DE69033559T2

DE69033559T2 - Infrarote und ultraviolette strahlung absorbierende grüne glaszusammensetzung

Info

Publication number: DE69033559T2
Application number: DE69033559T
Authority: DE
Inventors: Joseph Cheng
Original assignee: Libbey Owens Ford Co
Current assignee: Pilkington North America Inc
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1990-11-12
Publication date: 2001-02-01
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: YU218890A; YU47525B; RU2067559C1; IE904081A1; PT95898B; CZ281527B6; EP0453551A4; EP0453551A1; HUT66616A; KR0166355B1; JPH03187946A; AU629086B2; PT95898A; AU6885491A; CZ566590A3; HU912379D0; BG94806A; ATE193512T1; TW209209B; WO1991007356A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Infrarot- und Ultraviolett- Strahlung absorbierende grüne Glaszusammensetzungen, und insbesondere grüne Glaszusammensetzungen mit einer speziellen Kombination von Energie-Absorptions- und Lichtdurchlässigkeits- Eigenschaften. Das bevorzugte Glas hat eine eng definierte vorherrschende Wellenlänge und Farbreinheit. Die vorliegende Erfindung ist besonders brauchbar für die Herstellung von Kraftfahrzeug- und Bauwerks-Verglasungen, bei denen eine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht und eine geringe Gesamtsonnenenergie- und Ultraviolettstrahlungs-Durchlässigkeit erwünscht sind.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Es ist allgemein bekannt, Infrarotstrahlung absorbierendes Natronkalk- Silica-Glas herzustellen, indem man Eisen darin inkorporiert. Das Eisen liegt im allgemeinen in dem Glas sowohl als Eisen(II)oxid (FeO) als auch als Eisen(III)oxid (Fe&sub2;O&sub3;) vor. Die Ausgewogenheit zwischen Eisen(II)- und Eisen(III)oxid hat eine direkte und materielle Auswirkung auf die Farbe und die Durchlässigkeitseigenschaften des Glases. Wenn der Gehalt an Eisen(II)oxid erhöht wird (als ein Ergebnis einer chemischen Reduktion von Eisen(III)oxid), nimmt die Infrarot-Absorption zu, und die Ultraviolett-Absorption nimmt ab. Die Verschiebung in Richtung einer höheren Konzentration an FeO im Verhältnis zu dem Fe&sub2;O&sub3; verursacht auch eine Veränderung der Farbe des Glases von Gelb oder Gelbgrün zu einem dunkleren Grün oder Blaugrün, was die Durchlässigkeit des Glases im siehtbaren Bereich verringert. Daher wurde es beim Stand der Technik für notwendig gehalten, um im Glas eine größere Infrarot- Absorption zu erhalten, ohne Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich zu opfern, Glas mit einem geringen Gehalt an Gesamteisen, das stark von Fe&sub2;O&sub3; zu FeO reduziert ist, herzustellen. Als ein Glas mit einem geringen Gehalt an Gesamteisen wird allgemein eines betrachtet, das aus einer Gemengezusammensetzung mit weniger als etwa 0,70 bis 0,75 Gewichtsprozent Eisen, berechnet als Fe&sub2;O&sub3;, hergestellt wurde. Als ein Beispiel, das US-Patent Nr. 3 652 303 offenbart eine Infrarot absorbierende blaue Natronkalk-Silica-Glas-Zusammensetzung mit einer Durchlässigkeit für sichtbares Licht von mehr als 70% bei einer Dicke von einem viertel Inch, wobei durch das Einbeziehen einer reduzierenden Menge an Zinn-Metall oder Zinn(II)chlorid in die Schmelze mindestens 80% des Gesamteisens in dem Glas im Eisen(II)-Zustand gehalten werden.
Viele Glaszusammensetzungen enthalten zusätzlich Cer, um Ultraviolett- Absorption zu schaffen. Das US-Patent Nr. 1 414 715 beispielsweise offenbart den Zusatz von 3 Gewichtsprozent bis 6 Gewichtsprozent Ceroxid, um eine eisenfreie Glaszusammensetzung mit fleischfarbener Tönung herzustellen. Das Patent lehrt außerdem, daß Ceroxid die Durchlässigkeit für sichtbares Licht des Glases verringert.
Das US-Patent Nr. 1 637 439 offenbart den Gebrauch von 5 Gewichtsprozent bis 10 Gewichtsprozent Ceroxid als Ultraviolett- Absorber in dunkelblauen Glaszusammensetzungen. Das Glas, das beispielsweise für die Beobachtung des Betriebs eines Siemens-Martin- Ofens brauchbar ist, wird durch den Zusatz von 0,1 Gewichtsprozent bis 0,5 Gewichtsprozent Kobaltoxid dunkelblau gemacht. Die hohe Konzentration an Ceroxid absorbiert praktisch die gesamte ultraviolette Strahlung, die ansonsten durch das Augenschutzglas hindurchgehen würde. Eine derartige Glaszusammensetzung hat klarerweise eine geringe Durchlässigkeit für sichtbares Licht und wäre für Kraftfahrzeug- oder Bauwerks-Verglasungen nicht brauchbar.
Das US-Patent Nr. 1 936 231 offenbart ein farbloses Glas, bei dem Eisen(III)oxid als ein Ultraviolett-Abhaltemittel in so kleinen Mengen zugegeben wird, daß das sich ergebende Glas seine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht behält. Der vorgeschlagene Gesamteisengehalt beträgt näherungsweise 0,35 Gewichtsprozent. Das Patent offenbart außerdem, daß Cer-Verbindungen als Ultraviolettstrahlungs-Abhaltemittel Glaszusammensetzungen, die wenig Gesamteisen enthalten, zugesetzt werden können. So behalten die sich ergebenden Glaszusammensetzungen ihre Eingenschaften farblosen Aussehens und hoher Durchlässigkeit für sichtbares Licht.
