BR112021010840A2 - Composição de vidro verde fino de controle solar - Google Patents
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Abstract
COMPOSIÇÃO DE VIDRO VERDE FINO DE
CONTROLE SOLAR. A presente invenção refere-se a uma composição de vidro e
um método para a produção comercial de um vidro de controle solar verde
fino, principalmente para uso na indústria automotiva, como para-brisas
híbridos simétricos ou para-brisas híbridos assimétricos, luzes
laterais e vidros traseiros, que inclui uma composição básica do vidro à
base de silicato de cal sodada, e consiste essencialmente, em
porcentagem em peso: a partir de 1,30 a 2,50% do ferro total expresso em
Fe2O3; a partir de 15 a 40% de Fe2+ (Ferroso) e a partir de 0,15 a
0,65% de FeO, expresso como Fe2O3; a partir de cerca de 0,05 a cerca de
0,30% de SO3; a partir de cerca de 0,02 a cerca de 1,0% de TiO2; a
partir de cerca de 0,0002 a cerca de 0,03% de Cr2O3; e a partir de cerca
de 0,0002 a cerca de 0,015% de CuO. O vidro verde fino de controle
solar tendo uma transmissão de luz iluminante "A" (TLA) maior que 70%,
uma transmitância solar direta (TDS) menor que 51%, uma transmitância de
luz UV total (TUV) menor que 40 % e uma transmitância solar total (TTS)
menor que 63%; um comprimento de onda dominante (¿) de 490 nm a 600; e
pureza de excitação inferior a 7, para espessuras de cerca de 0,7 a 3,0
mm.
Description
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A. Campo da Invenção
[0001] Esta invenção descreve uma composição de vidro verde fino de controle solar, principalmente para seu uso na indústria automotiva para para- brisas híbrido-simétrico ou para-brisas híbrido-assimétrico, luzes laterais e vidros traseiros, aplicado como vidro laminado ou temperado, que tem uma composição soda-cal-sílica, com uma porção de corante em porcentagem em peso de: Fe 2O3 a partir de 1,30 a 2,5%, ferroso (redução) a partir de 15 a 40%, FeO a partir de 0,15 a 0,65% expresso como Fe2O3, SO3 a partir de cerca de 0,05 a cerca de 0,30%, TiO2 a partir de cerca de 0,02 a cerca 1,0%, Cr2O3 a partir de cerca de 0,0002 a cerca de 0,03% e CuO a partir de cerca de 0,0002 a cerca de 0,015%. B. Descrição do Estado da Técnica Relacionado
[0002] Diversas patentes foram desenvolvidas para a produção de vidros verdes para uso automotivo, com transmissão de luz maior que 70% que atende aos requisitos do US Federal Motor Vehicle Safety Standard. Esse percentual de transmissão da luz é necessário para fornecer ao motorista uma boa visibilidade do entorno, cumprindo assim as normas de segurança automotiva. Para a indústria da construção esta restrição não se aplica e podem ser obtidos valores menores, bem como espessuras de cerca de 1,6 a 12 mm.
[0003] Da mesma maneira, é altamente desejável que o vidro possua as propriedades de absorção necessárias para absorver a luz solar prejudicial infravermelha (IR) e ultravioleta (UV), bem como para controlar o acúmulo de calor no interior dos veículos, o que resultará em uma redução no consumo de energia necessária para o equipamento de ar condicionado automotivo e para os próprios veículos e para proteger o interior do veículo da degradação causada pela radiação ultravioleta.
[0004] O controle solar refere-se à capacidade de modificar a quantidade de radiação solar transmitida ou refletida, nas faixas espectrais do ultravioleta próximo (UV; 300 - 380 nm), visível (VIS; 380 - 780 nm) e infravermelho (IR; 780 - 2500 nm). As características de transmissão do vidro de diferentes comprimentos de onda podem ser controladas pela adição de vários agentes corantes absorventes à composição básica do vidro.
[0005] Os vidros divulgados em quase todas as patentes referentes a um tipo de vidro verde para uso automotivo são baseados em três componentes básicos: óxido de ferro, óxido de titânio e óxido de cromo.
[0006] Consequentemente, para aplicações em veículos, tem sido desejável usar corantes para produzir um vidro que seja capaz de filtrar uma grande parte da radiação ultravioleta prejudicial do sol, menor que 39% (medido no comprimento de onda de 300-400 nm e massa de ar 2 ou menos de 35% na mesma faixa de comprimento de onda com massa de ar igual a 1,5), mas que permite a maior quantidade visível possível (da radiação luminosa) a 70% ou mais.
[0007] O ferro se apresenta no vidro (sílica-sódio-cálcio) em dois compostos que dependem do estado de oxidação do ferro: se o ferro for Fe 2+, o composto formado é o óxido ferroso (FeO). Se o ferro for encontrado como Fe 3+, o óxido férrico (Fe2O3) será encontrado. Cada íon confere propriedades diferentes; o íon ferroso tem uma banda de absorção ampla e forte centrada em 1050 nm, o que se traduz em uma diminuição da radiação infravermelha. Além disso, essa banda se estende até a região do visível diminuindo a transmissão da luz e conferindo uma coloração azulada ao vidro. Por outro lado, o íon férrico possui uma forte banda de absorção localizada na região ultravioleta, o que obviamente impede sua transmissão através do vidro e, além disso, possui duas bandas fracas na região do visível localizadas entre 420 e 440 nm, o que causa uma ligeira diminuição na transmissão da luz e uma coloração amarelada no vidro.
[0008] Geralmente, o ferro no vidro e a quantidade de óxido ferroso são expressos na forma de Fe2O3. É comum na indústria expressar a quantidade de óxido ferroso ou férrico como a porcentagem do ferro total. O balanço entre o óxido ferroso e o óxido férrico tem efeito direto nas características de cor e transmitância do vidro. FeO (expresso como Fe2 O3 ) x 100 % Redox (% ferroso) = Fe2 O3 Total
[0009] Isso significa que quanto maior a quantidade de íon férrico (Fe3+) presente no vidro, maior será a absorção da radiação ultravioleta e aumentará a transmissão da luz; bem como a tonalidade amarelada; mas, se o conteúdo do íon ferroso (Fe2+) aumentar como resultado da redução química do Fe2O3, a absorção da radiação infravermelha aumentará, mas a radiação ultravioleta diminuirá assim como a transmissão da luz. Fe3+(amarelo) Fe 2+ (Azul) [Amarelo + Azul = Verde] 2Fe2O3 4FeO + O2
[0010] A variação da concentração de FeO em relação ao Fe 2O3, dá origem a uma mudança de cor no vidro. O deslocamento da cor pode ser modificado a partir do amarelo ao verde, azul até atingir o âmbar. A cor muda da seguinte maneira (de acordo com os resultados experimentais): Amarelo - Baixo teor de ferro (12%) - Alta transmissão de luz (íon férrico alto) Amarelo - Verde (16%) Verde - Amarelado (20%) Verde (valor de vidro verde típico de 25%) Verde azulado (29%) Azul Esverdeado (35%) Azul (50%) Verde oliva (60%)
Champanhe (65%) Âmbar - Alto teor ferroso (75%) - Baixa transmissão de luz (íon férrico baixo)
[0011] A fim de controlar o balanço entre o óxido ferroso e o óxido férrico, necessário para obter um vidro de controle solar, é necessário estabelecer as condições do lote e a atmosfera de fusão; para o primeiro caso, é ajustada a concentração de agentes redutores, como carbono e agentes oxidantes, como sulfato de sódio e nitrato de sódio. Em relação às condições de fusão, é necessário ajustar a atmosfera com conteúdo de oxigênio variável; dependendo do desempenho térmico e da tonalidade de vidro desejada.
[0012] Óxido de titânio (TiO2) em vidros de sílica-sódio-cálcio. É bem sabido que o óxido de titânio também atua como corante e quando usado em combinação com Fe2O3, é possível obter uma redução adicional da transmissão da radiação ultravioleta até o ponto em que a transmissão visível desejada seja alcançada. A forma mais estável de titânio em vidros é tetravalente (Ti4+). A forma trivalente pode conferir coloração; entretanto, esse efeito não é observado no vidro de sílica-sódio-cálcio. No documento M.D. Beals no artigo, "Effects of Titanium Dioxide in Glass", The glass industry, de Setembro de 1963, pp 495-531, descreve o interesse demonstrado pelo dióxido de titânio como constituinte dos vidros. Os efeitos produzidos pelo uso do dióxido de titânio incluíram os comentários de que o TiO2 aumenta muito o índice de refração, aumenta a absorção da luz na região ultravioleta e reduz a viscosidade e a tensão superficial. A partir dos dados sobre o uso do dióxido de titânio em esmaltes, eles notaram que o TiO 2 aumenta a durabilidade química e atua como fundente. Em geral, vidros transparentes contendo dióxido de titânio podem ser encontrados em todos os sistemas comuns de formação de vidro (boratos, silicatos e fosfatos). As várias regiões de formação de vidro para sistemas contendo dióxido de titânio não estão agrupadas em um único lugar, uma vez que a organização da discussão é baseada mais nas propriedades do que no uso de vidros contendo dióxido de titânio do que apenas em sua constituição.
