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玻璃组合物

来源:老子有钱下载官网   发布时间:2019-11-26   点击量:166

玻璃组合物

一种吸收红外线和紫外线的中性色调的钠-钙-硅玻璃,其含有0.3%至0.7%(重量)的表示为Fe

本发明的详细说明已参照具体的实例进行描述,但是应该明白,对那些本技术领域的技术人员已知的变化和改进,可以在不脱离以下权利要求所确定的本发明的范围内采用。

大约3~25ppm的氧化钴被加进去,典型的为Co3O4,以及加入大约0.5~约10ppm硒。适当的硒和钴含量对玻璃提供了一种审美乐趣和中性色调,使玻璃稍微有点灰色。优选的组合物包括一种钠-钙-硅基础玻璃和着色剂,基本上含0.45~0.65的总铁(以Fe2O3表示),二价铁对总铁的比例为25~31,1~5ppm的Se,8~20ppm的Co3O4,0~35ppm的NiO和0~1的重量百分比的TiO2。

SiO265~80%Na2O     10~20CaO       5~15MgO       0~10Al2O30~5K2O      0~5BaO       0~5B2O30~5其它次要的成分,包括熔融和精炼助剂像SO3,也会出现在玻璃组合物中。上述的本发明着色组分被加进这种基础玻璃中。除了铁、钴和硒以及任选的镍和钛以及任何作为杂质的痕量氧化物以外,玻璃基本上是无着色剂的。因此,本发明的玻璃可在惯用的槽形熔炉里熔化和精制,并且采用浮法形成各种厚度的平板玻璃片,此浮法是使熔融的玻璃被支托在熔融金属池上,通常使用锡,这样玻璃就呈条带形并被冷却。

为制造根据本发明的玻璃产品,适当的配料是用惯用的玻璃配料混合装置混合而成的,配料包括砂子,石灰,白云石,苏打粉,盐饼或石膏,硝石,氧化铁,碳,硒和氧化钴(Co3O4)。最终在组合物中还要求有TiO2和/或NiO,如二氧化钛的钛化合物和如氧化镍的镍化合物均可包含在配料里。在这方面,按照这个发明的重要的实施方案,惊人地发现应用方铁矿作为铁的来源是特别有利的,它可提供至少一部分或者最好是全部的Fe2O3,基本上就不再需要碳了。因此,在中性色调玻璃中,例如,灰色和青铜色玻璃,碳是一种非常有害的元素,但需要它是因为在应用铁丹作为配料的铁来源时用于增加玻璃的二价铁值。使用方铁矿作为铁源代替铁丹,大大地增加了玻璃的二价铁值。应用有较高的天然二价铁值的原料可更好地控制玻璃中较高的二价铁值,就像本发明的中性色调玻璃那样。

发明概要按照本发明,提供了一种吸收红外线和紫外线的中性色调厚度为4mm的(如本文中所定义的)钠钙硅玻璃,其可见光透射率至少在70%,直射阳光热透射低于可见光透射率至少12个百分点,紫外线透射率不大于55%,主波长小于560nm,色彩纯度不大于6,优选不大于5,最好不大于3。直射阳光热透射率最优选至少低于可见光透射率20个百分点。组合物包括一种钠-钙-硅基础玻璃和以Fe2O3表示,其含量在0.3%~0.7%(重量)之间的总铁。这种被着色成中性色彩的玻璃,是用掺杂方法制成的,杂质是0.5~10ppm的Se,大约3~25ppm的Co3O4和二价铁,其含量为应使得二价铁对总铁量的比值在21~34的范围内,最好是在25~31之间(即作为亚铁(Fe2+)的总铁百分比为21%~34%,最好是25%~31%*)。NiO和TiO2也可加入玻璃中,其用量范围是0~50ppm NiO和0~1.5%(重量)的TiO2。因此,已经确定,NiO和TiO2的量,只要在上述范围内就能在色彩纯度上和紫外线吸收方面分别产生有利的影响,各自不会对我们新型玻璃的特色和高的优越性产生不利的影响。

下面的实例说明根据本发明准备制成玻璃制品或玻璃窗,像汽车挡风玻璃那样的玻璃组合物。这种组合物可吸收红外线和紫外线,并且具有一个照明体A的可见光透射率至少大约是70%,以及直射太阳光热透射率至少要小于可见光透射率12个百分点。

本发明的玻璃组合物特别适用于制造为汽车和建筑玻璃窗所用的能吸收红外线能量和紫外线辐射的玻璃。因此,这种组合物的玻璃板可以被加热强固或回火处理,或者交替地退火韧化处理和通过插入一种例如由聚乙烯醇缩丁醛组成的透明树脂层,一起层压用作为挡风玻璃。一般来说,作为挡风玻璃用的玻璃片厚度范围大约是1.7mm,到大约2.5mm,而这些回火的、用作边窗或后窗的玻璃厚度约在3mm到大约5mm的范围。

