CN105923998A - 一种高可见光透过率强吸收紫外线的玻璃组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高可见光透过率强吸收紫外线的玻璃组合物，包括玻璃主体组成部分和玻璃着色剂组成部分，所述玻璃基础组分按重量百分比计为：66-73wt％的SiO2、7-15wt％的CaO，8-16wt％的Na2O，1.5-4wt％的MgO，0.5-2wt％的Al2O3，0.3-7wt％的ZnO；所述玻璃着色组分按重量百分比计为：0.02-0.1wt％的Cr2O3，0.3-1.0wt％的CeO2。该种4mm厚的玻璃具有大于85％的可见光透过率，低于15％的紫外线透过率，该玻璃组合物可广泛应用于建筑玻璃。
Description
技术领域
本发明涉及一种高可见光透过率强吸收紫外线的玻璃组合物，此种玻璃组合物可广泛应用于建筑玻璃。
背景技术
近年来，臭氧层破坏导致到达地面的紫外线辐射量增多。过量的紫外线不仅会对人体造成危害，引起白内障和皮肤癌，还会加速各种材料的老化和褪色。普通玻璃对UV-B(275～320nm)和UV-A(280～400nm)的屏蔽作用较小，而这一波段的紫外线对人的伤害又是最大的。因此，开发具有紫外线屏蔽、可见光高透过、价格较为低廉的建筑玻璃具有重要的现实意义和使用价值。
由于Fe2O3在紫外波段具有较强的吸收特性，且价格低廉，现有的紫外吸收玻璃技术配方中绝大多数都是以Fe2O3作为紫外吸收剂，来制作紫外吸收玻璃。在现有公开的关于紫外吸收玻璃的专利中，美国专利(US005214008A)公开了一种高可见光透过率低紫外线和红外线透过率的绿色玻璃组合物。该玻璃组合物通过添加Fe2O3来作为紫外吸收剂，并通过降低FeO/Fe2O3比例来提高玻璃的红外吸收性能，测得的可见光透过率达到70％以上，紫外线透过率小于38％，总的太阳能透过率小于44.5％。可见，单纯添加Fe2O3作为吸收剂，不仅紫外吸收能力较差，而且由于Fe2O3或者FeO对可见光有一定的吸收，导致其可见光的透过率也偏低。
中国专利(201210384972.6)公开了一种低紫外线透过率的绿色浮法玻璃，该绿色玻璃含有0.1-0.7wt％Fe2O3、0.05-10.3wt％TiO2。该专利中，为了提高玻璃的紫外吸收能力，同时尽可能提高玻璃在可见光波段的透明度，采用较低含量0.1-0.7wt％的Fe2O3作为紫外主吸收剂，同时增加0.05-10.3wt％的TiO2作为辅助紫外吸收剂，该专利公开的结果是，玻璃的可见光透过率为75％以上，总太阳能透过率为46％以下，紫外线透过率为15％以下。可见，Fe2O3，TiO2共掺确实增加了紫外吸收性能并对可见光透过率有一定的提高；但是，由于该组合物中存在Fe2O3，其对可见光波段的吸收较强，尽管含量较低，但是其使得可见光的透过率仍降低到75％以上。
欧洲专利(EP0527487A1)公开了同时吸收紫外线和红外线的蓝绿色玻璃。该玻璃成分包括：68.0-73.0wt％的SiO2，0.1-3.0wt％的Al2O3，7.0-11.0wt％的CaO，2.0-4.2wt％的MgO，12.0-16.0wt％的Na2O，0.5-3.0wt％的K2O，0.02-0.30wt％的SO3，0.30-0.90wt％的总铁，0.10-0.80wt％的CeO2，0-1.0wt％的TiO2，0-0.5wt％的ZnO，0-0.1wt％的MnO和0-0.01wt％的CoO。该玻璃可见光透过率不低于60％，总太阳能透过率不超过50％，紫外线透过率低于25％。该专利采用多种吸收剂共掺的方式来同时吸收紫外线和红外线，同样，由于该吸收剂不仅包含铁，而且还含有锰和钴对可见光显著吸收的离子，因此其可见光的透过率仅为60％以上。
中国专利(200810072276.5)公开了一种车窗用防紫外线玻璃，该玻璃基础部分为钠钙硅玻璃，着色剂部分为Fe2O3 0.3-1.1wt％，CeO2 1.1-2.5wt％，TiO20.01-0.19wt％，Cr2O3 5-200PPM，CoO 0.1-35PPM。其可见光透过率至少为70％，紫外线透过率不大于14.5％。该玻璃组合物中同时采用Fe2O3和CeO2两种强紫外吸收剂，并添加TiO2、Cr2O3和CoO作为辅助吸收剂，获得的结果是玻璃具有良好的紫外吸收性能，紫外线透过率不大于14.5％；但是，由于Fe2O3的存在，而且铈钛联用也会使玻璃着色，从而降低了可见光透过率，仅为70％以上。
从上述专利技术可以看出，采用Fe2O3作为吸收剂，尽管可以达到较好的紫外线吸收性能，但不可避免的也明显降低了玻璃在可见光波段的透过率。
