JP5657102B2 - 青色ガラス組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、車両及び建築物における中程度の視感透過率グレージングとして使用するのに望ましくする、７０パーセント未満の制限された視感透過率を有する青色ソーダ石灰シリカガラス、より具体的には、着色剤としてセレンを除外する青色ソーダ石灰シリカガラスに関する。
現在入手可能な青色ガラスの考察
様々な青色ガラス組成物が当技術分野で公知である。本明細書において、用語「青色の」は、主波長が４７９〜４９５ナノメートル（ｎｍ）、好ましくは４８０〜４９１ｎｍであるガラスを含むことを意味する。４７９〜４９５の主波長範囲における青色ガラスは、色が青色〜緑色又は青色〜灰色として特徴づけられることもある。一般に、以下により詳細に説明されるＣＩＥＬＡＢ表色系において、青色は、ａ＊及びｂ＊の両方について負の値を与える。
様々な青色ガラス組成物が当技術分野で公知である。本明細書において、用語「青色の」は、主波長が４７９〜４９５ナノメートル（ｎｍ）、好ましくは４８０〜４９１ｎｍであるガラスを含むことを意味する。４７９〜４９５の主波長範囲における青色ガラスは、色が青色〜緑色又は青色〜灰色として特徴づけられることもある。一般に、以下により詳細に説明されるＣＩＥＬＡＢ表色系において、青色は、ａ＊及びｂ＊の両方について負の値を与える。
さらに、本考察において対象とする青色ガラスは、自動車用途及び建築用途で使用される一般的な青色ガラスと比較した場合、同等又はより低い赤外線透過率及び紫外線透過率を示し、フロートガラス製造法に適合する。用語「透明な」は、本明細書において、可視光透過率が０％である「不透明な」に対して区別される、可視光透過率が０％より大きいことを意味する。
本考察において特に対象とする青色の赤外線及び紫外線吸収ガラスは、米国特許第６，６５６，８６２号及び同第６，９５３，７５８Ｂ２号に開示されたタイプのものであり、これらの特許は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。米国特許第６，６５６，８６２号並びに同第６，９５３，７５８Ｂ２号に開示されたタイプのガラス中の主要な着色剤は、第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）及び第一鉄（ＦｅＯ）の形態で存在する鉄、酸化コバルト（ＣｏＯ）、セレン（Ｓｅ）、並びに任意選択により酸化チタン（ＴｉＯ２）及び酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）である。現在入手可能な青色の赤外線及び紫外線ガラスは、商業的に受け入れられているが、青色を得るためにＳｅを使用することの制限がある。より具体的には、Ｓｅは、低融点、例えば、約４２３カ氏温度（°Ｆ）（２１７セ氏温度（℃））、及び高蒸気圧を有する。ガラスバッチ材料に添加されるＳｅの８０〜８５％は、ガラスバッチ材料を加熱する間に排ガスでガラス溶融炉の外に運ばれることが予期されている。
これまでで理解することができるように、着色剤としてセレンを使用しない青色の赤外線及び紫外線吸収ガラスを提供することが有利であるはずである。
本発明は、とりわけ基礎ガラス部分及びガラス着色剤部分を含むガラス組成物をとりわけ含む青色の赤外線及び紫外線吸収ガラス基板であって、基礎ガラス部分がソーダ石灰シリカ基礎部分であり、ガラス着色剤部分が以下の群の１つから選択されることによって、０．１６０インチ（４．０６ｍｍ）の参照厚さで、−２〜−１１の範囲のａ＊及び−１〜−１５の範囲のｂ＊の色度座標、並びに３５〜７０％未満の視感透過率を有するガラスを提供するガラス基板に関する：
群Ａ：着色剤部分がとりわけ、
０．６０〜２．０重量パーセント（ｗｔ％）の範囲の、Ｆｅ２Ｏ３として表した合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍ（百万分率）の範囲のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲のＥｒ２Ｏ３；
０〜０．９ｗｔ％の範囲のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲のＮｄ２Ｏ３
を含み；
群Ｂ：着色剤部分がとりわけ、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
５〜２００ｐｐｍの範囲内のＣｒ２Ｏ３；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
を含み、
群Ｃ：着色剤部分がとりわけ、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
５〜２００ｐｐｍの範囲内のＣｒ２Ｏ３；
０．００１〜０．３ｗｔ％の範囲内のＣｕＯ；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
を含み、並びに
群Ｄ：着色剤部分がとりわけ、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
１〜１００ｐｐｍの範囲内のＮｉＯ；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
を含み、
ここで、ｗｔ％及びｐｐｍは、最終ガラス組成物に基づく。
本発明は、以下の群のうちの１つから選択される基礎ガラス部分と
［群１：基礎ガラス部分がとりわけ、
重量パーセント
ＳｉＯ２ ６６〜７５；
Ｎａ２Ｏ １０〜２０；
ＣａＯ ５〜１５；
ＭｇＯ ０〜５；
Ａｌ２Ｏ３ ０〜５、
Ｋ２Ｏ ０〜５
を含み、並びに
群２：基礎ガラス部分がとりわけ、
重量パーセント
ＳｉＯ２ ６６〜７５；
Ｎａ２Ｏ １０〜２０；
ＣａＯ ５〜１５；
ＭｇＯ ０〜５；
Ａｌ２Ｏ３ ０〜５；
Ｋ２Ｏ ０〜５、及び
Ｂ２Ｏ３ ０超〜５
を含む］、
以下の群のうちの１つから選択される主要太陽放射線吸収性及び着色剤部分と
［群Ａ：着色剤部分が
０．６０〜２．０重量パーセント（ｗｔ％）の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
から本質的になり、
群Ｂ：着色剤部分が、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
５〜２００ｐｐｍの範囲内のＣｒ２Ｏ３；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
から本質的になり、
群Ｃ：着色剤部分が、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
５〜２００ｐｐｍの範囲内のＣｒ２Ｏ３；
０．００１〜０．３ｗｔ％の範囲内のＣｕＯ；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
から本質的になり、並びに
群Ｄ：着色剤部分が、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
１〜１００ｐｐｍの範囲内のＮｉＯ；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
から本質的になる］
をとりわけ含む組成を有する、青色の赤外線及び紫外線吸収ガラス組成物であって、ガラスが０．１５〜０．５８の範囲内のレドックスを有し、０．１５〜０．４のレドックス範囲で、ＣｏＯの範囲が６０〜２５０ＰＰＭであり、０．４超のレドックス範囲で、ＣｏＯが３０〜１００ＰＰＭの範囲内にあり、ガラスが、０．１６０インチの厚さで、３５％〜最大７０％の視感透過率（ＬＴＡ）；４８２〜４８７ナノメートルの範囲内の主波長、及び８〜３０パーセントの範囲の励起純度を特徴とする色；４０パーセント以下の総太陽紫外線透過率（ＴＳＵＶ）；２５パーセント以下の総太陽赤外線透過率（ＴＳＩＲ）；並びに４０パーセント以下の総太陽エネルギー（ＴＳＥＴ）透過率を有する組成物に関する。
