DE4234099A1

DE4234099A1 - Glasscheiben fuer vehikel

Info

Publication number: DE4234099A1
Application number: DE4234099A
Authority: DE
Inventors: Kunio Nakaguchi; Takashi Sunada; Yoshikazu Toshikiyo
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1991-10-11
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1993-04-15
Also published as: FR2682372B1; US5264400A; JPH0597469A; KR930007836A; FR2682372A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Glasscheibe für Vehikel, insbesondere Automobile. Insbesondere bezieht sie sich auf bronzefarbenes (bronzed) Glas für Vehikel, welches ausgezeichnet bezüglich UV-Absorption und Wärmestrahlenabsorption ist.

Gefärbtes Glas, welches als Fensterglas für Vehikel verwendet worden ist, umfaßt blau abgetöntes Glas, welches Fe₂O₃ und CoO enthält, grün abgetöntes Glas mit einem höheren Fe₂O₃-Gehalt als blau abgetöntes Glas im Hinblick auf verbesserte Wärmestrahlenabsorption und grau abgetöntes oder bronziertes (bronzed) Glas, welches Fe₂O_3, CoO, NiO und Se als Färbemittel enthält.

Während blau abgetöntes und grün abgetöntes Glas mit einem relativ hohen Fe₂O₃-Gehalt relativ hohe Wärme- und UV-Absorptionswirkung besitzt, gibt es noch ein heftiges Verlangen dafür, die innere Beschaffenheit vor Verschlechterung aufgrund von UV-Strahlen bei dem neueren Trend zu luxuriöser Beschaffenheit von Automobilen zu schützen. Um diesem Verlangen zu entsprechen, ist kürzlich Glas mit hoher UV-Absorptionswirkung, welches gleichzeitig den Anforderungen im Hinblick auf Energiesparen entspricht, entwickelt worden. Dieses Glas, welches einen höheren Fe₂O₃-Gehalt als konventionelles Glas aufweist, ist auch grün abgetönt.

Andererseits hat das konventionell grau abgetönte oder bronzierte Glas unzureichende UV- und Wärmestrahlenabsorption wegen seines niedrigeren Fe₂O₃-Gehaltes als das blau abgetönte Glas und erfüllt nicht das Erfordernis im Hinblick auf den Schutz der inneren Beschaffenheit vor UV-Beschädigung. Dennoch ist grau abgetöntes oder bronziertes Glas im Hinblick auf die Designs von Vehikeln gewünscht worden. Es ist deshalb verlangt worden, grau abgetöntes oder bronziertes Glas mit hoher UV- und Wärmestrahlenabsorptionswirkung zu entwickeln.

Die Erfinder haben zuvor graues wärmeabsorbierendes Glas, welches Zinnoxid als Reduktionsmittel enthält und dabei eine hohe Wärmestrahlenabsorption besitzt, vorgeschlagen, aber dieses Glas ist kostspielig, weil Zinnoxid teuer ist. Die Erfinder haben auch Glas für Vehikel, welches graue oder Bronzefarbe durch Verwenden von Eisenoxid, Kobaltoxid, Nickeloxid und Selen anstelle von Zinnoxid annimmt, vorgeschlagen. Es hat sich jedoch bei Verwendung dieser Färbematerialien herausgestellt, daß der Versuch, die Durchlässigkeit von sichtbarem Licht zu vergrößern, zu Schwierigkeiten führt, eine maßgebende Wellenlänge von 590 nm oder mehr mit der CIE-Standardlichtart C zu erhalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit dem konventionellen Glas für Vehikel verbundenen, zuvor beschriebenen Probleme zu lösen und bronzefarbenes (bronzed) Glas, welches hohe UV- und Wärmestrahlenabsorptionswirkung besitzt, und welches sich für die Verwendung in Vehikeln eignet, zur Verfügung zu stellen.

Andere Aufgaben und Wirkungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Glas für Vehikel, welches 65 bis 80 Gew.-% SiO₂, 0 bis 5 Gew.-% Al₂O₃, 0 bis 5 Gew.-% B₂O₃, 0 bis 10 Gew.-% MgO, 5 bis 15 Gew.-% CaO, 10 bis 18 Gew.-% Na₂O, 0 bis 5 Gew.-% K₂O, 5 bis 15 Gew.-% insgesamt an MgO und CaO, 10 bis 20 Gew.-% insgesamt an Na₂O und K₂O, 0,1 bis 1 Gew.-% Ceroxid in Form von CeO₂, 0,2 bis 0,6 Gew.-% Eisenoxid in Form von Fe₂O₃, 0 bis 0,005 Gew.-% CoO, 0 bis 0,01 Gew.-% NiO, 0,2 bis 3 Gew.-% Er₂O₃ und 0,0003 bis 0,005 Gew.-% Se umfaßt.

