JP5142139B2 - 青紫光遮断ガラス - Google Patents

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Description

本発明は、青紫光遮断ガラスに関する。
ガラスを用いた光の遮断方法は、干渉型と吸収型とに大別できる。
干渉型は、紫外域又は可視域の光を吸収しないガラスに多層膜を蒸着し、多層膜による光の干渉を利用することにより、一定波長領域の光を遮断する方法である。
干渉型の遮断方法には入射角依存性があるため、ガラスに対して垂直方向に入射された一定波長領域の光は遮断できるが、他の角度からの入射光は遮断できない欠点がある。また、干渉型の遮断方法では、JIS B 7113に規定の波長傾斜幅(Δλ)が大きく、シャープな遮断効果が得られ難い。
吸収型は、光を吸収するイオン、金属コロイド、半導体微粒子等をガラス中に含有することにより、一定波長領域の光を遮断する方法である。特に半導体微粒子は、吸収機能が良好である。
半導体微粒子としては、例えば、II〜VI族化合物半導体であるCdS、CdSe、CdSSe等のCd化合物微結晶が知られている。しかしながら、Cd化合物は有害物質であり、バッチ調合、運搬、溶融等の工程において作業者の健康を害する危険性がある。また、ガラスの切断、研削、研磨等の加工の際に出る排水及び廃棄物中に含まれるCd化合物の処理にも労力を要する。更に、上記Cd化合物を含有したガラスの中には、透過率50%の値が波長450nm以上に示されるものがあるが、波長傾斜幅(Δλ)が大きく、干渉型と同様にシャープな遮断効果が得られ難い。
上記Cd化合物をZn微粒子に置換することにより、特定波長領域の光を吸収する遮断技術は、例えば、特許文献1に記載されている。しかしながら、特許文献1に記載された遮断技術は波長傾斜幅(Δλ)が依然として大きく、シャープな遮断効果は得られ難い。
他方、半導体微粒子としてI〜VII族半導体のハロゲン化銅(I)微粒子を用いた、紫外線遮断ガラス及び着色ガラスが知られている(特許文献2〜8)。
ハロゲン化銅(I)微粒子としては、例えば、CuCl、CuBr、CuI等の化合物又はこれらの混合物が知られている。これらのハロゲン化銅(I)微粒子は、有害でなく容易に使用できる。また、当該微粒子を含有する紫外線遮断ガラス及び着色ガラスは、波長傾斜幅(Δλ)が狭く、シャープな遮断機能を有する。
しかしながら、ハロゲン化銅(I)微粒子を含有する上記ガラスは、微粒子の組成、微粒子含有量等を調整しても、可視光線の高透過率(厚さ1mmのガラス板に波長300〜600nmの光を入射した場合に、450〜600nmの平均透過率が85%以上)を維持したい場合には、透過率50%の値は最大でも430nm止まりであり、更に長波長の430〜450nmの光を十分に遮断することができない。従って、450nm付近でのシャープな遮断機能の発現が望まれている。
特開2005−206434号公報 特開平4−018501号公報 特開平4−275942号公報 特開平5−105865号公報 特開平5−201746号公報 特開平6−024794号公報 特開平7−048140号公報 特開平8−337433公報
本発明は、ハロゲン化銅(I)微粒子を含有するガラスであって、波長450〜600nmの光を十分に透過し、450nmよりも短波長の光をシャープに遮断する青紫光遮断ガラスを提供することを目的とする。
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、ハロゲン化銅(I)微粒子に加えて銀を含有する場合には上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、下記の青紫光遮断ガラスに係る。
1. ハロゲン化銅(I)及び銀を含有する、青紫光遮断ガラス。
2. SiO:20〜85重量%、B:2〜75重量%、Al:10重量%以下、LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種:2〜30重量%、MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種:1〜15重量%、PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種:10重量%以下、Sb及びAsの少なくとも一種:5重量%以下、SnO:5重量%以下、ハロゲン化銅(I):0.01〜10重量%、並びに、銀:金属量として0.001〜1重量%を含有する、上記項1に記載の青紫光遮断ガラス。
3. SiO:20〜85重量%、B:2〜75重量%、Al:10重量%以下、LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種:2〜30重量%、MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種:1〜15重量%、PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種:10重量%以下、Sb及びAsの少なくとも一種:5重量%以下、SnO:5重量%以下、CuBr:0.005〜7重量%及びCuI:0.005〜7重量%であって合計量が0.01〜10重量%、並びに、銀:金属量として0.001〜1重量%を含有する、上記項1に記載の青紫光遮断ガラス。
