JPH09328332A - 赤外線吸収ガラス - Google Patents

赤外線吸収ガラス

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JPH09328332A
JPH09328332A JP14528096A JP14528096A JPH09328332A JP H09328332 A JPH09328332 A JP H09328332A JP 14528096 A JP14528096 A JP 14528096A JP 14528096 A JP14528096 A JP 14528096A JP H09328332 A JPH09328332 A JP H09328332A
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glass
transmittance
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infrared absorbing
infrared
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Koichi Sakaguchi
浩一 坂口
Hiromitsu Seto
啓充 瀬戸
Yasukimi Nagashima
廉仁 長嶋
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 赤外線吸収能と可視光透過率が共に高く、自
動車用等の車両用窓ガラスや建築用窓ガラスとして用い
た場合には、快適な視野の確保と共に冷房負荷の低減に
優れた赤外線吸収ガラスを提供する。 【構成】 重量%で表示して、0.02%以上のFe2
3に換算した全酸化鉄(T−Fe23)を含有し、9
00〜1600nmにおいて透過率の極小値をとる波長
が1100nm以上であることを特徴とする赤外線吸収
ガラスである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、可視光透過率の高
い赤外線吸収ガラスに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車の冷房負荷低減の観点か
ら、自動車用窓ガラスとして赤外線吸収能を付与したガ
ラスが提案されている。
【0003】例えば、比較的多量のFe23を含有し、
赤外線吸収能を高めた緑青色系ガラスが自動車用として
開発されている。例えば、代表的な緑青色系の色調を有
する赤外線吸収ガラスは、重量百分率で表示した組成が
SiO2 71%、 Al231.5%、MgO 4%、
CaO 8.6%、Na2O 13.5%、K2O0.7
%、Fe23に換算した全酸化鉄 0.55%、Fe2
3に換算したFeO 0.17%であり、4mm厚み
に換算したガラスのA光源を用いて測定した可視光透過
率が78%、太陽光透過率が54%である。
【0004】またブロンズ系の色調を有するガラスにお
いては、緑青色系ガラスよりもFe23含有量が少な
く、可視光透過率を維持しながら、ある程度の赤外線吸
収能を付与している。例えば、代表的なブロンズ系の色
調を有する赤外線吸収ガラスは、重量百分率で表示した
組成がSiO2 72%、 Al23 1.5%、MgO
4%、CaO 8%、Na2O 13.5%、K2
0.7%、Fe23に換算した全酸化鉄 0.24%、
Fe23に換算したFeO 0.054%、CoO
0.001%、Se 0.001%であり、4mm厚み
に換算したガラスのA光源を用いて測定した可視光透過
率が78%、太陽光透過率が70%である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の赤外線
吸収ガラスにおいては、赤外線吸収能はFe2+(Fe
O)によって付与される。しかしながら、例えば緑青色
系ガラスにおいて、より高い赤外線吸収能を得るために
FeO濃度を高めていくとFeOの可視光域における吸
収が増大し、特に車両用窓ガラスとして必要な可視光透
過率が得られないという問題があった。またブロンズ系
ガラスのようにSeの可視光域の吸収を利用して色を形
成しているガラスでは、FeO濃度の制約がより大き
く、高い赤外線吸収能が得られないという問題点があっ
た。
【0006】本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであって、赤外線吸収能が高く、かつ
可視光透過率の高いガラスを提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】
〔構成〕本発明の第一は、重量%で表示して、0.02
%以上のFe23に換算した全酸化鉄(T−Fe23
を含有し、900〜1600nmにおいて透過率の極小
値をとる波長が1100nm以上であることを特徴とす
る赤外線吸収ガラスである。
【0008】ここで、前記本発明の第一は、重量%で表
示して、0.05%以上のFe23に換算した全酸化鉄
(T−Fe23)、0.02%以上のFe23に換算し
たFeOを含有することが好ましい。
【0009】また、前記本発明の第一は、重量%で表示
して、65〜80%のSiO2、0〜5%のAl23
0〜10%のMgO、5〜15%のCaO、10〜18
%のNa2O、0〜5%のK2O、5〜15%のMgO+
CaO、10〜20%のNa2O+K2O、及び0〜5%
のB23からなる基礎ガラス組成と、着色成分として、
0.05%以上のFe23に換算した全酸化鉄(T−F
23)、0.02%以上のFe23に換算したFe
O、0〜2.0%のCeO2、0〜1.0%のTiO2
0〜0.005%のCoO、及び0〜0.005%のS
eからなることが好ましい。
【0010】また、前記本発明の第一は、重量%で表示
して、着色成分として、0.05〜1.0%のFe23
に換算した全酸化鉄(T−Fe23)、0.02〜0.