群Ａ：着色剤部分がとりわけ、
０．６０〜２．０重量パーセント（ｗｔ％）の範囲の、Ｆｅ２Ｏ３として表した合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍ（百万分率）の範囲のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲のＥｒ２Ｏ３；
０〜０．９ｗｔ％の範囲のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲のＮｄ２Ｏ３
を含み；
群Ｂ：着色剤部分がとりわけ、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
５〜２００ｐｐｍの範囲内のＣｒ２Ｏ３；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
を含み、
群Ｃ：着色剤部分がとりわけ、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
５〜２００ｐｐｍの範囲内のＣｒ２Ｏ３；
０．００１〜０．３ｗｔ％の範囲内のＣｕＯ；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
を含み、並びに
群Ｄ：着色剤部分がとりわけ、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
１〜１００ｐｐｍの範囲内のＮｉＯ；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
を含み、
ここで、ｗｔ％及びｐｐｍは、最終ガラス組成物に基づく。
本発明は、以下の群のうちの１つから選択される基礎ガラス部分と
［群１：基礎ガラス部分がとりわけ、
重量パーセント
ＳｉＯ２ ６６〜７５；
Ｎａ２Ｏ １０〜２０；
ＣａＯ ５〜１５；
ＭｇＯ ０〜５；
Ａｌ２Ｏ３ ０〜５、
Ｋ２Ｏ ０〜５
を含み、並びに
群２：基礎ガラス部分がとりわけ、
重量パーセント
ＳｉＯ２ ６６〜７５；
Ｎａ２Ｏ １０〜２０；
ＣａＯ ５〜１５；
ＭｇＯ ０〜５；
Ａｌ２Ｏ３ ０〜５；
Ｋ２Ｏ ０〜５、及び
Ｂ２Ｏ３ ０超〜５
を含む］、
以下の群のうちの１つから選択される主要太陽放射線吸収性及び着色剤部分と
［群Ａ：着色剤部分が
０．６０〜２．０重量パーセント（ｗｔ％）の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
から本質的になり、
群Ｂ：着色剤部分が、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
５〜２００ｐｐｍの範囲内のＣｒ２Ｏ３；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
から本質的になり、
群Ｃ：着色剤部分が、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
５〜２００ｐｐｍの範囲内のＣｒ２Ｏ３；
０．００１〜０．３ｗｔ％の範囲内のＣｕＯ；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
から本質的になり、並びに
群Ｄ：着色剤部分が、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
１〜１００ｐｐｍの範囲内のＮｉＯ；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
から本質的になる］
をとりわけ含む組成を有する、青色の赤外線及び紫外線吸収ガラス組成物であって、ガラスが０．１５〜０．５８の範囲内のレドックスを有し、０．１５〜０．４のレドックス範囲で、ＣｏＯの範囲が６０〜２５０ＰＰＭであり、０．４超のレドックス範囲で、ＣｏＯが３０〜１００ＰＰＭの範囲内にあり、ガラスが、０．１６０インチの厚さで、３５％〜最大７０％の視感透過率（ＬＴＡ）；４８２〜４８７ナノメートルの範囲内の主波長、及び８〜３０パーセントの範囲の励起純度を特徴とする色；４０パーセント以下の総太陽紫外線透過率（ＴＳＵＶ）；２５パーセント以下の総太陽赤外線透過率（ＴＳＩＲ）；並びに４０パーセント以下の総太陽エネルギー（ＴＳＥＴ）透過率を有する組成物に関する。
さらに本発明は、以下の群のうちの１つから選択される基礎ガラス部分と
［群１：基礎部分がとりわけ、
重量パーセント
ＳｉＯ２ ６６〜７５；
Ｎａ２Ｏ １０〜２０；
ＣａＯ ５〜１５；
ＭｇＯ ０〜５；
Ａｌ２Ｏ３ ０〜５、
Ｋ２Ｏ ０〜５
を含み、並びに
群２：基礎部分がとりわけ、
重量パーセント
ＳｉＯ２ ６６〜７５；
Ｎａ２Ｏ １０〜２０；
ＣａＯ ５〜１５；
ＭｇＯ ０〜５；
Ａｌ２Ｏ３ ０〜５；
Ｋ２Ｏ ０〜５、及び
Ｂ２Ｏ３ ０超〜５
を含む］、
以下の群のうちの１つから選択される主要太陽放射線吸収性及び着色剤部分と
［群Ａが、
０．６０〜２．０重量パーセント（ｗｔ％）の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
から本質的になり、
群Ｂが、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
５〜２００ｐｐｍの範囲内のＣｒ２Ｏ３；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
から本質的になり、
群Ｃが、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
５〜２００ｐｐｍの範囲内のＣｒ２Ｏ３；
０．００１〜０．３ｗｔ％の範囲内のＣｕＯ；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
から本質的になり、並びに
群Ｄが、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３、
１〜１００ｐｐｍの範囲内のＮｉＯ；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
から本質的になる］
をとりわけ含む組成を有する、青色の赤外線及び紫外線吸収ガラス組成物であって、ガラスが０．１５〜０．５８の範囲内のレドックスを有し、０．１５〜０．４のレドックス範囲で、ＣｏＯの範囲が６０〜２５０ＰＰＭであり、０．４超のレドックス範囲で、ＣｏＯが３０〜１００ＰＰＭの範囲内にあり、ガラスが、０．１６０インチの厚さで、３５％〜最大６０％の視感透過率（ＬＴＡ）；４８２〜４８７ナノメートルの範囲内の主波長、及び８〜２０パーセントの範囲の励起純度を特徴とする色；４０パーセント以下の総太陽紫外線透過率（ＴＳＵＶ）；２５パーセント以下の総太陽赤外線透過率（ＴＳＩＲ）；並びに４５パーセント以下の総太陽エネルギー（ＴＳＥＴ）透過率を有する組成物に関する。
［群１：基礎部分がとりわけ、
重量パーセント
ＳｉＯ２ ６６〜７５；
Ｎａ２Ｏ １０〜２０；
ＣａＯ ５〜１５；
ＭｇＯ ０〜５；
Ａｌ２Ｏ３ ０〜５、
Ｋ２Ｏ ０〜５
を含み、並びに
群２：基礎部分がとりわけ、
重量パーセント
ＳｉＯ２ ６６〜７５；
Ｎａ２Ｏ １０〜２０；
ＣａＯ ５〜１５；
ＭｇＯ ０〜５；
Ａｌ２Ｏ３ ０〜５；
Ｋ２Ｏ ０〜５、及び
Ｂ２Ｏ３ ０超〜５
を含む］、
以下の群のうちの１つから選択される主要太陽放射線吸収性及び着色剤部分と
［群Ａが、
０．６０〜２．０重量パーセント（ｗｔ％）の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