Das US-Patent Nr. 2 524 719 offenbart eine rosafarbene Glaszusammensetzung, bei der dem Glasgemenge Eisen als ein Infrarotenergie-Absorber zugesetzt wird und Selen als ein Ultraviolettstrahlungs-Absorber zugesetzt wird. Es wird vorgeschlagen, daß Cer(IV)oxid in einer Menge von mehr als 3 Gewichtsprozent aufgenommen werden kann, um das Selen bei der Absorption von Ultraviolettstrahlung zu unterstützen.
Das US-Patent Nr. 2 860 059 offenbart eine Ultraviolett absorbierende Glaszusammensetzung mit einer geringen Gesamteisen-Konzentration, die als den grünlich-blauen Gläsern, die im allgemeinen bei Kraftfahrzeug- und Bauwerksverglasungen verwendet werden, hinsichtlich Durchlässigkeit für sichtbares Licht überlegen beschrieben wird. Der maximale Eisengehalt ist 0,6 Gewichtsprozent, damit das Glas sein farbloses Aussehen und seine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht beibehält. Zum Zwecke der Schaffung von Ultraviolettstrahlungs- Absorption werden dem Glas Titandioxid und bis zu 0,5 Gewichtsprozent Cer(IV)oxid zugegeben.
Das US-Patent Nr. 2 444 976 offenbart ein goldfarbenes Glas mit außerordentlich geringer Durchlässigkeit im ultravioletten Bereich und einer hohen Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich, das insbesondere zum Verglasen von Flugzeugen ausgelegt ist. Das Glas enthält Eisenoxid als einen wärmeabsorbierenden Bestandteil zusammen mit großen Mengen an sowohl Ceroxid (1,5%-3%) als auch Titanoxid (6%-9%).
Schließlich offenbart das US-Patent Nr. 4 792 536 ein Verfahren zur Herstellung eines Infrarotenergie absorbierenden Glases, das eine geringe Konzentration an Gesamteisen, welches stark zu FeO reduziert ist, enthält. Es ist außerdem offenbart, daß durch Einbeziehen größerer Mengen an Gesamteisen in die Glaszusammensetzung die Infrarotenergie- Absorption erhöht werden kann, aber es wird festgestellt, daß die Durchlässigkeit für sichtbares Licht dadurch auf Werte unterhalb des Niveaus verringert würde, die für Kraftfahrzeug-Verglasungen für geeignet erachtet werden. Das offenbarte Verfahren verwendet eine zweistufige Schmelz- und Läuter-Verfahrensweise, die stark reduzierende Bedingungen schafft, um die Menge an Eisen im Eisen(II)-Zustand, für eine gegebene geringe Gesamteisen-Konzentration von 0,45-0,65 Gewichtsprozent, zu erhöhen. Das Patent lehrt, daß das Eisen mindestens zu 35% zu FeO reduziert sein muß. Besonders bevorzugt müssen mehr als 50% des Gesamteisengehalts zum Eisen(II)-Zustand reduziert sein. Es ist außerdem offenbart, daß zum Zweck der Absorption von Ultraviolettstrahlung 0,25-0,5 Gewichtsprozent Cer(IV)oxid zu stark reduziertes Eisen in niedriger Gesamteisenkonzentration enthaltenden Glaszusammensetzungen zugegeben werden können. Es ist offenbart, daß höhere Konzentrationen an Cer(IV)oxid vermieden werden müssen, da sie die Gesamtdurchlässigkeitseigenschaften des Glases gefährden würden. Als ein Beispiel des Glases, das nach dem in dem US-Patent Nr. 4 792 536 gelehrten Verfahren hergestellt werden kann, offenbart Zusammensetzung Nr. 11 ein Glas, das wenig Gesamteisen, welches zu 30% zu FeO reduziert ist, enthält und 1% Cer(IV)oxid enthält. Bei einer Dicke von 4 mm beträgt die Gesamtdurchlässigkeit für Sonnenenergie etwa 52%, und die Durchlässigkeit für Ultraviolettstrahlung beträgt etwa 37%. Der relativ hohe Wert der Gesamtdurchlässigkeit für Sonnenenergie ergibt sich aus der geringen Gesamteisenkonzentration, während der relativ hohe Wert der Durchlässigkeit für Ultraviolettstrahlung durch die geringe Konzentration an Fe&sub2;O&sub3;, von dem ein großer Teil zu FeO reduziert wurde, verursacht ist.
Es wäre wünschenswert, unter Verwendung üblicher Floatglas- Technologie ein grünfarbiges Glas zur Verwendung bei Kraftfahrzeug- und Bauwerksverglasungen herzustellen, das eine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht der Lichtart A von mindestens 70%, eine geringe Gesamtsonnenenergie-Durchlässigkeit von weniger als etwa 46% und eine geringe Durchlässigkeit für Ultraviolettstrahlung von weniger als etwa 38% bei nominellen Glasdicken im Bereich von 3 mm-5 mm hat. (Es versteht sich, daß mit dieser Angabe der Glasdicke die Gesamtglasdicke gemeint ist, und die selbige aufweisende Verglasungseinheit kann aus einer einzigen Glasscheibe oder zwei oder mehreren Glasscheiben, deren Gesamtdicke in dem angegeenen Bereich liegt, zusammengesetzt sein.) Eine grüne Glaszusammensetzung mit diesen herausragenden Durchlässigkeitseigenschaften kann nicht unter Gebrauch der Glaszusammensetzungen, die eine geringe Gesamtkonzentration an Eisen, das stark reduziert ist, enthalten, welche Cer(IV)oxid verwenden, wie im Stand der Technik offenbart ist, hergestellt werden. Darüber hinaus steht die Verwendung eines Glases mit einem hohen Gesamteisengehalt für diesen Zweck im Gegensatz zu den Lehren des Stands der Technik.
