥＴデータを算出するために、波長
［ａ、ｂ］にわたって透過率値を積分する。この範囲を
ｎ個の等しい長さ（ｈ）の小間隔に点｛Ｘ0 ，Ｘ1 ，・
・・，Ｘn ｝によって分割する、この場合にＸi ＝ａ＋
（ｉｘｈ）。補間関数(interpolating function)を用い
て、各小間隔の被積分関数ｆを概算する。これらの補間
関数の積分の和がこの積分の近似値を与える：
【式１】
【００１０】ＴＳＥＴデータを算出するために本明細書
で用いる梯形の法則(Trapoidal Rule)と呼ばれる法則に
基づいて計算する場合に、ｆ（Ｘ）は［Ｘi-1/2 ，Ｘ
i+1/2］に関して、これらの点においてｆのグラフを通
過する直線によって概算される。したがって、ｆ（Ｘ）
の補間関数は［ａ、ｂ］に関して区分的に直線であり、
数値積分式は次式のようになる：
【式２】
【００１１】本明細書ではＴＳＥＴを算出する場合に、
透過率範囲を次のように異なる間隔で３つの小範囲に分
割する：５ｎｍ間隔で３００〜４００ｎｍ、１０ｎｍ間
隔で４００〜８００ｎｍ及び５０ｎｍ間隔で８００〜２
０００ｎｍ。
【００１２】図２は種々な着色剤を用いたガラスの典型
的な性能比を説明するグラフを示す。この曲線を作成す
る場合に、ガラスの組成は変えずに、むしろ、ガラスの
厚さを変えて、種々なＬＴＡ性能レベルを形成した。こ
れらの線がソーダ石灰シリカ組成物の傾向(trend) を表
すものであり、特定のガラス組成物を表すものでないこ
とを理解すべきである。傾向線(trend line)２は、主要
な着色剤として鉄を有する自動車用途に典型的に用いら
れる、通常は緑色又は青色である、ガラスを示す。傾向
線４は、鉄と他の着色剤（例えば、コバルト、セレン、
クロム及び／又はニッケル）との組合せを含み、通常は
青色、ブロンズ又は灰色であるガラスを示す。傾向線６
は、鉄以外の着色剤（例えば、コバルト及びニッケル）
を用いる、通常は灰色又はブロンズであるガラスを示
す。図から知ることができるように、主要着色剤として
鉄を用いるガラスは一般に最高の性能比を有し、このこ
とは、一定のＬＴＡに関して、ＴＳＥＴが低く、それ
故、ガラスを通過する総太陽エネルギーが減少すること
を示唆する。自動車の透明画用途に関しては、このこと
は乗り物内の熱蓄積が少ないことを意味する。これらの
ガラスの高い性能比は主として着色剤としての多量の
鉄、特にＦｅＯの存在によるものである。さらに詳しく
は、着色剤は一般に可視範囲の太陽エネルギー並びに赤
外線及び／又は紫外線エネルギーの一部を吸収するが、
ＦｅＯは非可視太陽エネルギーを吸収し、可視エネルギ
ーを透過させることにおいて最も有効である。
【００１３】自動車用途では、政府の規制が視感透過率
の最小値を確立している。合衆国では、乗用車に対して
ＬＴＡは少なくとも７０％でなければならない。少なく
とも７０％のＬＴＡと５０％以下のＴＳＥＴとを有する
ガラスは、本明細書では“高性能ソーラー制御ガラス”
と呼ぶことにする。このようなガラスの性能比は少なく
とも１．４である。現今では、一部の自動車製造業者は
ＴＳＥＴが４５％未満であり、ＬＴＡ＝７０％において
少なくとも１．５５の性能比を生ずることを要求する。
【００１４】先行技術において知られるように、基本の
鉄含有ソーダ石灰シリカガラス組成物に、ガラスの色強
度を減じるために、特に中性灰色ガラスを製造するため
に着色剤を加えることもできる。本明細書で用いるかぎ
り、“灰色”なる用語はＬ*＝８８において４以下の当
量(equivalent)Ｃ* 値を有するガラス又は複合材料透明
画の色を意味する。異なるＬ* 値に関しては、ガラス又
は透明画の透過率対波長曲線を与えるならば、当業者が
本明細書で定義するような灰色に相当する当量Ｃ* 値を
算出することができることを理解すべきである。例え
ば、８８よりやや低いＬ* を有するガラス又は透明画に
関しては、Ｃ* 値は４より大きくなり、８８よりやや大
きいＬ* を有するガラス又は透明画に関しては、Ｃ* 値
は４より小さくなる。さらに、このような２つの灰色の
複合材料透明画を同時に目視すると、色の相違が知覚さ
れるが、個々に目視すると、各々が灰色であるように見
える。
【００１５】原則として、灰色ガラスを製造するために
ベースガラス組成物に加える着色剤は、ベースガラス色
の補色である色を生じる。例えば、鉄含有緑色ガラスに