发明背景本发明涉及使用在玻璃窗上的能吸收红外线(IR)和紫外线(UV)的钠-钙-硅玻璃(Soda-Lime-silica glass)组合物。更具体的是,本发明主要涉及由这种玻璃制造的中性色调的玻璃窗,但是,不排除用在象汽车那样的交通车辆上。

实例7的基础玻璃组合物与所有实例的组合物基本上相同,其组成如下:组分    占总玻璃的重量百分比SiO273.91Na2O    14.04CaO      7.86MgO      3.47SO30.20Al2O30.16K2O     0.039实例7的配料混合物,除了着色剂以外,与其它所有实例的配料同样也相类似,为:组分    重量份数砂子     154苏打粉   50石膏     1石灰     11白云石   33方铁矿   1.02C3O30.0011硒       0.0014碳       0.027

配料可方便地在一种惯用的玻璃制造炉里一起熔化,这样就形成了一种吸收红外线能和紫外线辐射的中性色调的玻璃组合物,此组合物在浮法玻璃制造中可被连续浇铸到熔融的金属熔池上。

玻璃组合物

一种中性的、通常是绿色的吸收红外能和紫外辐射的玻璃组合物,其中含有常规的钠钙浮法玻璃组分、较高浓度并适度还原的铁以及钛的氧化物。所得到的玻璃在选定的3mm至5mm的厚度下显示出光源A可见光透光率至少为70%,总太阳能透射率不大于约46%,紫外辐射透过率不大于约38%。玻璃中的钛的氧化物以及至少一部分铁由在玻璃配料配方中加入钛铁矿来提供。

根据本发明,提供了一种中性的、通常是绿色的玻璃组合物,它在玻璃厚度从约3mm至5mm的条件下,标准光源A可见光透射率至少为70%,总太阳能透射率不大于约46%,紫外辐射透射率不超过约33%,优选不超过约36%。这里所说的玻璃厚度应理解为玻璃总厚度,包含该玻璃的窗玻璃可以由单片玻璃或者两片或多片玻璃构成,其总厚度处在所指出的范围内。另外,这里所提到的的辐射透过率是以以下的波长范围为基础的:紫外        300-400纳米可见        400-770纳米总太阳能    300-2130纳米这种组合物含有一种钠钙玻璃,并且包含作为基本组分着色剂的从0.4%到0.9%重量的Fe2O3、0.1%到0.5%重量的FeO、和0.25%至1.25%重量的TiO2。这些玻璃具有从约495到535纳米的光源c主波长和从约2%到5%的颜色纯度。它们由总铁浓度(表示成Fe2O3)超过约0.45%的配料组合物制得。在这方面,玻璃工业中通常将玻璃组合物或配料中包含的总铁量称作“表示成Fe2O3的总铁量”。但是,当玻璃配料熔化时,此总铁量中有一些被还原成FeO,而其余的则保持为Fe2O3。熔体中氧化亚铁与氧化铁之间的平衡是氧化-还原平衡的结果,在这里和所附的权利要求中表示成“亚铁值”。Fe2O3的还原不仅产生FeO,还生成氧气,从而减小了在最终形成的玻璃产品中两种铁化合物的重量和。结果,在最终形成的玻璃组合物中含有的FeO与Fe2O3的实际重量之和将小于表示成Fe2O3的配料中总铁重量。因此,应该了解,在这里和在所附的权利要求中使用的“总铁量”或“表示成Fe2O3的总铁量”是指玻璃配料在还原前含有的总铁重量。还应该了解,这里和所附权利要求中使用的“亚铁值”是定义成在最终形成的玻璃中的氧化亚铁重量百分数除以用Fe2O3表示的总铁重量百分数。

二氧化硅构成玻璃的基体。氧化钠、氧化甲、氧化镁和氧化钙起降低玻璃熔化温度的助熔剂的作用。氧化铝调节玻璃的粘度并防止非玻璃化。另外,氧化镁、氧化钙和氧化铝一起起着改进玻璃耐久性的作用。芒硝或石膏起澄清剂的作用,碳则是已知的还原剂。