から本質的になり、
群Ｂが、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
５〜２００ｐｐｍの範囲内のＣｒ２Ｏ３；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
から本質的になり、
群Ｃが、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
５〜２００ｐｐｍの範囲内のＣｒ２Ｏ３；
０．００１〜０．３ｗｔ％の範囲内のＣｕＯ；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
から本質的になり、並びに
群Ｄが、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３、
１〜１００ｐｐｍの範囲内のＮｉＯ；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
から本質的になる］
をとりわけ含む組成を有する、青色の赤外線及び紫外線吸収ガラス組成物であって、ガラスが０．１５〜０．５８の範囲内のレドックスを有し、０．１５〜０．４のレドックス範囲で、ＣｏＯの範囲が６０〜２５０ＰＰＭであり、０．４超のレドックス範囲で、ＣｏＯが３０〜１００ＰＰＭの範囲内にあり、ガラスが、０．１６０インチの厚さで、３５％〜最大６０％の視感透過率（ＬＴＡ）；４８２〜４８７ナノメートルの範囲内の主波長、及び８〜２０パーセントの範囲の励起純度を特徴とする色；４０パーセント以下の総太陽紫外線透過率（ＴＳＵＶ）；２５パーセント以下の総太陽赤外線透過率（ＴＳＩＲ）；並びに４５パーセント以下の総太陽エネルギー（ＴＳＥＴ）透過率を有する組成物に関する。
別段の示唆のない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される、成分の量、条件などを表すすべての数値は、すべての場合において、用語「約」によって修飾されていると理解されるべきである。例えば、「約」による全体の単位について、これは、プラスマイナス（＋／−）５０％、好ましくは＋／−４０％、より好ましくは＋／−２５％、さらにより好ましくは＋／−１０％、なおより好ましくは＋／−５％を意味し、最も好ましくは、報告値又は明言された範囲内の１つの値である。さらに、量に対する任意の数値的言及は、別段の指定のない限り、「重量パーセント」である。また、反対の示唆のない限り、以下の明細書及び特許請求の範囲において示される数値は、本発明によって得ようとされている所望の特性に応じて変化し得る近似である。最低限でも、且つ特許請求の範囲の均等物の原則の適用を制限する試みとしてではなく、各数値は、少なくとも、報告された有効桁数を踏まえ、通常の丸め技法を適用することによって解釈されるべきである。さらに、本明細書に開示されるすべての範囲は、その範囲に含まれる任意及びすべてのサブ範囲を包含すると理解されるべきである。例えば、「１〜１０」の明言された範囲は、１の最小値と１０の最大値との間の（且つ両端を含む）任意及びすべてのサブ範囲、すなわち、１以上の最小値から始まり、１０以下の最大値で終わるすべてのサブ範囲、例えば、５．５〜１０を含むとみなされるべきである。
本明細書において、用語「太陽光制御」及び「太陽光制御特性」は、太陽光特性、例えば、ガラスの可視、赤外線（「ＩＲ」）又は紫外線（「ＵＶ」）の透過率及び／又は反射率に影響する特性を意味する。
本発明の限定されない一実施形態では、本発明の基礎ガラス、すなわち、主ガラス形成構成要素、或いは本発明の目的である主要な赤外線若しくは紫外線吸収材料及び／又は着色剤として機能しないガラスの成分は、一般に以下のように特徴づけられる商業的なソーダ石灰シリカガラスである：
成分 重量パーセント
ＳｉＯ２ ６６〜７５
Ｎａ２Ｏ １０〜２０
ＣａＯ ５〜１５
ＭｇＯ ０〜５
Ａｌ２Ｏ３ ０〜５
Ｋ２Ｏ ０〜５
本明細書において、すべての「重量パーセント」（以後、「ｗｔ％」とも呼ばれる）の値は、最終ガラス組成物の総重量に基づく。
成分 重量パーセント
ＳｉＯ２ ６６〜７５
Ｎａ２Ｏ １０〜２０
ＣａＯ ５〜１５
ＭｇＯ ０〜５
Ａｌ２Ｏ３ ０〜５
Ｋ２Ｏ ０〜５
本明細書において、すべての「重量パーセント」（以後、「ｗｔ％」とも呼ばれる）の値は、最終ガラス組成物の総重量に基づく。
本発明の別の限定されない実施形態では、本発明の基礎ガラスは、以下のように特徴づけられるソーダ石灰シリカガラスである：
成分 重量パーセント
ＳｉＯ２ ６６〜７５
Ｎａ２Ｏ １０〜２０
ＣａＯ ５〜１５
ＭｇＯ ０〜５
Ａｌ２Ｏ３ ０〜５
Ｋ２Ｏ ０〜５
Ｂ２Ｏ３ ０超〜５
本発明のこの実施形態では、ガラスの耐久性を改善するため、且つ／又は基礎ソーダ石灰シリカガラスの成分の融解を増強するための助剤としてＢ２Ｏ３が添加される。
成分 重量パーセント
ＳｉＯ２ ６６〜７５
Ｎａ２Ｏ １０〜２０
ＣａＯ ５〜１５
ＭｇＯ ０〜５
Ａｌ２Ｏ３ ０〜５
Ｋ２Ｏ ０〜５
Ｂ２Ｏ３ ０超〜５
本発明のこの実施形態では、ガラスの耐久性を改善するため、且つ／又は基礎ソーダ石灰シリカガラスの成分の融解を増強するための助剤としてＢ２Ｏ３が添加される。
この基礎ガラスに、本発明では、鉄並びにコバルトの形態で、少なくとも主要な（支配的な又は重要な）赤外線及び紫外線吸収材料並びに着色剤と、エルビウム、クロム、銅、ニッケル、チタン、ネオジム、並びにこれらの組合せ、例えば、それだけには限定されないが、エルビウムとクロム、及び／又は銅とニッケル及び／又はチタンとネオジムの群から選択される着色剤とが添加される。ガラス組成に関して本明細書で開示される場合、鉄は、第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）及び第一鉄（ＦｅＯ）を単位として表され、コバルトは、酸化コバルト（ＣｏＯ）を単位として表され、エルビウムは、酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）を単位として表され、クロムは、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）を単位として表され、銅は、酸化銅（ＣｕＯ）を単位として表され、ニッケルは、酸化ニッケル（ＮｉＯ）を単位として表され、チタンは、酸化チタン（ＴｉＯ２）を単位として表され、ネオジムは、酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）を単位として表される。前述したことに基づくと、着色剤はまた、酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）並びにこれらの組合せ、例えば、それだけには限定されないが、酸化エルビウムと酸化銅、及び／又は酸化クロムと酸化ニッケル、及び／又は酸化エルビウムと酸化チタンと酸化ネオジムの群から選択される。
本明細書に開示されるガラス組成物は、少量の他の材料、例えば、融解助剤及び精製助剤、混入物又は不純物、或いは軽微な着色剤、又は赤外線及び／若しくは紫外線吸収材料を含む場合があることが理解されるべきである。本発明の一実施形態では、後により詳細に論じるように、所望の色特性をもたらし、ガラスの太陽光性能を改善するために、少量の追加の材料をガラス中に含めることができることがさらに理解されるべきである。