5%のFe23に換算したFeO、0.05〜2.0%
のCeO2、0〜1.0%のTiO2、0〜0.005%
のCoO、及び0〜0.005%のSeからなることが
好ましい。
【0011】さらに、前記本発明の第一において、前記
ガラスは紫外線を照射して得られたガラスであることが
好ましい。
【0012】本発明の第二は、重量%で表示して、65
〜80%のSiO2、0〜5%のAl23、0〜10%
のMgO、5〜15%のCaO、10〜18%のNa2
O、0〜5%のK2O、5〜15%のMgO+CaO、
10〜20%のNa2O+K2O、及び0〜5%のB23
からなる基礎ガラス組成と、着色成分として、0.2〜
0.6%のFe23に換算した全酸化鉄(T−Fe
23)、0.02〜0.3%のFe23に換算したFe
O、0.2〜2.0%のCeO2、0〜1.0%のTi
2、0〜0.005%のCoO、及び0.0005〜
0.005%のSeからなり、1050nmにおける透
過率(T1050)と1200nmにおける透過率
(T1200 )との関係がT1050>T1200であることを特徴
とする赤外線吸収ガラスである。
【0013】ここで、前記発明の第二において、前記ガ
ラスは紫外線を照射して得られたガラスであることが好
ましい。
【0014】本発明の第三は、重量%で表示して、0.
05%以上のFe23に換算した全酸化鉄(T−Fe2
3)と、CeO2、Sb23、As23、SnO及びC
2Oよりなる群から選択された1種類または2種類以
上の合計量で0.05〜3%、を含有するガラスに紫外
線を照射して得られたガラスであって、0.02%以上
のFe23に換算したFeOを含有し、かつ900〜1
600nmにおいて透過率の極小値をとる波長が110
0nm以上であることを特徴とする赤外線吸収ガラスで
ある。
【0015】ここで、前記本発明の第一、第二及び第三
の赤外線吸収ガラスは、4mm厚みに換算したガラスの
A光源を用いて測定した可視光透過率が70%以上、3
00〜2100nmの波長域で測定した全太陽光エネル
ギー透過率が70%未満の光学特性を有することが好ま
しい。
【0016】また、前記本発明の第一、第二及び第三の
赤外線吸収ガラスは、4mm厚みに換算したガラスのC
光源を用いて測定した主波長が574〜580nm、2
97.5〜377.5nmの波長域で測定したISOに
規定する全太陽紫外線透過率が12%未満の光学特性を
有することが好ましい。
【0017】さらに、前記本発明の第一、第二及び第三
の赤外線吸収ガラスは、4mm厚みに換算したガラスの
波長370nmにおける紫外線透過率が34%未満であ
ることが好ましい。
【0018】次に、前記本発明の赤外線吸収ガラスの限
定理由について説明する。但し、以下の組成は重量%で
表示したものである。
【0019】酸化鉄は、ガラス中ではFe23(F
3+)とFeO(Fe2+)の状態で存在する。FeOは
赤外線吸収能を高める成分であり、Fe23はCe
2、TiO2と共に紫外線吸収能を高める成分である。
【0020】建築用窓ガラス、車両用窓ガラスに用いら
れている通常のソーダ石灰シリカガラス組成においてF
2+の吸収ピーク波長は約1050nmであり、可視光
の波長域である400〜780nmにも吸収がある。そ
のためFeO濃度を高くすると赤外線吸収能は増大する
が同時に可視光透過率が低下してしまう。本発明はFe
2+の吸収ピーク波長を長波長側に移動させることによ
り、可視光透過率の低下の幅を低減するものであり、高
い赤外線吸収能と高い可視光透過率を両立させるもので
ある。
【0021】Fe2+の吸収ピーク波長を長波長側に移動
させる方法としては、ガラス組成の選択によるガラスの
塩基性の調整、ガラス製造時の熱履歴の調整、常温付近
でのガラスへの紫外線照射等が挙げられる。
【0022】本願発明者らは、Fe23を含有する適当
なガラスに適当な条件で紫外線を照射することにより、
ガラス中に吸収ピーク波長が長波長側に移動したFe2+
を容易に生成させうることを見い出した。すなわち、例
えばCe3+のような光還元剤として働く成分とFe3+
を含むガラスに常温付近で紫外線を照射した場合、Fe
3++e-→Fe2+の反応によりFe2+が生成される。窓
ガラス用の通常のソーダ石灰シリカガラス組成において
はFe2+の吸収ピーク波長は約1050nmであるが、
紫外線照射により新たにガラス中に生成されたFe2+
ついては、吸収ピーク波長が長波長側に移動したものと
なり、約1200nm以上となる。これはこのようにし
て生成されたFe2+の周りの構造は歪んでいるためであ
る。紫外線照射後のガラスの赤外域での吸収ピークは、
もともと照射前からガラス中に存在していたFe2+の吸
収と紫外線照射により新たに生成されたFe2+の吸収と
の重ね合わせで決まり、ガラス組成、紫外線の照射条件
などによるが、およそ1100〜1250nmとなる。
