FR2847573A1 - Composition de verre gris et bronze - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une composition de verre bronze et gris. Elle comprend 68 à 75% de SiO2, 10 à 18% de Na2O, 5 à 15% de CaO, 0 à 10% de MgO, 0 à 5% de Al2O3 et 0 à 5% de K2O, et des colorants comprenant : 0,22 à 0,39% en poids de fer total où le rapport de FeO/Fe total est 0,35 à 0,64, 0,1 à 0,5% en poids de composé de manganèse, 0 à 1,2% en poids d'oxyde de cérium et 2 à 10 ppm de sélénium et 0 à 20 ppm de cobalt. Le verre présente ces propriétés spectrales à une épaisseur de 4,0 mm : un coefficient de transmission de lumière de 65% à 78% avec l'illuminant A (LTA) et l'illuminant C présente une longueur d'onde dominante de 493 à 577 nanomètres avec une pureté d'excitation jusqu'à 7%.
Description
DESCRIPTION
L'invention s'intéresse à des compositions de verre gris et bronze comportant un coefficient de transmission élevé et une absorption infrarouge élevée ainsi qu'à un
procédé de fabrication du verre gris et bronze.
Il serait extrêmement avantageux d'améliorer l'absorption infrarouge des produits en verre tout en maintenant un niveau élevé de transmission en lumière visible et également d'avoir une bonne absorption dans la partie ultraviolette du spectre. L'oxyde de fer existe sous deux formes chimiques dans le verre, une forme oxydée qui est jaune, Fe2O3, et une forme réduite qui est bleue FeO. De façon avantageuse, la forme oxydée de l'oxyde de fer absorbe une partie de la lumière ultraviolette traversant le produit de verre et la forme réduite de l'oxyde de fer absorbe une partie de la lumière infrarouge traversant le produit de verre. Dans des conditions de chauffage de four et des conditions de charge caractéristiques, lorsque l'oxyde de fer total dans le produit de verre se trouve à l'intérieur de la plage d'environ 0,2 à 1,2 % en poids sous la forme de Fe203, l'équilibre d'oxyde de fer est tel que le rapport d'oxydoréduction de FeO/Fe total sous la forme de Fe2O3 est
d'environ 0,18 à 0,26.
Il est souhaitable d'augmenter la proportion d'oxyde de fer réduit (FeO) dans le verre pour améliorer son absorption infrarouge. En outre, en écartant l'oxyde de fer de la forme oxydée (Fe2O3), le verre changera de couleur et passera du vert au bleu. Il serait en outre souhaitable de déplacer le verre bleu vers une couleur grise ou une couleur bronze et d'améliorer simultanément l'absorption en ultraviolet de même que l'absorption infrarouge. Une manière couramment employée pour déplacer l'équilibre d'oxydoréduction de l'oxyde de fer dans le verre, et donc ses propriétés UV et IR, se fait en augmentant le combustible vers le four. L'augmentation de la quantité de combustible présente cependant plusieurs conséquences indésirables: le chauffage par combustion du four devient inefficace et nécessite une augmentation de l'air ou bien le combustible non brlé brlera dans le système d'empilage du four. Le combustible en excès réduira également le verre à une couleur ambre qui diminue nettement le coefficient de transmission en
lumière visible du produit de verre.
Une couleur ambre se produit lorsque le fer réagit avec le soufre qui a été réduit pour former des sulfures de fer. Des récipients en verre de couleur ambre sont normalement fondus d'une manière semblable en utilisant deux anthracites en même temps que de l'oxyde de fer et du sulfate. Le chromophore de sulfure de fer ambre, une fois produit, diminue significativement le coefficient de transmission en lumière visible du verre et le verre ne pourra pas être utilisé lorsqu'un coefficient de transmission élevé
est requis.
De ce fait, il existe un besoin dans l'industrie du verre de produire un verre gris ou bronze qui présente un coefficient de transmission élevé présentant cependant une
absorption en lumière infrarouge et une absorption en ultraviolet améliorées.
Dans un premier aspect de la présente invention, un verre gris et bronze comportant une base et un colorant est réalisé. La composition du colorant comprend (en poids par rapport au verre): 0,22 à 0,39 % en poids de fer total sous la forme de Fe203 o le rapport du FeO/Fe total sous la forme Fe2O3 est de 0,35 à 0,64, 0,1 à 0,5 % en poids d'un composé de manganèse sous la forme de MnO2, 0 à 1,2 % en poids d'oxyde de cérium sous la forme de CeO2 et 2 à 10 ppm de sélénium ainsi que 0 à 20 ppm de cobalt
sous la forme d'oxyde de cobalt.
La composition de la base peut comprendre (en poids par rapport au verre) : 68 à % de SiO2, 10 à 18 % en poids de Na2O, 5 à 15 % en poids de CaO, 0 à 10 % en poids de MgO, 0 à 5 % en poids de A1203 et 0 à 5 % en poids de K20, o CaO + MgO
représente 6 à 15 % en poids et Na2O + K20 représente 10 à 20 % en poids.
Dans encore un autre aspect de la présente invention, les produits de verre réalisés conformément au mode de réalisation de l'invention présentent les propriétés spectrales qui suivent à une épaisseur de contrôle de 4,0 mm: un coefficient de transmission de lumière de 65 à 78 % en utilisant l'illuminant A (LTA) et, en utilisant l'illuminant C, il présente une longueur d'onde dominante supérieure à 493 mais inférieure ou égale à 577 nanomètres avec une pureté d'excitation inférieure à 7 %. Généralement, lorsque les quantités des colorants augmentent, les deux coefficients de transmission pour le % LTA et pour le % IR diminueront. De façon similaire, lorsque l'épaisseur du verre augmente pour une composition de verre donnée, le coefficient de transmission du verre plus épais diminuera. Dans encore un autre aspect de la présente invention, o le verre coloré de la présente invention présente une couleur bronze lorsque la pureté d'excitation se trouve dans la plage de 2 % à 7 % et présente une longueur d'onde dominante dans la plage de 560 à 577 nanomètres. Dans encore un autre aspect de la présente invention, le verre coloré présente une couleur grise lorsque la pureté d'excitation est inférieure à 2 % et que
la longueur d'onde dominante se trouve dans la plage de 493 à 551 nanomètres.