[0013] Existe literatura sobre composições de vidros coloridos com características de absorção de radiação infravermelha e ultravioleta. W.A. Weyl no livro Coloured Glasses, Society of Glass Technology, reimpresso em 1992, descreve diversas teorias de cor em vidros relacionadas às visões atuais da estrutura e constituição do vidro. O uso de cromo e seus compostos para colorir vidros é descrito neste livro. Na indústria do vidro o cromo é adicionado às matérias-primas para se obter uma cor verde esmeralda, típica do Cr3+. O cromo pode estar presente como Cr6+ ou CrO42- para obter uma cor levemente amarela e como Cr2+ através do qual se obtém o verde esmeralda.
[0014] C.R. Bamford, no livro Color Generation and Control in Glass, Glass Science and Technology, Elsevier Science Publishing Co., Amsterdam, 1977; descreve os princípios, os métodos e as aplicações relativas à coloração do vidro. Neste livro o autor considera que três elementos regem a cor da luz transmitida por um vidro, a saber: a cor da luz incidente; a interação do vidro com aquela luz; e a interação da luz transmitida com o olho do observador. Os procedimentos requerem os dados de transmissão espectral do vidro na espessura de vidro relevante e o ângulo de visão relevante.
[0015] K.M. Fyles, no artigo Modern Automotive Glasses, Glass Technology, vol. 37, fevereiro de 1996, pp 2 - 6, considera que x ferro é o corante mais importante em vidros automotivos modernos, pois é o único componente de baixo custo disponível que absorve radiação ultravioleta prejudicial (ferro férrico) e também absorve uma grande razão do infravermelho (ferro ferroso).
[0016] Gordon F. Brewster, et al.. , no artigo “The color of iron containing glasses of varying composition”, Journal of the Society of Glass
Technology, Nova York, EUA, abril de 1950, pp 332-406, está relacionado às mudanças de cor causadas por variações sistemáticas de composição em silicato contendo ferro e vidros sem sílica avaliados em termos de cor visual, transmissão espectral e cromaticidade.
[0017] Outros trabalhos também descrevem a importância do equilíbrio entre óxidos ferrosos e férricos em vidros, como o de N.E. Densem; The equilibrium between ferrous and ferric oxides in glasses; Journal of the Society of Glass Technology, Glasgow, England, May 1937, pp. 374 - 389”; “J. C. Hostetter and H. S. Roberts, “Note on the dissociation of Ferric Oxide dissolved in glass and its relation to the color of iron-bearing glasses”; Journal of the American Ceramic Society, USA, September, 1921, pp. 927 - 938.
[0018] Em relação às patentes que foram desenvolvidas para a obtenção de vidros coloridos utilizando uma composição de vidro à base cal sodada padrão, diferentes elementos metálicos têm sido utilizados para conferir as características desejadas ao produto final, incluindo um TLA> 70%, para uso na indústria automotiva.
[0019] A Patente U.S. nº 4.792.536 por Pecoraro, et al., reivindica um vidro transparente absorvente de infravermelho tendo pelo menos 0,45% em peso de ferro expresso como Fe2O3, transformando um vidro em um produto de vidro plano. As condições de oxidação-redução são controladas em uma etapa do processo de produção e em etapas subsequentes para produzir um vidro com pelo menos 35% do ferro, no estado ferroso, expresso como FeO e que quando formado em um produto de vidro plano de espessura adequada exibe a combinação de transmitância luminosa de pelo menos 65%. A Patente U.S. nº
5.077.133 por Cheng, reivindica um vidro com uma transmitância infravermelha final de não mais do que 15%, composição que inclui 0,51% a 0,96% de Fe 2O3, 0,15% a 0,33% de FeO e 0,2% a 1,4% de CeO2, em que a porcentagem em peso de FeO, representa uma redução percentual do ferro total, expresso como Fe 2O3, a partir de 23% a 29%, de modo que o vidro tenha um comprimento de onda iluminante de C, a partir de 498 a 525 nanômetros (nm) e uma pureza de matiz de 2% a 4%.
[0020] Para obter este último, a patente U.S. nº 5.112.778, também de Cheng, indica que a reação redox é equilibrada entre os óxidos férrico e ferroso, o óxido de cério e o carvão em um vidro à base de silicato de cal sodada, muda para um estado de maior redução quando o teor de ferro total é aumentado de 0,05% a 0,8%. O motivo pelo qual o valor ferroso aumenta em vez de diminuir, situação que já era esperada. Consequentemente, para mudar o estado de redução de forma a obter o mesmo valor ferroso encontrado na menor concentração de ferro total, deve-se diminuir a quantidade de carvão adicionado à fumaça de fundição, que tem um teor total de ferro, a afirmação que é contrária ao ensino do atual estado da técnica, isto é, exigirá menos carvão para um alto teor de ferro total na formulação do vidro à base de silicato de cal sodada.
[0021] A principal desvantagem dos vidros descritos nas patentes de Cheng é, como já foi mencionado, que necessariamente incluem o CeO 2 como agente de controle da redução da formulação, principalmente o Fe 2O3. Outra desvantagem do uso do óxido de cério como componente obrigatório é o alto custo como matéria-prima.
[0022] É bem sabido que o cobre tem desempenhado um papel importante na produção de vidro, cerâmica e pigmentos coloridos. Por exemplo, a coloração da cerâmica persa é reconhecida por sua cor conferida pelo cobre. De especial interesse para os artistas de cerâmica são o azul turquesa e, especialmente, as cores azul escuro egípcio e persa (Waldemar A. Weil; Colored Glasses, Society of Glass Technology, Great Britain, P. 154-167, 1976).
[0023] O cobre tem sido utilizado em composições de vidro, não apenas naquelas do tipo soda-cal-sílica, mas em algumas outras, como as que contêm borossilicato, por exemplo. Portanto, a cor desenvolvida depende do vidro de base, da sua concentração e do seu estado de oxidação.
[0024] Verificou-se que para a produção industrial é viável adicionar CuO, em pequenas concentrações, a 120 ppm para uma espessura de vidro de 4,0 mm e menor que 100 ppm para uma espessura de vidro de 6,0 mm.
[0025] O vidro também pode ser fabricado com uma espessura de cerca de 3,5 milímetros a cerca de 4 mm. Se maiores concentrações de CuO estiverem presentes na câmara de flotação, pode ocorrer um processo de redução na atmosfera, apresentando uma coloração vermelha na superfície do vidro. Este efeito, relacionado ao tempo de residência e à velocidade de avanço da fita de vidro, pode ser intenso e observável na superfície do vidro.
[0026] No caso de um vidro à base de silicato de cal sodada, o cobre na forma de óxido confere uma coloração de um tom azul esverdeado, especificamente turquesa, porém, no vidro, o cobre pode estar em seu estado monovalente, o que não confere nenhuma cor. Portanto, a coloração azul esverdeada depende não apenas da quantidade de cobre presente, mas do equilíbrio iônico entre os estados cuproso e cúprico. A absorção máxima de óxido de cobre está em uma banda centrada em 780 nm e um pico secundário fraco está presente em 450 nm, que desaparece em alto teor de soda (cerca de 40% em peso) (C. R. Bamford, Colour Generation and Control in Glass, Glass Science and Technology, Elsevier Scientific Publishing Company, P. 48-50, Amsterdam, 1977).
[0027] Outro ingrediente conhecido presente no vidro à base de silicato de cal sodada é o trióxido sulfúrico (SO3). O sulfato de sódio (Na2SO4) é adicionado ao lote de matéria-prima do vidro como um agente de refino em alta temperatura, que é usado principalmente como um agente para a eliminação de bolhas, promove o transporte de massa e ataca a sílica livre na superfície do o vidro.
[0028] Durante a fabricação do vidro, o Na2SO4, principal contribuinte do enxofre do vidro, se converte em SO3, que controla a conversão do Fe2O3 em FeO. No entanto, o SO3 presente no vidro final não afeta a capacidade do vidro de transmitir a luz visível. A quantidade de SO3 dissolvido no vidro diminui se ele tiver:
1. Uma quantidade menor (proporcionalmente) de sulfato de sódio.
2. propriedades de fusão maiores
3. tempos de fusão maiores.
4. Um ambiente de forno que possui maior ação de oxidação.
5. Maior redução do ferro a óxido ferroso (maior Fe 2+; menor Fe3+) chegando a um mínimo de 70-75% do Fe2+.
[0029] Portanto, a quantidade e os efeitos do SO3 no lote de vidro devem ser equilibrados de acordo com a quantidade de carbono presente no lote de vidro.
[0030] Além disso, é do conhecimento comum que o SO 3 no lote de vidro deve estar dentro de certas quantidades críticas porque menores quantidades de SO3 no lote de vidro afetarão as propriedades de refino, ou seja, a capacidade de eliminar bolhas no forno de fusão.