補色を与えるためには、単独の紫色着色剤が好ましい
が、このような着色剤は０．２５〜０．２７のレドック
ス割合(redox ration)での鉄との組合せで存在しない。
同様に、鉄含有青色ガラスに補色を与えるためには、単
独の橙色着色剤が好ましいが、このような着色剤は０．
５０〜０．６０のレドックス割合での鉄との組合せで存
在しない。それ故、灰色ガラスを製造するためには、着
色剤の組合せ（例えば、コバルトとセレンとの組合せ）
をベースガラス組成物に加えなければならない。しか
し、多重着色剤の添加は、一定の視感透過率を維持する
ために、鉄含量の減少を必要とする。これらの付加的着
色剤は太陽エネルギーの吸収に関してＦｅＯよりも強力
ではないので、例えば、着色剤として鉄、コバルト及び
セレンを含むガラス（傾向線４）に関して図２に示すよ
うに、ＴＳＥＴは増加し、性能比は低下する。さらに詳
しくは、７０％のＬＴＡに関しては、市販の灰色ガラス
のＴＳＥＴは典型的に５７〜６８％の範囲であり、これ
は約１．０３〜１．２３の性能比を生じる。
【００１６】所望の色を得るために、着色中間層物質を
ガラスと組合せることができることは知られている。例
えば、ブロンズ色中間層を１対の透明なガラス層の間に
積層して、ブロンズ色自動車ウィンドーシールド(windo
w shield) を製造することができる。さらに、例えばＭ
ｏｎｓａｎｔｏ Ｃｏ．（ミズリー州、セントルイス）
からのＳａｆｌｅｘ ＯｐｔＣｏｌｏｒ（登録商標）中
間層系のような系は、種々な色の中間層の多重層を透明
な、着色した又は反射的ガラス層の間に積層して、所望
のガラス色を生じる。しかし、これらの中間層は、１／
８インチ( ０．３２ｃｍ）厚さの透明ガラスと組合せる
と、ＬＴＡ＝７０％において一般に１．２２未満の性能
比を有するラミネートを生じる。さらに、このような系
は、高い性能比を維持しながら、複合材料透明画の色と
強度とを制御することができない。このような系に関し
ては、より暗色の中間層を用いて、付加的なソーラー制
御(solar control) を達成することが望ましい。しか
し、この配置はＴＳＥＴよりも大きくＬＴＡを減少さ
せ、その結果として複合材料透明画の性能比を低下させ
る。
【００１７】さらに、自動車ウィンドーシールドでは、
通常はシェード帯(shade band)と呼ばれる、そのポリビ
ニルブチラール中間層の上方部分を着色して、ウィンド
ーシールドの上縁に沿って視感透過率を減ずることが一
般に行われる。しかし、シェード帯の局部的使用は透明
画の全体にわたっての色と強度の制御を生ぜず、高い性
能比を有するガラスも生じない。さらに詳しくは、２．
１ｍｍ厚さのＳｏｌｅｘ（登録商標）ガラスの２層から
構成される自動車ウィンドーシールドのシェード帯部分
における性能比は＜１である。Ｓｏｌｅｘ（登録商標）
ガラスはＰＰＧＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．（ペン
シルバニア州、ピッツバーク）から入手可能な緑色自動
車用ガラスである。
【００１８】基本ガラス組成を変更する必要なく、多様
な色と強度とにおいて、高い性能比すなわち優れた太陽
エネルギー透過特性を有し、高レベルの視感透過率を与
える複合材料透明画を製造できることは有利であると考
えられる。特に、１．４以上の性能比を有する中性灰色
の複合材料透明画を製造することは有利であると考えら
れる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は所望の色と強
度レベル及び高い性能比を有する複合材料透明画を提供
する。特に、この複合材料透明画は少なくとも１つの硬
質透明層（例えば、着色ガラス又はプラスチック基体）
と、この基体の主要面に固定された要素（例えば、プラ
スチック層又は被膜）とを含み、少なくとも１．４の性
能比を有する。この要素は、一般に基体の色の補色であ
り、透明画の全体的強度を減ずる色を有する。本発明の
１実施態様では、透明画は色において灰色であり、特
に、自動車ウィンドーシールドである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも１
つの高性能のソーラー制御ガラス基体と、高性能比を維
持しながら該ガラス基体の色強度を減ずる要素とを含
む、高性能のソーラー制御複合材料透明画を製造する。
