JPH0433743B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、強化しやすい色ガラス組成物、特に
フロート方式で製造され、熱強化することによつ
て強化ガラスを得る際の最適な殊に中性灰色系の
色ガラス組成物に関する。 本発明は、自動車・鉄道車輌等の窓ガラスを初
め、建築用窓ガラスおよびドアガラス、家具、調
理用機器、電子電気機器等の広い分野で採用され
得るものである。 〔従来の技術〕 シートガラスおよびフロートガラスが強化用素
板として利用されていたが、最近ではフロートガ
ラスの比重が増しつつあり、板厚においても薄板
化が進みつつある。しかもフロートガラス特有の
表面平滑性、平面性、板厚の均一性等があるので
種々分野に使用され、なかでも自動車用窓ガラス
等に広く採用され、より強化性のあるガラスが望
まれ、種々の強化方法、ガラス組成等が提案され
ている。 また、シートガラスおよびフロートガラスは、
SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、Na₂Ｏ、K₂Ｏを主
要成分としてなるソーダライムガラスであり、さ
らに軟化点温度付近まで昇温し、その後、表面か
らエアーで急冷することによる熱強化法によつて
強化ガラスがつくられている。 例えば、特公昭57−7574号公報にはシートガラ
スおよびフロートガラスの製造方法が開示され、
その組成範囲として重量パーセントでSiO₂70〜
73.3、Na₂O15.5〜19.0、CaO5.5〜7.7、MgO3.5〜
4.9、Al₂O₃0.1〜1.5、Fe₂O₃0.03〜0.7、K₂O0〜
0.5、SO₃0.2〜0.5であり、SiO₂、Na₂Ｏ、CaO、
MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃およびSO₃の割合は組成物
全体の少なくとも98重量％であり、CaO／MgO
の重量比は1.3〜1.9の範囲であり、Na₂Ｏ／CaO
の重量比は2.0〜3.2であるフラツトガラスシート
が記載されている。また、特開昭46−1185号公報
には、改良された熱強化処理法が開示され、板ガ
ラスの強化法において、板ガラスを冷却流体との
接触によつて変形点以上の温度から低温に冷却す
ることと、最終的には室温まで冷却することと、
SiO₂を重量で最低60％、アルカリ土類金属酸化
物を重量で最低５％、K₂Ｏ＋Na₂Ｏを計５〜25
％含有し、ガラスの軟化点と変形点との温度差を
約117℃以内にすること、あるいは、急冷したガ
ラスを変形点と軟化点との間で加熱した場合の比
容積の変化は在来フロートガラスを変形点から軟
化点まで加熱した場合に起る変化より大きくする
こと等が記載されている。さらに、特公昭52−
49010号公報には、重量％でSiO₂68〜75％、Al₂
O₃０〜５％、CaO5〜15％、MgO0〜10％、CaO
＋MgO6〜15％、Na₂O10〜18％、K₂O0〜５％、
Na₂Ｏ＋K₂O10〜20％を基本組成とし、これに着
色成分としてFe₂O₃0.1〜0.5％、CoO0.003〜0.02
％、Se0.0005〜0.001％、NiO0〜0.002％を含有さ
せ、かつ前記着色成分の比率を調整し、５mm厚換
算で可視光透過率57〜63％、太陽輻射熱透過率57
〜63％、透過光色純度1.5％以下である中性灰色
の透過光の色調を有する中性灰色ガラスが記載さ
れている等が知られている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 前述した特公昭57−7574号公報に記載されてい
るガラス成分組成では成形性は良くなるものの熱
強化法による易強化性は良好とはならず、その原
料価格も高いものとなるものであり、特開昭46−
1185号公報に記載されているように、通常のフロ
ートガラス成分組成では、軟化点と変形点の温度
差が117℃以内にすることは難しく、B₂O₃あるい
は／およびTiO₂を選択添加することが不可欠で
あるものであり、原料価格も高くなり、通常の建
築用ガラス板、自動車用窓ガラス等の使用には採
用しにくいものとなるものである。 さらに、前述した特公昭52−49010号公報に記
載されている中性灰色ガラスでは、可視光線透過
率および太陽放射透過率の両者とも63％以下（５
mm換算）しか得られないものであり、該ガラスを
自動車用窓ガラスに使用しようとすると
JISR3211の可視光線透過率70％以上をクリヤー
することができず、自動車用窓ガラスには使用で
