FR2563211A1 - GLAZING COATING - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN VITRAGE PORTANT UN REVETEMENT D'OXYDE METALLIQUE FORME PAR PYROLYSE, TRANSMETTANT LA LUMIERE ET FORMANT ECRAN VIS-A-VIS DU RAYONNEMENT SOLAIRE. LE REVETEMENT CONSTITUE ESSENTIELLEMENT D'OXYDES D'ETAIN ET DE TITANE ET LES PROPORTIONS RELATIVES D'ETAIN ET DE TITANE SONT TELLES QU'ELLES CONFERENT AU REVETEMENT UN INDICE DE REFRACTION QUI N'EST PAS SUPERIEUR A 2,2. LE VITRAGE APPORTE UNE PROTECTION ANTI-SOLAIRE EFFICACE TOUT EN PRESENTANT UN ASPECT METALLIQUE TRES ESTHETIQUE.THE PRESENT INVENTION CONCERNS GLASS CARRYING A METAL OXIDE COATING FORMED BY PYROLYSIS, TRANSMITTING LIGHT AND FORMING A SCREEN WITH RESPECT TO SOLAR RADIATION. THE COATING CONSTITUTES ESSENTIALLY OF TIN AND TITANIUM OXIDES AND THE RELATIVE PROPORTIONS OF TIN AND TITANIUM ARE SUCH AS THE COATING TO GIVE THE COATING A REFRACTION INDEX WHICH IS NOT GREATER THAN 2.2. THE GLAZING PROVIDES EFFECTIVE ANTI-SUN PROTECTION WHILE PRESENTING A VERY AESTHETIC METAL APPEARANCE.
Description
25632 1125632 11
La présente invention concerne un vitrage portant un revêtement d'oxyde métallique formé par pyrolyse, transmettant la The present invention relates to glazing having a pyrolytically formed metal oxide coating transmitting the
lumière et formant écran vis-à-vis du rayonnement solaire. light and forming screen vis-à-vis solar radiation.
L'utilisation de vitrages portant un revêtement formant écran vis-à-vis du rayonnement solaire est bien connue pour des bâtiments, afin de réduire le gain thermique solaire du bâtiment, spécialement pendant les périodes chaudes ensoleillées, afin que la température à l'intérieur du bâtiment puisse être aisément maintenue à un niveau qui, par exemple, est confortable pour les occupants du The use of glazing with a solar radiation shielding is well known for buildings, in order to reduce the solar heat gain of the building, especially during warm, sunny periods, so that the temperature inside building can be easily maintained at a level which, for example, is comfortable for the occupants of the building.
bâtiment et peut être tolérée par des ordinateurs ou d'autres équipe- building and can be tolerated by computers or other equipment
ments électroniques sensibles à la température situés à l'intérieur du bâtiment. A titre d'exemple, le brevet européen n EP 0 075 516 A1 enseigne de munir du verre d'un revêtement formant écran vis-à-vis du rayonnement solaire constitué de dioxyde de titane déposé à raison d'environ 140 mrg/m2, ce qui correspond A une épaisseur de 35 nm environ. Les vitrages connus portant un revêtement de dioxyde de titane de 35 à 40 nm d'épaisseur fournissent une protection efficace temperature-sensitive electronic elements located inside the building. For example, European Patent No. EP 0 075 516 A1 teaches to provide glass with a screen coating vis-à-vis solar radiation consisting of titanium dioxide deposited at a rate of about 140 mrg / m2, which corresponds to a thickness of about 35 nm. Known glazing with a 35 to 40 nm thick titanium dioxide coating provides effective protection
contre le rayonnement solaire et donnent une teinte métallique en réfle- against solar radiation and give a metallic tint in reflexion
?20 xion en raison d'effets d'interférence. Au point de vue commercial, il est extrêmement important qu'un tel revêtement donne en réflexion une 20 xion due to interference effects. From the commercial point of view, it is extremely important that such a coating gives
teinte qui soit neutre ou acceptable esthétiquement d'une autre façon. shade that is neutral or aesthetically acceptable in another way.