La présente invention réalise donc un verre coloré comportant une base et un colorant, la composition du colorant en poids du verre coloré comprend: 0,22 à 0,39 % en poids de fer total sous la forme de Fe2O3, o le rapport du FeO sur le fer total sous la forme Fe2O3 se situe dans la plage de 0,35 à 0,64, 0,1 à 0,5 % en poids d'oxyde de manganèse sous la forme MnO2, 2 à 10 ppm de sélénium, et 0 à 20 ppm de cobalt, o le verre coloré à une épaisseur de contrôle de 4 mm présente un coefficient de transmission de lumière en utilisant l'illuminant A dans une plage de 65 % à 78 %, et un coefficient de transmission en infrarouge dans la plage de 22 % à 51 %, une longueur d'onde dominante en utilisant l'illuminant C dans une plage de 493 à 577 nanomètres et une pureté
d'excitation jusqu'à 7 %.
De façon préférée, la composition du colorant comprend en outre jusqu'à 1, 2 % en
poids d'oxyde de cérium sous la forme CeO2.
En particulier, la couleur du verre coloré est bronze lorsque la pureté d'excitation
se situe dans la plage de 2 % à 7 %.
De préférence, la quantité de sélénium pour obtenir le verre de couleur bronze se
situe dans la plage de 3 à 8 ppm.
De préférence, la couleur du verre coloré est grise lorsque la pureté d'excitation est
inférieure à 2 %.
De façon préférée, la quantité de fer total exprimée sous la forme Fe2O3 se situe dans la plage de 0,25 à 0,36 % en poids. La quantité d'oxyde de manganèse sous la forme
de MnO2 se situe dans la plage de 0,15 à 0,45 % en poids.
En particulier, le coefficient de transmission en infrarouge se situera dans la plage
de 22 % à 35 %.
Conformément à la présente invention, le verre coloré à une épaisseur de contrôle de 4 mm présente avantageusement un coefficient de transmission en ultraviolet dans la plage de 35 % à 62 %. La composition de la base en poids du verre coloré est: 68 à 75 % en poids de SiO2, 10 à 18 % en poids de Na2O, 5 à 15 % en poids de CaO, 0 à 10 % en poids de MgO, 0 à 5 % en poids de A1203, et 0 à 5 % en poids de K2O, la quantité totale de CaO et de MgO se situant dans la plage de 6 à 15 % en poids et la quantité totale de
Na2O et K20 se situant dans la plage de 10 à 20 % en poids.
Du verre sodocalcique plat, utilisé dans les industries automobile et architecturale est réalisé de façon classique par le procédé de verre flotté, est généralement caractérisé par la composition de base qui suit, les quantités des composants étant fondées sur un pourcentage en poids de la composition de verre totale:
TABLEAU I
Composants du verre de base % en poids Si02 68 à 75
A12 03 0 à 5
CaO 5 à 15 MgO 0à 10 Na2O 10 à 18
K20 0 à 5
La composition de verre gris et bronze de la présente invention emploie cette composition de verre sodocalcique de base o, en outre, CaO + MgO représentent 6 à % en poids et Na2O + K2O représentent 10 à 20 % en poids. De préférence, du S03 est présent en une quantité de 0,03 à 0,10 % en poids, de façon plus préférée, de 0,03 à 0,20 % en poids dans le produit de verre final. En outre, la composition de verre gris et bronze est constituée principalement des composants de coloration qui suivent: l'oxyde de fer, le sélénium, le composé de manganèse, et optionnellement un oxyde parmi l'oxyde
de cobalt et l'oxyde de cérium ou bien les deux.
Le fer total sous la forme Fe2O3 est présent dans la composition de l'invention suivant des quantités de 0,22 à 0,39 % en poids de Fe2O3. De façon caractéristique, cet
ingrédient est ajouté aux ingrédients de charge sous la forme d'oxyde, c'est-à-dire Fe203.
L'oxyde de fer incorporé dans la composition diminue les deux coefficients de transmission en ultraviolet et en infrarouge des produits de verre. Lorsque l'oxyde de fer est utilisé dans une composition de verre lors d'une production commerciale normale, le rapport d'oxydoréduction est défini comme étant égal au rapport FeO/fer total (Fe) sous la forme Fe2O3. Dans les produits de verre du commerce disponibles aujourd'hui, ce rapport d'oxydoréduction se trouve dans la plage de 0,18 à 0,26. Par ailleurs, le verre de la présente invention présente un rapport d'oxydoréduction élevé, dans la plage de 0,35 à 0,64. Si le rapport d'oxydoréduction dépasse 0,65, le chromophore ambre indésirable peut
se former et de ce fait le coefficient de transmission de lumière du verre sera réduit.
Le verre de l'invention est fabriqué par mélange par addition de charge en une étape des composants pour charger un four pour verre flotté SIEMENS classique. Du sulfate de sodium est mélangé dans la charge en même temps que de l'anthracite pour déplacer l'équilibre d'oxyde de fer vers la forme réduite de fer (FeO). Du dioxyde de manganèse est nécessaire dans la charge pour empêcher la formation de sulfure de fer ambre et pour aider à conserver le sélénium. La totalité des composants de la charge sont mélangés en une seule étape et ensuite introduits dans le four. Dans le produit de verre
réalisé avec ce procédé, l'oxyde de cérium améliore l'absorption en ultraviolet du verre.
