DE69507421T2 - Glas mit einer niedrigen Durchlässigkeit für Sonnenstrahlen und ultravioletten Strahlen - Google Patents

Glas mit einer niedrigen Durchlässigkeit für Sonnenstrahlen und ultravioletten Strahlen Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Glas mit geringer Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung und UV-Strahlung.
  • Als Glas für Fahrzeuge, welches verminderte Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung (siehe JIS R 3106) und UV-Strahlung (siehe ISO 9050) aufweist, beschreibt das US-Patent 4,792,536 ein Glas vom Natronkalk-Silica-Typ, worin das Gewicht an FeO, berechnet als Fe2O3, mindestens 45% des Eisengesamtgewichts, berechnet als Fe2O3, beträgt. Dieses Glas weist eine bläuliche Farbe auf.
  • Bei diesem Glas liefert Glaubersalz, das als ein Verfeinerungsmittel verwendet wird, keine Verfeinerungswirkung, da das Gewicht an FeO, berechnet als Fe2O3, mindestens 45% des Eisengesamtgewichts, berechnet als Fe2O3, beträgt.
  • Demgemäß ist es erforderlich, daß geschmolzenes Glas unter vermindertem Druck zum Läutern beibehalten wird, was den Schritt des Schmelzens des Glases erschwerlich macht.
  • Ferner ist ein Glas vom Natronkalk-Silica-Typ bekannt, welches mindestens 0,51 Gew.-% Fe2O3 enthält. Dieses Glas weist eine grünliche Farbe auf.
  • Als ein solches Glas wird beispielsweise das folgende Glas im US-Patent 5,077,133 beschrieben. Es weist nämlich eine Dicke von 3 mm auf und enthält 0,68 bis 0,92 Gew.-% an Gesamteisen, 0,5 bis 1,2 Gew.-% CeO2 und 0,02 bis 0,85 Gew.-% TiO2, wobei die Menge an zweiwertigem Eisen im Gesamteisen 23 bis 29 Gew.-% beträgt. Ein anderes weist eine Dicke von 4 mm auf und enthält 0,61 bis 0,86 Gew.-% an Gesamteisen, 0,3 bis 0,75 Gew.-% CeO2 und 0,02 bis 0,45 Gew.-% TiO2, wobei die Menge an zweiwertigem Eisen im Gesamteisen 23 bis 29 Gew.-% beträgt.
  • Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 56466/1994 beschreibt ein Glas mit geringer Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung und UV-Strahlung, welches im wesentlichen aus einer Glasmatrix vom Natronkalk-Silica-Typ besteht, die 0,53 bis 0,70 Gew.-% an Gesamteisen, berechnet als Fe2O3, 0,2 bis 0,4 Gew.-% TiO2 und 0,4 bis 0,8 Gew.-% an gesamtem Cer, berechnet als CeO2, enthält, wobei das Gewicht an FeO, berechnet als Fe2O3, 30 bis 40% des Gesamteisengewichts, berechnet als Fe2O3, beträgt.
  • Der Abstract des japanischen Patents JP-A-4310539 beschreibt ein Glas mit einer geringen Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung und UV-Strahlung, welches ein Natronkalk-Silica-Glas umfaßt, das 0,5 bis 1,2% Eisenoxid, wovon 20 bis 40% FeO ist, 0,1 bis 3,0% CeO2 und 0 bis 1% TiO2 enthält.
  • FR-A-2690437 beschreibt ein Glas mit einer geringen Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung und UV-Strahlung, welches ein Natronkalk-Silica-Glas umfaßt, das 0,1 bis 0,8% Eisenoxid, wovon 15 bis 30% FeO ist, 0,3 bis 2,0% CeO2 und 0 bis 1% TiO2 enthält.
  • FR-A-2672587 beschreibt ein Glas mit einer geringen Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung und UV-Strahlung, welches ein Natronkalk-Silica-Glas umfaßt, das 0,2 bis 0,6% Eisenoxid, wovon 23 bis 35% FeO ist, 0,1 bis 1,0% CeO2 und 0 bis 1% TiO2 enthält.
  • WO-A-9107356 beschreibt ein Glas mit einer geringen Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung und UV-Strahlung, welches ein Natronkalk-Silica-Glas umfaßt, welches 0,48 bis 0,92% Fe2O3, 0,15 bis 0,33% FeO, 0,1 bis 1,36% CeO2 und 0,02 bis 0,85% TiO2 enthält.