Malheureusement, les revêtements connus de dioxyde de titane ayant jusqu'à 40 nm d'épaisseur qui répondent à cette exigence sont trop minces pour avoir une résistance à l'abrasion adéquate, de sorte que le produit a une durée de vie insuffisante. Il serait possible de conférer au revêtement une résistance à l'abrasion plus importante en le faisant plus épais. Par exemple, on a trouvé que des revêtements de dioxyde de titane ayant une épaisseur de l'ordre de 50 nm à 60 nm peuvent avoir Unfortunately, known titanium dioxide coatings up to 40 nm thick that meet this requirement are too thin to have adequate abrasion resistance, so that the product has an insufficient life. It would be possible to give the coating more abrasion resistance by making it thicker. For example, it has been found that titanium dioxide coatings having a thickness in the range of 50 nm to 60 nm may have
une résistance à l'abrasion satisfaisante pour le but recherché. abrasion resistance satisfactory for the intended purpose.
Cependant, l'augmentation de l'épaisseur d'un tel revêtement aura pour However, the increase in the thickness of such a coating will have
effet d'altérer sa teinte en réflexion, et un revêtement de dioxyde de tita- effect of altering its hue in reflection, and a coating of titanium dioxide
ne de 50 nm à 60 nm donne en réflexion une couleur jaunâtre déplaisante. - from 50 nm to 60 nm gives in reflection an unpleasant yellowish color. -
Un des objets de la présente invention est de fournir un vitrage portant un revêtement d'oxyde métallique formé par pyrolyse, transmettant la lumière, formant écran vis-à-vis du rayonnement solaire tel que la couleur du revêtement, vu en réflexion, peut être One of the objects of the present invention is to provide a glazing unit with a pyrolysis-formed metal oxide coating, transmitting light, forming a screen vis-à-vis solar radiation such as the color of the coating, seen in reflection, can be
modifiée d'une manière qui n'est pas totalement dépendante de l'épais- modified in a way that is not totally dependent on the thick-
seur du revêtement.coating.
La présente invention fournit un vitrage portant un revêtement d'oxyde métallique formé par pyrolyse, transmettant la lumière et formant écran vis-à-vis du rayonnement solaire, caractérisé The present invention provides a glazing unit having a pyrolysis-formed metal oxide coating transmitting light and forming a screen with respect to solar radiation, characterized
en ce que au moins 95 % en poids des ions métalliques dans le revête- in that at least 95% by weight of the metal ions in the coating
ment sont des ions d'étain et de titane, et en ce que les proportions relatives d'ions étain et titane dans le revêtement sont telles qu'elles confèrent au revêtement un indice de réfraction qui n'est pas supérieur tin and titanium ions, and in that the relative proportions of tin and titanium ions in the coating are such as to give the coating a refractive index which is not greater than
à z,2z.at z, 2z.
L'indice de réfraction d'un revêtement mince de dioxyde de titane formé par pyrolyse est d'environ 2, 3. Par l'adoption de la présente invention, l'indice de réfraction du revêtement est réduit par l'addition d'une quantité suffisante d'ions étain, et dès lors, The refractive index of a thin titanium dioxide coating formed by pyrolysis is about 2: 3. By adopting the present invention, the refractive index of the coating is reduced by the addition of a sufficient amount of tin ions, and therefore
un revêtement selon l'invention peut être réalisé avec la même épais- a coating according to the invention can be made with the same thickness
seur optique, mais avec une épaisseur réelle plus grande, qu'un revê- optically, but with a greater actual thickness, than a coating
tement de dioxyde de titane substantiellement pur. On notera que la résistance à l'abrasion d'un tel revêtement dépend de la nature et de l'épaisseur réelle du revêtement, tandis que des effets d'interférence dils au revêtement dépendront de son épaisseur optique. L'épaisseur optique d'un revêtement qui régit ses propriétés de réflexion est donnée substantially pure titanium dioxide. It will be appreciated that the abrasion resistance of such a coating will depend on the nature and actual thickness of the coating, while the interference effects of the coating will depend on its optical thickness. The optical thickness of a coating that governs its reflection properties is given
par le double de son épaisseur réelle multiplié par son indice de ré- by twice its actual thickness multiplied by its index of
fraction. Dès lors, la présente invention fournit un moyen pour augmen- fraction. Therefore, the present invention provides a means for increasing
ter la résistance à l'abrasion d'un revêtement tout en contr1ôlant sa couleur en réflexion, de sorte que le revêtement résultant présente de meilleures propriétés de vieillissement. La résistance à l'abrasion d'un revêtement selon l'invention est améliorée par rapport à un revêtement de dioxyde de titane de la même épaisseur optique, parce que le revêtement selon l'invention a une plus forte épaisseur réelle, et aussi parce que l'addition d'ions étain modifie la nature du revêtement d'une façon qui est bénéfique à la résistance à l'abrasion..11 est dès lors possible de simuler un revêtement mince de dioxyde de titane, mais the abrasion resistance of a coating while controlling its color in reflection, so that the resulting coating exhibits better aging properties. The abrasion resistance of a coating according to the invention is improved with respect to a titanium dioxide coating of the same optical thickness, because the coating according to the invention has a greater real thickness, and also because the addition of tin ions modifies the nature of the coating in a way that is beneficial to abrasion resistance. It is therefore possible to simulate a thin coating of titanium dioxide, but
avec de meilleures propriétés de vieillissement. with better aging properties.