Le sélénium déplace la couleur vers le bronze et le cobalt diminue la longueur d'onde dominante et la pureté d'excitation. Lorsque des produits de verre réalisés de cette manière sont utilisés dans des véhicules, le verre bronze et gris absorbe la chaleur du soleil et il y a relativement moins d'accumulation de chaleur totale dans le véhicule. La charge sur les dispositifs de conditionnement d'air du véhicule est réduite de sorte qu'il y a moins d'accumulation de chaleur en vue du refroidissement et du confort des passagers apparaît rapidement. Le verre réalisé avec la présente invention peut également être utilisé pour des produits architecturaux et fournit une réduction similaire de la charge du dispositif de
conditionnement d'air.
Un composé de manganèse est présent suivant une quantité de 0,1 à 0,5 % en poids sur la base du MnO2 dans la composition du verre. La présence de manganèse empêche substantiellement la formation de la couleur ambre. Ce composé de manganèse peut être ajouté aux composants de verre de charge suivant une diversité de forme par exemple, mais sans y être limité MnO2, Mn3O4, MnO, MnCO3, MnSO4, MnF2, MnCl2, etc. Le tableau Il décrit les quantités d'ingrédients de charge de matériau brut qui sont de préférence utilisées pour former les compositions de verre gris et bronze conformément à la présente invention. La présente invention utilise une quantité
identique de matériau brut pour former à la fois le verre gris et le verre bronze.
TABLEAU II
Matériau de charge Plage de masse en grammes (Livres) Sable 453 600 (1 000) Carbonate de soude 131 544 à 158 760 (290 à 350) Calcaire 31 752 à 40 824 (70 à 90) Dolomite 97 524 à 117 936 (215 à 260) Pain de sel 1 134 à 4 989,6 (2,5 à 11) Rouge d'Angleterre (97 % de Fe2O3) 1 587, 6 à 2 721, 6 (3,5 à 6,0) Dioxyde de manganèse 589,68 à 3 175,2 (1,3 à 7,0) Sélénium 22,68 à 226,8 (0,05 à 0,50) Oxyde de cérium 0 à 7 257,6 (0 à 16,0) Oxyde de cobalt 0 à 18,144 (0 à 0,04) Anthracite 408,24 à 1 134 (0,9 à 2,5) Syénite néphélinique 0 à 68 040 (0 à 150) L'anthracite est de préférence acheté sous l'appellation commerciale CARBOCITE et est commercialement disponible auprès de Shamokin Filler Company. Du graphite pourrait être utilisé en remplacement de l'anthracite suivant une quantité d'environ 70 % de celle de l'anthracite du fait que l'anthracite contient environ 70 à 72 % de carbone. Si du graphite est utilisé, la plage caractéristique serait de 317,52 grammes à 952,6 grammes (0,7 à 2,1 livres) de graphite pour 453 600 grammes (1 000 livres) de sable. Du MELITE, une scorie de charbon traitée par Calumite Corporation pourrait partiellement ou totalement remplacer le rouge d'Angleterre dans la charge jusqu'à environ
24 948 grammes (55 livres) de MELITE pour 453 600 grammes (1 000 livres) de sable.
Le MELITE présente environ 80 % de l'oxyde de fer total sous la forme réduite et
nécessitera donc moins d'anthracite pour générer des propriétés spectrales similaires.
Les réactions d'équilibre qui se produisent dans la masse en fusion de verre, qui provoque un décalage dans les formes d'oxyde de fer, sont influencées par le sulfate de sodium utilisé en tant qu'agent d'affinage et le carbone utilisé pour réagir avec le sulfate de sodium à des températures du four plus basses. Généralement, l'augmentation de la quantité de sulfate de sodium dans le verre tend à décaler l'équilibre d'oxyde de fer légèrement vers l'oxydation. Par ailleurs, l'augmentation de la concentration en carbone
dans la charge de verre décale l'équilibre d'oxyde de fer vers la forme réduite du fer.
L'augmentation de la quantité d'oxyde de manganèse décale de nouveau l'équilibre d'oxyde de fer vers la forme d'oxyde. Une autre influence sur l'équilibre d'oxyde de fer est la température du four maximum qui, lorsqu'elle sera augmentée décalera légèrement l'oxyde de fer vers l'état réduit et la diminution globale de la température du four
permettra à l'oxyde de fer de revenir vers l'état oxydé.
Le verre coloré obtenu conformément aux enseignements de la présente invention présente les propriétés spectrales qui suivent à une épaisseur de contrôle de 4 mm, présente un coefficient de transmission de lumière en utilisant l'illuminant A dans une plage de 65 % à 78 %, un coefficient de transmission en infrarouge dans la plage de 22 %
à 51 % et un coefficient de transmission en ultraviolet dans la plage de 35 % à 62 %.
Des masses en fusion sont réalisées dans le laboratoire, lesquelles expliquent les modes de réalisation de cette invention en utilisant la procédure qui suit: les charges sont pesées, placées dans un récipient de verre d'une hauteur d'environ 5,08 centimètres (2 pouces) puis d'un diamètre intérieur de 5,08 centimètres (2 pouces) et mélangées à sec pendant 10 minutes sur un dispositif à mélanger Turbula, la charge sèche est placée dans un creuset de 80 % de platine/20 % de rhodium qui présente une hauteur de ,08 centimètres (2 pouces) et présente un diamètre intérieur au niveau de la partie supérieure de 6,35 centimètres (2,5 pouces) et qui est effilé vers la base qui présente un diamètre intérieur de 4,45 centimètres (1,75 pouce). Une quantité de 4,5 ml d'eau est
ajoutée à la charge sèche dans le creuset et est mélangée à l'aide d'une cuillère métallique.
