CN1197801C - 红外和紫外辐射吸收玻璃 - Google Patents
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Abstract
一种具有绿色色调的红外和紫外辐射吸收玻璃，更加具体地讲，它具有高透射率和浅蓝绿色色调，适用作汽车玻璃或建筑物玻璃，这种玻璃含有以重量%计算的如下成份：钠钙-二氧化硅碱性玻璃，和一些着色成份；着色成份包含有以Fe2O3计0.40%至低于0.58%的总氧化铁(T-Fe2O3)，0.05%至0.5%以下的CeO2，0至0.5%的TiO2，及0.0001%至0.002%的CoO，其中20%至低于30%的T-Fe2O3是以Fe2O3计的FeO。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有绿色色调的红外和紫外辐射吸收玻璃。更具体地讲，它涉及一种具有高透射率和浅兰绿色色调的红外和紫外辐射吸收玻璃，这种玻璃适用作汽车玻璃和建筑物玻璃。
背景技术
近年来，汽车内部装饰趋于豪华美观，并且从要求保护内部装饰不发生退变和减少空气调节负荷的观点考虑，已提议使用具有红外和紫外辐射吸收能力的绿色色调玻璃作为汽车窗玻璃。
例如，JP-A-4-310539(词语“JP-A”是指“尚未审查的已公开的日本专利申请”)披露了一种红外和紫外辐射吸收玻璃，其主要组成以重量％计算，含有65-75％的SiO2，0.1-5％的Al2O3，10-18％的Na2O，0-5％K2O，5-15％的CaO，1-6％的MgO和0.05-1.0％的SO3，以及作为着色成份向其中还加入0.5-1.2％的名称为Fe2O3的总氧化铁，0.1-3.0％的CeO2和0-1.0％的TiO2，其中名称为Fe2O3的总氧化铁中有20-40％是FeO。
JP-A-5-78147披露了一种红外和紫外辐射吸收玻璃，它是作为在各种红外和紫外辐射吸收玻璃中具有相对浅绿色色调的玻璃。这种玻璃包含有以重量百分计算的这样一些成份：68-72％SiO2，1.6-3.0％Al2O3，8.5-11.0％CaO，2.0-4.2％MgO，12.0-16.0％Na2O，0.5-3.0％K2O和0.5-3.0％SO3，以及着色成份包括0.58-0.65％的名称为Fe2O3的总氧化铁，0.1-0.5％CeO2，0.1-0.4％TiO2以及10-350ppm的MnO作为痕量氧化物。
JP-A-6-56466公开了一种具有低的总太阳能透射率和紫外透射率的玻璃。这种玻璃包含有，以重量％计算，一种钠钙-二氧化硅碱性玻璃，和在其中加入了名称为Fe2O3的0.53-0.70％的总氧化铁，0.35-0.50％的Fe2O3，0.16-0.24％的FeO，0.2-0.4％的TiO2，以及0.5-0.8％的以CeO2计算的总铈量，其中名称为Fe2O3的FeO量为30-40％，这是基于名称为Fe2O3的总氧化铁重量计算的。
在上述JP-A-4-310539中所公开的红外和紫外辐射吸收玻璃中，着色成份优选含有0.7-1.0％的名称为Fe2O3的总氧化铁，和0.3-2.0％的CeO2，并且可见光透射率在玻璃厚度为5mm的情况下为66.1-66.8％，如在各实施例中所述。由此可以了解到，绿色色调的玻璃是相对的一种暗深色。然而，在某些情况下，这样的暗深色调会不优选作为汽车窗玻璃，一般也不优选作为建筑物用玻璃。
在上述JP-A-5-78147中所公开的红外和紫外辐射吸收玻璃中，名称为Fe2O3的总氧化铁的优选范围为约0.6-0.64％。在此情况下，可见光的透射率最大约为71％，这样便不能说可见光的透射率是足够高的。
在上述JP-A-6-56466中所公开的红外和紫外辐射吸收玻璃，包括一种具有相对较高的可见光透射率的红外和紫外辐射吸收玻璃。然而，为了得到高的总太阳能吸收量，名称为Fe2O3的二价铁的用量，基于名称为Fe2O3的总铁重量计算，应为30-40重量％。这样作的结果，便需要在比通常条件更强的还原条件下进行熔化。而且，根据CeO2的总铈量为0.5-0.8％，此用量是相当高的。这样导致玻璃在强还原条件下难于进行熔化，而且也增加了原料价钱。
发明内容
本发明是为解决已有技术上存在的上述问题而作出和完成的。
因此，本发明的目的是提供一种具有绿色色调的红外和紫外辐射吸收玻璃，特别是提供一种具有高透射率和浅兰绿色色调的红外和紫外辐射吸收玻璃，它们适合用作汽车窗玻璃和建筑物用玻璃。
根据本发明，已经提供了一种红外和紫外吸收玻璃，它含有以重量％计算的：
钠钙-二氧化硅碱性玻璃，和
一些着色成份，该着色成份包含有
以Fe2O3计0.40％至低于0.58％的总氧化铁(T-Fe2O3)；
0.05至低于0.5％的的CeO2，
0至低于0.5％的的TiO2，及
0.0001至0.002％的的CoO，
