DE10249825B4 - Bernsteinfärbungsfreie reduzierte Blauglasmischung - Google Patents

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Abstract

Ein Farbglas zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug mit einer Grundmischung und einem Färbemittel, wobei das Färbemittel eine Zusammensetzung in Gewichtsprozent des Farbglases wie folgt hat:
– 0,3 bis 0,8 Gew.-% Eisenoxid als Fe2O3, wobei das Redoxverhältnis von FeO und Gesamteisen als Fe2O3 im Bereich von 0,35 bis 0,62 liegt;
– 0,05 bis 0,50 Gew.-% Manganoxid als MnO2;
– 0,0 bis 0,3 Gew.-% Titanoxid als TiO2;
– bis 0,8 Gew.-% Ceroxid als CeO2, wobei das Farbglas bei einer Vergleichsdicke von 4 mm eine Lichtdurchlässigkeit für die Lichtquelle A zwischen 65% und 81,0% hat und eine dominante Wellenlänge bei der Lichtquelle C im Bereich von 488 bis 494 nm liegt.

Description

  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung ist auf eine Blauglasmischung und ein Verfahren zur Herstellung eines Blauglases mit verbesserter Infrarotabsorption gerichtet.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Es wäre außerordentlich vorteilhaft, die Infrarotabsorption von Glaserzeugnissen bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines hohen Grades an Durchlässigkeit für das sichtbare Licht zu verbessern und außerdem eine hohe Absorption im ultravioletten Teil des Spektrums zu haben. Wie im Stand der Technik gut bekannt ist, wird gewöhnlich Eisenoxid zur Erzeugung einer Grünfärbung von Glas benutzt. Eisenoxid liegt im Glas in zwei Formen vor: einer oxidierten gelben Form Fe2O3, und einer reduzierten blauen Form FeO. Vorteilhafterweise absorbieren die oxidierte Form des Eisenoxids einen Anteil des das Glaserzeugnis passierenden ultravioletten Lichts und die reduzierte Form des Eisenoxids einen Anteil des das Glaserzeugnis passierenden infraroten Lichts. Unter typischen Ofenführungs- und Gemengebedingungen, wenn das Gesamteisenoxid im Glaserzeugnis also im Bereich von ungefähr 0,3 bis 0,8 Gew.-%, ausgedrückt als Fe2O3, vorliegt, ist das Eisenoxidgleichgewicht derart ausgebildet, dass das Redoxverhältnis von FeO/Gesamt-Fe als Fe2O3 ungefähr gleich 0,23–0,26 ist. Die US 5,776,845 offenbart eine grüne Natron-Kalk-Quarzglasmischung, die eine gute UV-Absorption bei gleichzeitig relativ hoher Lichtdurchlässigkeit erreichen soll und die als Färbemittel im Wesentlichen die folgenden Komponenten in den genannten entsprechenden Mengen enthält: 0,5 bis 1,5 Gewichts-% Gesamteisenoxid als Fe2O3, wobei das Gewichtsverhältnis von Fe2 +/Fe3+ weniger als 0,35 beträgt, und 0,10 bis 2,00 Gew.-% Manganverbindungen als MnO2. Weitere, optionale Bestandteile sind: bis 1,00 Gew.-% Titanoxid als TiO2; bis zu 1,00 Gew.-% Ceroxid als CeO2; bis zu 1,00 Gew.-% Vanandiumoxid als V2O5; und bis zu 0,20 Gew.-% Chromoxid als Cr2O3. Dabei weist die Glaszusammensetzung bei 4,0 mm Dicke eine Lichtdurchlässigkeit von 55 bis 80% unter Nutzung von Lichtquelle A und weniger als 46% Ultraviolettdurchlässigkeit, gemessen über einen Bereich von 300 bis 400 Nanometer, auf.
  • Zur Verbesserung der Infrarotabsorption des Glases ist es wünschenswert, den Anteil des reduzierten Eisenoxids (FeO) im Glas zu erhöhen. Außerdem verändert das Glas bei einer Verschiebung des Eisenoxids weg von der oxidierten Form (Fe2O3) seine Farbe von grün nach blau. Zur Erhaltung eines hohen Grades an Durchlässigkeit für das sichtbare Licht kann der Gesamteisenoxidgehalt verringert werden, da das reduzierte Eisen im sichtbaren Anteil des Spektrums stärker absorbiert als das oxidierte Eisen.
  • Einer der zur Verschiebung des Redoxgleichgewichts des Eisenoxids im Glas und damit seiner UV- und IR-Eigenschaften gewöhnlich beschrittenen Wege ist die Erhöhung der Brennstoffmenge des Ofens. Die Erhöhung der Brennstoffmenge hat jedoch mehrere umerwünschte Folgen: Die Verbrennungsheizung des Ofens verliert an Wirkungsgrad und erfordert eine erhöhte Luftzufuhr, weil sonst der unverbrannte Brennstoff im Winderhitzersystem des Ofens weiterbrennt. Ein Brennstoffüberschuss kann außerdem das Glas zu einer Bernsteinfärbung reduzieren, die die Durchlässigkeit des Glaserzeugnisses für das sichtbare Licht drastisch vermindert.
  • Eine Bernsteinfärbung entsteht, wenn das Eisen mit Schwefel reagiert, der bei Bildung von Eisensulfid reduziert wurde. Bernsteinfarbene Glasbehälter werden normalerweise in gleicher Weise durch Einsatz von Anthrazit zusammen mit Eisenoxid und Sulfat erschmolzen. Sobald entstanden, vermindert der bernsteinfarbene Eisensulfidchromophor die Durchlässigkeit des Glases für das sichtbare Licht beträchtlich, so dass das Glas, wenn eine hohe Durchlässigkeit gefordert wird, nicht mehr verwendet werden könnte.