Après une telle préparation, un groupe de six charges différentes est fondu dans une surface chauffée au gaz/air en même temps pendant 1 heure à 1 426 'C (2 600 0F) et chaque creuset est enlevé à son tour du four et fritté. Le frittage du verre implique le revêtement de l'intérieur du creuset de platine/rhodium en enroulant le verre fondu autour de l'intérieur du creuset et en plongeant ensuite le creuset dans l'eau froide. Après l'enlèvement du creuset de l'eau et le drainage, les particules de verre cassées sont enlevées des côtés du creuset et mécaniquement mélangées à l'intérieur du creuset. La totalité des six échantillons sont frittés d'une façon semblable et tous les creusets sont replacés dans le four pendant une heure supplémentaire à 1 426 'C (2 600 0F) et la procédure de frittage est répétée. Après le second procédé de frittage, les creusets sont renvoyés dans le four pendant 4 heures à 1 426 'C (2 600 0F). Chaque creuset est enlevé tour à tour du four et chaque échantillon de verre fondu est versé dans un moule de graphite présentant un diamètre intérieur de 6,35 centimètres (2,5 pouces). Chaque verre est refroidi lentement, étiqueté et placé dans un four de recuit o la température est élevée rapidement à 565 'C (1 050 0F), maintenue pendant deux heures, et ensuite lentement refroidi en arrêtant le four et en enlevant les échantillons après 14 heures ou plus. Les échantillons sont meulés et polis à une épaisseur d'environ 4,0 mm et ensuite les
propriétés spectrales sont mesurées pour chaque échantillon.
La totalité des masses en fusion du laboratoire réalisée avec la procédure ci-dessus utilise une composition de base de 100 grammes de sable, 32,22 grammes de carbonate de soude, 8,81 grammes de calcaire, 23, 09 grammes de dolomite, 0,25 à 1,1 gramme de sulfate de sodium, 0,09 à 0, 25 gramme de CARBOCITE, 2,64 grammes de syénite néphélinique et le reste de la charge comprend du rouge d'Angleterre, du dioxyde de manganèse, du sélénium et optionnellement de l'oxyde de cobalt et de l'oxyde de cérium
si cela est nécessaire.
Dans chacun des tableaux suivants d'exemples, la composition de verre comprend des données spectrales à 4,0 mm, qui est l'épaisseur de contrôle. Le % LTA est défini comme étant le coefficient de transmission de luminance en % mesuré en utilisant l'illuminant A normalisé CIE. La longueur d'onde dominante et la pureté d'excitation en % sont mesurés en utilisant l'illuminant C normalisé CIE. Le % UV est le coefficient de transmission en ultraviolet en % mesuré entre 300 et 400 nanomètres et % IR est le
coefficient de transmission en infrarouge en % mesuré entre 750 et 2 100 nanomètres.
Les tableaux III à VI représentent la composition de verre bronze de la présente invention. Comme cela peut être observé à partir des tableaux, le verre présente une couleur bronze lorsque la pureté d'excitation se trouve dans la plage de 2 % à 7 %. En outre, la longueur d'onde dominante du verre bronze se trouve dans la plage de 560 nm à
575 nm.
Comme représenté dans le tableau III, lorsque la quantité de sélénium est augmentée et que la quantité de FeO est diminuée, ceci résulte en une augmentation du % LTA du verre. Cependant, le coefficient de transmission UV et le coefficient de transmission IR augmentent également. Toutes les propriétés spectrales sont établies sous
forme de liste à une épaisseur de contrôle de 4,0 mm.
TABLEAU III
Exemple 1 2 3 4 5 6 7 8 % en poids de 0,353 0,352 0,251 0,301 0,301 0,301 0,25 0,03 Fe2O3 % en poids de 0,198 0,195 0,148 0,156 0,158 0,164 0,159 0, 174 FeO Rapport 0,561 0,554 0,590 0,518 0,525 0,545 0,636 0,580 d'oxydoréduction % en poids de 0,151 0,151 0,151 0,151 0,151 0,151 0,101 0,451 MnO2 ppm de Se 2 3 3 4 4 4 6 6
% LTA 67,66 66,82 74,03 69,36 69,9 68,87 72,44 71,68
% LTC 67,85 66,9 74,35 69,26 69,8 68,75 72,55 71,94
% UV 41,17 49,99 52,75 52,13 53,08 51,89 55,78 53,61
% infrarouge 26,25 26,71 35,57 33,9 33,5 32,4 34,18 30,61 % rayonnement 43,99 44,5 52,24 49,65 49,65 48,59 52,15 48,83 solaire total Longueur d'onde 564 565,1 561,7 568,6 568,7 569,7 562,7 561 dominante Pureté 6,4 4, 5 5,4 4,5 4,7 5,1 2,3 3,9 d'excitation en %
Le tableau IV représente l'effet du cobalt sur la pureté d'excitation et le % LTA.
Comme représenté à partir des exemples, lorsque la quantité de cobalt est augmentée à la quantité constante de sélénium et d'oxyde de manganèse, la pureté d'excitation en % diminue et le % LTA augmente de façon significative. L'augmentation de la quantité de cobalt diminue le coefficient de transmission UV, cependant augmente le coefficient de
transmission IR.