  • In letzter Zeit gibt es eine ansteigende Nachfrage für ein Glas mit weiter verbesserter UV-Strahlungsabsorption, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen. Die vorliegende Erfindung soll eine solche Nachfrage erfüllen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Glas mit einer Durchlässig keit für sichtbares Licht von mindestens 70% und geringer Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung und mit einer im wesentlichen verminderten Durchlässigkeit für UV-Strahlung, insbesondere eine Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 370 nm, bereitzustellen. Die vorliegende Erfindung stellt ein Glas mit geringer Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung und UV-Strahlung und einer dominierenden Wellenlänge von 500 bis 540 nm bezüglich der Durchlässigkeit bereit, welches ein Glas vom Natronkalk-Silica-Typ umfaßt, das 0,52 bis 0,64 Gew.-% an gesamtem Eisen, berechnet als Fe2O3, 0,2 bis 0,6 Gew.-% TiO2 und 0,9 bis 2,0 Gew.-% an gesamtem Cer, berechnet als CeO2, enthält, wobei das Gewicht an FeO, berechnet als Fe2O3, 28 bis 38 Gew.-% des Eisengesamtgewichts, berechnet als Fe2O3, beträgt.
  • Wenn der Gehalt an dem Gesamteisen, bezeichnet als Fe2O3, gering ist, neigt die Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung und UV-Strahlung dazu, zu hoch zu sein, und wenn der Gehalt groß ist, neigt die Durchlässigkeit für sichtbares Licht dazu, gering zu sein. Der Gehalt des Gesamteisens beträgt höchstens 0,64 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 0,63 Gew.-%. Wenn die Menge an zweiwertigem Eisen in diesem Gesamteisen gering ist, neigt die Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung dazu, zu hoch zu sein, und wenn sie groß ist, neigt der Glasschmelzschritt dazu, beschwerlich zu sein, und das Glas neigt dazu, eine bläuliche Farbe aufzuweisen.
  • Wenn der CeO2-Gehalt zu groß ist, werden die Kosten für das Ausgangsmaterial hoch sein, und es erfordert eine lange Zeitdauer, die Zusammensetzung zum Zeitpunkt der Herstellung des Glases zu ändern, wodurch die Produktivität gering wird. Ferner neigt das Glas dazu, eine gelbliche Farbe aufzuweisen.
  • Wenn der TiO2-Gehalt zu gering ist, neigt die Durchlässigkeit für UV-Strahlung dazu, zu hoch zu sein, und wenn er groß ist, neigt die Durchlässigkeit für sichtbares Licht dazu, zu gering zu sein, und das Glas neigt dazu, eine gelbliche Farbe aufzuweisen.
  • Um die Durchlässigkeit für UV-Strahlung bei einem geringen Anteil zu halten, ist in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung CeO2 + TiO2 vorzugsweise 1,2 bis 2,3 Gew.-%.
  • CeO ist keine wesentliche Komponente. Durch Einbringen davon in einer sehr geringen Menge kann jedoch die Farbe des Glases, welche dazu neigt, durch CeO2 und TiO2 gelblich zu sein, auf eine grüne Farbe eingestellt werden. Es ist vorzugsweise in einer Menge von mindestens 0,0002 Gew.-% enthalten.
  • Wenn dessen Gehalt zu groß ist, wird die Durchlässigkeit für sichtbares Licht zu gering.
  • Unter verschiedenen Komponenten werden die Gehalte an Gesamteisen und CeO2 in Abhängigkeit von der Dicke des Glases vorzugsweise wie folgt eingestellt. Wenn nämlich die Dicke 1,7 bis 4,3 mm beträgt, ist der Gehalt des Gesamteisens, berechnet als Fe2O3, vorzugsweise 0,59 bis 0,64 Gew.-% und gleichzeitig ist der Gehalt an CeO2 vorzugsweise 1,2 bis 2,0 Gew.-%. Wenn ferner die Dicke 1,7 bis 4,4 mm beträgt, sind der Gehalt an Gesamteisen, berechnet als Fe2O3, insbesondere 0,60 bis 0,64 Gew.-%, der Gehalt an TiO2 insbesondere 0,3 bis 0,5 Gew.-%, der Gehalt an gesamtem Cer, berechnet als CeO2, insbesondere 1,4 bis 1,7 Gew.-% und das Gewicht an FeO, berechnet als Fe2O3, 30 bis 35% des Eisengesamtgewichts, berechnet als Fe2O3. Wenn andererseits die Dicke 4,4 bis 5,5 mm beträgt, sind der Gehalt an Gesamteisen, berechnet als Fe2O3, vorzugsweise 0,52 bis 0,63 Gew.-%, und gleichzeitig der Gehalt an CeO2 vorzugsweise 0,9 bis 1,2 Gew.-%. Wenn ferner die Dicke 4,4 bis 7,0 mm beträgt, sind der Gehalt des Gesamteisens, berechnet als Fe2O3, insbesondere 0,57 bis 0,62 Gew.-%, der Gehalt an TiO2 insbesondere 0,2 bis 0,4 Gew.-%, der Gehalt an gesamtem Cer, berechnet als CeO2, insbesondere 0,9 bis 1,4 Gew.-% und das Gewicht an FeO, berechnet als Fe2O3, 30 bis 35% des Eisengesamtgewichts, berechnet als Fe2O3.