[0031] A Patente nº 10.011.521 B2 Nagai et al., descreve um vidro colorido, usando Fe2O3 como um corante principal que fornece uma luz transmitida de azul ou verde na razão de 0,001 a 5% calculada como ferro total Fe 2O3, o principal uso de SO3 deve ser como agente de refino no vidro de fusão, na razão de enxofre total de 0,005 a menos de 0,025% para uma espessura de 4 mm; o uso do SnO2 neste vidro é para ser um agente tamponante da reação de oxidação-
redução do ferro e do enxofre, na razão do estanho total de 0,001 a 5%. Os vidros desta patente têm uma transmitância solar Te de no máximo 65%, uma transmitância de luz Tv (pelo iluminante A, campo visual 2°) de pelo menos 60%, para um vidro de 4 mm de espessura, conforme definido em JIS R3106 (1998).
[0032] A Patente U.S. nº 6.030.911 de Scheffler-Hudlet, et al., emitida em 29 de fevereiro de 2000, que tem um redox de vidro de 0,202 a 0,237% de FeO; expresso como Fe2O3; uma quantidade crítica de 0,15 a 0,18% de SO 3 que não afeta as propriedades de refino e a capacidade do SO 3 de eliminar bolhas, outra patente U.S. nº 6.350.712 de Cabrera, emitido em 26 de fevereiro de 2002 em que óxido de ferro, óxido de titânio e óxido de cromo são usados como componentes principais. O composto de óxido de titânio está presente em uma quantidade de 0,0 a 0,30 em peso. % e óxido de cromo a partir de cerca de 0,01 a 0,03 % em peso.
[0033] A Patente U.S. nº 5.077.133, Cheng, et al. usa uma combinação de ferro moderadamente reduzido e óxido cérico. O vidro resultante exibe uma transmissão de luz iluminante "A" (TLA) maior que 70%, uma transmitância de energia solar total menor que cerca de 46% e uma transmitância de radiação ultravioleta menor que cerca de 38%, com espessura de vidro na faixa de 3 mm a 5 mm, e uma pureza de cor de cerca de 2% a cerca de 4%, usando uma composição de ferro total Fe2O3 a partir de 0,51 a 0,96%, FeO a partir de 0,15 a 0,33% e CeO2 a partir de cerca de 0,2 a cerca de 1,4%.
[0034] Os vidros na patente U.S. nº 5.700.579 de Jeanvoine et al., descreve uma composição de vidro de ferro total Fe 2O3 a partir de 0,75 a 1,4%, FeO a partir de 0,25 a 0,32%, um fator de transmissão de luz total sob iluminante A (TLA) de pelo menos 70%, uma transmissão de energia total (TS) menor que aproximadamente 46% e um fator de transmissão da radiação ultravioleta (T UV) menor que aproximadamente 25%, com uma espessura entre aproximadamente 3 e 3,3 milímetros. A adição de B2O3 de 0 a 5%, Ce 0,1% e TiO2 0,1% conferem aos vidros outras propriedades.
[0035] O vidro proposto na patente U.S. nº 5,776,845 por Boulos et al., Consiste em mais de 0,5 a 1,5% em peso de óxido de ferro total como Fe2O3; em que a razão em peso de Fe2+/Fe3+ é menor que 0,35; 0,10 a 2,00% em peso de composto de manganês como MnO2; e, opcionalmente, qualquer um de: até 1,00 % em peso de óxido de titânio como TiO2, até 1,00% em peso de óxido de cério como CeO2; até 1,00% em peso de óxido de vanádio como V2O5; e até 0,20. % em peso de óxido de cromo como Cr2O3; a composição de vidro tendo, em 4,00 mm de espessura: 55 a 80% de transmitância de luz usando iluminante A com menos de 46% de transmitância ultravioleta medida na faixa de 300 a 400 nanômetros.
[0036] A Patente U.S. nº 5.830.812 por Shelestak, et al., descreve um vidro de cor verde usando uma composição de vidro à base de silicato de cal sodada padrão e, adicionalmente, ferro, cério, cromo e, opcionalmente, titânio como materiais e corantes absorventes de radiação ultravioleta e infravermelha. Preferencialmente, o vidro tem uma cor verde caracterizada por um comprimento de onda dominante na faixa de cerca de 500 a 565 nanômetros com uma pureza de excitação não maior que cerca de 5% e inclui cerca de 0,50 a 1,0% em peso de ferro total, cerca de 0,26 a 0,65% em peso Fe2O3, cerca de 0,05 a 3 % em peso CeO2; 0 a cerca de 2 % em peso de TiO2 e cerca de 20 a 650 ppm de Cr2O3. A razão redox para o vidro é mantida entre cerca de 0,20 a 0,55 e preferencialmente entre 0,20 e 0,30. As composições de vidro divulgadas na presente invenção têm um LTA de pelo menos cerca de 65%, preferencialmente pelo menos 70%, um TSUV não maior que 38%, preferencialmente não maior que 35%, um TSIR não maior que cerca de 35%, preferencialmente não maior que cerca de 30% e um TSET não maior que cerca de 60%, preferencialmente não maior que cerca de 45%.
[0037] A patente de Shelestak usa os óxidos de titânio e principalmente de cério, como corantes, e quando são usados em combinação com o Fe2O3, é possível obter uma redução adicional da transmissão da luz ultravioleta a um ponto onde a visibilidade buscada a transmissão é alcançada. Possui desvantagem quanto ao alto custo, o que torna a formulação muito cara e tende a oxidar o ferro a Fe2O3.
[0038] Além disso, embora o uso de CeO 2 em quantidades de 0,05 a 3,0% forneça absorção de radiação ultravioleta, tem a desvantagem de tender a mudar da cor verde mais desejável, para um tom amarelado inaceitável.
[0039] A Patente U.S. nº 6.589.897 B1 de Foguenne, apresentou uma composição para o vidro verde de 0,7 a 1,3% do ferro total expresso como Fe2O3, 0,18 a 0,25% de FeO, 0 a 0,0040% de Co, 0,0050 a 0,15% de V 2O5, 0,0015 a 0,0250% de Cr2O3, e uma transmissão de luz sob o iluminante A para uma espessura de vidro de 4 mm (TLA) entre 40 e 70%, uma seletividade (SE) maior ou igual a 1,5, uma transmissão de radiação ultravioleta (T UV) menor que 20% e um comprimento de onda dominante (λD) para uma espessura de vidro de 5 mm maior que 490 nm.
[0040] Na patente U.S. nº 6.753.280 B2, Seto et al., os vidros apresentados são conhecidos para usos Li2O a partir de 0,001 a 2%, como corante, 0,4 a 2% de ferro total expresso como Fe 2O3 (T-Fe2O3) em que FeO expresso como Fe2O3 é de 15 a 60% de T-Fe2O3. O vidro tem transmitância de luz visível usando iluminante “A” (TLA) não menor que 70% e transmitância solar total (TTS) não maior que 60%, então o vidro tem uma espessura entre 2,1 mm e 6 mm.
[0041] A Patente U.S. 7.632.767 B2, Nagashima et al., usa uma composição SiO2 a partir de 65 a 75%, B2O3 a partir de 0 a 5%, Al 2 O 3 a partir de 0 a 5%, MgO a partir de 0 a 2%, CaO a partir de 10 a 15%, SrO a partir de 0 a 10%, BaO de 0 a 10%, Li2O a partir de 0 a 5%, Na2O a partir de 10 a 15%, K2O a partir de 0 a 5%, TiO2 a partir de 0 a 0,5 e os seguintes componentes, ferro total expresso como Fe2O3 a partir de 0,4 a 1,0%, CeO2 de 0 a 2,0% em que uma razão de massa de FeO expressa como Fe2 O3 para T-Fe2O3 (FeO/T-Fe2O3) é de 20 a 44%. Em que a transmissão de luz iluminante "A" (TLA) de pelo menos 80% e uma transmitância de energia solar total (TG) de 62% ou menor para um formato de folha com uma espessura de pelo menos 1,3 mm, mas menor que 2,5 mm e para um formato de folha com uma espessura entre 2,5 mm e 6 mm em que a transmissão de luz iluminante "A" visível (TLA) de pelo menos 70%, uma transmitância de energia solar total (TG) de 55% ou menor e uma transmitância de ultravioleta (TUV) de 15% ou menor. No caso do vidro laminado, em que o vidro laminado tem uma transmissão de luz iluminante "A" (TLA) de pelo menos 70% e uma transmitância de energia solar total (TG) de 45%.
[0042] Os vidros na patente U.S. nº 7.682.999 B2 Teyssedre, tem uma composição de ferro total expressa como Fe2O3 de 0,7 a 1,6%, CeO2 de 0,1 a 1,2% e TiO2 de 0 a 1,5%, tendo um fator redox de 0,23 ou menos, estes vidros têm uma transmissão de luz (TLA) de 65% ou maior, uma transmissão de energia (TE) de 46% ou menos para uma espessura de 3 a 5 mm.
