DE60033506T2

DE60033506T2 - Infrarote und ultraviolette strahlungen absorbierendes glas

Info

Publication number: DE60033506T2
Application number: DE60033506T
Authority: DE
Inventors: Yukihito Nippon Sheet Glass Co. NAGASHIMA
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: US20030050174A1; JP2001192232A; DE60033506D1; EP1165453A1; MY125480A; US6544915B2; CN1197801C; EP1165453B1; CN1336904A; WO2001049622A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierendes Glas mit einer grünen Färbung. Insbesondere betrifft sie ein Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierendes Glas mit hoher Transmission und blass-bläulich grüner Färbung, das zur Verwendung als Glas für Automobile oder als Glas für den Bau geeignet ist.
Stand der Technik
In den letzten Jahren neigt die Innenausstattung von Automobilen dazu, luxuriös zu sein, und aus dem Standpunkt des Verlangens danach, die Innenausstattung vor Zerstörung zu schützen und die Belastung der Klimaanlage zu reduzieren, wurde ein grün gefärbtes Glas, dem eine Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierende Kraft verliehen wurde, als Fensterglas für Automobile vorgeschlagen.
Zum Beispiel offenbart JP-A-4-310539 (der hierin verwendete Begriff "JP-A" bedeutet eine "ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung") ein Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierendes Glas, das im Wesentlichen aus, in Gew.%, 65 bis 75 % SiO₂, 0,1 bis 5 % Al₂O₃, 10 bis 18 % Na₂O, 0 bis 5 % K₂O, 5 bis 15 % CaO, 1 bis 6 % MgO und 0,05 bis 1,0 % SO₃ besteht und darin als färbende Komponenten, 0,5 bis 1,2 % Gesamteisenoxid, in Bezug auf Fe₂O₃, 0,1 bis 3,0 % CeO₂ und 0 bis 1,0 % TiO₂ eingeschlossen hat, worin 20 bis 40 % des Gesamteisenoxids, in Bezug auf Fe₂O₃, FeO ist.
JP-A-5-78147 offenbart ein Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierendes Glas als ein Glas mit relativ blassgrüner Färbung unter verschiedenen Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierenden Gläsern. Dieses Glas umfasst, in Gew.%, Grundkomponenten, umfassend 68 bis 72 SiO₂, 1,6 bis 3,0 Al₂O₃, 8,5 bis 11,0 % CaO, 2,0 bis 4,2 % MgO, 12,0 bis 16,0 % Na₂O, 0,5 bis 3,0 % K₂O und 0,5 bis 3,0 % 503, und färbende Komponenten, umfassend 0,58 bis 0,65 % Gesamteisenoxid, in Bezug auf Fe₂O₃, 0,1 bis 0,5 % CeO₂, 0,1 bis 0,4 % TiO₂ und 10 bis 350 ppm MnO als Spurenoxid.
JP-A-6-56466 offenbart ein Glas mit niedriger Transmission der Gesamtsonnenenergie und Ultravioletttransmission. Dieses Glas umfasst, in Gew.%, ein Natron-Kalk-Kieselsäure-Grundglas und hat darin eingeschlossen 0,53 bis 0,70 % Gesamteisenoxid, in Bezug auf Fe₂O₃, 0,35 bis 0,50 % Fe₂O₃, 0,16 bis 0,24 FeO, 0,2 bis 0,4 % TiO₂ und 0,5 bis 0,8 % Gesamtcer, in Bezug auf CeO₂, worin die Menge an FeO, in Bezug auf Fe₂O₃, 30 bis 40 %, basierend auf dem Gewicht des Gesamteisenoxids, in Bezug auf Fe₂O₃, ist.
