專利名稱：高透過率的節(jié)能環(huán)保玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃，廣泛應(yīng)用于汽車擋風(fēng)玻璃、建筑玻璃、眼 鏡玻璃以及實(shí)驗(yàn)儀器，屬于玻璃制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，汽車以及建筑業(yè)也迅猛發(fā)展，然而重工業(yè)排放 的有害氣體使臭氧層破壞日益嚴(yán)重，紫外線輻射強(qiáng)度增加，汽車以及建筑物內(nèi)的豪華裝飾 受紫外線照射的破壞日趨嚴(yán)重。夏季，汽車以及建筑物等受太陽光近紅外線的影響，溫度較 高，極大的增加了空調(diào)負(fù)荷，消耗了大量的能源。一些特殊的實(shí)驗(yàn)儀器需要在低紫外線和紅 外線照射，高可見光的環(huán)境下工作，因此研究一種有效地防止紫外線和紅外線的透過，增加 可見光透過的玻璃成為玻璃領(lǐng)域的一大研究方向。玻璃領(lǐng)域中已經(jīng)研制出幾種防紫外線和紅外線的玻璃，例如，日本板硝子株式會(huì) 社在中國申請(qǐng)的專利CN 1336904A，一種具有綠色色調(diào)的紅外和紫外輻射吸收玻璃，更 加具體的講，它具有高透射率和淺藍(lán)綠色調(diào)，這種玻璃含有以重量％計(jì)算的如下成分鈉 鈣-二氧化硅堿性玻璃，和一些著色成份；著色成分包含以I^e2O3計(jì)0. 40%至低于0. 58%的 總氧化鐵(T-Fe2O3)，0. 05 %至 0. 5 % 以下的 CeO2,0 至 0. 5 % 的 TiO2 及 0. 0001 %至 0. 002 % CoO，其中20%至低于30%的T-Fe2O3是以Fe2O3計(jì)的FeO。日本板硝子株式會(huì)社在中國申請(qǐng)的專利CN 1167093A，公開了一種是用于汽車或 建筑物的窗戶的綠色的紫外線和紅外線吸收玻璃。該玻璃以重量％計(jì)包括65-80% SiO2, 0-5 % Al2O3、 -10 % MgO,5-15 % CaO、10-18 % Na20,0-5 % K20,5-15 % MgO+CaO、10-20 % Na20+K20,0-5% B2O3 ；染色組分含有 0. 40-0. 70 以 Fe2O3 計(jì)總的氧化鐵(T-Fe2O3)^l. 4-1. 7% CeO2 和 0-0. 5% TiO2，其中 27-40%重量的以 Fe2O3 計(jì)的 T-Fe2O3 ^ FeO0上海耀華皮爾金頓玻璃股份有限公司申請(qǐng)的專利CN 1451621A，提供了一種強(qiáng)吸 收紫外和紅外的綠色玻璃，其是在普通鈉鈣硅平板玻璃成分中添加著色劑，著色劑的配比 是著色劑中總鐵含量(Fe2O3)在0. 5 0. 9%之間，其中總鐵中的亞鐵(Fe2+)含量在18 28%, TiO2的含量為0. 2 0. 7%, CeO2的含量為0. 05 0. 15%。這種玻璃的顏色為深綠 色，其優(yōu)點(diǎn)是，紫外線透過率不超過17 %，紅外線透過率不超過28 %，可見光透過率70 %以 上。美國PPG公司在中國申請(qǐng)的專利CN 1165788A，提供了一種綠色玻璃，它采用標(biāo) 準(zhǔn)的鈉-鈣-硅玻璃基礎(chǔ)組合物作為紅外線和紫外線輻射吸收物質(zhì)和著色劑的鐵、鈰、鉻和 任選的鈦。該綠色玻璃含有0. 50-1. 0%重量總鐵、約0. 35-0. 65%重量!^e2O3、約0. 8-1. 5% 重量CeO2,以及約20-150PPMCr203。該組合物具有至少約65%的透光性(LTA)、不超過38% 的總太陽紫外線透過性(TSUV)、不超過約35%的總太陽紅外線透過性(TSIR)。本發(fā)明的玻 璃具有主波長在500-550納米范圍的綠色，其色純度不超過約5%。PPG公司在中國申請(qǐng)的ZL 97104961.0專利，涉及了一種“紅外和紫外輻射吸收綠 色玻璃組合物”，它采用標(biāo)準(zhǔn)的鈉鈣硅玻璃基礎(chǔ)組合物和作為紅外和紫外吸收物質(zhì)和著色劑的鐵、鈰、鉻和任選的鈦。