紫外線の照射は、単位時間単位面積当たりの照射エネル
ギー密度と照射時間の積で表される積算した単位面積当
たりの照射エネルギーが10-5J/m2以上になるように
400nm以下の紫外線を照射することが好ましい。
【0023】また、吸収ピーク波長の長波長側への移動
の程度の評価は、ピーク波長での透過率の比較で行うこ
とができる。本発明においては、900〜1600nm
において透過率が極小値をとる波長(Tp)の値、ある
いは1050nmにおける透過率(T1050)と1200
nmにおける透過率(T1200)との大小の比較で表して
いる。Tpは、例えば2nm以下の刻みで測定した透過
率のデータに、通常用いられる平滑化処理を施して得ら
れた透過率曲線の極小値として求めることができる。
【0024】全酸化鉄(T−Fe23)は少なすぎると
赤外線吸収能、紫外線吸収能が低く、多すぎると可視光
透過率が低下する。このため、全酸化鉄量の範囲は0.
02%以上とし、好ましくは0.05〜1.0%の範囲
である。また、Seを含有し、ブロンズ色を形成する組
成においては、好ましくは0.2〜0.6%の範囲であ
る。
【0025】FeOは少なすぎると赤外線吸収能が低く
なり、多すぎると可視光透過率が低くなる。FeOの量
としてはFe23に換算した数値で0.02%以上と
し、好ましくは0.02〜0.5%の範囲である。ま
た、Seを含有し、ブロンズ色を形成する組成において
は、好ましくは0.02〜0.3%の範囲である。
【0026】CeO2は紫外線吸収能を高める成分であ
り、ガラス中ではCe3+またはCe4 +の形で存在し、特
にCe3+が可視域に吸収が少なく紫外線吸収に有効であ
るが、本発明においては光還元剤としての機能が重要で
ある。すなわち、Ce3+を含むガラスに常温付近で紫外
線を照射した場合、Ce3+は光還元剤として働きCe3+
→Ce4++e-の反応により電子を放出し、この電子が
Fe3++e-→Fe2+の反応によりFe23を還元しF
eOを生成する。前述の通り、このようにして新たに生
成されたFeOの赤外線吸収ピーク波長は、通常の窓ガ
ラス用ソーダ石灰シリカガラスにおいて溶融法により生
成されたFeOの約1050nmに比べて長波長側に移
動したものとなり約1200nm以上となる。その結
果、紫外線照射後のガラスの赤外域での吸収ピークは、
およそ1100〜1250nmとなる。このため、可視
光透過率の低下の幅を少なくしつつ、赤外線吸収能を向
上させることができる。CeO2量は多すぎると可視光
線の短波長側の吸収が大きくなり過ぎ、ガラスが黄色味
を帯びるため、2.0%以下とする。より良好な光還元
剤としての機能、及び紫外線吸収能を得るには、CeO
2の量は0.05〜2.0%の範囲であるのが好まし
く、さらに望ましくは0.2〜2.0%の範囲である。
【0027】SiO2はガラスの骨格を形成する主成分
である。SiO2が65%未満ではガラスの耐久性が低
下し、80%を越えるとガラスの溶解が困難になる。
【0028】Al23はガラスの耐久性を向上させる成
分であるが、5%を越えるとガラスの溶解が困難にな
る。好ましくは0.1〜2%の範囲である。
【0029】MgOとCaOはガラスの耐久性を向上さ
せるとともに、成形時の失透温度、粘度を調整するのに
用いられる。MgOが10%を越えると失透温度が上昇
する。CaOが5%未満または15%を越えると失透温
度が上昇する。MgOとCaOの合計が5%未満ではガ
ラスの耐久性が低下し、15%を越えると失透温度が上
昇する。
【0030】Na2OとK2O はガラスの溶解促進剤と
して用いられる。Na2Oが10%未満あるいはNa2
とK2Oとの合計が10%未満では溶解促進効果が乏し
く、Na2Oが18%を越えるか、またはNa2OとK2
O の合計が20%を越えるとガラスの耐久性が低下す
る。また、K2OはSeのピンクの発色を増大させ、同
時に紫外線吸収能を高める効果がある。K2Oは、Na2
Oに比して原料が高価であるため、5%を越えるのは好
ましくない。
【0031】B23はガラスの耐久性向上のため、ある
いは溶解助剤としても使用される成分であるが、紫外線
の吸収を強める働きもある。5%を越えると紫外域の透
過率の低下が可視域まで及ぶようになり、色調が黄色味
を帯び易くなると共に、 B23の揮発等による成形時
の不都合が生じるので5%を上限とする。
【0032】TiO2 は、特にFeOとの相互作用によ
り紫外線吸収能を高める成分であるが、1.0%を越え
るとガラスが黄色味を帯びる。
【0033】CoOは、Seと共存させることによりブ
ロンズ色を形成させるための成分であるが、0.005
%を越えると可視光透過率が低下する。
【0034】Seは、ピンク系の発色によりCoOの補
色と相俟ってブロンズ系の色調を得るための成分であ
る。0.0005%未満では所望の色が得られず、0.
