JP4526146B2

JP4526146B2 - Glass

Info

Publication number: JP4526146B2
Application number: JP2000005088A
Authority: JP
Inventors: 眞理恵小関; 誠二郎山辺; 正剛武内
Original assignee: 九州白水株式会社; ハクスイテック株式会社
Priority date: 2000-01-13
Filing date: 2000-01-13
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2020-01-13
Also published as: JP2001199739A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紫外線、赤外線、Ｘ線などの遮蔽機能を有するガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冷房設備の省エネルギ化の要請が高まるとともに、太陽光に含まれる紫外線や赤外線が人体に及ぼす影響について広く知られるようになり、その対策として、自動車のウィンドウガラス、眼鏡レンズ、オフィスビルの窓ガラスなどに紫外線・赤外線遮蔽ガラスが使用されるようになっている。
【０００３】
これらの紫外線・赤外線遮蔽ガラスは、通常の板ガラスなどの表面に、紫外線・赤外線の遮蔽機能を有するフィルムを貼着したもの、薄膜をコーティングしたもの、あるいは光学的な屈折率差を利用した複数層構造のものなどである。
【０００４】
また、ガラスに、紫外線・赤外線遮蔽剤として、酸化第１鉄を含有させた酸化第２鉄を加えたもの、還元剤としての珪素、亜鉛、アルミニウム、アンチモンなどの金属粉末存在下に酸化第２鉄を加え、その一部を酸化第１鉄に還元させた状態でガラス中に存在させたものなどもある。
【０００５】
このような紫外線・赤外線遮蔽ガラスを太陽光が透過する際に、有害な紫外線成分（波長１９０〜４００ｎｍ）および赤外線成分（８００〜２５００ｎｍ）が減衰されるので、紫外線や赤外線の弊害を軽減することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ガラス表面に紫外線・赤外線を遮蔽するフィルムを貼着したり薄膜をコーティングしたりした従来の紫外線・赤外線遮蔽ガラスは、ガラスのみの場合より透明度が悪く、ガラス表面に硬い物が接触したり、強く摩擦されたりすると、フィルムや薄膜が損傷して遮蔽機能が低下したり、失われたりするおそれがある。
【０００７】
また、長期間使用すると、太陽光によってフィルムや薄膜が劣化していき、遮蔽機能も徐々に低下していくので、耐久性が不十分である。このような紫外線・赤外線遮蔽ガラスは、ガラス表面にフィルムを貼着したり薄膜をコーティングしたりして製造するため、表面形状が複雑なもの、表面に凹凸の多いものなどには、適用が困難である。
【０００８】
光学的な屈折率差を利用した複数層構造の紫外線・赤外線遮蔽ガラスは、製造に高度な技術力と大がかりな設備を必要とし、高コストであるため、一般的なガラスには採用が困難である。
【０００９】
一方、紫外線・赤外線遮蔽剤として酸化第１鉄および酸化第２鉄を含有させた紫外線・赤外線遮蔽ガラスは、これらの紫外線・赤外線遮蔽剤中の鉄分によって着色され、透明度が低くなるとともに、着色のために用途が限定されるという問題がある。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、表面形状に関する制約がなく、透明度が高くて着色もなく、表面損傷や経時変化による機能低下や透明度の悪化が発生せず、耐久性に優れた紫外線・赤外線遮蔽ガラスを得ることにあり、さらに加えて、Ｘ線遮蔽機能と導電性を有するガラスを得ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のガラスは、ガラスの構成成分としてアルミニウムを含有する導電性酸化亜鉛を含有させたことを特徴とする。ガラスの構成成分としてアルミニウムを含有する導電性酸化亜鉛を含有させることにより、紫外線（波長１９０〜４００ｎｍ）、赤外線（８００〜２５００ｎｍ）のみならずＸ線（波長０．６〜２３０Å）も効果的に遮蔽することができ、導電性も発現する。
【００１２】
本発明のガラスは、ガラス自体にアルミニウムを含有する導電性酸化亜鉛を含有させて形成されるので、表面形状に関する制約がなく、透明度の低下や着色が発生せず、表面損傷による機能低下や経時変化が発生せず、耐久性にも優れている。したがって、従来の赤外線・紫外線遮蔽ガラスの使用分野はもちろん、たとえばガラス繊維、医療機器などの特殊な形状のガラスや、精密機器、危険を伴う箇所などの過酷な環境で使用するガラスなどにも適用することができる。さらにＸ線遮蔽機能を有しているので、原子力施設の建物の窓ガラス、原子力施設周辺の建築物や構造物の窓ガラスなどとして使用することにより、万一、事故が発生した場合の放射能被害の防止にも有効である。また、導電性を有しているので、静電気防止効果がある。
【００１３】
本発明のガラスの構成成分は、ＳｉＯ_２が６５％〜８０％，Ｎａ_２Ｏが１０％〜２０％，ＣａＯが５％〜１５％，ＭｇＯが０％〜１０％，Ｋ_２Ｏが０％〜５％，Ａｌ_２Ｏ_３が０％〜５％を基本成分とし、そのほかに、酸素、珪素、ナトリウム、カルシウム、ホウ素、リチウム、イオウ、アンチモン、アルミニウム、カリウム、チタン、バリウム、ジルコニウム、亜鉛、鉛、砒素、マグネシウム、ストロンチウム、セリウム、セレン、鉄、コバルト、ニッケル、マンガン、モリブデン、クロムなどを含有していても差し支えない。
【００１４】
上記の構成成分に対するアルミニウムを含有する導電性酸化亜鉛の含有量は、０．１〜２５重量％の範囲、望ましくは０．５％〜１０重量％の範囲とするのがよい。アルミニウムを含有する導電性酸化亜鉛の含有量が２５重量％を超えると、ガラス構成成分の含有比率の自由度が低下するのでガラス本来の特徴を失うような弊害が生じ、アルミニウムを含有する導電性酸化亜鉛の含有量が０．１重量％より少ないと紫外線・赤外線・Ｘ線遮蔽機能および導電性が十分に発現しない。
【００１５】
透明導電性金属酸化物として導電性酸化亜鉛を含有させたガラスは、導電性酸化錫や酸化錫ドーピングインジウムを含有させたガラスに比してＸ線遮蔽機能に優れている。この導電性酸化亜鉛としては、アルミニウムやチタン、錫、これらの複合物などを含有するものがあるが、０．５〜１０重量％のアルミニウムを含有する導電性酸化亜鉛がとくにＸ線遮蔽機能に優れている。このようなアルミニウムを含有する導電性酸化亜鉛として、ハクスイテック株式会社製の導電性酸化亜鉛（商品名２３−Ｋ）を好適に使用することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実験例に基づいて説明する。表１に示す組成のガラス原料粉粒体に、ハクスイテック株式会社製の導電性酸化亜鉛（商品名２３−Ｋ）の粉末（平均粒径０．１〜０．２５μｍ）３〜１０重量％を添加し、これを予め６００〜１３００℃に加熱した電気炉中で４時間加熱、溶融した後、ステンレス鋼板上に流し出し、室温まで徐冷して厚さ１３ｍｍのガラス板を得た。次いで、このガラス板を厚さが１０ｍｍになるように研磨してサンプル（発明品）とした。
【００１７】
【表１】