In dem in der oben beschriebenen JP-A-4-310539 offenbarten Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierenden Glas sind die färbenden Bestandteile bevorzugt 0,7 bis 1,0 Gesamteisenoxid in Bezug auf Fe₂O₃, und 0,3 bis 2,0 CeO₂, und, wie in den Beispielen gezeigt, ist die Transmission des sichtbaren Lichts, wenn das Glas eine Dicke von 5 mm hat, 66,1 bis 66,8 %. Wie aus diesem verstanden wird, ist die grüne Färbung des Glases vergleichsweise dunkel. In manchen Fällen kann solch eine dunkle Färbung jedoch bei Autoglas nicht bevorzugt sein, oder ist im Allgemeinen bei Glas für den Bau nicht bevorzugt.
In dem in der oben beschriebenen JP-A-5-78147 offenbarten Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierenden Glas ist der bevorzugte Bereich des Gesamteisenoxids in Bezug auf Fe₂O₃ etwa 0,6 bis 0,64 %. In diesem Fall ist die Transmission des sichtbaren Lichts höchstens etwa 71 %, und daher kann man nicht sagen, dass die Transmission des sichtbaren Lichts ausreichend hoch ist.
Das in der oben beschriebenen JP-A-6-56466 offenbarte Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierende Glas schließt ein Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierendes Glas mit relativ hoher Transmission des sichtbaren Lichts ein. Um die hohe absorbierende Leistung für die Gesamtsonnenenergie zu erreichen, ist die Menge an zweiwertigem Eisen in Bezug auf Fe₂O₃ 30 bis 40 Gew.%, basierend auf dem Gewicht des Gesamteisens in Bezug auf Fe₂O₃. Im Ergebnis wird Schmelzen unter stärker reduzierenden Bedingungen als im Allgemeinen verlangt. Ferner ist das Gesamtcer in Bezug auf CeO₂ 0,5 bis 0,8 %, was relativ viel ist. Dies führt dazu, dass es schwierig wird, Schmelzen unter stark reduzierenden Bedingungen durchzuführen, und erhöht auch die Rohmaterialkosten.
EP-A-0 834 481 offenbart ein Ultraviolett- und Infrarotstrahlung absorbierendes Glas, umfassend, in Gew.%:
Grundglaskomponenten, umfassend:
65 bis 80 % SiO₂,
0 bis 5 % B₂O₃,
0 bis 5 % Al₂O₃,
0 bis 10 % MgO,
5 bis 15 % CaO,
10 bis 18 % Na₂O,
0 bis 5 % K₂O,
5 bis 15 % MgO + CaO, und
10 bis 20 % Na₂O + K₂O, und
färbende Komponenten, umfassend:
0,20 bis 0,50 % Gesamteisenoxid (T-Fe₂O₃) in Bezug auf Fe₂O₃,
0 bis 3,0 % CeO₂;
0,025 bis 6,0 % La₂O₃,
0 bis 2,0 % TiO₂,
0,0002 bis 0,005 % CoO,
0,0002 bis 0,005 % Se,
0 bis 0,01 % NiO, und
0 bis 1,0 % SnO₂
worin 5 bis 25 % des T-Fe₂O₃ in Bezug auf Fe₂O₃ FeO ist.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme im Stand der Technik gemacht.
Folglich ist es ein erfindungsgemäßes Ziel, ein Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierendes Glas mit grüner Färbung bereitzustellen, und insbesondere ein Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierendes Glas mit hoher Transmission und blassbläulich grüner Färbung, das zur Verwendung als Glas für Automobile oder als Glas für den Bau geeignet ist.
Erfindungsgemäß wird ein Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierendes Glas bereitgestellt, bestehend aus, in Gew.%:
einem Natron-Kalk-Kieselsäure-Grundglas und
färbenden Komponenten bestehend aus:

