MXPA97002739A - Vidrio de baja transmitancia - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un vidrio de sosa, cal y sílice, substancialmente libre de níquel que tiene una composición de vidrio base que comprende en una base en por ciento en peso:SiO2 68-75;Na2O 10-18;CaO 5-15;MgO 0-5;Al2O3 0-5;K2O 0-5;y colorantes que consisten esencialmente de, en por ciento en peso:Fe2O3 (hierro total) aproximadamente 1.10-1.28;FeO aproximadamente 0.22-0.33;Co3O4 aproximadamente 0.018-0.025;Se aproximadamente 0.0022-0.0040;Cr2O3 aproximadamente 0.01-0.04;caracterizado porque la reducción en por ciento del hierro total a FeO es aproximadamente 19%a 30%y en donde el vidrio, cuando se mide a un espesor nominal de 4 mm tiene una transmitancia luminosa menor de aproximadamente 24%, una transmitancia a la energía solar total de menos de aproximadamente 23%y tiene un color como se define por las siguientes coordenadas de CIELAB:L*=50 +- 10;a*=-5 +- 5;b*=0 +- 10.

Description

VIDRIO DE BAJA TRANSMI TANCIA CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a vidrios que exhiben baja transmitancia a la luz en intervalos de energía UV, energía visible y energía IR. En forma más particular, esta invención se refiere a vidrios únicamente adecuados para ventanas de privacidad y de visión de automóviles y para ciertos propósitos arquitectónicos. t ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se ha extendido el uso comercial de las ventanas de "privacidad" en los automóviles. También se hace algún uso de las ventanas de baja transmitancia a la luz en los campos arquitectónicos y otros. Han encontrado un uso extendido en este respecto, los vidrios llamados "gris obscuro" o vidrios "gris neutral". Estos vidrios se forman en general a partir de una composición normal de vidrio de sosa, cal y sílice (por ejemplo, como se usa para hacer el vidrio convencional que pasa desde el horno a través REF:24505 de un baño de metal líquido a menor temperatura para que se solidifique) al cual se adicionan varios colorantes para lograr las propiedades de color y absorción espectral, deseadas para lograr tanto un color agradable (por ejemplo, gris neutral) y baja transmitancia a la luz en los intervalos de UV, visible e IR (por ejemplo, aproximadamente 300-2000 nm) . En primer lugar, entre estos colorantes está el hierro, constituido principalmente de hierro férrico y ferroso. Mientras que el contenido total de hierr¿o se reporta convencionalmente como Fe203, se reconoo¿e que el hierro férrico es un fuerte absorbedor de luz ultravioleta (UV) mientras que el hierro ferroso es un fuerte absorbedor de luz infrarroja (IR). El equilibrio de estos dos constituyentes (junto con otros colorantes conocidos tal como Ce, Se, Ni, Co, Cr, Mn, Ti, V, Mo, y similares) se ha encontrado que es una tarea difícil dado la necesidad de lograr un producto verdaderamente fabricable comercialmente y sellable. Este producto comercialmente aceptable (y de esta manera un equilibrio exitoso de los constituyentes) se produce por Libbey-Owens-Ford Co . Y se conoce como un vidrio de privacidad a la luz solar, GALAXSEE. Se cree que este vidrio y su composición se reportan en la Patente Norteamericana No. 5,308,805. En ésta, un vidrio base convencional de sosa, cal y sílice comprendido, en por ciento en peso de: Si02 68-75 Na20 10-18 CaO 5-15 MgO 0-5 A1203 0-5 K20 0-5 i y que tiene en el mismo ayudas de fusión y refinación tal como S03, y opcionalmente se proporcionan "pequeñas cantidades de BaO o B203" cr colorantes que consisten esencialmente de, en por ciento en peso: Fe203 (hierro total) 1.3-2 NiO 0.01-0.05 Co304 0.02-0.04 Se 0.002-0.003 Valor ferroso 18-30 % Los vidrios de esta composición se dice que exhiben una pureza de excitación menor de 10 %, una longitud de onda dominante que varía entre 490-565 nm y un color definido por las coordenadas de color convencionales de CIELAB: L* = 50 ± 10 a* = -5 ± 5 b* = 0 ± 10 La patente plantea específicamente que "la presencia de níquel (óxidos de níquel) es esencial en la composición de la invención". (Col. 3, 1. 48-49) . Mientras que en la práctica, el vidrijo GALAXSEE exhibe las características solares necesarias y deseables (incluyendo bajas transmitancias a la energía UV y a la energía solar total) para hacerlo un producto comercialmente exitoso, tiene la desventaja de necesitar el uso de una cantidad significante (es decir, más que una cantidad de indicio inherente) de NiO para lograr sus resultados deseables. Por ejemplo, se conoce que el NiO presenta el problema potencial de formar piedras de sulfuro de níquel en el vidrio. Entre tanto otras patentes han reportado, y otros productos comerciales han presentado vidrios que se pueden llamar vidrios de baja transmitancia, de gris neutral; hablando en general no son capaces de lograr el equilibrio completo de las características que ha logrado GALAXSEE, volviéndolos de este modo menos deseables en ciertos mercados. Los ejemplos de estas patentes (y quizá productos ejemplificados por las mismas) incluyen: Patentes Norteamericanas Nos. 5,023,210 [vidrio gris libre de níquel de baja transmitancia]; 5,411,922 [vidrios de baja transmitancia, libres de níquel, gris-verde neutral que requieren una cantidad significante de Ti02 para lograr sus resultados]; ry 5,352,640 [libre de níquel pero que requiere ufn contenido de hierro total alto de 1.4%-4 % y que es, en la práctica, muy obscuro de color de modo que parece casi negro] . Es aparente a partir de lo anterior que existe una necesidad en la técnica por una nueva composición de vidrio que logre las características de los vidrios GALAXSEE pero que esté "substancialmente libre de níquel" (es decir, no contenga más de un indicio (traza) inherente de níquel como una impureza; específicamente menos de aproximadamente 0.0005% de la composición de vidrio) . Además, también existe una necesidad en la técnica por una composición de vidrio que logre en general valores de baja transmitancia a la energía solar total (TS), a la energía UV, a la energía IR en el vidrio sin tener que usar altos niveles (por ejemplo, más de 1.3% en peso) de hierro total (Fe203) para lograr estos valores, a pesar de si el último color logrado es un color gris neutral, o algún otro color que pueda ser completamente aceptable para ciertos propósitos diferentes en el mercado . Es un propósito de esta invenci n satisfacer esta y otras necesidades en la técnica^, más aparentes para el experto en la técnica, una vez dada la siguiente descripción.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Hablando en general, esta invención satisface la necesidad descrita anteriormente para una composición de vidrio de gris neutral al proporcionar: un vidrio de sosa, cal y sílice substancialmente libre de níquel que tiene una composición de vidrio base que comprende en una base en por ciento en peso: Ingrediente % en peso Si02 68-75 Na20 10-18 CaO 5-15 MgO 0-5 A1203 0-5 K20 0-5 y colorantes que consisten esencialmente de, en por ciento en peso: Fe203 (hierro total) aproximadamente 1.10-1.28 * FeO aproximadamente 0.22-0.33 j C03O4 aproximadamente 0.019-0.025 Se aproximadamente 0.0022-0.0040 Cr203 aproximadamente 0.01-0.04 en donde la reducción en por ciento del hierro total a FeO es aproximadamente 20% a 30% y en donde este vidrio, como se mide en un espesor nominal de 4 mm tiene una transmitancia luminosa menor de aproximadamente 23%, una transmitancia a la energía solar total menor de aproximadamente 23% y tiene un color como se define por las siguientes coordenadas de CIELAB: L* = 50 ± 10 a* = -5 ± 5 b* = 0 ± 10 Además, esta invención satisface una necesidad aún adicional en la técnica para un vidrio de bajo contenido de hierro que exhiba sin embargo propiedades de baja transmitancia a la energía UV e IR al proporcionar: un vidrio de sosa, cal y sílice que tiene una composición base que comprende en una base e¿n or ciento en P eso : Si02 68-75 Na20 10-18 CaO 5-15 MgO 0-5 A1203 0-5 K20 0-5 B203 0.05-5 y que tiene hierro como un colorante (Fe203 como hierro total) en una cantidad en por ciento en peso de 0.5%-1.3%, en donde el vidrio cuando se usa en el espesor necesario ya sea en los campos automotriz (visión o privacidad) o arquitectónico exhibe excelentes transmitancias a las energías UV, IR y TS (solar total) a pesar del bajo nivel de hierro y en la ausencia de otros absorbedores de UV o IR a menos que se deseen para el ajuste adicional.