Es muß beachtet werden, daß der vorstehend angeführte Stand der Technik nur im Lichte der vorliegenden Erfindung als Leitfaden gesammelt und untersucht wurde. Es kann nicht gefolgert werden, daß ohne die durch die vorliegende Erfindung geschaffene Motivation derart mannigfaltige Literatur anderweitig zusammengestellt werden würde.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde überraschend eine grüne Glaszusammensetzung mit einem Durchlässigkeitswert für sichtbares Licht der Lichtart A von mindestens 70%, einer Gesamtsonnenenergie- Durchlässigkeit von weniger als 46% und einer Durchlässigkeit für Ultraviolettstrahlung von weniger als 38% und bevorzugt nicht größer als näherungsweise 34%, bei nominellen Glasdicken von 3 bis 5 mm, aufgefunden. (Strahlungsdurchlässigkeits-Ergebnisse basieren auf den folgenden Wellenlängenbereichen:
Ultraviolett 300 bis 400 nm
Sichtbar 400 bis 770 nm
Gesamtsonnenenergie 300 bis 2130 nm)
Die Zusammensetzung weist ein Natronkalk-Silica-Glas auf, das als wesentliche Bestandteile 0,51 bis 0,96 Gewichtsprozent Fe&sub2;O&sub3;, 0,15 bis 0,33 Gewichtsprozent FeO und 0,2 bis 1,4 Gewichtsprozent CeO&sub2; enthält. Alternativ kann die Menge an CeO&sub2; durch die Einbeziehung von 0,02 bis 0,85 Gewichtsprozent TiO&sub2; verringert werden. TiO&sub2;-Prozentsätze unterhalb etwa 0,02 Gewichtsprozent sind normalerweise als Spurenelemente in Natronkalk-Silica-Gläsern vorhanden. Das Glas weist FeO-Gewichtsprozente auf, die für eine prozentuale Reduktion von Gesamteisen, ausgedrückt als Fe&sub2;O&sub3;, von 23% bis 29% stehen. Diese Gläser haben eine vorherrschende Wellenlänge der Lichtart C von 498 bis 525 nm, bevorzugt von 498 bis 519 nm, und eine Farbreinheit von 2% bis 4%, bevorzugt von 2% bis 3%. Sie werden aus Gemengezusammensetzun-gen mit einer Gesamteisenkonzentration, ausgedrückt als Fe&sub2;O&sub3;, oberhalb etwa 0,7% hergestellt. (Es ist üblich in der Glasindustrie, das insgesamt in einer Glaszusammensetzung oder einem Glasgemenge enthaltene Eisen als "Gesamteisen ausgedrückt als Fe&sub2;O&sub3;" zu bezeichnen. Wenn eine Glasmenge geschmolzen wird, wird jedoch einiges dieser Menge an Gesamteisen zu FeO reduziert, während der Rest Fe&sub2;O&sub3; bleibt. Aus diesem Grund versteht es sich, daß mit "Fe&sub2;O&sub3;", wie es hierin und in den anliegenden Ansprüchen verwendet wird, Gewichtsprozent Eisen(III)oxid in der Glaszusammensetzung nach Reduktion gemeint ist. Mit "Gesamteisen ausgedrückt als Fe&sub2;O&sub3;" ist das Gesamtgewicht an in dem Glasgemenge vor der Reduktion enthaltenem Eisen gemeint. Außerdem wird Fe&sub2;O&sub3;, wenn es zu FeO reduziert wird, nicht nur FeO, sondern Sauerstoffgas erzeugen. Dieser Verlust von Sauerstoff wird das vereinte Gewicht der zwei Eisenverbindungen verringern. Daher wird das vereinte Gewicht von FeO und Fe&sub2;O&sub3;, die in einer sich ergebenden Glaszusammensetzung enthalten sind, geringer sein als das Gemengegewicht des Gesamteisens ausgedrückt als Fe&sub2;O&sub3;.)
Die Glaszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind insbesondere geeignet für die Herstellung von Infrarotenergie und Ultraviolettstrahlung absorbierendem grünem Glas für Kraftfahrzeug- und Bauwerks-Verglasungen. So können Glasscheiben dieser Zusammensetzung hitzegehärtet oder getempert werden oder abwechselnd gekühlt und mittels einer dazwischengelegten transparenten Harzschicht, die beispielsweise aus Polyvinylbutyral besteht, zusammenlaminiert und, beispielsweise, als eine Windschutzscheibe verwendet werden. Im allgemeinen sind die Glasscheiben zur Verwendung als Windschutzscheibe von einer Dicke im Bereich von etwa 1,7 mm bis etwa 2,5 mm, während die getemperten und als Seitenlichter oder Rücklichter verwendeten im Bereich von etwa 3 mm bis etwa 5 mm dick sind.
Wenn nichts anderes angegeben ist, bedeutet der Begriff Prozent (%), wie er hierin und in den angefügten Ansprüchen verwendet wird, Gewichtsprozent (%). Zur Bestimmung der Gewichtsprozente an CeO&sub2;, TiO&sub2; und an Gesamteisen, ausgedrückt als Fe&sub2;O&sub3; wurde wellenlängendispersive Röntgenstrahlfluoreszenz verwendet. Die prozentuale Reduktion von Gesamteisen wurde bestimmt, indem zuerst unter Verwendung eines Spektrofotometers die Strahlungstransmission einer Probe bei einer Wellenlänge von 1060 nm gemessen wurde. Der Transmissionswert bei 1060 nm wurde dann zur Berechnung der optischen Dichte verwendet, wobei die folgende Formel verwendet wurde:
optische Dichte = Log&sub1;&sub0; 100/T (T = Transmission bei 1060 nm).
Die optische Dichte wurde dann zur Berechnung der prozentualen Reduktion verwendet:
prozentuale Reduktion = (110) · (optische Dichte)/(Glasdicke in mm) · (Gewichtsprozent-Gesamt-Fe&sub2;O&sub3;)