005%を越えると可視光透過率が低下する。
【0035】Sb23、As23、SnO及びCu2
は、CeO2と同様に光還元剤としての機能を有する
か、あるいはその作用を助長する働きを有する。CeO
2を含めた5成分の中から1種類または2種類以上の合
計量で0.05%より少ないと効果が小さく、原料が高
価なため3%を上限とする。
【0036】また、本発明の組成範囲のガラスにZn
O、Bi23、NiO、MnO、V25、MoO3を1
種類または2種類以上の合計量で0〜1%、F、Cl、
Brを1種類または2種類以上の合計量で0〜1%、S
3に換算したSを0〜1%、各々本発明の趣旨を損な
わない範囲で含有させても良い。
【0037】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を具体的
な実施例により説明する。
【0038】所定のガラス組成を得るように、珪砂、苦
灰石、石灰石、ソーダ灰、炭酸カリウム、酸化硼素、ボ
ウ硝、酸化第二鉄、酸化チタン、酸化セリウム、酸化コ
バルト、亜セレン酸ソーダ及び炭素系還元剤を適宜混合
し、この原料を電気炉中で1500℃に加熱、溶融し
た。4時間溶融した後、ステンレス板上にガラス素地を
流し出し、室温まで徐冷して厚さ約6mmのガラス板を
得た。次いで、このガラス板を厚さが4mmになるよう
に研磨した。こうして得られた試料の光学特性をまず測
定した。次にこの試料に、サンシャインカーボンアーク
灯を用いて1時間当たり1.43×106J/m2のエネ
ルギー密度で400nm以下の紫外線を所定時間照射
し、照射後の光学特性を測定した。紫外線照射のエネル
ギーQ(J/m2)は前記単位時間当たりの照射エネル
ギーと照射時間との積で表される積算した照射エネルギ
ーとした。光学特性としては、A光源を用いて測定した
可視光透過率(YA)、全太陽光エネルギー透過率(T
G)、ISOに規定した紫外線透過率(TUV)、C光源
を用いて測定した主波長(DW)、刺激純度(Pe)を測
定した。また、紫外線透過のもう一つの尺度として、透
過率曲線における吸収端からの急激な立ち上がりの途中
で紫外線透過率の変化がその変化として敏感に現れる3
70nmの透過率(T370)を測定した。FeOの吸収
ピーク波長の変化は1050nm(T1050)及び120
0nmにおける透過率(T1200)の値、及び900〜1
600nmにおいて透過率が極小値をとる波長(Tp
の値で比較した。
【0039】表1に紫外線照射後の得られた試料の各成
分濃度及びその光学特性値、紫外線照射のエネルギーを
示す。表中の濃度はいずれも重量%表示である。表2に
比較例として示したのは、紫外線照射前の試料の各成分
濃度及びその光学特性値であり、比較例1と実施例1、
比較例2と実施例2、比較例3と実施例3及び4、比較
例4と実施例5が各々紫外線照射の前後の試料である。
【0040】
【表1】
【0041】
【表2】
【0042】表1、2から明らかなように、本実施例の
ガラスは、いずれも対応する比較例のガラスに比してF
eOの吸収ピーク波長(Tp)が長波長側に移動してい
る。そのため、FeOの吸収のうち可視光域まで達して
いる分の吸収の割合が少なくなり、紫外線照射による全
太陽光エネルギー透過率(TG)の低下の幅に比べて可
視光透過率(YA)の低下の幅が小さくなっている。す
なわち、同程度の可視光透過率でありながら赤外線吸収
能の高いガラスが得られたことがわかる。
【0043】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の赤外線吸収
ガラスによれば、赤外線域における吸収ピーク波長が1
100nm以上であるため、優れた赤外線吸収能を有し
かつ可視光透過率の高い赤外線吸収ガラスを製造するこ
とが可能である。
【0044】また、本発明の赤外線吸収ガラスは赤外線
吸収能と可視光透過率が共に高く、自動車用等の車両用
窓ガラスや建築物用窓ガラス等として用いた場合には、
快適な視野の確保と共に冷房負荷の低減に優れるもので
ある。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で表示して、0.02%以上のF
    23に換算した全酸化鉄(T−Fe23)を含有し、