きないものであり、それぞれの上限、下限近傍の
成分組成範囲では、例えば通常のフロート方式で
は成形性および失透などにより製板上問題が生じ
仮にできたとしても耐候性が悪いフロートガラス
となり、さらには、一部の組成域では易強化性と
ならないというものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、従来のかかる欠点に鑑みてなしたも
のであり、ソーダライムガラスの成分構成であつ
て、熱膨張係数、ヤング率およびポアソン比を大
きい方にかつ熱伝導率を小さい方になるよう、か
つ粘性も考慮し特異な成分組成とし、易強化性が
上がり、耐候性、成形性も充分に有し、さらに可
視光線透過率も70％以上の易強化性色ガラス組成
物を提供するものである。 すなわち、本発明は重量百分率で、SiO₂68.0〜
71.0％、Al₂O₃1.6〜3.0％、CaO8.5〜11.0％、
MgO2.0〜4.0％、Na₂O12.5〜16.0％、K₂O0.5〜
3.0％の酸化物成分からなり、これら成分の総和
が97％以上であつて、かつSiO₂＋Al₂O₃70.0〜
73.0％、CaO＋MgO12.0〜15.0％、Na₂Ｏ＋K₂
O13.5〜17.0％であり、微量成分として
CoO0.0010〜0.0040％、NiO0.0002〜0.0030％、
Se0.0003〜0.0010％の組成成分範囲からなるとと
もに、10⁹ポイズになる粘性温度が650〜685℃な
らびに10¹²ポイズになる粘性温度が555〜585℃で
あり、かつ両者の温度差が96〜103℃となること
を特徴とする易強化性色ガラス組成物を提供する
ものである。 ここで、SiO₂成分を重量百分率で68.0〜71.0％
としたのは、68.0％未満では表面にやけ等が発生
しやすく耐候性が下がり実用上の問題が生じてく
るものであり、71％を越えるとその易強化性が下
がり、溶融も難しくなるものであり、Al₂O₃成分
を重量百分率で1.6〜3.0％としたのは、1.6未満で
は耐候性が下がり表面にやけ等が発生しやすく実
用上の問題が生じてくるものであり、３％を越え
ると失透が生じやすくなり成形温度範囲がせまく
なり製造が難しくなるものであり、CaO成分を重
量百分率で8.5〜11.0％としたのは、8.5％未満で
は易強化性が下がり、また融剤として不足気味と
なり溶融温度も高くなりまた流動温度を低くしな
いので製造しにくくなり、11％を越えると失透し
やすくなり、成形作業範囲が狭くなり製造が難し
くなるものであり、MgO成分を重量百分率で2.0
〜4.0％としたのは2.0％未満では溶融温度が上が
り操作範囲をせばめるので製造がしにくくなり、
4.0％を越えると易強化性が下がるものであり、
Na₂Ｏ成分を重量百分率で12.5〜16.0％としたの
は、12.5％未満では易強化性が下がり、成形性が
難しくなり、失透も生じやすくなるので操作範囲
がせばまり製造しにくくなり、16.0％を越えると
耐候性が下がり、表面にやけ等が発生しやすくな
り実用上の問題が生じてくるものであり、コスト
アツプにもつながるものであり、K₂Ｏ成分を重
量百分率で0.5〜3.0％としたのは、0.5％未満では
易強化性が下がり、3.0％を越えると耐候性が下
がりかつコストも高くなるものである。 また、SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、Na₂Ｏ、
K₂Ｏ、Fe₂O₃の成分の総和を重量百分率で97.0％
以上としたのは、例えばTiO₂、SO₃などの微量
成分としては３％を越えない量に制御するためで
ある。 さらに、SiO₂＋Al₂O₃を重量百分率で70.0〜
73.0％としたのは、70％未満では耐候性が下が
り、73.0％を越えると易強化性が下がり問題が生
じるものであり、CaO＋MgOを重量百分率で
12.0〜15.0％としたのは、CaOおよびMgO成分は
溶融温度を下げるために用いられるとともに、12
％未満では易強化性が下がり、15％を越えると失
透しやすくなり製造上難しくなるものであり、
Na₂Ｏ＋K₂Ｏを重量百分率で13.5〜17.0％とした
のは、13.5未満では易強化性が下がり、失透も生
じやすくなつて成形において作業温度範囲が狭く
なり、製造が難しくなり、17.0％を越えると耐候
性が下がり実用上の問題を生じるものであるとと
もにコスト的にも高くなるものである。 さらにまた、Fe₂O₃成分を重量百分率で0.1〜
0.15％ならびに微量成分としてCoO成分を0.0010
〜0.0040％、NiO成分を0.0002〜0.0030％、Se成