GENAUE BESCHREIBUNG

DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Zur Verwendung als eine Kraftfahrzeug-Windschutzscheibe muß Infrarotenergie und Ultraviolettstrahlung absorbierendes Glas Bundesvorschriften erfüllen, die eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht der Lichtart A von größer als 70% verlangen. Die in modernen Kraftfahrzeugen verwendeten dünneren Gläser haben es einfacher gemacht, den 70% Lichtart A-Standard zu erreichen, haben aber auch zu erhöhter Durchlässigkeit für Infrarotenergie und Ultraviolettstrahlung geführt. Folglich waren die Kraftfahrzeug-Hersteller gezwungen, die größere Wärmebelastung durch geeignete Auslegung von Klimaanlagen auszugleichen, und sie sind genötigt, mehr Ultraviolettstrahlungs- Stabilisatoren in Stoffe und Innenraum-Kunststoffbauteile einzubauen, um ihre Verschlechterung zu verhindern.
Die grünen Glaszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können, wenn sie in einer Gesamtglasdicke von etwa 3 mm-5 mm hergestellt werden, einen Durchlässigkeitswert für sichtbares Licht der Lichtart A von mindestens 70% aufweisen und wesentlich niedrigere Werte für Infrarotenergie- und Ultraviolettstrahlungs-Durchlässigkeit zusammengenommen liefern als die im Stand der Technik offenbarten Zusammensetzungen. Die Gesamtsonnenenergie-Durchlässigkeit der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung beträgt bei ausgewählten Glasdicken im Bereich von 3 mm-5 mm weniger als 46%. Bevorzugt beträgt die Gesamtsonnenenergie-Durchlässigkeit bei diesen Dicken weniger als etwa 45%. Die Gesamtsonnenenergie-Durchlässigkeit ist ein Maß für die Sonnenenergie-Durchlässigkeit über alle Sonnenenergie-Wellenlängen.
Sie ist ein integrierter Term, der die Fläche unter der Kurve Durchlässigkeit gegen Wellenlänge für sichtbare, Infrarotenergie- und Ultraviolettenergie-Wellenlängen umfaßt.
Die Ultraviolettstrahlungs-Durchlässigkeit der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung beträgt bei ausgewählten Glasdicken im Bereich von 3 mm-5 mm weniger als 38% und im allgemeinen nicht mehr als etwa 34%. Der Ultraviolettstrahlungs-Durchlässigkeitswert ist ein integrierter Term, der die Fläche unter der Kurve Durchlässigkeit gegen Wellenlänge für Wellenlängen zwischen 300 und 400 nm darstellt. Die Ultraviolettstrahlungs-Durchlässigkeitswerte für Glaszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung wurden berechnet durch Integration der Luftmasse zu Sonnenspektrums-Energieverteilung (Aus "Proposed Standard Solar-Radiation Curves for Engineering Use", Perry Moon, M. LT., Journal of the Franklin Institute, No. 230, pp. 583-617 (1940).) nach Perry Moon zwischen 300 und 400 nm und Insverhältnissetzen der über denselben Spektralbereich von der Probe durchgelassenen geschwächten Energie. Geeignete Gemengematerialien gemäß der vorliegenden Erfindung, die mittels konventioneller Glasgemengebestandteils-Mischvorrichtungen vermischt werden, umfassen Sand, Kalkstein, Dolomit, Sodaasche, Salzkuchen oder Gips, Polierrot (Rouge), Kohlenstoff und eine Cer- Verbindung, wie Cer(IV)oxid oder Cercarbonat, und gewünschtenfalls eine Titan-Verbindung wie Titandioxid. Diese Materialien werden in einem konventionellen Glasherstellungsofen passend zusammengeschmolzen, um eine grünfarbige, Infrarotenergie und Ultraviolettstrahlung absorbierende Glaszusammensetzung zu bilden, die danach in einem Floatglasverfahren kontinuierlich auf das Bad aus geschmolzenem Metall gegossen werden kann. Das so hergestellte Flachglas kann zu Bauwerks-Verglasungen geformt werden oder zu Kraftfahrzeug-Verglasungen geschnitten und geformt werden, wie beispielsweise durch Preßwölben.
Die Zusammensetzung des sich ergebenden Natronkalk-Silica-Glases weist auf:
A) von etwa 65 bis etwa 75 Gewichtsprozent SiO&sub2;;
B) von etwa 10 bis etwa 15 Gewichtsprozent Na&sub2;O;
C) von 0 bis etwa 4 Gewichtsprozent K&sub2;O;
D) von etwa 1 bis etwa 5 Gewichtsprozent MgO;
E) von etwa 5 bis etwa 15 Gewichtsprozent CaO;
F) von 0 bis etwa 3 Gewichtsprozent Al&sub2;O&sub3;;