中国专利(2009101064470.0)公开了一种无色透明的强吸收紫外线的功能性玻璃，该玻璃组合物采用碳酸镨和碳酸铈作为紫外线吸收剂，该专利公开显示，玻璃的紫外线透过率下降到20％以下，可见光透过率80％以上。该专利中，未采用Fe2O3，而是采用在可见波段着色不明显的碳酸铈作为紫外吸收剂，同时采用碳酸镨作为辅助吸收剂，通过对玻璃的可见光透过率确实有较大的增加，同时紫外线吸收率也可以下降到20％以下。但是，采用镨和铈搭配，紫外吸收并未达到最佳的效果，而且，铈的价格比铁高，镨的价格昂贵，使玻璃成本大大提高，也不利于窗户玻璃等大面积的推广使用。
要解决上述背景技术所述问题，一方面，选择紫外玻璃具有强烈吸收的离子作为吸收剂；另一方面，该吸收剂离子在可见波段不容易着色。本发明玻璃组合物中，其基质玻璃原料与普通钠钙硅窗玻璃类似，除原料中所含铁的杂质外，不采用Fe2O3作为吸收剂以避免玻璃严重着色，从而保证高可见光透过率。本发明采用CeO2作为紫外波段主吸收剂，是利用CeO2强列吸收360nm以下紫外线，且对可见光不产生吸收，对玻璃不着色；本发明添加少量Cr2O3作为辅助紫外吸收剂，不但可加强玻璃紫外吸收功能，而且大大降低了CeO2的用量，从而降低玻璃成本，本发明中添加Cr2O3含量低，着色能力弱。因此，本发明的玻璃组合物具有高可见光透过率以及低紫外线透过率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高可见光透过率强吸收紫外线的玻璃。该玻璃具有足够的透明度，并且具有较低的紫外线透过率，适用于建筑物门窗等玻璃。
本发明以普通的钠钙硅系玻璃组成为基础，各成分重量百分比为：
SiO2：66-73％
CaO：7-15％
Na2O：8-16％
MgO：1.5-4％
Al2O3：0.5-2％
ZnO：0.3-7％。
在上述普通钠钙硅玻璃中加入着色剂，各成分重量百分比为：
Cr2O3 0.02-0.1％，CeO2 0.3-1.0％，
通过加入着色剂，降低紫外线透过率。该种4mm厚的玻璃具有大于85％的可见光透过率，低于15％的紫外线透过率。
CeO2吸收波长小于360mm的紫外线，在玻璃中加入少量Cr2O3能更强烈的吸收紫外线，Cr2O3在熔化过程中，部分Cr2O3氧化成CrO3，CrO3能更强烈的吸收紫外线。因此，熔化气氛需为氧化气氛，使CrO3的比例增加，从而降低紫外线透过率。同时，为了避免玻璃严重着色，CeO2的含量为0.3-1.0wt％，Cr2O3含量为0.02-0.1wt％。
与中国专利(97104961.0)不同的是本发明不加入TiO2作为辅助紫外吸收剂，而是增加Cr2O3添加量。这是由于TiO2与CeO2结合应用，会使玻璃着成黄色，从而降低可见光透过率，而适当提高Cr2O3的添加量，既不会使玻璃严重着色以保证高可见光透过率，同时又显著降低了紫外线透过率。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，本发明将通过下面的实例进行更详细地阐述，但是本发明不局限于下面的实施例。实施例各成分含量按照表1进行配料
表1实施例成分含量表％(按重量百分比计)
按照上述配方，通过石英砂、白云石、石灰石、长石、纯碱引入以上各种成分，加入要求的ZnO、Cr2O3、CeO2，将基础配合料充分混合，放入刚玉坩埚中，置入电阻炉中加热到1500℃，保温2小时。因为电炉熔制玻璃时，玻璃配合料处在大气的包围中，大气中又含有很多氧气，所以电炉制空间气氛为氧化性气氛，本发明熔化气氛正好需要氧化气氛。将熔化的玻璃液浇铸到预热好的石墨板上，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。
按上述表格含量成分制得4mm厚的玻璃，分别测量可见光透过率和紫外线透过率。结果如表2：
表2实施例可见光透过率Tv与紫外线透过率Tuv表％
本发明的玻璃的在4mm厚度下的可见光透过率达到85％或者更大，紫外线透过率低于15％或者更小，效果理想，可广泛应用于建筑物上。本发明可见光透过率(Tv)采用CIE标准光源D65在380-780nm波长范围内测定，紫外线透过率(Tuv)根据ISO9050-90(E)标准4在280-380nm波长范围内测定。
Claims (3)
1.一种高可见光透过率强吸收紫外线的玻璃组合物，包括玻璃主体组成部分和着色剂组成部分，玻璃主体组成部分包括：66-73wt％的SiO2、7-15wt％的CaO，8-16wt％的Na2O，1.5-4wt％的MgO，0.5-2wt％的Al2O3，0.3-7wt％的ZnO；该组合物着色剂组分包括：0.02-0.1wt％的Cr2O3，0.3-1.0wt％的CeO2。
2.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于：着色剂部分不包括铁，其成分包括：Cr2O3 0.02-0.1wt％，CeO2 0.3-1.0wt％。
3.根据权利要求1-2所述的玻璃组合物，其特征在于：在氧化气氛下熔化制得4mm厚度的玻璃，其可见光透过率为85％或更高，紫外线透过率为15％或更低。
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