ES2239813T3

ES2239813T3 - Composicion de vidrio azul que absorbe las radiaciones infrarrojas y ultravioletas.

Info

Publication number: ES2239813T3
Application number: ES98953671T
Authority: ES
Inventors: Larry J. Shelestak
Original assignee: PPG Industries Ohio Inc
Current assignee: PPG Industries Ohio Inc
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2005-10-01
Anticipated expiration: 2018-10-16
Also published as: BR9812931A; EP1023245A1; CA2302764C; CN1121355C; DE69829683D1; PT1023245E; EP1023245B1; US6673730B1; HK1031370A1; ATE292607T1; DE69829683T2; CN1275964A; CA2302764A1; TW587065B; AU725178B2; NZ503170A; AU1099199A; WO1999020577A1

Abstract

Una composición de vidrio de color azul, de absorción de radiación infrarroja y ultravioleta, que tiene una porción de vidrio base incluyendo: SiO2 66 a 75 por ciento en peso Na2O 10 a 20 por ciento en peso CaO 5 a 15 por ciento en peso MgO 0 a 5 por ciento en peso Al2O3 0 a 5 por ciento en peso K2O 0 a 5 por ciento en peso y una porción colorante y de absorción de radiación solar que consta esencialmente de: Hierro total 0, 40 a 1, 0 por ciento en peso CoO 4 a 40 PPM Cr2O3 0 a 100 PPM SnO2 0 a 2, 0 por ciento en peso CeO2 0 a 1, 0 por ciento en peso TiO2 0 a 0, 5 por ciento en peso ZnO 0 a 0, 5 por ciento en peso Nd2O3 0 a 0, 5 por ciento en peso MnO2 0 a 0, 1 por ciento en peso NaO3 0 a 100 PPM V2O5 0 a 400 PPM NiO 0 a 10 PPM Se 0 a 3 PPM donde, cuando está presente V2O5, sustituye en parte o completamente a Cr2O3 en base a 400 PPM V2O5 para 100 PPM Cr2O3 y por lo que la presencia de Cr2O3 y/o V2O5 es obligatoria, teniendo el vidrio una redox superior a 0, 35 hasta aproximadamente 0, 60, una transmitancia luminosa de al menos 55 por ciento, y un color caracterizado por una longitud de onda dominante de 485 a 489 nanómetros y una pureza de excitación de 3 a 18 por ciento o una transmitancia luminosa de al menos 65% a un grosor de 3, 9 mm (0, 154 pulgadas), y un color caracterizado por una longitud de onda dominante de 485 a 492 nanómetros y una pureza de excitación de 3 a 18 por ciento.

Description

Composición de vidrio azul que absorbe las radiaciones infrarrojas y ultravioletas.

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención

Esta invención se refiere a una composición de vidrio de sosa-cal-sílice de color azul, absorbente de radiación infrarroja y ultravioleta, adecuada para aplicaciones de acristalamiento arquitectónico y para automóviles. El vidrio deberá tener una longitud de onda dominante de aproximadamente 485 a 492 nanómetros (nm) y una pureza de excitación de aproximadamente 3 a 18 por ciento. El vidrio también es compatible con métodos de fabricación de vidrio plano.

2A. Consideraciones técnicas

Los sustratos de vidrio de color y absorción de radiación infrarroja y ultravioleta tienen varias aplicaciones diferentes. En particular, tales vidrios pueden ser usados por los arquitectos para acristalar edificios y por los diseñadores de vehículos como ventanas de automóviles. Además de proporcionar un color estéticamente agradable, estos vidrios también pueden proporcionar mejor rendimiento solar en comparación con el vidrio claro convencional.

Se puede añadir materiales diferentes al vidrio para proporcionar el color y el rendimiento espectral deseados. Por ejemplo, se añade típicamente hierro, cobalto, níquel, selenio y titanio, para nombrar unos pocos, para proporcionar la composición de color deseada. Cuando se añaden materiales para cambiar el color y mejorar el rendimiento solar, hay que tener cuidado de mantener la transmitancia de luz visible y el color requeridos para dicha aplicación especial. También deberá recordarse que el cambio del grosor del vidrio afectará a estas propiedades espectrales de manera que una composición particular que tenga un color y rendimiento aceptables a un grosor particular, puede no ser aceptable a un grosor diferente.