本発明の１実施態様では、要素はガラス基体に固定され
たプラスチック物質層である。本明細書で用いるかぎ
り、“プラスチック”は一般的な熱可塑性又は熱硬化性
の合成非導電性物質のいずれか、例えばビニル樹脂、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、熱可塑性ウレタン、熱可
塑性オレフィン、ポリカーボネート等を含む意味であ
る。プラスチック層は好ましくは可撓性プラスチック
層、例えばポリビニルブチラール（ＰＶＢ）である。特
定の波長領域の吸収に関して非常に選択的であり、所望
の色を生じる着色剤をＰＶＢ製剤(formulation) 中に混
入することができる。このような物質は例えばＭｏｎｓ
ａｎｔｏ Ｃｏｍｐａｎｙ（ミズリー州、セントルイ
ス）のような供給者から入手可能である。本発明では、
プラスチック層の色は一般にガラス基体の補色であり、
プラスチック層をガラス基体に積層する場合に、以下で
さらに詳述するように、複合材料の色強度を減ずる着色
剤を含む。ガラス層の代わりに又はガラス層と組合せ
て、他の硬質な透明基体、例えばポリカーボネートその
他のプラスチックシートを使用可能であることを理解す
べきである。
【００２１】表１と２は、ガラス層の色とは異なる色を
有する複合材料透明画を製造するため及び／又は一般に
高性能のソーラー制御ガラスの性能比に匹敵する性能比
を維持しながら、ガラスの色強度を減ずるための、着色
ポリビニルブチラール層と２つの着色ガラス層（個々に
及び集合的に“基体”と呼ぶ）との組合せに基づくコン
ピュータ作成データを示す。これらの表中の情報は、透
明な物質の色と分光性能とを計算するコンピュータモデ
ルから得られたものである。表はガラス総厚さ（ｔ）、
視感透過率（ＬＴＡ）、総太陽エネルギー透過率（ＴＳ
ＥＴ）、性能比（ＰＲ）、主波長（ＤＷ）、純度（Ｐ
ｅ）及びＣＩＥＬＡＢ及びＣＩＥＬＣＨ色空間における
個々の基体、ＰＶＢ層及び複合材料の座標を含む。ＤＷ
とＰｅ値はＣＩＥ標準発光体Ｃと２°観察者に基づくも
のである。Ｌ* 、ａ* 、ｂ* 、Ｃ*及びＨ°値はＣＩＥ
標準発光体Ｄ６５と１０°観察者に基づくものである。
実施例の各セットでは、ＰＶＢ層中の着色剤量を変え
て、所望の色に影響を与えた。さらに、同じグループの
複合材料透明画を比較する基準を与えるために、各透明
画の視感透過率（ＬＴＡ）を７１％に調節した。比較レ
ベルの性能を満たすために、ガラスの総厚さ及び／又は
ガラス中の着色剤濃度を変えることができることを理解
すべきである。自動車用ラミネート（例えば、ウィンド
ーシールドとサンルーフ(sunroof) ）のガラス層厚さは
１．５〜３．０ｍｍであり、単層の自動車サイドウィン
ドー及びバックウィンドー用では３．０〜７．０ｍｍで
あることが一般に望ましい。建築用ガラス用途では、ガ
ラス層厚さは典型的に３．０〜１０．０ｍｍ出ある。太
陽光線への長期間暴露中に複合材料透明画のＬＴＡが１
％まで低下することが予想されるので、７１％のＬＴＡ
値を比較のために選択した。７１％のＬＴＡ値は自動車
用途に対する政府による必要条件を満たす持続ソーラー
性能を保証する筈である。
【００２２】以下の表１〜４において、Ｃｏｍｐ．Ｔｒ
ａｎｓ．＝複合材料透明画；Ｇｌａｓｓ＝ガラス；Ｔｒ
ａｎｓ．＝透明画。
【表１】
【００２３】表１に関して、緑色ガラス基体を０．０３
０インチ（０．７６ｍｍ）厚さのＰＶＢ層と組合せて、
ガラス／プラスチック複合材料透明画を形成する。緑色
ガラスは一般に、照明条件と観察者の知覚とに依存し
て、４９０〜５６０ｎｍの波長を有すると特徴づけられ
る。この範囲は一般に１２０〜２００°の色相角度範囲
に相当する。表１で用いる緑色ガラス基体はＰＰＧ Ｉ
ｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な高性能の
ソーラー制御ガラスであり、商標ＳＯＬＡＲＧＲＥＥＮ
（登録商標）で販売されている。７１％のＬＴＡレベル
では、このガラスのＴＳＥＴは４２．９％であり、１．
６５の性能比を生じる。このガラス基体の主波長は５１
２ｎｍであり、ＣＩＥＬＡＢ色系で表されるその色はＬ
* ＝８８．３、ａ* ＝−８．７、ｂ* ＝３．５及びＣ*
＝９．４である。さらに、この基体の色相角度は１５８
である。表１で用いる特定の基体の色は“緑色”と特徴
づけられるが、このガラスがそのａ* 、ｂ* 座標から明