Bei dem Glas für Vehikel gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt der Gehalt an SiO₂ vorzugsweise 68 bis 73 Gew.-%, der Gehalt an Al₂O₃ vorzugsweise 1,0 bis 2,5 Gew.-%, der Gehalt an B₂O₃ vorzugsweise 0 bis 1,0 Gew.-%, der Gehalt an MgO vorzugsweise 2 bis 5 Gew.-%, der Gehalt an CaO vorzugsweise 6 bis 12 Gew.-%, der Gehalt an Na₂O vorzugsweise 12 bis 15 Gew.-%, der Gehalt an K₂O vorzugsweise 0 bis 2 Gew.-%, der Gesamtgehalt an MgO und CaO vorzugsweise 8 bis 14 Gew.-%, der Gesamtgehalt an Na₂O und K₂O vorzugsweise 12 bis 16 Gew.-%, der Gehalt an Ceroxid vorzugsweise 0,3 bis 1,0 Gew.-% in Form von CeO₂, der Gesamtgehalt an Eisenoxid vorzugsweise 0,3 bis 0,6 Gew.-% in Form von Fe₂O₃, der Gehalt an CoO vorzugsweise 0 bis 0 003 Gew.-% der Gehalt an NiO vorzugsweise 0 bis 0,005 Gew.-%, der Gehalt an Er₂O₃ vorzugsweise 0,3 bis 2 Gew.-% und der Gehalt an Se vorzugsweise 0,0003 bis 0,0015 Gew.-%.

Das Glas für Vehikel gemäß der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise bei einer Dicke von 4 mm eine Durchlässigkeit von sichtbarem Licht von mindestens 70% bei der CIE-Standardlichtart A und eine maßgebende (dominant) Wellenlänge von 570 nm oder länger, gemessen mit der CIE-Standardlichtart C bei einem Sichtwinkel von 2°.

Das Glas für Vehikel gemäß der vorliegenden Erfindung weist bevorzugter bei einer Dicke von 4 mm eine Durchlässigkeit von Sonnenstrahlung von nicht mehr als 60%, eine Lichtdurchlässigkeit von nicht mehr als 10% bei einer Wellenlänge von 350 nm und einen spektralen Farbanteil von nicht mehr als 10% bei der CIE-Standardlichtart C auf.

Im Hinblick auf den Gehalt der Komponenten in dem Glas bedeutet der hier verwendete Ausdruck "%" Gew.-%.

SiO₂ bildet das Glasgerüst. Wenn dessen Gehalt weniger als 65% ist, hat das Glas verminderte Stabilität. Wenn er 80% übersteigt, ist es schwierig, die Zusammensetzung zu schmelzen.

Al₂O₃ dient dazu, die Stabilität des Glases zu verbessern. Wenn dessen Gehalt 5% übersteigt, ist es schwierig, die Zusammensetzung zu schmelzen. Ein bevorzugter Al₂O₃-Gehalt liegt im Bereich von 0,1 bis 2%.

B₂O₃ wird, obwohl es nicht wesentlich ist, zur Verbesserung der Stabilität von Glas und auch als Schmelzhilfe verwendet. Der obere Grenzwert seines Gehalts beträgt 5%. B₂O₃ von höherem Gehalt stört die Herstellung von Flachglas aufgrund von Verflüchtigung, etc.

MgO und CaO dienen beide dazu, die Beständigkeit von Glas zu verbessern und die Liquidustemperatur und Viskosität zur Zeit der Glasbildung zu kontrollieren. Wenn der MgO-Gehalt 10% übersteigt, wird die Liquidustemperatur hoch. Wenn der CaO-Gehalt geringer als 5% oder höher als 15% ist, wird die Liquidustemperatur hoch. Wenn der Gesamtgehalt von MgO und CaO geringer als 5% ist, hat das sich ergebende Glas verschlechterte Stabilität. Wenn er 15% übersteigt, wird die Liquidustemperatur hoch.

