BR112014006132B1

BR112014006132B1 - Composição de vidro cinza neutro

Info

Publication number: BR112014006132B1
Application number: BR112014006132-7A
Authority: BR
Inventors: José Guadalupe Cid Aguilar; Roberto Marcos Cabrera Llanos; Miguel Angel Kiyama Rodriguez
Original assignee: Vidrio Plano De Mexico, S.A. De C.V.
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2020-09-15
Also published as: MX346414B; BR112014006132A2; WO2013039371A1; US20140342896A1; MX2014003090A; US9115021B2

Abstract

composição de vidro cinza neutro. a presente invenção se refere a uma composição de vidro cinza neutro que tem uma composição básica que contém como colorantes principais fe2o3 numa proporção de 0,40 a 0,80%; tio2 numa proporção de 0,05 a 2,0%; er2o3 numa proporção de 0,2 a 2,5%; cuo numa proporção de 20 a 200 ppm; carbono numa proporção de 0,08 a 0,1%; e de 15 a 50% de ferroso (redox), tendo o vidro uma transmissão de luz iluminante ?a? superior a 65%, uma transmissão solar (ts)< 55%; uma transmissão ultravioleta < 40% com valores de cor a* = -4 a 3 e b* = 4 a -2.

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO

[001]A presente invenção se refere a uma composição de vidro cinza neutro que tem uma composição básica sílico-sódico-cálcica que contém Fe20s numa proporção de 0,40 a 0,80%; TÍO2 numa proporção de 0,05 a 2,0%; E^Os numa proporção de 0,2 a 2,5%; CuO numa proporção de 20 a 200 ppm; Se numa proporção < 10 ppm; carbono numa proporção de 0,08 a 0,10%; e de 15 a 50% de ferroso (redox). O vidro tem uma transmissão de luz > 65%, uma transmissão solar (Ts) < 55%; uma transmissão ultravioleta < 40% com valores de cor a* = -4 a 3 e b* = 4 a-2.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA CORRELATA

[002]O vidro colorido é um vidro ao qual, durante 0 processo de fabricação são incorporados óxidos metálicos e alguns colorantes como selênio metálico. Como resultado de investigações anteriores, sabe-se que a incorporação de selênio tem como resultado a coloração rosa salmão, a combinação de óxido de ferro-selênio (Fe2θ3-Se confere ao vidro coloração café avermelhado; assim mesmo são reduzidas as transmissões de radiação ultravioleta luz visível e luz solar; por outro lado a incorporação de óxido de cobalto (C03O4) resulta em uma coloração azul, a combinação de óxidos de ferro-cobalto confere tonalidades que variam do azul violáceo (baixo teor de ferro) até um azul escuro com uma maior concentração de óxido de ferro. Modificando-se a quantidade e a relação dos três colorantes “selênio- ferro e óxido de cobalto” acrescentado a condições de oxirredução na atmosfera da fusão do vidro e/ou mistura, é obtido um vidro com alta transmissão de luz, um bom bloqueio de transmissão de calor solar e também cores, incluindo 0 cinza.

[003]O vidro cinza de modo tradicional é obtido pela combinação de colorantes distintos: 0 verde é gerado pelo óxido de ferro (Fe20s), 0 rosa por selênio (Se) e o azul por meio do óxido de cobalto (C03O4); algumas patentes substituem C03O4 por óxido de níquel (NiO) e óxido de manganês (MnO).

[004]Os vidros de cores neutras com uma baixa transmissão de luz podem ser processados pela combinação de colorantes Fe2θ3-Se-Cθ3θ4, modificando-se as concentrações e as relações.

[005]Diversas patentes foram desenvolvidas para a obtenção do vidro cinza com a finalidade “automotiva”, que tenham uma transmissão de luz acima de 70, que satisfaz as exigências do Padrão Federal de Segurança de veículos motorizados dos Estados Unidos (U.S. Federal Motor Vehicle Safety Standard). No caso da indústria da construção não existem restrições e podem ser usados valores pequenos tais como, por exemplo, uma espessura entre 1,6 e 12 mm.

[006]Os vidros descritos em quase todas as patentes da técnica anterior se referem a um tipo de vidro cinza neutro para fins automotivos, que se baseiam em tres componentes básicos: óxido de ferro, óxido de cobalto e selênio. Estes componentes são adicionalmente combinados com óxido de níquel ou óxido de manganês habitualmente denominado dióxido de manganês usando diferentes proporções, e, em conjunto com a formulação típica de um vidro sílico-sódico-cálcico constituem a composição básica do vidro.

Efeito do Óxido de Ferro (Fe20s) em Vidro Sílico-Sódico-Cálcico.