4. SiO:40〜82重量%、B:12〜52重量%、Al:10重量%以下、LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種:2〜20重量%、MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種:1〜15重量%、PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種:10重量%以下、Sb及びAsの少なくとも一種:5重量%以下、SnO:5重量%以下、CuCl、CuBr及びCuIの少なくとも1種:0.01〜10重量%、並びに、銀:金属量として0.01〜1重量%を含有する、上記項1に記載の青紫光遮断ガラス。
5. SiO:40〜82重量%、B:12〜52重量%、Al:10重量%以下、LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種:2〜20重量%、MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種:1〜15重量%、PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種:10重量%以下、Sb及びAsの少なくとも一種:5重量%以下、SnO:5重量%以下、CuBr:0.005〜7重量%及びCuI:0.005〜7重量%であって合計量が0.01〜10重量%、並びに、銀:金属量として0.01〜1重量%を含有する、上記項1に記載の青紫光遮断ガラス。
6. 1)SiO、2)B、3)Al、4)LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種、5)MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種、6)PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種、7)Sb及びAsの少なくとも一種、8)SnO、並びに、9)ハロゲン化銅(I)を含有するガラス基板に、銀イオンを拡散させることにより、ガラス基板中に銀イオン及び銀化合物の少なくとも一種を形成させることにより得られる、上記項2に記載の青紫光遮断ガラス。
7. 1)SiO、2)B、3)Al、4)LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種、5)MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種、6)PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種、7)Sb及びAs少なくとも一種、8)SnO、並びに、9)CuBr及びCuIを含有するガラス基板に、銀イオンを拡散させることにより、ガラス基板中に銀イオン及び銀化合物の少なくとも一種を形成させることにより得られる、上記項3に記載の青紫光遮断ガラス。
8. 1)SiO、2)B、3)Al、4)LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種、5)MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種、6)PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種、7)Sb及びAsの少なくとも一種、8)SnO、9)Cl、Br及びIの少なくとも一種、並びに、10)銀:金属量として0.01〜1重量%を含有するガラス基板に銅イオンを拡散させることにより、ガラス基板中にCuCl、CuBr及びCuIの少なくとも一種のハロゲン化銅(I)を形成させることにより得られる、上記項4に記載の青紫光遮断ガラス。
9. 1)SiO、2)B、3)Al、4)LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種、5)MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種、6)PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種、7)Sb及びAsの少なくとも一種、7)SnO、8)Br及びI、並びに、9)銀:金属量として0.01〜1重量%を含有するガラス基板に、銅イオンを拡散させることにより、ガラス基板中にCuBr及びCuIを形成することにより得られる、上記項5に記載の青紫光遮断ガラス。
10. 1)SiO、2)B、3)Al、4)LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種、5)MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種、6)PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種、7)Sb及びAsの少なくとも一種、8)SnO、並びに、9)Cl、Br及びIの少なくとも一種を含有するガラス基板に銀イオン及び銅イオンを拡散させることにより、ガラス基板中に銀イオン及び銀化合物の少なくとも一種、並びに、CuCl、CuBr及びCuIの少なくとも一種のハロゲン化銅(I)を形成させることにより得られる、上記項4に記載の青紫光遮断ガラス。