Una composición azul particular que proporciona excelente rendimiento espectral se describe en la Patente de Estados Unidos número 4.792.536 de Pecoraro y otros. PPG Industries, Inc., comercializa bajo las marcas comerciales SOLEXTRA® y AZURLITE® productos comerciales que incorporan esta patente. Este vidrio incorpora una cantidad moderada de hierro en la composición y tiene una porción relativamente grande del vidrio en el estado ferroso, expresado como FeO. En particular, la composición de vidrio incluye una composición básica de sosa-cal-sílice e incluye además 0,45 a 1 por ciento en peso hierro total (expresado como Fe_{2}O_{3}). Al menos 35 por ciento del hierro total está en estado ferroso. La longitud de onda dominante de estos vidrios es del orden de aproximadamente 486 a 489 nm y la pureza de excitación es del orden de aproximadamente 8 a 14 por ciento. Desde el punto de vista del procesado, producir el vidrio descrito en la patente con una alta relación de hierro ferroso a hierro total puede requerir consideraciones de procesado adicionales no asociadas típicamente con las operaciones convencionales de fundir vidrio, como es conocido en la técnica. Sin embargo, debido a la aceptación favorable de este producto, sería ventajoso poder producir un vidrio que tenga un color similar y mejor rendimiento espectral usando técnicas convencionales de fusión y procesado de vidrio.

2B. Patentes de interés

La Patente de Estados Unidos número 3.652.303 de Janakirama Rao describe un vidrio azul absorbente de calor que incorpora bajas cantidades de hierro y usa estaño para convertir y retener una porción considerable del hierro en el estado ferroso, y en particular más de 80% del hierro se retiene en el estado ferroso.

Las Patentes de Estados Unidos números 4.866.010 y 5.070.048 de Boulos y otros describen composiciones de vidrio azul con una porción colorante que consta esencialmente de hierro y cobalto e incluyendo además níquel y/o selenio. Los vidrios tienen una longitud de onda dominante de 482 nanómetros (nm) \pm1 nm y una pureza de color de 13% \pm1%.

Las Patentes de Estados Unidos números 5.013.487 y 5.069.826 de Cheng describe composiciones de vidrio azul de color que incluyen hierro, titanio, estaño y zinc como colorantes. Los vidrios tienen una longitud de onda dominante que va desde 485 a 494 nm y una pureza de color de 5 a 9%.

La Patente de Estados Unidos número 5.344.798 de Morimoto y otros describe una composición de vidrio azul que incluye hierro, cerio, titanio, zinc, cobalto y manganeso. Estos vidrios tienen una longitud de onda dominante de 495 a 505 nm y una pureza de color de 5 a 9%.

La Patente de Estados Unidos número 2.755.212 se refiere a una composición de vidrio de color azul de sosa-cal-sílice que incluye óxido de hierro y óxido de cobalto como colorantes, composición en la que el valor ferroso se elige suficientemente alto para producir el color azul deseado.

EP-A-820 964 que es técnica anterior según el artículo 54(3) EPC describe una composición de vidrio azul de absorción de calor que incluye una composición de vidrio base y una porción colorante conteniendo hierro y cobalto, caracterizada porque la porción colorante consta esencialmente de 0,4% en peso a 1,1% en peso de hierro total expresado como Fe_{2}O_{3}, y de 10 ppm a 75 ppm de Co_{3}O_{4}.

Resumen de la invención

La presente invención proporciona un vidrio de color azul usando una composición base estándar de vidrio de sosa-cal-sílice y adicionalmente hierro y cobalto, y cromo, y o vanadio como materiales de absorción de radiación solar y colorantes, como se define en la reivindicación 1. En particular, el vidrio de color azul incluye 0,40 a 1,0% en peso hierro total, preferiblemente 0,50 a 0,75% en peso, 4 a 40 PPM CoO, preferiblemente 4 a 20 PPM, 0 a 100 PPM Cr_{2}O_{3}, y 0 a 400 PPM V_{2}O_{5}, donde, cuando V_{2}O_{5} está presente, sustituye en parte o completamente a Cr_{2}O_{3} en base a 400 PPM V_{2}O_{5} para 100 PPM Cr_{2}O_{3} y por lo que la presencia de Cr_{2}O_{3} y/o V_{2}O_{5} es obligatoria. La relación redox para el vidrio de la presente invención es superior a 0,35 hasta aproximadamente 0,60, y preferiblemente entre aproximadamente 0,36 a 0,50. En una realización particular de la invención, el vidrio tiene una transmitancia luminosa de al menos 55 por ciento y un color caracterizado por una longitud de onda dominante de 485 a 489 nanómetros y una pureza de excitación de aproximadamente 3 a 18 por ciento. En otra realización de la invención, el vidrio tiene una transmitancia luminosa de al menos 65 por ciento a un grosor de aproximadamente 0,154 pulgadas (3,9 mm) y un color caracterizado por una longitud de onda dominante de 485 a 492 nanómetros y una pureza de excitación de aproximadamente 3 a 18 por ciento.