分を0.0003〜0.0010％としたのは、上記着色成分
の構成において、ガラスの可視波長域の透過率を
ほぼ同レベルに維持することが可能であり、その
結果ガラスは常に中性灰色を呈するようになるも
のであり、Fe₂O₃成分は、可視域の短波長側と長
波長側に吸収を有し、CoO、NiO、Si各成分の吸
収との相互効果により、ガラスを中性灰色に維持
する効果を有するものであつて、0.1％未満では
そうした効果が得られず、可視域の透過率が高く
なり過ぎると共に、ガラスの色調が紫色を帯びる
ことになり、0.15％を越えると可視域の両側の透
過率が低くなり、ガラスは緑色を帯び、中性灰色
を維持することができないものであり、CoO成分
は、600〜650nmの波長域に吸収を有し、Fe₂O₃、
NiO、Se各成分の吸収との相互効果によりガラ
スを中性灰色に維持する効果を有するものであつ
て、0.0010％未満では、上記波長域の透過率が高
くなり、ガラスは赤色味を帯びることになり、
0.0040％を超えると上記波長域の透過率が低くな
り、ガラスは青色味を帯びることになり、したが
つて0.0010〜0.0040％の範囲外ではガラスを中性
灰色に維持することができないものであり、NiO
成分は、400〜500nmの波長域に吸収を有し、Fe₂
O₃、CoO、Se各成分の吸収との相互効果により、
ガラスを中性灰色に維持する効果を有するもので
あつて、0.0002％未満では、上記波長域の透過率
が高くなり、ガラスは青紫色の色調を帯びること
となり、0.0030％を超えると上記波長域の透過率
が低くなり、ガラスは褐色味を帯びることとな
り、したがつて、0.0002〜0.0030％の範囲外で
は、ガラスを中性灰色に維持することができない
ものであり、Se成分は、500nm付近の波長域に
吸収を有し、Fe₂O₃、CoO、NiO各成分の吸収と
の相互効果により、ガラスを中性灰色に維持する
効果を有するものであつて、0.0003％未満では、
上記波長域の透過率が高くなり、ガラスは青緑色
の色調を帯びることとなり、0.0010％を超えると
上記波長域の透過率が低くなり、ガラスは赤紫色
の色調を帯びることとなり、したがつて、0.0003
〜0.0010％の範囲外では、ガラスを中性灰色に維
持することができないものである。 さらに加えて、粘性温度について10⁹ポイズと
10¹²ポイズを取り上げたのは、10⁹ポイズは実用
上強化開始温度であり、10¹²ポイズは事実上粘性
流動が小さくなり強化の終了する温度であると考
えてよいものであるためであり、10⁹ポイズにな
る粘性温度が650〜685℃および10¹²ポイズになる
粘性温度が555〜585℃であり、かつ両者の温度差
が96〜103℃になることが重要であり、96℃未満
では易強化性は上がるが耐候性、失透性、成形性
ならびにコスト等のうち少なくとも１つ以上のい
ずれかに問題が生じ、103℃を超えると易強化性
が小さくなり、所望の易強化性能を得ることがで
きないものである。 〔作用〕 前述したとおり、本発明の易強化性色ガラス組
成物すなわちSeや各酸化物成分の特定組成範囲
の組み合せること、さらにまた特定の粘着温度を
も考慮した組成物とすることによつて、成形性、
耐候性、失透性、コストおよび溶融性ならびに可
視光線透過率と熱線吸収性能、色調等を考慮し、
製造条件等をほとんど変化させず、例えば従来の
フロートガラスのもつ性質に加えて易強化性を向
上さすことができるものであり、さらに、ガラス
内に着色因子が入ることにより、熱強化時のガラ
ス内温度差が大きくなることで易強化性は益々増
大する方向となり、従来熱強化方法では充分な強
化度が得られなかつた薄板ガラス等でも、充分な
強化度が得られるようになる等、熱強化度が向上
したガラス板が得られるので従来採用しにくいと
された電子電気機器、調理用機器等の分野にもよ
り採用され易いものとなり、熱線吸収性能を維持
したままJISR−3211を満足できるものなるので
薄板あるいは積層板の自動車、鉄道車輌等の窓ガ
ラス、建築用窓ガラスおよびドアガラスおよび家
具用ガラス等にもより確実で安定した高強度でか
つ着色熱線吸収の強化ガラスを提供できるものと
なり、さらに、本発明は、製造上の生産性の向上
をもたらし、充分耐候性のあるものとなるもので
ある。 〔実施例〕 以下本発明の実施例について説明する。 実施例 １〜11 ガラスは特選珪砂（共立窯業製）と１級試薬で
あるAl₂O₃、Fe₂O₃、CaCO₃、MgCO₃、Na₂SO₃、
KNO₃、CoO、NiO、Seを所期の目標組成になる
よう秤量調合し、該調合原料をルツボに入れ、約