[007]O ferro está presente no vidro (sílico-sódico-cálcico) nos dois estados de oxidação: como óxido ferroso (FeO) e como óxido férrico (Fe2θ3). Cada estado de oxirredução confere propriedades diferentes; 0 íon ferroso tem uma faixa de absorção ampla e intensa centralizada em 1050 nm, 0 que se traduz na redução de radiação infravermelha. Além disso, esta faixa se estende até a região da luz visível diminuindo a transmissão de luz e conferindo uma coloração azulada ao vidro; por outro lado, 0 íon férrico apresenta uma faixa intensa de absorção localizada na região ultravioleta 0 que impede a transmissão de radiação ultravioleta através do vidro e outras duas faixas fracas na região da luz visível localizadas entre 420 nm e 440 nm, o que produz uma ligeira redução da transmissão da luz e uma coloração amarelada no vidro [1,2].

[008]O equilíbrio entre o óxido ferroso e o férrico tem um efeito direto sobre as características da cor e transmitância do vidro.

[009]O exposto acima significa que quanto maior for a quantidade do ferro férrico (F+3) presente no vidro, tanto maior será a absorção da radiação ultravioleta e a transmissão da luz aumentará; assim como a tonalidade amarelada; no entanto, se o conteúdo do ferro ferroso (Fe+2) aumentar como resultado da redução química de Fe2θ3, a absorção da radiação infravermelha aumentará, mas a absorção da radiação ultravioleta diminuirá e a transmissão da luz também (o que é indesejável).

[0010]A variação da concentração de FeO em relação a Fe2Ü3 resulta em uma alteração de cor no vidro. O deslocamento da tonalidade pode ser modificado do amarelo (Tuv menor, TL e Ts maiores) passando pelo verde, azul até alcançar a cor de âmbar. Dos resultados experimentais anteriores foi descoberto que a cor se altera do seguinte modo. Amarelo - baixo teor de ferroso (12%) - alta transmissão de luz (alto nível de íon férrico) Amarelo Esverdeado (16%) Verde Amarelado (20%) Verde (25% valor típico de vidro verde) Verde azulado (29%) Azul Esverdeado (35%) Azul (50%) Verde Oliva (60%) Champanhe (65%) Âmbar - alto teor de ferroso (75%) - baixa transmissão de luz (baixo teor de íon férrico).

[0011]Para se controlar o equilíbrio entre o óxido ferroso e o férrico e se obter um vidro de controle solar, é necessário se estabelecer diversas condições, em mistura e em atmosfera de fusão. No primeiro caso ajusta-se a concentração de agentes redutores como carbono e oxidante tais como sulfato de sódio e nitrato de sódio. No tocante às condições de fusão, é necessário se ajustar a atmosfera com maior ou menor teor de oxigênio em função do desempenho térmico e tonalidade do vidro desejado.

Efeito do óxido de titânio (TiOz) em vidro sílico-sódico-cálcico

[0012]A forma mais estável do titânio nos vidros é a tetravalente (Ti4+), 0 que se explica por sua configuração eletrônica edO [Fernández Navarro J.M. “El vidrio”; Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, 1991]. A forma trivalente poderia conferir uma coloração, embora este efeito não se encontre no vidro sílico-sódico-cálcico [Weyl A. Woldemar “Coloured Glasses” Societe of Glass Technology, Scheffiel, 1976]. O documento “Efeitos de dióxido de titânio em vidro” por M.D. Beals, The Glass Industry, setembro de1963, pp 495 a 531 descreve 0 interesse que foi mostrado pelo dióxido de titânio como um constituinte do vidro. Os efeitos produzidos pelo uso de dióxido de titânio, incluídos os comentários de que 0 TÍO2 aumenta muito 0 índice de refração, aumenta a absorção da luz na faixa ultravioleta e que é menor a viscosidade e tensão superficial. Dos dados sobre 0 uso de dióxido de titânio em esmaltes, foi indicado que 0 TÍO2 aumenta a durabilidade química e atua como um fundente. Em geral os vidros claros que contêm dióxido de titânio podem ser encontrados em todos os sistemas comuns de formação de vidro (boratos, silicatos e fosfatos). As regiões distintas de formação de vidro para sistemas que contêm dióxido de titânio não se agrupam no mesmo lugar, uma vez que a organização da discussão se baseia mais nas propriedades e usos do vidro que contém dióxido de titânio mais do que simplesmente na sua constituição.