G )约0%至约5%重量的BaO;H)约0.4%至约0.9%重量的Fe2O3;I)约0.1%至约0.5%重量的FeO,FeO的这一百分含量表示配料中总铁量的还原百分数是从约19%到不超过50%(亚铁值);和J)约0.25%至约1.25%重量的TiO2;最好是,最终形成的玻璃组合物基本上由以下成分构成:A)约70%至约74%重量的SiO2;B)约12%至约14%重量的Na2O;C)约0%至约1%重量的K2O;D)约3%至约4%重量的MgO;E)约6%至约10%重量的CaO;F)约0%至约2%重量的Al2O3;G)约0.45%至约0.9%重量的Fe2O3;H)约0.1%至约0.3%重量的FeO;这一FeO百分含量表示配料中总铁量的还原百分数是从约20%到不超过29%(亚铁值);和I)约0.25%至约1%重量的TiO2;,除了或许微量的残留的熔融助剂和/对玻璃的性质没有影响的杂质以外,玻璃中不再有其它成分。

对于作汽车挡风玻璃用,吸收红外能和紫外辐射的玻璃必须符合联邦规定,该规定要求标准光源A可见光透射率大于70%。在现代汽车中使用的较薄的玻璃容易达到70%光源A标准,但是这也造成了红外能和紫外辐射透过率增加。结果,汽车制造厂不得不适当地加大空调设备以抵消较大的受热量,而且被迫增大织物和内部塑料元件中的紫外辐射稳定剂用量以防止它们降解。

本发明的熔化并浇铸的钠钙玻璃组合物中包括:A)约65%至约80%重量的SiO2;B)约10%至约20%重量的Na2O;C)约0%至约10%重量的K2O;D)约1%至约10%重量的MgO;E)约5%至约15%重量的CaO;F)约0%至约5%重量的Al2O3;

玻璃组合物

一种吸收紫外的绿玻璃组合物,以重量为基础,包括:68—75%的SiO

按本发明的另一方面,是一种使用铁氧化物为着色剂,通过在玻璃组合物熔化过程中与铁氧化物一起引入锰化合物,来改进钠钙绿玻璃组合物的紫外光吸收同时保持高可见光透光度的方法。该方法包括混合能得到上述玻璃组合物的组分。

一种常用的,也是众所周知的氧化材料是硝酸钠,也可以加入到玻璃批料中以使铁氧化物向其氧化形式转变。然而,作为氧化剂,仅在玻璃熔融物的早期阶段是有效的,它限制了对铁氧化物的氧化还原平衡的控制。使用硝酸钠的另一负面效果是会排放氮氧化物(NOx),从环境保护上看,这是不希望的。因此,从几个方面看,试图使用硝酸钠使氧化还原平衡向铁氧化物的氧化形移动不太能令人满意。

Description

按本发明制备的玻璃组合物可以用于汽车和建筑工业。目前联邦汽车规章要求在实际玻璃厚度上测定的最小值为70.0%LTA。可以预见,在汽车的使用寿命内该玻璃能保持这一LTA。众所周知,当暴露于强烈的紫外光源时,含有锰化合物和铁氧化物的玻璃会发生日晒作用(solarise)或褪色。本发明的玻璃所具有的一些重要参数(包括Fe+2/Fe+3比率),不会发生任何可以感知的日晒作用。表V中的实施例14-19在Atlas,Ci65型老化测试机中用UV氙灯进行加速老化实验500小时。这一500小时的暴光相当于在亚利桑那州实际上暴露于太阳光下一年的时间。玻璃的这一暴光结果列于表IX中。

如上所述,使用锰化合物以氧化玻璃组合物中的铁氧化物避免了使用常规氧化剂、如硝酸钠时的固有缺陷。也就是说,避免了排放由硝酸钠产生的氮氧化物,硝酸钠相比,锰化合物能提供更强烈的氧化环境。但是,本发明组合物并不排除在生产过程中使用硝酸钠,我们发现,这一使用得不偿失。我们发现,当向批料中引入硝酸钠时,硫酸钠必须减少,可能对硫酸钠的澄清作用有负面影响。因此,特别希望在加工过程中限制或排除向玻璃熔融物中加入硝酸钠。一般来说,如果包括硫酸钠,每1000磅砂其量优选小于5磅。

按本发明的另一方面,是一种使用铁氧化物为着色剂,通过在玻璃组合物熔化过程中与铁氧化物一起引入锰化合物,来改进钠钙绿玻璃组合物的紫外光吸收同时保持高可见光透光度的方法。该方法包括混合能得到上述玻璃组合物的组分。

改进绿玻璃产品的UV吸收,同时保持高的可见光透光度,并且在光谱的IR部分具有良好的吸收,这是特别有利的。通过在玻璃组合物中包括更多的铁氧化物,同时在玻璃炉中提供更具氧化性的环境使铁氧化物向其氧化态转变,可以获得这些优点。这样,就提高了玻璃的UV吸收。通过使铁氧化物从其较暗的还原态向氧化态转变,甚至可以向每一批料中加入更多的铁氧化物以进一步改进UV和IR吸收。所有这些都能实现,并同时保持玻璃的良好的可见光透光度。

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