該玻璃具有至少約65%的透光性(LAT)，不超過約38%的總太 陽紫外線透過性(TSUV)。 以上發(fā)明大多利用加入大量的氧化鐵、氧化鈰和氧化鈦等來達(dá)到著色和吸收紫外 和紅外的作用，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，氧化鈰和氧化鈦對(duì)紫外線有一定的吸收作用，但對(duì)近紅外線基 本沒有吸收作用，對(duì)紅外線起到吸收作用的是狗2+，但在玻璃中鐵大部分是以!^3+存在的， 要想得到1 2+就必須加入高溫還原劑，然而鐵在玻璃中的1 2+和1 3+都會(huì)使玻璃著色，使玻 璃的透過率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有較高的可見光透過率能，能夠強(qiáng)烈地吸收紫外線 和紅外線的高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃。技術(shù)解決方案本發(fā)明以普通鈉鈣硅浮法玻璃的組成作為基礎(chǔ)，配料中再加入狗203、SnCl2, ( (CO3) 3、Nd2 (CO3)3、單質(zhì)％，各組分配比按重量百分計(jì)氧化硅SiO2 64 85%
氧化鈉Na2O 6 --14%
氧化鈣CaO 4 ‘12%
氧化鎂MgO 2 ‘7%
氧化鋁Al2O3 0 ‘ 3%
氧化鐵Fe2O3 0.1 0. 2%
氯化亞錫SnCl2 0.2 0. 4%
碳酸鈰Ce2 (CO3)；3 0. 05 0. 08%
碳酸釹Nd2 (CO3)；3 0. 03 0. 05%
單質(zhì)硒Se 0. 02 0. 04%
該種4mm厚玻璃具有在380 780nm波長的可見光透過率大于89 %，在280 380nm波長的紫外線透過率小于25%的，在780 2500nm波長的近紅外線的透過率小于60%。
本發(fā)明另一實(shí)施方案高透過率的節(jié)能環(huán)保玻璃，在普通鈉鈣硅浮法玻璃中加入Fii2O3、SnCl2、Ce2 (CO3)3、Nd2 (CO3) 3、單質(zhì)％，各組分配比按重量百分計(jì)
氧化硅SiO2 64 85%
氧化鈉Na2O 6 --14%
氧化鈣CaO 4 ‘12%
氧化鎂MgO 2 ‘7%
氧化鋁Al2O3 0 ‘ 3%
氧化鐵Fe2O3 0.2 0. 4%
氯化亞錫SnCl2 0.4 0. 7%
碳酸鈰Ce2 (CO3)；3 0. 08 0.
碳酸釹Nd2 (CO3)；3 0. 05 0. 07%
單質(zhì)硒Se 0. 04 0. 06%
該種4mm厚玻璃具有在380一．780rlm波長的可見光透過率大于88％，在280—380rlm波長的紫外線透過率小于12％的，在780—2500~＼m波長的近紅外線的透過率小于45％。
氧化鈉Na，。6一14％
氧化鈣Ca。4一12％
氧化鋁Al，。，o一3％
氧化鐵Fe，。，o．4一o．6％
氯化亞錫SnCl，o．6一o．8％
碳酸鈰Ce，(C。，)，o．1一o．12％
碳酸釹N山(C。，)，o．07一o．1％
單質(zhì)硒Seo．06一o．09％
該種4mm厚玻璃具有在380一．780rlm波長的可見光透過率大于88％，在280—380rlm波長的紫外線透過率小于8％的，在．780—2500rlm波長的近紅外線的透過率小于18％。
本發(fā)明第四種實(shí)施方案高透過率的節(jié)能環(huán)保玻璃，在普通鈉鈣硅浮法玻璃中加入Fe，。，1SnCl，1Ce，(C。，)，1Nd，(C。，)，1單質(zhì)Se，各組分配比按重量百分計(jì)
氧化硅Si。，64—85％
氧化鈉Na，。6一14％
氧化鎂Mg()2—7％
氧化鋁Al，。，o一3％
氯化亞錫SnCl，o．8一1％
單質(zhì)硒Seo．09一o．12％
Si。，是構(gòu)成玻璃骨架的主要成分，能降低玻璃的熱膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性1化學(xué)穩(wěn)定性1軟化溫度1耐熱性1硬度1機(jī)械強(qiáng)度和黏度等。含量過低，玻璃的各種性能會(huì)下降，含量過高，原料難以熔化。