EN LOS DIBUJOS La Figura 1 representa las curvas de transmitancia contra la longitud de onda para varias modalidades de esta invención en un espesor de vidrio de 0.78 cm (0.309 pulgadas). t. t La Figura 2 es una vista en planta lateral en un automóvil que tiene una ventana y un parabrisas que incorporan esta invención.

La Figura 3 es una vista en planta frontal de una casa que tiene una ventana arquitectónica que incorpora esta invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Esta invención prevé el uso de vidrio plano convencional de sosa, cal y sílice como su composición base, al cual luego se adicionan ciertos colorantes, y en un aspecto, una cantidad específica de B203, para lograr de este modo sus resultados únicos. De utilidad particular en este respecto son los varios vidrios de sosa, cal y sílice hechos por el proceso para hacer vidrio que pasa desde el horno a través de un baño de metal líquido a menor temperatura para que se solidifique, y representado en general, convencionalmente por lo siguiente, en una base en por ciento en peso: Si02 68-75 Na20 10-18 j, CaO 5-15 i MgO 0-5 A1203 0-5 K20 0-5 también se pueden incluir otros ingredientes menores, incluyendo varias ayudas convencionales de fusión y refinamiento, tal como S03. Adicionalmente, en el pasado, se ha conocido incluir de manera opcional pequeñas cantidades de BaO y/o B203. Estos vidrios base son bien conocidos, y la originalidad de esta invención radica en un aspecto, por su combinación única de colorantes adicionados a esta composición base, y en otro aspecto, por el uso de una cantidad única de B203 en combinación con una poca cantidad de hierro total, combinación que se ha encontrado que modifica inesperadamente y de manera sinergística el poder de absorción del hierro ferroso e hierro férrico, para lograr de este modo bajos niveles de transmitancias a las energías UV, TS e IR, mientras que mantiene la cantidad de hierro total (y de esta manera el contenido férrico y ferroso) a un bajo nivel para ayudar en el proceso de fabricación, y sin la necesidad de otros absorbedores de energía UV e IR. Con respecto al primer aspecto de estja invención, descrito anteriormente, las composiciones de esta invención logran las características de ventana de "privacidad". En primer lugar, entre estas características están (1) el color, (2) transmitancia luminosa, y (3) transmitancia a la energía solar total. Tomadas en importancia adicional para ciertos usos finales, anticipados, pero no todos, son estas características adicionales tal como transmitancia a la luz ultravioleta (UV) , transmitancia a la energía infrarroja (IR), longitud de onda dominante (D ) y pureza de excitación (Pe). A fin de especificar los parámetros de estas características, es necesario en general especificar el espesor del vidrio que es el sujeto de la medición. Como se usa en la presente, en este respecto, el término "un espesor nominal de 4 mm" significa que las características del vidrio son aquellas experimentadas cuando el espesor del vidrio real bajo investigación (cualquiera que sea) se ajusta para un espesor de aproximadamente 4.01-4.17 mm (por ejemplo, a aproximadamente 0.158-0.164 pulgadas). Este espesor en este respecto se reconoce en general como un espesor convencional para el vidrio que pasa desde el horno a través de un bañp de metal líquido a menor temperatura para que se solidifique y un espesor reconocido para determinar de conformidad las especificaciones en la industria de ventanas automotrices. Cuando a un espesor nominal de 4 mm, como se menciona anteriormente, la característica importante del color lograda por esta invención se puede reportar por la técnica convencional de CIELAB (ver Patente Norteamericana No. 5,308,805). Esta técnica se reporta en la publicación de CIÉ 15.2 (1986) y ASTM: E 308-90 [111. C 2° Observador].

