JPH03153543A - 中性灰色低透過性ガラス組成物 - Google Patents
中性灰色低透過性ガラス組成物Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
率、特に紫外線及び赤外線透過率が低く、そのため全太
陽エネルギー透過率が低くなっている種類の中性灰色(
neutral gray colored)ガラスの
改良に関する1本発明が関与する種類の暗灰色ガラスは
、5.56mm(0,219in)の厚さで20%より
小さい光透過率を持つことを特徴とする。
ケルを含有させることに依存してきた。
硫化ニッケル石(stone)を形成することになるた
め、ニッケルを使用しないのが望ましい。
ラスに何等害を与えないが、硫化ニッケルの熱膨張係数
が大きいので硫化ニッケル石を含むガラスシートを破壊
するのに充分な熱的応力を惹き起こすことがある。この
ことは、硫化ニッケル石が存在するため急冷強化(te
mpering)中又は急冷強化後、許容出来ないくら
い速い速度で熱的破壊を起こすことがある急冷強化工程
をガラスに施すような用途の場合特に問題になる。主た
る着色剤としてニッケルを含む成る従来技術の灰色ガラ
スは、熱的に強化した結果として色の変化を受ける欠点
を有する。従って、ニッケル化合物を用いずに、低い光
透過率(20%より小さい)及び低い紫外線及び赤外線
透過率を両方共有する灰色ガラスを製造することが望ま
しいであろう。
暗灰色ガラス組成物は次の通りである:5iOz
72.90重量%Nano 13.7
0 K2O0 0.03 CaO8,95 Mg0 3.90 A1□0 、 0.10 S 0 、 0.27重量%Fezo s
0.060Coo
0.015N io 0.09
5上記ガラスの光透過率(C,1,E、照明(illu
ninanL)C)は14.4%、全赤外線透過率は5
2%、紫外線透過率は70,4、全太陽エネルギー透過
率は5.56mm(0,219in)の厚さで38%で
ある。可視光線透過率は極めて低いが、紫外線及び赤外
線透過率は不釣り合いに大きいことが分かるであろう。
褪色効果、及びプラスチックに対する老化効果を減少さ
せるため、紫外線透過率を低くすることが特に望ましい
であろう。
25,312号明細書〔ダンカン(Duncan)その
他〕に記載されている。その特許のガラスの透過率は比
較的高く、そのガラスは、中程度の量の太陽輻射線しか
吸収しない明灰色ガラスであると考えられるであろう。
、英国特許第1.331.492号明細書〔パンフォー
ド(Badord) 〕に示されているように、ニッケ
ルを含まない灰色ガラスを製造する試みが行われている
。これらの両方の特許では、ガラスは比較的透明であり
、本発明が目的とする種類の低光透過率ガラスではない
。
ns) )には、ニッケルを含まない灰色ガラスについ
ての別の試みが記載されており、この場合灰色を生じさ
せるためCoo及びSeと組合せてCrzOz又はUO
2が用いられている。この特許には着色剤について広い
範囲が記載されているが、実施例は全て、ここに含まれ
る暗色型のガラスの特徴にはならない着色剤濃度を有す
る。このことは、その特許の第2図から第5図に示され
ている透過率曲線によって確かめることができ、それら
の図のスペクトルの可視光部分の透過率は、例示された
全ての実施例で30%より大きく、実質的な程度まで4
0%より高くなっている。特に、記載された最も広いC
r1O*範囲の上端では0.0200%であり、ポンス
のどの実施例でも実際に用いられているCrzO−の最
大量は0.0085%であることに注意すべきである。
い全太陽光透過率を有するガラスを製造することでしか
なく(第2欄、5〜6行)、それに対し本発明の目的は
上で言及した38%の典型的商業的製品の水準より低く
全太陽エネルギー透過率を減少させることにある。ポン
スの特許は、Cr2O5濃度が開示された濃度を越えた
時に得られる望ましくない結果については気が付いてい
ないことを示している。
’lumat)その他〕にもニッケルを用いずに灰色ガ
ラスを製造する試みが含まれている。ニッケルの代わり
に、この特許の方法はT ; 02及び任意にM n
O2を含有させることを必要としており、それらは両方
共重大な欠点を与える。実質的な量のT i O2を含
有するガラス組成物は、殆どの平坦ガラスが製造されて
いるフロートガラス形成法とは両立できない、これは、
T i O2はガラスがそのフロート法で溶融錫と接触