11. 1)SiO、2)B、3)Al、4)LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種、5)MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種、6)PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種、7)Sb及びAsの少なくとも一種、7)SnO、並びに、8)Br及びIを含有するガラス基板に、銀イオン及び銅イオンを拡散させることにより、ガラス基板中に銀イオン及び銀化合物の少なくとも一種、並びに、CuCl、CuBr及びCuIの少なくとも一種のハロゲン化銅(I)を形成させることにより得られる、上記項5に記載の青紫光遮断ガラス。
12. 厚さ1mmのガラス板に波長300〜600nmの光を入射して透過率を測定した際に、波長450〜600nmの平均透過率が85%以上であり、透過率50%の値が波長432nm以上に示される、上記項1に記載の青紫光遮断ガラス。
13. 液晶表示板保護用ガラス材である、上記項1に記載の青紫光遮断ガラス。
14. 窓用ガラス材である、上記項1に記載の青紫光遮断ガラス。
15. 光学用フィルター材、照明用フィルター材及びレンズ材の少なくとも一種である、上記項1に記載の青紫光遮断ガラス。
16. 眼鏡用ガラス材である、上記項1に記載の青紫光遮断ガラス。
17. 粉末状の紫外線吸収用配合材料である、上記項1に記載の青紫光遮断ガラス。
以下、本発明の青紫光遮断ガラスについて詳細に説明する。
青紫光遮断ガラス
本発明の青紫光遮断ガラスは、ハロゲン化銅(I)微粒子を含有し、吸収型の遮断能を発揮する青紫光遮断ガラスであって、ハロゲン化銅(I)微粒子に加えて銀を含むことを特徴とする。
本発明の青紫光遮断ガラスは、ハロゲン化銅(I)微粒子に加えて銀を含有するため、波長450〜600nmの光を十分に透過し、450nmよりも短波長の光をシャープに遮断できる。具体的には、好適な実施態様では、厚さ1mmのガラス板に波長300〜600nmの光を(ガラス板の板面に対して垂直方向から)入射して透過率を測定した際に、450〜600nmの光の平均透過率が85%以上であり、透過率50%の値が波長432nm以上に示される。即ち、本発明の青紫光遮断ガラスは、450〜600nmの透過率が高く、且つ、従来品に比して450nm付近でシャープな遮断機能(波長傾斜幅:Δλが小さい)を有する。なお、本明細書におけるΔλは、JIS B 7113によって規定される波長傾斜幅である。
また、本発明の青紫光遮断ガラスはCd化合物を用いる必要がないため、安全性が高く、製造及び廃棄処理が容易である。
本発明の青紫光遮断ガラスは、ハロゲン化銅(I)及び銀以外の成分は限定的ではなく、従来からガラスに用いられている各種成分を含有できる。例えば、SiO、B、Al、LiO、NaO、KO、RbO、CsO、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta、Gd、Sb、As、SnO等の中から選択した成分を含有する。
本発明の青紫光遮断ガラスの好適な組成としては、例えば、以下が例示される。
≪組成1≫
SiO:20〜85重量%、B:2〜75重量%、Al:10重量%以下、LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種:2〜30重量%、MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種:1〜15重量%、PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種:10重量%以下、Sb及びAsの少なくとも一種:5重量%以下、SnO:5重量%以下、ハロゲン化銅(I):0.01〜10重量%、並びに、銀:金属量として0.001〜1重量%を含有する青紫光遮断ガラス。なお、上記Si〜Snまでの金属については、酸化物組成で示している(以下同様)。
≪組成2≫
SiO:20〜85重量%、B:2〜75重量%、Al:10重量%以下、LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種:2〜30重量%、MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種:1〜15重量%、PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種:10重量%以下、Sb及びAsの少なくとも一種:5重量%以下、SnO:5重量%以下、CuBr:0.005〜7重量%及びCuI:0.005〜7重量%であって合計量が0.01〜10重量%、並びに、銀:金属量として0.001〜1重量%を含有する青紫光遮断ガラス。
≪組成3:組成1の好ましい組成≫
SiO:40〜82重量%、B:12〜52重量%、Al:10重量%以下、LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種:2〜20重量%、MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種:1〜15重量%、PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種:10重量%以下、Sb及びAsの少なくとも一種:5重量%以下、SnO:5重量%以下、CuCl、CuBr及びCuIの少なくとも1種:0.01〜10重量%、並びに、銀:金属量として0.01〜1重量%を含有する青紫光遮断ガラス。