Hablando en general para satisfacer los primeros aspectos de esta invención, el vidrio a un espesor nominal de 4 mm tendrá las siguientes coordenadas de color de CIELAB: L* = 50 ± 10 a* = -5 ± 5 b* = 0 ± 10 En forma más preferente, las coordenadas de color de CIELAB serán: L* = 49 ± 2 a* = -4 ± 2 b* = 3 ± 2 i La "transmitancia luminosa" (LTa, 2f observador) es una característica y término bien entendido en la técnica, y se usa en la presente de acuerdo con su significado bien conocido [ver Patente Norteamericana No. 5,308,805]. Este término también se conoce como 111. Una transmitancia a la energía visible (380-780 nonámetros inclusive) y su medición se hace de acuerdo con la publicación de CIÉ 15.2 (1986) y el método de prueba de ANSÍ Z26.1. De acuerdo con el primer aspecto de esta invención, el vidrio a un espesor nominal de 4 mm tendrá una transmitancia luminosa (LTa, 2° obs.) de menos de aproximadamente 24 %, en forma preferente menos de 23 % y en la forma más preferente entre aproximadamente 16 % - 20 %.

La "transmitancia a la energía solar total" (TS) (300-2100 nm inclusive, integrada usando la regla de Simpson a intervalos de 50 nm usando Parry Moon Air Mass = 2) es otro término bien entendido en la técnica [ver Patente Norteamericana No. 5,308,805). Se usa en la presente de acuerdo con su significado bien conocido. Su medición es convencional y bien conocida. En el primer aspecto de esta invención, los vidrios exhiben en general una transmitancia a la energía solar total de menos de aproximadamente 23 %, en forma preferente menog de 19 %, y en la forma más preferente entre aproximadamente 13 % - 17 %. Los términos, y características, de "transmitancia a la luz ultravioleta" (% de UV) , "transmitancia a la energía infrarroja" (% de IR), "longitud de onda dominante" (DW) y "pureza de excitación" (es decir, % de "pureza", o Pe) son términos bien entendidos en la técnica, como son sus técnicas de medición. Estos términos se usan en la presente, de acuerdo con su significado bien conocido [ver Patente Norteamericana No. 5,308,805]. La "transmitancia a luz ultravioleta" (% de UV) se mide la presente usando Parry Moon Air Mass = 2 (300-400 nm inclusive, integrada usando la regla de Simpson a intervalos de 10 nm) . Esta medición es convencional y bien conocida. En las modalidades preferidas de esta invención, la transmitancia a la energía UV es menor de aproximadamente 15 %, en forma preferente menor de 13 %, y en la forma más preferente entre aproximadamente 8 %- 12 %. La "transmitancia a la luz infrarroja" (% de IR) es convencionalmente medida usando la regla de Simpson y Parry Moon Air Mass = 2 sobre el intervalo de longitud de onda 800-2100 nm inclusiva a intervalos de 50 nm. Esta medición es biep conocida en la técnica. En las modalidades preferidas de esta invención; la transmitancia a la energía o luz IR es menor de aproximadamente 20 %, en forma preferente menor de 17 %, en la forma más preferente entre aproximadamente 9 % - 16 %. La longitud de onda dominante (DW) se mide de manera convencional de acuerdo con la publicación de CIÉ 15.2 (1986) mencionada anteriormente y ASTM: E 308-90. En las modalidades preferidas del primer aspecto de esta invención, la longitud de onda dominante está entre aproximadamente 490 a 565. En la forma más preferente, están entre 520 a 565. La pureza de excitación (Pe ó % de "pureza") se mide convencionalmente de acuerdo con la publicación 15.2 de CIÉ (1986) y ASTM: E 308-90. En las modalidades preferidas del primer aspecto de esta invención, la pureza es menor de aproximadamente 11 %, en forma preferente menor de 8 %, y en la forma más preferente aproximadamente 2.5 % - 6.5 %. A fin de lograr las características deseadas anteriores del primer aspecto de esta invención, la composición básica de vidrio descrita anteriormente debe estar substancialmente libre de níquel y también debe tener adicionada a la misma los siguientes colorantes y exhibir la siguiente reducción en por ciento de hierro total de FeO, colorantes que consisten esencialmente de (en % en peso) : Intervalo Preferido Fe203 (hierro total) 1.10-1.28 1.24-1.26 FeO 0.22-0.33 0.26-0.32 Co304 .019-.025 .02-.024 Se .0022-.0040 .0025-.0035 Cr203 .01-.04 .01-.025 % de reducción (hierro a FeO) 20-30 22-28 En una composición particularmente preferida, el vidrio base tiene adicionado al mismo colorantes que consisten esencialmente de (en % en peso) : Lo más preferido Fe203 (hierro total) 1.24 - 1.26 FeO 0.28 - 0.32 Co304 .021 - .023 Se .0027 - .0031 Cr203 0.015 - .025 t % de Reducción (hierro a FeO) 23 - 27 j En los primeros aspectos de esta invención, es opcional el uso de B203 en la composición de vidrio. Sin embargo, las modalidades más preferidas emplean hasta (en peso) aproximadamente 5 %, en forma preferente menos de 1 %, en forma más preferente menos de 0.5 % y en ciertas modalidades entre aproximadamente 0.26 % - 0.27 %. El término "% de reducción (hierro a FeO)" es un término bien entendido en la técnica. Se usa en la presente de acuerdo con su significado bien conocido, y se calcula de acuerdo con la metodología usada en la Patente Norteamericana No. 5,308,805 (reportado como el "valor ferroso") .

