具有改进的UV和IR吸收的蓝色玻璃制造技术

本发明专利技术涉及一种呈蓝色并具有改进的ＵＶ和ＩＲ吸收的钠－钙－硅玻璃。该蓝色玻璃在厚度是４．０毫米时的光谱性能是：主波长是４７７至４９４，色纯度是６至４０％。该蓝色玻璃组合物以重量计包括基本玻璃组合物和着色剂，其中基本玻璃组合物包括：６８至７５％ＳｉＯ↓［２］、１０至１８％Ｎａ↓［２］Ｏ、５至１５％ＣａＯ、０至１０％ＭｇＯ、０至５％Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］和０至５％Ｋ↓［２］Ｏ，其中ＣａＯ＋ＭｇＯ为６至１５％和Ｎａ↓［２］Ｏ＋Ｋ↓［２］Ｏ为１０至２０％；色剂基本上由０．４至２．０％的以Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］计的总的氧化铁、０．１５至２．００％的以ＭｎＯ↓［２］计的氧化锰、０．００５至０．０２５％的以Ｃｏ计的氧化钴和０至１．００％的以ＴｉＯ↓［２］计的氧化钛组成。该玻璃用于汽车和建筑业。优选是通过在熔化过程中最好使用还原剂的无硝酸盐方法制备的。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

Blue glass with improved UV and IR absorption

The present invention relates to a sodium calcium silicate glass having blue color and improved UV and IR absorption. The blue glass has a spectral performance of 4 mm when its thickness is 477 to 494 and its purity is from 6 to 40%. The blue glass composition by weight including basic glass composition and colorant, which basic glass composition includes: 68 to 75%SiO: 2, 18%Na: 10 to 2 O, 5 to 15%CaO, 0 to 10%MgO, 0 to 5%Al: 2 O: 3 and 5%K: 0 to 2 O, the CaO + MgO 6 to 15% Na and 2 O + K key: 2 O 10 to 20%; TiO down by Co meter to MnO down the cobalt oxide coloring agent basically consists of 0.4 to 2% to 2 Fe: 3: O the total iron oxide, 0.15 to 2% manganese, 2 meter oxidation 0.005 to 0.025% and 0 to 1% of the 2 meter Titania composition. The glass is used in automobiles and construction. Preferably by means of a nitrate free method that preferably uses a reducing agent in the process of melting.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有改进的紫外线(UV)和红外线(IR)吸收以及低的遮挡系数的蓝色玻璃组合物。更确切地说，它是一种着色剂为氧化铁、氧化钴、氧化锰或任选的氧化钛的钠-钙-硅玻璃。优选该蓝色玻璃是通过例如使用无烟煤作为还原剂的无硝酸盐方法制备的。参考同时申请和共同转让的名称为“制备蓝色玻璃的无硝酸盐方法”(A NITRATE-FREE METHOD FOR MANUFACTURING ABLUE GLASS)的相关美国专利申请08/891689。