Descripción detallada de la invención

La composición de vidrio base de la presente invención es vidrio de sosa-cal-sílice comercial caracterizado como sigue:

\vskip1.000000\baselineskip

		\hskip-1cm Por ciento en peso
	SiO_{2}	66 a 75
	Na_{2}O	10 a 20
	CaO	5 a 15
	MgO	0 a 5
	Al_{2}O_{3}	0 a 5
	K_{2}O	0 a 5

\vskip1.000000\baselineskip

En el sentido en que se utiliza en la presente memoria, todos los valores "por ciento en peso (% en peso)" se basan en el peso total de la composición de vidrio final.

La presente invención añade a dicho vidrio base materiales absorbentes de radiación infrarroja y ultravioleta y colorantes en forma de hierro y cobalto, y cromo y/o vanadio. Como se describe aquí, el hierro se expresa en términos de Fe_{2}O_{3} y FeO, el cobalto se expresa en términos de CoO, y el cromo se expresa en términos de Cr_{2}O_{3}. Se debe apreciar que las composiciones de vidrio aquí descritas pueden incluir pequeñas cantidades de otros materiales, por ejemplo adyuvantes de fusión y afino, materiales trampa o impurezas. También se deberá apreciar que en una realización de la invención, se puede incluir pequeñas cantidades de materiales adicionales para colorear el vidrio y/o mejorar su rendimiento solar, como se explicará más adelante con más detalle.

Los óxidos de hierro en una composición de vidrio realizan varias funciones. El óxido férrico, Fe_{2}O_{3}, es un buen absorbente de radiación ultravioleta y opera como un colorante amarillo en el vidrio. El óxido ferroso, FeO, es un buen absorbente de radiación infrarroja y opera como un colorante azul. La cantidad total de hierro presente en los vidrios aquí descritos se expresa en términos de Fe_{2}O_{3} según práctica analítica estándar, pero que no implica que todo el hierro esté realmente en forma de Fe_{2}O_{3}. Igualmente, la cantidad de hierro en el estado ferroso se refiere como FeO, aunque puede no estar presente realmente en el vidrio como FeO. Para reflejar las cantidades relativas de hierro ferroso y férrico en las composiciones de vidrio aquí descritas, el término "redox" significará la cantidad de hierro en el estado ferroso (expresado como FeO) dividida por la cantidad de hierro total (expresado como Fe_{2}O_{3}). Además, a no ser que se exprese lo contrario, el término "hierro total" en esta memoria descriptiva significará el hierro total expresado en términos de Fe_{2}O_{3}, el término "Fe_{2}O_{3}" significará hierro en el estado férrico expresado en términos de Fe_{2}O_{3} y el término "FeO" significará hierro en el estado ferroso expresado en términos de
FeO.

CoO opera como un colorante azul y un absorbente de radiación infrarroja débil en el vidrio. Se añade Cr_{2}O_{3} para impartir un componente de color verde a la composición de vidrio. Además, se estima que el cromo también puede proporcionar cierta absorción de radiación ultravioleta. Se requiere un equilibrio apropiado entre el contenido de hierro, es decir, óxidos férrico y ferroso, y cobalto, y cromo y/o vanadio para obtener un vidrio con el color azul y propiedades espectrales deseados.

El vidrio de la presente invención se puede fundir y refinar en una operación continua, a gran escala, de fundir vidrio comercial, y formar en hojas de vidrio plano de grosor variable por el método de flotación en el que el vidrio fundido se soporta en un baño de metal fundido, generalmente estaño, cuando asume una forma de cinta y se enfría de manera conocida en la técnica.

Aunque se prefiere hacer el vidrio aquí descrito usando una operación convencional continua de fusión por caldeo superior, como es conocido en la materia, el vidrio también se puede producir usando una operación de fusión polietápica, como se describe en las Patentes de Estados Unidos números 4.381.934 de Kunkle y otros; 4.792.536 de Pecoraro y otros, y 4.886.539 de Cerutti, y otros. Si es preciso, se puede emplear un dispositivo agitador dentro de las etapas de fusión y/o formación de la operación de producción de vidrio para homogeneizar el vidrio para producir vidrio de la máxima calidad óptica.