TABLEAU IV
Exemple 9 10 11 12 13 14 15 16 17 % en poids de 0,354 0,354 0,377 0,303 0, 302 0,303 0,303 0,304 0,302 Fe2O3 % en poids de 0,165 0,164 0,224 0,117 0, 141 0,128 0,117 0,099 0,136 FeO Rapport 0,466 0,463 0,594 0,386 0,467 0, 422 0,386 0,326 0,450 d'oxydoréduction % en poids de 0,151 0,152 0,151 0, 151 0,151 0,15 0,152 0,151 0,151 MnO2 ppm de Se 3 4 2 2 4 4 4 2 4 ppm de Co* i 3 12 12 12 12 13 13 Longueur d'onde 564,8 565,9 561,4 562,3 561,8 570,9 573,5 574,4 563,9 dominante Pureté 3,6 3,8 5,7 2,1 2,2 3,8 4,6 4,9 2,4 d'excitation en %
% LTA 69,69 69,09 65,33 70,35 67,3 66,34 67,06 67,08 67,85
% LTC 69,77 69,112 65,65 70,46 67,43 66,17 66,73 66,67 67,93
% UV 51,15 50,37 47,24 45,87 49,29 43,76 42,4 39,48 47,73
% infrarouge 32,21 32,34 22,58 43,29 37,18 40,16 43 48,09 38,33 % rayonnement 48,94 48,71 41,25 55,46 50,84 51,8 53,57 56,1 51,71 solaire total Le tableau V indique qu'à la fois le sélénium et l'oxyde de cérium augmentent la longueur d'onde dominante du verre. Par ailleurs, comme observé à partir des exemples, l'augmentation de la quantité d'oxyde de manganèse et d'oxyde de cérium diminue le coefficient de transmission en ultraviolet, en d'autres termes l'absorption en ultraviolet
peut être améliorée.
il
TABLEAU V
Exemple 18 19 20 21 22 23 % en poids de Fe2O3 0,25 0,3 0,352 0,351 0,351 0,351 % en poids de FeO 0,159 0,174 0,195 0,141 0,123 0,125 Rapport d'oxydoréduction 0,636 0,580 0,554 0,402 0,350 0,356 % en poids de MnO2 0, 101 0,451 0,151 0,15 0,151 0,151 % en poids de CeO2 0 0 0 0,504 1,009 1, 009 ppm de Se 6 6 3 8 5 8 Longueur d'onde dominante 562,7 561 565,1 569,2 570,8 573,3 Pureté d'excitation en % 2,3 3,9 4,5 4,7 5,2 6,6
% LTA 72,44 71,68 66,82 71,43 72,71 71,61
% LTC 72,55 71,94 66,82 71,43 72,71 71,61
% UV 55,78 53,61 49,99 42,48 38,85 37,89
% Infrarouge 34,18 30,61 26,71 37,31 41,53 41,26 % rayonnement solaire total 52,15 48,83 44,5 52,12 54,8 54,06 Le tableau VI ci-dessous indique l'impact de
compositions de verre pour améliorer le % LTA du verre.
l'oxyde de cérium sur les L'augmentation de l'oxyde de cérium aide à oxyder l'oxyde de fer et cela augmente le coefficient de transmission dans la partie visible du spectre et cela est crucial lorsque le produit de verre fini doit être utilisé dans des applications automobiles. Les exemples 25 et 26 indiquent clairement qu'une augmentation de la quantité d'oxyde de cérium, lorsque tous les autres composants de la composition sont constants, amène le % LTA à augmenter de 66,42 à 70,45. La présence d'oxyde de cérium diminue également le coefficient de transmission en ultraviolet.
TABLEAU VI
Exemple 24 25 26 27 28 29 30 31 % en poids de Fe2O3 0,301 0,301 0,301 0, 302 0,302 0,301 0,301 0,302 % en poids de FeO 0,136 0,143 0,108 0,118 0, 121 0,109 0,092 0,11 Rapport 0,452 0,475 0,359 0,391 0,401 0,362 0,306 0, 364 d'oxydoréduction % en poids de MnO2 0,151 0,151 0,151 0,151 0,15 0,15 0,15 0,151 % en poids de CeO2 0,202 0,203 0,403 0,404 0,405 0,606 0,606 0, 606 ppm de Se 4 4 4 4 4 4 4 4 ppm de Co 13 12 12 12 13 12 12 12 Longueur d'onde 568,8 563,9 562,1 575,1 571,6 565,6 572,9 576,7 dominante Pureté d'excitation en 3,3 2,5 2,1 5,9 3,9 2,5 4 7
% LTA 66,1 66,42 70,45 65,6 66,61 70,14 69,69 65,56
% LTC 66,03 66,5 70,56 65,08 66,4 70,17 69,4 64,83
% UV 45,65 46,66 44,88 40,29 42,45 42,96 41,13 38,34
% IR 38,21 36,63 45,57 42,71 42,08 45,34 50,32 44,95
% rayonnement solaire 50,74 50,12 56,61 52,55 52,89 56,31 58,59 53,61 total Les tableaux VII à XIV sont des exemples de la composition de verre gris de la présente invention. Le verre gris est également fabriqué en utilisant les mêmes colorants que le verre bronze. Le verre gris est caractérisé par une pureté d'excitation faible
inférieure à 2 %.
Comme démontré dans les tableaux VII à VIII, l'augmentation de la quantité de sélénium et la diminution de la quantité de FeO augment le coefficient de transmission de lumière dans le spectre du visible. Cela diminue également la valeur du coefficient de transmission en ultraviolet cependant, cela présente un effet indésirable d'augmentation du coefficient de transmission en infrarouge. L'augmentation du sélénium a également pour effet d'augmenter la pureté d'excitation. La longueur d'onde dominante et la pureté
d'excitation sont importantes du fait qu'elles définissent la couleur du verre.