    900〜1600nmにおいて透過率の極小値をとる波
    長が1100nm以上であることを特徴とする赤外線吸
    収ガラス。
  2. 【請求項2】 重量%で表示して、0.05%以上のF
    23に換算した全酸化鉄(T−Fe23)、0.02
    %以上のFe23に換算したFeOを含有する請求項1
    に記載の赤外線吸収ガラス。
  3. 【請求項3】 重量%で表示して、65〜80%のSi
    2、0〜5%のAl23、0〜10%のMgO、5〜
    15%のCaO、10〜18%のNa2O、0〜5%の
    2O、5〜15%のMgO+CaO、10〜20%の
    Na2O+K2O、及び0〜5%のB23からなる基礎ガ
    ラス組成と、着色成分として、0.05%以上のFe2
    3に換算した全酸化鉄(T−Fe23)、0.02%
    以上のFe23に換算したFeO、0〜2.0%のCe
    2、0〜1.0%のTiO2、0〜0.005%のCo
    O、及び0〜0.005%のSeからなる請求項1また
    は2に記載の赤外線吸収ガラス。
  4. 【請求項4】 前記着色成分として、0.05〜1.0
    %のFe23に換算した全酸化鉄(T−Fe23)、
    0.02〜0.5%のFe23に換算したFeO、0.
    05〜2.0%のCeO2、0〜1.0%のTiO2、0
    〜0.005%のCoO、及び0〜0.005%のSe
    からなる請求項1〜3のいずれかに記載の赤外線吸収ガ
    ラス。
  5. 【請求項5】 重量%で表示して、65〜80%のSi
    2、0〜5%のAl23、0〜10%のMgO、5〜
    15%のCaO、10〜18%のNa2O、0〜5%の
    2O、5〜15%のMgO+CaO、10〜20%の
    Na2O+K2O、及び0〜5%のB23からなる基礎ガ
    ラス組成と、着色成分として、0.2〜0.6%のFe
    23に換算した全酸化鉄(T−Fe23)、0.02〜
    0.3%のFe23に換算したFeO、0.2〜2.0
    %のCeO2、0〜1.0%のTiO2、0〜0.005
    %のCoO、及び0.0005〜0.005%のSeか
    らなり、1050nmにおける透過率(T1050)と12
    00nmにおける透過率(T1200)との関係がT1050
    1200であることを特徴とする赤外線吸収ガラス。
  6. 【請求項6】 前記ガラスが紫外線を照射して得られた
    ガラスである請求項1〜5のいずれかに記載の赤外線吸
    収ガラス
  7. 【請求項7】 重量%で表示して、0.05%以上のF
    23に換算した全酸化鉄(T−Fe23)と、CeO
    2、Sb23、As23、SnO、及びCu2Oよりなる
    群から選択される1種類または2種類以上の合計量で
    0.05〜3%、を含有するガラスに紫外線を照射して
    得られたガラスであって、0.02%以上のFe23
    換算したFeOを含有し、かつ900〜1600nmに
    おいて透過率の極小値をとる波長が1100nm以上で
    あることを特徴とする赤外線吸収ガラス。
  8. 【請求項8】 4mm厚みに換算したガラスのA光源を
    用いて測定した可視光透過率が70%以上である請求項
    1〜7のいずれかに記載の赤外線吸収ガラス。
  9. 【請求項9】 4mm厚みに換算したガラスの太陽光透
    過率が70%未満である請求項1〜8のいずれかに記載
    の赤外線吸収ガラス。
  10. 【請求項10】 4mm厚みに換算したガラスのC光源
    を用いて測定した主波長が574〜580nmである請
    求項1〜9のいずれかに記載の赤外線吸収ガラス。
  11. 【請求項11】 4mm厚みに換算したガラスのISO
    に規定した紫外線透過率が12%未満である請求項1〜
    10のいずれかに記載の赤外線吸収ガラス。
  12. 【請求項12】 4mm厚みに換算したガラスの波長3
    70nmにおける紫外線透過率が34%未満である請求
    項1〜11のいずれかに記載の赤外線吸収ガラス。
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