Dependiendo del tipo de operación de fusión, se puede añadir azufre a los materiales discontinuos de un vidrio de sosa-cal-sílice como un adyuvante de fusión y afino. El vidrio flotante producido comercialmente puede incluir hasta aproximadamente 0,3% en peso SO_{3}. En una composición de vidrio que incluye hierro y azufre, la provisión de condiciones reductoras puede crear coloración ámbar que disminuye la transmitancia luminosa como se explica en la Patente de Estados Unidos número 4.792.536 de Pecoraro y otros. Sin embargo, se estima que las condiciones reductoras necesarias para producir esta coloración en composiciones de vidrio flotante del tipo aquí descrito se limitan a aproximadamente las primeras 20 micras de la superficie inferior del vidrio que contactan el estaño fundido durante la operación de formación flotante, y en menor medida, a la superficie de vidrio superior expuesta. A causa del bajo contenido de azufre y la región limitada del vidrio en la que podría tener lugar una coloración, dependiendo de la composición particular de vidrio de sosa-cal-sílice, el azufre en estas superficies no tiene efecto material en el color o las propiedades espectrales del vidrio.

Se debe apreciar que, como resultado de formar el vidrio en estaño fundido como se ha explicado anteriormente, pueden migrar cantidades mensurables de óxido de estaño a porciones superficiales del vidrio en el lado que contacta el estaño fundido. Típicamente, una pieza de vidrio flotante tiene una concentración de SnO_{2} de al menos 0,05 a 2% en peso en las primeras 25 micras por debajo de la superficie del vidrio que estaba en contacto con el estaño. Los niveles de fondo típicos de SnO_{2} pueden ser de hasta 30 partes por millón (PPM). Se estima que las altas concentraciones de estaño en aproximadamente los primeros 10 angstroms de la superficie de vidrio soportada por el estaño fundido pueden aumentar ligeramente la reflectividad de dicha superficie de vidrio; sin embargo, el impacto general en las propiedades del vidrio es mínimo.

La Tabla 1 ilustra mezclas fundidas experimentales de vidrio que realizan los principios de la presente invención. Igualmente, la Tabla 2 ilustra una serie de composiciones de vidrio modeladas por ordenador que realizan los principios de la presente invención. Las composiciones modeladas se generaron con un modelo de color del vidrio y rendimiento espectral por ordenador desarrollado por PPG Industries, Inc. La Tabla 3 ilustra la composición de varias muestras de vidrio que incorporan los principios de la presente invención, que se fabricaron en un horno de fusión de vidrio continua, de caldeo superior, convencional, comercial, del tipo descrito anteriormente. Solamente las porciones de hierro y cobalto de las composiciones se enumeran en las Tablas 1 y 3 mientras que la Tabla 2 incluye las porciones de hierro, cobalto y cromo de las composiciones. Las Tablas 4-6 enumeran las propiedades espectrales de las composiciones mostradas en las Tablas 1, 2 y 3 a grosores de referencia de 0,084 pulgadas (2,13 mm), 0,154 pulgadas
(3,9 mm) y 0,223 pulgadas (5,66 mm), respectivamente.

Con respecto a los datos proporcionados en las Tablas 4-6 para los Ejemplos 1-16 de la Tabla 1 y los Ejemplos 30-34 de la Tabla 3, la transmitancia luminosa (LTA) se mide usando iluminante estándar CIE "A" con un observador CIE 2º en la banda de longitudes de onda de 380 a 770 nanómetros. La transmitancia solar (LTS) se mide en la banda de longitudes de onda de 380 a 770 nm usando el observador CIE 2º y los factores de ponderación especificados en ASTM 891-87. El color del vidrio, en términos de longitud de onda dominante (DW) y pureza de excitación (Pe), se mide usando iluminante CIE estándar "C" con un observador 2º, después de los procedimientos establecidos en ASTM E 308-90. La transmitancia ultravioleta solar total (TSUV) se mide en la banda de longitudes de onda de 300 a 400 nanómetros, la transmitancia infrarroja solar total (TSIR) se mide en la banda de longitudes de onda de 720 a 2000 nanómetros, y la transmitancia total de energía solar (TSET) se mide en la banda de longitudes de onda de 300 a 2000 nanómetros. Los datos de transmitancia TSUV, TSIR y TSET se calculan usando datos de irradianza solar directa 2.0 de masa de aire Parry Moon e integran usando la Regla Trapezoidal, como es conocido en la materia. El coeficiente de sombra (SC), que es la relación de la ganancia de calor total solar para una muestra a la ganancia de calor total solar de una referencia nominal de vidrio claro 3 mm de grosor (1/8 pulgada), se calcula usando el programa de ordenador Window 4.1 que se puede adquirir de Lawrence Berkeley Laboratory. Las propiedades espectrales presentadas en las Tablas 4-6 para los Ejemplos 17-29 de la Tabla 2 se basan en las mismas bandas de longitudes de onda y procedimientos de
cálculo.