已经发现蓝色玻璃特别适合于在建筑中应用，例如作为建筑玻璃，并且认为可用于汽车玻璃。业已使用氧化铁、钴和硒作为着色剂来制备蓝色玻璃，其中钴赋予玻璃蓝颜色，正如在Boulos等的US专利RE 34,639中公开的一样。在Boulos等US专利RE 34,760中公开了使用氧化铁、钴和镍的蓝色玻璃，并且在另一实施方案中，蓝色玻璃进一步包括硒，这二个专利同属于本申请人。然而，硒是一种昂贵的着色剂，易于从玻璃中挥发，而镍易于在玻璃中形成所不希望的亚硫酸镍“石头”。在美国专利5,344,798中公开了另一蓝色玻璃组合物，该玻璃包括氧化铁和氧化铈，以及任选的有限量的氧化钛、氧化锌、氧化锰和氧化钴，并且该玻璃具有一定的Fe+2/Fe+3重量比。已知用于改进UV吸收的氧化铈的使用在商业上是不太希望的，因为氧化铈非常昂贵。在玻璃中氧化铁以二种形式存在，还原(Fe+2)型和氧化(Fe+3)型。在US 3,779,733中公开了另一蓝色玻璃组合物，其中加入氧化锡以形成更多的具有IR吸收性能的蓝色还原型(Fe+2)铁，然而，这降低了具有UV吸收性能的黄色氧化铁的含量。如在US专利5,013,487中，使用锌和锡氧化物的组合类似地还原铁而形成浅蓝色玻璃，同时导致UV吸收降低。在美国专利4,792,536中获得的另一浅蓝色玻璃使用专门的熔窑而不是使用锡或锌氧化物来还原氧化铁，其也降低UV吸收。正如所意识到的一样，当玻璃用于建筑业时，氧化铁的UV和IR光吸收性能是非常有用的。当热量被玻璃吸收时，房屋中空调的负荷降低，且当紫外线吸收率提高时，在一段时间内对房屋内物品的颜色的损害降低，附加地获得更好的舒适性。因此，控制玻璃的这些光谱性能是非常重要的。在正常的窑炉条件下在玻璃中加入氧化铁可以改善玻璃的紫外线和红外线吸收这二者，因为二种形态铁的浓度相应提高，但是这种改善是以可见光透光率为代价的，因为还原型铁使颜色加深。也就是说，加入氧化铁时，玻璃的颜色加深，这样可见光透光率相应降低，这限制了玻璃的用途。令人惊奇地发现，通过在玻璃中使用特定的着色剂组合物即氧化铁、氧化钴和氧化锰，本专利技术的蓝色玻璃可以包括相当多的氧化铁，并仍然具有好的可见光透光率和优良的UV吸收性能，而无一些现有技术中蓝色玻璃的不利方面。例如，本专利技术的蓝色玻璃在不使用昂贵的UV吸收剂例如氧化铈的情况下具有优良的UV吸收率。在已被共同转让的1996年12月9日申请的美国专利申请08/762,474和1996年12月17日申请的CIP申请08/767,768中，本专利技术人公开了一种具有改进UV吸收率的高透光率的绿色玻璃，其着色剂是氧化铁和氧化锰和任选的氧化钛、氧化铈、氧化钒和氧化铬。本专利技术提供一种在4.0毫米的厚度下主波长是477至494和色纯度是6至40％的钠-钙-硅玻璃组合物。该玻璃组合物具有基本玻璃组成和着色剂，基本玻璃组成包括68至75％SiO2、10至18％Na2O、5至15％CaO、0至10％MgO、0至5％Al2O3和0至5％K2O，其中CaO+MgO为6至15％和Na2O+K2O为10至20％；同时，着色剂基本上由0.4至2.0％的以Fe2O3计的总的氧化钛、0.15至2.00％的以MnO2计的氧化锰、0.005至0.025％的以Co计的氧化钴和0至1.00％的以TiO2计的氧化钛组成。该组合物的重量百分比以玻璃组合物的总重量为基础。有利地，与一些其它的具有类似颜色和可见光透光率的蓝色玻璃相比，该玻璃组合物的实施方案具有改进的UV和IR吸收率和低的遮蔽系数(shading coefficient)。遮蔽系数是一种广泛使用的与标准参照窗用玻璃体系相比时通过玻璃获得的太阳辐射热的显示值。明显的优点是以商业上所需的方式而不是使用昂贵的吸收剂例如氧化铈来改善UV和IR吸收率，同时保持好的可见光透光率。发现本专利技术蓝色玻璃组合物的氧化锰着色剂可以避免常规添加的着色剂例如氧化硒和氧化镍，同时获得令人满意的中等至深的蓝色。