El término "substancialmente libre de níquel" se usa en la presente para denotar que no se adiciona de manera afirmativa níquel a los ingredientes del lote. Idealmente, los vidrios de esta invención estarán completamente libres de cualquier níquel, pero no es usualmente posible lograrlo debido a las impurezas en otros ingredientes empleados del lote. De esta manera, el término "substancialmente libre de níquel" abarca estas pequeñas cantidades de NiO como una impureza de indicio (traza) que no debe exceder aproximadamente 0.0005 % en peso en el vidrio. Como se discute anteriormente, el uso de B203 cuando se usa en los intervalos descritos anteriormente, se ha encontrado que logra un resultado único que toma su uso más allá de la técnica del vidrio de "privacidad" o vidrio de "gris neutral". Este resultado único (o efecto sinergístico) es que cuando se usa B203 en una composición convencional de vidrio que pasa desde el horno a través de un baño de metal líquido a menor temperatura para que se solidifique, como se menciona anteriormente, junto con hierro (ferroso y ferroso) como un colorante, por alguna razón no bien entendida, se puede usar una menor cantidad de hierro de lo que normalmente se anticiparía para el uso, a fin de lograr un bajo nivel apropiado de transmitancias a las energías TS, IR y UV. Con respecto a este segundo aspecto de la presente invención, entonces, se contempla para muchos usos propuestos que el contenido de hierro en un vidrio convencional de sosa, cal y sílice (como se describe en la presente) no excederá normalmente 1.3 % en peso del vidrio, en forma preferente estará entre 0.5 - 1.3 % en peso y en la forma má^ preferente será de aproximadamente 0.8 - 0.9 % en peso del vidrio. De manera similar, cuando estas cantidades de hierro están presentes, la cantidad de B203 empleada (en % en peso del vidrio) será usualmente 0.05 % -5 %, en forma preferente 0.05 % -1.0 % y en la forma más preferente aproximadamente 0.1 % - 0.5 %. En estos vidrios, por supuesto, se pueden ajustar las propiedades de color y otras con la adición de otros ingredientes, como puedan reducir adicionalmente la transmitancia a las energías UV, IR y TS, por adiciones de estos ingredientes conocidos para ese propósito. Los vidrios previstos en este segundo aspecto de esta invención se pueden separar en general en vidrios "automotrices" y "arquitectónicos" (por ejemplo, la Figura 3, cristal de ventana "P" en casa "H")... que indican sus usos finales. En el mercado "automotriz", los vidrios se separan en dos usos finales de sub-conjunto, el primero para "visión" (por ejemplo, Figura 2, parabrisas frontal, "W" no de privacidad, y ventanas laterales frontales "F") y los otros para "privacidad" (por ejemplo, Figura 2, ventanas laterales traseras "R"). La ventana trasera "np mostrada" también será usualmente de "privacidad"* Las características típicas logrables en estos tres campos de uso cuando se emplean las cantidades anteriores de B203 en los vidrios que tienen bajo contenido de hierro, descritos anteriormente [a un "espesor nominal de 4 mm" (como se define posteriormente en la presente) para usos "automotrices" y en uno "espesor nominal de 6 mm" (es decir, 5.56 mm - 6.20 mm) para usos "arquitectónicos"] son como sigue: Característica Visión Privacidad Arqu itectónico % de LTa (2° obs.) 70-80 10 - 20 20 - 70 % de UV < 40 < 15 < 30 % de IR < 25 < 15 < 30 % de TS < 45 < 25 < 40 Ahora, esta invención se describirá con respecto a ciertos ejemplos y modalidades.