するようになった時黄色い色を発生させるからである。
傾向があり、そのため製品の均一性を維持することを困
難にする。更に、マンガンには種々の原子価状態がある
ため、ガラス溶融操作での酸化状態の制御が極めて重要
になり、製造操作中の色の制御を困難にする。
れた米国特許出願S erial N o、215,1
91の主題は、ニッケルを含まず、鉄、コバルト、及び
セレンを含む暗灰色ガラスにある。そこに記載されたガ
ラスはクロムを含まず、その代わり比較的高い濃度の鉄
を用い、成る量の鉄を第一鉄状態へ移行させるため溶融
中の酸化還元状態を制御することに依存している。この
方法は本発明と同様な透過率についての目的を達成し、
成る用途に適した生成物を生ずるかも知れないが、希望
の中性色特性を生ヒさせることはその方法では一層困難
であり、特に酸化還元状態に対し色は敏恐であるため、
−・貫した色特性を生成物中に維持することは困難であ
る9色の一貫性は、多くの枚数のガラスを有する大きな
面積の嵌め込みガラス全体に均一な外観をもたせること
が重要になる建築市場では特に重要である。
%より小さく(好ましくは16%より小さい)、全太陽
紫外線透過率が20%より小さく(好tL<は15%よ
り小さく、最適には10%より小さい)、全太陽赤外線
透過率が40%より小さ(,5,56JN(0,219
in)の基準厚さで30%より小さい全太陽エネルギー
透過率を有する中性暗灰色を示すガラス組成物にある。
発明のガラスは標準ソーダ・石灰・シリカ平坦ガラス基
礎組成を有し、マンガン及びチタンの如き製造で問題を
起こす成分は避けである。低い透過率の中性灰色ガラス
は、次の範囲内で着色剤として鉄、コバルト、セレン、
及びクロムを用いて製造することができることが見出さ
れている: F ex O3(全鉄) 0.4 −0.7 0.
5 −0.6FeO0.08−0,150,08−0,
11Se 0.003 − 0.0
08 0.004 − 0.007Coo
0.003−0,0250,010−0,020
Cr20. 0.022 − 0.050
0.027 − 0.045灰色ガラスの中性色は低い
刺激純度(exc i ta t 1onpurity
)によって表示される0本発明のガラスは有利に6%よ
り低い刺激純度を示し、好ましい態様として4%より低
いy/!lN激純度を示す、その結果、製造中色の仕様
を維持することが簡単になる0本発明のガラスは希望の
中性灰色外観を維持する475〜495nmの比較的狭
い範囲の主たる波長を生ずる。
通な量よりも実質的に多い量のクロムを含有させること
によって主に埋め合わせをしている0色を中性の方へ調
節するためにセレン及びコバルトの濃度を選択する。第
一鉄状態の特定の量の鉄は、スペクトルの赤外領域の透
過率を減少させるのに役立ち、セレンと反応してガラス
中にセレン化第−鉄層色中心を形成することによって色
を強めるとも考えられる。鉄は可視光波長での主たる吸
収剤であるが、鉄の全量はガラスの溶融をよくするため
比較的低く維持される。
染物として存在していてもよい)、灰色ガラス中に硫化
ニッケル石が存在するために起きることがある通常の破
壊の危険なく急冷強化することができる。更に、本発明
のガラスは、着色剤としてニッケルを含む暗灰色ガラス
で起きるような急冷強化による色の変化を実質的に起こ
さない。
組成物を溶融する方法が含まれる。溶融効率或は製造さ
れるガラスの品質を実質的に低下することなく、必要な
量の鉄を第一鉄状態にするのに必要な酸化還元状態を通
常の溶融炉で生じさせることができることが見出だされ
ている。還元状態は通常よりも少ない硫酸塩清澄化助剤
を用いて維持される。比較的多量のセレンが存在すると
、清澄化過程を促進するように見える。そのため硫酸塩
を削減してもガラスの品質に有害な影響を与えない、こ
こに記載するように、他の対策を別個に又は組合せて講
じてもよい。
基にした%で次の組成をもっことを本質的な特徴とする
: 5i0268−75 % Na2O10−18 CaO5−15 MgO0−5 A1□o、 O−5 K2O0 0−5 SO2の如き溶融及び清澄化助剤を含めた他の少量成分
がガラス組成物中に存在していてもよい。
れており、自由に選択できるものと考えられる。
る。ガラスは本質的にニッケルを含まない、即ちニッケ
ル又はニッケル化合物をわざと添加することはしないが
、汚染のため微量のニッケルが存在する可能性は必ずし
も回避しなくてもよい。
量を除いて特に規定した着色剤以外の着色剤は本質的に
