一种高度透明的强吸收紫外和红外光的玻璃制造技术

本发明专利技术涉及一种高度透明的强吸收紫外和红外光的玻璃，其玻璃主体部分采用普通钠-钙-硅玻璃组合物，着色剂选用总铁(Fe2O3)、V2O5、TiO2和CoO。在熔化温度1650℃下制得高度透明的强吸收紫外和红外光的玻璃。该玻璃在4mm厚度下具有78％以上的可见光透过率，不超过15％的紫外线透过率，不超过20％的总的红外线透过率和不超过45％的总太阳能透过率，其主波长在507-528nm之间，色纯度不超过4％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高度透明的强吸收紫外和红外光的玻璃，此种玻璃广泛应用于车窗玻璃及建筑窗用玻璃。
技术介绍
随着人们对节能降耗意识的提升，节能产品需求越来越大，玻璃产品也不例外。适用于车窗玻璃及建筑窗用玻璃的节能玻璃，不仅要求具有较高的可见光透过率，而且还需要屏蔽红外线和紫外线。为了制得具有该种功能的玻璃，一般在玻璃组合物中添加各种着色剂，使玻璃具有一定的吸收紫外线和/或红外线的功能，同时，通过调节玻璃各成分含量来获取较高的可见光透过率。迄今为止，已有很多专利公开了关于吸收紫外线和红外线的玻璃组合物。PPG工业公司在中国申请的专利(97104961.0)中公开了一种红外和紫外辐射吸收绿色玻璃组合物。它在标准的钠-钙-硅玻璃基础组合物添加0.5-1.0wt％的总铁，0.35-0.65wt％的Fe2O3，约0.8-1.5wt％的CeO2以及20-150PPM的Cr2O3和任选的钛。该组合物具有至少65％的可见光透过率，低于38％的总太阳紫外透过率以及低于35％的总太阳能红外透过率。但是，这种玻璃不仅吸热性能欠佳，而且可见光透过率不高。信义超薄玻璃(东莞)有限公司在中国专利(201010274431.9)中公开了一种吸热防紫外辐射浮法绿玻璃。该玻璃是在普通钠-钙-硅玻璃基础上添加0.7-1.0％的总铁(Fe2O3)，0.2-0.3％的FeO，0.1-0.3％的TiO2，0-0.1％的CeO2，0-0.001％的CoO，0-0.0005％的Se，该玻璃在4-5mm厚度下，可见光透射率大于或等于73％，总太阳能透射率小于或等于46％，总太阳红外透射率小于或等于26％，总太阳紫外透射率小于或等于18％，具有主波长在500-550nm范围内的绿色，其色纯度不超过5％。这种玻璃吸热性能欠佳。欧洲专利(EP0745566A1)公开了一种红外线和紫外线吸收玻璃，该玻璃主体成分为普通钠-钙-硅玻璃，着色组分包括：0.5-1.0wt％的总铁(Fe2O3)，0.2-2.0wt％的CeO2，0-1.0wt％的TiO2，其中氧化还原比为0.2-0.4。该玻璃在4mm下，其可见光透过率达到70％以上，紫外线透过低于30％，总太阳能透过率低于48％，主波长范围为495-525nm，色纯度为2.0％-3.5％。该种玻璃紫外线透过率偏高。美国专利(US005362689A)公开了一种红外和紫外辐射吸收玻璃，其组成成分为：68-72wt％的SiO2，16-30％的Al2O3，8.5-11.0wt％的CaO，2.0-4.2wt％的MgO，12.0-16.0wt％的Na2O，0.5-3.0wt％的K2O，0.08-0.30wt％的SO3，0.58-0.80wt％的总铁(Fe2O3)，0.10-0.60wt％的CeO2，0.10-0.40wt％的TiO2和5-350PPM的MnO，玻璃中Fe2+/Fe3+值在0.3-0.7范围内。该玻璃具有不低于67％的可见光透过率，总的太阳能透过率在30％-47％范围内，紫外线透过率在7％-15％范围内，主波长范围为505-518nm，色纯度不超过5.5％。该种玻璃可见光透过率不高。由上述专利可以看出，在大部分的钠-钙-硅玻璃中，通过掺入铁来达到吸收红外线的效果。铁在玻璃中一般以氧化铁(Fe2O3)和氧化亚铁(FeO)两种形式存在。FeO在近红外，中红外区域均有一个较宽的吸收带，能强烈吸收伤害人眼睛的红外线，Fe2O3则具有吸收紫外线的功能。通过调节两者之间的含量及含有比率来调整玻璃的颜色及透光性能。此外，通过掺入CeO2和TiO2来达到吸收紫外线的目的。综上，现有的吸热玻璃技术很难同时满足吸收紫外线及红外线和可见光透过率高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述困难，提供一种廉价的，同时具有高可见光透过率和红外线紫外线吸收功能的玻璃。该玻璃具有足够的透明度，并且具有较低的红外线透过率和紫外线透过率，适用于车窗玻璃及建筑窗用玻璃。本专利技术玻璃中总铁含量较低，通过掺入碳粉及提高熔化温度将大部分Fe2O3转化为FeO，以达到强烈吸收红外线效果。