EJEMPLOS 1-11 Se formulan once (11) vidrios de ejemplo a partir de los ingredientes básicos del lote como sigue (en base a 1000 partes de arena) en un proceso de varios pasos: i i INGREDIENTE (Partes) PESO Arena 1000 Ceniza de sosa 318 Dolomita 244.22 Piedra caliza 85.52 Pan de sales 14.25 Óxido férrico 14.13 Carbón 0.74 Nitrato de sodio 2.25 Este vidrio luego se fundió usando técnicas convencionales y se formó en vidrio de desecho. El vidrio de desecho fue verde obscuro y fue de la siguiente composición en % en peso: Si02 (XRF, BD) 72.35, 72.40 Na20 13.75 CaO 8.72 MgO 3.81 A1203 0.16 K20 0.04 S03 0.02 Ti02 0.04 Fe203 0.88 FeO 0.23 Este vidrio de desecho base (en muestras de 100 gramos) luego se mezcló con compuestos colorantes adicionales y agentes de fusión (en cantidades variables) como se indica en la siguiente tabla. Los compuestos colorantes y los agentes usados fueron óxido de hierro (Fe203), polvo metálico de selenio (Se), polvo de óxido de cobalto (Co304), polvo de óxido de cromo (Cr203) y carbón (coque). El polvo de Cr203 se molió finamente para minimizar el potencial de formación de piedras de cromita. Cada ejemplo separado luego se colocó en un crisol de metal de platino y se fundió en un horno eléctrico a 1537.77°C (2800°F) durante 4 1/2 horas.

La masa fundida luego se removió del horno una vez para fritar el vidrio. El fritado incluyó el vaciado de la masa fundida en agua, molerla' hasta un polvo, secar el polvo y volverlo a fundir. El fritado se usa para acelerar la homogeneización. La masa fundida final se moldeó en pedazos de vidrio usando un molde de grafito. Los pedazos se templaron durante 1 hora a 621.11°C (1150°F) y se dejaron enfriar a temperatura ambiente. Cada muestra de vidrio luego se moldeó y pulió en los dos ladosf y se hicieron las mediciones espectrales necesarias^ Posteriormente, las muestras se sometieron al análisis de fluorescencia de rayos X dispersivo de longitud de onda para determinar los varios componentes de óxidos presentes. Se midió en húmedo el boro químicamente usando ICP (Espectroscopia de Plasma Indutivamente Acoplado) . Se determinó la reducción de FeO en % usando el método expuesto en la Patente Norteamericana No. 5,308,805 mencionada anteriormente (excepto que se usó aquí un factor de 113 en lugar del 110 reportado) . La transmitancia en por ciento usada aquí es a 1050 nm y no a 1060 nm como se reporta en esta patente '805. Las propiedades espectrales reportadas para un espesor de 4.09 mm (es decir, 0.161 pulgadas) del vidrio.

TABLA No •t cp CTl EJEMPLOS 12-13 Se formularon los siguientes vidrios de ejemplo en una operación a escala comercial usando un horno de fusión continuo tipo "Siemens", convencional.

INGREDIENTES DEL LOTE (En base a 1000 partes de arena) Ejemplo 13 Ingrediente Ejemplo 12 i (partes) (partes) ? 1000 Arena 1000 324.17 Ceniza de sosa 324.17 247.5 Dolomita 247.5 83.08 Piedra caliza 83.08 13.33 Bórax 13.33 8.5 Pan de sales 8.5 26.46 Oxido férrico 26.66 1.29 Cromita de hierro 1.408 0.59 Oxido de cobalto 0.57 0.45 Selenio 0.425 1137 Vidrio de 1137 desperdicio La cantidad de óxido férrico y otros colorantes reportados refleja el ajuste necesitado por el vidrio de desperdicio usado. Estos lotes se fundieron y se formaron en láminas de vidrio de 4.09 mm (0.161 pulgadas) de grueso en una línea (baño de estaño) de vidrio convencional que pasa desde el horno a través de un baño de metal líquido a menor temperatura para que se solidifique. El análisis (por las técnicas mencionadas anteriormente) reveló las siguientes composiciones d^ vidrio básicas, finales, en por ciento en peso (lap cantidades de colorantes en por ciento en peso que se reportan en la Tabla 1 anterior) : Componente Ej. 12 Ej. 13 Si02 70.64 70.69 Na20 13.62 13.69 CaO 8.72 8.74 MgO 3.74 3.76 S03 0.209 0.205 K20 0.054 0.051 A1203 0.225 0.220 Ti02 0.022 0.023 Todos los ejemplos Nos. 1-13 no tuvieron más de una cantidad de indicio (traza) de NiO (es decir, menos de 0.0005 % en peso).