ガラス組成物中の酸化鉄は、いくつかの機能を果たす。酸化第二鉄、Ｆｅ２Ｏ３は、強い紫外線吸収体であり、ガラス中で黄色着色剤として作用する。酸化第一鉄、ＦｅＯは、強い赤外線吸収体であり、ガラス中で青色着色剤として作用する。本明細書に開示されるガラス中に存在する鉄の総量は、標準的な分析の慣例に従ってＦｅ２Ｏ３を単位として表されるが、それは、鉄のすべてが実際にＦｅ２Ｏ３の形態であることを暗示しない。同様に、第一鉄状態の鉄の量は、ＦｅＯとして報告されるが、これは、ガラス中にＦｅＯとして実際に存在しなくてもよい。本明細書に開示されるガラス組成物中の第一鉄と第二鉄の相対量を反映するために、用語「レドックス」が使用される。用語「レドックス」は、本明細書において、Ｆｅ２Ｏ３として表される合計の鉄の量で除されたＦｅＯとして表される第一鉄状態の鉄の量を意味するものとする。さらに、別段の明言のない限り、用語「合計の鉄」は、本明細書において、Ｆｅ２Ｏ３を単位として表される合計の鉄（Ｆｅ２Ｏ３とＦｅＯ）を意味するものとし、用語「ＦｅＯ」は、ＦｅＯを単位として表される第一鉄状態の鉄を意味するものとする。
酸化コバルト（ＣｏＯ）は、青色着色剤として作用し、いずれの感知できる赤外線又は紫外線吸収特性も示さない。酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）は、桃色着色剤として作用し、赤外線を吸収する。酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）は、緑色着色剤として作用し、紫外線を吸収する。酸化銅（ＣｕＯ）は、青色着色剤として作用し、赤外線を吸収する。酸化ニッケル（ＮｉＯ）は、褐色着色剤として作用し、いずれの感知できる赤外線又は紫外線吸収特性も示さない。酸化チタン（ＴｉＯ２）は、黄色着色剤として作用し、紫外線を吸収する。酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）は、青紫色着色剤として作用し、赤外線を吸収する。鉄、すなわち、酸化第二鉄及び酸化第一鉄、コバルト、並びに着色剤の酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、及び酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）の間の適切なバランスが、以下に論じる所望のスペクトル特性を有する所望の青色ガラスを得るのに必要とされる。
本発明の実践に際して、選択された量の主要な赤外線及び紫外線吸収材料並びに着色剤が基礎ガラスの成分に添加されることによって、４．１ｍｍ（０．１６０インチ）のガラスの厚さについて、中程度の視感透過率（ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）（ＬＴＡ）を有する、例えば、３５〜６５パーセント、より適切には４０〜６０パーセント、さらにより適切には４５〜５５パーセントのＬＴＡを有するガラス組成物がもたらされる。主要な赤外線及び紫外線吸収材料並びに着色剤は、特定の範囲の量を有する。本発明の一実施形態では、合計の鉄（Ｆｅ２Ｏ３及びＦｅＯ）は一般に、０．６５〜２．０重量パーセント（ｗｔ％）、より適切には、０．９ｗｔ％〜１．３ｗｔ％、より具体的には、０．９ｗｔ％〜１．１ｗｔ％の範囲である。ガラス中の酸化コバルト（ＣｏＯ）は、３０〜２５０ｐｐｍ（百万分率）の範囲である。レドックス値が０．１５〜０．４の範囲であるとき、ガラス中の酸化コバルトの量は、６０〜２５０ｐｐｍの量で存在することができる。レドックス値が０．４〜０．５８、又は０．４〜０．５５の範囲であるとき、ガラス中の酸化コバルトの量は、３０〜１３０ｐｐｍ、より適切には、３０〜９５ｐｐｍ、最も適切には、３０〜９０ｐｐｍの範囲となり得る。
本発明のある特定の限定されない実施形態について、４７９〜４９５ナノメートル（ｎｍ）、より適切には４８０〜４９１ｎｍの範囲内で主波長を有する青色を実現するための酸化鉄と酸化コバルトのバランスは、合計の鉄の量が、例えば、０．６５〜０．９ｗｔ％の範囲のより低い部分にあるとき、８９超〜１３０ｐｐｍなどの明言した範囲内のより高い量での酸化コバルトの量を有する場合がある。同様に、合計の鉄の量が、０．９超などの範囲のより上の部分にあるとき、酸化コバルトの量は、６０〜最大１３０ｐｐｍ、又はさらにより適切には、６０〜９５ｐｐｍで存在し得る。
一般に、合計の鉄及び酸化コバルトの量により、ガラスの好適なスペクトル特性及び青色が決まる。さらに、着色剤の酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、並びに酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）により、ガラス組成物の色がさらに変更されることによって、所望のスペクトル特性、並びに主波長、純度、並びにＬ＊値、ａ＊値、及びｂ＊値が達成される。着色剤の酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、及び酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）の量は、着色剤、又は使用される着色剤の組合せに依存する。より具体的には、酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）は、本発明の特性を有するガラスを得るために、鉄及び酸化コバルトと組み合わせて単独で使用することができる着色剤である。酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）が鉄及び酸化コバルトと組み合わせて単独で使用される場合、これは、好ましくは０．０１〜３ｗｔ％の範囲内、より好ましくは０．０５〜１ｗｔ％の範囲内、最も好ましくは０．１〜０．５ｗｔ％の範囲内である。酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）は、本発明の実践に際して、本発明の特性を有するガラスを得るために、鉄及び酸化コバルトと組み合わせて単独で使用されない。酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）が鉄及び酸化コバルトと組み合わせて使用される場合、これは、本発明の特性を有するガラスを得るために、酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）と混合され、又は酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）と酸化銅（ＣｕＯ）の組合せと混合されることが好ましい。以下の表１は、酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）と組み合わせて使用される場合、及び酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）と酸化銅（ＣｕＯ）の混合物と組み合わせて使用される場合の酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）の範囲を提供する。
酸化ニッケル（ＮｉＯ）は、本発明の実践に際して、本発明の特性を有するガラスを得るために、鉄及び酸化コバルトと組み合わせて単独で使用されない。酸化ニッケル（ＮｉＯ）が鉄及び酸化コバルトと組み合わせて使用される場合、これは、酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）と混合されることが好ましい。以下の表２は、本発明のガラスを得るために鉄及び酸化コバルトと一緒に使用される場合の、酸化ニッケル（ＮｉＯ）及び酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）の範囲を提供する。
任意選択により、酸化チタン（ＴｉＯ２）及び酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）が、酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化銅（ＣｕＯ）、及び／又は酸化ニッケル（ＮｉＯ）と組み合わせて使用され、以下により詳細に論じられる。