[0043] Os vidros na patente U.S. nº 9.573.841 B1, Cid-Aguilar et al., usa uma composição a partir de 0,5 a 1,30% do ferro total expresso como Fe 2O3; de 0,12 a 0,450% de FeO expresso como Fe2O3; a partir de cerca de 0,04 a 1,8% selecionado a partir de TiO2 ou FeTiO3; cerca de 0,2 a 2% de CeO2; cerca de 0,0004 a 0,015% de CuO; e cerca de 0,01 a 0,1% C, em que a composição de vidro tendo uma transmissão de luz iluminante "A" (TLA) maior de 70%, uma transmitância de energia solar total (Ts ISO13837) menor ou igual a 60%, uma transmitância ultravioleta solar (Tuv ISO0959 v1990) menor que 15%, um comprimento de onda dominante de 485 nm a 570 nm e pureza de excitação menor que 11, em uma espessura de 3 a 5 mm.
[0044] Hoje, os fabricantes de automóveis tentam fazer automóveis mais eficientes para atender aos novos padrões de emissão de gases.
[0045] Uma maneira de reduzir o peso total de um veículo é reduzir a espessura do pára-brisa usando lâminas de vidro mais finas; no entanto, uma grande redução na espessura pode não apenas aumentar a preocupação com a segurança, mas também reduzir sua contribuição para a rigidez torcional do veículo, que é aproximadamente 10 por cento da rigidez torcional total com a espessura atual do pára-brisa. PK Mallick, no livro Advanced materials in automotivo engineering, Chapter 2.7, (Woodhead Publishing Limited, 2012).
[0046] Esse problema pode ser resolvido usando vidros com melhor resistência e força, como vidro de borosilicato, vidro de aluminossilicato alcalino ou vidro quimicamente reforçado em um sistema de envidraçamento híbrido.
[0047] Outra preocupação que surge são os elevados níveis de ruído devido à redução da espessura destes para-brisas, uma das formas de o resolver é utilizando polivinil butiral acústico (PVB), conseguindo redução de ruído superior para vidros, Cleary, T., Huten, T., Strong, D., and Walawender, C., "Reliability Evaluation of Thin, Lightweight Laminates for Windshield Applications," SAE Int. J. Passeng. Cars - Mech. Syst.
[0048] Conforme referido no artigo de Leonhard, T., Clearly, T. Moore, M., Seyler, S. et al.., “Novel Lightweight Laminate Concept with Ultrathin Chemically Strengthened Glass for Automotive Windshields,” SAE Int. J. Passeng. Cars – Mech Syst. em que uma mudança de espessura de 5,0 mm para 4,5 mm é proposta para um para-brisa, neste caso usando uma construção assimétrica usando uma camada de 2,1 mm e outra de 1,6 mm, o principal benefício é a porcentagem total de redução de peso de 11,8%, significa 17,5 kg a menos, em comparação com um para-brisa simétrico de duas camadas de vidro de 2,1 mm e um PVB de 0,76 mm para uma área coberta média de 1,4 m 2; usando uma densidade de vidro de 2,5 g/cm3.
[0049] A Patente U.S. nº 9.616.641 B2, Cleary et al., menciona um laminado de vidro que compreende uma folha de vidro externa, que pode ser uma folha de vidro fina quimicamente reforçada ou pode ser uma folha de vidro não reforçada quimicamente, uma folha de vidro interna que pode ser uma folha de vidro fina quimicamente reforçada ou pode ser uma folha de vidro não reforçada quimicamente e uma camada intermediária de polímero formada entre a folha de vidro externa e a folha de vidro interna, e pode ter uma espessura menor que 1,6 mm. E a estrutura de vidro laminado, em que a folha de vidro interna compreende 60-70% mol. SiO2; 6-14% mol. Al2O3; 0-15% mol. B2O3; 0-15% mol. Li2O; 0-20% mol. Na2O: 0-10% mol. K2O; 0-8% mol. MgO; 0-10% mol CaO; 0-5% mol de ZrO2; 0-1% mol. SnO2; 0-1% mol CeO2; menos de 50 ppm de As2O3, e menos de 50 ppm de Sb2O3; em que 12% mol ≤(Li2O+Na2O+K2O)≤20% mol e 0% mol ≤ (MgO + CaO) ≤10% mol. 22. A estrutura de vidro laminado, em que a folha de vidro interna compreende 64-68% mol. SiO2; 8-12% mol. Al2O3; 0-3% mol. B2O3; 0-15% mol. Li2O; 12-16% mol. Na2O; 2-5% mol. K2O; 4-6% mol. MgO; e 0-5% mol. CaO; em que em 66% mol. (SiO2+B2O3+CaO) ≤ 69% mol. (Na2O+K2O+B2O3+MgO+CaO+SrO)>10% mol., 5% mol. ≤MgO + CaO + SrO≤8% mol. (Na2O+B2O3)—Al2O3 ≤2% mol, 2% mol, (Na2O+B2O3)—Al2O3 ≤2% mol, e 4% mol. ≤(Na2O+K2O)—Al2O3≤10% mol. As propriedades físicas do vidro quimicamente reforçado podem ter uma tensão compressiva superficial entre 250 e cerca de 900 MPa e/ou uma tensão central maior que 40 MPa, mas menor que 100 MPa e pode variar em espessura de 0,5 a 1,0 mm.
[0050] O módulo de elasticidade pode variar a partir de cerca de 60 GPa a 85 GPa. O módulo de elasticidade da (s) folha (s) de vidro e da camada intermediária de polímero pode afetar as propriedades mecânicas (por exemplo,
deflexão e resistência) e o desempenho acústico (por exemplo, perda de transmissão) do laminado de vidro resultante.
[0051] A invenção citada por Cleary, explica as principais características necessárias para produzir um envidraçado automotivo com resistência aprimorada e peso reduzido, por meio do uso de vidro quimicamente reforçado e uma camada intermediária de polímero, mas não aborda as propriedades ópticas necessárias para atender o padrão de transmitância de segurança e parâmetros de desempenho solar exigidos na indústria automotiva.
[0052] De acordo com a presente invenção, é fornecida uma composição de vidro de soda-cal-sílica e uma porção de corante, em peso, compreendendo: A partir de1,30 a 2,50% do ferro total expresso como Fe 2O3; de 15 a 40% de Fe2+ (Ferroso) e de 0,15 a 0,65% de FeO, expresso como Fe 2O3; a partir de cerca de 0,05 a cerca de 0,30% de SO3; de cerca de 0,02 a cerca de 1,0% de TiO2; de cerca de 0,0002 a cerca de 0,03% de Cr2O3; e de cerca de 0,0002 a cerca de 0,015% de CuO, a composição de vidro tendo uma transmissão de luz iluminante "A" (TLA) maior do que 70%, uma transmitância solar direta (TDS) menor que 51% e uma transmitância de luz UV total (TUV) menor que 40% e uma transmitância solar total (TTS) menor que 63%, um comprimento de onda dominante de 490 nm a 600; e pureza de excitação menor que 7, para espessuras de cerca de 0,7 a 3,0 mm.
[0053] O principal objetivo da presente invenção é oferecer uma faixa de composições de controle solar, para vidros monolíticos em espessuras a partir de cerca de 0,7 a 3,0 mm, com desempenho solar equivalente. Esta composição de vidro mantém o desempenho solar com um vidro mais fino que permite a redução de peso em veículos.
[0054] É outro objetivo da presente invenção oferecer um vidro fino de controle solar para obter um sistema de envidraçamento laminado leve. Na maioria dos casos, podem ser sistemas laminados híbridos simétricos ou híbridos assimétricos com uma espessura total de cerca de 2,3 a 5,0 mm, que podem ser construídos com vidros transparentes soda-cal-sílica comerciais, vidros com baixo teor de ferro ou alguma outra composição de base, tal como borossilicato ou aluminossilicato alcalino incluindo vidro de troca iônica e não troca iônica e uma camada intermediária de polímero de polivinil ou butiral convencional acústico (PVB).
[0055] Outro objetivo importante é que esse vidro atenda às regulamentações dos Estados Unidos. Federal Motor Vehicle Safety Standard, que exige uma transmissão de luz maior que 70%.
[0056] A FIG. 1 mostra o diagrama esquemático de uma configuração de envidraçamento laminado.
[0057] A FIG. 2 mostra outro diagrama esquemático de uma configuração de vidro laminado triplo.
[0058] A FIG. 3 é um gráfico que mostra o comportamento do óxido de ferro se a espessura for reduzida, por exemplo, para manter o TLuz acima de 70% com uma espessura de 0,5 mm, um valor próximo a 2% de FeO3 é necessário considerando que o ferroso é cerca de 26,5%.
[0059] A composição típica do vidro de soda-cal-sílica formado pelo processo de vidro de flotação para a indústria automotiva, é caracterizado pela seguinte formulação com base na porcentagem em peso em relação ao peso total do vidro, essas porcentagens foram obtidas usando análise de fluorescência de raios-x.
