CN101717192A

CN101717192A - 强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃

Info

Publication number: CN101717192A
Application number: CN200910258727A
Authority: CN
Inventors: 李梅; 柳召刚; 张晓伟; 胡艳宏; 王觅堂; 张永强
Original assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Current assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2029-12-11
Also published as: CN101717192B

Abstract

本发明提供了一种强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃。它在普通浮法玻璃的基础上加入重量百分比为0.1～3％的碳酸铈(Ce₂(CO₃)₃)、0.4～1.2％的碳酸钕(Nd₂(CO₃)₃)以及0.5～3％的二氧化锰(MnO₂)，作为玻璃的紫外线和黄色光的吸收剂以及着色剂，使熔制出的玻璃厚度为4mm，其可见光透过率大于80％，紫外线透过率小于15％，568～590nm波长的透过率小于15％，优选配方可见光透过率大于85％，紫外线透过率小于7％，568～590nm波长的透过率小于3％。此种玻璃可有效地降低紫外线的透过和黄色光的透过，广泛的应用于汽车玻璃、建筑玻璃以及眼镜玻璃等。

Description

强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃

技术领域：

本发明涉及一种强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃，此种玻璃广泛应用于汽车挡风玻璃、建筑玻璃以及眼镜玻璃等领域。

背景技术：

近年来随着我国经济的迅速发展，汽车以及建筑业也迅猛发展，然而重工业排放的有害气体使臭氧层破坏日益严重，紫外线辐射强度增加，汽车以及建筑物内的豪华装饰受紫外线照射的破坏日趋严重，汽车数量的增加导致了夜间、太阳初升时和太阳落山时行车的事故频率增加，造成了很大的安全隐患，因为在可见光中，黄色光的色散性比较差，所以一些车灯、路灯都选用了大功率的黄色灯作为夜光灯。太阳光透过大气层后黄光色散的较少，所以，不论白天黑夜，黄色的眩目光成为汽车司机们的视野障碍，因此研究一种有效地防止眩目的玻璃成为玻璃领域的一大研究方向。

稀土是我国的重要战略资源之一，其储量、产量及出口量均列世界第一。特别是包头白云鄂博其稀土储量居世界第一，其中97％为轻稀土，50％为氧化铈，加快稀土方面的研究与应用是我国科技工作者面临的一大课题。

玻璃领域中已经研制出几种添加氧化钕的玻璃，例如，美国专利No.5830814公开了一种适用于建筑领域或者安装在机动车辆中的窗玻璃的组合物，这些组合物包含以下成分，用重量百分比表示，由以下范围限定：69~75％的SiO₂、0~3％的Al₂O₃、2~10％的CaO、0~2％的MgO、9~17％的NaO，以及0.2~1.5％的Fe₂O₃(总铁量)。这些组合物还包含氟以及锌、锆、钛的氧化物，和小于4％的BaO，剩下的碱土金属的百分比的总和小于10％。

美国专利No.4470922公开了一种增强的包含氧化钕的玻璃，其包含40~60％的SiO₂、10~30％的氧化钕以及少量的各种其它无机化合物。

美国专利No.4315186公开了一种掺杂了氧化钕的前凸镜部分的反光灯，该前透镜部分熔合到反光镜部分。其中氧化钕含量为0.5~5.0％，在氧化钕的含量高于5％的情况下，最终的玻璃材料和构成反光镜的玻璃材料之间的热膨胀系数差别很大，使得将该前透镜部分熔合到反光镜基底变得困难。

美国人丹尼尔·内森·卡彭在中国申请的专利No.02814861.4公开了一种掺杂氧化钕的车辆挡风玻璃、安全窗玻璃材料和窗玻璃，有效地滤除了光谱中的黄光部分，降低了对比度，该玻璃可以用作组装的窗玻璃中的多层玻璃。

以上发明大多利用加入大量的氧化钕来达到着色和滤除黄光的作用，由于氧化钕的价格昂贵，生产成本较高，效果也不够理想，所以实现工业生产和广泛推广比较困难。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种能够强烈地吸收紫外线和可见光的黄光部分的强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃。