TABLEAU VII
Exemple 32 33 34 35 36 37 38 39 % en poids de Fe2O3 0,352 0,352 0,301 0, 301 0,353 0,354 0,352 0,351 % en poids de FeO 0,166,0186 0,167 0,167 0, 181 0,189 0,172 0,153 Rapport 0,472 0,528 0,555 0,555 0,513 0,534 0,489 0, 436 d'oxydoréduction % en poids de MnO2 0,151 0,151 0,451 0,451 0,151 0, 152 0,152 0,151 ppm de Se 7 2 4 4 2 2 2 2 Longueur d'onde 499,7 530 536 536 503 503,2 505,4 506,9 dominante Pureté d'excitation en % 1,9 1,4 1,6 1,6 1,7 1,8 1,4 1,2
% LTA 74,63 71,27 73,9 73,9 72,69 72,37 73,52 74,75
% LTC 75,55 71,88 74,49 74,49 73,59 73,33 74,3 75,48
% UV 52,55 55,5 57,23 57,23 48,31 46,56 57,25 57,07
% IR 31,92 28,31 31,88 31,88 29,04 27,7 30,96 34,55
% rayonnement solaire 51,29 47,77 50,9 50,9 48,7 47,75 50,36 52,88 total
TABLEAU VIII
Exemple 40 41 42 43 44 45 46 % en poids de Fe2O3 0,352 0,351 0,353 0,352 0,352 0,351 0,301 % en poids de FeO 0,184 0,148 0,205 0,185 0,153 0,152 0, 139 Rapport d'oxydoréduction 0,523 0,422 0,581 0,526 0,435 0,433 0,462 % en poids de MnO2 0,151 0,151 0,151 0,151 0,151 0,151 0,151 ppm de Se 2 3 1 3 4 3 2 Longueur d'onde dominante 525,4 525,9 526,1 529,5 536,3 538,6 545,9 Pureté d'excitation en % 1,3 1,1 1,8 1,4 1,4 1,5 1,6
% LTA 71,23 73,14 71,09 70,89 72,65 72,25 74,2
% LTC 71,86 73,7 71,94 71,51 73,15 72,75 74,62
% UV 55,36 54,96 49,01 54,47 54,72 53,4 56,96
% IR 28,66 35,46 25,36 28,41 34,62 34,63 37,53
% rayonnement solaire total 47,95 52,51 45,73 47,65 51,81 51,61 54,09 Comme observé à partir des expérimentations représentées sur le tableau IX, l'augmentation de la quantité de cobalt et la diminution de la quantité de FeO, résultent en
une diminution de la pureté d'excitation comme représenté dans les exemples 52 et 54.
Comme cela peut être observé à partir des exemples ci-dessus, cela ne change pas de façon significative le % LTA. De façon similaire, comme cela peut être observé dans les exemples 59 et 60 du tableau X, l'augmentation de la quantité de cobalt et de sélénium résulte en une augmentation de la pureté d'excitation de 1,1 à 1,6. Bien qu'il existe une augmentation de la pureté d'excitation, du fait que la pureté d'excitation est inférieure à 2 %, la couleur du verre reste grise. L'augmentation à la fois du sélénium et du cobalt résulte également en une augmentation du coefficient de transmission UV et en une
augmentation du % LTA.
TABLEAU IX
Exemple 47 48 49 50 51 52 53 54 % en poids de Fe2O3 0,354 0,355 0,355 0, 355 0,355 0,251 0,271 0,291 % en poids de FeO 0,166 0,155 0,14 0,139 0,14 0,112 0,135 0,159 Rapport 0,469 0,437 0,394 0,392 0,394 0,446 0,498 0,546 d'oxydoréduction % en poids de MnO2 0,151 0,151 0,151 0,151 0,151 0,151 0,151 0,151 ppm de Se 2 3 2 3 4 3 3 3 ppm de Co 1 2 2 2 2 3 4 5 Longueur d'onde 519,5 520,8 523,3 541,3 544,1 494,7 500 505 dominante Pureté d'excitation en 1,1 1,1 1,1 1,5 1,6 1,5 1,5 0,5
% LTA 72,79 72,28 73,98 73,49 72,3 72,62 74,88 72,67
% LTC 73,41 72,87 74,54 73,95 72,73 73,22 75,64 73,51
% UV 55,55 54,44 54,68 53,68 52,59 60,18 60,87 58,05
% IR 32,04 34,03 37,42 37,64 37,26 44,33 38,49 33,24
% rayonnement solaire 50,57 51,41 54,01 53,79 53,02 57,64 55,27 51,27 total
TABLEAU X
Exemple 55 56 57 58 59 60 61 62 % en poids de Fe2O3 0,311 0,29 0,271 0, 302 0,303 0,271 0,25 0,291 % en poids de FeO 0,178 0,14 0,121 0,137 0,128 0,127 0,112 0,147 Rapport 0,572 0,483 0,446 0,454 0,422 0,469 0,448 0,505 d'oxydoréduction % en poids de MnO2 0,151 0,151 0,15 0,151 0,152 0,152 0, 151 0,151 ppm de Se 3 3 3 2 2 3 4 5 ppm de Co 5 8 9 12 12 13 15 16 Longueur d'onde 533 497 503,6 525,6 544 495,5 493,3 496,4 dominante Pureté d'excitation en 1,9 1,8 1 0,8 1,1 1,6 1,6 1,6
% LTA 70,75 73,55 74,44 69,73 69,8 71,43 72,28 67,82
% LTC 71,51 74,33 75,02 70,13 70,1 72,1 72,87 68,46
% UV 54,66 59,79 59,8 49,68 47,95 58,8 60,68 56,35
% IR 29,62 37,35 42,09 38,16 40,14 40,47 44,53 35,82
% rayonnement solaire 48,12 54,17 57,07 52,62 53,62 54,95 57,69 50,86 total
TABLEAU XI
Exemple 63 64 65 66 67 % en poids de Fe2O3 0,331 0,331 0,251 0,271 0,331 % en poids de FeO 0,131 0,149 0,13 0,118 0,154 Rapport d'oxydoréduction 0, 396 0,450 0,518 0,435 0,465 % en poids de MnO2 0,151 0,151 0,151 0,151 0, 151 ppm de Se 4 5 5 4 5 ppm de Co 16 16 16 17 19 Longueur d'onde dominante 499,8 500 512,1 495,9 498 Pureté d'excitation en % 1,1 1,3 0,7 1,3 1,5
% LTA 68,29 67,8 68,14 70,61 65,18
% LTC 68,79 68,4 68,53 71,15 65,78
% UV 56,58 54,27 56,67 58,04 52,16
% IR 39,34 35,4 39,78 42,91 34,17
% rayonnement solaire total 52,93 50,5 53,06 55,98 48,68 Le tableau XI représente ci-dessus l'importance du cobalt pour obtenir le verre gris de la présente invention présentant les propriétés désirées. Comme cela peut être observé à partir des exemples 63 et 64, l'augmentation de la quantité de sélénium à des quantités de cobalt, Fe2O3 et MnO2 constantes résulte en une diminution du % LTA, en une augmentation de la pureté d'excitation et en une diminution du coefficient de transmission UV et IR. Par ailleurs, comme observé à partir des exemples 65 et 66, l'augmentation de la quantité de cobalt et la diminution de la quantité de sélénium et de FeO résultent en
une augmentation du % LTA.