  • Es besteht deshalb in der Glasindustrie das Bedürfnis, bernsteinfärbungsfreies Blauglas herzustellen, das zwar eine hohe Durchlässigkeit, aber dennoch eine verbesserte Infrarotabsorption und eine Ultraviolettabsorption aufweist, was auch die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darstellt.
  • Zusammenfassende Beschreibung der Erfindung
  • Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist eine blaue Natron-Kalk-Kieselsäure-Glasmischung, die wärmeabsorbierend wirkt. Die Mischung enthält 68 bis 75% SiO2, 10 bis 18% Na2O, 5 bis 15% CaO, 0 bis 10% MgO, 0 bis 5% Al2O3 und 0 bis 5% K2O mit CaO + MgO gleich 6 bis 15% und Na2O + K2O gleich 10 bis 20% sowie Färbemittel, die im Wesentlichen bestehen aus: 0,3 bis 0,8 Gew.-% Gesamt-Eisenoxid als Fe2O3 mit einem Verhältnis von FeO/Gesamt-Fe als Fe2O3 größer als 0,35, jedoch kleiner als 0,62; 0,05 bis 0,5 Gew.-% Manganverbindung als MnO2; 0 bis 0,30 Gew.-% Titanoxid als TiO2 und 0 bis 0,8 Gew.-% Ceroxid als CeO2.
  • Gemäß der Ausgestaltung der Erfindung hergestellte Glaserzeugnisse haben bei 4,0 mm Dicke die folgenden spektralen Eigenschaften: 65 bis 81% Lichtdurchlässigkeit für Lichtquelle A (LTA), und die Verwendung von Lichtquelle C zeigt eine dominante Wellenlänge größer als 488, jedoch kleiner oder gleich 494 nm mit einer Anregungsreinheit größer als 4 und kleiner als 11%. Im Allgemeinen sinken die prozentuale LTA und die prozentuale Infrarotdurchlässigkeit mit steigenden Färbemittelmengen. Ähnlich verringert sich die Durchlässigkeit mit größer werdender Glasdicke bei gegebener Glaszusammensetzung.
  • Ausführliche Beschreibung der Vorzugsausgestaltung
  • In der Auto- und Bauindustrie verwendetes und zweckdienlicherweise nach dem Floatglasverfahren hergestelltes Natron-Kalk-Kieselsäure-Flachglas ist allgemein durch die folgende Grundzusammensetzung gekennzeichnet, wobei die Bestandteilmengen als Gewichtsprozent der Gesamtglasmischung angegeben sind: Tabelle I
    Grundbestandteile des Glases Gew.-%
    SiO2 68 bis 75
    Al2O3 0 bis 5
    CaO 5 bis 15
    MgO 0 bis 10
    Na2O 10 bis 18
    K2O 0 bis 5
  • Die erfindungsgemäße Blauglasmischung verwendet diese Natron-Kalk-Kieselsäure-Grundglaszusammensetzung, wobei zusätzlich CaO + MgO gleich 6 bis 15 Gew.-% und Na2O + K2O gleich 10 bis 20 Gew.-% gilt. Vorzugsweise ist SO3 zu 0,02 bis 0,20 Gew.-%, mit stärkerem Vorzug zu 0,02 bis 0,10 Gew.-% enthalten. Des Weiteren besteht die Blauglasmischung aus den folgenden Färbemitteln: Eisenoxid; Manganverbindung und optional entweder Titandioxid oder Ceroxid oder beiden.
  • Das Gesamteisenoxid als Fe2O3 ist in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in Anteilen von 0,3 bis 0,8 Gew.-% Fe2O3 vorhanden. Typischerweise wird dieser Bestandteil den Gemengebestandteilen in der Oxidform Fe2O3 beigegeben. Das der Mischung beigegebene Eisenoxid vermindert sowohl die Ultraviolett- als auch die Infrarotdurchlässigkeit der Glaserzeugnisse. Wenn in einem Glasgemenge in normaler, praktisch üblicher Produktion Eisen verwendet wird, dann ist das Redoxverhältnis, definiert als FeO/Gesamt-Fe als Fe2O3, gleich 0,23–0,26, während das erfindungsgemäße Glas ein höheres Redoxverhältnis von 0,35–0,62 besitzt. Wenn das Redoxverhältnis über 0,62 ansteigt, kann sich der unerwünschte bernsteinfarbene Chromophor bilden.
  • Der bedeutsamste Umstand im Hinblick auf das erfindungsgemäße Glas ist die einstufige Mischung der Bestandteile zu einem Gemenge für die Beschickung eines herkömmlichen Siemens-Floatglasofens. In das Gemenge wird Natriumsulfat gemeinsam mit Anthrazit eingemischt, um das Eisenoxidgleichgewicht in Richtung auf die reduzierte Form des Eisens zu verschieben. Mangandioxid ist im Gemenge erforderlich, um die Bildung bern steinfarbenen Eisensulfids zu verhindern. Alle Gemengebestandteile werden in einem einzigen Schritt miteinander vermischt und dann dem Ofen zudosiert. Das nach diesem Verfahren hergestellte Glaserzeugnis färbt sich blau und die Infrarotabsorption des Erzeugnisses wird messbar verbessert. Wenn auf diese Weise hergestellte Glaserzeugnisse in Fahrzeugen verwendet werden, absorbiert das blaue Glas die Sonnenwärme, und im Fahrzeug baut sich weniger Wärme auf. Die Belastung der Klimaanlage des Fahrzeuges wird verringert, weil eine geringere Wärmemenge herunterzukühlen ist, und der erwünschte Insassenkomfort stellt sich rasch ein. Das erfindungsgemäße Glas kann auch für Bauten verwendet werden, wobei sich eine analoge Verringerung der Belastung der Klimaanlage einstellt.