Efeito do óxido de cobre (CuO) em vidro sílico-sódico-cálcico

[0013]O óxido de cobre confere normalmente ao vidro sílico-sódico-cálcico uma coloração azul turquesa e uma redução da transmissão de luz devido a uma faixa ampla de absorção localizada na região visível centrada em 780 nm aproximadamente. No entanto esta faixa se estende até as regiões do infravermelho próximo e ultravioleta, provocando uma ligeira redução deste tipo de radiações no vidro. A coloração azulada se associa com a presença do íon cobre divalente, mas o cobre pode estar presente no estado monovalente e não conferir cor.

[0014]Para tal fim, a coloração e as propriedades que este composto confere dependem não somente da quantidade de cobre presente no vidro, como também do equilíbrio entre os dois estados de oxidação [Bamford C.R. “Colour Generation and Control in Glass”, Elsevier, 1977]

[0015]O óxido de cobre é incorporado como elemento chave para desenvolver a coloração azul necessária para ajustar a tonalidade cinza neutra (Patente 7.902.097)

Efeito do Selênio sobre o vidro Sílico-Sódico-Cálcico

[0016]A adição de selênio ao vidro sílico-sódico-cálcico pode produzir uma coloração rosa devido à presença de selênio atômico. O selênio é um dos descolorantes físicos mais utilizados para vidros com traços de ferro provenientes como impureza indesejável nas matérias primas, pois a sua coloração neutraliza os íons ferroso e férrico presentes no vidro [Bamford C.R. “Colour Generation and Control in Glass”, Elsevier, 1977; Fernández Navarro J.M. “El vidrio”; Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, 1991].

[0017]A combinação de ferro e selênio no vidro sílico-sódico-cálcico confere uma coloração café rosado e uma redução de transmissão de luz, devido a uma faixa de absorção localizada na região de luz visível entre 490 e 500 nm (faixa análoga à do selênio atômico). Esta faixa se estende até a região ultravioleta, provocando também a redução deste tipo de transmissão no vidro.

[0018]A intensidade da coloração e as propriedades finais do vidro são função da concentração de óxido de ferro e selênio no vidro.

[0019]Para concentrações superiores a 0,1% de Fe20s é preciso se empregar selênio juntamente com pequenas quantidades de óxido de cobalto < 0,0001% que compensa melhor a tonalidade do ferro; com estas misturas é obtida a tonalidade neutra, mas a transmissão visível é afetada [Fernández Navarro J.M. “El vidrio”; Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, 1991].

Efeito do Óxido de Érbio (Er2θs) no vidro Sílico-Sódico-Cálcico

[0020]Recentemente, o emprego de óxidos de terras raras, em formas tanto de óxidos puros ou concentrados de diversas terras raras vem ganhando importância no tocante ao seu estudo e sua aplicação prática. Alguns estudos tratam do efeito descolorante do óxido de érbio como descolorante físico o que é explicado pela cor rosada característica que é capaz de conferir aos vidros.

[0021]O estudo realizado permite que se chegue à conclusão de que o óxido de érbio é um excelente descolorante físico para os vidros sílico-sódico-cálcicos. No vidro de base estudado (0,033% de Fe2θ3, Fe2+/Fe3+ = 0,26) seria necessário aproximadamente 0,040% de E^Os para se obter um efeito satisfatório. As quantidades de óxido de érbio serão, naturalmente, função do teor de ferro do vidro e do sistema de descoloração química empregado. Para outro tipo de vidro, o emprego do sistema de cálculo proposto permita que se deduzam as quantidades de érbio mais adequadas para a sua descoloração [Referência Gago Garcia R.E., Tamargo Joglar A Estúdio teórico práctico dei empleo dei óxido de érbio como decolorante del vidrio silico-sodico-calcio Jornadas científicas sobre cerâmica y vidrio Universidad de Oviedo y Sociedad Espanola de Cerâmica y Vidrio -1981]

[0022]0 óxido de érbio apresenta vantagens em relação ao selênio, devido à sua estabilidade química e à facilidade na dosagem e no controle por não ser volátil. Por outro lado, é claramente favorável a direção específica em que age sobre a cor.

[0023]Já se conhecem atualmente, alguns desenvolvimentos que utilizam componentes básicos para produzir um vidro de cor, a patente norte-americana No. 7071133 concedida a Arbab e colaboradores, em 4 de julho de 2006, por exemplo, tem um valor de vidro redox de 0,2 a 0,675; a patente norte-americana No. 6821918 concedida a Boulos e colaboradores, em 23 de novembro de 204 na qual o óxido de ferro, óxido de cobalto, selênio e manganês são utilizados como componentes principais. O composto de manganês está presente numa proporção de 0,1 a 0,5% em peso sobre a base de MnO2 na composição do vidro. A presença de manganês evita substancialmente a formação da cor âmbar. Este composto de manganês pode ser acrescentado aos componentes de carga do vidro numa variedade de formas, tais como, mas sem limitação, MnCte, MnsCU, MnO, MnCOs, MnSCU, MnF2, MnCl2 etc.