Na₂O und K₂O werden als Glasschmelzbeschleuniger verwendet. Wenn der Na₂O-Gehalt geringer als 10% ist, oder wenn der Gesamtgehalt an Na₂O und K₂O geringer als 10% ist, ist die Wirkung im Hinblick auf eine Beschleunigung des Schmelzens gering. Wenn der Na₂O-Gehalt 18% übersteigt, oder wenn der Gesamtgehalt an Na₂O und K₂O 20% übersteigt, ist die Stabilität vermindert. Weil K₂O teurer als Na₂O ist, wird es höchstens in einer Menge von 5% verwendet.

Ceroxid ist in Glas als CeO₂ und Ce₂O₃ vorhanden, wobei beide UV-Absorptionswirkung besitzen. Wenn der Ceroxidgehalt in Form eines CeO₂-Gehaltes geringer als 0,1% ist, ist die UV-Absorptionswirkung gering. Wenn er 1% übersteigt, absorbiert das Glas sichtbares Licht, wodurch die Durchlässigkeit von sichtbarem Licht vermindert wird.

Eisenoxid ist in Glas als Fe₂O₃ und FeO vorhanden. Das zuerst genannte absorbiert ultraviolette Strahlen, und das zuletzt genannte absorbiert Wärmestrahlen. Wenn der Eisengehalt in Form eines Fe₂O₃-Gehaltes geringer als 0,2% ist, sind die Wirkungen im Hinblick auf Absorbieren von UV- und Wärmestrahlen gering. Wenn er 0,6% übersteigt, wird die Durchlässigkeit von sichtbarem Licht ungunstig vermindert.

Es ist bekannt, daß, wo Eisenoxid und Ceroxid nebeneinander in Glas vorhanden sind, das zweiwertige Eisen durch 4-wertiges Cer in dreiwertiges Eisen oxidiert wird. Eine Abnahme an zweiwertigem Eisen führt zu einer Verminderung der Infrarotabsorptionswirkung. Um dieses zu vermeiden, wird Ceroxid vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis von Ceroxid zu Eisenoxid von nicht mehr als 1,5 verwendet.

CoO hat einen Absorptionspeak in der Nähe von 600 nm und wird deshalb für die Feinjustierung der maßgebenden Wellenlänge von Glas verwendet. Wenn dessen Gehalt 0,005% übersteigt, wird die Durchlässigkeit von sichtbarem Licht vermindert.

NiO hat einen Absorptionspeak in der Nähe von 450 nm und wird auch für die Feinjustierung der maßgebenden Wellenlänge von Glas verwendet. Wenn dessen Gehalt 0,01% übersteigt, wird die Durchlässigkeit von sichtbarem Licht vermindert.

Er₂O₃ ist ein wesentlicher Bestandteil, um Glas bronziert oder grau abgetönt zu machen. Wenn dessen Gehalt geringer als 0,2% ist, ist der Färbeeffekt unwesentlich. Wenn er 3% übersteigt, ist das sich ergebende Glas übermäßig gefärbt, so daß es eine verminderte Durchlässigkeit von sichtbarem Licht hat.

Se ist auch eine wesentliche Komponente zum Neutralisieren der grünen Farbe von eisenoxidhaltigem Glas, wodurch bronziertes Glas zur Verfügung gestellt wird. Wenn dessen Gehalt geringer als 0,0003% ist, ist der farbneutralisierende Effekt unwesentlich. Wenn er 0,005% übersteigt, ist die Durchlässigkeit von sichtbarem Licht des sich ergebenden Glases ungünstig vermindert.

Gewünschtenfalls kann das Glas gemäß der vorliegenden Erfindung zusätzlich die folgenden wahlfreien Komponenten neben den zuvor genannten Komponenten enthalten, vorausgesetzt, daß die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden. Das bedeutet, das Glas kann BaO, ZnO, TiO₂ oder ZrO₂ in einer Menge von bis zu 1 Gew.-% enthalten, um die Stabilität zu verbessern. Das Glas kann auch Li₂O oder F als Schmelzhilfe in einer Menge bis zu 1 Gew.-% enthalten. Darüber hinaus kann das Glas SO₃, As₂O₃, Sb₂O₃ oder Cl als Läuterungsmittel (fining agent) in einer Menge bis zu 1 Gew.-% enthalten.