【００１８】
同様に、表１に示す組成のガラス原料粉粒体のみを加熱、溶融して作製したサンプルを比較品１とし、導電性酸化亜鉛の代わりに酸化亜鉛を添加して、加熱、溶融して作製したサンプルを比較品２とした。
【００１９】
これらの各サンプルについて、サンプルの背面側に配置した光源から波長１９０〜４００ｎｍの紫外線、波長４００〜８００ｎｍの可視光線、波長８００〜２５００ｎｍの赤外線を照射し、透過してきた紫外線、可視光線、赤外線の強さを、サンプルの表面側に配置した測定装置で測定し、その測定結果から透過率を算出して、図１に示す結果を得た。
【００２０】
図１からわかるように、発明品に含有されている導電性金属酸化物は酸化亜鉛を含有していることから、紫外線の中で光線量の多い長波長（３２０〜３６０ｎｍ）の紫外線を効率よく遮蔽している。同時に、波長８００〜２５００ｎｍの赤外線を遮蔽する機能を有していることもわかる。
【００２１】
一方、比較品１は赤外線を透過していることから、赤外線遮蔽機能は有していないことが分かる。紫外線の遮蔽効果は通常のガラスと同程度である。比較品２は、赤外線遮蔽機能は発明品よりも劣るが、酸化亜鉛を含有していることから、紫外線の中で光線量の多い長波長の紫外線を遮蔽していることがわかる。
【００２２】
表２に、発明品、比較品１、比較品２についての電気伝導特性（面積抵抗）を測定した結果を紫外線、赤外線、可視光線の各透過率とともに示す。
【００２３】
【表２】