EJEMPLO 14 Usando substancialmente las mismas cantidades de los ingredientes del lote expuesto anteriormente, se formó otro vidrio de ejemplo en un baño de estaño de línea flotante, normal. El vidrio resultante (promediando el análisis de la composición del lado d? estaño y del lado del aire) tuvo la siguiente composición en % en peso: Componente % en peso Si02 71.29 Na20 13.69 CaO 8.752 MgO 3.781 S03 0.206 K20 0.0505 A1203 0.216 Ti02 0.023 B203 0.27 (% en ICP) Fe203 1.252 Se 0.0030 Cr203 0.0228 C03O4 0.0210 La composición no contuvo más de una cantidad de indicio de NiO. El vidrio resultante tuvo un espesor de 4.09 mm (0.161 pulgadas) y se encontró que tiene las siguientes características: LTa (%) 17.44 x 0.3102 UV (%) 8.95 y 0.3332 IR (%) 12.35 L* 48.78 TS (%) 15.50 a* -2.96 DW (nm) 551.38 b* 2.95 Pe (%) 4.60 lx" e "y" reportadas son las coordenadas de color convencionales de CIÉ de acuerdo con la publicación 15.2 de CIÉ (1986) y ASTM: E 308-90, para 111. C. El % en peso de FeO espectral fue de 0.30 y el % de reducción fue de 24.0. El % de T (transmisión) a 1050 nm fue de 7.55 (es decir, usado para calcular el % de reducción como por la Patente Norteamericana No. 5,308,805, reportada como el valor ferroso en la presente) . i EJEMPLOS 15-19 É Los siguientes ejemplos se presentan para demostrar el segundo aspecto de la presente invención en donde se ha encontrado que el B203 tiene un efecto sorprendente sinergístico en los vidrios que contienen Fe203 y no justo como los vidrios únicos de "privacidad" del primer aspecto de esta invención como se demuestra en los ejemplos 1-14 anteriores. En estos ejemplos, se usaron básicamente los mismos ingredientes del lote como se usaron en los Ejemplos 1-11 para formular los vidrios verde obscuro, iniciales, excepto que en estos Ejemplos 15-19 se adicionó ácido bórico en cantidades variables para determinar el efecto en las propiedades de absorción.