≪組成4:組成2の好ましい組成≫
SiO:40〜82重量%、B:12〜52重量%、Al:10重量%以下、LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種:2〜20重量%、MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種:1〜15重量%、PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種:10重量%以下、Sb及びAsの少なくとも一種:5重量%以下、SnO:5重量%以下、CuBr:0.005〜7重量%及びCuI:0.005〜7重量%であって合計量が0.01〜10重量%、並びに、銀:金属量として0.01〜1重量%を含有する青紫光遮断ガラス。
多成分系ガラス材料においては、各成分が相互に影響して、ガラス材料の固有の特性を決定するため、各成分の量的範囲を各成分の特性に応じて論じることは必ずしも妥当ではないが、以下に、上記好適組成において各成分の量的範囲を規定した根拠を述べる。
SiOは、ガラス網目を構成する主成分である。SiOの含有量は、20〜85重量%程度が好ましく、40〜82重量%程度がより好ましい。SiOの含有量が85重量%を上回るとガラスの溶融性が悪化するおそれがある。SiOの含有量が20重量%を下回ると化学的耐久性が不充分で変色の原因となるおそれがある。
は、ガラスの溶融性を向上させる成分である。また特定組成ではガラス網目を構成する成分ともなる。Bの含有量は、2〜75重量%程度が好ましく、12〜52重量%程度がより好ましい。Bの含有量が75重量%を上回るとガラスの化学的耐久性が不十分となるおそれがある。Bの含有量が2重量%を下回ると光透過特性及びガラスの溶融性が悪化するおそれがある。
Alは、ガラスの失透を抑制し、化学的耐久性を高める成分である。Alの含有量は、10重量%以下が好ましい。下限値は限定的ではないが、所定の効果を得るためには1重量%以上とする。Alの含有量が10重量%を上回るとガラス溶融性が低下するおそれがある。
LiO、NaO、KO、RbO及びCsOは、ガラスの溶融性を向上させる成分である。これらの成分は、一種又は二種以上で使用できる。これらの含有量は、合計量で2〜30重量%程度が好ましく、2〜20重量%程度がより好ましい。これらの含有量が30重量%を上回るとガラスの化学的耐久性が不十分となるおそれがある。これらの含有量が2重量%を下回るとガラスの溶融性が不十分となるおそれがある。
MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOは、ガラスの化学的耐久性を向上させる成分である。これらの成分は、一種又は二種以上で使用できる。これらの含有量は、合計量で1〜15重量%程度が好ましく、1〜10重量%程度がより好ましい。これらの含有量が15重量%を上回るとガラスの溶融性が低下するおそれがある。これらの含有量が1重量%を下回るとガラスの化学的耐久性が不十分となるおそれがある。
PbO、Nb、ZrO、La、Y、Ta及びGdは、ガラスの化学的耐久性を向上させる成分である。これらの成分は一種又は二種以上で使用できる。これらの含有量は、合計量で10重量%以下が好ましい。下限値は限定的ではないが、所定の効果を得るためには1重量%以上とする。これらの含有量が10重量%を上回るとガラスの溶融性が悪くなるおそれがある。
Sb及びAsは、ガラスの清澄剤として作用する。これらの成分は、一種又は二種以上で使用できる。これらの含有量は、合計量で5重量%以下が好ましい。下限値は限定的ではないが、所定の効果を得るためには0.05重量%以上とする。これらの含有量が5重量%を上回るとガラスの溶融性が悪くなるおそれがある。
SnOの含有量は、5重量%以下が好ましい。Snは、Al、Zn等の金属又はショ糖、尿素等の有機物などと同様に、ガラス溶融時において還元剤として作用する。即ち、Snは、ガラス溶融時に銅成分を1価(Cu)に還元する作用がある。SnOの含有量の下限値は限定的ではないが、所定の効果を得るためには0.02重量%以上とする。他方、SnOの含有量が5重量%を上回るとガラス中に銅が析出するおそれがあり好ましくない。
ハロゲン化銅(I)としては限定的ではないが、例えば、CuCl、CuBr、CuI等が挙げられる。これらのハロゲン化銅(I)は、一種又は二種以上で使用できる。ハロゲン化銅は、紫外線又は可視域の任意波長の光を吸収する着色剤として作用する。ハロゲン化銅(I)の含有量は、合計量で0.01〜10重量%程度が好ましく、0.3〜8重量%程度がより好ましい。ハロゲン化銅(I)を2種以上含有する場合には、CuBrとCuIとを組み合わせて用いることが好ましく、より具体的には、CuBrを0.005〜7重量%含有し、CuIを0.005〜7重量%含有し、合計量が0.01〜10重量%であることが好ましい。
ガラス中のハロゲン化銅(I)の含有量を上記範囲に制御することにより、波長420nm以下の任意の光をほぼ完全に遮断し、それより長波長の光をほぼ完全に透過し、更に波長傾斜幅(Δλ)の小さいシャープな吸収特性が得られる。ハロゲン化銅の含有量が0.01重量%を下回ると所望の効果が得られ難くなる。ハロゲン化銅の含有量が10重量%を上回るとガラスが失透し易くなるおそれがある。