1450℃に保持した電気炉中で約３時間溶融しガラ
ス化して、さらに均質化および清澄のため、1420
℃〜1430℃で２時間保持した後、型に流し出しガ
ラスブロツクとし、大きさ100mm×100mmで厚み
3.5mmのガラス板に切出し、研削研磨し、各試料
とした。 この作製した試料について、JISR−3101に基
づく湿式分析を行い、表１の各実施例に示す数値
を得た。粘性温度についてはベンデイングアーム
法により粘度曲線を測定し、10⁹ポイズおよび
10¹²ポイズの温度を求め、表２の各実施例に示す
数値を得た。なお確認の意味で歪点をリリー法
で、また軟化点をリトルトン法を用いて測定し、
ガラスの軟化点と歪点との温度差は大体200〜240
℃の範囲にあるものであつた。失透性について
は、所定の温度で２時間保持してから後急冷し、
結晶の有無を顕微鏡で調べ、失透温度が1040℃以
下であり、問題ないものであつた。成形性につい
ては、ガラスを約700℃でプレスし、その成形精
度および離型性等を加味して総合的に判断し、問
題がないものであつた。耐候性については、99％
RHで50℃の雰囲気温度下に約２ケ月間さらし、
その表面状態を観察したが、問題はないものであ
つた。 易強化性については、前記の試料を雰囲気温度
約730℃の炉内で約３〜５分間加熱した後、エア
圧1300Apで通常の風冷強化し、大きさ100mm×
100mmで板厚3.5mmの強化ガラス板を得、この板の
コーナー部の角端面から30mmの位置で衝撃を与え
て破砕し、全面に破砕されたガラス板の中央領域
で50mm×50mmの面積当りの破砕数を数えたとこ
ろ、例えば実施例２の場合破砕数が121ケであつ
て、JISで決められている60〜400個内にあり、充
分満足できるものであつた。 可視光線透過率は日立社製スペクトロフオトメ
ーター340にて測定し、５mm厚に換算した値をも
つて合否の判別し、満足できるものであつた。 それぞれ表２に示すとおりである。 比較例 １〜９ ガラス板およびその粘性温度、易強化性、失透
性、成形性、耐候性および可視光線透過率等につ
いては実施例と同様に実施し、その結果は実施例
と同様に表１および表２に示すとおりである。 すなわち、例えば易強化性については、比較例
１の場合、破砕数が48ケである等明らかに実施例
との差異があるものである。 また、実施例１と２ならびに比較例１と２の透
過率曲線の測定値を図１に、さらにその光学特性
を表３にそれぞれ示す。

【表】

【表】

【表】

〔発明の効果〕

前述した本発明の実施例と比較例からも明らか
なように、本発明によつて、特殊な成分を添加す
ることなくSiO₂、Al₂O₃、CoO、MgO、Na₂Ｏ、
K₂Ｏの成分を大部分の成分としたガラス成分組
成物として易強化性をもたらすとともに、可視光
線透過率を70％以上の問題のない熱線吸収色ガラ
スとすることができ、さらに製造条件をほとんど
変更することなく、特にフロートガラスを製造上
問題を生じるようなことがなく製造し得て、しか
も、製造したガラスの耐候性も優れたものとなる
ものである。 以上のように、本発明は薄板ガラスの熱強化を
可能にし、熱強化法による強化ガラスの採用され
る範囲を拡大することができる上、JIS Ｒ−3211
をもクリヤーでき自動車用窓ガラスとして採用で
きるという顕著な効果をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の易強化性色ガラスの実施例
１，２ならびに比較例１，２の分光透過率曲線を
示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量百分率で、下記酸化物であり、 SiO₂ 68.0〜71.0％ Al₂O₃ 1.6〜3.0％ CaO 8.5〜11.0％ MgO 2.0〜4.0％ Na₂Ｏ 12.5〜16.0％ K₂Ｏ 0.5〜3.0％ Fe₂O₃ 0.1〜0.15％ これら成分の総和が97％以上であつて、かつ SiO₂＋Al₂O₃ 70.0〜73.0％ CaO＋MgO 12.0％〜15.0％ Na₂Ｏ＋K₂Ｏ 13.5〜17.0％ であり、微量成分として CoO 0.0010〜0.0040％ NiO 0.0002〜0.0030％ Se 0.0003〜0.0010％ の組成成分範囲からなるとともに、10⁹ポイズに
   なる粘性温度が650〜685℃ならびに10¹²ポイズに
   なる粘性温度が555〜585℃であり、かつ両者の温
   度差が96〜103℃になることを特徴とする易強化
   性色ガラス組成物。