らかであるように、やや黄色がかった色を含むことを理
解すべきである。さらに、緑色ガラスは一般に１２０〜
２００°の色相角度を有するガラスと特徴づけられる
が、本発明では、緑色ガラスは好ましくは１４０〜１９
０°、最も好ましくは１５０〜１８０°の色相角度を有
する。
【００２４】本発明の目的は基体の色強度を減ずること
であり、さらに詳しくは少なくとも１．４の性能比を有
する灰色複合材料透明画を提供することである。このた
めに、表１と図３に関しては、透明なＰＶＢ層と、３種
類の着色ＰＶＢ層（各連続着色層は、ガラス基体の色の
補色である色を与える着色剤の徐々に増加する量を含
む）とを緑色ガラス基体と組合せて、４種類の複合材料
透明画１０、１２、１４及び１６をそれぞれ製造する、
この場合に最後の３種類の透明画はオリジナルのガラス
基体の色とはそれぞれ異なる色を有するが、高い性能比
を維持する。本明細書で用いるかぎり、“補色(complem
ent)”なる用語は基体の色相角度＋１８０°±４５°，
好ましくは±３０°、最も好ましくは±２０°に相当す
る色相角度を有する色を意味する。したがって、本発明
では必要ないが、基体の色の補色である色を有するプラ
スチック層は好ましくはＣＩＥＬＡＢ色空間において基
体とは反対側に近似的に置かれる。さらに詳しくは、基
体の色が緑色軸と黄色軸とによって境界をつけられた図
１と３の上左象限に入るならば、補色は赤色軸と青色軸
とによって境界をつけられた下右象限に入る。１５８°
の色相角度を有する表１に示す緑色ガラス基体に関して
は、補色の(complementing) プラスチック層は紫色を有
する。表１に示す本発明の特定の実施態様では、複合材
料透明画１２、１４及び１６のプラスチック層の色相角
度は３４０〜３４６°の範囲内で変化する。
【００２５】図３に関して、複合材料透明画１０、１
２、１４及び１６をＣＩＥＬＡＢ色空間に配置する。複
合材料透明画１２では、第１着色層はＣ* ＝６．８３の
色度を有する透明画を生じる。複合材料透明画１２の色
はまだ基本的に緑色であるが、着色層の添加は、透明な
プラスチック層を含む複合材料透明画１０に比べて、そ
の色度を減少させ、最終製品を色においてより中性にし
た。複合材料透明画１４はこの透明画の色度をさらに低
下させる着色層を含み、複合材料透明画１６に含まれる
第３着色層は色度をＣ* ＝１．１９まで低下させる。こ
の強度レベルでは、透明画は色において中性灰色である
ように見える。
【００２６】表１と図３から知ることができるように、
一般にガラス基体の色相角度の補色である色相角度を有
する着色層を用い、かつこの着色層中の着色剤の量を増
加して、基体の色度を減ずることによって、中性灰色を
有し、しかも現在入手可能な灰色ガラス組成物の性能比
よりも高い性能比、さらに詳しくは１．４より大きい性
能比を有する複合材料透明画を緑色ガラス基体を用いて
製造することができる。さらに詳しくは、この灰色複合
材料透明画１６では、Ｃ* ＝１．１９であり、性能比は
１．５３である。表１に示す複合材料透明画が１種類の
特定のガラス組成物に関するものであること、及び当業
者が、任意の他の緑色ガラス組成物の色の補色である色
を有する着色中間層組成物を製造して、該ガラス基体の
色強度を減ずることができることを理解すべきである。
【００２７】さらに、着色プラスチック層の色を変え
て、所望の色の透明画を作ることができることも当業者
は理解すると考えられる。より詳しくは、表１に示すよ
うに、ガラス基体は１５８°の色相角度を有し、複合材
料透明画１２、１４及び１６に対する着色プラスチック
層は補色の約３４０°の色相角度を有する。しかし、プ
ラスチック層の色相角度が基体の色相角度の補色よりも
小さい場合には、透明画の色は緑色がかった青色になり
がちであり、基体に比べて、透明画の総合色度をさらに
減ずる傾向がある。さらに詳しくは、複合材料透明画１
８と２０では、ＰＶＢ層はそれぞれ、２９６°と２５６
°の色相角度を有する。図３に関して、これらの透明画
は緑−青色であり、複合材料透明画１８は緑−青灰色で
ある。同様に、基体に組合せられたプラスチック層の色
相角度が基体の色相角度の補色よりも大きい場合には、
透明画は緑色がかった黄色から黄色になりがちであり、
基体に比べて、透明画の総合色度をさらに減ずる傾向が
ある。さらに詳しくは、複合材料透明画２２と２４で
