JPH09328332A - 赤外線吸収ガラス - Google Patents
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Abstract
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
O3に換算した全酸化鉄(T−Fe2O3)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
い赤外線吸収ガラスに関する。
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。
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%、 Al2O31.5%、MgO 4%、
CaO 8.6%、Na2O 13.5%、K2O0.7
%、Fe2O3に換算した全酸化鉄 0.55%、Fe2
O3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。
いては、緑青色系ガラスよりもFe2O3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%、 Al2O3 1.5%、MgO
4%、CaO 8%、Na2O 13.5%、K2O
0.7%、Fe2O3に換算した全酸化鉄 0.24%、
Fe2O3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。
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。
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。
%以上のFe2O3に換算した全酸化鉄(T−Fe2O3)
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。
示して、0.05%以上のFe2O3に換算した全酸化鉄
(T−Fe2O3)、0.02%以上のFe2O3に換算し
たFeOを含有することが好ましい。
して、65〜80%のSiO2、0〜5%のAl2O3、
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B2O3からなる基礎ガラス組成と、着色成分として、
0.05%以上のFe2O3に換算した全酸化鉄(T−F
e2O3)、0.02%以上のFe2O3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。
して、着色成分として、0.05〜1.0%のFe2O3
に換算した全酸化鉄(T−Fe2O3)、0.02〜0.
5%のFe2O3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。
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。
〜80%のSiO2、0〜5%のAl2O3、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B2O3
からなる基礎ガラス組成と、着色成分として、0.2〜
0.6%のFe2O3に換算した全酸化鉄(T−Fe
2O3)、0.02〜0.3%のFe2O3に換算したFe
O、0.2〜2.0%のCeO2、0〜1.0%のTi
O2、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。
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。
05%以上のFe2O3に換算した全酸化鉄(T−Fe2
O3)と、CeO2、Sb2O3、As2O3、SnO及びC
u2O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Fe2O3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。
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。
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。
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。
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。
e3+)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、Fe2O3はCe
O2、TiO2と共に紫外線吸収能を高める成分である。
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
e2+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。
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。
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+と
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+に
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。
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。
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。
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Fe2O3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。
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Fe2O3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。
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。
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。
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。
して用いられる。Na2Oが10%未満あるいはNa2O
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。
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、 B2O3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。
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。
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。
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。
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。
O、Bi2O3、NiO、MnO、V2O5、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
O3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。
な実施例により説明する。
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。
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。
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。
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。
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)
- 【請求項1】 重量%で表示して、0.02%以上のF
e2O3に換算した全酸化鉄(T−Fe2O3)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。 - 【請求項2】 重量%で表示して、0.05%以上のF
e2O3に換算した全酸化鉄(T−Fe2O3)、0.02
%以上のFe2O3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。 - 【請求項3】 重量%で表示して、65〜80%のSi
O2、0〜5%のAl2O3、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B2O3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
O3に換算した全酸化鉄(T−Fe2O3)、0.02%
以上のFe2O3に換算したFeO、0〜2.0%のCe
O2、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。 - 【請求項4】 前記着色成分として、0.05〜1.0
%のFe2O3に換算した全酸化鉄(T−Fe2O3)、
0.02〜0.5%のFe2O3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。 - 【請求項5】 重量%で表示して、65〜80%のSi
O2、0〜5%のAl2O3、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B2O3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
2O3に換算した全酸化鉄(T−Fe2O3)、0.02〜
0.3%のFe2O3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>
T1200であることを特徴とする赤外線吸収ガラス。 - 【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 - 【請求項7】 重量%で表示して、0.05%以上のF
e2O3に換算した全酸化鉄(T−Fe2O3)と、CeO
2、Sb2O3、As2O3、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Fe2O3に
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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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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