  • Das Glas vom Natronkalk-Silica-Typ kann üblicherweise zur Verwendung in Fahrzeugen oder Gebäuden verwendet werden. Daher ist eine der bevorzugten Glaszusammensetzungen der vorliegenden Erfindungen wie folgt:
    SiO2 68–74 Gew.-%
    Al2O3 0,5–3 Gew.-%
    MgO 3–6 Gew.-%
    CaO 6–10 Gew.-%
    Na2O + K2O 10–16 Gew.-%
    SO3 0,05–1 Gew.-%
    gesamtes Eisen,
    berechnet als Fe2O3 0,52–0,64 Gew.-%
    Fe2O3 0,35–0,50 Gew.-%
    FeO 0,16–0,24 Gew.-%
    TiO2 0,2–0,6 Gew.-%
    gesamtes Cer,
    berechnet als CeO2 0,9–2 Gew.-%
  • Wenn der SiO2-Gehalt gering ist, neigt die Verwitterungsbeständigkeit dazu, gering zu sein, und wenn er groß ist, resultiert wahrscheinlich Entglasung. Wenn der Al2O3-Gehalt gering ist, neigt die Wasserbeständigkeit dazu, gering zu sein, und wenn er groß ist, neigt die Schmelzbarkeit dazu, gering zu sein.
  • Na2O und K2O sind Komponenten, welche dazu dienen, das Schmelzen der Ausgangsmaterialien zu fördern. Wenn ihre Gesamtmenge gering ist, neigt eine solche Wirkung dazu, gering zu sein, und wenn sie groß ist, neigt die Verwitterungsbeständigkeit dazu, schlecht zu sein.
  • CaO und MgO sind Komponenten, welche dazu dienen, die Schmelzbarkeit der Ausgangsmaterialien zu fördern und die Verwitterungsbeständigkeit zu verbessern. Wenn ihr Gehalt gering ist, neigen solche Wirkungen dazu, gering zu sein, und wenn der Gehalt groß ist, tritt wahrscheinlich Entglasung auf.
  • Wenn der Gehalt an SO3 gering ist, neigt die Verfeinerungs- bzw. Läuterungswirkung dazu, gering zu sein.
  • In der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls das spezifische Gewicht des Glases vorzugsweise im Einklang mit einem gewöhnlichen Glas vom Natronkalk-Silica-Typ im Hinblick auf die Verbesserung der Wirksamkeit hinsichtlich der Änderung der Zusammensetzung auf einen Wert von 2,49 bis 2,53, mehr bevorzugt von 2,51 bis 2,52 eingestellt.
  • Das spezifische Gewicht kann in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform durch Kontrollieren der Zusammensetzung der Glasmatrix eingestellt werden. Insbesondere wird das Gewichtsverhältnis von SiO2/(MgO + CaO) auf einen Wert von 5,0 bis 7,0, vorzugsweise 5,4 bis 6,6, mehr bevorzugt von 6,0 bis 6,6, am meisten bevorzugt von 6,2 bis 6,6, eingestellt.
  • Das erfindungsgemäße Glas weist eine dominierende Wellenlänge von 500 bis 540 nm, vorzugsweise von 515 bis 535 nm, für die Durchlässigkeit auf und wird üblicherweise in einer Dicke von 1,7 bis 7 mm verwendet. Es ist durch eine Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung von 45 bis 52%, eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht (durch Lichtquelle A) von mindestens 70%, eine Durchlässigkeit für UV-Strahlung von nicht mehr als 15%, insbesondere nicht mehr als 10%, eine Durchlässigkeit für Licht mit einer Wellenlänge von 370 nm von nicht mehr als 30% und einer Farbreinheit bzw. Anregungsreinheit von 2 bis 3% gekennzeichnet.