上記ハロゲン化銅(I)は、ガラス中に結晶微粒子の状態で含有される。結晶微粒子の大きさは限定的ではないが、平均粒子径は0.1〜10nm程度である。
本発明の青紫光遮断ガラスは、上記成分以外に銀を含有する。銀を含有することにより、遮断する光の波長を長波長側にシフトすることができる。即ち、450〜600nmの高透過率を維持しながら、より450nm近傍において450nm未満の光を遮断できる。
銀の含有量としては、金属量として0.001〜1重量%程度が好ましく、0.01〜1重量%程度がより好ましく、0.03〜0.08重量%程度が更に好ましい。銀の含有量が0.001重量%を下回ると所望の効果が得られ難くなる。銀の含有量が1重量%を上回る場合にはガラス中に銀が析出するおそれがある。
銀は、ガラス中において、銀イオン、銀微粒子及びハロゲン化銀微粒子の少なくとも一種の状態で含有される。微粒子(結晶微粒子を含む)の大きさは限定的ではないが、平均粒子径は0.1〜10nm程度である。
本発明の青紫光遮断ガラスの用途は限定的ではないが、例えば、下記が挙げられる。
(1)液晶表示板保護用ガラス材
液晶表示板のバックライトからは、可視光線とともに紫外線も照射されるが、照射光を視認する者の目の保護及び液晶の劣化を考慮すると、紫外線を除去するのが好ましい。
本発明の青紫光遮断ガラスは、液晶表示板保護用ガラス材として有用である。即ち、当該ガラスからなる保護板を液晶表示板の前面又は背面に設置することにより、バックライトから照射される紫外線を選択的且つシャープに遮断できる。具体的には、液晶表示板の背面に設置する場合には、バックライトの光から紫外線を除去して液晶に照射するため、液晶の劣化を防止できるとともに、視認者の目も保護できる。他方、液晶表示板の前面に設置する場合には、視認者の目の保護に寄与する。
(2)窓用ガラス材
美術工芸品店、高級衣料品店の外装ガラス、各種研究室の窓ガラス、自動車の窓ガラス等には、従来、フロートガラスが使用されている。しかしながら、当該フロートガラスは、太陽光に含まれる紫外線を遮断することが困難である。そのため、美術工芸品の褪色及び劣化、衣料品の変色及び劣化、各種研究への悪影響、自動車内装品の変質及び劣化等の問題がある。また、自動車の乗員にとっては、紫外線による目の障害、日焼け等の皮膚障害発生の問題がある。
本発明の青紫光遮断ガラスは、窓用ガラス材として有用である。即ち、当該ガラスから外装ガラス及び窓ガラスを形成することにより、太陽光に含まれる紫外線を選択的且つシャープに遮断し、可視光を選択的に透過できる。これにより、上記問題点を解消又は軽減できる。
(3)光学用フィルター材、照明用フィルター材及びレンズ材
カメラなどの光学機器類においては、従来、光学用フィルター、照明用フィルター、レンズ材が用いられている。これらの部材は、紫外線の遮断効率を高めることにより、更に鮮明な画像等を得ることができる。
本発明の青紫光遮断ガラスは、紫外線を選択的且つシャープに遮断できるため、鮮明な画像等を得るために有利な光学用フィルター材、照明用フィルター及びレンズ材として使用できる。
(4)眼鏡用ガラス材
眼鏡用ガラスは、眼鏡使用者の保護の観点からは、太陽光及び各種照射光に含まれる紫外線をシャープに遮断できることが望ましい。
本発明の青紫光遮断ガラスは、紫外線を選択的且つシャープに遮断できることにより、眼鏡用ガラス材として有用である。
(5)粉末状の紫外線吸収用配合材料
本発明の青紫光遮断ガラスは、紫外線を選択的且つシャープに遮断できることにより、粉末の状態で紫外線吸収剤として使用できる。紫外線吸収剤は他のものを組み合わせて使用することもできる。粉末の平均粒子径は限定されないが、1〜10μm程度が好ましい。具体的には、粉末状態で樹脂組成物、塗料組成物等に配合することにより、樹脂製品、塗膜等に紫外線吸収能を付与し、これらの耐候性、褪色性等を改善できる。
(6)紫外線硬化型樹脂の硬化設備におけるガラス材
紫外線硬化型樹脂を硬化させるためには、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の、高エネルギーの紫外線を照射する光源を用いる。かかる高エネルギー紫外線は、樹脂の硬化に不可欠ではあるが、作業者の安全性確保、設備の劣化防止等の観点からは、必要部位以外への照射は避けるべきである。
本発明の青紫光遮断ガラスは、かかる硬化設備における監視窓用ガラス材として有用である。監視窓用ガラス材として用いることにより、作業者の目を確実に保護できる。また、当該ガラスを防護材として各種設備を被覆する態様で配置する場合には、設備の劣化を防止できる。
青紫光遮断ガラスの製造方法
本発明の青紫光遮断ガラスの製造方法は特に限定されず、上記所定の組成となるように原料を配合し、公知のガラス製造方法に従って処理すればよい。
ガラス中の各成分の原料(ガラス原料)としては特に限定されないが、各金属の酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、水酸化物等が挙げられる。
ハロゲン化銅(I)の原料としては、ハロゲン化銅のほかに、銅源とハロゲン源との混合物が挙げられる。銅源としては、酸化物、ハロゲン化銅等が挙げられる。ハロゲン源としては、ハロゲン化リチウム、ハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化カリウム、ハロゲン化ルビジウム、ハロゲン化セシウム等のハロゲン化アルカリ化合物が挙げられる。