Die vorliegende Erfindung wird jetzt detaillierter mittels Beispielen und Vergleichsbeispiel dargestellt, aber es ist nicht zu verstehen, daß die vorliegende Erfindung darauf begrenzt ist. Alle Teile, Prozente und dgl. beziehen sich auf das Gewicht, insofern nicht etwas anderes angegeben ist.

Beispiele 1 bis 9 und Vergleichsbeispiel 1

Es wurden Glasproben mit der nachfolgenden in der Tabelle 1 dargestellten Zusammensetzung folgendermaßen hergestellt.

Silikasand, Borax, Feldspat, Kalkstein, Dolomit, wasserfreies Natriumcarbonat, Rohsulfat, Kohlenstoff, Ceroxid, Oxidrot, Kobaltoxid, Nickeloxid, Erbiumoxid und Selen wurden entsprechend der Zusammensetzung von Tabelle 1 abgewogen und gemischt, und der sich ergebende Ansatz wurde in einem elektrischen Ofen hitzegeschmolzen. Das geschmolzene Glas wurde gegossen und langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Das abgekühlte und gefärbte Glas wurde unter Herstellung einer 4 mm dicken Probe zur Bestimmung der optischen Eigenschaften geschnitten und poliert.

Die optischen Eigenschaften einer jeden der sich ergebenden Proben und von konventionell für Vehikel verwendetem bronzierten Glas zum Vergleich wurden bei einem Sichtwinkel von 2° unter Verwendung der CIE-Standardlichtarten A und C mittels eines selbstregistrierenden Spektrophotometermodells 330, hergestellt von Hitachi, Ltd., bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2 dargestellt. Die Ultraviolettabsorption wurde als Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 350 nm bestimmt.

Tabelle 1

(Glaszusammensetzung)

Tabelle 2

(Optische Eigenschaften)

Aus den Tabellen 1 und 2 ist ersichtlich, daß das Glas gemäß der vorliegenden Erfindung Bronzefarbe annimmt, wobei es eine hohe Durchlässigkeit von sichtbarem Licht und eine geringe Sonnenstrahlendurchlässigkeit zeigt. Es ist möglich, Glas herzustellen, dessen maßgebende Wellenlänge 590 nm aufgrund der Wirkung von Erbiumoxid übersteigt. Somit eignet sich das Glas gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur für die Verwendung in Vehikeln sondern auch in Gebäuden.

Während die Erfindung detailliert und unter Bezugnahme auf ihre bestimmten Beispiele beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann offensichtlich, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen von ihr gemacht werden können, ohne vom Geist und Umfang abzuweichen.

Claims

1. Glas für Vehikel, umfassend:
65 bis 80 Gew.-% SiO₂;
0 bis 5 Gew.-% Al₂O₃;
0 bis 5 Gew.-% B₂O₃;
0 bis 10 Gew.-% MgO;
5 bis 15 Gew.-% CaO;
10 bis 18 Gew.-% Na₂O;
0 bis 5 Gew.-% K₂O;
5 bis 15 Gew.-% insgesamt an MgO und CaO;
10 bis 20 Gew.-% insgesamt an Na₂O und K₂O;
0,1 bis 1 Gew.-% Ceroxid in Form von CeO₂;
0,2 bis 0,6 Gew.-% Eisenoxid in Form von Fe₂O₃;
0 bis 0,005 Gew.-% CoO, 0 bis 0,01 Gew.-% NiO;
0,2 bis 3 Gew.-% Er₂O₃; und
0,0003 bis 0,005 Gew.-% Se.

2. Glas für Vehikel nach Anspruch 1, wobei das Ceroxid und Eisenoxid in einem Gewichtsverhältnis von nicht mehr als 1,5 vorhanden sind.

3. Glas für Vehikel nach Anspruch 1, bei dem das Glas mit einer Dicke von 4 mm eine Durchlässigkeit von sichtbarem Licht von mindestens 7% bei der CIE-Standardlichtart A und eine maßgebende Wellenlänge von 570 nm oder länger bei der Standardlichtart C hat.

4. Glas für Vehikel nach Anspruch 2, bei dem das Glas mit einer Dicke von 4 mm eine Sonnenstrahlendurchlässigkeit von nicht mehr als 60% und eine UV-Lichtdurchlässigkeit von nicht mehr als 10% bei einer Wellenlänge von 350 nm hat.