Preparación de muestras

La información suministrada en la Tabla 1 se basa en masas fundidas experimentales de laboratorio que tienen aproximadamente los siguientes componentes de lote básicos:

\newpage

	Arena	500 GM
	Ceniza de sosa	162,8 gm
	Caliza	42 gm
	Dolomita	121 gm
	Torta de sal	2,5 gm
	Rojo	Lo necesario
	Co_{3}O_{4}	Lo necesario

Se añadió carbón a cada masa fundida para controlar la redox. Al preparar las masas fundidas, los ingredientes se pesaron y mezclaron en una mezcladora. A continuación se puso la mitad del material en un crisol refractario de sílice y calentó a 2650ºF (1454ºC) durante 30 minutos. Posteriormente se añadió el material restante al crisol y calentó a 2650ºF (1454ºC) durante 1,5 horas. A continuación, el vidrio fundido se fritó en agua, secó y recalentó a 2650ºF (1454ºC) durante una hora. El vidrio fundido se fritó posteriormente por segunda vez en agua, secó y recalentó a 2650ºF (1454ºC) durante dos horas. A continuación se vertió el vidrio fundido del crisol y recoció. Se cortaron muestras de la plancha y rectificaron y pulieron para análisis.

El análisis químico de las composiciones de vidrio se determinó usando un espectrofotómetro de fluorescencia de rayos X RIGAKU 3370. El contenido de FeO para los Ejemplos 1-16 se determinó usando técnicas químicas en húmedo, conocidas en la técnica. El contenido de FeO para los Ejemplos 30-34 se calculó usando el modelo informático de color del vidrio y rendimiento espectral explicado anteriormente. Las características espectrales del vidrio se determinaron en muestras recocidas usando un espectrofotómetro Perkin Elmer Lambda 9 UVNIS/NIR antes de templar el vidrio o la exposición prolongada a radiación ultravioleta, que afectará a las propiedades espectrales como se explicará más adelante.

Lo que sigue es representativo de los óxidos básicos de los vidrios descritos en las Tablas 1 y 3:

	Ej. 1-16 de la Tabla 1	Ej. 30-34 de la Tabla 3

SiO_{2}	73,3 a 73,9% en peso	\sim72,5% en peso
Na_{2}O	13,2 a 13,6% en peso	\sim13,8% en peso
K_{2}O	0,031 a 0,034% en peso	\sim0,046% en peso
CaO	8,5 a 8,8% en peso	\sim9% en peso
MgO	3,6 a 3,8% en peso	\sim3,2% en peso
Al_{2}O_{3}	0,12 a 0,16% en peso	\sim0,24% en peso

Se espera que los constituyentes de óxido básicos de composiciones comerciales de vidrio de sosa-cal-sílice basadas en las masas fundidas experimentales descritas en la Tabla 1 y las composiciones modeladas descritas en la Tabla 2 sean parecidos a los explicados anteriormente.