理解することができるように、浮遊量（ｔｒａｍｐ ａｍｏｕｎｔ）の酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、及び酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）がガラス中に存在することができ、本発明の目的に関して、ガラスの色特性に寄与するものとしてみなされない。より具体的には、０．０１ｗｔ％未満の酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）、５ｐｐｍ未満の酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、１０ｐｐｍ未満の酸化銅（ＣｕＯ）１ｐｐｍ未満の酸化ニッケル（ＮｉＯ）、０．０２ｗｔ％未満の酸化チタン（ＴｉＯ２）、及び０．０１ｗｔ％未満の酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）の量は、浮遊量とみなされ、ガラス組成物の色及び／又はスペクトル特性に加わるとみなされない。
任意選択により存在し得る、軽微な着色効果をもたらす他の追加の着色剤として、軽微な量、例えば、０．０２ｗｔ％未満でのスズ、バナジウム、マンガン、亜鉛、モリブデン、セリウム、タングステン、ランタン、及びこれらの混合物が挙げられる。０．０２ｗｔ％未満の量で、前述の追加の着色剤は、浮遊量とみなされ、主要な着色剤とみなされない。軽微な着色効果のためのこれらの追加の着色剤の量は、これらの材料の合計量が、本発明の主波長の所望の範囲を外れるように主波長を変化させず、本発明の純度、並びにＬ＊、ａ＊、及びｂ＊色座標を変化させないようなものである。本発明の一実施形態では、これらの追加の着色剤の合計量は、一般に２ｗｔ％未満、好ましくは１ｗｔ％未満である。最も好ましくは、ガラス組成物は、軽微な着色効果でさえも回避するために、主要な着色剤以外の着色剤を本質的に含まない。本発明のガラス組成物は、バッチに加えられることによって、浮遊量又は微量を超えるフッ素、並びにジルコニウム、セシウム、及びバリウムの酸化物を有するガラス組成物をもたらす材料を本質的に含まないことが最も好ましい。
本発明のガラスは、連続的な、大規模な、商業的なガラス溶融操作で溶融及び精製し、フロートプロセスによって様々な厚さの平らなガラス板に形成することができ、このプロセスにおいて、溶融ガラスは、当技術分野で周知の様式で、これがリボン形状を呈し、冷却される際に、通常スズである溶融金属のプール上で支持される。
本明細書に開示されるガラスは、当技術分野で周知である従来のオーバーヘッドファイアード（ｏｖｅｒｈｅａｄ ｆｉｒｅｄ）連続溶融操作を使用して作製されることが好適であるが、このガラスは、Ｋｕｎｋｌｅらへの米国特許第４，３８１，９３４号、Ｐｅｃｏｒａｒｏらへの同第４，７９２，５３６号、及びＣｅｒｕｔｔｉらへの同第４，８８６，５３９号に開示された多段階溶融相殺を使用しても生産することができる。これらの特許は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。必要な場合、最高の光学品質のガラスを生産するために、ガラスを均質化するのに、ガラス生産操作の溶融段階及び／又は形成段階の中で攪拌装置を使用することができる。
溶融操作のタイプに応じて、溶融助剤及び精製助剤として、硫黄をソーダ石灰シリカガラスのバッチ材料に添加することができる。商業的に生産されるフロートガラスは、最大約０．５ｗｔ．％のＳＯ３を含む場合がある。鉄及び硫黄を含むガラス組成物では、Ｐｅｃｏｒａｒｏらへの米国特許第４，７９２，５３６号に論じられているように、還元条件を提供することにより、琥珀色の着色を作り出すことができ、これは視感透過率を低下させる。ＦｅＯ含量を増やすと、赤外におけるガラスの吸収を増大させ、ＴＳＥＴを低減することが可能になる。しかし、非常に還元性の条件で硫黄の存在下でガラスが製造される場合、硫黄と第二鉄の反応から生じる発色団の形成により、これは、琥珀色を帯びる場合がある。しかし、低レドックスシステムについて本明細書に開示されるタイプのフロートガラス組成物中にこの着色を生じさせるのに必要とされる還元条件は、フロート形成操作の間に溶融スズと接触する下側ガラス表面の最初の約２０ミクロンに制限され、上側ガラス表面に曝される程度はより少ないとさらに考えられる。ガラスの硫黄含量が低く（一般に０．３重量パーセント未満）、何らかの着色が起こり得るガラスの領域が制限されているため、特定のソーダ石灰シリカガラス組成に応じて、これらの表面中の硫黄は、主要な着色剤とならないはずである。言い換えれば、鉄硫黄発色団が存在しないことは、低レドックス条件の所望の色について、波長の所望の範囲を超える色ガラスの主波長をもたらさない。したがって、低レドックス、すなわち、約０．３５未満において、ガラス色又はスペクトル特性に対してこれらの発色団が有する材料効果は、もしあってもわずかである。高レドックス、すなわち、約０．３５超において、鉄ポリスルフィドの発色団がバルクガラス自体中に形成し得る。例えば、約０．４以上のレドックス比について、最大約１０ｐｐｍの鉄ポリスルフィドが存在する場合がある。この量は、１ｎｍ未満であるが、２ｎｍ又は３ｎｍ以下の主波長の測定可能な変化をもたらし得る。いずれにしても、このような効果は、主要な赤外線及び紫外線吸収部分並びに着色剤部分の成分で相殺されることによって、所望の範囲の主波長内にガラスを維持することができる。
上記に論じたように、溶融スズ上でガラスを形成する結果として、溶融スズに接触する側のガラスの表面部分中に測定可能な量の酸化スズが移動する場合があることが理解されるべきである。一般的に、１枚のフロートガラスの酸化スズ（ＳｎＯ２）濃度は、スズと接触したガラスの表面の下の最初の約２５ミクロン中で約０．０５〜２ｗｔ％の範囲である。ＳｎＯ２の一般的なバックグラウンドレベルは、３０ＰＰＭもの高さとなり得る。溶融スズによって支持されたガラス表面の最初の約１０オングストローム中の高いスズ濃度は、そのガラス表面の反射率をわずかに増大させる場合があるが、ガラスの光学的性質に対する全体的なインパクトは最小であると考えられる。
表３は、本発明の原理を具現する、一連のコンピューターモデル化したガラス組成物を例示する。モデル化した組成物は、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．によって開発されたガラス色及びスペクトル性能コンピューターモデルによって生成した。表３には、例の鉄、コバルト、セレン、エルビウム、銅、ニッケル、チタン、及びレドックス部分のみが列挙されている。さらに、モデル化した組成物のいくつかは、混入物効果を担うために４ｐｐｍのＣｒ２Ｏ３を含むようにモデル化した。先に論じた商業的なフロートプロセスによって生産される本発明のガラス組成物は、低レベルのＣｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、及び０．０２０重量パーセント未満のＴｉＯ２を含む場合があると考えられるが、このような材料のこれらのレベルは、本発明の青色ガラスの色特性及びスペクトル特性に実質的に影響しない浮遊レベル（ｔｒａｍｐｓ ｌｅｖｅｌ）であると考えられる。
表３のために示したスペクトル特性は、０．１６０インチ（４．０６ｍｍ）の参照厚さに基づく。例のスペクトル特性は、米国特許第４，７９２，５３６号に開示された式を使用して、様々な厚さで概算することができることが理解されるべきである。米国特許第４，７９２，５３６号の開示全体は、参照により本明細書に組み込まれている。