Por peso (%): SiO2 68 a 75 Al2O3 0a5 CaO 5 a 15 MgO 0 a 10 Na2O 10 a 18 K2O 0a5
[0060] A composição de vidro verde da presente invenção é baseada na composição descrita acima, à qual os seguintes compostos de coloração foram adicionados: 1,30 a 2,50% do ferro total expresso como Fe 2O3; a partir de 15 a 40% de Fe2+ (Ferroso) e a partir de 0,15 a 0,65% de FeO, expresso como Fe 2O3; a partir de cerca de 0,05 a cerca de 0,30% de SO 3; a partir de cerca de 0,02 a cerca de 1,0% de TiO2; a partir de cerca de 0,0002 a cerca de 0,03% de Cr 2O3; e a partir de cerca de 0,0002 a cerca de 0,015% de CuO.
[0061] O vidro verde tem uma transmissão de luz iluminante "A" (T LA) maior de 70%, uma transmitância solar direta (TDS) menor que 51% e uma transmitância de luz UV total (TUV) menor que 40% e uma transmitância solar total (TTS) menor que 63%, em que o vidro tem uma espessura de cerca de 0,7 a 3,0 mm.
[0062] Nos últimos anos a tendência na indústria automotiva tem sido reduzir a espessura do vidro sem sacrificar o desempenho térmico dos produtos, portanto, por exemplo, podemos encontrar no mercado automotivo produtos de controle solar temperado com transmissão de luz maior que 70% exigido pelo Padrão Federal ANSI Z 26.1 em espessuras que variam de 4,85 a 3,2 mm, o que significa que a composição é ajustada para cada espessura para atingir um desempenho térmico desejado ou controle solar equivalente.
[0063] Como se sabe, o vidro de controle solar é um termo que se aplica ao vidro que permite que a luz visível proveniente a partir do sol passe pelos sistemas de envidraçamento (janelas e para-brisas) e, ao mesmo tempo, absorva ou reflita muito do calor do sol para o exterior. No caso de sistemas de envidraçamento para visão do motorista, como portas dianteiras e para-brisa de automóveis, a transmissão da luz visível deve atender à norma Federal maior que 70%. Por outro lado, buscam-se valores mínimos de transmissão solar e ultravioleta, de forma que essa composição do vidro mantenha o interior do veículo ou das casas mais confortável do que seria se fosse utilizado vidro convencional. Portanto, menor consumo de energia é necessário em sistemas de ar condicionado, o que resulta em menos poluição e redução de custos.
[0064] Para atingir as características descritas, a presente invenção define a mistura correta de óxido de ferro (Fe 2O3)-Redox (Ferroso) para dar coloração esverdeada e reduzir a transmissão ultravioleta (TUV) e solar (TS), óxido de titânio (TiO2) contribuir para o bloqueio da radiação ultravioleta e do óxido de cobre (CuO) como corantes para ajustar a tonalidade amarelada que pode ser conferida pela adição do óxido de titânio. No entanto, altas concentrações de CuO impactam negativamente a transmissão visível.
[0065] O cálculo da transmissão da radiação ultravioleta (TUV), envolve apenas a participação da radiação UV solar, de forma que é avaliada na faixa de 300 a 400 nm de comprimento de onda usando faixas de 5 nm e massa de ar igual a 1,5 convenção ISO 13837 A padrão.
[0066] As propriedades físicas, como transmissão de luz, correspondem a variáveis calculadas com base em padrões aceitos internacionalmente. Para tanto, a transmissão de luz é avaliada utilizando o iluminante “A” (TLA) e observador padrão de 2 graus também conhecido como 1931 [CIE Publicação, 15.2, ASTM E-308 (1990)]. A faixa de comprimento de onda utilizada para esse fim é a partir de 380 a 780 nm, integrando valores na forma numérica com faixas de 10 nm.
[0067] No cálculo da transmissão infravermelha (TIR) a faixa é composta pela radiação no espectro solar, tendo uma faixa de 800 a 2500 nm, com faixas de 50 nm, utilizando os valores da ISO/DIS 13837.
[0068] A transmitância solar direta (TDS) representa o calor que o vidro transmite de forma direta, avaliando-o a partir de 300 nm a 2500 nm com faixas de 5, 10 e 50 nm, a forma numérica de cálculo usa como valores padrão reconhecidos pela ISO 13837 padrão (massa de ar 1,5 300 a 2500 nm faixas trapezoidais).
[0069] A transmissão de energia solar total (TTS) foi avaliada na faixa de 300 a 2500 nm considerando a velocidade do vento de 4 m/s (estacionado), de acordo com a ISO/DIS 13837.
[0070] As especificações para a determinação da cor, como o comprimento de onda dominante e a pureza da excitação, foram derivadas dos valores tristímulus (X, Y, Z), que foram adotados pela Comissão Internacional de Iluminação (CIE), como resultado direto de experimentos envolvendo muitos observadores. Essas especificações poderiam ser determinadas pelo cálculo dos coeficientes tricromáticos X, Y, Z dos valores tristímulus que correspondem às cores vermelha, verde e azul, respectivamente. Os valores tri-cromáticos foram plotados no diagrama de cromaticidade e comparados com as coordenadas do iluminante “D65” considerado como padrão de iluminação. A comparação fornece as informações para determinar a excitação da pureza da cor e seu comprimento de onda dominante. O comprimento de onda dominante define o comprimento de onda da cor e seu valor está localizado na faixa do visível, de 380 a 780 nm, enquanto para a pureza da excitação, quanto menor o valor, mais próximo tende a ser uma cor neutra. Uma compreensão mais profunda dos tópicos pode ser obtida no “Handbook of Colorimetry” publicado pelo “Massachusetts Institute of Technology”, de Arthur C. Hardy, publicado em 1936.
[0071] As variáveis de cor L*, a* e b* do sistema de cores CIELAB 1976, também são calculadas através dos valores tristímulus.
[0072] A seguir estão exemplos de composições de soda-cal-sílica para folhas monolíticas e laminadas de acordo com a presente invenção com propriedades físicas correspondentes de luz visível (TLA), luz UV (TUV), infravermelho (TIR), solar direto (TDS) e transmitância solar total (TTS).
[0073] A composição dos vidros a seguir foi calculada por fluorescência de raios-x.