Le tableau XII ci-dessous représente l'effet du CeO2, MnO2 et du sélénium sur la pureté d'excitation et les propriétés spectrales du verre de la présente invention. Comme cela peut être observé à partir des exemples 68 et 70, l'augmentation des quantités de sélénium et de CeO2 à une quantité de Fe2O3 constante résulte en une augmentation significative du % LTA et de la longueur d'onde dominante. Cela diminue également la quantité du coefficient de transmission UV. Par ailleurs, comme observé à partir des exemples 71 et 72, l'augmentation de la quantité de CeO2 à des quantités de MnO2, de sélénium et Fe2O3 constantes, résulte en une diminution de la pureté d'excitation et de la longueur d'onde dominante. Comme cela peut être observé, cela n'affecte pas de façon
significative les autres propriétés spectrales du verre.
TABLEAU XII
Exemple 68 69 70 71 72 73 % en poids de Fe2O3 0,352 0,351 0,351 0,351 0, 351 0,301 % en poids de FeO 0,186 0,157 0,186 0,144 0,167 0,167 Rapport d'oxydoréduction 0,528 0,447 0,530 0,410 0,476 0,555 % en poids de MnO2 0, 151 0,151 0,151 0,151 0,151 0,451 % en poids de CeO2 O 0,101 0,203 0,303 0,403 0 ppm de Se 2 3 2 3 3 4 Longueur d'onde dominante 530 511,2 508,9 542,6 525,4 536 Pureté d'excitation en% 1,4 1,1 1,7 1,6 1,2 1,6
% LTA 71,27 73,88 72,09 74,62 73,03 73,9
% LTC 71,88 74,58 72,89 75,09 73,65 74,49
% UV 55,5 52,96 50,49 48,41 47,58 57,23
% IR 28,31 33,65 28,32 36,55 31,75 31,88
% rayonnement solaire total 47,77 51,85 48,06 53,54 50,24 50,9 Le tableau XIII démontre l'effet du MnO2, du CeO2, du sélénium et du cobalt sur les propriétés spectrales du verre. Comme observé à partir des exemples 76 et 77, l'augmentation de la quantité de cobalt résulte en une diminution du coefficient de
transmission UV et IR, et résulte cependant en une diminution du % LTA.
TABLEAU XIII
Exemple 74 75 76 77 78 % enpoids de Fe2O3 0,351 0,351 0,351 0,352 0,351 % en poids de FeO 0,168 0,173 0,178 0,2 0,19 Rapport d'oxydoréduction 0,479 0,493 0,507 0,568 0,541 % en poids de MnO2 0,151 0,15 0,15 0,151 0,15 % en poids de CeO2 0,202 0,404 0,403 0,605 0,403 ppm de Se 3 3 3 2 3 ppm de Co 2 2 6 9 11 Longueur d'onde dominante 503,6 504,2 513,5 525,5 504,3 Pureté d'excitation en % 1,5 1,4 1,1 1,5 1,5
% LTA 72,62 71,81 68,62 65,61 67,04
% LTC 73,4 72,59 69,25 66,28 67,78
% UV 51,15 48,07 45,64 42,16 45,68
% IR 31,73 30,58 29,59 25,86 27,69
% rayonnement solaire total 50,28 49,2 47,2 43,64 45,58 Comme observé à partir de ce qui précède, la diminution du % UV en dessous de % nécessite plus de 0,2 % en poids de MnO2 et de CeO2 ou que le total du MnO2 et du
CeO2 soit de 0,45 % en poids ou plus.