根据本专利技术的另一方面，采用商业上所需的无硝酸盐的方法通过在玻璃组合物中引入氧化铁、氧化钴和氧化锰着色剂来制备蓝色玻璃组合物和改善玻璃的紫外线吸收性能，同时保持好的可见光透光率。该方法特别地包括在熔融玻璃形成期间在钠-钙-硅基础玻璃组合物中加入基本上由锰化合物以及钴化合物、氧化铁和任选的二氧化钛组成的其含量足以形成上述蓝色玻璃组合物的着色剂，并且在熔融玻璃形成期间在批料中不加入硝酸钠，这样来制备具有高可见光透光率和改进的紫外线吸收的玻璃。因此，在制备玻璃优选的实施方案中，在玻璃熔化过程中不加入硝酸钠。使用硝酸钠导致释放出所不希望的氧化氮。任选地但希望在制备过程中在批料中加入无烟煤，一种还原剂，来帮助澄清，特别地与常规澄清剂硫酸钠相配合。这种配合有利地降低从硫酸盐中释放SO3的温度。批料中的无烟煤可以部分或完全被其它还原剂，例如高炉矿渣、来自煤燃烧炉的煤渣、焦炭或石墨代替。在本专利技术中，这种还原剂的使用可以抵消氧化锰着色剂或硫酸钠澄清剂的一些氧化作用，而不会破坏玻璃的蓝颜色。通过下面的详细描述，本专利技术的这些和其它优点将变的蓝颜色。通过下面的详细描述，本专利技术的这些和其它优点将变得更清楚。用在汽车和建筑业的钠-钙-硅玻璃通常是用浮法玻璃生产法制备的，这种玻璃的特征在于列于下表的基本组成，组分的含量是以占总的玻璃组合物的重量百分比为基础的表I 本专利技术的蓝色玻璃组合物使用了这一基本钠-钙-硅玻璃组成，其中，附加地CaO+MgO是6至15％和Na2O+K2O是10至20％。此外，该蓝色玻璃组合物主要包括下列着色组分0.4至2.0％的以Fe2O3计的总的氧化钛、0.15至2.00％的以MnO2计的氧化锰、0.005至0.025％的以Co计的氧化钴和0至1.00％的以TiO2计的氧化钛。另外，本专利技术的蓝色玻璃在4.0毫米的厚度下具有下列光谱性能477至494纳米的主波长和6至40％的色纯度。按照本专利技术的方案制备的蓝色玻璃产品在4.0毫米的厚度下具有下列光谱性能使用照明剂A时，光透光率(LTA)为20至70％，在300至400纳米范围内测定的紫外线(UV)透光率小于62％，在760至2120纳米范围内测定的红外线(IR)透光率小于54％。本专利技术玻璃的优选实施方案包括LTA小于60％，UV透光率小于50％和IR透光率小于45％。本专利技术最优选的实施方案包括LTA小于50％、UV透光率小于40％和IR透光率小于30％。一般，随着玻璃组合物中着色剂含量的增加，玻璃的％LTA、％IR和％UV透光率下降。同样，对于给定的玻璃组合物，玻璃的厚度增加，较厚玻璃的透光率降低。优选，主波长为480至488纳米，色纯度为10至30％。更优选，主波长为48本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸收紫外线和红外线的蓝色玻璃组合物，基本玻璃组合物包括：６８至７５％ＳｉＯ↓［２］、１０至１８％Ｎａ↓［２］Ｏ、５至１５％ＣａＯ、０至１０％ＭｇＯ、０至５％Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］和０至５％Ｋ↓［２］Ｏ，其中ＣａＯ＋ＭｇＯ为６至１５％和Ｎａ↓［２］Ｏ＋Ｋ↓［２］Ｏ为１０至２０％；同时，着色剂基本上由０．４至２．０％的以Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］计的总的氧化铁、０．１５至２．００％的以ＭｎＯ↓［２］计的氧化锰、０．００５至０．０２５％的以Ｃｏ计的氧化钴和０至１．００％的以ＴｉＯ↓［２］计的氧化钛组成，上述重量百分比是以蓝色玻璃组合物的总重量为基础的；在蓝色玻璃的厚度是４．０毫米时主波长是４７７至４９４，色纯度是６至４０％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯维克托琼斯，爱德华纳什德布洛斯，
申请(专利权)人：福特汽车公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]