  • In der erfindungsgemäßen Glasmischung ist eine Manganverbindung in einem Anteil von 0,05 bis 0,5 Gew.-%, Basis MnO2, vorhanden, mit der die Bildung der Bernsteineinfärbung verhindert wird. Diese Manganverbindung kann dem Gemenge in einer Anzahl von Formen zugemischt werden, beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, als MnO2, Mn3O4, MnO, MnCO3, MnSO4, MnF2, MnCl2 usw.
  • Tabelle II offenbart die Anteile der Gemengerohstoffe, die zur Herstellung der Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Blauglasmischungen vorzugsweise benutzt werden. Tabelle II
    Gemengebestandteil Massenbereich Kilogramm
    Sand 1000
    wasserfreie Soda 290 bis 350
    Kalkstein 70 bis 90
    Dolomit 215 bis 260
    technisches Natriumsulfat 5 bis 15
    Polierrot (97% Fe2O3) 3,5 bis 11,5
    Mangandioxid 0,65 bis 6,5
    Titandioxid 0 bis 4,2
    Ceroxid 0 bis 11,5
    Anthrazit 1 bis 2,5
    Nephelinsyenit 0 bis 150
  • CARBOCITE ist Anthrazit der Shamokin Filler Company. Als Austauschstoff für Anthrazit kann Graphit in einem Anteil bis etwa 70% des Anthrazitanteils eingesetzt werden, weil Anthrazit ungefähr 70–72% Kohlenstoff enthält, und der normale Massenbereich wäre dann 0,7 bis 2,1 Kilogramm Graphit je 1000 Kilogramm Sand. MELITETM, eine von der Calumite Corporation verarbeitete Kohleschlacke, könnte das Polierrot im Gemenge bis zu 55 Kilogramm MELITETM je 1000 Kilogramm Sand teilweise oder völlig ersetzen. Im MELI TETM liegen ungefähr 80% des Gesamteisenoxids in reduzierter Form vor, so dass zur Erzeugung analoger Spektraleigenschaften weniger Anthrazit erforderlich wäre.
  • Die in der Glasschmelze ablaufenden Gleichgewichtsreaktionen, die eine Verschiebung der Eisenoxidformen herbeiführen, werden durch das als Läuterungsmittel eingesetzte Natriumsulfat und den zur Reaktion mit Natriumsulfat bei niedrigeren Ofentemperaturen eingesetzten Kohlenstoff in Gang gebracht. Allgemein hat die Erhöhung der Natriumsulfatmenge im Glas eine Tendenz zur leichten Verschiebung des Eisenoxidgleichgewichts in Richtung Oxidation zur Folge, während die Erhöhung des Kohlenstoffgehalts des Glasgemenges das Eisenoxidgleichgewicht in Richtung Reduktion verschiebt. Eine weitere Einflussgröße für das Eisenoxidgleichgewicht ist die Ofenspitzentemperatur, die bei Erhöhung das Eisenoxid leicht zum reduzierten Status verschiebt, während die Verringerung der Ofengesamttemperatur das Eisenoxid in Richtung auf den oxidierten Status verschiebt.
  • Im Labor wurden nach folgendem Ablauf Schmelzen hergestellt, die die Ausgestaltungen der Erfindung demonstrieren: Die Gemenge wurden ausgewogen, in einen Glaszylinder mit etwa 50,8 mm (2 Zoll) Höhe und 50,8 mm (2 Zoll) Innendurchmesser eingebracht und jeweils 10 min auf einem Turbula-Mischer trocken gemischt; das trockene Gemenge wurde in einen sich nach unten verjüngenden Tiegel aus 80% Platin/20% Rhodium mit 50,8 mm (2 Zoll) Höhe, 63,5 mm (2,5 Zoll) Innendurchmesser an der Oberkante und 44,45 mm (1,75 Zoll) Innendurchmesser an der Grundfläche eingebracht. Dem trockenen Gemenge im Tiegel wurden 4,5 ml Wasser zugegeben und das Ganze mit einem Metalllöffel gemischt. Nach diesen vorbereitenden Arbeiten wurde eine Gruppe von sechs verschiedenen Gemengen in einem gas-/luftbeheizten Ofen gleichzeitig über 1 h bei 1427°C (2600°F) geschmolzen und die Tiegel dann wieder aus dem Ofen genommen und gefrittet. Fritten des Glases bedeutet Bedecken der Innenfläche des Platin-Rhodium-Tiegels durch Fließenlassen des geschmolzenen Glases über die Innenfläche und nachfolgendes Eintauchen des Tiegels in kaltes Wasser. Nach dem Herausnehmen des Tiegels aus dem Wasser und Ablaufenlassen des Wassers werden die gebrochenen Glaspartikel von der Seitenfläche des Tiegels entfernt und im Inneren des Tiegels mechanisch vermischt. Alle sechs Proben werden in derselben Weise gefrittet, alle Tiegel werden für eine weitere Zeitspanne von 1 h bei 1427°C (2600°F) in den Ofen zurückgestellt, und das Fritten wird wiederholt. Nach dem zweiten Fritten werden die Tiegel im Ofen für 4 h auf 1427°C (2600°F) gehalten. Die Tiegel werden wieder aus dem Ofen entnommen, und jede geschmolzene Glasprobe wird in eine Graphitform mit einem In nendurchmesser von 63,5 mm (2,5 Zoll) gegossen. Jede Glasprobe wird langsam abgekühlt, etikettiert und in einen Temperofen eingebracht, wo die Temperatur rasch auf 565,6°C (1050°F) erhöht, für 2 h gehalten und dann langsam abgesenkt wird, indem der Ofen abgeschaltet wird und die Proben nach 14 h oder länger herausgenommen werden. Die Proben werden auf eine Dicke von ungefähr 4,0 mm geschliffen und poliert und danach die Spektraleigenschaften einer jeder Probe gemessen.