[0074] A Tabela 1, exemplos a partir de 1 a 27, descreve composições de vidro verde fino de controle solar com espessura real de cerca de 1,2 a cerca de 4 mm, que mantêm o desempenho solar, como vidro mais fino e podem ser usadas para reduzir o peso em veículos. TABELA 1 Ex1 Ex2 Ex3 Ex4 Ex5 Ex6 Ex7 Ex8 Porcentagem de corantes em peso SiO2 69,4 69,4 70,7 70,1 69,9 70,4 69,7 69,7 Na2O 13,2 13,2 13,2 13,2 13,0 13,2 13,3 13,3 K2O 0,4 0,4 0,3 0,3 0,4 0,4 0,4 0,4 CaO 9,4 9,4 8,5 9,1 9,3 8,9 9,3 9,3 MgO 4,7 4,7 4,3 4,6 4,7 4,5 4,7 4,7 Al2O3 0,77 0,77 0,79 0,78 0,79 0,81 0,79 0,79 SO3 0,26 0,26 0,22 0,23 0,22 0,22 0,25 0,25 Fe2O3 1,77 1,77 1,75 1,64 1,60 1,46 1,47 1,47 Ferroso 30,0 30,0 27,7 28,5 27,7 28,3 27,4 27,4 FeO 0,532 0,532 0,485 0,466 0,444 0,413 0,404 0,404
TiO2 0,057 0,057 0,059 0,057 0,057 0,059 0,059 0,059 Cr2O3 0,0007 0,0007 0,0007 0,0007 0,0009 0,0009 0,0007 0,0007
Propriedades Solares Espessura 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,8 1,8 1,9 (mm) TUV 32,0 30,1 29,7 30,8 30,5 31,1 31,1 29,9 TLA 72,6 71,3 71,5 71,7 71,4 71,4 71,8 70,8 TDS 51,2 49,1 49,4 49,1 48,6 47,9 48,4 47,0 TIR 35,7 33,1 33,5 32,5 31,9 30,4 31,1 29,3 TTS 63,0 61,5 61,7 61,5 61,1 60,6 61,0 59,9
L* 88,8 88,2 88,2 88,3 88,2 88,3 88,4 88,0 a* -5,6 -6,0 -6,0 -6,1 -6,3 -6,6 -6,5 -6,9 b* 3,0 3,2 3,5 3,1 3,0 2,7 2,7 2,9
% Pe 2,2 2,4 2,6 2,3 2,2 2,1 2,1 2,2 Dw (nm) 529,0 529,1 532,7 526,3 523,8 516,1 517,2 517,1 TABELA 1 - continuação Ex9 Ex10 Ex11 Ex12 Ex13 Ex14 Ex15 Ex16
Porcentagem de corantes em peso SiO2 69,8 70,9 70,6 72,4 70,6 70,3 71,3 71,1 Na2O 13,2 13,6 14,6 13,3 13,7 13,5 13,1 14,0 K2O 0,4 0,4 0,3 0,4 0,3 0,4 0,3 0,3 CaO 9,3 8,5 7,7 7,2 8,7 8,9 8,2 8,0 MgO 4,8 4,3 4,2 4,0 4,4 4,5 4,5 4,2 Al2O3 0,79 0,69 0,64 0,70 0,67 0,81 0,69 0,64 SO3 0,24 0,19 0,30 0,24 0,19 0,22 0,25 0,27 Fe2O3 1,30 1,32 1,55 1,74 1,20 1,27 1,62 1,38 Ferroso 28,2 29,3 23,7 19,9 31,4 28,0 20,0 24,3 FeO 0,366 0,385 0,367 0,345 0,378 0,357 0,325 0,335 TiO2 0,059 0,194 0,044 0,049 0,189 0,058 0,048 0,044 Cr2O3 0,0008 0,0004 0,0005 0,0005 0,0005 0,0008 0,0005 0,0005
Propriedades Solares Espessura 2,1 2,1 2,1 2,1 2,2 2,3 2,3 2,4 (mm) TUV 31,9 35,9 30,1 28,6 35,7 30,6 29,5 30,5 TLA 71,7 72,1 71,4 71,5 71,5 70,7 71,5 71,3 TDS 47,5 47,1 47,2 48,1 46,1 45,8 47,6 46,4 TIR 29,3 27,7 29,2 31,2 26,4 27,1 30,1 27,8 TTS 60,3 60,0 60,1 60,7 59,3 59,1 60,4 59,5
L* 88,5 88,7 88,3 88,2 88,5 88,1 88,3 88,3 a* -7,0 -7,2 -7,0 -6,6 -7,5 -7,4 -6,9 -7,3 b* 2,2 1,8 3,1 4,4 1,7 2,3 3,7 2,7
% Pe 2,1 2,3 2,3 3,5 2,5 2,2 2,8 2,2 Dw (nm) 506,5 502,1 519,8 538,7 500,2 506,9 529,5 511,8 TABELA 1 - continuação Ex17 Ex18 Ex19 Ex20 Ex21 Ex22 Ex23 Ex24
Porcentagem de corantes em peso SiO2 71,5 72,1 70,2 70,2 72,9 71,8 70,1 72,4 Na2O 15,0 12,6 14,3 14,3 13,5 13,4 14,5 14,8 K2O 0,3 0,4 0,3 0,3 0,3 0,3 0,4 0,3 CaO 7,1 8,0 8,8 8,8 7,3 8,0 8,8 6,9 MgO 3,7 4,3 4,3 4,3 3,8 4,2 4,2 3,5 Al2O3 0,63 0,70 0,66 0,66 0,66 0,63 0,65 0,63 SO3 0,26 0,23 0,20 0,20 0,23 0,24 0,21 0,24 Fe2O3 1,44 1,62 1,07 1,07 1,31 1,29 0,99 1,14 Ferroso 24,5 18,8 33,2 33,2 23,1 22,3 31,5 26,7 FeO 0,353 0,305 0,355 0,355 0,303 0,288 0,311 0,304 TiO2 0,041 0,049 0,191 0,191 0,044 0,043 0,195 0,043 Cr2O3 0,0004 0,0005 0,0004 0,0004 0,0004 0,0005 0,0004 0,0003
Propriedades Solares
Espessura 2,4 2,5 2,5 2,6 2,6 2,7 2,85 2,85 (mm) TUV 31,6 28,2 37,1 36,2 29,2 28,9 38,0 33,6 TLA 71,2 71,2 71,6 71,0 71,2 71,6 72,3 71,5 T DS 45,6 47,0 45,4 44,4 46,5 47,0 45,7 45,5 TIR 26,0 29,5 24,7 23,5 28,3 29,0 24,6 25,4 TTS 58,9 60,0 58,8 58,1 59,6 60,0 59,0 58,9
L* 88,3 88,1 88,8 88,5 88,2 88,4 89,1 88,0 a* -7,5 -7,0 -8,0 -8,3 -7,1 -7,2 -8,0 -8,5 b* 2,3 4,0 0,5 0,5 3,7 3,3 0,4 1,3
% Pe 2,3 3,1 3,5 3,6 2,8 2,5 3,5 3,2 Dw (nm) 505,7 532,6 493,2 493,2 528,5 522,1 493,0 496,7 TABELA 1 - continuação Ex25 Ex26 Ex27
Porcentagem de corantes em peso SiO2 71,9 72,6 72,1 Na2O 14,1 13,2 13,5 K2O 0,3 0,3 0,3 CaO 7,7 7,9 8,0 MgO 3,9 4,0 4,2 Al2O3 0,63 0,67 0,75 SO3 0,26 0,23 0,15 Fe2O3 1,11 1,03 0,88 Ferroso 24,1 22,3 25,0 FeO 0,268 0,229 0,220 TiO2 0,044 0,045 0,065 Cr2O3 0,0004 0,0004 0,0016
Propriedades Solares Espessura 3,1 3,6 4 (mm) TUV 32,7 30,2 33,3
TLA 71,9 71,7 72,1 TDS 46,3 46,0 45,1 TIR 26,7 26,8 23,9 TTS 59,5 59,3 58,6 L* 88,7 88,6 88,8 a* -7,7 -7,8 -8,0 b* 1,8 2,6 2,2 % Pe 2,5 2,3 2,5 Dw (nm) 500,4 508,7 503,2
[0075] Fazendo agora referência às Figuras 1 e 2, a FIG 1 mostra uma configuração de envidraçamento laminado de acordo com os exemplos das Tabelas 2 e 4; e a Figura 2, mostra uma configuração de envidraçamento laminado de acordo com os exemplos da Tabela 3.
[0076] Em uma primeira modalidade da presente invenção (FIG 1), envidraçamento laminado é formado por três camadas (10). Uma camada externa (12) é um vidro verde fino de controle solar de acordo com a presente invenção, com uma espessura de cerca de 0,7 a 3,0 mm. Uma camada intermediária de polímero (13) é um polivinil butiral convencional ou acústico, PVB, com uma espessura de 0,76 mm. E uma camada interna (14) pode ser construída a partir de um vidro transparente comercial de troca iônica e não troca iônica, de um vidro de borosilicato de troca iônica e não troca iônica ou de um vidro de aluminossilicato alcalino de troca iônica e não troca iônica (Corning Gorilla®Glass), com uma espessura de cerca de 0,5 mm a 2,0.
[0077] Em uma segunda modalidade, (FIG. 2), uma configuração de envidraçamento laminado triplo é formada por cinco camadas (20). Uma camada externa (12) é um vidro verde fino de controle solar, com uma espessura de cerca de 0,7 a 3,0 mm. Duas camadas intermediárias de polímero (13) nas quais a camada intermediária de polímero (13) é um polivinil butiral convencional ou acústico, PVB, com uma espessura de 0,76 mm. A camada central (15) e a camada interna (14) podem ser construídas a partir de um vidro transparente comercial de troca iônica e não troca iônica, de um vidro de borosilicato de troca iônica e não troca iônica ou de um vidro de borosilicato de troca iônica e não troca iônica vidro de aluminossilicato alcalino (Corning Gorilla®Glass), com uma espessura de cerca de 0,5 mm a 2,0.