Se adicionó carbón (como se reporta posteriormente) en partes por 100 partes de vidrio de desperdicio básico, como fue el ácido bórico. De esta manera, se formó primero el vidrio de desperdicio y se mezcló con la cantidades necesarias de ácido bórico y carbón para obtener los resultados listados1. El vidrio luego se volvió a fundir y el análisis realizado para determinar la composición y características finales. Las masas fundidas de prueba Nos. 16-19 se redujeron con carbón para reducir la transmitancia debido al FeO por abajo de la masa fundida de prueb_a substancialmente sin boro (es decir, No. 15 contiene solo una pequeña cantidad de boro debido a la impureza en el lote) para eliminar cualquier posible influencia en la transmitancia debido a los efectos de oxidación. Se adicionaron ácido bórico y carbón sin compensar para Fe203 deliberadamente, de modo que habrá menos Fe203 total en la masas fundidas de prueba que contienen boro, de modo que se eliminará cualquier posibilidad de 1 No se adicionó ácido bórico o carbono al Ejemplo 15. Las adiciones (en partes) a los otros ejemplos son como sigue: Ej. 16 17. 18 19 Ácido bórico 0.9 1.8 3.6 5.4 Carbono 0.06 0.12 2.0 0.36 boro en las masas fundidas de prueba que contienen más Fe203. La razón para las dos cantidades de Fe203 reportadas (hierro total) es presentar los resultados obtenidos por el análisis XRF y por cálculo. Se cree que las cantidades calculadas son más exactas debido a una interferencia aparente que ocurre durante el análisis de XRF. Esta aberración, por supuesto, no afecta la validez de las conclusiones alcanzadas. Las primeras mediciones reportadas fueron a los espesores reales de las muestras (por ejemplo, 0.312, etc). Lá próxima medición reportada refleja un ajuste del mismo por un espesor de 0.78 cm (0.309 pulgadas) y se ere que son los resultados que son los más precisos. Luego, al mirar el vidrio desde la perspectiva tanto del uso arquitectónico como el uso automotriz, las mediciones reportadas se ajustaron nuevamente para simular un espesor de vidrio de 0.56 cm (0.219 pulgadas) y 0.41 cm (0.161 pulgadas), respectivamente. Los resultados obtenidos se reportan en la siguiente tabla: TABLA No. 2 15 16 17 18 19 Composición Na20 13.743 13.654 13.561 13.410 13.227 química: CaO 8.718 8.716 8.717 8.725 8.711 MgO 3.813 3.796 3.779 3.743 3.724 A1203 0.173 0.173 0.174 0.175 0.181 S03 0.146 0.123 0.108 0.109 0.068 K20 0.043 0.043 0.042 0.041 0.041 o. Ti02 0.039 0.039 0.040 0.039 0.040 Si02 (BD) 72.411 72.056 71.680 70.862 70.104 Si02 (XRF) 71.425 71.197 71.056 70.541 70.330 Fe203 (XRF) 0.894 0.900 0.899 0.896 0.904 Fe203 (Cale) 0.894 0.888 0.882 0.872 0.860 Porcentaje aproximado: B2O3 0.02 0.5 1 2 3 TABLA No. 2 (Continuación) 15 16 17 18 19 Espesor (cm (pulgadas)): 0.792 (0.312) 0.858 (0.338) 0.754 (0.297) 0.795(0.313) 0.772(0.304) Iluminador A-2° Observador: 52.71 49.42 52.85 50.95 50.34 UV Solar: 20.24 17.63 19.66 16.90 15.71 Solar Total: 24.59 22.40 24.72 23.56 23.51 IR Solar: 3.62 2.50 3.58 3.20 3.61 Espesor Convertido a (cm (pulgadas)): 0.784 (0.309) 0.784 (0.309) 0.784 (0.309) 0.784 (0.309) 0.784(0.309) Iluminador A-2° Observador: 52.98 52.01 51.73 51.32 49.86 UV Solar Total: 20.47 19.68 18.76 17.18 15.37 ) Solar Total 24.78 24.13 23.93 23.81 23.18 IR Solar: 3.72 3.29 3.19 3.32 3.44 Espesor Convertido a (cm (pulgadas)): 0.556 (0.219) 0.556 (0.219) 0.556 (0.219) 0.556 (0.219) 0.556(0.219) Iluminador A-2° Observador: 61.91 61.09 60.85 60.52 59.31 UV Solar : 29.00 28.12 27.00 25.14 23.10 Solar Total: 32.25 31.44 31.20 31.16 30.70 IR Solar: 8.81 8.02 7.83 8.08 8.32 TABLA No. 2 (continuación) 15 16 17 18 19 Espesor Convertido a (em (pulgadas)): 0.408 (0.161) 0.408 (0.161) 0.408 (0.161) 0.408(0.161) 0.408(0.161) Iluminador A-2° Observador: 68.57 67.88 67.68 67.42 66.43 UV Solar 36.95 36.09 34.78 32.80 30.72 Solar Total: 39.68 38.75 38.48 38.51 38.19 IR Solar: 15.86 14.75 14.48 14.84 15.19 El significado del presente descubrimiento es aparente a partir de una comparación de los resultados en esta Tabla y las curvas de la Figura 1. A través de la adición de boro en la cantidad necesaria, de acuerdo con esta invención, a un vidrio de sosa, cal y sílice que contiene bajas cantidades de hierro, el vidrio exhibirá una combinación más deseable de propiedades de transmitancia; en particular, las$. transmitancias a la energía UV, a la energía^ solar total (TS) y a la energía IR, a un nivel inferior de hierro total que sería necesario si no se adicionara boro. Mientras que este fenómeno no se entiende completamente, parece ser que la introducción de boro en un vidrio de sosa, cal y sílice que contiene hierro altera la absorción de hierro férrico y ferroso. La adición de boro a un vidrio que contiene hierro da por resultado lo que parece ser, en una primera impresión, una disminución en la absorción ferrosa mientras que se incrementa la absorción férrica. En un primer vistazo, entonces, la disminución en la absorción ferrosa y el incremento en la absorción férrica parece estar relacionado a la reducción-oxidación (redox), es decir, la conversión de hierro ferroso a férrico a través de la oxidación. Sin embargo, esto no es un efecto redox debido a que se ha descubierto que después de reducir los vidrios que contienen boro para obtener al menos la cantidad original de absorción ferrosa en un vidrio sin boro, hay un incremento total en la absorción férrica en el vidrio con boro como se refleja en los resultados de UV en la tabla anterior y la Figura 1. En otras* palabras, un vidrio de sosa, cal y sílice quef contiene hierro tiene más energía de absorción de luz total cuando está presente el boro que lo que hace el vidrio sin boro. El agente reductor usado en este caso fue el carbono, aunque se pueden usar otros agentes reductores, o agentes de menor oxidación para lograr el mismo objetivo. También parece ser el caso que conforme se incrementa el boro en el vidrio de sosa, cal y sílice que contiene hierro, el vidrio se reduce o se oxida menos, la transmitancia a la luz en la región visible puede disminuir, y puede ser necesario disminuir el hierro total para mantener la transmitancia a la luz original en la región visible, aunque el vidrio resultante tendría las mismas propiedades más deseables de transmitancia a la energía UV solar (UV) , a la energía solar total (TS) o a la energía infrarroja solar (IR), con menos hierro total. En otras palabras, un vidrio con transmitancia a la luz similar en la región visible se puede producir con boro en el vidrio usando menos hierro total que lo que es posible sin boro. También, conforme se incrementa el boro, el valor máximo de la transmitancia tradicional asociado normalmente con la*, transmitancia férrica a 370 nonámetros (que| resulta de la absorción férrica a 380 nonámetros) se altera de manera significante por algún tipo de absorción adicional, dando por resultado más absorción de UV deseable, como se demuestra en la Figura 1. Este concepto se puede usar en todas las composiciones de vidrio de sosa, cal y sílice que contiene hierro; específicamente, versiones obscuras y claras, de verde, azul, gris, bronce, etc, de cada uno. Una vez dada la descripción anterior, llegarán a ser aparentes para el experto en la técnica muchas otras características, modificaciones y mejoras. Estas otras características, modificaciones y mejoras se consideran que son parte de esta invención, el alcance de la cual se va a determinar por las siguientes reivindicaciones.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la presente invención, es el convencional para la manufactura de los objetos a que la misma se refiere. * Habiéndose descrito la invención como set antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (31)

REIVINDICACIONES

1. Un vidrio de sosa, cal y sílice, substancialmente libre de níquel que tiene una composición de vidrio base que comprende en una base en por ciento en peso: Si02 68-75 Na20 10-18 CaO 5-15 MgO 0-5 i A1203 0-5 t K20 0-5 y colorantes que consisten esencialmente de, en por ciento en peso: Fß2?3 (hierro total) aproximadamente 1.10-1.28 FeO aproximadamente 0.22-0.33 Co304 aproximadamente 0.019-0.025 Se aproximadamente 0.0022-0.0040 Cr203 aproximadamente 0.01-0.04, caracterizado porque la reducción en por ciento del hierro total a FeO es aproximadamente 20 % a 30 % y en donde el vidrio, cuando se mide a un espesor nominal de 4 mm tiene una transmitancia luminosa menor de aproximadamente 24 %, una transmitancia a la energía solar total de menos de aproximadamente 23 % y tiene un color como se define por las siguientes coordenadas de CIELAB: L* = 50 ± 10 a* = -5 ± 5 b* = 0 ± 10.

2. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el vidrio tiene un color como se define por las siguientes coordenadas de CIELAB: i L* = 49 ± 2 i a* = -4 ± 2 b* = 3 ± 2.

3. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el vidrio, cuando se mide a un espesor nominal tiene una transmitancia luminosa de menos de 23 %.

4. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la transmitancia luminosa está entre aproximadamente 16 % - 20 %.

5. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el vidrio, cuando se mide a este espesor nominal tiene una transmitancia a la energía solar total de menos de 19%.

6. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la transmitancia a la energía solar total está entre aproximadamente 13 % - 17 %. t. t

7. Un vidrio de conformidad con las reivindicaciones 1, 3 ó 5, caracterizado porque ? vidrio, cuando se mide a este espesor nominal tient una transmitancia a la luz ultravioleta de menos de aproximadamente 15 %.

8. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la transmitancia a la luz ultravioleta es menos de 13 %.

9. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la transmitancia a la luz ultravioleta está entre aproximadamente 8 % - 12 %.

10. Un vidrio de conformidad con las reivindicaciones 1, 3 ó 5, caracterizado porque el vidrio cuando se mide al espesor nominal tiene una transmitancia a la luz infrarroja de menos de aproximadamente 20 %.

11. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la transmitancia a la luz infrarroja es menos de 17 % .*. i

12. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la transmitancia a la luz infrarroja está entre aproximadamente 9 % - 16 %.

13. Un vidrio de conformidad con las reivindicaciones 1, 3 ó 5, caracterizado porque el vidrio cuando se mide al espesor nominal tiene una longitud de onda dominante de entre 490 - 565.

14. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la longitud de onda dominante está entre 520 - 565.

15. Un vidrio de conformidad con las reivindicaciones 1, 3 ó 5, caracterizado porque el vidrio cuando se mide al espesor nominal tiene una pureza de excitación de menos de aproximadamente 11 %.

16. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la pureza de excitación es menos de 8 %.

17. Un vidrio de conformidad con l^a reivindicación 15, caracterizado porque la pureza oje excitación está entre aproximadamente 2.5 % - 6.5 %.

18. Un vidrio de conformidad con 1_. reivindicación 1, caracterizado porque el vidrio cuando se mide a este espesor nominal exhibe las siguientes características: Característica Cantidad % de LTa (2° obs. ) 16 - 20 % de TS menos de 17 % de UV menos de 13 % de IR menos de 17 Color (CIELAB) L* = 47 - 51 a* = -4 ± 2 b* = 3 ± 2.

19. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la composición de vidrio incluye además B203 en una cantidad de hasta aproximadamente 5 %.

20. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el B203 está en una cantidad de menos de 1 % . l

21. Un vidrio de conformidad con lp reivindicación 19, caracterizado porque el B203 está en una cantidad de menos de 0.5 %.

22. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el B203 está en una cantidad de entre aproximadamente 0.26 % -0.27 % y el hierro total está entre aproximadamente 1.24 % - 1.26 %.

23. Un vidrio de sosa, cal y sílice que tiene una composición base que comprende en una base en por ciento en peso: Si02 68-75 Na20 10-18 CaO 5-15 MgO 0-5 A1203 0-5 K20 0-5 e incluye hierro como un colorante (Fe203 como hierro total) en una cantidad en por ciento en peso de 0.5 % - 1.3 %, caracterizado porque el vidrio cuando se mide a un espesor nominal de 4 mm tien¡e las siguientes características: % de LTa (2° obs.) = 10-80 % de UV = menos de 40 % de IR = menos de 25 % de TS = menos de 45.

24. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el vidrio es una ventana de visión de automóvil, y en donde el % de LTa es 70-80.

25. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el vidrio tiene las siguientes características: % de LTa (2° obs.) = 10-20 % de TS = menos de 15 % de UV = menos de 15 % de IR = menos de 25.

26. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque el vidrio es una ventana de privacidad de automóvil.

27. Un vidrio de conformidad con _$a reivindicación 23, caracterizado porque el hierrfp está en una cantidad de aproximadamente 0.8 % - 0.9 % en peso y el B203 está en una cantidad de aproximadamente 0.05 % - 1.0 % en peso.

28. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el B203 está en una cantidad de aproximadamente 0.1 % - 0.5 %.

29. Un vidrio de sosa, cal y sílice que tiene una composición base que comprende en una base en por ciento en peso: Si02 68-75 Na20 10-18 CaO 5-15 MgO 0-5 A1203 0-5 K20 0-5 B203 0.05-5 y que tiene hierro como un colorante (Fe203 como hierro total) en una cantidad en por ciento en peso de 0.5 % - 1.3 %, caracterizado porque el vidri^o cuando se mide a un espesor nominal de 6 mm tien¡e las siguientes características: % de LTa (2° obs.) = 20-70 % de UV = menos de 30 % de IR = menos de 30 % de TS = menos de 40.

30. Un vidrio de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque el vidrio es una ventana arquitectónica.

31. Un vidrio de conformidad con las reivindicaciones 23 ó 29, caracterizado porque las características al espesor nominal se logran sin ningún ingrediente de ajuste adicional de UV o IR.