含まない0本発明のガラスは慣用的タンク型溶融炉で連
続的に溶融及び清澄化することができ、通常外である溶
融金属のプール上に溶融ガラスが支持され、それが帯状
をとり、冷却されるフロート法によって種々の厚さの平
坦ガラスシートへ形成することができる。
透過率及び着色特性に依存し2、それらはかなりの程度
まで互いに関連し合っている。セレンはガラスにピンク
色を与える働きをし、鉄と一緒になると褐色を与え、コ
バルトは青色を生じ、クロムと鉄は緑色を与え、鉄も酸
化状態によっては青色を生ずる。第二鉄状態の鉄(Fe
20i)は黄色を生じ、第一鉄状態の鉄(F eo )
は青色を生ずる0本発明では全鉄(F e、o 、とし
て表して)の15〜20%が第一鉄状態になっているで
あろう0本発明の濃度範囲に従う適切な割合の着色剤は
、希望する中性灰色の外観を有する色をもたらす。
、快い中性灰色の外観を示し、太陽エネルギー透過率の
減少に優れている。光透過率(“LTs”)は、5.5
6mm(0,219in)の基準厚さでC11、E、照
明゛″S“(疑似全太陽光)で測定してこれら実施例の
全てについて15%より小さい、照明“C”で測定した
光透過率はわずかたけ異なると予想され、全ての実施例
でほぼ15%かそれ以下になるであろう、全太陽紫外線
透過率(”TSUV”)はどの実施例でも異常に低く、
10%を越えるものはない。
太陽エネルギー透過率(“TSET”)は、ここに記載
した従来の暗灰色ガラスよりも実質的に低く、太陽の熱
及び輻射線の大部分が建物或は乗物の内部に入らないよ
うにする嵌め込み窓ガラスを与えることができる。成る
組成物は異なった厚さの製品に作ることができ、本発明
は基準厚さよりも薄い厚さをもち、従って一層高い透過
率を有するガラスも含むものであることは明らかであろ
う。
クス)状態を生じさせる製造条件を与えるためには、原
料バッチ混合物に炭素源(例えば、粉末石炭)を添加し
たり、且つく又は)溶融炉中のバーナーの空気/燃料比
を減少させたりする慣用的対策を講じることが含まれて
いてもよい0石炭は砂1000重量部に対し2O30.
5〜1.5重量部の割合でバッチに含有させることがで
きる。更に、本発明の組成物に含まれる濃度水準で、セ
レンは清澄化助剤の機能を部分的に果たすものと思われ
、即ちそれは溶融物からのガス状含有物の除去及び均質
な溶融物を生成させるのに役立つことが見出だされてい
る。その結果、通常の清澄化助剤、VRMナトリウムを
一層少ない量でバッチ混合物へ含有させるだけでよい、
硫酸ナトリウムはガラス溶融工程で酸化剤として働く傾
向があるので、それを1部除くことは状態を一層還元性
にするのに役立つ。
0(好ましくは約8)重量部の硫酸ナトリウムを含むこ
とができる。溶融状態を一層還元性にする別の任意的対
策は、鉄の比較的大きな部分が第一鉄状態として含まれ
ている鉄含有材料を鉄源として用いることである。その
ような材料の一例はフロリダ州ボッカレートンのカルマ
イト社(Ca l us i teCo、)の製品であ
る“メライト(Me I i te)40″であり、そ
れは約20重量%の全鉄を含み、その鉄の約80%がF
eOの形になっているC ao−A lzo y ’5
in2スラグである。この材料で、バッチ混合物中の鉄
の通常の酸化第二鉄源の全部又は一部分を置き換えても
よい、更に少し一層還元されたガラスを生じさせるため
に行なうことができる別の任意的操作上の調節は、溶融
炉の下流端での温度を増大し、それによって熱的還元に
よりガラス中の鉄を一層多く第一鉄状態の方へ移行させ
る傾向をもたせることである。
の実施PA13の場合のものは次の通りである: 艮−澄 −ス ′の重 γ Si○272.09 N820 13.90 Cao 8.91 Mg0 3.92 S 0 、 0.23A1□0 、
0.09に、O0.04 同様に全ての実施例について同じであるバッチ混合物の
実施例13の場合のものは次の通りであるニ ー戊−−−−−分一 重 量 %砂
tooo、o。
ウム 8.53石灰石
83,6フドロマイト 24
2.89硝酸ナトリウム 27.72ルー
シユ 8.33クロマイト
1.32セレン 0
.626C030< 0.458
クロム源はクロモックス(Chromox)として知ら
れている鉄クロマイト生成物であり、それは47%のC
r20、.20%のFeO115%のA I 203、
及び1.5%の5iOz(全て重量%)の化学的分析値
を有する。
ラス製品へ作ることができることは本発明の一つの利点