  • Sämtliche Beispiele wurden ausschließlich unter Verwendung des angegebenen Gemenges ohne Zusatz von Scherben (der Glasbruch, der dem Gemenge in der industriellen Produktion zugesetzt wird) hergestellt. Es gibt zwei Arten von Scherben, die dem Gemenge zur Herstellung von erfindungsgemäßem Glas zugesetzt werden können: aus dem erfindungsgemäßen Glas bestehendes Blauglas mit reduziertem Eisen und Grünglas mit oxidiertem Eisen. Scherben aus Blauglas mit reduziertem Eisen haben ein Redoxverhältnis von etwa 0,5 bis 0,6, während Grünglas mit oxidiertem Eisen ein Redoxverhältnis von etwa 0,25 hat. Das Redoxverhältnis ist als das Verhältnis von Gew.-% FeO/Gesamteisen als Gew.-% Fe2O3 definiert. Wenn beispielsweise für ein gewünschtes erfindungsgemäßes Glas auf 1000 Kilogramm Sand 2 Kilogramm Anthrazit eingesetzt werden, dann müssen dem Gemenge weitere 1,5 Kilogramm Anthrazit zugegeben werden, wenn die beigemischten Scherben aus Blauglas mit reduziertem Eisen 50% der Ofenbeschickungsmenge ausmachen, so dass insgesamt 3,5 Kilogramm Anthrazit je 1000 Kilogramm Sand erforderlich sind. Bei anderen Scherbenanteilen muss die Kohlemenge proportional erhöht oder verringert werden. Wenn Scherben aus Grünglas mit oxidiertem Eisen verwendet werden, muss eine größere Menge Anthrazit zugegeben werden, um die oxidierten Scherben in Richtung auf die blaue Farbe des reduzierten Eisens zu treiben. Wenn beispielsweise für ein gewünschtes erfindungsgemäßes Glas auf 1000 Kilogramm Sand 2 Kilogramm Anthrazit eingesetzt werden, dann müssen dem Gemenge weitere 2,5 Kilogramm Anthrazit zugegeben werden, wenn die beigemischten Scherben aus Grünglas mit oxidiertem Eisen 50% der Ofenbeschickungsmenge ausmachen, so dass insgesamt 4,5 Kilogramm Anthrazit je 1000 Kilogramm Sand erforderlich sind. Werden andere Reduktionsmittel benutzt, müssen sie wie Anthrazit in den Beispielen proportional eingestellt werden.
  • Sämtliche nach dem geschilderten Verfahren erzeugten Laborschmelzen haben eine Grundzusammensetzung aus 100 g Sand, 32,22 g wasserfreie Soda, 8,81 g Kalkstein, 23,09 g Dolomit, 0,5 bis 2,0 g Natriumsulfat, 0,1 bis 0,25 g CARBOCITE, 2,64 g Nephelin syenit; der Rest des Gemenges besteht aus Polierrot, Mangandioxid sowie erforderlichenfalls Titandioxid und Ceroxid.
  • In den folgenden Tabellen mit Beispielen der Glasmischung sind jeweils Spektralwerte für die Vergleichsdicke von 4,0 mm angegeben. Einige Tabellen enthalten Werte für andere Dickenwerte als 4,0 mm, bei denen die stärkstbevorzugte Ausgestaltung der Erfindung prozentuale LTA-Werte größer oder gleich 70,0% hat und der TSET kleiner oder gleich 40,0% ist.