L'indice de réfraction d'un revêtement peut 8tre mesuré par une technique classique d'ellipsométrie ainsi qu'on le décrit dans "Thin Film Phenomena", K. L. Chopra, Mc. Graw Hill, 1969, The refractive index of a coating can be measured by a conventional ellipsometry technique as described in "Thin Film Phenomena", K. L. Chopra, Mc. Graw Hill, 1969,
pages 738 à 741, et des références dans la présente description à des pages 738 to 741, and references in the present description to
valeurs spécifiques d'indice de réfraction sont des références à des valeurs mesurées par cette technique, la mesure étant effectuée au moyen de la raie D du sodium. Specific values of refractive index are references to values measured by this technique, the measurement being carried out by means of the D line of sodium.
Pour tester la résistance à l'abrasion d'un revête- To test the abrasion resistance of a coating
ment, on peut utiliser une pièce de frottement annulaire, à mouvement de va-et-vient, ayant un diamètre interne de 2 cm et un diamètre externe de 6 cm, correspondant à une surface de frottement de 25 cm2, Alternatively, an annular, reciprocating friction piece having an inner diameter of 2 cm and an outer diameter of 6 cm, corresponding to a friction surface of 25 cm 2, may be used.
et formée d'un tampon de feutre sur une pièce métallique annulaire. and formed of a felt pad on an annular metal piece.
La pièce de frottement est fixée à un tube lesté (poids de l'ensemble 1,7 kg) glissant verticalement dans un support. Un contact constant The friction piece is attached to a weighted tube (weight of the whole 1.7 kg) sliding vertically in a support. Constant contact
est de ce fait assuré entre la pièce de frottement et l'échantillon. is thus ensured between the friction piece and the sample.
Le trou au travers de la pièce métallique annulaire forme un réservoir pour une suspension aqueuse de sable broyé ayant un diamètre moyen de grain de 0, 1 mm, que l'on laisse s'écouler entre le tampon de feutre et le vitrage portant le revêtement que l'on teste. Le support portant la pièce de frottement est animé d'un mouvement de va-et-vient au moyen d'un système à manivelle, avec une amplitude de 3 cm et une fréquence de 1 Hz. Après un certain temps, on obtient une trace d'usure constituée de griffes très proches l'une de l'autre, du revêtement non détérioré restant entre elles, suivie éventuellement par l'enlèvement complet ou substantiellement complet du revêtement. Des références The hole through the annular metal piece forms a reservoir for an aqueous suspension of crushed sand having a mean grain diameter of 0.1 mm, which is allowed to flow between the felt pad and the coated glazing. that we test. The support bearing the friction piece is moved back and forth by means of a crank system, with an amplitude of 3 cm and a frequency of 1 Hz. After a certain time, a trace is obtained. of wear consisting of claws very close to each other, the undamaged coating remaining between them, followed eventually by the complete or substantially complete removal of the coating. References
spécifiques ou comparatives, dans la présente description, à la résis- specific or comparative, in this description, to the
tance à l'abrasion, sont des références à la résistance à l'abrasion abrasion resistance, are references to abrasion resistance
mesurée par ce test.measured by this test.