  • Das erfindungsgemäße Glas mit geringer Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung und UV-Strahlung kann als Einzelglasplatte bzw. Einzeltafelglas, laminiertes Glas bzw. Verbundglas oder Doppelglasscheiben verwendet werden. Im Fall von Verbundglas oder einer Doppelglasscheibe können die erfindungsgemäßen Glasplatten bzw. Glasscheiben für beide Seiten des Verbundglases oder der Doppelglasscheibe verwendet werden. Das erfindungsgemäße Glas kann anderweitig in Kombination mit anderen Arten von Glas unter Bildung des Verbundglases oder der Doppelglasscheibe verwendet werden.
  • Das erfindungsgemäße Glas mit geringer Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung und UV-Strahlung kann beispielsweise wie folgt hergestellt werden. Verschiedene Ausgangsmaterialien werden derart gemischt, daß die gewünschte Glaszu sammensetzung erhalten werden würde. Bezüglich der für diesen Zweck verwendbaren Ausgangsmaterialien können Eisenpulver oder Eisen(III)oxid beispielsweise als FeO- und Fe2O3-Quellen verwendet werden, Ceroxid, Cercarbonat und Cerhydroxid können beispielsweise als Cerquelle verwendet werden und Titanoxid kann beispielsweise als Titanquelle verwendet werden. Als Ausgangsmaterialien für die Glasmatrix werden solche verwendet, die üblicherweise verwendet werden. Ferner ist es bevorzugt, ein Reduktionsmittel, wie Kohlenstoff, zu diesen Ausgangsmaterialien zu geben, so daß Eisen im geschmolzenen Glas daran gehindert wird, zu Fe2O3 oxidiert zu werden, und FeO in der vorbestimmten Menge enthalten werden wird.
  • Die derart eingestellte Glascharge wird kontinuierlich in einen Schmelzofen befördert und erhitzt und bei einer Temperatur von etwa 1500°C durch beispielsweise Schweröl zur Verglasung geschmolzen. Anschließend wird dieses geschmolzene Glas verfeinert bzw. geläutert und in eine Glasplatte bzw. Glasscheibe mit einer vorbestimmten Dicke durch beispielsweise ein Schwimmverfahren geformt. Anschließend wird diese Glastafel in eine vorbestimmte Form unter Erhalten des erfindungsgemäßen Glases mit geringer Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung und UV-Strahlung geschnitten. Ferner kann das geschnittene Glas einem Härten, Laminieren oder Zusammenbauen in eine Doppelglaseinheit bzw. Doppelglasscheibe unterworfen werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben. Es wird jedoch festgestellt, daß die vorliegende Erfindung in keinerlei Weise auf solche spezifische Beispiele beschränkt ist.
  • Beispiele 1 bis 9
  • Es wurde ein Natronkalk-Silica-Glas hergestellt, welches das Gesamteisen, berechnet als Fe2O3, CeO2, TiO2 und CoO in den in der oberen Hälfte von Tabelle 1 angezeigten Mengen als Komponenten zum Verbessern der optischen Eigenschaft in einer Matrixzusammensetzung eingebracht aufweist, die 71 Teile (Gew.-Teile) (das gleiche gilt nachstehend) SiO2, 1,7 Teile Al2O3, 12,3 Teile Na2O, 0,5 Teile K2O, 8 Teile CaO, 3,5 Teile MgO und 0,6 Teile SO3 umfaßte. Das Verhältnis an zweiwertigem Eisen (in Tabelle 1 einfach aufgeführt als FeII) zum Gesamteisen wird in der gleichen Hälfte ebenfalls angezeigt.
  • Zur Herstellung des Glases wurde die zuvor formulierte Glascharge in einen Platintopf von 300 cm3 eingebracht, erhitzt und in einem elektrischen Ofen zur Verglasung geschmolzen. Anschließend wurde das geschmolzene Glas auf eine rostfreie Stahlplatte gegossen und beide Seiten des gebildeten Glases wurden poliert, wodurch eine Glasplatte mit einer Dicke von 3,5 mm (5,0 mm in den Beispiel 6, 7 und 9) erhalten wurde.
  • Bezüglich dieser Platten wurden die Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung Te, die Durchlässigkeit für sichtbares Licht (durch Lichtquelle A) TVa, die Durchlässigkeit für UV-Strahlung TUV, die Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 370 nm T370, die dominierende Wellenlänge DW und die Farbreinheit PE erhalten, und die Ergebnisse sind nachstehend in dem unteren Abschnitt der Tabelle 1 angeführt. Bezüglich des Glases des Vergleichsbeispiels (Beispiel 8) wurden solche Eigenschaften ebenfalls in der gleichen Weise erhalten, und sie sind auch in Tabelle 1 gezeigt.