  • Die folgende Tabelle III zeigt die Verbesserung der Infrarotabsorption durch Erhöhung der Anthrazitmenge und die Verbesserung der Ultraviolettabsorption durch Erhöhung der Mangandioxidmenge. Gläser, die mit derselben Gemengezusammensetzung, jedoch ohne Anthrazitzusatz hergestellt werden, sind grün und weisen nicht den Infrarotabsorptionsgrad auf; dadurch lägen diese Gläser außerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung. Gläser, die ohne Mangandioxidzusatz hergestellt werden, entwickeln Bernsteinfärbung und haben eine beträchtlich geringere Durchlässigkeit. Beispiel 1 demonstriert das bernsteinfarbene Glas, das bei Weglassen des Mangandioxids aus dem Gemenge entsteht. Zum Vergleich sei Beispiel 3 betrachtet, bei dem dem Glas Mangan zugesetzt worden ist. Beispiel 1 ist in das erfindungsgemäße Glas nicht eingeschlossen und wird hier nur angeführt, um den Unterschied der Durchlässigkeiten mit und ohne Mangandioxideinsatz aufzuzeigen. Tabelle III
    Beispiel 1 2 3 4
    Gew.-% Fe2O3 0,5 0,5 0,5 0,5
    Gew.-% FeO 0,312 0,234 0,293 0,255
    Redoxverhältnis 0,624 0,468 0,586 0,510
    Gew.-% MnO2 0 0,1 0,1 0,4
    Gew.-% CeO2
    Gew.-% TiO2
    technisches Natriumsulfat* 10 10 10 10
    Anthrazit* 2,08 1,67 2,08 2,08
    Graphit*
    MeliteTM*
    * Kilogramm je 1000 Kilogramm Sand
    Spektraleigenschaften bei 4,0 mm Vergleichsdicke
    % LTA 67,3 75,46 71,37 73,41
    % UV 42,02 57,14 56,35 57,38
    % IR 13,62 21,48 15,14 18,79
    % TSET 36,1 46,41 40,63 44,14
    dominante Wellenlänge 549,8 490,3 493,5 490,1
    % Anregungsreinheit 7,7 6 6,2 7,2
    Stärkstbevorzugte Ausgestaltung der Erfindung mit Spektraleigenschaften bei der angegebenen Dicke
    Dicke in mm 5,4 4,2 4,8
    % LTA 70,7 70,6 70,67
    % UV 51,3 55,4 53,75
    % IR 13,4 14,1 13,96
    % TSET 39,6 39,6 39,97
    dominante Wellenlänge 490,2 493,5 490
    % Anregungsreinheit 8 6,4 8,6
  • Tabelle IV zeigt weitere Verbesserungen der Infrarotabsorption durch Erhöhung des Anthrazitanteils und der Ultraviolettabsorption, wenn MnO2 bei konstantem Fe2O3 erhöht wird. Generell steigt die Infrarotabsorption mit wachsendem Anthrazitanteil, während mit wachsendem Mangandioxidanteil die Ultraviolettabsorption steigt. Tabelle IV
    Beispiel 5 6 7 8 9
    Gew.-% Fe2O3 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
    Gew.-% FeO 0,2 0,249 0,198 0,241 0,276
    Redoxverhältnis 0,400 0,498 0,396 0,482 0,552
    Gew.-% MnO2 0,05 0,05 0,45 0,45 0,45
    Gew.-% CeO2
    Gew.-% TiO2
    technisches Natriumsulfat* 10 10 10 10 10
    Anthrazit* 1,44 1,67 1,67 2 2,22
    Graphit*
    MeliteTM*
    * Kilogramm je 1000 Kilogramm Sand
    Spektraleigenschaften bei 4,0 mm Vergleichsdicke
    % LTA 76,96 74,56 75,36 74 72,32
    % UV 57,94 59,99 50,56 54,85 55,79
    % IR 26,03 19,51 26,33 20,41 16,63
    % TSET 49,61 45,12 48,54 45,01 42,08
    dominate Wellenlänge 490,1 488,8 493,4 490,8 491,3
    % Anregungsreinheit 5,7 7,8 4,7 6,6 7,1
    Stärkstbevorzugte Ausgestaltung der Erfindung mit Spektraleigenschaften bei der angegebenen Dicke
    Dicke in mm 5 4,4
    % LTA 70,27 70,7
    % UV 50,16 53,9
    % IR 14,35 14,4
    % TSET 39,81 40
    dominate Wellenlänge 490,7 491,3
    % Anregungsreinheit 8,2 7,8
  • Tabelle V demonstriert, dass Schlacke aus kohleverbrennenden Einrichtungen, z. B. das von der Calumite Corporation verarbeitete MELITETM, für die Herstellung von Erzeugnissen innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung als Austauschstoff für Polierrot teilweise oder vollständig herangezogen werden kann. MELITETM enthält Eisenoxid, wobei näherungsweise 80% des Eisenoxids in der reduzierten Form vorliegen, während im Polierrot etwa 98% des Eisens in der oxidierten Form vorliegen. Gegenüber einem Polierrot enthalten den Gemenge wird zur Reduzierung des Glasgemenges bei Verwendung von MELITETM weniger Anthrazit benötigt. Tabelle V
    Beispiel 10 11 12 13
    Gew.-% Fe2O3 0,5 0,5 0,5 0,5
    Gew.-% FeO 0,208 0,236 0,255 0,303
    Redoxverhältnis 0,416 0,472 0,510 0,606
    Gew.-% MnO2 0,1 0,1 0,1 0,1
    Gew.-% CeO2
    Gew.-% TiO2
    technisches Natriumsulfat* 10,5 10,5 10,5 10,5
    Anthrazit* 1,05 1,16 1,31 1,5
    Graphit*
    MeliteTM* 34,2 34,2 34,2 34,2
    * Kilogramm je 1000 Kilogramm Sand
    Spektraleigenschaften bei 4,0 mm Vergleichsdicke