は、ＰＶＢ層はそれぞれ、１４°と３３°の色相角度を
有する。図３に関して、これらの透明画は黄色であり、
複合材料透明画２２は黄灰色である。
【００２８】複合材料透明画２６と２８は、高い性能比
を有する異なる色の透明画を製造するために緑色ガラス
基体を着色プラスチック層と如何に組合わせるかを示す
補充の例である。さらに詳しくは、複合材料透明画２６
は性能比１．５を有するブロンズ灰色(bronze gray col
ored) 透明画であり、複合材料透明画２８は性能比１．
４５を有する紫灰色透明画である。複合材料透明画３０
は第３例であり、この場合には透明画は性能比１．２２
を有し、紫色である。
【００２９】
【表２】
【００３０】表２に関して、上記表１に示した透明画と
同様な、高性能のソーラー制御複合材料透明画を青色ガ
ラス基体を用いて製造することができる。青色ガラスは
一般に、照明条件と観察者の知覚とに依存して、４５０
〜４９０ｎｍの主波長を有すると特徴づけられる。この
範囲は一般に２００〜３００°の色相角度範囲に相当す
る。特に、表２で用いるガラス基体はＰＰＧ Ｉｎｄｕ
ｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な青色ガラスであ
り、商品名ＳＯＬＥＸＴＲＡ（登録商標）で販売されて
いる。表１と同様に、１つの透明なポリビニルブチラー
ル層と、青色基体の色の補色である３種類の着色ポリビ
ニルブチラール層とを青色ガラス基体と組合わせて、透
明画の色が青色から青灰色を経て灰色の複合材料透明画
まで、高性能比を維持しながら、如何に変化するかを説
明する。７１％のＬＴＡでは、このガラス基体は４０．
０％のＴＳＥＴと、１．７８の性能比とを有する。青色
ガラス基体の主波長は４８８ｎｍであり、その色はＣＩ
ＥＬＡＢ色系においてＬ*＝８９．３、ａ* ＝−１０．
０、ｂ* ＝−５．８、Ｃ* ＝１１．６及びＨ°＝２１０
°である。この基体の色は“青色”と特徴づけられる
が、このガラスがそのａ* 、ｂ* 座標から明らかである
ように、やや緑色がかった色を含むことを理解すべきで
ある。さらに、青色ガラスは一般に２００〜３００°の
色相角度を有するガラスと特徴づけられるが、本発明で
は、青色ガラス基体は好ましくは２００〜２４０°、最
も好ましくは２００〜２２０°の色相角度を有する。
【００３１】表２と図３に関して、この基体と、１つの
透明なＰＶＢ層と、３種類の着色ＰＶＢ層との組合せを
それぞれ複合材料透明画４０、４２、４４及び４６とし
て識別する。２１０°の色相角度を有する表２に示した
青色ガラス基体に関して、補色のプラスチック層は一般
に橙色を有する。表２から知ることができるように、複
合材料透明画４２、４４及び４６中の着色プラスチック
層は約３２°の色相角度を有する。着色層中の着色剤の
量に依存して、透明画の色度は低下し、複合材料透明画
４６は色において灰色になるが、灰色ガラス組成物で得
られる性能比よりも高い性能比をまだ有する。さらに詳
しくは、複合材料透明画４２では、第１着色層は透明画
の色度をＣ* ＝８．１４まで低下させる。この透明画の
色はまだ基本的には青色であるが、着色層の添加は複合
材料透明画４２の色度を、透明なプラスチック層を含む
複合材料透明画４０に比べて減少させ、最終製品を色に
おいてより中性にした。複合材料透明画４４はこの透明
画の色度を複合材料透明画４２に比べてさらに低下させ
る着色層を含み、複合材料透明画４６に含まれる第３着
色層は色度をＣ* ＝０．９６まで低下させる。この強度
レベルでは、複合材料透明画４６は色において中性灰色
であるように見える。
【００３２】表１の複合材料透明画と同様に、表２の青
色ガラス基体に対して用いる着色プラスチック層の色を
変えて、所望の色の透明画を得ることができる。より詳
しくは、表２に関して、ガラス基体は２１０°の色相角
度を有し、複合材料透明画４２、４４及び４６中の着色
プラスチック層は補色の約３２°の色相角度を有する。
しかし、プラスチック層の色相角度が基体の色相角度の
補色よりも小さい場合には、透明画の色は青色がかった
赤色になりがちであり、基体に比べて、透明画の総合色
度をさらに減ずる傾向がある。さらに詳しくは、複合材
料透明画４８と５０では、ＰＶＢ層はそれぞれ、６°と
３５５°の色相角度を有する。図３に関して、これらの
透明画は青−赤色であり、複合材料透明画４８は青−赤