銀の原料としては、金属銀、酸化銀、ハロゲン化銀、硫酸銀、硝酸銀等が挙げられる。
青紫光遮断ガラスの製造に際しては、例えば、最終的に所定の組成となるように上記原料を調合し、1200〜1500℃程度の温度で溶融・撹拌・清澄後、型に流し込み、冷却中又は冷却後、450〜700℃程度の温度で0.1〜5時間程度熱処理を行ない、切断、研磨等の加工を経る。
溶融工程では、銅原料がCuの状態となるように、中性又は還元雰囲気が好ましい。還元剤としては、前記Sn、Al、Zn等の金属(化合物を含む)、ショ糖、尿素等の有機物などが挙げられる。
冷却・熱処理工程では、ガラスに熱的歪みが生じないように温度条件を管理することが好ましい。冷却速度としては10〜100℃/hr程度が好ましく、30〜50℃/hr程度がより好ましい。加熱速度としては10〜100℃/hr程度が好ましく、30〜70℃/hr程度がより好ましい。かかるゆっくりとした速度で降温及び昇温させることにより、上記ハロゲン化銅の結晶微粒子の平均粒子径は制御し易くなる。
その他、上記製造方法以外に、例えば、ハロゲン化銅(I)成分及び銀成分の一方又は両方を含有しないガラス基板に対して、銅イオン及び銀イオンの一方又は両方を拡散させることにより、ガラス基板中にハロゲン化銅(I)成分及び銀成分(銀イオン及び銀化合物の少なくとも一種)を形成することによっても、目的の青紫光遮断ガラスは得られる。
上記銀イオン及び銅イオンの一方又は両方をガラス基板に拡散させる方法としては、例えば、ガラス基板の表面に銀金属又は銀化合物(及び/又は銅金属又は銅化合物)を含有する皮膜を形成した後熱処理をする方法、銀塩及び/又は銅塩の溶融槽にガラス基材を浸漬する方法等によって行うことができる。以下、主として銅イオンを拡散させる場合を例に挙げて説明する。
ガラス基材の表面に銅金属又は銅化合物を含有する皮膜を形成する方法としては、例えば、銅化合物を含有するペーストを塗布し乾燥する方法、銅アルコキシド溶液を用いるゾルゲル法によって皮膜を形成する方法、真空蒸着法、CVD法(化学気相堆積法)、イオン蒸着法、スパッタリング法、溶射法等の方法で銅又は銅化合物の皮膜を形成する方法が挙げられる。
銅金属又は銅化合物を含有する皮膜の厚さは、形成すべき青紫光遮断ガラスの特性に応じて適宜決めればよいが、通常、0.1〜2mm程度の厚さとすればよい。
皮膜を形成した後の熱処理は、例えば、400〜700℃程度の温度であってガラス基材の屈伏点以下の温度で10分〜20時間程度行う。その後、水洗することによって、ガラス基材の表面にハロゲン化銅の微結晶層を形成した青紫光遮断ガラスが得られる。
これらの方法の内で、銅化合物を含有するペーストを塗布し乾燥する方法について次に説明する。銅化合物を含有するペーストとしては、特に限定はなく、ガラス基材上に塗布し得る適度な粘度を有し、熱処理によりガラス基材中に銅イオンを拡散させることのできる銅化合物を含有するペーストであればよい。
銅化合物としては、例えば、CuSO、CuCl、CuCl、CuBr、CuBr、CuO、CuO、Cu(NO)・3HO、CuS等が挙げられる。ペースト中の銅化合物の含有量は、特に限定されないが、通常20〜70重量%程度、好ましくは30〜60重量%程度である。ペーストには、通常バインダー成分が含まれるが、バインダー成分としては、熱処理工程において分解し、水洗により容易に除去される樹脂成分が好ましい。
上記ペーストとしては、ガラスの着色用ペーストとして市販されているものを用いることができる。例えば、硫酸銅40〜60重量%、硫酸ソーダ5〜15重量%程度、溶剤15〜25重量%程度、樹脂成分1〜5重量%程度からなるペーストが挙げられる。
ペースト塗布後の乾燥条件は特に限定されず、通常150℃〜300℃程度で5〜15分程度乾燥すればよい。
また、銅塩の溶融槽にガラス基材を浸漬する方法では、300〜700℃程度の温度であってガラス基材の屈伏点以下の温度に加熱した銅塩の溶融槽中に、ガラス基材を10分〜20時間程度浸漬した後、溶融槽から引き上げて水洗すればよい。かかる方法によって、ガラス基材に銅イオンが拡散して該ガラス基材の表面にハロゲン化銅の微結晶層が形成される。
銅塩としては、前記同様の銅化合物が使用できる。また、銅塩以外の成分として、NaNO、NaSO、NaCl等を5〜50重量%程度含有する溶融塩を使用して銅イオンの拡散を促進させてもよい。
銀イオンを拡散させる場合には、上記銅化合物の代わりに、AgNO、AgCl、AgBr、AgI、AgF、AgS、AgSO、AgO等の銀化合物を用いればよい。
銅イオン及び銀イオンの一方又は両方を拡散させることにより、ガラス基板中にハロゲン化銅(I)成分及び銀成分が形成され、所望の青紫光遮断ガラスが得られる。
本発明の青紫光遮断ガラスは、ハロゲン化銅(I)微粒子に加えて銀を含有するため、波長450〜600nmの光を十分に透過し、450nmよりも短波長の光をシャープに遮断できる。具体的には、好適な実施態様では、厚さ1mmのガラス板に波長300〜600nmの光を入射して透過率を測定した際に、450〜600nmの光の平均透過率が85%以上であり、透過率50%の値が波長432nm以上に示される。即ち、本発明の青紫光遮断ガラスは、450〜600nmの透過率が高く、且つ、従来品に比して450nm付近でシャープな遮断機能(波長傾斜幅:Δλが小さい)を有する。
また、本発明の青紫光遮断ガラスはCd化合物を用いる必要がないため、安全性が高く、製造及び廃棄処理が容易である。