  • Die Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung und sichtbare Strahlung wurden gemäß JIS R 3106 bestimmt, die Durchlässigkeit für UV-Strahlung wurde gemäß ISO 9050 bestimmt, und die dominierende Wellenlänge und die Farbreinheit wurden gemäß JIS Z 8722 bestimmt.
  • Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, weist das erfindungsgemäße Glas eine grüne Farbe, eine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht, eine geringe Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung und insbesondere eine geringe Durchlässigkeit für UV-Strahlung auf.
  • Figure 00090001
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Glas mit einer grünen Farbe und mit einer hohen Durchlässigkeit für sichtbares Licht und einer geringen Durchlässigkeit für UV-Strahlung, insbesondere einer geringen Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 370 nm bereitgestellt werden. Ein solches Glas ist insbesondere für das Glas einer Windschutzscheibe für Kraftfahrzeuge verwendbar.

Claims (10)

  1. Glas mit geringer Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung und UV-Strahlung und einer dominierenden Wellenlänge von 500 bis 540 nm bezüglich der Durchlässigkeit, welches ein Glas vom Natronkalk-Silica-Typ umfaßt, das 0,52 bis 0,64 Gew.-% an gesamtem Eisen, berechnet als Fe2O3, 0,2 bis 0,6 Gew.-% TiO2 und 0,9 bis 2,0 Gew.-% an gesamtem Cer, berechnet als CeO2, enthält, wobei das Gewicht an FeO, berechnet als Fe2O3, 28 bis 38 Gew.-% des Eisengesamtgewichts, berechnet als Fe2O3, beträgt, wobei die Durchlässigkeit für sichtbares Licht (durch Lichtquelle A) mindestens 70%, die Durchlässigkeit für UV-Strahlung höchstens 15% und die Durchlässigkeit für Licht mit einer Wellenlänge von 370 nm höchstens 30% betragen.
  2. Glas nach Anspruch 1, welches umfaßt: SiO2 68–74 Gew.-% Al2O3 0,5–3 Gew.-% MgO 3–6 Gew.-% CaO 6–10 Gew.-% Na2O + K2O 10–16 Gew.-% SO3 0,05–1 Gew.-% gesamtes Eisen, berechnet als Fe2O3 0,52–0,64 Gew.-% Fe2O3 0,35–0,50 Gew.-% FeO 0,16–0,24 Gew.-% TiO2 0,2–0,6 Gew.-% gesamtes Cer, berechnet als CeO2 0,9–2 Gew.-%
  3. Glas nach Anspruch 1, welches eine dominate Wellenlänge von 515 bis 535 nm bezüglich der Durchlässigkeit aufweist.
  4. Glas nach Anspruch 1, welches eine relative Dichte von 2,49 bis 2,53 aufweist.
  5. Glas nach Anspruch 1, welches eine Dicke von 1,7 bis 4,3 mm aufweist und worin das gesamte Eisen, berechnet als Fe2O3, 0,59 bis 0,64 Gew.-% und CeO2 1,2 bis 2,0 Gew.-% betragen.
  6. Glas nach Anspruch 1, welches eine Dicke von 4,4 bis 5,5 mm aufweist und worin das gesamte Eisen, berechnet als Fe2O3, 0,52 bis 0,63 Gew.-% und CeO2 0,9 bis 1,2 Gew.-% betragen.
  7. Glas nach Anspruch 1, welches eine Dicke von 1,7 bis 4,4 mm aufweist und worin das gesamte Eisen, berechnet als Fe2O3, 0,60 bis 0,64 Gew.-%, TiO2 0,3 bis 0,5 Gew.-%, das gesamte Cer, berechnet als CeO2, 1,4 bis 1,7 Gew.-% und das Gewicht an FeO, berechnet als Fe2O3, 30 bis 35% des Gewichts des gesamten Eisens, berechnet als Fe2O3, betragen.
  8. Glas nach Anspruch 1, welches eine Dicke von 4,4 bis 7,0 mm aufweist und worin das gesamte Eisen, berechnet als Fe2O3, 0,57 bis 0,62 Gew.-%, TiO2 0,2 bis 0,4 Gew.-%, das gesamte Cer, berechnet als CeO2, 0,9 bis 1,4 Gew.-% und das Gewicht an FeO, berechnet als Fe2O3, 30 bis 35% des Gewichts des gesamten Eisens, berechnet als Fe2O3, betragen.
  9. Glasplatte, hergestellt aus einem Glas gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8.
  10. Glasplattenpaar für ein laminiertes Glas, hergestellt aus einem Glas gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8.
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