【００２４】
表２からわかるように、発明品は紫外線、赤外線を効率的に遮蔽し、可視光線は透過している。また、発明品は導電体となっている。一方、比較品１は赤外線遮蔽機能を有しておらず、紫外線遮蔽機能も通常のガラスと同じである。比較品２は赤外線遮蔽機能は発明品に比して劣るが、紫外線遮蔽機能は発明品と同程度有している。
【００２５】
ガラスの構成成分としてアルミニウムを含有する導電性酸化亜鉛を含有させることにより、紫外線、赤外線、Ｘ線を効果的に遮蔽することができる、さらにガラスに導電性を発現させることもできる。
【００２６】
本発明のガラスはガラス自体にアルミニウムを含有する導電性酸化亜鉛を含有させて製造されるので、従来法によるガラスの場合のような表面形状に関する制約がなく、また透明度の低下や着色が発生せず、表面損傷による機能低下や経時変化が発生せず、耐久性にも優れている。さらにＸ線遮蔽機能を有しているので、広い用途にわたって適用することができる。また、導電性を有しているので、静電気防止効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】紫外線、可視光線、赤外線の透過率の測定結果を示すグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a glass having a shielding function such as ultraviolet rays, infrared rays, and X-rays.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as the demand for energy saving in cooling equipment has increased, the effects of ultraviolet rays and infrared rays contained in sunlight on the human body have become widely known. Ultraviolet and infrared shielding glass is used for window glass.
[0003]
These ultraviolet / infrared shielding glasses are made by attaching a film having an ultraviolet / infrared shielding function to the surface of a normal plate glass or the like, or by coating a thin film, or by using a plurality of layers utilizing an optical refractive index difference. Such as a structure.
[0004]
In addition, glass is added with ferric oxide containing ferrous oxide as an ultraviolet / infrared shielding agent, and oxidized in the presence of metal powder such as silicon, zinc, aluminum, antimony as a reducing agent. Some of them are present in glass in a state where iron is added and a part thereof is reduced to ferrous oxide.
[0005]
When sunlight passes through such ultraviolet / infrared shielding glass, harmful ultraviolet components (wavelength 190-400 nm) and infrared components (800-2500 nm) are attenuated, thereby reducing the harmful effects of ultraviolet rays and infrared rays. Can do.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Conventional UV / IR shielding glass with a UV / IR shielding film or thin film coating on the glass surface is less transparent than glass alone, and hard objects come into contact with the glass surface. If rubbed, the film or thin film may be damaged and the shielding function may be lowered or lost.
[0007]
In addition, when used for a long period of time, the film and thin film deteriorate due to sunlight, and the shielding function gradually decreases, so that the durability is insufficient. Such ultraviolet / infrared shielding glass is manufactured by sticking a film or coating a thin film on the glass surface, so it is difficult to apply it to those with complicated surface shapes or those with many irregularities on the surface. It is.
[0008]
Multi-layered ultraviolet / infrared shielding glass using optical refractive index difference requires high technology and large-scale equipment for manufacturing, and is expensive, so it is difficult to adopt it for general glass. is there.
[0009]
On the other hand, ultraviolet / infrared shielding glass containing ferrous oxide and ferric oxide as an ultraviolet / infrared shielding agent is colored by the iron content in these ultraviolet / infrared shielding agents, resulting in low transparency and coloring. Therefore, there is a problem that the application is limited.
[0010]
The problem to be solved by the present invention is that there is no restriction on the surface shape, high transparency and no coloration, no deterioration of function or deterioration of transparency due to surface damage or aging, and excellent durability of ultraviolet rays and infrared rays It is to obtain a shielding glass, and in addition, to obtain a glass having an X-ray shielding function and conductivity.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The glass of the present invention is characterized by containing conductive zinc oxide containing aluminum as a constituent of the glass. By including conductive zinc oxide containing aluminum as a glass component, not only ultraviolet rays (wavelength 190 to 400 nm) and infrared rays (800 to 2500 nm) but also X-rays (wavelength 0.6 to 230 nm) are effectively produced. It can be shielded and also exhibits conductivity .
[0012]
Since the glass of the present invention is formed by containing conductive zinc oxide containing aluminum in the glass itself, there is no restriction on the surface shape, no reduction in transparency or coloring occurs, deterioration in function due to surface damage or deterioration over time. No change occurs and the durability is excellent. Therefore, it can be applied not only to the fields of use of conventional infrared / ultraviolet shielding glass, but also to glass with special shapes such as glass fiber and medical equipment, precision equipment, and glass used in harsh environments such as dangerous places. can do. In addition, since it has an X-ray shielding function, it can be used as a window glass for buildings in nuclear facilities and windows for buildings and structures around nuclear facilities. It is also effective in preventing damage. Moreover, since it has electroconductivity, it has an antistatic effect.
[0013]
Constituent components of the glass of the present invention are SiO ₂ 65% to 80%, Na ₂ O 10% to 20%, CaO 5% to 15%, MgO 0% to 10%, K ₂ O 0%. 5%, _Al 2 _{O 3} is 0% to 5% of the basic components, that in addition, oxygen, silicon, sodium, calcium, boron, lithium, sulfur, antimony, aluminum, potassium, titanium, barium, zirconium, zinc, It may contain lead, arsenic, magnesium, strontium, cerium, selenium, iron, cobalt, nickel, manganese, molybdenum, chromium, or the like.
[0014]
The content of the conductive zinc oxide containing aluminum with respect to the above components is preferably in the range of 0.1 to 25% by weight, and preferably in the range of 0.5% to 10% by weight. If the content of the conductive zinc oxide containing aluminum exceeds 25% by weight, the degree of freedom of the content ratio of the glass constituent components is lowered, so that the harmful effect of losing the original characteristics of the glass occurs, and the conductivity containing the aluminum When the content of zinc oxide is less than 0.1% by weight, the ultraviolet ray / infrared ray / X-ray shielding function and conductivity are not sufficiently exhibited.
[0015]
Glass containing conductive zinc oxide as a permeable transparent conductive metal oxide is superior in X-ray shielding function than the glass containing conductive tin oxide or tin oxide doped indium. Examples of the conductive zinc oxide include aluminum, titanium, tin, and composites thereof. The conductive zinc oxide containing 0.5 to 10% by weight of aluminum particularly has an X-ray shielding function. Are better. As such conductive zinc oxide containing aluminum, conductive zinc oxide (trade name 23-K) manufactured by Hakusui Tech Co., Ltd. can be suitably used.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on experimental examples. To the glass raw material granules having the composition shown in Table 1, 3 to 10% by weight of conductive zinc oxide (trade name 23-K) powder (average particle size 0.1 to 0.25 μm) manufactured by Hakusui Tech Co., Ltd. is added. This was heated and melted in an electric furnace preheated to 600 to 1300 ° C. for 4 hours, then poured onto a stainless steel plate and gradually cooled to room temperature to obtain a 13 mm thick glass plate. Next, this glass plate was polished to a thickness of 10 mm to obtain a sample (invention product).
[0017]
[Table 1]