[0024]Alguns outros vidros descritos em outras patentes como as mencionadas nos parágrafos seguintes, além dos três componentes mencionados, diferentes elementos metálicos conferem as características ao produto final que permitem a eles um valor de TLA > 70% com a finalidade de ser utilizado na construção e indústria automobilística.

[0025]A patente norte-americana No. 6114264, por exemplo, concedida a Krumwiede e colaboradores, em 5 de setembro de 2000, a cor do vidro é caracterizada por comprimentos de onda dominante na faixa de 480 a 555 nanômetros, uma pureza de excitação de não mais de 8 por cento e um fator de transmissão luminosa de 70 por cento ou mais em uma espessura de 3,9 milímetros. A patente norte-americana No. 6998362 concedida a Higby e colaboradores, em 14 de fevereiro de 2006, na qual a cor de vidro é caracterizada por um comprimento de onda dominante de menos 560 nanômetros, com uma pureza de cor não superior a 6 por cento e uma transmissão de luz visível de 70 por cento ou mais com uma espessura de 4 milímetros, e onde a porcentagem de redução do ferro total varia entre 21% e 34%. A patente norte-americana No. 7.179.763 concedida a Teyssèdre e colaboradores, em 20 de fevereiro de 2007, tendo o vidro uma transmissão de luz geral com um iluminante A acima de 67 para uma espessura de vidro igual a 3,85 mm; e a patente norte-americana No. 5.958.811 concedida a Sakaguchi em 28 de setembro de 1999 em que uma composição de vidro de absorção de radiação infravermelho e ultravioleta tem uma transmissão de luz visível de 70% ou mais, medida com um padrão de CIE iluminador, quando este vidro tem uma espessura de 3,25 a 6,25 mm. A composição do vidro inclui CoO, Se e Fe20s como componentes principais, assim como de terras raras Ceθ2 e La20s.

[0026]As patentes norte-americanas Nos. 6235666 (Cochran e colaboradores), 6.403.509 (Cochran e colaboradores), e 6498118 (Landa e colaboradores), 6573207 (Landa e colaboradores), 6521558 (Landa e colaboradores), 6716780 (Landa e colaboradores,), 7135425 (Thomsen e colaboradores) e 7151065 (Thomsen e colaboradores) estão relacionadas com vidros com uma transmissão luminosa superior a 70 por cento. Seus principais colorantes são CoO, Se e Fe20s. O Se e CoO pode ser parcial ou totalmente substituído por uma combinação de terras raras, tais como Er2θs, Y2O3, H02O3, Ceθ2. As composições de vidro relacionadas com 0 uso de terras raras são mostradas nas patentes norte-americanas No. 6521558 (Ksenia A. Landa e colaboradores) e No. 6573207 (Ksenia A. Landa e colaboradores) que se referem a uma composição de vidro cinza que emprega como uma porção colorante pelo menos óxido férrico/ferroso e érbio (EteOs) e também, de preferência, selênio e cobalto. A patente No. 6498118 (Ksenia A. Landa e colaboradores) se refere a uma composição de vidro que emprega uma porção colorante de pelo menos um ferro (total de ferro expresso como Fe2θs), érbio (EteOs, por exemplo) e hólmio (H02O3, por exemplo).

[0027]Além disso, a patente norte-americana No. 5308805 concedida a Baker e colaboradores em 4 de maio de 1994 descreve um vidro cinza neutro com uma baixa transmissão em que um dos elementos reivindicados é 0 óxido de níquel em proporções de 100 a 500 ppm.

[0028]No passado, a absorção de vidros de cor cinza absorventes de calor que continham níquel na sua estrutura, frequentemente era produzida durante a fundição do vidro, e inclusões de níquel em forma de sulfeto, que apareciam como pequenas partículas invisíveis eram impossíveis de se distinguir, uma vez formado 0 vidro. Estas inclusões de sulfeto de níquel se devem ao seu alto coeficiente de expansão térmica e podem causar tensões térmicas suficientes para fratura uma placa de vidro. Este é um problema especial quando as peças de vidro são submetidas a um tratamento térmico como 0 temperado e nas quais a presença de sulfeto de níquel provoca uma porcentagem excessiva de peças danificadas durante 0 processo de têmpera ou como consequência do processo de têmpera.

[0029]Uma desvantagem adicional dos vidros que contêm níquel é a alteração de cor a que são submetidas após 0 processo térmico, como, por exemplo, depois da têmpera.