灰色である。同様に、基体に組合されたプラスチック層
の色相角度が基体の色相角度の補色よりも大きい場合に
は、透明画の色は青色がかった緑色になりがちであり、
基体に比べて、透明画の総合色度をさらに減ずる傾向が
ある。さらに詳しくは、複合材料透明画５２と５４で
は、ＰＶＢ層はそれぞれ、５６°と６６°の色相角度を
有する。図３に関して、これらの透明画は青−緑色であ
り、複合材料透明画５２は青−緑灰色である。
【００３３】複合材料透明画５６、５８及び６０は高い
性能比を有する異なる色の透明画を製造するために青色
ガラス基体を着色プラスチック層と如何に組合わせるか
を示す補充の例である。さらに詳しくは、複合材料透明
画５６と５８は性能比１．６を有するブロンズ灰色の透
明画である。これらの透明画の色を比較すると、複合材
料透明画５６は複合材料透明画５８よりも灰色であるよ
うに思われる。複合材料透明画６０は性能比１．５９を
有する紫灰色透明画である。
【００３４】表１と２に示す複合材料透明画はそれぞれ
補色の紫色又は橙色のＰＶＢ層と組合せた、緑色又は青
色基体の特定の高性能ソーラー制御組成物を含む。しか
し、本発明が高性能ガラス又は特定のガラス色のみへの
適用に限定されるのではなく、任意の基体に対してその
色強度を減ずるために適用可能であることを理解すべき
である。前述したように任意の着色基体の色強度を減
じ、特に灰色複合材料透明画を製造するために着色プラ
スチック物質を製造することができる。例えば、ガラス
の色が好ましくない緑色である場合には、着色プラスチ
ック層を該ガラスと組合せて、透明画の色度を減じて、
より中性の緑色を形成し、必要な場合には、複合材料透
明画１０、１２、１４及び１６の色の漸進的変化におい
て示し、さらに図３において説明するように、透明画の
色度を減じて、灰色の複合材料透明画を製造することが
できる。
【００３５】本発明の好ましい複合透明画はガラス基体
と、着色プラスチック層とを含み、透明画の色度をガラ
ス基体に比べて減じて、より中性の色を形成し、ソーラ
ー制御ガラスの場合には、このような透明画の高い性能
比を維持するが、この最終結果は他の方法によっても得
られる。特に、着色プラスチック層を用いるのではな
く、被膜又はフィルムをプラスチック層の主表面又はガ
ラス基体の主表面に加えることができる。特に、緑色ガ
ラス基体に対しては、紫色被膜（すなわち、一般にこの
ガラス基体の色相角度の補色である色相角度を有する被
膜）をプラスチック層に加え、次にこのプラスチック層
をガラス基体に結合させるか、又は代替え手段として、
この被膜を直接ガラス基体に加えて、より中性な色の透
明画、必要な場合には、灰色複合透明画を得ることがで
きる。被膜はプラスチック又はガラスにフィルムを加え
るための幾つかの周知の慣習的方法のいずれかによって
加えることができる。必要ではないが、性能比を最大に
するために、被膜が特定の波長領域において高度に吸収
性である物質を含むことが望ましい。本発明を限定する
訳ではないが、緑色基体と組合せるためのこのような被
膜は、カップ（Ｋａｐｐ）等への米国特許第５，０８
５，９０３号と第５，１８２，１４８号に開示されるよ
うな、淡色に着色した熱硬化性アクリル被膜であること
ができる。このような被膜は赤色染料と紫色染料とを含
むと、緑色基体の補色であるために必要な紫色を生成す
ることができる。青色基体の補色であるためには、橙色
（又は赤色と黄色）染料を用いることができる。
【００３６】他の代替え手段として、補色を有する２つ
の透明層を一緒に積層して、同じ効果を得ることができ
る。さらに詳しくは、緑色ガラス基体を補色の紫色ガラ
スに積層して、より中性の又は灰色の複合材料透明画を
得ることができる。このような紫色ガラスは着色剤とし
てＭｎ+3を用いる、高度に酸化されたガラスである。
【００３７】本発明で開示した複合材料透明画が、自動
車のサイド及びバックウィンドー、ウィンドシールド及
びサンルーフ構造に典型的であるように、単一ガラス層
並びに多重ガラス層構造を含みうることを理解すべきで
ある。さらに、この複合材料透明画は種々な色及び／又
はソーラー性能特徴を有する基体をも含むことができ
る。例えば、自動車のウィンドシールドは２つの高性能
ソーラー制御ガラス層を含むことができる、又は代替え
手段として、高性能ソーラー制御ガラス層と、より低い
性能のガラス層（又は透明ガラス層さえも）と、補色の