[0018]
Similarly, a sample prepared by heating and melting only the glass raw material granules having the composition shown in Table 1 is referred to as Comparative Product 1, and zinc oxide is added instead of conductive zinc oxide, and the sample is heated and melted. The obtained sample was designated as Comparative product 2.
[0019]
For each of these samples, UV light having a wavelength of 190 to 400 nm, visible light having a wavelength of 400 to 800 nm, and infrared light having a wavelength of 800 to 2500 nm were irradiated from a light source arranged on the back side of the sample, and transmitted ultraviolet light, visible light, and infrared light. The strength was measured with a measuring device arranged on the surface side of the sample, and the transmittance was calculated from the measurement result to obtain the result shown in FIG.
[0020]
As can be seen from FIG. 1, the conductive metal oxide contained in the invention product contains zinc oxide, so that the ultraviolet rays having a long wavelength (320 to 360 nm) with a large amount of light in the ultraviolet rays are efficiently used. Shielded. At the same time, it can also be seen that it has a function of shielding infrared rays having a wavelength of 800 to 2500 nm.
[0021]
On the other hand, it can be seen that Comparative Product 1 does not have an infrared shielding function because it transmits infrared rays. The ultraviolet shielding effect is similar to that of ordinary glass. Although the comparative product 2 is inferior to the invention product in the infrared shielding function, since it contains zinc oxide, it can be seen that long wavelength ultraviolet rays having a large amount of light in the ultraviolet rays are shielded.
[0022]
Table 2 shows the results of measuring the electrical conductivity characteristics (area resistance) of the inventive product, comparative product 1 and comparative product 2 together with the respective transmittances of ultraviolet rays, infrared rays and visible rays.
[0023]
[Table 2]