図1は、実施例1、実施例3、比較例1及び比較例2で作製したガラス板の分光特性(波長と透過率との関係)を示す図である。 図2は、実施例2及び比較例1で作製したガラス板の分光特性(波長と透過率との関係)を示す図である。
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。但し本発明は実施例に限定されない。
実施例1〜5及び比較例1〜2
下記表1に示される組成となるようにガラス原料を秤量及び調合した。
比較例1及び2は、ともに従来品であり、参考(比較)のために示す。
比較例1は、ハロゲン化銅(I)微粒子分散ガラス(銀は含まない)を示す。
比較例2は、Cds微粒子分散ガラスを示す
原料混合物を、アルミナ坩堝中、1400℃で溶融、撹拌、清澄した。次に、溶融物を炭素型に流し込み、40℃/hrの速度で室温まで冷却後、50℃/hrの速度で昇温し、630℃で45分熱処理後、続けて600℃で90分熱処理を行った。
ハロゲン化銅(I)微粒子及び銀微粒子の平均粒子径は、いずれも8nmであった。
熱処理後、ガラスを切断、研磨することにより厚さ1mmのガラス板を得た。
Figure 0005142139
試験例1
実施例及び比較例で得られたガラス板の分光特性を調べた。
具体的には、各ガラス板の板面に対して垂直方向から、波長300〜600nmの光を照射することにより各波長における透過率を測定した。
実施例1〜3及び比較例1〜2で作製したガラス板について、波長と透過率(%)との関係を示すグラフを、図1及び図2に分けて示す。また、450〜600nmの光の平均透過率、Δλ及び透過率50%の波長の各データを下記表2に示す。
実施例4及び5で作製したガラス板については、図示していないが、450〜600nmの光の平均透過率は90%であり、Δλは10nmであった。
上記結果からは、本発明のガラス(青紫光遮断ガラス)は、450〜600nmの光の透過率が高く、且つ、従来品に比して、より450nm付近でシャープな遮断能を有することが分かる。他方、比較例1のガラス板は透過率50%の波長が低波長側にある点で、比較例2のガラス板はΔλの値が大きい点で、分光特性が不十分である。
Figure 0005142139

Claims (17)

  1. ハロゲン化銅(I)及び銀を含有する、青紫光遮断ガラス。
  2. SiO:20〜85重量%、B:2〜75重量%、Al:10重量%以下、LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種:2〜30重量%、MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種:1〜15重量%、PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種:10重量%以下、Sb及びAsの少なくとも一種:5重量%以下、SnO:5重量%以下、ハロゲン化銅(I):0.01〜10重量%、並びに、銀:金属量として0.001〜1重量%を含有する、請求項1に記載の青紫光遮断ガラス。
  3. SiO:20〜85重量%、B:2〜75重量%、Al:10重量%以下、LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種:2〜30重量%、MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種:1〜15重量%、PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種:10重量%以下、Sb及びAsの少なくとも一種:5重量%以下、SnO:5重量%以下、CuBr:0.005〜7重量%及びCuI:0.005〜7重量%であって合計量が0.01〜10重量%、並びに、銀:金属量として0.001〜1重量%を含有する、請求項1に記載の青紫光遮断ガラス。
  4. SiO:40〜82重量%、B:12〜52重量%、Al:10重量%以下、LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種:2〜20重量%、MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種:1〜15重量%、PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種:10重量%以下、Sb及びAsの少なくとも一種:5重量%以下、SnO:5重量%以下、CuCl、CuBr及びCuIの少なくとも1種:0.01〜10重量%、並びに、銀:金属量として0.01〜1重量%を含有する、請求項1に記載の青紫光遮断ガラス。
  5. SiO:40〜82重量%、B:12〜52重量%、Al:10重量%以下、LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種:2〜20重量%、MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種:1〜15重量%、PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種:10重量%以下、Sb及びAsの少なくとも一種:5重量%以下、SnO:5重量%以下、CuBr:0.005〜7重量%及びCuI:0.005〜7重量%であって合計量が0.01〜10重量%、並びに、銀:金属量として0.01〜1重量%を含有する、請求項1に記載の青紫光遮断ガラス。