[0078] Tabela 2 mostra o desempenho de controle solar de composições de vidro verde fino laminado com vidro transparente comercial, como mostrado na FIG. 1. Os Ex 28 e 29 descrevem vidros laminados automotivos típicos atuais. Ex 30 a 59 usando os exemplos 20, 16, 11, 6, 5 e 3 para reduzir a espessura total do vidro laminado, mantendo o desempenho solar. Todos os sistemas laminados foram simulados por meio do software Optics 6, desenvolvido pelo Lawrence Berkeley Laboratory e utilizando camada intermediária de polímero acústico comercial de 0,76 mm de espessura (polivinil butiral, PVB). TABELA 2 Ex28 Ex29 Ex30 Ex31 Ex32 Ex33 Camada externa TxPL 2,1 TxPL 2,3 2,60 mm, Ex 20 1 (mm) Camada interna TxPL 2,1 TxPL 2,3 Claro 1,4 Claro 1.1 Claro 1,0 Claro 0,7 2 (mm) Espessura total 5,00 5,40 4,76 4,46 4,36 4,06 mm Propriedades Solares TUV 2,40 2,30 2,30 2,30 2,30 2,30 TLA 73,9 72,3 70,2 70,3 70,4 70,5 TDS 44,0 41,7 40,0 40,2 40,3 40,5 TIR 23,0 20,1 19,0 19,3 19,4 19,7 TTS 57,7 56,1 54,8 55,0 55,0 55,2 L* 89,7 89,0 88,1 88,1 88,2 88,2 a* -8,2 -8,9 -9,2 -9,1 -9,1 -9,0 b* 2,6 2,7 1,7 1,7 1,7 1,8
% Pe 2,5 2,7 3,3 3,3 3,2 3,2 Dw (nm) 506,6 505,5 498,1 498,2 498,3 498,4 TABELA 2 - continuação Ex34 Ex35 Ex36 Ex37 Ex38 Ex39 Ex40 Camada 2,40 mm, Ex 16 2,10 mm, Ex 11 externa 1 (mm) Camada interna Claro 1,6 Claro 1,4 Claro 1,2 Claro 1,0 Claro 0,7 Claro 1,8 Claro 1,6 2 (mm) Espessura total 4,76 4,56 4,36 4,16 3,86 4,66 4,46 mm Propriedades Solares TUV 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 TLA 70,5 70,6 70,7 70,8 70,9 70,6 70,7 TDS 41,9 42,0 42,2 42,4 42,6 42,4 42,5 TIR 22,5 22,8 23,0 23,2 23,6 23,5 23,7 TTS 56,2 56,3 56,5 56,6 56,7 56,6 56,7
L* 88,0 88,0 88,0 88,1 88,1 87,9 88,0 a* -8,3 -8,2 -8,2 -8,1 -8,0 -8,0 -7,9 b* 3,9 3,9 3,9 3,9 3,9 4,2 4,2
% Pe 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 3,2 3,2 Dw (nm) 522,3 522,7 523,1 523,5 524,1 528,4 528,8 TABELA 2 - continuação Ex41 Ex42 Ex43 Ex44 Ex45 Ex46 Ex47 Camada 2,10 mm, Ex 11 1,80 mm, Ex 6 externa 1 (mm) Camada interna Claro 1,4 Claro 1,2 Claro 1,0 Claro 0,7 Claro 1,8 Claro 1,6 Claro 1,4 2 (mm) Espessura total 4,26 4,06 3,86 3,56 4,36 4,16 3,96 mm Propriedades Solares TUV 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 TLA 70,7 70,8 70,9 71,0 70,7 70,8 70,8
TDS 42,7 42,9 43,0 43,3 43,1 43,2 43,4 TIR 24,0 24,2 24,4 24,8 24,6 24,8 25,1 TTS 56,8 56,9 57,0 57,2 57,0 57,1 57,3
L* 88,0 88,0 88,0 88,1 88,0 88,0 88,0 a* -7,9 -7,8 -7,8 -7,7 -7,7 -7,6 -7,6 b* 4,2 -7,8 4,3 4,3 3,9 3,9 3,9
% Pe 3,2 3,2 3,2 3,2 2,9 2,9 2,9 Dw (nm) 528,4 529,5 529,9 530,6 525,9 526,4 526,8 TABELA 2 - continuação Ex48 Ex49 Ex50 Ex51 Ex52 Ex53 Ex54 Ex55 Camada 1,80 mm, Ex 6 1,60 mm, Ex 5 externa 1 (mm) Camada interna Claro Claro Claro Claro Claro 1,2 Claro 1,0 Claro 0,7 Claro 1,6 2 (mm) 1,4 1,2 1,0 0,7 Espessura total 3,76 3,56 3,26 3,96 3,76 3,56 3,36 3,06 mm Propriedades Solares TUV 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 TLA 70,9 71,0 71,1 70,7 70,8 70,8 70,9 71,0 TDS 43,5 43,7 44,0 43,9 44,0 44,2 44,4 44,6 TIR 25,3 25,6 26,0 26,2 26,4 26,7 27,0 27,4 TTS 57,3 57,5 57,7 57,6 57,7 57,8 58,0 58,1
L* 88,1 88,1 88,1 87,9 87,9 88,0 88,0 88,0 a* -7,5 -7,5 -7,4 -7,3 -7,3 -7,2 -7,1 -7,1 b* 3,9 3,9 3,9 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2
% Pe 2,9 2,9 2,9 3,2 3,2 3,2 3,2 3,3 Dw (nm) 527,2 527,7 528,3 532,2 532,6 533,1 533,5 534,1 TABELA 2 - continuação Ex56 Ex57 Ex58 Ex59 Camada externa 1,40 mm, Ex 3 1 (mm)
Camada interna Claro 1,6 Claro 1,2 Claro 1,0 Claro 0,7 2 (mm) Espessura total 3,76 3,36 3,16 2,86 mm Propriedades Solares TUV 2,00 2,00 2,00 2,00 T LA 70,7 70,8 70,9 71,0 TDS 44,5 44,9 45,1 45,3 TIR 27,5 28,1 28,4 28,8 TTS 58,0 58,3 58,4 58,6 L* 87,8 87,9 87,9 87,9 a* -7,0 -6,9 -6,8 -6,7 b* 4,6 4,6 4,6 4,7 % Pe 3,7 3,7 3,7 3,7 Dw (nm) 538,6 539,3 539,7 540,3
[0079] A Tabela 3 mostra composições de vidro verde fino de controle solar como a camada externa em construções laminadas de camada tripla com vidro transparente comercial como as duas camadas internas, como mostrado na FIG. 2. Ex 60 a 65 usando os exemplos 1 e 2 para reduzir a espessura total das construções de vidro laminado, mantendo o desempenho solar. Todos os sistemas de tripla laminação foram simulados por meio do software Optics 6, desenvolvido pelo Lawrence Berkeley Laboratory e utilizando camada intercalar comercial de polímero acústico (PVB) de 0,76 mm de espessura (duas). TABELA 3 Ex60 Ex61 Ex62 Ex63 Ex64 Ex65 Camada externa Ex 2 1,3 mm Ex 1 1,2 mm 1 (mm) Camada central 2 Claro 1.1 Claro 1,0 Claro 0,7 Claro 1.1 Claro 1,0 Claro 0,7 (mm) Camada interna 3 Claro 1.1 Claro 1,0 Claro 0,7 Claro 1.1 Claro 1,0 Claro 0,7 (mm)
Espessura total 5,02 4,82 4,22 4,92 4,72 4,12 mm Propriedades Solares TUV 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 TLA 70,3 70,4 70,6 71,6 71,7 71,9 TDS 42,8 42,9 43,5 44,5 44,7 45,2 TIR 24,7 24,9 25,7 26,7 27,0 27,8 TTS 56,8 56,9 57,3 58,1 58,2 58,5 L* 87,7 87,7 87,8 88,3 88,3 88,4 a* -7,5 -7,4 -7,3 -7,1 -7,0 -6,9 b* 5,2 5,2 5,2 5,0 5,0 5,1 % Pe 4,2 4,2 4,3 4,1 4,1 4,1 Dw (nm) 540,7 541,0 542,0 541,4 541,8 542,8
[0080] A Tabela 4 mostra composições de vidro verde fino de controle solar laminadas com vidro Gorilla® comercial, como mostrado na FIG. 1. Ex 66 a 72 usando os exemplos 1 e 2 para reduzir a espessura total das construções de vidro laminado, mantendo o desempenho solar. Todos os sistemas laminação foram simulados por meio do software Optics 6, desenvolvido pelo Lawrence Berkeley Laboratory e utilizando camada intercalar comercial de polímero acústico (PVB) de 0,76 mm de espessura. TABELA 4 Ex66 Ex67 Ex68 Ex69 Ex70 Ex71 Ex72 2,60 2,40 2,10 1,80 1,60 1,40 Camada externa TxP 2.3 mm, Ex mm, Ex mm, Ex mm, Ex mm, Ex mm, Ex 1 (mm) 20 16 11 6 5 3 Camada interna Vidro Gorilla® 0,7 mm 2 (mm) Espessura total 3,77 4,07 3,87 3,57 3,27 3,07 2,87 mm Propriedades Solares TUV 2,60 2,30 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 TLA 79,3 70,9 71,3 71,5 71,6 71,5 71,5
TDS 53,8 41,0 43,2 43,9 44,7 45,4 46,1 TIR 36,7 20,4 24,4 25,7 26,9 28,3 29,8 TTS 64,8 55,6 57,2 57,7 58,2 58,7 59,2 L* 91,9 88,4 88,3 88,3 88,3 88,2 88,2 a* -5,6 -8,9 -7,9 -7,5 -7,2 -6,9 -6,6 b* 2,6 1,8 3,9 4,3 3,9 4,2 4,7 % Pe 1,9 3,1 2,9 3,3 2,9 3,3 3,8 Dw (nm) 522,0 498,6 525,1 531,7 529,4 535,3 541,4
[0081] Apesar de duas configurações laminadas terem sido descritas de acordo com a presente invenção, elas não são limitadas como aquela mostrada nas Figuras 1 e 2. A ordem das camadas pode ser usada invertida. Isso significa que a camada externa pode ser de um vidro transparente comercial de troca iônica e não de troca iônica, de um vidro de borosilicato de troca iônica e não de troca iônica ou de um vidro de aluminossilicato alcalino de troca iônica e não de troca iônica (Corning Gorilla®Glass) e a camada interna pode ser um vidro verde fino de controle solar.
[0082] Do exposto acima, as composições de vidro verde foram descritas e serão aparentes para os versados na técnica que outros avanços e melhorias possíveis podem ser realizados, que podem ser considerados dentro do campo determinado pelas seguintes reivindicações.