[0024]
As can be seen from Table 2, the product of the invention efficiently shields ultraviolet rays and infrared rays and transmits visible light. The invention is a conductor. On the other hand, the comparative product 1 does not have an infrared shielding function, and the ultraviolet shielding function is the same as that of ordinary glass. The comparative product 2 is inferior to the invention in the infrared shielding function, but the ultraviolet shielding function is comparable to the invention.
[0025]
By incorporating the conductive oxide zinc containing aluminum as a constituent of the glass, ultraviolet, infrared, it is possible to effectively shield the X-ray may also be further expressed conductivity to the glass.
[0026]
Since the glass of the present invention is produced by containing conductive zinc oxide containing aluminum in the glass itself, there is no restriction on the surface shape as in the case of glass by the conventional method, and there is no reduction in transparency or coloring. In addition, there is no deterioration in function or change with time due to surface damage, and the durability is excellent. Furthermore, since it has an X-ray shielding function, it can be applied over a wide range of applications. Moreover, since it has electroconductivity, it also has an antistatic effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing measurement results of transmittance of ultraviolet rays, visible rays, and infrared rays.

Claims

A conductive glass having an ultraviolet and infrared shielding function, characterized by containing conductive zinc oxide containing aluminum as a component of glass.

2. The conductive glass having an ultraviolet ray and infrared ray shielding function according to claim 1, wherein the content of the conductive zinc oxide containing aluminum is 0.1 to 25% by weight of the glass raw material.

The conductive glass having an ultraviolet ray and infrared ray shielding function according to claim 1 or 2, wherein the aluminum content in the conductive zinc oxide containing aluminum is 0.5 to 10% by weight.