TABLEAU XIV
Exemple 79 80 81 82 83 84 % en poids de Fe2O3 0,301 0,301 0,301 0,377 0, 377 0,377 % en poids de FeO 0,137 0,138 0,121 0,167 0,172 0,178 Rapport 0, 455 0,458 0,402 0,443 0,456 0,472 d'oxydoréduction % en poids de MnO2 0, 151 0,151 0,15 0,151 0,15 0,151 % en poids de CeO2 0,202 0,203 0,404 0, 505 0,607 0,405 ppm de Se 4 4 4 2 2 2 ppm de Co 12 12 12 12 12 13 Longueur d'onde 509,6 501,2 551,1 517,4 505,1 501,7 dominante Pureté d'excitation en 0,8 1,2 1,4 1 1,3 1,5
% LTA 69,75 70,42 69,47 66,73 67,25 66,51
% LTC 70,23 71 69,72 67,28 67,91 67,21
% UV 49,77 50,38 45,52 42,53 42,84 44,4
% IR 37,88 37,77 41,95 31,65 30,74 29,55
% rayonnement solaire 52,49 52,82 54,34 47,48 47,3 46,39 total La totalité des exemples est réalisée en utilisant la charge uniquement sans calcin (les morceaux de verre cassés qui sont ajoutés à l'alimentation de charge lors de la production). Il existe deux types de calcin qui peuvent être ajoutés à la charge pour produire le verre de l'invention: le verre à fer réduit provenant du verre de l'invention et du verre à fer oxydé. Le calcin de verre à fer réduit présente un rapport d'oxydoréduction d'environ 0,5 à 0,6 tandis que le verre à fer oxydé présente un rapport d'oxydoréduction d'environ 0,18 à 0,26. Le rapport d'oxydoréduction est défini comme le rapport du % en poids de FeO/Fe total sous la forme du % en poids de Fe2O3. Par exemple, si le verre désiré de l'invention dans les exemples ci-dessus utilise 907,2 grammes (2 livres) d'anthracite pour 453 600 grammes (1 000 livres) de sable, alors 680,4 grammes (1,5 livre) supplémentaire d'anthracite doivent être ajoutés à la charge lorsque le calcin de verre à fer réduit est ajouté pour réaliser 50 % de l'alimentation de charge vers le four pour un total de 1 587,6 grammes (3, 5 livres) d'anthracite pour 453 600 grammes (1 000 livres) de sable. Pour d'autres niveaux de calcin, l'anthracite est augmenté ou diminué de façon proportionnelle. Si le calcin de verre à fer oxydé est utilisé, davantage d'anthracite doit être ajouté pour entraîner le calcin oxydé vers le fer réduit pour réaliser une couleur de verre grise ou bronze. Par exemple, si le verre désiré de l'invention dans les exemples ci-dessus utilise 907, 2 grammes (2 livres) d'anthracite pour 453 600 grammes (1 000 livres) de sable, alors 1 134 grammes (2,5 livres) supplémentaires d'anthracite doivent être ajoutés à la charge lorsque le calcin de verre à fer oxydé est ajouté pour réaliser 50 % de l'alimentation de charge vers le four pour un total de 2 041,2 grammes (4,5 livres) d'anthracite pour 453 600 grammes (1 000 livres) de sable. Comme cela peut être observé à partir des exemples ci-dessus, le verre conforme à la présente invention fournit un coefficient de transmission élevé, une absorption en
lumière infrarouge améliorée et une absorption en ultraviolet améliorée.
Comme l'homme de l'art s'en rendra compte à partir de la description qui précède,
des modifications et des changements peuvent être apportés au mode de réalisation
préféré de l'invention sans s'écarter de la portée de l'invention.
Claims (10)
1. Verre coloré comportant une base et un colorant, caractérisé en ce que la composition du colorant en poids du verre coloré comprend: 0,22 à 0,39 % en poids de fer total sous la forme de Fe2O3, le rapport du FeO sur le fer total sous la forme Fe2O3 se situant dans la plage de 0,35 à 0,64, 0, 1 à 0,5 % en poids d'oxyde de manganèse sous la forme MnO2, 2 à 10 ppm de sélénium, et 0 à 20 ppm de cobalt, le verre coloré à une épaisseur de contrôle de 4 mm présentant un coefficient de transmission de lumière en utilisant l'illuminant A dans une plage de 65 % à 78 %, et un coefficient de transmission en infrarouge dans la plage de 22 % à 51 %, une longueur d'onde dominante en utilisant l'illuminant C dans une plage de 493 à 577 nanomètres et
une pureté d'excitation jusqu'à 7 %.
2. Verre coloré selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition du colorant comprend en outre jusqu'à 1,2 % en poids d'oxyde de cérium sous la forme CeO2.
3. Verre coloré selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couleur du verre
coloré est bronze lorsque la pureté d'excitation se situe dans la plage de 2 % à 7 %.
4. Verre coloré selon la revendication 3, caractérisé en ce que la quantité de
sélénium pour obtenir le verre coloré bronze se situe dans la plage de 3 à 8 ppm.
5. Verre coloré selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couleur du verre
coloré est grise lorsque la pureté d'excitation est inférieure à 2 %.
6. Verre coloré selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de fer
total exprimée sous la forme Fe2O3 se situe dans la plage de 0,25 à 0,36 % en poids.
7. Verre coloré selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'oxyde
de manganèse sous la forme de MnO2 se situe dans la plage de 0,15 à 0,45 % en poids.
8. Verre coloré selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coefficient de
transmission en infrarouge se situe dans la plage de 22 % à 35 %.
9. Verre coloré selon la revendication 1, caractérisé en ce que le verre coloré à une épaisseur de contrôle de 4 mm présente un coefficient de transmission en ultraviolet dans
la plage de 35 % à 62 %.
10. Verre coloré selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition de la base en poids du verre coloré est: 68 à 75 % en poids de SiO2, à 18 % en poids de Na2O, à 15 % en poids de CaO, 0 à 10 % en poids de MgO, 0 à 5 % en poids de A1203, et 0à5%enpoidsdeK20, la quantité totale de Cao et de MgO se situant dans la plage de 6 à 15 % en poids
et la quantité totale de Na2O et K20 se situant dans la plage de 10 à 20 % en poids.
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