Claims (22)
1. Composição de vidro para um vidro de controle solar verde fino, caracterizada pelo fato de que compreende: um vidro à base de silicato de cal sodada e um corante, em que o referido corante compreende: 1,30 a 2,50% do ferro total expresso como Fe2O3; de 15 a 40% de Fe2+ (Ferroso) e de 0,15 a 0,65% de FeO, expresso como Fe2O3; a partir de cerca de 0,05 a cerca de 0,30% de SO3; de cerca de 0,02 a cerca de 1,0% de TiO2; de cerca de 0,0002 a cerca de 0,03% de Cr2O3; e de cerca de 0,0002 a cerca de 0,015% de CuO, o vidro tendo uma transmissão de luz iluminante "A" (TLA) maior do que 70%, uma transmitância solar direta (TDS) menor que 51% e uma transmitância de luz UV total (TUV) menor que 40% e uma transmitância solar total (TTS) menor que 63%, em que o vidro tem uma espessura de cerca de 0,7 a 3,0 mm.
2. Vidro de controle solar, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o comprimento de onda dominante é de 490 nm a 600 nm.
3. Vidro de controle solar, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que possui uma pureza de excitação menor que 7, para espessuras de cerca de 0,7 a 3,0 mm.
4. Vidro de controle solar, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição de vidro à base de silicato de cal sodada compreende de 68 a 75% de SiO2, 0 a 5% de Al2O3, 5 a 15% de CaO, 0 a 10 % de MgO, 10 a 18% de Na2O e 0 a 5% de K2O.
5. Folha de vidro formada a partir de uma composição de vidro, definida de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende: um vidro à base de silicato de cal sodada e um corante, em que o referido corante compreende: 1,30 a 2,50% do ferro total expresso como Fe2O3; de 15 a 40% de Fe2+ (Ferroso) e de 0,15 a 0,65% de FeO, expresso como Fe 2O3; a partir de cerca de 0,05 a cerca de 0,30% de SO3; de cerca de 0,02 a cerca de 1,0% de TiO2; de cerca de 0,0002 a cerca de 0,03% de Cr2O3; e de cerca de 0,0002 a cerca de 0,015% de CuO, o vidro tendo uma transmissão de luz iluminante "A" (TLA) maior do que 70%, uma transmitância solar direta (T DS) menor que 51% e uma transmitância de luz UV total (TUV) menor que 40% e uma transmitância solar total (TTS) menor que 63%, em que o vidro tem uma espessura de cerca de 0,7 a 3,0 mm.
6. Folha de vidro, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o comprimento de onda dominante é de 490 nm a 600 nm.
7. Folha de vidro, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que possui uma pureza de excitação menor que 7, para espessuras de cerca de 0,7 a 3,0 mm.
8. Folha de vidro de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que é formada por um processo de flotação.
9. Vidro laminado híbrido simétrico ou híbrido assimétrico caracterizado pelo fato de que compreende uma camada interna, uma camada externa e uma camada intermediária de polímero fornecida entre a camada interna e a camada externa, a camada interna e a camada externa e a camada intermediária de polímero sendo laminadas juntas, em que a pelo menos uma camada inclui pelo menos uma folha de vidro que compreende uma composição de vidro que compreende um vidro à base de silicato de cal sodada e um corante, em que o referido corante compreende: 1,30 a 2,50% do ferro total expresso como Fe2O3; de 15 a 40% de Fe2+ (Ferroso) e de 0,15 a 0,65% de FeO, expresso como Fe2O3; a partir de cerca de 0,05 a cerca de 0,30% de SO 3; de cerca de 0,02 a cerca de 1,0% de TiO2; de cerca de 0,0002 a cerca de 0,03% de Cr2O3; e de cerca de 0,0002 a cerca de 0,015% de CuO, a composição de vidro tendo uma transmissão de luz iluminante "A" (TLA) maior do que 70%, uma transmitância solar direta (TDS) menor que 51% e uma transmitância de luz UV total (TUV) menor que 40% e uma transmitância solar total (TTS) menor que 63%, em que o vidro tem uma espessura de cerca de 0,7 a 3,0 mm.
10. Vidro laminado, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que possui uma transmissão de luz iluminante "A" (T LA) maior que 70%, uma transmitância solar direta (TDS) menor que 50%, uma transmitância de luz UV total (TUV) menor que 5% e uma transmitância solar total (TTS) menor que 60% para pelo menos uma espessura total do vidro laminado de cerca de 2,3 a 5,0 mm.
11. Vidro laminado, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a camada interna tem uma espessura que varia de cerca de 0,5 mm a 2,0, e a camada externa tem uma espessura que varia de cerca de 1,0 mm a cerca de 2,6 mm.
12. Vidro laminado, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a camada interna compreende um vidro a partir de um vidro de aluminossilicato alcalino com troca iônica e não com troca iônica (vidro Gorilla®).
13. Vidro laminado, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a camada interna compreende um vidro a partir de um vidro de borosilicato de troca iônica e não troca iônica.
14. Estrutura de vidro laminado, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a camada interna compreende um vidro a partir de um vidro de silicato de cal sodada com troca iônica e não com troca iônica.
15. Vidro laminado, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende: uma camada interna de um vidro transparente comercial, uma camada intermediária de polímero sobre a camada interna; e, uma camada externa que compreende uma composição de vidro que compreende um vidro à base de silicato de cal sodada e um corante, em que o referido corante compreende: 1,30 a 2,50% do ferro total expresso como Fe2O3; de 15 a 40% de Fe2+ (Ferroso) e de 0,15 a 0,65% de FeO, expresso como Fe 2O3; a partir de cerca de 0,05 a cerca de 0,30% de SO3; de cerca de 0,02 a cerca de 1,0% de TiO2; de cerca de 0,0002 a cerca de 0,03% de Cr2O3; e de cerca de 0,0002 a cerca de 0,015% de CuO, a composição de vidro tendo uma transmissão de luz iluminante "A" (TLA) maior do que 70%, uma transmitância solar direta (TDS) menor que 51% e uma transmitância de luz UV total (T UV)
menor que 40% e uma transmitância solar total (TTS) menor que 63%, em que o vidro laminado tem uma espessura de cerca de 2,3 a 5,0 mm.
16. Vidro laminado, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a camada externa tem uma espessura de cerca de 0,7 mm a 3,0 mm.
17. Vidro laminado, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a camada interna tem uma espessura que varia de cerca de 0,7 mm a 1,0 mm.
18. Vidro laminado, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende: uma camada interna de um vidro transparente comercial, uma primeira camada intermediária de polímero sobre a camada interna; uma camada central de um vidro transparente comercial; uma segunda camada intermediária de polímero sobre a camada central; e, uma camada externa que compreende uma composição de vidro que compreende um vidro à base de silicato de cal sodada e um corante, em que o referido corante compreende: 1,30 a 2,50% do ferro total expresso como Fe2O3; de 15 a 40% de Fe2+ (Ferroso) e de 0,15 a 0,65% de FeO, expresso como Fe2O3; a partir de cerca de 0,05 a cerca de 0,30% de SO3; de cerca de 0,02 a cerca de 1,0% de TiO2; de cerca de 0,0002 a cerca de 0,03% de Cr2O3; e de cerca de 0,0002 a cerca de 0,015% de CuO, a composição de vidro tendo uma transmissão de luz iluminante "A" (TLA) maior do que 70%, uma transmitância solar direta (TDS) menor que 51% e uma transmitância de luz UV total (T UV) menor que 40% e uma transmitância solar total (TTS) menor que 63%, em que o vidro laminado tem uma espessura de cerca de 3,5 a 5,0 mm.
19. Vidro laminado, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a camada interna e a camada central têm uma espessura que varia de cerca de 0,5 mm a 1,1 mm; e a camada externa tem uma espessura de cerca de 0,7 a 1,5 mm.
20. Vidro laminado, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende: uma camada interna de Gorilla®Glass, uma primeira camada intermediária de polímero sobre a camada interna; uma camada central de Gorilla®Glass; uma segunda camada intermediária de polímero sobre a camada central; e, uma camada externa que compreende uma composição de vidro que compreende um vidro à base de silicato de cal sodada e um corante, em que o referido corante compreende: 1,30 a 2,50% do ferro total expresso como Fe2O3; de 15 a 40% de Fe2+ (Ferroso) e de 0,15 a 0,65% de FeO, expresso como Fe 2O3; a partir de cerca de 0,05 a cerca de 0,30% de SO3; de cerca de 0,02 a cerca de 1,0% de TiO2; de cerca de 0,0002 a cerca de 0,03% de Cr2O3; e de cerca de 0,0002 a cerca de 0,015% de CuO, a composição de vidro tendo uma transmissão de luz iluminante "A" (TLA) maior do que 70%, uma transmitância solar direta (TDS) menor que 51% e uma transmitância de luz UV total (TUV) menor que 40% e uma transmitância solar total (TTS) menor que 63%, em que o vidro laminado tem uma espessura de cerca de 3,5 a 5,0 mm.
21. Vidro laminado, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a camada interna e a camada central têm uma espessura que varia de cerca de 0,5 mm a 1,1 mm; e a camada externa tem uma espessura de cerca de 0,7 a 1,5 mm.
22. Vidro laminado, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o envoltório de camada externa é de um vidro transparente comercial de troca iônica e não troca iônica, um vidro de borosilicato de troca iônica e não troca iônica ou um vidro de aluminossilicato alcalino de troca iônica e não troca iônica (Corning Gorilla®Glass) e a camada interna é fabricada com a composição de vidro verde.
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