表３に提供したスペクトルデータ及び色データに関して、値は、コンピューターで生成した。これらの値は、０．１６０インチ（４．０６ｍｍ）の厚さを有するガラス試料で行った測定値に匹敵し、以下の測定手順を使用して、同じ組成を有すると予期される。視感透過率（ＬＴＡ）は、３８０〜７７０ナノメートルの波長範囲にわたって、２°のオブザーバーとともにＣ．Ｉ．Ｅ．標準光源「Ａ」を使用して測定する。主波長及び励起純度に関するガラス色は、ＡＳＴＭ Ｅ３０８−９０で確立された手順に従って、２°のオブザーバーとともにＣ．Ｉ．Ｅ．標準光源「Ｃ」を使用して測定する。Ｌ＊、ａ＊、及びｂ＊に関するガラス色は、三刺激値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）から計算し、ＣＩＥＬＡＢ表色系と一般に呼ばれるシステムで、それぞれ明度及び色調の特性を特定する。明度、又は値は、明度又は暗度の程度を区別し、Ｌ＊は、色の明度又は暗度を示唆し、色がついている明度面を表す。色調は、赤色、黄色、緑色、及び青色などの色を区別する。記号「ａ＊」は、赤色（＋ａ＊）緑色（−ａ＊）軸上の色の位置を示唆する。記号「ｂ＊」は、黄色（＋ｂ＊）青色（−ｂ＊）軸の色の位置を示唆する。色は、これらの表色系のいずれかにおいて特徴づけることができ、当業者は、観測されているガラス又はコンポジットの透明度の透過率曲線から等価なＤＷ値及びＰｅ値；Ｌ＊値、ａ＊値、ｂ＊値を計算することができることが理解されるべきである。Ｌ＊値、ａ＊値、及びｂ＊値は、Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている参照光源（Ｄ６５）及びＬａｍｂｄａ９分光光度計を使用して求める。色の計算の詳細な考察は、米国特許第５，７９２，５５９号に与えられている。米国特許第５，７９２，５５９号の開示全体は、参照により本明細書に組み込まれている。
ガラスの伝播した色スペクトルは、Ｄ６５光源及びＣＩＥ１９６４（１０°）オブザーバーの標準オブザーバーについてのＡＳＴＭ Ｅ３０８−８５に開示された方法を使用して、色、すなわち、色度座標に変換することができる。総太陽紫外線透過率（ｔｏｔａｌ ｓｏｌａｒ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）（ＴＳＵＶ）は、３００〜４００ｎｍの波長範囲にわたって測定し、総太陽赤外線透過率（ｔｏｔａｌ ｓｏｌａｒ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）（ＴＳＩＲ）は、７７５〜２１２５ｎｍの波長範囲にわたって測定し、総太陽エネルギー透過率（ｔｏｔａｌ ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）（ＴＳＥＴ）は、２７５〜２１２５ｎｍの波長範囲にわたって測定する。ＴＳＵＶ、ＴＳＩＲ、及びＴＳＥＴ透過率データは、当技術分野で公知であるように、Ｐａｒｒｙ Ｍｏｏｎ気団２．０直接太陽放射量データを使用して計算し、台形法則を使用して積分する。
試料調製
表４に示したように、以下の例は、実験的な研究室ガラス融液に基づいて本発明を具現するガラス組成物を例示する。表４に示した例７〜１２のついてのスペクトル特性は、０．１６０インチ（４．０６ｍｍ）の参照厚さに基づく。
表４に示したように、以下の例は、実験的な研究室ガラス融液に基づいて本発明を具現するガラス組成物を例示する。表４に示した例７〜１２のついてのスペクトル特性は、０．１６０インチ（４．０６ｍｍ）の参照厚さに基づく。
融液を調製するために、以下の原料を混合することによって、約７００グラムの最終ガラス重量を生じさせた：
砂 ５０８．９９ｇ
ソーダ灰 １６６．４４ｇ
白雲石 ９０．６０ｇ
石灰石 ７６．３５ｇ
芒硝 ２．５５ｇ
ルージュ 必要量
酸化コバルト 必要量
酸化エルビウム 必要量
石炭 必要量
砂 ５０８．９９ｇ
ソーダ灰 １６６．４４ｇ
白雲石 ９０．６０ｇ
石灰石 ７６．３５ｇ
芒硝 ２．５５ｇ
ルージュ 必要量
酸化コバルト 必要量
酸化エルビウム 必要量
石炭 必要量
ガラスレドックスを制御するために、必要に応じて石炭を各融液に添加した。次いで、未処理のバッチ材料の一部を電気炉内のシリカるつぼ中に置き、２４５０°Ｆ（１３４３℃）に３０分間加熱した。次いで、溶融したバッチを２５００°Ｆ（１３７１℃）で３０分間加熱及び保持した。バッチ材料が溶融したとき、残っている原料をるつぼに添加した。次いで、溶融したバッチを、２５５０°Ｆ（１３９９℃）に３０分間、及び２６５０°Ｆ（１４５４℃）に３０分間加熱した。次に、溶融ガラスを水中でフリット化し、乾燥させ、２６５０°Ｆ（１４５４℃）に１時間再加熱した。溶融ガラスに、水中で２回目のフリット化を行い、乾燥させ、２６５０°Ｆ（１４５４℃）にさらに２時間再加熱した。次いで溶融ガラスをるつぼから注ぎだして、スラブを形成し、アニールした。スラブから試料を切断し、粉砕及び研磨して分析した。
ガラス組成物の化学分析は（ＦｅＯ、ＣｏＯ、及びＥｒ２Ｏ３を除く）、ＲＩＧＡＫＵ３３７０Ｘ線蛍光分光光度計を使用して求めた。ガラスのスペクトル特性に影響する、ガラスの強化又は紫外線への長い曝露の前に、ガラスのスペクトル特性を、Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ Ｌａｍｂｄａ９ＵＶ／ＶＩＳ／ＮＩＲ分光光度計を使用して、アニールした試料に対して求めた。ＦｅＯ含量及びレドックスは、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．によって開発されたガラス色及びスペクトル性能コンピューターモデルを使用して、ガラスのスペクトル透過率曲線から従来の様式で求めた。ＦｅＯ含量は、１０００ｎｍにおける透過率から求めた。合計の鉄（Ｆｅ２Ｏ３として）は、Ｘ線蛍光から求めた。次いでレドックス比を、合計の鉄（Ｆｅ２Ｏ３として）によって除したスペクトルのＦｅＯとして計算した。ＣｏＯ及びＥｒ２Ｏ３の含量は、ガラスに添加した実際の量に基づく。
表３及び表４を参照すると、本発明は、標準的なソーダ石灰シリカガラス系組成、加えて、赤外線及び紫外線吸収材料並びに着色剤として、鉄、コバルト、及びエルビウム、任意選択によりチタン、クロム、銅、及びニッケル、０．１６０インチ（４．０６ｍｍ）の厚さにおいて、２０％超〜最大６０％の視感透過率（ＬＴＡ）、並びに４８０〜４８９ナノメートル（ｎｍ）、好ましくは、４８２〜４８７ｎｍの範囲内の主波長（ＤＷ）、並びに、少なくとも８％、好ましくは１０〜３０％の励起純度（Ｐｅ）、並びに好ましくは−２〜−１１の範囲内のａ＊、及び−１〜−１５の範囲内のｂ＊を有し、より好ましくは−３〜−１０の範囲内のａ＊、及び−３〜−１４の範囲内のｂ＊を有し、最も好ましくは−６〜−９の範囲内のａ＊、及び−４〜−１３の範囲内のｂ＊を有するＬ＊、ａ＊、ｂ＊色座標を特徴とする色を有する青色ガラスを提供する。当業者によって理解されるように、色の明度又は暗度を示唆するＬ＊は、ガラス組成物のＬＴＡに相関する。本発明の所望の色をした生成物を提供するために、ガラスの色は、主波長の範囲、並びにａ＊及びｂ＊色座標範囲内で変化し得ることが予想される。
このガラスのレドックス比は、０．１５〜０．４０の間、好ましくは０．２０〜０．３５の間、より好ましくは０．２４〜０．３２の間で維持される。このガラス組成物はまた、４０％以下、好ましくは３０％以下のＴＳＵＶ、２５％以下、好ましくは２０％以下のＴＳＩＲ、及び４０％以下、好ましくは３５％以下のＴＳＥＴを有する。