Aunque no se incluye en la Tabla 1, el análisis de los Ejemplos 1-16 indicaron hasta aproximadamente 6 PPM Cr_{2}O_{3}, hasta aproximadamente 30 PPM MnO_{2} y hasta aproximadamente 0,013 por ciento en peso TiO_{2}. Estos materiales se introdujeron más probablemente en la composición de vidrio de las materias primas de lote o el equipo de procesar vidrio. Igualmente, aunque no se incluye en la Tabla 3, el análisis de los Ejemplos 30-34 indicó hasta aproximadamente 9 PPM Cr_{2}O_{3}, hasta aproximadamente 26 PPM MnO_{2} y hasta aproximadamente 0,021 por ciento en peso TiO_{2}. Estos materiales también se introdujeron más probablemente en la composición de vidrio de las materias primas del lote o el equipo de procesar vidrio así como de materiales residuales en el horno de fusión vidrio. Todas las composiciones modeladas por ordenador en la Tabla 2 se modelaron de manera que incluyesen 38 PPM MnO_{2} (no representado en la Tabla 2) y los Ejemplos 17-20 se modelaron de manera que incluyesen 7 PPM Cr_{2}O_{3}, que son niveles detectables típicos de cromo y manganeso. El cromo y manganeso a estos niveles se incluyeron en las composiciones modeladas para proporcionar una representación más exacta del vidrio usando el modelo. Se estima que estas cantidades de cromo, manganeso y titanio en los Ejemplos 1-26 de las Tablas 1 y 2 y el cromo y manganeso en los Ejemplos 30-34 de la Tabla 3 son niveles trampa y/o residuales que no afectarán materialmente a las propiedades de color y espectrales del vidrio. El nivel de TiO_{2} en los Ejemplos 30-34, que se considera que es debido a titanio residual todavía en el horno de fusión de vidrio, deberá tener solamente un efecto mínimo, o nulo, en el color del vidrio y las propiedades espectrales de las composiciones de vidrio de la presente invención. Además, se estima que las composiciones de vidrio que realizan las características del instante invención pueden ser producidas sin niveles a con niveles traza de TiO_{2}.

1

TABLA 3 Composiciones de producción de vidrio

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2

3

4

5

Con referencia a las Tablas 1-5, la presente invención proporciona un vidrio de color azul usando una composición base estándar de vidrio de sosa-cal-sílice y adicionalmente hierro y cobalto, y cromo, como materiales absorbentes de radiación infrarroja y ultravioleta y colorantes. En particular, la porción absorbente de radiación infrarroja y ultravioleta y colorante del vidrio incluye 0,40 a 1,0% en peso de hierro total, preferiblemente 0,50 a 0,75% en peso de hierro total, y 4 a 40 PPM CoO, preferiblemente 4 a 20 PPM CoO. Además, la composición incluye hasta 100 PPM Cr_{2}O_{3}, preferiblemente 25 a 50 PPM. El vidrio tiene una redox superior a 0,35 hasta 0,60, preferiblemente de 0,36 a 0,50. En una realización de la invención, el vidrio tiene una transmitancia luminosa (LTA) de al menos 55%, una longitud de onda dominante de entre 485 a 489 nm, preferiblemente 487 a 489 nm. En otra realización de la invención, el vidrio tiene una transmitancia luminosa de al menos 65% a un grosor de 0,154 pulgadas y una longitud de onda dominante de 485 a 492 nm, preferiblemente 487 a 489 nm. El vidrio tiene una pureza de excitación de 3 a 18%. Sin embargo, se debe apreciar que la pureza de excitación depende del grosor de vidrio. Como resultado, se prefiere que el vidrio de la presente invención con un grosor de 0,071 a 0,126 pulgadas (1,8 a 3,2 mm) tenga un Pe de 3 a 8%; un grosor de 0,126 a 0,189 pulgadas (3,2 a 4,9 mm) tenga un Pe de 5 a 12%; y un grosor de 0,189 a 0,315 pulgadas (4,9 a 8 mm) tenga un Pe de 10 a 18%.

En otra realización del instante, los materiales absorbentes de radiación infrarroja y ultravioleta y colorantes del vidrio incluyen 0,50 a 0,60% en peso total, 4 a 12 PPM CoO, hasta 100 PPM Cr_{2}O_{3}, y 0 a 0,50% en peso TiO_{2}, y una redox de 0,45 a 0,50. En una realización particular, el vidrio incluye solamente cantidades de traza de Cr_{2}O_{3} y hasta 0,021% en peso TiO_{2}. Además, el vidrio tiene una transmitancia luminosa (LTA) de al menos 70%, una TSUV no superior a 60%, una TSIR no superior a aproximadamente 30%, y/o una TSET no superior a 50% a un grosor de 0,154 pulgadas. El color del vidrio se caracteriza por una longitud de onda dominante de entre 487 a 489 nm y una pureza de excitación de aproximadamente 7-10%.

El grosor laminar de las composiciones de vidrio como las aquí descritas y hechas por el proceso de flotación es típicamente del orden de aproximadamente 1 milímetro a 10 milímetros.