Dans les formes préférées de réalisation de l'inven- In the preferred embodiments of the invention,
tion, les proportions relatives d'ions étain et titane dans le revêtement sont telles qu'elles confèrent au revêtement un indice de réfraction qui est égal ou supérieur à 1,9. Ceci garantit que le revêtement possédera The relative proportions of tin and titanium ions in the coating are such as to give the coating a refractive index which is equal to or greater than 1.9. This ensures that the coating will possess
un niveau élevé de réflexion de la lumière visible. a high level of reflection of visible light.
Avantageusement, les proportions relatives d'ions étain et titane dans le revêtement sont telles qu'elles confèrent au Advantageously, the relative proportions of tin and titanium ions in the coating are such that they give the
revêtement un indice de réfraction qui n'est pas supérieur à 2, 15. coating a refractive index of not more than 2, 15.
Ceci permet une épaisseur réelle relativement plus forte pour une This allows a relatively greater real thickness for a
épaisseur optique donnée du revêtement. given optical thickness of the coating.
De préférence, le revêtement comprend au moins % d'étain et au moins 30 % de titane calculés en pourcentage en poids du dioxyde respectif dans le revêtement. On a trouvé que ceci donne le meilleur compromis entre les propriétés de protection vis-à-vis du rayonnement solaire du revêtement (qui sont largement dues à la pré- Preferably, the coating comprises at least% tin and at least 30% titanium calculated as a percentage by weight of the respective dioxide in the coating. This has been found to provide the best compromise between the protective properties of the coating's solar radiation (which are largely due to the
sence de titane) et la réduction de l'indice de réfraction et l'augmenta- titanium) and the reduction in the refractive index and the increase in
tion de la résistance à l'abrasion (qui est imputable à la présence resistance to abrasion (which is attributable to the presence of
d'étain). Pour obtenir la meilleure résistance à l'abrasion, le revête- tin). To obtain the best resistance to abrasion, the coating
ment comprend de préférence au moins 40 % d'étain calculé en pour- preferably comprises at least 40% tin calculated to
centage en poids de dioxyde d'étain dans le revêtement. percent by weight of tin dioxide in the coating.
Dans les formes préférées de réalisation de l'inven- In the preferred embodiments of the invention,
tion, l'épaisseur du revêtement et les proportions relatives d'ions the thickness of the coating and the relative proportions of ions
étain et titane dans le revêtement sont tels qu'ils donnent une augmen- tin and titanium in the coating are such as to give an increase
tation interférentielle de la réflexion de la lumière visible dans la gamme de longueur d'ondes inférieure à 500 nm. De cette manière, le vitrage présente une teinte métallique lorsqu'il est observé à la lumière du jour, interferential reflection of visible light reflection in the wavelength range below 500 nm. In this way, the glazing has a metallic hue when observed in the light of day,
en réflexion, du côté portant le revêtement. in reflection, on the side bearing the coating.
Avantageusement, le revêtement est porté par une Advantageously, the coating is carried by a
feuille de verre.glass sheet.
Un tel verre peut être du verre clair, ou il peut être du verre opaque, par exemple pour être utilisé en tant que panneau Such a glass may be clear glass, or it may be opaque glass, for example to be used as a panel
d'allège pour des étages de batiments. Des formes de réalisation de l'in- lighter for floors of buildings. Forms of realization of the in-
vention dans lesquelles le verre est du verre teinté, par exemple du verre bronze, ont des propriétés avantageuses d'absorption de la in which the glass is tinted glass, for example bronze glass, have advantageous properties of absorption of
lumière.light.
Différentes formes de réalisation de l'invention Different embodiments of the invention
seront maintenant décrites avec plus de détails dans les exemples sui- will now be described in more detail in the following examples.
vants Echantillon témoin On peut former un revêtement de dioxyde de titane de 45 nm d'épaisseur sur du verre ainsi que le décrit l'exemple 1 du Brevet Britannique n 1. 397. 741 par pyrolyse d'acétylacétonate de titane. On a trouvé que, formé de cette manière, le revêtement de dioxyde de titane a un indice de réfraction de 2, 3, et de ce fait une Sample Sample A 45 nm thick titanium dioxide coating can be formed on glass as described in Example 1 of British Patent No. 1,397,741 by pyrolysis of titanium acetylacetonate. It has been found that, formed in this way, the titanium dioxide coating has a refractive index of 2, 3, and thus a
épaisseur optique en réflexion de 207 nm. Lorsque l'on teste la résis- optical thickness in reflection of 207 nm. When testing the resistance
tance à l'abrasion de ce revêtement, on trouve que sur au moins la abrasion resistance of this coating, we find that on at least the
zone centrale de la surface abrasée, le revêtement est substantielle- central area of the abraded surface, the coating is substantial-
ment complètement enlevé en 5 minutes. completely removed in 5 minutes.