(i) 0,40 bis weniger als 0,58 % Gesamteisenoxid (T-Fe₂O₃) in Bezug auf Fe₂O₃, worin 20 bis weniger als 30 % des T-Fe₂O₃ FeO in Bezug auf Fe₂O₃ ist,
(ii) 0,05 bis weniger als 0,5 % CeO₂,
(iii) 0 bis 0,5 % TiO₂,
(iv) 0,0001 bis 0,002 % CoO,
(vi) 0 bis 200 ppm MnO,
(vii) optional bis zu 1 % SnO₂, und optional mindestens eines von Cr₂O₃, NiO, V₂O₅ und MoO₃ in einer Menge, die die schwachgrüne Färbung des Glases nicht beeinträchtigt.

Der Gehalt von TiO₂ ist bevorzugt 0 bis weniger als 0,2 %, bevorzugter 0 bis weniger als 0,1 %.
Die Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierende Glaszusammensetzung umfasst bevorzugt ferner 200 ppm oder weniger MnO.
Das Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierende Glas hat bevorzugt, wenn das Glas eine Dicke von 3,25 bis 6,25 mm hat, solche optischen Eigenschaften, dass die Transmission des sichtbaren Lichts, gemessen mit dem CIE-Standardilluminant A in einem Wellenlängenbereich von 380 bis 770 nm, 75 % oder mehr ist, eine mit dem CIE-Standardilluminant C gemessene dominante Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich von 380 bis 770 nm, 490 bis 515 nm ist, die Transmission der Gesamtsonnenenergie, gemessen in einem Wellenlängenbereich von 300 bis 2.100 nm, weniger als 55 ist, und die durch ISO 9050 definierte Ultravioletttransmission weniger als 20 % ist.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Die Gründe für die Beschränkungen der Glaszusammensetzung des erfindungsgemäßen Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierenden Glases werden unten beschrieben. Außer anders angegeben, sind alle % Gew.%.
Das hierin verwendete Natron-Kalk-Kieselsäure-Grundglas bedeutet eine allgemeine Flusszusammensetzung, aber kann eine Zusammensetzung für eine dünne Platte sein, in der die Gehalte von SiO₂, Alkalioxiden und Erdalkalioxiden erhöht oder erniedrigt werden, um den thermischen Expansions-Koeffizienten oder den Young-Modul des Glases zu erhöhen, wodurch das thermische Tempern vereinfacht wird, und eine Zusammensetzung, in der die Absorptionsposition der färbenden Bestandteile verändert wird.
Eisenoxid ist in dem Glas in Form von Fe₂O₃ und FeO vorhanden. Fe₂O₃ ist zusammen mit CeO₂ und TiO₂ die Komponente für die Erhöhung der Absorptionskraft für Ultraviolett und FeO ist die Komponente für die Steigung der Absorptionskraft von Sonnenwärmestrahlung.
Um die gewünschte Transmission des sichtbaren Lichts und die gewünschte Absorptionskraft für die Gesamtsonnenenergie zu erhalten, muss der Gehalt an Gesamteisenoxid (T-Fe₂O₃) in dem Bereich von 0,40 bis weniger als 0,58 % liegen, und das Verhältnis von FeO zu T-Fe₂O₃ (die Menge an FeO ist im Allgemeinen ein Wert in Bezug auf Fe₂O₃) muss im Bereich von 20 bis weniger als 30 % liegen. Wenn der Gesamteisengehalt und das Verhältnis von FeO zu T-Fe₂O₃ niedriger sind als die entsprechenden Untergrenzen der obigen Bereiche, wird die Absorptionskraft für die Gesamtsonnenenergie unzureichend, und andererseits wird, wenn diese höher als die entsprechenden Obergrenzen der obigen Bereiche sind, die Transmission des sichtbaren Lichts zu niedrig.