[0030]Adicionalmente, a patente norte-americana No. 5.308.805 concedida a Baker e colaboradores, em 4 de maio de 1994, descreve um vidro cinza neutro de baixa transmissão no qual um dos componentes reivindicados é óxido de níquel em proporções de 100 a 500 ppm.

[0031]No passado, os vidros de cor cinza absorventes de calor que continham níquel na sua estrutura apresentavam frequentemente inclusões de níquel na forma de sulfeto que, durante a fusão do vidro, vão se formando até aparecerem como pequenas partículas invisíveis impossíveis de serem distinguidas a olho nu em um vidro já formado. Estas inclusões de sulfeto de níquel devido ao seu alto coeficiente de expansão térmica podem causar esforços térmicos suficientes para produzir fraturas em uma placa de vidro. Este é um problema específico nas peças de vidro que são submetidas a um tratamento térmico com a têmpera, na qual a presença do sulfeto de níquel provoca uma porcentagem excessiva de quebra de peças durante o processo de têmpera ou como consequência do processo de têmpera.

[0032]Uma desvantagem adicional dos vidros que contêm níquel é a alteração de cor que estes sofrem depois do processo térmico tal como, por exemplo, depois da têmpera.

[0033]A patente norte-americana No. 5.023.210 concedida a Krumwide e colaboradores, em 11 de junho de 19i91, descreve uma composição de um vidro cinza neutro de baixa transmissão (tendo o vidro uma transmitância luminosa inferior a 20%) que não utiliza níquel. Com a finalidade de obter as características análogas às de um vidro cinza neutro, Krumwide utiliza óxido de cromo em proporções de 220 a 500 ppm de CteOs, da sua composição, que nestas proporções produz uma tonalidade cinza e ajusta os níveis de selênio e de óxido de cobalto para produzir o mesmo em tonalidade neutra. No entanto, nas referências anteriores não é mencionada uma preferência de não se utilizar estes compostos devido aos problemas apresentados pela dificuldade de se fundir os compostos de cromo (patente norte-americana No. 4.837.206), e, além disso, devido ao fato de que estas têm dificuldade para eliminar os materiais sólidos que contêm estes compostos. Mesmo assim, na patente norte-americana No. 5.308.805 é mencionado o inconveniente do óxido de cromo utilizado como agente colorante, uma vez que requer o uso de operações e aparelhagem adicionais aos convencionais dentro dos fornos de fundição, para serem atingidas as condições necessárias para produzir os vidros desejados.

[0034]A patente norte-americana No. 5. 346.867, concedida a Jones e colaboradores, em 13 de setembro de 1994, descreve uma composição de um vidro absorvente de calor, tendo uma cor cinza neutro que utiliza manganês e óxido de titânio para aumentar a retenção do selênio (que é um componente de alto custo), durante o processo de produção. O vidro cinza neutro tendo um controle da espessura de 4 mm, uma transmissão de luz usando um iluminante “A” de 10,0% a 55,0%. Embora através de referências anteriores (patente norte-americana No. 4.873.206) se saiba que o uso do manganês tem a tendência de formar uma coloração café amarelada quando é exposto à radiação ultravioleta, tornando difícil se manter a uniformidade do produto, e que o uso do titânio produz uma coloração amarelada quando o vidro entra em contato com o estanho líquido do processo de flutuação. É isso que torna indesejáveis estes dois aspectos durante a produção do vidro devido ao fato de que torna crítico o controle de cor para a obtenção da tonalidade desejada durante a fabricação. Jones e colaboradores mencionam na sua patente ‘867, que o processo de solarização é um fenômeno associado com a alteração de Fe3+ em Fe2+ o que produz uma alteração indesejável na cor, mencionando-se que se descobriu que isso não sucede no vidro que é descrito e, além disso, o uso do óxido de titânio é incorporado ao vidro para se obter uma faixa desejada de comprimento de onda dominante, assim como para reduzir a transmissão da radiação ultravioleta.

[0035]Por outro lado, é fato conhecido das versados na técnica que adição ou substituição de um ou mais colorante por outro ou outros ou pela alteração da quantidade proporcional relativa na composição do vidro afeta não somente a cor do produto como, por exemplo, o comprimento de onda dominante da cor ou a pureza de excitação, como também a transmissão luminosa, a absorção de calor e propriedades adicionais tais como a transmissão de radiações ultravioleta e infravermelha.