である。フロート法により形成されているガラスシート
は、形成工程中少なくとも一方の側のガラス表面部分中
へ移行した酸化錫を測定可能な量有することを特徴とす
る。典型的なフロート法ガラスシートは、溶融錫と接触
していた表面上最初の数μ中に少なくとも0405重量
%のS n Oz濃度を有する6ガラス形成中、又は形
成後ガラスの表面部分を故意に変性する他の方法も知ら
れている。それらにはガラスの色を変えるため、或はガ
ラスを強化するためガラス表面中へイオンを移動させる
ことが含まれる。ここに与えた組成物は本体のガラス組
成、即ちガラス製品の内部体積の殆んどに関するもので
あり、わずかな表面部分のこの種の組成的変化の可能性
を除外するものではないことは理解されるべきである。
物、フッ素又は塩素の如き溶融及び清澄化助剤が121
f!L存在することである。これらの溶融及び清澄化助
剤(通常0.3重量%より少ない)がわずかな量水発明
のガラス組成物中に存在していても生成ガラスの性質に
影響を与えることはないであろう。
の範囲の厚さになっているのが典型的である。
記載した透過率特性が3〜Oxzの厚さ範囲で得られる
のが好ましい。
なく、当業者に知られている他の変更を行なうこともで
きる。
Claims (11)
- (1)次の基礎ガラス組成: SiO_268−75重量% Na_2O10−18 CaO5−15 MgO0−5 Al_2O_30−5 K_2O0−5 を有し、もし必要ならば、微量の溶融及び清澄化助剤を
含み、 Fe_2O_3(全鉄)0.4−0.7重量%FeO0
.08−0.15 Se0.003−0.008 CoO0.003−0.025 Cr_2O_30.022−0.050 から本質的になる着色剤を含む中性灰色ガラス組成物で
、ガラスが5.56mm(0.219in)の厚さで2
0%より小さい光透過率を有する中性灰色ガラス組成物
。 - (2)着色剤部分が Fe_2O_3(全鉄)0.5−0.6 FeO0.08−0.11 Se0.004−0.007 CoO0.010−0.020 Cr_2O_30.027−0.045 から本質的になる請求項1に記載の組成物。
- (3)5.56mm(0.219in)の厚さのガラス
が20%より小さい全太陽紫外線透過率を有する請求項
1に記載の組成物。 - (4)5.56mm(0.219in)の厚さのガラス
が15%より小さい全太陽紫外線透過率を有する請求項
1に記載の組成物。 - (5)次の基礎ガラス組成: SiO_268−75重量% Na_2O10−18 CaO5−15 MgO0−5 Al_2O_30−5 K_2O0−5 を有し、もし必要ならば、微量の溶融及び清澄化助剤を
含み、 Fe_2O_3(全鉄)0.4−0.7重量%FeO0
.08−0.15 Se0.003−0.008 CoO0.003−0.025 Cr_2O_30.022−0.050 から本質的になる着色剤を含むガラスシートで、そのガ
ラスが5.56mm(0.219in)の厚さで20%
より小さい光透過率を有するガラスシートからなる製造
物品。 - (6)ガラスシートの着色剤部分が Fe_2O_3(全鉄)0.5−0.6 FeO0.08−0.11 Se0.004−0.007 CoO0.010−0.020 Cr_2O_30.027−0.045 からなる請求項5に記載のガラスシート。
- (7)2〜10mmの厚さを有する請求項5に記載のガ
ラスシート。 - (8)3〜6mmの厚さを有する請求項5に記載のガラ
スシート。 - (9)全太陽紫外線透過率が20%より小さい請求項5
に記載のガラスシート。 - (10)全太陽紫外線透過率が15%より小さい請求項
5に記載のガラスシート。 - (11)少なくとも0.08重量%のFeOを含み、F
e_2O_3として測定して少なくとも0.4重量%の
全鉄、少なくとも0.022重量%のCr_2O_3、
少なくとも0.003重量%のCoO、及び少なくとも
0.003%のSeを有するソーダ・石灰・シリカガラ
スを生ずるように配合したバッチ混合物で、そのバッチ
混合物中に含まれる硫黄含有清澄化助剤の量をバッチ混
合物中の砂1000重量部当たり10重量部以下の硫酸
ナトリウムに相当する量に限定し、バッチ混合物中の砂
1000重量部当たり少なくとも0.5重量部の石炭に
相当する炭素源をバッチ混合物中に含有させたバッチ混
合物を溶融することを含む低透過率ソーダ・石灰・シリ
カガラスの製造方法。
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