技术解决方案：本发明以普通钠钙硅浮法玻璃的组成作为基础，包括下列原料的重量百分比组分；

氧化硅 SiO₂：72~82％

氧化钠 Na₂O：6~15％

氧化钙 CaO：4~13％

氧化镁 MgO：2~8％

氧化铝 Al₂O₃：0~3％

氧化铁 Fe₂O₃：0.05~0.3％

碳酸铈 Ce₂(CO₃)₃：0.1~3％

碳酸钕 Nd₂(CO₃)₃：0.4~1.2％

二氧化锰MnO₂：0.5~3％。

本发明另一方案：强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃，包括下列原料的重量百分比组分；

氧化硅 SiO₂：72~82％

氧化钠 Na₂O：6~15％

氧化钙 CaO：4~13％

氧化镁 MgO：2~8％

氧化铝 Al₂O₃：0~3％

氧化铁 Fe₂O₃：0.05~0.3％

碳酸铈 Ce₂(CO₃)₃：0.2~2.6％

碳酸钕 Nd₂(CO₃)₃：0.5~1％

二氧化锰MnO₂：0.7~2.6％。

该种4mm厚玻璃具有大于80％的可见光透过率，小于15％的紫外线透过率，在568~590nm波长的透过率小于15％。

本发明第三种方案：强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃，包括下列原料的重量百分比组分；

氧化硅 SiO₂：72~82％

氧化钠 Na₂O：6~15％

氧化钙 CaO：4~13％

氧化镁 MgO：2~8％

氧化铝 Al₂O₃：0~3％

氧化铁 Fe₂O₃：0.05~0.3％

碳酸铈 Ce₂(CO₃)₃：0.5~2％

碳酸钕 Nd₂(CO₃)₃：0.6~0.9％

二氧化锰MnO₂：0.9~2％。

该种4mm厚玻璃具有大于85％的可见光透过率，小于10％的紫外线透过率，在568~590nm波长的透过率小于8％。

本发明第四种方案：强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃，包括下列原料的重量百分比组分；

氧化硅 SiO₂：72~82％

氧化钠 Na₂O：6~15％

氧化钙 CaO：4~13％

氧化镁 MgO：2~8％

氧化铝 Al₂O₃：0~3％

氧化铁 Fe₂O₃：0.05~0.3％

碳酸铈 Ce₂(CO₃)₃：1~2％

碳酸钕 Nd₂(CO₃)₃：0.7~0.9％

二氧化锰MnO₂：1.2~2％。

该种4mm厚玻璃具有大于85％的可见光透过率，小于7％的紫外线透过率，在568~590nm波长的透过率小于3％。

下面说明对本发明强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃的组成进行限定的理由，以下所有的百分数均是重量百分数。

SiO₂是构成玻璃骨架的主要成分，能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、软化温度、耐热性、硬度、机械强度和黏度等。含量过低，玻璃的各种性能会下降，含量过高，原料难以熔化。

Na₂O是玻璃网络外体氧化物，可以降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔融，是玻璃良好的助溶剂，但同时它会增加玻璃的热膨胀系数，降低玻璃的热稳定性、化学稳定性和机械强度，所以不能引入过多，一般不超过18％，引入过少，玻璃的熔化效果就差。

CaO是玻璃网络外体氧化物，在玻璃中的主要作用是稳定剂，即增加玻璃的化学稳定性和机械强度，但含量较高时，使玻璃的结晶倾向增大，而且易使玻璃发脆，一般不超过12.5％。

氧化铁是砂岩中含有的一种杂质，它的存在形式有FeO和Fe₂O₃两种，FeO会使玻璃呈蓝绿色，Fe₂O₃会使玻璃呈黄绿色，低价铁的着色能力大约为高价铁着色能力的10倍。不管是高价铁还是低价铁都会降低玻璃的透明度，我国的浮法玻璃生产的原料中氧化铁含量大都在0.07~0.20％之间，而国外或合资线浮法玻璃的氧化铁含量大都在0.05％左右，所以国内浮法生产的玻璃普遍呈现不良的蓝绿色，从而降低透明度和光泽度，影响了玻璃的质量。

MnO₂在熔制过程中分解为氧化锰和氧，氧化锰使玻璃着成紫色，但着色不稳定，需要保持氧化气氛和稳定的熔制温度，与铈和钕混合使用，可以得到较稳定的紫色玻璃。

Ce₂(CO₃)₃在高温下可分解为CeO₂，在玻璃中CeO₂可以起到吸收紫外线的作用，本发明中选用Ce(CO₃)₂而不直接选用CeO₂，是因为Ce₂(CO₃)₃高温分解释放出CO₂气体能够加速玻璃中气泡的逸出，替代了部分芒硝，降低了环境污染。

CeO₂在高温下还可以继续分解，化学式如下：

CeO₂在高温反应中做氧化剂，即可以还原氧化铁减弱铁的着色能力，又可以起到澄清和吸收紫外线的功能。但CeO₂含量不能过高，过高容易使高价铁含量增加，使玻璃显淡黄色。

Nd₂(CO₃)₃在高温下可分解出Nd₂O₃，同时释放出CO₂气体，加速了玻璃液的澄清过程，Nd₂O₃能将玻璃着成淡紫色，可与铁的浅蓝绿色中和，强烈吸收568~590nm黄色光部分，同时Nd₂O₃对紫外线有一定的吸收作用，Nd₂O₃与MnO₂同时加入可获得较好的着色效果。

本发明强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃具有较高的可见光透过率和紫外线吸收率，强烈地吸收可见光的黄光部分，且可以直接将紫外线吸收剂加入到普通浮法玻璃配料中进行工业化生产，成本较低且经济环保，是汽车以及建筑用玻璃的最佳选择。