[0036]É fato bem conhecido que o cobre foi considerado um aspecto importante na produção de vidro, cerâmicas e de pigmentos coloridos. Foi reconhecida, por exemplo, a coloração da cerâmica persa por sua tonalidade conferida pelo cobre. É especialmente interessante para os artistas ceramistas o azul turquesa e especialmente o azul egípcio e persa escuro (Waldemar A. Weil; Colored Glasses, Society of Glass Technology, Great Britain, P. 154-167, 1976).

[0037]0 cobre foi usado nas composições de vidro não somente naquelas do tipo sílico-sódico-cálcico, mas em algumas outras tais como aquelas que contêm, por exemplo, borossilicato. Portanto, a cor desenvolvida depende da base do vidro, da sua concentração e do seu estado oxidação.

[0038]No caso do vidro mencionado como base, o cobre na forma de óxido confere uma coloração azul de uma tonalidade esverdeada, especificamente turquesa, no entanto, no vidro o cobre pode estar no seu estado monovalente, que não confere nenhuma cor. Assim, a coloração azul esverdeada depende não somente da quantidade de cobre presente, como do equilíbrio iônico entre os estados cuproso e cúprico. A absorção máxima do óxido de cobre se encontra em uma faixa centralizada em 780 ηm e um pico máximo fraco secundário está presente nos 450 ηm, que desaparece com altos teores de soda (aproximadamente de 40 por cento em peso) (C. R. Bamford, Colour Generation and Control in Glass, Glass Science and Technology, Elsevier Scientific Publishing Company, P. 48-50, Amsterdam, 1977).

[0039]Na produção de vidro vermelho rubi, uma mistura contendo óxido de cobre juntamente com algum agente redutor (habitualmente é usado SnO) é fundida em condições redutoras. A mistura inicial mostra a cor azul característica do cobre II, mas logo que se inicia a fusão, a cor se altera para uma cor amarelo palha pálido que se produz durante esta etapa. Devido a um tratamento térmico a uma temperatura entre o ponto de recozimento e o de abrandamento, se desenvolve a cor vermelho rubi. Se durante a fusão o estado de redução for levado além de uma etapa crítica, a cor se altera para café e tem uma aparência opaca ou “apagada”. Por outro lado, se o cobre for insuficientemente reduzido, alguns traços de cor azul se conservam e a cor vermelho rubi não se desenvolve (Amai Paul, Chemistry of Glasses, Chapman and Hall, P. 264-270, Londres, 1982).

[0040]A patente norte-americana No. 2.922.720 concedida a Parks e colaboradores em 20 de junho de 1957, é feita menção ao uso do cobre no vidro como: "... O cobre foi usado como agente colorante para vidro ao ser desenvolvida uma coloração vermelho rubi, mas para poder obter a cor em um forno de fusão aberto, é necessário o uso de cianogênios como agente redutor...”, adicionalmente menciona o efeito do cobre na coloração do vidro como sendo devida à suspensão coloidal de partículas de cobre metálico no vidro e, por analogia, é criado um tamanho de partícula que produz as cores vermelho rubi, dependendo a intensidade da cor da concentração do cobre. Para tamanhos de partículas menores o efeito de cor é nulo.

[0041]De acordo como exposto acima, a presente invenção incorpora o uso de óxido de érbio como descolorante para neutralizar a tonalidade esverdeada que confere o óxido de ferro necessário para diminuir a transmissão solar; por outro lado a incorporação do titânio tem como objetivo reduzir a transmissão UV com um efeito no movimento da cor até a tonalidade amareladas. Finalmente, o óxido de cobre é utilizado para ajustar a cor conferida pelo titânio e pelos óxidos presentes de ferro. A incorporação do óxido de cobre confere a tonalidade azulada e fica evitado o uso de óxido de cobalto que se usou tradicionalmente para este fim.

[0042]0 óxido de érbio apresenta vantagens em relação ao selênio, devido à sua estabilidade química e à facilidade na dosagem e controle por não ser volátil. Por outro lado, também é claramente favorável a direção específica em que atua sobre a cor.

[0043]0 estudo publicado em “Jornadas científicas sobre cerâmica y vidrio” permite se chegar à conclusão de que o óxido de érbio é um excelente descolorante físico para os vidros sílico-sódico-cálcicos. Nas suas conclusões é indicado que um vidro de base de 0,03% de Fe2Ü3 e 26% de redox exigiria aproximadamente 0,040% de Er2Ü3 e com isso se obtém um efeito satisfatório.