G) von 0,51 bis 0,96 Gewichtsprozent Fe&sub2;O&sub3;;
H) von 0,15 bis 0,33 Gewichtsprozent FeO; und
I) von 0,2 bis 1,4 Gewichtsprozent CeO&sub2;.
Bevorzugt besteht die sich ergebende Glaszusammensetzung im wesentlichen aus:
A) von etwa 70 bis etwa 73 Gewichtsprozent SiO&sub2;;
B) von etwa 12 bis etwa 14 Gewichtsprozent Na&sub2;O;
C) von 0 bis etwa 1 Gewichtsprozent K&sub2;O;
D) von etwa 3 bis etwa 4 Gewichtsprozent MgO;
E) von etwa 6 bis etwa 10 Gewichtsprozent CaO;
F) von 0 bis etwa 2 Gewichtsprozent Al&sub2;O&sub3;;
G) von 0,51 bis 0,96 Gewichtsprozent Fe&sub2;O&sub3;;
H) von 0,15 bis 0,33 Gewichtsprozent FeO; und
I) von 0,2 bis 1,4 Gewichtsprozent CeO&sub2;.
Alternativ kann die Menge an Cer(IV)oxid in dem Glas durch die Einbeziehung von Titandioxid verringert werden. Um die hierin im vorstehenden beschriebenen gewünschten Bereiche von Durchlässigkeit, vorherrschender Wellenlänge und Farbreinheit beizubehalten, muß, wenn in dem Glas Ceroxid gegen Titandioxid ausgetauscht wird, der Gewichtsprozentsatz an Gesamteisen, ausgedrückt als Fe&sub2;O&sub3;, verringert werden, und die prozentuale Reduktion zu FeO muß erhöht werden. Dies führt zu einem Glas, welches aufweist:
A) von etwa 65 bis etwa 75 Gewichtsprozent SiO&sub2;;
B) von etwa 10 bis etwa 15 Gewichtsprozent Na&sub2;O;
C) von 0 bis etwa 4 Gewichtsprozent K&sub2;O;
D) von etwa 1 bis etwa 5 Gewichtsprozent MgO;
E) von etwa 5 bis etwa 15 Gewichtsprozent CaO;
F) von 0 bis etwa 3 Gewichtsprozent Al&sub2;O&sub3;;
G) von 0,5 (0,48) bis 0,9 (0,92) Gewichtsprozent Fe&sub2;O&sub3;;
H) von 0,15 bis 0,33 Gewichtsprozent FeO;
I) von 0,1 bis 1,36 Gewichtsprozent CeO&sub2;;
J) von 0,02 bis 0,85 Gewichtsprozent TiO&sub2;.
Es soll festgestellt werden, daß bei Einbeziehung geringer Mengen an TiO&sub2; jedes Gewichtsprozent TiO&sub2; 2 Gewichtsprozent CeO&sub2; ersetzen muß, um die hierin im vorstehenden beschriebenen Glaseigenschaften beizubehalten. Wenn jedoch der Gehalt an TiO&sub2; steigt, verringert sich die Wirkung der TiO&sub2; Zugabe leicht. Zum Beispiel wird eine Zusammensetzung, die zu Anfang 1,0 Gewichtsprozent CeO&sub2; und kein zugesetztes TiO&sub2; enthält, etwa 0,3 Gewichtsprozent TiO&sub2; erfordern, um etwa 0,5 Gewichtsprozent CeO&sub2; zu ersetzen und noch die Glaseigenschaften beizubehalten (so wird bei höheren Mengen an TiO&sub2;- Ersatz jedes Gewichtsprozent TiO&sub2; etwa 1,5 Gewichtsprozent CeO&sub2; ersetzen). Bevorzugt besteht die Titandioxid verwendende Glaszusammensetzung im wesentlichen aus:
A) von etwa 70 bis etwa 73 Gewichtsprozent SiO&sub2;;
B) von etwa 12 bis etwa 14 Gewichtsprozent Na&sub2;O;
C) von 0 bis etwa 1 Gewichtsprozent K&sub2;O;
D) von etwa 3 bis etwa 4 Gewichtsprozent MgO;
E) von etwa 6 bis etwa 10 Gewichtsprozent CaO;
F) von 0 bis etwa 2 Gewichtsprozent Al&sub2;O&sub3;;
G) von 0,5 (0,48) bis 0,9 (0,92) Gewichtsprozent Fe&sub2;O&sub3;;
H) von 0,15 bis 0,33 Gewichtsprozent FeO;
I) von 0,1 bis 1,36 Gewichtsprozent CeO&sub2;; und
J) von 0,02 bis 0,85 2Gewichtsprozent TiO&sub2;.
Silica bildet die Glasmatrix. Natriumoxid, Kaliumoxid, Magnesiumoxid und Calciumoxid wirken als Flußmittel zur Verringerung der Schmelztemperatur des Glases. Aluminiumoxid reguliert die Viskosität des Glases und verhindert Entglasung. Darüber hinaus wirken das Magnesiumoxid, Calciumoxid und Aluminiumoxid zusammen zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit des Glases. Salzkuchen oder Gips wirkt als Läuterungsmittel, während Kohlenstoff ein bekanntes Reduktionsmittel ist.