    % LTA 74,89 73,64 72,93 69,85
    % UV 54,37 55,76 57,78 55,23
    % IR 24,85 21,07 18,82 14,32
    % TSET 47,86 45,34 43,91 39,57
    dominante Wellenlänge 490,9 489,9 489,4 492,3
    % Anregungsreinheit 5,8 7 7,7 7,2
    Stärkstbevorzugte Ausgestaltung der Erfindung mit Spektraleigenschaften bei der angegebenen Dicke
    Dicke in mm 3,9
    % LTA 70,3
    % UV 55,7
    % IR 14,9
    % TSET 40
    dominante Wellenlänge 492,3
    % Anregungsreinheit 7
  • Tabelle VI zeigt, dass im erfindungsgemäßen Glas Graphit als Austauschstoff für Anthrazit benutzt werden kann. Andere kohlenstoffhaltige Materialien könnten Anthrazit oder Graphit ersetzen, wobei das Verhältnis des Kohlenstoffgehalts mit dem von Graphit oder Anthrazit zu vergleichen wäre. Tabelle VI
    Beispiel 14 15 16 17 18 19
    Gew.-% Fe2O3 0,55 0,55 0,55 0,65 0,65 0,65
    Gew.-% FeO 0,207 0,226 0,249 0,27 0,271 0,295
    Redoxverhältnis 0,376 0,411 0,453 0,415 0,417 0,454
    Gew.-% MnO2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
    Gew.-% CeO2
    Gew.-% TiO2
    technisches Natriumsulfat* 10 10 10 10 10 10
    Anthrazit*
    Graphit* 1,17 1,25 1,34 1,18 1,25 1,33
    MeliteTM*
    * Kilogramm je 1000 Kilogramm Sand
    Spektraleigenschaften bei 4,0 mm Vergleichsdicke
    % LTA 75,87 74,44 73,61 72,15 71,76 71,12
    % UV 55,82 56,7 57,56 52,13 51,94 53,71
    % IR 25,01 22,32 19,44 17,27 17,19 14,96
    % TSET 48,47 46,59 44,58 42,47 42,24 40,87
    dominante Wellenlänge 490,6 489,8 489,2 490,1 490,1 489,4
    % Anregungsreinheit 5,7 6,5 7,5 7,4 7,5 8,5
    Stärkstbevorzugte Ausgestaltung der Erfindung mit Spektraleigenschaften bei der angegebenen Dicke
    Dicke in mm 4,9 4,4 4,2
    % LTA 70,3 70,1 70,5
    % UV 53,6 50 53,8
    % IR 14 15 13,9
    % TSET 39,9 39,9 39,9
    dominante Wellenlänge 489,1 490 489,4
    % Anregungsreinheit 9 8,2 8,9
  • Tabelle VII zeigt die erhebliche Wirkung von Natriumsulfat im erfindungsgemäßen Glas. Technisches Natriumsulfat wird zur Entfernung gasförmiger Einschlüsse aus dem Glas im Ofen benutzt, wobei die Bläschen zu größeren Blasen anwachsen, nach oben an die Oberfläche steigen und dann am Spiegel der Schmelze austreten, so dass mitgenommene Gase entfernt werden. Die Erhöhung des Natriumsulfatgehalts im Gemenge lässt das Glas oxidieren und erfordert einen erhöhten Anthrazitzusatz. Von einer übermässigen Zugabe von Natriumsulfat ist abzuraten, weil überschüssiges Natriumsulfat SOx-Emissionen freisetzt. Im erfindungsgemäßen Glas können andere Sulfate als Austauschstoff für technisches Natriumsulfat eingesetzt werden. Tabelle VII
    Beispiel 20 21 22 23
    Gew.-% Fe2O3 0,5 0,5 0,5 0,5
    Gew.-% FeO 0,257 0,291 0,204 0,24
    Redoxverhältnis 0,514 0,582 0,408 0,480
    Gew.-% MnO2 0,1 0,45 0,1 0,45
    Gew.-% CeO2
    Gew.-% TiO2
    technisches Natriumsulfat* 10 10 15 15
    Anthrazit* 1,9 2,11 1,82 2,22
    Graphit*
    MeliteTM*
    * Kilogramm je 1000 Kilogramm Sand
    Spektraleigenschaften bei 4,0 mm Vergleichsdicke
    % LTA 73,89 71,18 76,46 74,19
    % UV 58,57 54,25 56,91 54,93
    % IR 18,66 15,34 25,44 20,57
    % TSET 44,25 40,69 48,99 45,19
    dominante Wellenlänge 489,2 492,5 490,4 490,9
    % Anregungsreinheit 7,8 6,7 5,7 6,5
    Stärkstbevorzugte Ausgestaltung der Erfindung mit Spektraleigenschaften bei der angegebenen Dicke
    Dicke in mm 5 4,2 6 5
    % LTA 70,16 70,3 70,05 70,05
    % UV 54,34 53,5 48,75 50,27
    % IR 12,87 14,3 13,94 14,49
    % TSET 39,23 39,6 39,49 39,98
    dominante Wellenlänge 489,1 492,5 490,2 490,8
    % Anregungsreinheit 9,6 6,9 8,5 8
  • Tabelle VIII zeigt den weiten Bereich des Fe2O3-Gehalts, der zur Demonstration der Erfindung herangezogen werden kann. Erzeugnisse gemäß den Lehren der Erfindung können in ihrer Dicke zwischen 1,5 und 8 mm variieren und sowohl in der Bauindustrie als auch bei Kraftfahrzeugen verwendet werden. Die Anwendungsfälle bei Kraftfahrzeugen schließen Mehrschichtenerzeugnisse, wie Frontscheiben, ein. Tabelle VIII
    Beispiel 24 25 26 27 28 29
    Gew.-% Fe2O3 0,3 0,35 0,45 0,6 0,65 0,7
    Gew.-% FeO 0,152 0,179 0,213 0,334 0,321 0,352
    Redoxverhältnis 0,507 0,511 0,473 0,557 0,494 0,503
    Gew.-% MnO2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
    Gew.-% CeO2
    Gew.-% TiO2
    technisches Natriumsulfat* 10 10 10 10 10 10