[0044]0pcionalmente, em alguns exemplos é incorporado selênio para complementar a coloração avermelhada, que é necessária para o ajuste da cor verde. De acordo com o exposto acima, uma composição de base sílico-sódico- cálcica compreendendo: Fe20s numa proporção de 0,40 a 0,80%, TÍO2 numa proporção de 0,05 a 2,0%; EteOs numa proporção de 0,2 a 2,5%; CuO numa proporção de 20 a 200 ppm; Se numa proporção < 10 ppm; carbono numa proporção de 0,0 a 0,1%; e de 15 a 50% de ferroso (redox), tendo 0 vidro uma transmissão de luz iluminante “A” superior a 65%, uma transmissão solar (Ts)< 55%; uma transmissão ultravioleta < 40% com valores de cor a* = -4 a 3 e b* = 4 a -2.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0045]Portanto, um objetivo principal da presente invenção consiste em proporcionar uma composição de um vidro cinza neutro que incorpora 0 uso de óxido de érbio como descolorante para neutralizar a tonalidade esverdeada que confere 0 óxido de ferro necessário para diminuir a transmissão solar.

[0046]Um objetivo principal da presente invenção, é proporcionar uma composição de um vidro cinza neutro em que a quantidade de óxido de cobre varia de 20 a 200 ppm de CuO e seu efeito sobre 0 processo é uma parte crítica da composição de vidro.

[0047]Um objetivo adicional da presente invenção consiste em propor uma composição de um vidro cinza neutro que incorpora opcionalmente 0 selênio para complementar a coloração avermelhada que é necessária para o ajuste da cor verde.

[0048]Estes e outros objetivos e vantagens do vidro cinza neutro da presente invenção serão evidentes aos versados na técnica com a leitura da descrição detalhada da mesma que segue abaixo.

DESCRIÇÃO DETALHADA INVENÇÃO

[0049]A composição típica de um vidro sílico-sódico-cálcico usado na indústria automotiva e formado por meio do processo conhecido de flutuação de vidro é caracterizada pela seguinte formulação com base em porcentagem em peso em relação ao peso total do vidro:

[0050]A composição de vidro cinza neutro da presente invenção é baseada na composição já descrita à qual foram adicionados os seguintes compostos colorantes para ser obtida uma cor cinza:

[0051]A composição de vidro poderia incluir adicionalmente selênio em uma proporção < 10 ppm, para complementar a coloração avermelhada para o ajuste da cor verde.

[0052]0 vidro tendo uma transmissão de luz > 65%, transmissão solar (Ts) < 55%, transmissão ultravioleta < 40% com valores de cor a* = -4 a 3 e b* = 4 a -2.

[0053]Seguem abaixo exemplos específicos da composição sílico-sódico- cálcica de acordo com a presente invenção, tendo as propriedades físicas correspondentes de transmissão no visível, de radiação infravermelha e ultravioleta par um vidro que tem uma espessura entre 3,74 e 4,53 mm.

TABELAS 1 A 5

[0054]0s exemplos mostrados nas Tabelas 1 a 5 mostram os resultados da composição sílico-sódico-cálcica em combinação com os compostos colorantes já citados. Os exemplos 1 a 9 e 13 mostram os resultados da composição sílico-sódico- cálcica sem a adição de óxido de cobre (CuO) e selênio. O exemplol mostra que a composição de vidro sem CuO, selênio, TÍO2 e E^Os afeta a transmissão UV, que é superior a 40.

[0055]Nos exemplos 10 a 12 e 14 a 35 foi acrescentado 0 óxido de cobre para se ajustar a cor conferida pelo titânio e pelos óxidos presentes no ferro. A incorporação do óxido de cobre confere a tonalidade azulada. Com a exceção dos exemplos 10 e 14, a transmissão de luz se mantém acima de 65. As propriedades e a cor são para um vidro com uma espessura de 3,8 a 4,53 mm.

[0056]0s exemplos 25 a 27 e 29 a 31 mostram opcionalmente a adição de selênio para complementar a coloração avermelhada necessária para 0 ajuste da cor.

[0057]Exceto pelos exemplos 1, 2, 10, 14 e 16, a composição de vidro tem uma transmissão de luz > 65%, transmissão solar (Ts) < 55%, transmissão ultravioleta < 40% com valores de cor a* = -4 a 3 e b* = 4 a -2. TABELA 1

TABELA 2

TABELA 3

TABELA 4

TABELA 5

[0070]As propriedades físicas tais como a transmissão de luz correspondem a variáveis calculadas com base em padrões internacionalmente aceitos. De modo que a transmissão de luz é avaliada usando-se o iluminante “A” e Observador padrão de 2] conhecido também como de 1931 [Publicação C.I.E. 15,2, ASTM E-308 (1990)]. A faixa de comprimentos de onda empregada para estes fins é de 380 a 780 ηm, integrando-se valores em forma numérica com intervalos de 10 ηm. A transmissão de energia solar representa o calor que o vidro ganha de modo direto avaliando-se de 300 ηm a 2150 ηm com intervalos de 50, 10, 50 ηm, a forma numérica de cálculo usa como padrão reconhecido o ISO/DIS 13837.