Na，。是玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，可以降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔融，是玻璃良好的助溶劑，但同時(shí)它會(huì)增加玻璃的熱膨脹系數(shù)，降低玻璃的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng) 度，所以不能引入過多，一般不超過18%，引入過少，玻璃的熔化效果就差。CaO是玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，在玻璃中的主要作用是穩(wěn)定劑，即增加玻璃的化學(xué)穩(wěn) 定性和機(jī)械強(qiáng)度，但含量較高時(shí)，使玻璃的結(jié)晶傾向增大，而且易使玻璃發(fā)脆，一般不超過 12. 5%。氧化鐵是砂巖中含有的一種雜質(zhì)，它的存在形式有FeO和!^e2O3兩種，F(xiàn)eO會(huì)使玻 璃呈青綠色，狗203會(huì)使玻璃呈黃綠色，低價(jià)鐵的著色能力大約為高價(jià)鐵著色能力的10倍。 不管是高價(jià)鐵還是低價(jià)鐵都會(huì)降低玻璃的透明度，所以玻璃中含鐵量增加會(huì)降低透明度和 光澤度，影響玻璃的質(zhì)量。Fe2+和!^3+對(duì)紫外線都有強(qiáng)烈的吸收作用，但Fe2+對(duì)紅外線具有 強(qiáng)烈的吸收作用，F(xiàn)e3+對(duì)紅外線基本沒有吸收作用。氯化亞錫是無色或白色斜晶系結(jié)晶。相對(duì)密度2. 710。熔點(diǎn)37. 7V。在熔點(diǎn)下分 解為鹽酸和堿式鹽。在空氣中逐漸被氧化成不溶性氯氧化物。還是一種還原劑，能將玻璃 中大部分的I^e2O3完全還原為狗0，但是成本較高。Ci52(CO3)3在高溫下可分解為CeO2，在玻璃中CeO2可以起到吸收紫外線的作用，本 發(fā)明中選用Ce(CO3)2而不直接選用CeO2,是因?yàn)镃e2 (CO3) 3高溫分解釋放出(X)2氣體能夠加 速玻璃中氣泡的逸出，替代了部分芒硝，降低了環(huán)境污染。CeO2在高溫下還可以繼續(xù)分解，化學(xué)式如下
2Ce203+02 1200°c > 4Ce02
2Ce02 1400°c > Ce203+
CeO2在高溫反應(yīng)中做氧化劑，即可以還原氧化鐵減弱鐵的著色能力，又可以起到 澄清和吸收紫外線的功能。但( 含量不能過高，過高容易使高價(jià)鐵含量增加，使玻璃顯 淡黃色。Nd2(CO3)3在高溫下可分解出Nd2O3，同時(shí)釋放出CO2氣體，加速了玻璃液的澄清過 程，Nd2O3能將玻璃著成淡紫色，可與鐵的淺藍(lán)綠色中和，強(qiáng)烈吸收568 590nm黃色光部分， 同時(shí)Nd2O3對(duì)紫外線有一定的吸收作用。單質(zhì)硒可以在中性條件下存在于玻璃中，產(chǎn)生淡紫紅色，與CeO2混合使用，在玻璃 熔制過程中它能把硒氧化轉(zhuǎn)變?yōu)闊o色的硒酸鹽，在還原氣氛下，無色硒酸鹽分解形成紫色 單質(zhì)硒，使玻璃著成紫色，正好與狗2+的青綠色互補(bǔ)。本發(fā)明高透過率的節(jié)能環(huán)保玻璃具有較高的可見光透過率，能夠強(qiáng)烈地吸收紫外 線和紅外線，且可以直接在普通浮法玻璃配料的基礎(chǔ)上進(jìn)行成份設(shè)計(jì)，并能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化 生產(chǎn)，成本較低且經(jīng)濟(jì)環(huán)保，是汽車、建筑、眼鏡玻璃以及實(shí)驗(yàn)儀器等防護(hù)性玻璃的最佳選 擇。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明將通過下面的實(shí)例進(jìn)行更詳細(xì)的描述，但是本發(fā)明不受限于以下實(shí)施例。以下實(shí)施例中均使用普通浮法玻璃的基礎(chǔ)配料，各成分含量如表1 表1實(shí)施例基礎(chǔ)配料成分表(按重量百分比計(jì))