Para las aplicaciones de acristalamiento de vehículos, se prefiere que las hojas de vidrio con una composición como las aquí descritas tengan un grosor dentro del rango de 0,071 a 0,197 pulgadas (1,8 a 5 mm). Se hace notar que al utilizar un pliegue de vidrio único, el vidrio se templará, por ejemplo para una ventanilla lateral o trasera de automóvil, y cuando se utilizan pliegues múltiples, el vidrio se recocerá y laminará conjuntamente usando un adhesivo termoplástico, por ejemplo un parabrisas de automóvil que lamina dos pliegues de vidrio recocido conjuntamente usando una capa intermedia de polivinil butiral, donde al menos uno de los pliegues de vidrio es una hoja de vidrio que tiene una composición como las aquí descritas. Además, cuando el vidrio se utiliza en zonas seleccionadas de un vehículo de motor, por ejemplo el parabrisas y las ventanas de puerta delantera y en algunos casos la ventana trasera, se requiere que el vidrio tenga una LTA de al menos 70%. Además, las composiciones de vidrio descritas en la presente invención deberán tener una TSUV no superior a 60%, preferiblemente no superior a 57%, una TSIR no superior a 35%, preferiblemente no superior a 30%, y/o una TSET no superior a 55%, preferiblemente, no superior a 50% a un grosor de 0,154 pulgadas.

En aplicaciones de acristalamiento arquitectónico, generalmente no hay ningún requisito legal relativo a la transmitancia solar (LTS) del vidrio; sin embargo, en la presente invención, se prefiere que el vidrio tenga una LTS de 60 a 70%, preferiblemente 63 a 67% y un coeficiente de sombra no superior a 0,70, y preferiblemente no superior a 0,65 a un grosor de aproximadamente 0,223 pulgadas.

Se espera que las propiedades espectrales del vidrio cambien después de templar el vidrio y además a la exposición prolongada a radiación ultravioleta, denominada comúnmente solarización. En particular, se estima que el temple y la solarización de las composiciones de vidrio aquí descritas reducirá la LTA, LTS y TSIR en 0,5 a 1%, reducirá la TSUV aproximadamente 1 a 2%, y TSET 1 a 1,5%. Como resultado, en una realización de la invención, la composición de vidrio tiene propiedades espectrales seleccionadas que caen inicialmente fuera de los rangos deseados explicados previamente, pero caen dentro de los rangos deseados después del temple y/o la solarización.

También se deberá apreciar que puesto que la transmitancia luminosa y solar (LTA y LTS) se reduce por estas condiciones, para mantener la transmitancia por encima de un nivel mínimo deseado, la LTA o LTS iniciales del vidrio después de la producción deberá ser suficientemente alta de manera que las pérdidas atribuibles a temple y solarización no reduzcan la transmitancia a un nivel inaceptable.

Se puede usar vanadio como una sustitución parcial o completa del cromo en las composiciones de vidrio de la presente invención. Más específicamente, el vanadio, que se expresa aquí en términos de V_{2}O_{5}, imparte un color amarillo-verde al vidrio y absorbe radiación ultravioleta e infrarroja a diferentes estados de valencia. Se estima que 100 PPM Cr_{2}O_{3} como se ha explicado anteriormente se pueden sustituir completamente por 400 PPM
V_{2}O_{5}.

Como se ha explicado anteriormente, también se puede añadir otros materiales a las composiciones de vidrio aquí descritas para reducir más la transmisión de radiación infrarroja y ultravioleta y/o controlar el color del vidrio. La inclusión de cromo y manganeso se ha explicado anteriormente. Se contempla que también se pueda añadir los materiales siguientes al vidrio de sosa-cal-sílice conteniendo hierro y cobalto aquí descrito:

\newpage

	SnO_{2}	0 a 2,0% en peso
	CeO_{2}	0 a 1,0% en peso
	TiO_{2}	0 a 0,5% en peso
	ZnO	0 a 0,5% en peso
	Nd_{2}O_{3}	0 a 0,5% en peso
	MoO_{3}	0 a 100 PPM
	NiO	0 a 10 PPM
	Se	0 a 3 PPM

Como se apreciará, puede ser necesario ajustar los constituyentes básicos del vidrio para tener en cuenta la potencia de estos materiales adicionales que afecte a la coloración y/o redox.