同时采用V2O5取代CeO2，这样不仅降低了玻璃成本，又避免了铈钛着色，即CeO2与TiO2两者结合应用，会使玻璃着成黄色，从而降低可见光透过率。本专利技术以普通的钠钙硅系玻璃组成为基础，各成分重量百分比为：SiO2：65-78％CaO：7.0-14％Na2O：8.0-20％MgO：2.0-5.0％Al2O3：1.0-2.5％。着色剂成分为：总铁(Fe2O3)：0.2-0.7wt％V2O5：0.1-0.7wt％TiO2：0.5-2.0wt％CoO：5-30PPM此种玻璃还包含0.1-0.2wt％的碳粉，该玻璃在4mm厚度下具有78％以上的可见光透过率，不超过15％的紫外线透过率，不超过20％的总的红外线透过率和不超过45％的总太阳能透过率，其主波长在507-528nm之间，色纯度不超过4％。铁在玻璃中一般以氧化铁(Fe2O3)和氧化亚铁(FeO)两种形式存在，其平衡关系与铁的总含量，熔制温度，熔制气氛等因素有关。随着铁含量的增加，它们之间的化学平衡移向高价方向，使玻璃中Fe3+/Fe2+的比值增加。因此，本专利技术玻璃掺入较低的总铁量，总铁含量选用0.2-0.7wt％。氧化气氛使Fe3+增加，还原气氛则使Fe2+含量增加，加入还原剂有助于FeO的形成。因此，本专利技术加入少量碳粉，如果加入的碳粉量过大，则会形成FeS，产生不美观的黄绿色，所以碳粉量为0.1-0.2wt％。提高熔化温度，反应向生成FeO方向移动，而降低熔化温度，则Fe2O3含量增加，一般的钠-钙-硅玻璃熔化温度在1450℃左右，本专利技术提高熔化温度以增加FeO含量，熔化温度为1550℃-1700℃。CoO用于调节玻璃的色调，由于CoO着色能力很强，为了避免玻璃严重着色，其添加量为5-30PPM。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，本专利技术将通过下面的实例进行更详细地阐述，但是本专利技术不局限于下面的实施例。实施例各成分含量按照表1进行配料。表1实施例成分含量表按照上述配方，通过石英砂、白云石、石灰石、长石、纯碱引入以上各种成分，加入要求的总铁、V2O5、TiO2、CoO、碳粉，将基础配合料充分混合，放入刚玉坩埚中，置入电阻炉中加热到1650℃，保温2小时。将熔化的玻璃液浇铸到预热好的石墨板上，放入到550℃的保温炉中进行退火。制出的样品厚度约为6mm，经粗磨、抛光后厚度为4mm。按上述表格含量成分制得4mm厚的玻璃，进行测试。结果如表2：表2本专利技术的玻璃在4mm厚度下具有78％以上的可见光透过率，不超过15％的紫外线透过率，不超过20％的总的红外线透过率和不超过45％的总太阳能透过率，其主波长在507-528nm之间，色纯度不超过4％。本专利技术可见光透过率(Tv)采用CIE标准光源D65在380-780nm波长范围内测定，主波长和色纯度采用10°视场，在CIE标准光源D65按照ASTME308-90中所说的方法测定。紫外线透过率(TSuv)根据ISO9050-90(E)标准4在280-380nm波长范围内测定。总红外线透过率(TSIR)是在波长800-2100nm范围内间隔50nm测定的。总的太阳能透过率(TSET本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高度透明的强吸收紫外和红外光的玻璃，包括玻璃主体组成部分和着色剂组成部分，玻璃主体组成部分包括：65‑78wt％的SiO2、7.0‑14wt％的CaO，8.0‑20wt％的Na2O，2.0‑5.0wt％的MgO，1.0‑2.5wt％的Al2O3；该组合物着色剂组分包括：0.2‑0.7wt％的总铁(Fe2O3)，0.1‑0.7wt％的V2O5，0.5‑2.0wt％的TiO2，5‑30PPM的CoO。该玻璃广泛适用于车窗玻璃及建筑窗用玻璃。

【技术特征摘要】
1.一种高度透明的强吸收紫外和红外光的玻璃，包括玻璃主体组成部分和着色剂组成部分，玻璃主体组成部分包括：65-78wt％的SiO2、7.0-14wt％的CaO，8.0-20wt％的Na2O，2.0-5.0wt％的MgO，1.0-2.5wt％的Al2O3；该组合物着色剂组分包括：0.2-0.7wt％的总铁(Fe2O3)，0.1-0.7wt％的V2O5，0.5-2.0wt％的TiO2，5-30PPM的CoO。该玻璃广泛适用于车窗玻璃及建筑窗用玻璃。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪国年，张柯，
申请(专利权)人：江苏通天光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32