其中20％至低于30％的T-Fe2O3是以Fe2O3计的FeO。
TiO2的含量优选为0至低于0.2％，更优选为0至低于0.1％。
该红外和紫外辐射吸收玻璃组合物最好还含有200ppm以下的MnO。
该红外和紫外辐射吸收玻璃优选具有，当玻璃的厚度为3.25-6.25mm时，这样的光学特性，即用CIE标准发光体A在波长区380-770nm所测得的可见光透射率为75％或更高，用CIE标准发光体C在波长区380-770nm所测得的主要波长为490至515nm，在波长区300至2,100nm所测得的总太阳能透射率低于55％，以及由ISO 9050所定义的紫外透射率低于20％。
具体实施方式
下面描述限定本发明红外和紫外辐射吸收玻璃的玻璃成分的原因。除非另有说明，下文中所有％都为重量百分。
本文中所使用的钠钙-二氧化硅碱性玻璃是指一种一般浮动可变的组合物；但是也可以是一种用作薄板的组合物，其中SiO2、碱金属氧化物和碱土金属氧化物的含量可增加或减少，以增加玻璃的热膨胀系数或杨氏模量，以此有助于热回火调质；也可以是这样一种组合物，其中各着色成分的吸收位态有所改变。
玻璃中存在的氧化铁Fe2O3和FeO形式。Fe2O3成分与CeO2和TiO2一起可提高紫外光的吸收能力，而FeO成分能提高对太阳辐射的能力。
为了得到所期望的可见光的透射率和所期望的总太阳能的吸收能力，总氧化铁(T-Fe2O3)的含量必须处于0.40％至低于0.58％的范围内，并且FeO/T-Fe2O3的比例(FeO的量通常折合成Fe2O3的值)必须处于20％至低于30％的范围内。如果总铁含量和FeO/T-Fe2O3的比例分别低于上述范围的下限，则对总太阳能的吸收能力变得不足，而相反地如果上述数据分别高于上述范围的上限，则可见光的透射率变得太低。
在这样的总氧化铁含量和FeO/T-Fe2O3比例情况下，为了得到所期望的紫外光吸收效果，必须使CeO2的含量处于0.05％至低于0.5％的范围内。如果CeO2含量低于0.05％，则紫外光的吸收效果不足，而相反地如果CeO2的含量为0.5％或更高，则在短波长一侧的可见光吸收过多，因而不能得到所期望的颜色色调并且原料的成本也会增加。
TiO2不是必需成分，但是可以适当加入而不损害本发明所期望的光学特性，以便提高玻璃的紫外光吸收能力。如果TiO2的含量过高，玻璃的颜色趋于变黄。因此，TiO2含量的上限一般为0.5％，优选低于0.2％，更优选低于0.1％。
CoO，虽然只需少许含量，但却是一种必要成分，在含有氧化铁和氧化铈一起使用情况下，氧化钴对防止色调变黄是重要的，并且对将玻璃的色调调节到优选的浅兰绿色也是重要的。CoO的含量一般为0.0001％至0.002％。
MnO不是必要成分，但即是在含氧化铁和氧化铈一起的和在上述FeO/T-Fe2O3比例情况下一种能效地调节玻璃色调的成分。如果增加MnO含量，它以其自身的着色作用影响玻璃的色调。因此MnO含量的上限为200ppm。
SnO2可以加入到具有上述这些成分的玻璃中作为还原剂，其用量可高至1％。进一步还可加入至少一种Cr2O3，NiO，V2O5，MoO3及类似物作为常规着色剂，其用量需不损害本发明中的客观实际的浅绿色色调。各种着色剂可以同时加入。
实施例
通过一些实施例对本发明更详细地描述于下，但是本发明并不受限于这些实施例。
在各实施例中和对比例中所使用的钠钙-二氧化硅碱性玻璃组合物含有以重量％表示的如下化合物：
72.0％ SiO2，
1.61％ Al2O3，
8.02％ CaO，
4.05％ MgO，
13.2％ Na2O，
0.52％ K2O，以及
0.19％ SO3。
实施例1至4和对比例1至3
使用石英沙、石灰、白云石、苏打灰或纯碱、盐饼(硫酸钠)、氧化铁、氧化钛、氧化铈、废金属和碳质还原剂来制备下面表1中所示的含有上述钠钙-二氧化硅碱性玻璃组合物和各着色剂(每个的含量均以重量％表示)的每一种混合原料。将得到的每批混合原料在电炉中于1,450℃熔化4小时。将熔化的玻璃成分浇铸到不锈钢板上并退火至室温而得到一些玻璃样品，每个具有厚度为约10mm。各表中所示的浓度都以重量％表示，除过CoO是以ppm表示。
表1
| 实施例 | 对比例 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | |
| 总氧化铁 | 0.45 | 0.50 | 0.53 | 0.57 | 0.45 | 0.53 | 0.58 |
| FeO比例* | 25 | 25 | 25 | 22.5 | 22.5 | 25 | 22.5 |
| CeO2 | 0.49 | 0.40 | 0.30 | 0.20 | 0.60 | 0.30 | 0.30 |
| TiO2 | 0.03 | 0.03 | 0.05 | 0.07 | 0.03 | 0.03 | 0.05 |