Um eine gewünschte Ultraviolett absorbierende Wirkung bei solch einem Gesamteisenoxidgehalt und solch einem Anteil von FeO zu T-Fe₂O₃ zu erhalten, muss der CeO₂-Gehalt innerhalb eines Bereichs von 0,05 bis weniger als 0,5 % liegen. Wenn der CeO₂-Gehalt weniger als 0,05 % ist, ist die Ultraviolett absorbierende Wirkung nicht ausreichend, und andererseits, wenn er 0,5 % oder mehr ist, ist die Absorption des sichtbaren Lichts auf der Seite der kurzen Wellenlängen zu groß, so dass die gewünschte Färbung nicht erhalten wird, und die Kosten der Rohmaterialien nehmen auch zu.
TiO₂ ist keine essentielle Komponente, sondern kann in einer zweckmäßigen Menge zugegeben werden, so dass die in der vorliegenden Erfindung bezweckten optischen Eigenschaften nicht verschlechtert werden, um die Ultraviolettabsorptionskraft des Glases zu erhöhen. Wenn der TiO₂-Gehalt zu groß ist, neigt das Glas dazu, sich gelb zu färben. Aus diesem Grund ist die Obergrenze des TiO₂-Gehalts im Allgemeinen 0,5 %, bevorzugt weniger als 0,2 % und bevorzugter weniger als 0,1 %.
CoO, obwohl mit einem geringen Gehalt, ist eine essentielle Komponente, die wichtig ist, um die Färbung daran zu hindern, gelb zu werden, in dem Fall, dass Eisenoxid und Ceroxid zusammen enthalten sind, und um die Färbung des Glases auf ein bevorzugtes Bläulichgrün einzustellen. Der CoO-Gehalt ist gewöhnlich 0,0001 bis 0,002 %.
MnO ist keine essentielle Komponente, aber es ist eine wirksame Komponente, um die Färbung des Glases einzustellen, in dem Fall, dass Eisenoxid und Ceroxid zusammen enthalten sind, und der Anteil von FeO zu T-Fe₂O₃. Wenn der MnO-Gehalt ansteigt, beeinflusst die Färbung durch es selbst das Glas. Aus diesem Grund ist die Obergrenze des MnO-Gehalts 200 ppm.
SnO₂ kann als Reduktionsmittel zu dem Glas mit den oben beschriebenen Komponenten in einer Menge von bis zu 1 zugegeben werden. Ferner kann zumindest eines von Cr₂O₃, NiO, V₂O₅, MoO₃ und ähnlichen als Färbemittel, wie üblich, in einer Menge zugegeben werden, so dass die bezweckte blassgrüne Färbung in der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt wird. Die Färbemittel können gleichzeitig zugegeben werden.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird unten detaillierter durch die folgenden Beispiele beschrieben, aber die vorliegende Erfindung sollte nicht darauf beschränkt sein.
Die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendete Natron-Kalk-Kieselsäure-Grundglaszusammensetzung umfasst in Gew.%:
72,0 % SiO₂,
1,61 % Al₂O₃,
8,02 % CaO,
4,05 % MgO,
13,2 % Na₂O,
0,52 % K₂O, und
0,19 % SO₃.
[Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3]
Jede Rohmaterialmischung, umfassend die obige Natron-Kalk-Kieselsäure-Grundglaszusammensetzung und die in Tabelle 1 unten gezeigten Färbemittel (jeder Gehalt ist in Gew.% gezeigt) wurde unter Verwendung von Quarzsand, Kalkstein, Dolomit, Soda, Rohsulfat (Natriumsulfat), Eisen(III)-oxid, Titanoxid, Ceroxid, Abschlag (Slug) und Kohlenstoff-artiges Reduktionsmittel hergestellt. Der resultierende gemischte Batch wurde in einem elektrischen Ofen bei 1.450°C 4 Stunden geschmolzen. Das geschmolzene Glas wurde auf eine Edelstahlplatte gegossen und auf Raumtemperatur getempert, um Glasproben, die jeweils eine Dicke von etwa 10 mm hatten, zu erhalten. Die in den Tabellen gezeigten Konzentrationen sind alle Gew.%-Darstellungen, außer dass CoO eine ppm-Darstellung ist. Tabelle 1