Eisen wird typischerweise als Fe&sub2;O&sub3; zugegeben und wird teilweise zu FeO reduziert. Die Gesamtmenge an Eisen in dem Gemenge ist kritisch und muß gleich 0,7 Gewichtsprozent bis 1,25 Gewichtsprozent, ausgedrückt als Fe&sub2;O&sub3;, sein. Gleichermaßen ist der Reduktionsgrad kritisch und muß gleich zwischen 23% und 29% sein. Die vorgenannten kritischen Bereiche für Gesamteisen und den Reduktionsgrad von Eisen (III) zu Eisen (II) führen zu Konzentrationen von 0,51 bis 0,96 Gewichtsprozent Fe&sub2;O&sub3; und von 0,15 bis 0,33 Gewichtsprozent FeO in dem Glas. Wenn das Eisen stärker als die kritische Menge reduziert wird, wird das Glas zu dunkel, und die Durchlässigkeit für sichtbares Licht der Lichtart A wird unter 70% fallen. Außerdem wird der Glasgemenge-Schmelzvorgang zunehmend schwierig, da die erhöhte Menge an FeO das Eindringen von Wärme in das Innere der Schmelze verhindert. Wenn das Eisen weniger als die kritische Menge reduziert wird oder wenn eine niedrigere Gesamtmenge an Eisen verwendet wird, dann kann die Gesamtsonnenenergie-Durchlässigkeit für ein Glas gewünschter Dicke auf über etwa 46% steigen. Schließlich wird, wenn eine höhere Menge an Gesamteisen als die kritische Menge verwendet wird, weniger Wärme in der Lage sein, in das Innere der Schmelze einzudringen, und der Gemenge-Schmelzvorgang wird zunehmend schwieriger werden. Die hohe Gesamteisenkonzentration und geringe Reduktion zu FeO sind klar kritisch für das Verhalten des Glases und stehen im Gegensatz zur Lehre des Stands der Technik, der Glaszusammensetzungen mit einer hohen Durchlässigkeit für sichtbares Licht und geringe Durchlässigkeiten für Infrarotenergie und Ultraviolettstrahlung betrifft.
Darüber hinaus ist die Konzentration des Ceroxid-Ultraviolettstrahlungs- Absorbers im Zusammenwirken mit dem Eisen kritisch für die Ausgeglichenheit der Durchlässigkeitseigenschaften. Das Ceroxid muß in einer Konzentration von etwa 0,2 Gewichtsprozent bis etwa 1,4 Gewichtsprozent anwesend sein. Eine höhere Konzentration an Ceroxid würde mehr Strahlung im Wellenlängenbereich von 400 bis 450 nm absorbieren, was eine Farbveränderung des Glases von Grün zu Gelbgrün verursachen würde. Eine niedrigere Konzentration an Ceroxid würde das Ansteigen der Ultraviolettstrahlungs-Durchlässigkeit auf über etwa 38% verursachen. Eine Kombination von etwa 0,1 bis etwa 1,36 Gewichtsprozent CeO&sub2; und von etwa 0,02 bis etwa 0,85 Gewichtsprozent TiO&sub2; kann gegen die vorgenannte Menge von etwa 0,2 bis etwa 1,4 Gewichtsprozent Ceroxid alleine ersetzt werden. Die Kombination von Ceroxid und Titandioxid hat dieselbe Funktionsfähigkeit und Brauchbarkeit wie die größere erforderliche Menge an Ceroxid alleine, und Abweichungen von den angegebenen Maxima und Minima für diese Bestandteile nach oben oder unten werden die Absorptions- und Farbeigenschaften des Glases, wie sie hierin vorstehend für Ceroxid alleine angeführt wurden, ungünstig beeinflussen.
Wie ersichtlich ist, besteht die synergistische Wirkung der kritischen Konzentrationsgrenzen für das Eisen und Ceroxid und der kritischen Begrenzung für den Reduktionsgrad von Fe&sub2;O&sub3; zu FeO darin, zu einer grünen Glaszusammensetzung mit einer Durchlässigkeit für sichtbares Licht der Lichtart A von größer als 70%, einer Gesamtsonnenenergie- Durchlässigkeit von weniger als etwa 46% und einer Ultraviolettstrahlungs-Durchlässigkeit von weniger als etwa 38%, bevorzugt weniger als etwa 34%, zu führen.
Darüber hinaus ist das grüne Glas der vorliegenden Erfindung durch eine vorherrschende Wellenlänge der Lichtart C von etwa 498 bis etwa 525 nm gekennzeichnet und zeigt eine Farbreinheit von etwa 2% bis etwa 4%. Die Reinheit einer Kraftfahrzeug-Sichtverglasung ist ein wichtiger Parameter und sollte bei einem so niedrigen Niveau wie durchführbar gehalten werden. Zum Vergleich, blaues Glas hat eine Reinheit von bis zu etwa 10% und ist daher als eine Kraftfahrzeug-Sichtverglasung weniger wünschenswert.
Wie hierin im vorstehenden angegeben, betrachtet und betrifft die Erfindung insbesondere Verglasungen von Glasdicken im Bereich von 3 mm bis 5 mm. Beispiele für Natronkalk-Silica-Zusammensetzungen gemäß der Erfindung mit spezifischer Dicke in diesem Bereich sind nachstehend angegeben. Alle diese Gläser haben eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht der Lichtart A gleich oder größer als 70%, eine Gesamtsonnenenergie-Durchlässigkeit von weniger als etwa 46% und eine Ultraviolettstrahlungs-Durchlässigkeit von weniger als etwa 36%. Tabelle I Tabelle II