Exemple IExample I
Un revêtement d'oxyde comprenant 40 % d'étain et 60 % de titane calculé en pourcentage en poids du dioxyde respectif dans le revêtement, est formé par pyrolyse sur un substrat de verre chaud d'une solution contenant de l'acétylacétonate de titane et du An oxide coating comprising 40% tin and 60% titanium calculated as a percentage by weight of the respective dioxide in the coating is formed by pyrolysis on a hot glass substrate of a solution containing titanium acetylacetonate and of
dibutyldiacétate d'étain. Le revêtement résultant a un indice de réfrac- dibutyldiacetate tin. The resulting coating has a refractive index
tion de 1,9 et est formé sous une épaisseur de 55 nm, de sorte qu'il possède la même épaisseur optique que le rev&tement de l'échantillon témoin. Lorsqu'on teste la résistance à l'abrasion de ce revêtement, on remarque, après abrasion pendant 30 minutes, que quelques griffes apparaissent dans le revêtement lorsqu'on inspecte ce dernier au microscope. Le revêtement présente en réflexion une teinte métallique. Dans une variante de cet exemple, le revêtement of 1.9 and is formed at a thickness of 55 nm, so that it has the same optical thickness as the coating of the control sample. When the abrasion resistance of this coating is tested, after 30 minutes of abrasion, a few claws appear in the coating when the latter is inspected under a microscope. The coating has in reflection a metallic hue. In a variant of this example, the coating
est formé sur du verre teinté pour donner une réduction de la trans- is formed on tinted glass to give a reduction in the trans-
mission lumineuse.bright mission.
Exemple 2Example 2
Un ruban chaud frafchement formé de verre flotté A warm ribbon freshly formed of float glass
clair de 6 mm d'épaisseur est acheminé à travers un poste de revête- clear 6 mm thick is routed through a coating station-
ment à une vitesse de 8, 5 mètres par minute. L'atmosphère dans le poste de revêtement a une température moyenne d'environ 300 C, et at a speed of 8.5 meters per minute. The atmosphere in the coating station has an average temperature of about 300 C, and
le ruban pénètrant dans le poste de revêtement a une température moyen- the ribbon entering the coating station has a mean temperature of
ne d'environ 600'C.about 600 ° C.
Une solution formatrice de revêtement est fabriquée comme suit: Dibutyl diacétate d'étain 6,7 kg Diacétylacétonatediisopropylate de titane 12, 5 kg A coating forming solution is manufactured as follows: Dibutyl tin diacetate 6.7 kg Titanium diacetylacetonitrisopropylate 12.5 kg
Diméthylformamide ad. 100 1.Dimethylformamide ad. 100 1.
Cette solution est pulvérisée à raison de 120 litres par heure pour former sur le ruban de verre un revêtement de 42 nm d'épaisseur. La composition du revêtement calculée en poids est 47 % de dioxyde d'étain et 53 % de dioxyde de titane, et le revêtement This solution is sprayed at a rate of 120 liters per hour to form on the glass ribbon a coating of 42 nm thick. The composition of the coating calculated by weight is 47% of tin dioxide and 53% of titanium dioxide, and the coating
a un indice de réfraction de 1, 9.has a refractive index of 1, 9.
Une feuille découpée de ce ruban observée du c6Sté de la face portant le revêtement présente un facteur de transmission lumineuse de 74, 2 % et le facteur de réflexion de la lumière de cette face portant le revêtement est 22, 5 %. Le revêtement présente une teinte métallique en réflexion et sa résistance à l'abrasion est similaire A cut sheet of this tape observed from the side of the coated side has a light transmittance of 74.2% and the light reflection factor of this coated side is 22.5%. The coating has a metallic tint in reflection and its abrasion resistance is similar
à celle décrite dans l'exemple 1.to that described in Example 1.