[0071]O cálculo da transmissão de radiação ultravioleta (UV) envolve somente a participação da radiação UV solar, motivo pelo qual se avalia na faixa de 300 ηm a 400 ηm a intervalos de 5 ηm, a forma numérica do cálculo usa como padrão reconhecido o ISO/DIS 13837 ou a transmissão da radiação infravermelha (IV), somente se leva em conta, tal como na radiação UV, a faixa em que o espectro solar tem influência, motivo pelo qual se utiliza a faixa da região do infravermelho próximo de 800 a 2150 ηm, com intervalos de 50 ηm. Os dois cálculos empregam os valores de radiação solar de ISO/DIS 13837 já mencionados.

[0072]A quantidade de calor solar que é transmitida através do vidro também pode ser calculada pela contribuição de energia térmica com que participa em cada uma das regiões onde tem influência o espectro solar, que vai desde a região do ultravioleta (280 nm) até a região do infravermelho próximo (2150 nm) que é de 3% para UV, 44% para o visível e da ordem de 53% para IV, no entanto os valores de transmissão de energia solar direta na presente invenção, são calculados com base em uma integração numérica levando-se em conta toda a faixa do espectro solar de 300 a 2150 ηm, com intervalos de 50 ηm e empregando-se os valores de radiação solar dados pelo padrão ISO/DIS 13837.

[0073]As especificações para a determinação de cor tais como o comprimento de onda dominante e a pureza de excitação foram derivados dos valores Tristimulus (X, Y, Z) que foram adotados pela Comissão Internacional de Iluminação (C.I.E.), como um resultado direto de experimentos envolvendo muitos observadores. Estas especificações podem ser determinadas por meio do cálculo dos coeficientes tricromáticos x, y, z dos valores Tristimulus que correspondem às cores vermelha, verde e azul respectivamente. Os valores tricromáticos são lançados em gráfico no diagrama de cromaticidade e comparados com as coordenadas do iluminante “C” considerado como padrão de iluminação. A comparação proporciona a informação para se determinar a pureza de excitação de cor e o seu comprimento de onda dominante. O comprimento de onda dominante define o comprimento de onda da cor e o seu valor se situa na faixa do visível de 380 a 780 nm, ao passo que, para a pureza de excitação, quanto mais baixo for seu valor, maior é a tendência a uma proximidade de uma cor neutra. Uma compreensão mais profunda destes temas pode ser obtida no “Handbook of colorimetry” publicado pelo “Massachussets Institute of Technlogy’, de Arthur C. Hardy, emitido em 1936.

[0074]Do exposto acima foi descrita uma composição de vidro cinza neutra e será evidente aos versados na técnica que podem ser realizados outros aperfeiçoamentos ou melhoras possíveis, que podem ser considerados como incidindo no campo de terminado pelas reivindicações que seguem.

Claims

1. Composição de vidro cinza neutro, com uma base sódio-cálcio-silicato que contém: SÍO2 de 68 a 75% em peso; AI2O3 de 0 a 5% em peso; CaO de 5 a 15% em peso; MgO de 0 a 10% em peso; Na2θ de 10 a 18% em peso; K2O de 0 a 5% em peso; SO3 de 0,05 a 0,30% em peso e CARACTERIZADA pelos colorantes primários a seguir: Fβ2θ3 de 0,40 a 0,80% em peso; TÍO2 de 0,05 a 2,0% em peso; Er2Ü3 de 0,2 a 2,5% em peso; selênio (Se) de 0 a 10 ppm; CuO de 20 a 200 ppm; carvão de 0,045 a 0,080% em peso; e de 15 a 50% de ferroso (redox), em que o vidro tem uma transmissão de luz iluminante “A” superior a 65%, uma transmissão solar (Ts)<55%; uma transmissão ultravioleta <40%, com valores de cor de a* = -4 a 3 e b* = 4 a -2.

2. Composição de vidro, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o selênio compreende entre 0,1 e 7,1 ppm da composição do vidro, para complementar a coloração avermelhada utilizada no ajuste da cor verde.

3. Composição de vidro, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o dito vidro é produzido com uma espessura entre 3,74 mm e 4,53 mm.

4. Composição de vidro, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a faixa de CuO é inferior a 75 ppm para uma espessura de vidro entre 3,76 mm e 4,53 mm.

5. Composição de vidro, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que tem um comprimento de onda dominante de 482,5 nm a 602,2 nm, e uma pureza de excitação de pelo menos 4,6.