Beispiele 1-16

Typische Natronkalk-Silica-Glas-Gemengebestandteile wurden zusammen mit Polierrot, einer Cer-Verbindung, einem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel und gewünschtenfalls einer Titan-Verbindung gemischt und geschmolzen, um 4 mm dicke Testproben gemäß der Erfindung herzustellen. Die sich ergebenden Glasproben sind wie folgt gekennzeichnet: Tabelle III Glaseigenschaften bei 4 mm Tabelle III (Forts.) Glaseigenschaften bei 4 mm Tabelle III (Forts.) Glaseigenschaften bei 4 mm
Die vollständigen Zusammensetzungen der Gläser der Beispiele 11 und 12 sind wie folgt: Vorhersage-Beispiele 17-22
Eine Kraftfahrzeug-Windschutzscheibe gemäß der Erfindung, die zwei Scheiben aus einer grünen Glaszusammensetzung, nämlich 71,73% SiO&sub2;, 13,78% Na&sub2;O, 8,64% CaO, 4,00% MgO, 0,776% Gesamteisen ausgedrückt als Fe&sub2;O&sub3; (das zu 24,3% zu FeO reduziert ist), Spuren (0,017%) TiO&sub2;, 0,12% Al&sub2;O&sub3;, 0,14% SO&sub3;, 0,0003% Cr&sub2;O&sub3;, 0,89% CeO&sub2; und 0,009% La&sub2;O&sub3;, wobei jede Scheibe eine nominelle Dicke von 2,2 mm hat, mit einer dazwischenliegenden Polyvinylbutyral- Zwischenschicht mit der nominellen Dicke 0,030 inch, aufweist, hat die folgenden Eigenschaften: Lichtart A-Durchlässigkeit = 71,4%, Gesamtsonnendurchlässigkeit = 43,0%, UV-Durchlässigkeit = 16,3%, vorherrschende Wellenlänge = 518,6 nm und Farbreinheit = 2,5%.
Eine ähnliche Kraftfahrzeug-Windschutzscheibe gemäß der Erfindung, die aus zwei Scheiben einer grünen Glaszusammensetzung, welche 0,834% Gesamteisen ausgedrückt als Fe&sub2;O&sub3; (das zu 26,8% zu FeO reduziert ist), Spuren (0,016%) TiO&sub2; und 0,913% CeO&sub2; enthält, wobei jede Scheibe eine nominelle Dicke von 1,8 mm hat, mit einer dazwischenliegenden Polyvinylbutyral-Zwischenschicht der nominellen Dicke von 0,030 inch, besteht, hat die folgenden Eigenschaften: Lichtart A-Durchlässigkeit = 72,2%, Gesamtsonnendurchlässigkeit = 44,1%, UV-Durchlässigkeit = 17,1%, vorherrschende Wellenlänge = 511 nm und Farbreinheit = 2,4%.

Claims

1. Grünfarbiges, Infrarotenergie und Ultraviolettstrahlung absorbierendes Natronkalk-Silica-Glas mit einem Gesamteisengehalt, gemessen als Fe&sub2;O&sub3;, im Bereich von 0,7 bis 1,25 Gew.-% und mit entweder

(i) einem CeO&sub2;-Gehalt von 0,2 bis 1,4 Gew.-% oder

(ii) einem CeO&sub2;-Gehalt von 0,1 bis 1,36 Gew.-% und einem TiO&sub2;- Gehalt von 0,02 bis 0,85 Gew.-%,

wobei das Glas einen Gewichtsprozentsatz an FeO, der eine prozentuale Reduktion von Gesamteisen, ausgedrückt als Fe&sub2;O&sub3;, von 23% bis 29% darstellt.

2. Grünfarbiges Glas nach Anspruch 1, das 0,51 bis 0,96 Gew.-% Fe&sub2;O&sub3;, 0,15 bis 0,33 Gew.-% FeO und 0,2 bis 1,4 Gew.-% CeO&sub2;, mit nicht mehr als Spurenmengen an TiO&sub2;, enthält.

3. Grünfarbiges Glas nach Anspruch 1, das 0,48 bis 0,92 Gew.-% Fe&sub2;O&sub3;, 0,15 bis 0,33 Gew.-% FeO, 0,1 bis 1,36 Gew.-% CeO&sub2; und 0,02 bis 0,85 Gew.-% TiO&sub2; enthält.

4. Grünfarbiges Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die vorherrschende Wellenlänge der Lichtart C 498 bis 525 Nanometer beträgt und die Farbreinheit 2% bis 4% beträgt.

5. Grünfarbiges Glas nach Anspruch 2, das 0,54 bis 0,65 Gew.-% Fe&sub2;O&sub3;, 0,18 bis 0,22 Gew.-% FeO und 0,55 bis 1,2 Gew.-% CeO&sub2; enthält, wobei das Glas bei einer nominellen Dicke von 4 mm eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht der Lichtart A von mehr als 70 %, eine Gesamtsonnenenergie-Durchlässigkeit von weniger als 46% und eine Durchlässigkeit für Ultraviolettstrahlung von weniger als 36% hat.

6. Grünfarbiges Glas nach Anspruch 2, das 0,71 bis 0,95 Gew.-% Fe&sub2;O&sub3;, 0,26 bis 0,32 Gew.-% FeO und 0,8 bis 1,4 Gew.-% CeO&sub2; enthält, wobei der Gewichtsprozentsatz an FeO eine prozentuale Reduktion von Gesamteisen, ausgedrückt als Fe&sub2;O&sub3;, von 23% bis 29% darstellt, und wobei das Glas bei einer nominellen Dicke von 3 mm eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht der Lichtart A von mehr als 70%, eine Gesamtsonnenenergie-Durchlässigkeit von weniger als 46% und eine Durchlässigkeit für Ultravioletttstrahlung von weniger als 36% hat.

7. Grünfarbiges Glas nach Anspruch 2, das 0,51 bis 0,59 Gew.-% Fe&sub2;O&sub3;, 0,14 bis 0,17 Gew.-% FeO und 0,2 bis 0,7 Gew.-% CeO&sub2; enthält, wobei das Glas bei einer nominellen Dicke von 5 mm eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht der Lichtart A von mehr als 70 %, eine Gesamtsonnenenergie-Durchlässigkeit von weniger als 46% und eine Durchlässigkeit für Ultravioletttstrahlung von weniger als 36% hat.

8. Grünfarbiges Glas nach Anspruch 1, enthaltend:

(A) etwa 65 bis etwa 75 Gew.-% SiO&sub2;;

(B) etwa 10 bis etwa 15 Gew.-% Na&sub2;O;

(C) 0 bis etwa 4 Gew.-% K&sub2;O;

(D) etwa 1 bis etwa 5 Gew.-% MgO;

(E) etwa 5 bis etwa 15 Gew.-% CaO; und

(F) 0 bis etwa 3 Gew.-% Al&sub2;O&sub3;.