ポリビニルブチラール中間層とを組合せて、１．４を越
える性能比を有する灰色ウィンドシールドを製造するこ
とができる。さらに、着色ガラス層を被膜、プラスチッ
ク層及び／又は付加的硬質層の組合せと結合させて、高
い性能比を維持しながら、所望の色と強度を得ることが
できる。さらに、ガラス基体の代わりに他の硬質基体も
使用可能である。例えば、ポリカーボネート層又は他の
硬質プラスチックシート物質をガラス層の代わりに、又
はガラス層と組合せて用いることができる。
【００３８】
【表３】
【００３９】本発明はまた、典型的に≦５０％、好まし
くは≦３５％のＬＴＡを有し、プライバシーグレージン
グ(privacy glazing) と一般に呼ばれるものを製造する
ために使用可能である。さらに詳しくは、表３に関し
て、複合材料透明画７０は、１５７°の色相角度を有す
る緑色基体と、緑色基体の色相角度の補色である３３７
°の色相角度を有する紫色中間層とを含む暗灰色透明画
を表す。複合材料透明画７２は、２１２°の色相角度を
有する青色基体と、一般に青色基体の色相角度の補色で
ある３９°の色相角度を有する橙色中間層とを含む暗灰
色透明画を表す。表３に示すように、これらの両方の複
合材料は２０％のＬＴＡを有し、複合材料透明画７０と
７２の性能比はそれぞれ２．６３と２．７５であり、こ
のことはこのレベルの視感透過率に対して総太陽エネル
ギー透過率が低いことを示唆する。
【００４０】
【表４】
【００４１】本発明はまた、積層した層、被覆層又は間
隔をおいて離れた層を含む建築用途にも適用可能であ
る。さらに詳しくは、表４に関して、複合材料透明画７
４は、１５８°の色相角度を有する緑色基体と、緑色基
体の色相角度の補色である３３８°の色相角度を有する
紫色中間層とを含む灰色透明画を表す。複合材料透明画
７６は、２１１°の色相角度を有する青色基体と、一般
に青色基体の色相角度の補色である３４°の色相角度を
有する橙色中間層とを含む灰色透明画を表す。複合材料
透明画７８は、１２８°の色相角度を有する緑色がかっ
た黄色基体と、一般にこの基体の色相角度の補色である
３０７°の色相角度を有するすみれ色(violet)中間層と
を含む灰色透明画を表す。建築用板ガラス用途では、視
感透過率はＣＩＥ標準発光体“Ｃ”（ＬＴＣ）と２°観
察者を基準にする。表４に示すように、複合材料透明画
７４、７６及び７８の性能比（ＬＴＣ基準）はそれぞれ
２．１０、２．３４及び１．４２である。
【００４２】本発明は、ベースガラス組成を変更する必
要なく、所望の色と高い性能比とを有する複合材料透明
画を製造する可能性を提供する。さらに、透明画の色が
基体に比べてより中性であり、必要な場合には、高性能
ソーラー制御灰色複合材料透明画を製造するように、こ
れらの複合材料透明画の色強度を制御することができ
る。
【００４３】本発明はまた、所望の色の許容差の範囲外
(outside desired color tolerance) である高性能ソー
ラー制御ガラス基体に特別の(custom)着色プラスチック
層又は被膜を結合させて、所望の色と強度とを有し、さ
らに高い性能比を有する透明画を製造する系をも提供す
る。
【００４４】本明細書の開示に基づいて当業者が思いつ
くような、他の変更も特許請求の範囲によって定義され
る本発明の範囲から逸脱せずに本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＩＥＬＡＢとＣＩＥＬＣＨ色系における色空
間の説明図。
【図２】自動車及び建築の用途に用いられる種々なタイ
プのガラスの視感透過率（ＬＴＡ）対総太陽エネルギー
透過率（ＴＳＥＴ）のプロット。
【図３】ＣＩＥＬＡＢ色空間における本発明を含む複合
材料透明画の例のプロット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラリー ジョン シェレスタック アメリカ合衆国ペンシルバニア州ベイア ードフォード，ピー．オー．ボックス 233，フォード ストリート 1046 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 C03C 17/00 - 17/44

Claims (29)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１色及び第１色強度を有する少なくと