  6. 1)SiO、2)B、3)Al、4)LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種、5)MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種、6)PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種、7)Sb及びAsの少なくとも一種、8)SnO、並びに、9)ハロゲン化銅(I)を含有するガラス基板に、銀イオンを拡散させることにより、ガラス基板中に銀イオン及び銀化合物の少なくとも一種を形成させることにより得られる、請求項2に記載の青紫光遮断ガラス。
  7. 1)SiO、2)B、3)Al、4)LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種、5)MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種、6)PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種、7)Sb及びAs少なくとも一種、8)SnO、並びに、9)CuBr及びCuIを含有するガラス基板に、銀イオンを拡散させることにより、ガラス基板中に銀イオン及び銀化合物の少なくとも一種を形成させることにより得られる、請求項3に記載の青紫光遮断ガラス。
  8. 1)SiO、2)B、3)Al、4)LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種、5)MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種、6)PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種、7)Sb及びAsの少なくとも一種、8)SnO、9)Cl、Br及びIの少なくとも一種、並びに、10)銀:金属量として0.01〜1重量%を含有するガラス基板に銅イオンを拡散させることにより、ガラス基板中にCuCl、CuBr及びCuIの少なくとも一種のハロゲン化銅(I)を形成させることにより得られる、請求項4に記載の青紫光遮断ガラス。
  9. 1)SiO、2)B、3)Al、4)LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種、5)MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種、6)PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種、7)Sb及びAsの少なくとも一種、7)SnO、8)Br及びI、並びに、9)銀:金属量として0.01〜1重量%を含有するガラス基板に、銅イオンを拡散させることにより、ガラス基板中にCuBr及びCuIを形成することにより得られる、請求項5に記載の青紫光遮断ガラス。
  10. 1)SiO、2)B、3)Al、4)LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種、5)MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種、6)PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種、7)Sb及びAsの少なくとも一種、8)SnO、並びに、9)Cl、Br及びIの少なくとも一種を含有するガラス基板に銀イオン及び銅イオンを拡散させることにより、ガラス基板中に銀イオン及び銀化合物の少なくとも一種、並びに、CuCl、CuBr及びCuIの少なくとも一種のハロゲン化銅(I)を形成させることにより得られる、請求項4に記載の青紫光遮断ガラス。
  11. 1)SiO、2)B、3)Al、4)LiO、NaO、KO、RbO及びCsOの少なくとも一種、5)MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの少なくとも一種、6)PbO、Nb5、ZrO、La、Y、Ta及びGdの少なくとも一種、7)Sb及びAsの少なくとも一種、7)SnO、並びに、8)Br及びIを含有するガラス基板に、銀イオン及び銅イオンを拡散させることにより、ガラス基板中に銀イオン及び銀化合物の少なくとも一種、並びに、CuCl、CuBr及びCuIの少なくとも一種のハロゲン化銅(I)を形成させることにより得られる、請求項5に記載の青紫光遮断ガラス。
  12. 厚さ1mmのガラス板に波長300〜600nmの光を入射して透過率を測定した際に、波長450〜600nmの平均透過率が85%以上であり、透過率50%の値が波長432nm以上に示される、請求項1に記載の青紫光遮断ガラス。
  13. 液晶表示板保護用ガラス材である、請求項1に記載の青紫光遮断ガラス。
  14. 窓用ガラス材である、請求項1に記載の青紫光遮断ガラス。
  15. 光学用フィルター材、照明用フィルター材及びレンズ材の少なくとも一種である、請求項1に記載の青紫光遮断ガラス。
  16. 眼鏡用ガラス材である、請求項1に記載の青紫光遮断ガラス。
  17. 粉末状の紫外線吸収用配合材料である、請求項1に記載の青紫光遮断ガラス。
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