    Anthrazit* 1,81 1,82 1,81 2,01 1,82 1,82
    Graphit*
    MeliteTM*
    * Kilogramm je 1000 Kilogramm Sand
    Spektraleigenschaften bei 4,0 mm Vergleichsdicke
    % LTA 80,34 78,75 76,65 69,26 69,01 67,83
    % UV 68,86 66,43 61,33 54,3 51,57 50,85
    % IR 34,96 29,66 24,13 11,97 12,87 10,87
    % TSET 56,35 52,77 48,55 38,08 38,63 36,97
    dominante Wellenlänge 488,9 488,7 489,6 490,7 489,2 489,2
    % Anregungsreinheit 4,9 5,7 6,2 8,6 9,4 10,1
    Stärkstbevorzugte Ausgestaltung der Erfindung mit Spektraleigenschaften bei der angegebenen Dick
    Dicke in mm 7,2 6 3,7 3,5 4,2
    % LTA 70,1 70,32 70,7 70 70,4
    % UV 56,8 53,97 55,8 53,7 53,6
    % IR 13 12,91 13,8 14,1 14
    % TSET 39,5 39,27 39,7 39,8 40
    dominante Wellenlänge 488,4 489,5 490,7 489,3 489,2
    % Anregungsreinheit 10,1 9,1 7,9 9,1 8,9
  • Tabelle IX zeigt die Verbesserung der Ultraviolettabsorption, die durch Ceroxid bewirkt wird. Ceroxid selbst steigert die Ultraviolettabsorption allein nicht ausreichend, jedoch steigt mit wachsendem Mangandioxidgehalt auch die Ultraviolettabsorption. Tabelle IX
    Beispiel 30 31 32 33 34 35 36 37 38
    Gew.-% Fe2O3 0,5 0,5 0,7 0,8 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
    Gew.-% FeO 0,286 0,25 0,309 0,357 0,275 0,283 0,25 0,251 0,203
    Redoxverhältnis 0,572 0,500 0,441 0,446 0,550 0,566 0,500 0,502 0,406
    Gew.-% MnO2 0,06 0,12 0,4 0,4 0,45 0,05 0,45 0,05 0,45
    Gew.-% CeO2 0,5 0,5 0,5 0,5 0,2 0,4 0,4 0,8 0,8
    Gew.-% TiO2
    technisches Natriumsulfat* 10,5 10,5 10,5 10,5 10 10 10 10 10
    Anthrazit* 2,1 2,1 2,1 2,1 2,22 2 2,22 2 2,23
    Graphit*
    MeliteTM*
    * Kilogramm je 1000 Kilogramm Sand
    Spektraleigenschaften bei 4,0 mm Vergleichsdicke
    % LTA 72,21 74,58 68,32 65,22 72,46 72,3 72,77 73,68 75,58
    % UV 47,46 48,91 38,04 35,32 50,32 48,48 45,47 45,74 41,37
    % IR 15,81 19,47 13,78 10,56 16,77 16,02 19,31 19,22 25,58
    % TSET 41,37 44,75 38,12 34,83 42,17 41,49 43,49 44,11 47,97
    dominante Wellenlänge 491,2 489,5 492,3 492,3 490,6 491,6 491,5 489,4 493,9
    % Anregungsreinheit 7,1 7,3 7,3 8,2 7,4 7 6,5 7,5 4,6
  • Die Absenkung der Ultraviolettdurchlässigkeit unter 50% bei einer Vergleichsdicke von 4,0 mm erfordert mehr als 0,2 Gew.-% MnO2 und mehr als 0,2 Gew.-% CeO2 oder eine Gesamtmenge der Bestandteile Mangandioxid und Ceroxid von 0,45 Gew.-% oder höher.
  • Tabelle X zeigt die Verbesserung der Ultraviolettabsorption, die durch den Zusatz von Titandioxid bewirkt wird, und zeigt ferner, das sich die dominante Wellenlänge in Richtung grün verlagert. Titandioxid wird maximal zu 0,3 Gew.-% zugesetzt. Eine Spur von Titandioxid findet sich in den Sanden, die dem Glasgemenge ungefähr 0,01 Gew.-% TiO2 zuführen. Tabelle X
    Beispiel 39 40 41 42 43
    Gew.-% Fe2O3 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
    Gew.-% FeO 0,239 0,238 0,261 0,26 0,253
    Redoxverhältnis 0,478 0,476 0,522 0,520 0,506
    Gew.-% MnO2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,4
    Gew.-% CeO2
    Gew.-% TiO2 Begleiter 0,05 0,1 0,2 0,3
    technisches Natriumsulfat* 10 10 10 10 10,5
    Anthrazit* 1,9 1,9 1,9 1,9 2,1
    Graphit*
    MeliteTM*
    * Kilogramm je 1000 Kilogramm Sand
    Spektraleigenschaften bei 4,0 mm Vergleichsdicke
    % LTA 75,22 74,68 73,82 73,6 73,35
    % UV 59,38 57,34 57,52 55,12 50,08
    % IR 20,77 20,79 18,25 18,33 19,13
    % TSET 46,05 45,7 43,84 43,61 43,58
    dominante Wellenlänge 489,4 490 490,4 491,5 494
    % Anregungsreinheit 7,1 6,8 7,1 6,5 5,5
    Stärkstbevorzugte Ausgestaltung der Erfindung mit Spektraleigenschaften bei der angegebenen Dicke
    Dicke in mm 5,5 5,1 5 4,8 4,8
    % LTA 70,1 70,5 70,07 70,55 70,25
    % UV 53,4 52,5 53,02 51,22 45,78
    % IR 12,6 14,1 12,52 13,57 14,26
    % TSET 39 40 38,8 39,42 39,28
    dominante Wellenlänge 489,2 489,9 490,3 491,4 493,9
    % Anregungsreinheit 9,6 8,6 8,8 7,8 6,5
  • Tabelle XI zeigt die Verbesserungen der Ultraviolettabsorption, wenn Ceroxid und Titandioxid kombiniert verwendet werden. Die Absenkung der Ultraviolettdurchlässigkeit unter 50% bei einer Vergleichsdicke von 4,0 mm erfordert mehr als 0,05 Gew.-% MnO2, mehr als 0,2 Gew.-% CeO2 und mehr als 0,1 Gew.-% TiO2 oder eine Gesamtmenge der Bestandteile Mangandioxid, Ceroxid und Titandioxid von 0,55 Gew.-% oder höher. Tabelle XI