Dans une variante de cet exemple, le revêtement In a variant of this example, the coating
est formé sur du verre teinté pour donner une réduction de la transmis- is formed on tinted glass to give a reduction of
sion lumineuse.light.
Exemple 3Example 3
Un ruban chaud de verre flotté clair de 8 mm d'épais- 8mm thick warm float glass ribbon
seur est revêtu par pyrolyse d'une solution formatrice de revêtement fabriquée comme suit: Dibutyldiacétate d'étain 9, 3 kg Diacétylacétonatediisopropylate de titane 27, 8 kg It is coated by pyrolysis of a coating forming solution manufactured as follows: Dibutyldiacetate tin 9, 3 kg Titanium diacetylacetonitrisopropylate 27, 8 kg
Diméthylformamide ad. 100 1.Dimethylformamide ad. 100 1.
La solution est pulvérisée sur le ruban à raison de 87 litres par heure pour former un revêtement de 53 nm d'épaisseur contenant 40 % de dioxyde d'étain en poids. L'indice de réfraction du The solution is sprayed onto the ribbon at 87 liters per hour to form a 53 nm thick coating containing 40% tin dioxide by weight. The refractive index of the
revêtement est 2, 1.coating is 2, 1.
Une feuille découpée de ce -ruban observée du côté de la face portant le revêtement présente un facteur de transmission lumineuse de 66 % et le facteur de réflexion de la lumière de cette face Z5 portant le revêtement est 28 %. Le revêtement présente une teinte métallique en réflexion et sa résistance à l'abrasion est similaire à A cut sheet of this sheet observed on the side of the coated side has a light transmittance of 66% and the light reflection factor of this face Z5 carrying the coating is 28%. The coating has a metallic tint in reflection and its resistance to abrasion is similar to
celle décrite dans l'exemple 1.that described in Example 1.
Dans une variante de cet exemple, le revêtement est formé sur du verre teinté pour donner une réduction de la transmission In a variant of this example, the coating is formed on tinted glass to give a reduction of the transmission
lumineuse.light.
Exemple 4Example 4
Un ruban chaud fraîchement formé de verre flotté A warm ribbon freshly made of float glass
bronze de 6 mm d'épaisseur est acheminé à travers un poste de revête- 6 mm thick bronze is routed through a coating station.
ment. Une solution formatrice de revêtement est fabriquée comme suit is lying. A coating forming solution is manufactured as follows
25632 1 125632 1 1
Dibutyldiacétate d'étain 13,2 Z kg Diacétylacétonatediisopropylate de titane 27,8 kg Dibutyldiacetate tin 13.2 Z kg Titanium diacetylacetonitrisopropylate 27.8 kg
Diméthylformamrnide ad. 100 1.Dimethylformamide amide 100 1.
Cette solution est pulvérisée à raison de 82 litres par heure pour former sur le ruban de verre un revêtement de 50 nm d'épaisseur. La composition du revêtement calculée en poids est 42 % de dioxyde d'étain et 58 % de dioxyde de titane, et le revêtement This solution is sprayed at a rate of 82 liters per hour to form on the glass ribbon a coating of 50 nm thick. The coating composition calculated by weight is 42% tin dioxide and 58% titanium dioxide, and the coating
a un indice de réfraction de 2, 1.has a refractive index of 2, 1.
Une feuille découpée de ce ruban observée du côté de la face portant le revêtement présente un facteur de transmission lumineuse de 39 % et le facteur de réflexion de la lumière de cette face portant le revêtement est 24 %. Le revêtement présente une teinte métallique en réflexion et sa résistance à l'abrasion est similaire à A cut sheet of this tape observed on the side of the coated side has a light transmittance of 39% and the light reflection factor of this side bearing the coating is 24%. The coating has a metallic tint in reflection and its resistance to abrasion is similar to
celle décrite dans l'exemple 1.that described in Example 1.
En variante de chacun des exemples ci-dessus, la solution formatrice de revêtement utilisée contient des additifs de manière à former dans le revêtement un agent dopant constituant jusqu'à % en poids des ions métalliques dans le revêtement, les proportions As an alternative to each of the above examples, the coating forming solution used contains additives so as to form in the coating a doping agent constituting up to% by weight of metal ions in the coating, the proportions
relatives de dioxydes d'étain et de titane restant aux valeurs données. of tin dioxides and titanium remaining at the given values.
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