本発明の一特定の実施形態では、ガラス組成物は、０．９〜２ｗｔ％の合計の鉄、好ましくは１〜１．４ｗｔ％の合計の鉄、より好ましくは１．１〜１．３ｗｔ％の合計の鉄、０．１５〜０．６５ｗｔ％のＦｅＯ、好ましくは０．２〜０．５ｗｔ％のＦｅＯ、より好ましくは０．２４〜０．４０ｗｔ％のＦｅＯ、及び９０〜２５０ｐｐｍのＣｏＯ、好ましくは１００〜１５０ｐｐｍのＣｏＯ、より好ましくは１１０〜１４０ｐｐｍのＣｏＯを含む。着色剤の酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、及び酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）もガラス組成物中に含まれる。着色剤の酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化銅（ＣｕＯ）、及び酸化ニッケル（ＮｉＯ）は、上記に論じた量で含まれる。酸化チタンをガラス組成物中に含めることができ、より具体的には、０〜０．９ｗｔ％のＴｉＯ２、好ましくは０〜０．５ｗｔ％のＴｉＯ２である。本発明の一実施形態では、０．０２〜０．３ｗｔ％のＴｉＯ２を含む。酸化ネオジムは、０〜３ｗｔ％のＮｄ２Ｏ３の範囲の量でガラス組成物中に含めることができる。
理解することができるように、本発明のガラスは、セレンを含まず、２０％超〜最大６０％、好ましくは３５％超〜最大５５％のＬＴＡを有する。本発明の別の実施形態では、ガラス組成物はセレンを含まず、２００ｐｐｍ未満のＣｏＯを有する。
ガラスのスペクトル特性は、ガラスを強化した後、さらに「ソラリゼーション」と一般に呼ばれる紫外線への長い曝露の後に変化することが予期される。特に、本明細書に開示されるガラス組成物の強化及びソラリゼーションにより、視感透過率（ＬＴＡ）及び総太陽赤外線透過率（ＴＳＩＲ）が約０．５〜１％低減し、総太陽紫外線透過率（ＴＳＵＶ）が約１〜２％低減し、総太陽エネルギー透過率（ＴＳＥＴ）が約１〜１．５％低減し得ることが推定される。結果として、本発明の一実施形態では、ガラスは、以前に論じた所望の範囲外に最初にあるが、強化及び／又はソラリゼーションの後に所望の範囲内に入る、選択されたスペクトル特性を有する。
本明細書に開示され、フロートプロセスによって作製されるガラスは、一般的に、約１ミリメートル〜１０ミリメートルの板厚の範囲である。
車両グレージング用途について、本明細書に開示される組成及びスペクトル特性を有するガラス板は、一般に、１．５〜１０ミリメートルの範囲内、より具体的には、０．１２１〜０．１９７インチ（３．１〜５ｍｍ）の範囲内の厚さを有することが好適である。上記厚さの範囲内の単一ガラス層を使用する場合、ガラスは、例えば、自動車のサイドウインドウ又は後部ウインドウ用に強化又は積層されることが予想される。
このガラスが建築用途を有し、約０．１２５〜０．５０インチ（３〜１２ｍｍ）の範囲の厚さで使用されることも企図されている。
複数の層が自動車用途又は建築用途に使用される場合、ガラス層は、ポリビニルブチラールなどの熱可塑性層間接着剤を使用して一緒にアニール及び積層されることが予想される。
紺青色ガラス又は中程度ＬＴＡ青色ガラスとしての本発明のガラスは、車などの動力車用の透明なパネルのセットとして、フロントガラスと一緒に又は個々に提供することができる。世界の様々な地域において、動力車安全性又は幹線道路若しくは他の公共主要道の使用を規制又は認可する責任のある政府機関は、フロントガラス及びフロントサイドウインドウなどの特定の自動車の「視覚パネル（ｖｉｓｉｏｎ ｐａｎｅｌ）」について最小光視感透過率（ｍｉｎｉｍｕｍ ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｌｉｇｈｔ ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）値を規定している。例えば、米国連邦規則では、自動車のフロントガラス及びフロントサイドウインドウの光視感透過率（ＬＴＡ）は少なくとも６５％、好ましくは７０％であるべきことが要求されている。トラック及びミニバンの後部サイドウインドウ及びリアウインドウ（ｒｅａｒ ｌｉｇｈｔ）などの他の自動車用透明物、並びにサンルーフ、ムーンルーフなどの非視覚パネルについての視感透過率の要求は、フロントガラス及びフロントサイドウインドウについてのものより一般的に低い。世界の他の地域は、異なる規定最低値を有する場合がある。本発明のガラスは、中程度の暗いＬＴＡでのサイドウインドウ用、又は「Ｂ」ピラーの後ろの後部サイドウインドウ用のより一般的なタイプのプライバシーガラスとして、又はバン及びトラックのバックウインドウ（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ）としての視覚パネルとすることができる。
このようなセットは、当業者に公知の任意の方法によって、本発明のガラスから製作することができる。例えば、サイドウインドウ、バックライト、フロントガラス、及びサンルーフは、米国特許第５，８５８，０４７号、同第５，８３３，７２９号、又は同第６，０７６，３７３号の説明に従って作製することができる。これらの特許のすべては、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。
一般に、自動車車両に取り付けるための透明なガラスグレージングパネルのこのようなセットは、フロントガラス、フロントサイドウインドウ、リヤサイドウインドウ、及び後部ウインドウを含むことができる。このようなセット中のパネルについて、フロントサイドウインドウ、リヤサイドウインドウ、又は後部ウインドウのうちの少なくとも１つは、本発明の中程度ＬＴＡガラス組成物のグレージングパネルを有する。本発明の特定の実施形態では、自動車車両に取り付けるための透明なガラスグレージングパネルセット、フロントサイドウインドウ、及び／又はリヤサイドウインドウ、及び／又は後部ウインドウのうちの少なくとも１つ、好ましくはそのいずれもが、光源Ａの下で、４０〜６０パーセント、より適切には４５〜５５パーセントの視感透過率を有する、青色の赤外線及び紫外線吸収ガラスであるガラス組成を有するガラスグレージングパネルを有する。別の適当な実施形態では、このセットは、ｉ）フロントガラス、ｉｉ）フロントサイドウインドウ、ｉｉｉ）リヤサイドウインドウ、及びｉｖ）後部ウインドウを含み、ｉｉ）、ｉｉｉ）、及びｉｖ）のパネルのすべては、青色の赤外線及び紫外線吸収ガラスである。また、ｉｉ）及びｉｉｉ）のパネルのセットの少なくとも１つは、光源Ａの下で、４０〜６０、好ましくは４５〜５５パーセントの視感透過率を有する。さらに、ｉｉｉ）及びｉｖ）のパネルのセットの少なくとも１つは、光源Ａの下で、２０〜４５パーセントの範囲内の視感透過率を有する。このようなより低いＬＴＡタイプのプライバシーガラスの適当な例は、
ＳｉＯ２ ６６〜７５重量パーセント、
Ｎａ２Ｏ １０〜２０重量パーセント、
ＣａＯ ５〜１５重量パーセント、
ＭｇＯ ０〜５重量パーセント、
Ａｌ２Ｏ３ ０〜５重量パーセント、
Ｋ２Ｏ ０〜５重量パーセント、
を含む基礎ガラス部分と、
合計の鉄 ０．６５〜２重量パーセント、
ＦｅＯ ０．１５〜０．６５重量パーセント、
ＣｏＯ ９０〜２５０ｐｐｍ、
ＴｉＯ２ ０〜０．９重量パーセント、及び
Ｅｒ２Ｏ３ ０．０１〜３重量パーセント、
を含む主要態様放射線吸収部分及び着色剤部分と
を含む、青色のプライバシー用赤外線及び紫外線吸収ガラス組成物であって、このガラスは、０．１６０インチ（４．０６ｍｍ）の厚さで、２０％超〜最大４５％の視感透過率（ＬＴＡ）、及び４７９〜４９１ｎｍの範囲内の主波長を特徴とする色、及び少なくとも４％の励起純度を有する組成物である。
ＳｉＯ２ ６６〜７５重量パーセント、
Ｎａ２Ｏ １０〜２０重量パーセント、
ＣａＯ ５〜１５重量パーセント、
ＭｇＯ ０〜５重量パーセント、
Ａｌ２Ｏ３ ０〜５重量パーセント、
Ｋ２Ｏ ０〜５重量パーセント、
を含む基礎ガラス部分と、
合計の鉄 ０．６５〜２重量パーセント、
ＦｅＯ ０．１５〜０．６５重量パーセント、
ＣｏＯ ９０〜２５０ｐｐｍ、
ＴｉＯ２ ０〜０．９重量パーセント、及び
Ｅｒ２Ｏ３ ０．０１〜３重量パーセント、