*: (FeO (in Bezug auf Fe₂O₃)/Gesamteisenoxid) × 100

Jedes erhaltene Glas wurde poliert, um eine Dicke von etwa 5 mm zu haben. Die mit dem CIE-Standardilluminant A gemessene Transmission von sichtbarem Licht (YA), die dominante Wellenlänge (Dw), die Chromatizitäten, ausgedrückt als a und b der Lab-Koordinaten, die Anregungsreinheit (Pe) (gemessen mit dem CIE-Standardilluminant C), die durch ISO 9050 definierte Ultravioletttransmission (Tuv) und die Transmission der Gesamtsonnenenergie (TG) wurden als optische Eigenschaften jedes Glases gemessen.
Die optischen Eigenschaften der erhaltenen Glasproben sind in Tabelle 2 unten gezeigt:
Tabelle 2
Wie aus Tabelle 2 oben ersichtlich, haben die in den Beispielen erhaltenen Glasproben solche optischen Eigenschaften, dass die Transmission von sichtbarem Licht (YA), gemessen mit dem CIE-Standardilluminant A 75 % oder höher ist, die durch ISO 9050 definierte Ultravioletttransmission (Tuv) weniger als 20 % ist, und die Transmission der Gesamtsonnenenergie (TG) weniger als 55 ist. Ferner ist im Hinblick auf die Tatsachen, dass die mit dem CIE-Standardilluminant C gemessene dominante Wellenlänge um 495 nm liegt, und die durch b der Lab-Koordinaten ausgedrückte Chromatizität minus ist, ersichtlich, dass die in den Beispielen erhaltenen Glasproben Glas mit einer bläulich-grünen Färbung sind, was eine vorteilhafte Färbung für Gläser für Automobile und ähnliche ist.
Im Gegensatz dazu haben die in den Vergleichsbeispielen erhaltenen Glasproben solche optischen Eigenschaften, dass die mit dem CIE-Standardilluminant C gemessene dominante Wellenlänge etwa 498 bis 504 nm ist, und die als b der Lab-Koordinaten ausgedrückte Chromatizität plus ist. Dies zeigt, dass im Unterschied zu den in den Beispielen erhaltenen Gläsern, diese Gläser eine gelblich-grüne Färbung haben, was keine vorteilhafte Färbung für Gläser für Automobile und ähnliche ist.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie im Detail oben beschrieben, kann die vorliegende Erfindung Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierendes Glas mit zweckmäßiger Absorptionskraft für Sonnenwärme und Ultraviolettabsorptionskraft liefern, während eine hohe Transmission des sichtbaren Lichts ohne Färbung in dunkelgrün erhalten bleibt.
Ferner behält das erfindungsgemäße Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierende Glas eine blassgrüne Färbung und eine hohe Transmission des sichtbaren Lichts und ist daher besonders nützlich, in dem Fall, dass eine blasse Färbung vorteilhaft ist oder für Gläser für Automobile oder Gläser für den Bau, die nach Aufbringen eines Beschichtungsfilms verwendet werden.

Claims

Infrarot- und Ultraviolettstrahlung absorbierendes Glas, bestehend aus in Gew.%: einem Natron-Kalk-Kieselsäure-Grundglas und färbenden Komponenten bestehend aus: (i) 0,40 bis weniger als 0,58 % Gesamteisenoxid (T-Fe₂O₃) in Bezug auf Fe₂O₃, worin 20 bis weniger als 30 % des T-Fe₂O₃ FeO in Bezug auf Fe₂O₃ ist, (ii) 0,05 bis weniger als 0,5 % CeO₂, (iii) 0 bis 0,5 % TiO₂, (iv) 0,0001 bis 0,002 % CoO, (vi) 0 bis 200 ppm MnO, (vii) optional bis zu 1 % SnO₂ und optional mindestens eines von Cr₂O₃, NiO, V₂O₅ und MoO₃ in einer Menge, die die schwachgrüne Färbung des Glases nicht beeinträchtigt.
Glas gemäß Anspruch 1, wobei der TiO₂-Gehalt 0 bis weniger als 0,2 % beträgt.
Glas gemäß Anspruch 2, wobei der TiO₂-Gehalt 0 bis weniger als 0,1 % beträgt.
Glas gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glas, wenn es eine Dicke von 3,25 bis 6,25 mm aufweist, eine sichtbare Lichttransmission, bestimmt mit dem CIE-Standardilluminant A, von 75 % oder mehr aufweist.
Glas gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glas, wenn es eine Dicke von 3,25 bis 6,25 mm aufweist, eine Ultravioletttransmission, definiert durch ISO 9050, von weniger als 20 % aufweist.
Glas gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glas, wenn es eine Dicke von 3,25 bis 6,25 mm aufweist, eine Gesamtsonnenenergietransmission von weniger als 55 % aufweist.
Glas gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glas, wenn es eine Dicke von 3,25 bis 6,25 mm aufweist, eine dominante Wellenlänge, bestimmt mit dem CIE-Standardilluminant C, in einem Wellenlängenbereich von 490 bis 515 nm aufweist.