    も一つの硬質層と、前記硬質層の主表面に固定された第
    ２色及び第２色強度を有する要素とから成る複合透明画
    であって、前記硬質層の第１色強度よりも低い色強度と
    少なくとも１．４の性能比とを有する前記透明画。
  2. 【請求項２】 第２色が一般に第１色の補色である請求
    項１記載の透明画。
  3. 【請求項３】 要素が硬質層の主表面に加えられた被膜
    である請求項１記載の透明画。
  4. 【請求項４】 硬質層がガラス層であり、要素が可撓性
    プラスチック層である請求項１記載の透明画。
  5. 【請求項５】 可撓性要素が被膜を含む請求項４記載の
    透明画。
  6. 【請求項６】 可撓性層が着色ポリビニルブチラール層
    である請求項４記載の透明画。
  7. 【請求項７】 第２色が一般に第１色の補色である請求
    項６記載の透明画。
  8. 【請求項８】 ガラス層は少なくとも第１ガラス層と第
    ２ガラス層とを含み、第２ガラス層は第１ガラス層の主
    表面に固定され、第１ガラス層と第２ガラス層との間に
    ポリビニルブチラール層を有している、請求項７記載の
    透明画。
  9. 【請求項９】 Ｌ＊＝８８において４以下の当量Ｃ＊値
    を有する請求項８記載の透明画。
  10. 【請求項１０】 少なくとも７０％のＬＴＡ値を有する
    請求項９記載の透明画。
  11. 【請求項１１】 硬質層の少なくとも１つが少なくとも
    １．４の性能比を有する請求項１０記載の透明画。
  12. 【請求項１２】 少なくとも１．５５の性能比を有する
    請求項１１記載の透明画。
  13. 【請求項１３】 Ｌ＊＝８８において４以下の当量Ｃ＊
    値を有する請求項１記載の透明画。
  14. 【請求項１４】 硬質層がガラス層であり、要素が可撓
    性プラスチック層である請求項１３記載の透明画。
  15. 【請求項１５】 硬質層が一般に青色であり、要素が一
    般に補色の橙色である請求項１３記載の透明画。
  16. 【請求項１６】 硬質層が一般に緑色であり、要素が一
    般に補色の紫色である請求項１３記載の透明画。
  17. 【請求項１７】 少なくとも７０％のＬＴＡ値を有する
    請求項１３記載の透明画。
  18. 【請求項１８】 ５０％以下のＬＴＡ値を有する、請求
    項１３記載の透明画。
  19. 【請求項１９】 所定の色調角度と色強度とを有する少
    なくとも１つの硬質層と、硬質層の主表面に固定され、
    一般に前記硬質層の色相角度の補色である色相角度を有
    する要素とを含む複合透明画であって、前記硬質層の前
    記強度よりも低い強度と少なくとも１．４の性能比とを
    有する前記透明画。
  20. 【請求項２０】 硬質層がガラス層であり、要素が可撓
    性プラスチック層である請求項１９記載の透明画。
  21. 【請求項２１】 可撓性層が着色ポリビニルブチラール
    層である請求項２０記載の透明画。
  22. 【請求項２２】 ガラス層は少なくとも第１ガラス層と
    第２ガラス層とを含み、第２ガラス層は第１ガラス層の
    主表面に固定され、第１ガラス層と第２ガラス層との間
    にポリビニルブチラール層を有している、請求項２１記
    載の透明画。
  23. 【請求項２３】 Ｌ＊＝８８において４以下の当量Ｃ＊
    値を有する請求項２２記載の透明画。
  24. 【請求項２４】 少なくとも７０％のＬＴＡを有する請
    求項２３記載の透明画。
  25. 【請求項２５】 少なくとも１．５５の性能比を有する
    請求項２４記載の透明画。
  26. 【請求項２６】 硬質層の第１層は１２０〜２００゜の
    色相角度を有する、請求項１９記載の透明画。
  27. 【請求項２７】 硬質層の第１層が１４０〜１９０゜の
    色相角度を有する請求項２６記載の透明画。
  28. 【請求項２８】 硬質層の第１層は２００〜３００゜の
    色相角度を有する、請求項１９記載の透明画。
  29. 【請求項２９】 硬質層の第１層が２００〜２４０゜の
    色相角度を有する請求項２８記載の透明画。
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