| CoO | 1 | 3 | 2 | 6 | 0 | 0 | 0 |
*：(FeO(名称为Fe2O3)/总氧化铁)×100
将得到的每一种玻璃磨光使具有厚度为约5mm。用CIE标准发光体所测得的可见光透射率(YA)，主要波长(DW)，作为实验坐标a和b表达的色度，激发纯度(Pe)(用CIE标准发光体C测得)，由ISO 9050所定义的紫外光透射率(Tuv)以及总太阳能透射率(TG)等，都作了测量，作为每个玻璃的光学特性。
所得到的这些玻璃样品的光学特性示于下面的表2中。
表2
| 实施例 | 对比例 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | |
| YA | 79.5 | 77.3 | 76.9 | 75.2 | 79.3 | 77.6 | 77.2 |
| TG | 54.9 | 53.3 | 52.0 | 51.7 | 58.3 | 52.3 | 52.3 |
| Tuv | 19.8 | 19.2 | 18.6 | 17.9 | 16.1 | 18.6 | 16.6 |
| Dw | 496 | 495 | 496 | 496 | 504 | 498 | 502 |
| Pe | 2.80 | 3.38 | 3.32 | 3.48 | 1.82 | 3.00 | 2.45 |
| a | -5.83 | -6.47 | -6.84 | -6.85 | -5.55 | -6.84 | -6.95 |
| b | -0.08 | -0.39 | -0.08 | -0.25 | 1.10 | 0.32 | 1.18 |
从上面表2可清楚地看到，在这些实施例中所得到的各玻璃样品具有这样一些光学特性，即用CLE标准发光体A所测得的可见光透射率(YA)在75％或更高，按照ISO9050所定义的紫外光透射率(Tuv)在20％以下，以及总太阳能透射率(TG)在55％以下。而且，鉴于用CIE标准发光体C所测得的主要波长(Dw)约为495nm，和作为实验坐标b所表达的色度为负数等事实，可明显地看出，在这些实施例中所得到的各玻璃样品都具有一种浅兰绿色色调，这是用作汽车玻璃等所优选的颜色。
与此相反，在各对比例中所得到的一些玻璃样品都具有这样的光学特性，即用CIE标准发光体C所测得的主要波长约为498至504nm，和以实验坐标的b所表达的色度是正数。这说明，对比例中的玻璃不同于各实施例中的玻璃。它们具有浅黄绿色色调，作为汽车窗用玻璃等不是优选的色调。
工业实用性
如上详细描述，本发明生产出一种红外和紫外辐射吸收玻璃，这种玻璃具有适当的太阳热吸收和紫外光吸收能力，同时保持高的可见光透射而无深绿色。
而且，本发明的红外和紫外辐射吸收玻璃可保持浅绿色色调和高的可见光透射率，因而在优选浅色色调的情况下，或者作为汽车窗用玻璃或建筑物窗用玻璃都是特别有用的，它们是在施用涂层膜之后使用。
Claims (7)
1.一种红外和紫外辐射吸收玻璃，它包含有以重量％计算的如下成份：
钠钙-二氧化硅碱性玻璃，和
着色成份，该着色成份组成为
(i)0.40％至低于0.58％的以Fe2O3计的总氧化铁T-Fe2O3，其中以Fe2O3计，20％至低于30％的T-Fe2O3为FeO，
(ii)0.05％至0.5％的CeO2，
(iii)0至0.5％的TiO2，
(iV)0.0001％至0.002％的CoO，
(v)0至200ppm的MnO，
(vi)任选的高至1％的SnO2，以及
(vii)任选的组分：Cr2O3，NiO，V2O5和MoO3中的至少一种，其用量不损害所述玻璃的浅绿色调。
2.如权利要求1要求保护的红外和紫外辐射吸收玻璃，其中TiO2的含量为0至低于0.2％。
3.如权利要求1要求保护的红外和紫外辐射吸收玻璃，其中TiO2的含量为0至低于0.1％。
4.如权利要求1至3中任何一项要求保护的红外和紫外辐射吸收玻璃，其中该玻璃当其厚度为3.25-6.25mm时用CIE标准发光体A在波长区380-770nm所测得的可见光透射率为75％以上。
5.如权利要求1至3中任何一项要求保护的红外和紫外辐射吸收玻璃，其中该玻璃当其厚度为3.25-6.25mm时由ISO9050所定义的紫外光透射率小于20％。
6.如权利要求1至3中任何一项要求保护的红外和紫外辐射吸收玻璃，其中该玻璃当其厚度为3.25-6.25mm时在波长区300-2100nm所测得的总太阳能透射率小于55％。
7.如权利要求1至3中任何一项要求保护的红外和紫外辐射吸收玻璃，其中该玻璃当其厚度为3.25-6.25mm时用CIE标准发光体C在波长区380-770nm所测得的主要波长具有波长区490-515nm。
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