    Beispiel 44 45 46 47 48 49 50 51
    Gew.-% Fe2O3 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
    Gew.-% FeO 0,263 0,246 0,255 0,254 0,25 0,261 0,231 0,255
    Redoxverhältnis 0,526 0,492 0,510 0,508 0,500 0,522 0,462 0,450
    Gew.-% MnO2 0,12 0,05 0,15 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
    Gew.-% CeO2 0,5 0,25 0,25 0,025 0,05 0,1 0,2 0,3
    Gew.-% TiO2 0,1 0,25 0,25 0,025 0,05 0,1 0,2 0,1
    technisches Natriumsulfat* 10,5 10,5 10 10 10 10 10 10
    Anthrazit* 2,1 1,75 1,91 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9
    * Kilogramm je 1000 Kilogramm Sand
    Spektraleigenschaften bei 4,0 mm Vergleichsdicke
    % LTA 73,47 74,01 73,04 73,78 74,25 73,4 74,71 75,2
    % UV 46,4 47,82 46,06 57,3 56,01 53,05 47,83 48,2
    % IR 18,03 19,8 18,7996 18,96 19,41 18,25 21,68 22,47
    % TSET 43,22 44,4 43,27 44,32 44,72 43,52 45,71 46,47
    dominante Wellenlänge 490,6 491,4 492,2 489,5 489,7 490,5 492,3 491,2
    % Anregungsreinheit 7 6,2 6,1 7,4 7,2 7,1 5,6 5,9
    Stärkstbevorzugte Ausgestaltung der Erfindung mit Spektraleigenschaften bei der angegebenen Dicke
    Dicke in mm 4,8 5 4,8 5 5 4,8 5,2 5,5
    % LTA 70,39 70,28 69,89 70,01 70,57 70,31 70,4 70,1
    % UV 43,08 43,39 42,3 53,06 51,8 49,52 42,5 41,9
    % IR 13,3 13,83 13,96 13,11 13,5 13,5 14,3 13,9
    % TSET 39,08 39,23 39,01 39,25 39,65 39,36 39,4 39,2
    dominante Wellenlänge 490,6 491,4 492,2 489,4 489,7 490,4 492,3 491,1
    % Anregungsreinheit 8,3 7,7 7,3 10,9 8,9 8,4 7,2 8
  • Wie aus den obigen Beispielen ersichtlich, bietet das erfindungsgemäße Glas eine hohe Durchlässigkeit, eine verbesserte Infrarotabsorption und eine Ultraviolettabsorption. Darüber hinaus verschiebt die Verwendung von Anthrazit und Magnesiumdioxid das Eisendioxidgleichgewicht in Richtung auf die reduzierte Form des Eisens (FeO). Manganoxid verhindert außerdem die übermäßige Reduzierung von Sulfat. mit der Bildung von Eisensulfid, das Bernsteinfarbe aufweist und die Durchlässigkeit des Glases verringert.
  • Wie jede mit dem Fachgebiet vertraute Person aus der voranstehenden Beschreibung und aus den Tabellen und Ansprüchen erkennen kann, können ohne Abweichung von dem durch die folgenden Ansprüche definierten Geltungsbereich der Erfindung Modifikationen und Veränderungen an der Vorzugsausgestaltung der Erfindung vorgenommen werden.

Claims (8)

  1. Ein Farbglas zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug mit einer Grundmischung und einem Färbemittel, wobei das Färbemittel eine Zusammensetzung in Gewichtsprozent des Farbglases wie folgt hat: – 0,3 bis 0,8 Gew.-% Eisenoxid als Fe2O3, wobei das Redoxverhältnis von FeO und Gesamteisen als Fe2O3 im Bereich von 0,35 bis 0,62 liegt; – 0,05 bis 0,50 Gew.-% Manganoxid als MnO2; – 0,0 bis 0,3 Gew.-% Titanoxid als TiO2; – bis 0,8 Gew.-% Ceroxid als CeO2, wobei das Farbglas bei einer Vergleichsdicke von 4 mm eine Lichtdurchlässigkeit für die Lichtquelle A zwischen 65% und 81,0% hat und eine dominante Wellenlänge bei der Lichtquelle C im Bereich von 488 bis 494 nm liegt.
  2. Das Farbglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass das Farbglas bei einer Vergleichsdicke von 4 mm eine Anregungsreinheit im Bereich von 5% bis 11% besitzt.
  3. Das Farbglas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dominante Wellenlänge im Bereich von 488 bis 491 nm liegt.
  4. Das Farbglas nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamteisen als Fe2O3 im Bereich von 0,4 bis 0,6 Gew.-% liegt.
  5. Das Farbglas nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Manganoxid als MnO2 im Bereich von 0,05 bis 0,2 Gew.-% liegt.
  6. Das Farbglas nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Titanoxid als TiO2 im Bereich von 0,05 bis 0,3 Gew.-% liegt.
  7. Das Farbglas nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ceroxid als CeO2 im Bereich von 0,1 bis 0,5 Gew.-% liegt.
  8. Das Farbglas nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundmischung eine Zusammensetzung, bezogen auf das Gewicht des Farbglases, wie folgt hat: – 68 bis 75% SiO2; – 10 bis 18% Na2O; – 5 bis 15% CaO; – 0 bis 10% MgO; – 0 bis 5% Al2O3 und – 0 bis 5% K2O, wobei der Gesamtgehalt an CaO und MgO gleich 6 bis 15% und der Gesamtgehalt an Na2O und K2O gleich 10 bis 20% ist.
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