具体实施方式

本发明将通过下面的实例进行更详细的描述，但是本发明不受限于以下实施例。

以下实施例中均使用普通浮法玻璃的基础配料，各成分含量如表1：

表1 实施例基础配料成分表/％(按重量百分比计)

通过砂岩、白云石、石灰石、纯碱和芒硝引入以上各种成分，加入要求的Ce₂(CO₃)₃、Nd₂(CO₃)₃和MnO₂，将基础配合料充分混合，总质量共100g，放入刚玉坩埚中，见表2，混匀后放入到电阻炉中加热到1450℃，保温2小时后将熔化的玻璃液浇铸到涂有锆粉的钢板上后，放入到550℃的保温炉中进行退火。制出的样品厚度约为6mm，经粗磨抛光后厚度为4mm。

表2 实施例玻璃配料中添加剂的含量/％

将每块抛光好的4mm厚的玻璃用BTF-1可见光透过率测试仪、TV-1901I双光束紫外可见光分光光度计和可见光分光光度计分别测量可见光透过率(LT)、总太阳紫外线透过率(TSUV)和568~590nm黄光的透过率，见表3。

表3 实施例玻璃的测试结果

通过上表可以看出，本发明的厚度为4mm的玻璃具有大于80％的可见光透过率(LT)，优选的具有85％以上的可见光透过率；总太阳紫外线透过率(TSUV)小于15％，优选的总太阳紫外线透过率小于7％；568~590nm波长的透过率小于15％，优选可以小于3％，效果十分理想。

工业实用性：

如上详细描述，本发明生产的玻璃具有高可见光透过率和强紫外线吸收率，568~590nm波长的黄光透过率极低，使光谱中的黄光被强烈吸收而不饱和，且降低对比度，无论在日光下还是在黑夜，对于车辆驾驶员都能很好的看清前方的情景，有效的防止眩目的发生。而且不改变浮法玻璃的生产工艺，直接加入要求的添加剂即可实现大规模工业生产，可广泛的应用在汽车以及建筑窗用和眼镜玻璃等。

Claims

1.强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃，其配方如下：包括下列原料的重量百分比组分；

氧化硅SiO₂：72～82％

氧化钠Na₂O：6～15％

氧化钙CaO：4～13％

氧化镁MgO：2～8％

氧化铝Al₂O₃：0～3％

氧化铁Fe₂O₃：0.05～0.3％

碳酸铈Ce₂(CO₃)₃：0.1～3％

碳酸钕Nd₂(CO₃)₃：0.4～1.2％

二氧化锰MnO₂：0.5～3％。

2.强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃，其特征在于：包括下列原料的重量百分比组分；

氧化硅SiO₂：72～82％

氧化钠Na₂O：6～15％

氧化钙CaO：4～13％

氧化镁MgO：2～8％

氧化铝Al₂O₃：0～3％

氧化铁Fe₂O₃：0.05～0.3％

碳酸铈Ce₂(CO₃)₃：0.2～2.6％

碳酸钕Nd₂(CO₃)₃：0.5～1％

二氧化锰MnO₂：0.7～2.6％。

3.按权利要求1或2所述的玻璃组合物，其特征在于：该种4mm厚玻璃具有大于80％的可见光透过率，小于15％的紫外线透过率。

4.按权利要求3所述强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃，其特征在于：在568～590nm波长的透过率小于15％。

5.强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃，其特征在于：包括下列原料的重量百分比组分；

氧化硅SiO₂：72～82％

氧化钠Na₂O：6～15％

氧化钙CaO：4～13％

氧化镁MgO：2～8％

氧化铝Al₂O₃：0～3％

氧化铁Fe₂O₃：0.05～0.3％

碳酸铈Ce₂(CO₃)₃：0.5～2％

碳酸钕Nd₂(CO₃)₃：0.6～0.9％

二氧化锰MnO₂：0.9～2％。

6.按权利要求5所述的强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃，其特征在于：该种4mm厚玻璃具有大于85％的可见光透过率，小于10％的紫外线透过率。

7.按权利要求6强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃，其特征在于：在568～590nm波长的透过率小于8％。

8.强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃，其特征在于：包括下列原料的重量百分比组分；

氧化硅SiO₂：72～82％

氧化钠Na₂O：6～15％

氧化钙CaO：4～13％

氧化镁MgO：2～8％

氧化铝Al₂O₃：0～3％

氧化铁Fe₂O₃：0.05～0.3％

碳酸铈Ce₂(CO₃)₃：1～2％

碳酸钕Nd₂(CO₃)₃：0.7～0.9％

二氧化锰MnO₂：1.2～2％。

9.按权利要求8所述的强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃，其特征在于：该种4mm厚玻璃具有大于85％的可见光透过率，小于7％的紫外线透过率。

10.按权利要求9所述的强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃，其特征在于：在568～590nm波长的透过率小于3％。