Claims

1. Una composición de vidrio de color azul, de absorción de radiación infrarroja y ultravioleta, que tiene una porción de vidrio base incluyendo:

SiO_{2} 66 a 75 por ciento en peso Na_{2}O 10 a 20 por ciento en peso CaO 5 a 15 por ciento en peso MgO 0 a 5 por ciento en peso Al_{2}O_{3} 0 a 5 por ciento en peso K_{2}O 0 a 5 por ciento en peso

y una porción colorante y de absorción de radiación solar que consta esencialmente de:

Hierro total 0,40 a 1,0 por ciento en peso CoO 4 a 40 PPM Cr_{2}O_{3} 0 a 100 PPM SnO_{2} 0 a 2,0 por ciento en peso CeO_{2} 0 a 1,0 por ciento en peso TiO_{2} 0 a 0,5 por ciento en peso ZnO 0 a 0,5 por ciento en peso Nd_{2}O_{3} 0 a 0,5 por ciento en peso MnO_{2} 0 a 0,1 por ciento en peso NaO_{3} 0 a 100 PPM V_{2}O_{5} 0 a 400 PPM NiO 0 a 10 PPM Se 0 a 3 PPM

donde, cuando está presente V_{2}O_{5}, sustituye en parte o completamente a Cr_{2}O_{3} en base a 400 PPM V_{2}O_{5} para 100 PPM Cr_{2}O_{3} y por lo que la presencia de Cr_{2}O_{3} y/o V_{2}O_{5} es obligatoria,

teniendo el vidrio una redox superior a 0,35 hasta aproximadamente 0,60, una transmitancia luminosa de al menos 55 por ciento, y un color caracterizado por una longitud de onda dominante de 485 a 489 nanómetros y una pureza de excitación de 3 a 18 por ciento o una transmitancia luminosa de al menos 65% a un grosor de 3,9 mm (0,154 pulgadas), y un color caracterizado por una longitud de onda dominante de 485 a 492 nanómetros y una pureza de excitación de 3 a 18 por ciento.

2. La composición según la reivindicación 1, donde la concentración de hierro total es de 0,50 a 0,75 por ciento en peso y la redox es de 0,36 a 0,50.

3. La composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la concentración de CoO es de 4 a 20 PPM.

4. La composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la concentración de Cr_{2}O_{3} es de 25 a 50 PPM.

5. La composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el color del vidrio se caracteriza por una longitud de onda dominante del orden de 487 a 489 nanómetros y una pureza de excitación de 3 a 8 por ciento a al menos un grosor del orden de de 1,8 mm a 3,2 mm (0,071 a 0,126 pulgadas), una pureza de excitación de 5 a 12 por ciento a al menos un grosor del orden de de 3,2 mm a 4,8 mm (0,126 a 0,189 pulgadas), y una pureza de excitación de 10 a 18 por ciento a al menos un grosor del orden de de 4,8 mm a 8,0 mm (0,189 a 0,315 pulgadas).

6. La composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el vidrio tiene una transmitancia luminosa de 70 por ciento o mayor.

7. La composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el vidrio tiene una transmitancia solar de 55 a 70 por ciento y un coeficiente de sombra de 0,70 o menos a un grosor de 5,9 mm (0,223 pulgadas).

8. La composición según la reivindicación 7, donde el vidrio tiene una transmitancia solar de 63 a 67 por ciento y un coeficiente de sombra de 0,65 o menos a un grosor de 5,9 mm (0,223 pulgadas).

9. La composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el vidrio tiene una transmitancia ultravioleta solar total de 60 por ciento o menos, una transmitancia infrarroja solar total de 35 por ciento o menos y una transmitancia total de energía solar de 55 por ciento o menos a un grosor de 3,9 mm (0,154 pulgadas).

10. La composición según la reivindicación 9, donde el vidrio tiene una transmitancia ultravioleta solar total de 57 por ciento o menos, una transmitancia infrarroja solar total de 30 por ciento o menos y una transmitancia total de energía solar de 50 por ciento o menos a un grosor de 3,9 mm (0,154 pulgadas).

11. La composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que incluye adyuvantes de fusión y afino.

12. Una hoja de vidrio formada por el proceso de flotación de la composición de vidrio expuesta en cualquiera de las reivindicaciones 1-11.

13. La hoja de vidrio de la reivindicación 12, que se forma sobre estaño fundido con una concentración de SnO_{2} de 0,05 a 2% en peso en los primeros 25 \mum por debajo de la superficie del vidrio que estaba en contacto con el estaño.

14. Un parabrisas de automóvil hecho de al menos una hoja de vidrio de la reivindicación 12 o 13.

15. La hoja de vidrio según la reivindicación 12, donde la hoja tiene un grosor de entre 1,8 a 10 mm.