を含む主要態様放射線吸収部分及び着色剤部分と
を含む、青色のプライバシー用赤外線及び紫外線吸収ガラス組成物であって、このガラスは、０．１６０インチ（４．０６ｍｍ）の厚さで、２０％超〜最大４５％の視感透過率（ＬＴＡ）、及び４７９〜４９１ｎｍの範囲内の主波長を特徴とする色、及び少なくとも４％の励起純度を有する組成物である。
また、本発明のガラスは、一般的なフロントガラス構築物など、プラスチックの中間層によって一緒に結合された２つのガラス層を備える積層された透明物の一部とすることができる。しかし、本発明は、２つのプラスチック層、又は多数のガラス層及び／若しくはプラスチック層を伴う任意の組合せ、又は単一（モノリシック）層のガラス若しくはプラスチックを有する透明物に適用することができることが理解されるべきである。本発明のガラスは、このような積層構築物中の１つ又は複数の層のガラスとして機能を果たすことができる。このような積層された透明物は、積層された自動車用サイドウインドウ、又はさらには自動車のサンルーフ、又は商業的な構築物若しくは居住用構築物の天窓とすることができる。また、ガラスを含むモノリシック構造又は積層構造の１つ又は複数の層は、例えば、フロントガラスのようにアニールすることができ、又は例えば、サイドウインドウのように強化（ｔｅｍｐｅｒｅｄ）若しくは加熱強化（ｈｅａｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ）、すなわち、部分的に強化（ｔｅｍｐｅｒｅｄ）することができる。
当業者によって公知である他の変形を、以下に続く特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく行使することができる。
Claims (18)
- 基礎ガラス部分及びガラス着色剤部分を含むガラス組成物を含む、青色の赤外線及び紫外線吸収ガラス基板であって、基礎ガラス部分は、ソーダ石灰シリカ基礎部分であり、ガラス着色剤部分は、０．１６０インチ（４．０６ｍｍ）の参照厚さで、−２〜−１１の範囲内のａ＊及び−１〜−１５の範囲内のｂ＊の色度座標、並びに３５〜７０％未満の視感透過率を有するガラスを提供するように選択され：
着色剤部分が、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
５〜２００ｐｐｍの範囲内のＣｒ２Ｏ３；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
を含み、
ここで、ｗｔ％及びｐｐｍは、最終ガラス組成物に基づく、上記ガラス基板。 - ソーダ石灰シリカ基礎部分が以下の群
［群１：基礎部分が、
重量パーセント
ＳｉＯ２ ６６〜７５；
Ｎａ２Ｏ １０〜２０；
ＣａＯ ５〜１５；
ＭｇＯ ０〜５；
Ａｌ２Ｏ３ ０〜５，
Ｋ２Ｏ ０〜５
を含み、並びに
群２：基礎部分が、
重量パーセント
ＳｉＯ２ ６６〜７５；
Ｎａ２Ｏ １０〜２０；
ＣａＯ ５〜１５；
ＭｇＯ ０〜５；
Ａｌ２Ｏ３ ０〜５；
Ｋ２Ｏ ０〜５、及び
Ｂ２Ｏ３ ０超〜５
を含む］
から選択され、ここで、ｗｔ％が最終ガラス組成物に基づく、請求項１に記載のガラス基板。 - ガラス組成物が、０．１６０インチの厚さで、４７９〜４９５ナノメートルの範囲内の主波長を特徴とする色、及び少なくとも８％の励起純度を有する、請求項１に記載のガラス基板。
- 合計の鉄のｗｔ％が、０．９超〜１．３ｗｔ％の範囲内である、請求項１に記載のガラス基板。
- ＣｏＯ濃度が、６０〜１３０ｐｐｍの範囲内である、請求項１に記載のガラス基板。
- レドックスが、０．３５〜０．５５の範囲内である、請求項１に記載のガラス基板。
- ガラス組成物が、０．１６０インチ（４．０６ｍｍ）の厚さで、４０パーセント以下の総太陽紫外線透過率（ＴＳＵＶ）、２５パーセント以下の総太陽赤外線透過率（ＴＳＩＲ）、及び４０パーセント以下の総太陽エネルギー透過率（ＴＳＥＴ）を有し、ガラスの色が、４８２〜４８７ナノメートルの範囲内の主波長、及び８〜３０パーセントの励起純度を特徴とする、請求項１に記載のガラス基板。
- Ｅｒ２Ｏ３が０．０５〜１ｗｔ％の範囲内のｗｔ％を有する、請求項１に記載のガラス基板。
- Ｅｒ２Ｏ３が０．０５〜１ｗｔ％の範囲内のｗｔ％を有し、Ｃｒ２Ｏ３が１０〜１００ｐｐｍの範囲内のｐｐｍを有する、請求項１に記載のガラス基板。
- ＣｕＯが０．００１〜０．３ｗｔ％の範囲内である、請求項１に記載のガラス基板。
- Ｅｒ２Ｏ３が０．０５〜１ｗｔ％の範囲内のｗｔ％を有し、Ｃｒ２Ｏ３が１０〜１００ｐｐｍの範囲内のｐｐｍを有し、ＣｕＯが０．０１〜０．２ｗｔ％の範囲内のｗｔ％を有する、請求項１０に記載のガラス基板。
- 以下の群のうちの１つから選択される基礎ガラス部分と
［群１：基礎ガラス部分が、
重量パーセント
ＳｉＯ２ ６６〜７５；
Ｎａ２Ｏ １０〜２０；
ＣａＯ ５〜１５；
ＭｇＯ ０〜５；
Ａｌ２Ｏ３ ０〜５，
Ｋ２Ｏ ０〜５
を含み、並びに
群２：基礎ガラス部分が、
重量パーセント
ＳｉＯ２ ６６〜７５；
Ｎａ２Ｏ １０〜２０；
ＣａＯ ５〜１５；
ＭｇＯ ０〜５；
Ａｌ２Ｏ３ ０〜５；
Ｋ２Ｏ ０〜５、及び
Ｂ２Ｏ３ ０超〜５
を含む］、
０．６０〜２．０重量パーセント（ｗｔ％）の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜１００ｐｐｍ（百万分率）の範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
から本質的になる主要太陽放射線吸収性及び着色剤部分とを含む
青色の赤外線及び紫外線吸収ガラス組成物であって、前記ガラスが０．４超〜０．５８の範囲内のレドックスを有し、前記ガラスが、０．１６０インチの厚さで、３５％〜最大７０％の視感透過率（ＬＴＡ）；４８２〜４８７ナノメートルの範囲内の主波長、及び８〜３０パーセントの範囲の励起純度を特徴とする色；４０パーセント以下の総太陽紫外線透過率（ＴＳＵＶ）；２５パーセント以下の総太陽赤外線透過率（ＴＳＩＲ）；並びに４０パーセント以下の総太陽エネルギー透過率（ＴＳＥＴ）を有する上記組成物。 - ＦｅＯ濃度が０．２０〜０．５０ｗｔ％である、請求項１２に記載の組成物。
- ＴｉＯ２濃度が０〜０．５ｗｔ％である、請求項１２に記載の組成物。
- ＬＴＡが４５〜５５ｗｔ％の範囲内である、請求項１２に記載の組成物。
- 自動車車両に取り付けるための透明ガラスグレージングパネルセットであって、
フロントガラスと、
フロントサイドウインドウと、
リヤサイドウインドウと、
後部ウインドウと
を含み、フロントサイドウインドウ、リヤサイドウインドウ、又は後部ウインドウのうちの少なくとも１つが、請求項１２に記載のガラス組成物を有する上記セット。 - 基礎ガラス部分及びガラス着色剤部分を含むガラス組成物を含む、青色の赤外線及び紫外線吸収ガラス基板であって、基礎ガラス部分は、ソーダ石灰シリカ基礎部分であり、ガラス着色剤部分は、０．１６０インチ（４．０６ｍｍ）の参照厚さで、−２〜−１１の範囲内のａ＊及び−１〜−１５の範囲内のｂ＊の色度座標、並びに３５〜７０％未満の視感透過率を有するガラスを提供するように選択され：
着色剤部分が、
０．６０〜２．０ｗｔ％の範囲内のＦｅ２Ｏ３として表された合計の鉄；
３０〜２５０ｐｐｍの範囲内のＣｏＯ；
０．０１〜３ｗｔ％の範囲内のＥｒ２Ｏ３；
１〜１００ｐｐｍの範囲内のＮｉＯ；
０〜０．９ｗｔ％の範囲内のＴｉＯ２、及び
０〜３ｗｔ％の範囲内のＮｄ２Ｏ３
を含み、ここで、ｗｔ％及びｐｐｍは、最終ガラス組成物に基づく、上記ガラス基板。 - Ｅｒ２Ｏ３が０．０５〜１ｗｔ％の範囲内のｗｔ％を有し、ＮｉＯが５〜５０ｐｐｍの範囲内のｐｐｍを有する、請求項１７に記載のガラス基板。
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