9. Grünfarbiges Glas nach Anspruch 8, enthaltend:

(A) etwa 70 bis etwa 73 Gew.-% SiO&sub2;;

(B) etwa 12 bis etwa 14 Gew.-% Na&sub2;O;

(C) 0 bis etwa 1 Gew.-% K&sub2;O;

(D) etwa 3 bis etwa 4 Gew.-% MgO;

(E) etwa 6 bis etwa 10 Gew.-% CaO; und

(F) 0 bis etwa 2 Gew.-% Al&sub2;O&sub3;.

10. Grünfarbiges Glas nach Anspruch 3, das 0,51 bis 0,62 Gew.-% Fe&sub2;O&sub3;, 0,18 bis 0,22 Gew.-% FeO, 0,3 bis 0,75 Gew.-% CeO&sub2; und 0,02 bis 0,45 Gew.-% TiO&sub2; enthält, wobei das Glas bei einer nominellen Dicke von 4 mm eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht der Lichtart A von mehr als 70%, eine Gesamtsonnenenergie- Durchlässigkeit von weniger als 46% und eine Durchlässigkeit für Ultraviolettstrahlung von weniger als 36% hat.

11. Grünfarbiges Glas nach Anspruch 3, das 0,48 bis 0,56 Gew.-% Fe&sub2;O&sub3;, 0,14 bis 0,17 Gew.-% FeO, 0,1 bis 0,4 Gew.-% CeO&sub2; und 0,02 bis 0,35 Gew.-% TiO&sub2; enthält, wobei das Glas bei einer nominellen Dicke von 5 mm eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht der Lichtart A von mehr als 70%, eine Gesamtsonnenenergie- Durchlässigkeit von weniger als 46% und eine Durchlässigkeit für Ultraviolettstrahlung von weniger als 36% hat.

12. Grünfarbiges Glas nach Anspruch 3, das 0,68 bis 0,92 Gew.-% Fe&sub2;O&sub3;, 0,26 bis 0,32 Gew.-% FeO, 0,5 bis 1,2 Gew.-% CeO&sub2; und 0,02 bis 0,85 Gew.-% TiO&sub2; enthält, wobei das Glas bei einer nominellen Dicke von 3 mm eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht der Lichtart A von mehr als 70%, eine Gesamtsonnenenergie- Durchlässigkeit von weniger als 46% und eine Durchlässigkeit für Ultraviolettstrahlung von weniger als 36% hat.

13. Grünfarbiges Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Glas eine nominelle Dicke im Bereich von 3 mm bis 5 mm hat.

14. Kraftfahrzeug-Verglasung,

dadurch gekennzeichnet,

daß sie ein grünfarbiges Natronkalk-Silica-Glas gemäß Anspruch 13 aufweist und eine Durchlässigkeit für Ultraviolettstrahlung von weniger als 36%, eine vorherrschende Wellenlänge der Lichtart C von 498 bis 525 Nanometer und eine Farbreinheit von 2% bis 4% hat.

15. Kraftfahrzeug-Verglasung nach Anspruch 14, die eine Durchlässigkeit für Ultraviolettstrahlung von weniger als 34%, eine vorherrschende Wellenlänge der Lichtart C von 498 bis 519 Nanometer und eine Farbreinheit von 2% bis 3% hat.

16. Kraftfahrzeug-Verglasungseinheit,

dadurch gekennzeichnet,

daß sie zwei Scheiben eines grünfarbigen Natronkalk-Silica-Glases gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, die durch eine dazwischenliegende Schicht aus transparentem Harzmaterial eine Einheit bildend zusammengehalten werden, aufweist, wobei die Verglasungseinheit eine Durchlässigkeit für Ultraviolettstrahlung von weniger als 36%, eine vorherrschende Wellenlänge der Lichtart C von 498 bis 525 Nanometer und eine Farbreinheit von 2% bis 4% hat.

17. Kraftfahrzeug-Verglasung nach Anspruch 16, die eine Durchlässigkeit für Ultraviolettstrahlung von weniger als 34%, eine vorherrschende Wellenlänge der Lichtart C von 498 bis 519 Nanometer und eine Farbreinheit von 2% bis 3% hat.

18. Kraftfahrzeug-Verglasungseinheit nach Anspruch 16 oder 17,

dadurch gekennzeichnet,

daß sie zwei Scheiben eines grünfarbigen Natronkalk-Silica-Glases gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, die durch eine dazwischenliegende Schicht aus transparentem Harzmaterial eine Einheit bildend zusammengehalten werden, aufweist, wobei die Verglasungseinheit eine Durchlässigkeit für Ultraviolettstrahlung von weniger als 36%, eine vorherrschende Wellenlänge der Lichtart C von 498 bis 525 Nanometer und eine Farbreinheit von 2% bis 4% hat.

19. Kraftfahrzeug-Verglasungseinheit nach Anspruch 18, bei der das transparente Harzmaterial Polyvinylbutyral ist.

20. Kraftfahrzeug-Verglasungseinheit nach Anspruch 19, bei der die Polyvinylbutyral-Schicht eine Dicke von etwa 0,76 mm (0,030 Inch) hat.

21. Grünfarbiges Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 8 oder 9, wobei das Glas eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht der Lichtart A von mehr als 70%, eine Gesamtsonnenenergie-Durchlässigkeit von wenigers als 46% und eine Durchlässigkeit für Ultraviolettstrahlung von weniger als 38% für eine nominelle Dicke im Bereich von 3 mm bis 5 mm hat.