權(quán)利要求
1.高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃，其特征在于，在普通鈉鈣硅浮法玻璃中加入Fe203、SnCl2, Ce2 (CO3) 3、Nd2 (CO3)3、單質(zhì)Se作為紫外線和紅外線的吸收劑，各組分配比按重量百分計(jì)氧化硅 Si02:64 85% 氧化鈉 Na2O :6 14% 氧化鈣 CaO :4 12% 氧化鎂 Mg0:2 7% 氧化鋁 Al2O3=O 3% 氧化鐵 Fe2O3 :0. 1 0. 2% 氯化亞錫 SnCl2 :0. 2 0. 4% 碳酸鈰 Ce2 (CO3) 3 0. 05 0. 08 % 碳酸釹 Nd2 (CO3) 3 0. 03 0. 05 % 單質(zhì)硒 Se :0. 02 0. 04%。
2.按權(quán)利要求1所述的高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃，其特征在于該種4mm厚玻璃具有在 380 780nm波長的可見光透過率大于89%，在280 380nm波長的紫外線透過率小于 25% ；在780 2500nm波長的近紅外線的透過率小于60%。
3.高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃，其特征在于在普通鈉鈣硅浮法玻璃加入Fe203、SnCl2, Ce2 (CO3) 3、Nd2 (CO3)3、單質(zhì)Se，各組分配比按重量百分計(jì)氧化硅 Si02:64 85% 氧化鈉 Na2O :6 14% 氧化鈣 CaO :4 12% 氧化鎂 Mg0:2 7% 氧化鋁 Al2O3=O 3% 氧化鐵 Fe2O3 :0. 2 0. 4% 氯化亞錫 SnCl2 :0. 4 0. 7% 碳酸鈰 Ce2 (CO3) 3 0. 08 0. 1 % 碳酸釹 Nd2 (CO3) 3 0. 05 0. 07 % 單質(zhì)硒 Se :0. 04 0. 06%。
4.按權(quán)利要求3所述的高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃，其特征在于該種4mm厚玻璃具有在 380 780nm波長的可見光透過率大于88%，在280 380nm波長的紫外線透過率小于 12% ；在780 2500nm波長的近紅外線的透過率小于45%。
5.高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃，其特征在于在普通鈉鈣硅浮法玻璃加入Fe203、SnCl2, Ce2 (CO3) 3、Nd2 (CO3)3、單質(zhì)Se，各組分配比按重量百分計(jì)氧化硅 Si02:64 85% 氧化鈉 Na2O :6 14% 氧化鈣 CaO :4 12% 氧化鎂 Mg0:2 7% 氧化鋁 Al2O3=O 3% 氧化鐵 Fe2O3 :0. 4 0. 6% 氯化亞錫 SnCl2 :0. 6 0. 8%碳酸鈰 Ce2 (CO3) 3 :0. 1 0. 12% 碳酸釹 Nd2 (CO3) 3 0. 07 0· 1 % 單質(zhì)硒 Se :0. 06 0. 09%。
6.按權(quán)利要求5所述的高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃，其特征在于該種4mm厚玻璃具有在 380 780nm波長的可見光透過率大于88 %，在280 380nm波長的紫外線透過率小于8 % ； 在780 2500nm波長的近紅外線的透過率小于18%。
7.高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃，其特征在于在普通鈉鈣硅浮法玻璃加入Fe203、SnCl2, Ce2 (CO3) 3、Nd2 (CO3) 3、單質(zhì)Se，各成分占玻璃重量百分比為氧化硅 Si02:64 85% 氧化鈉 Na2O :6 14% 氧化鈣 CaO :4 12% 氧化鎂 Mg0:2 7% 氧化鋁 Al2O3=O 3% 氧化鐵 Fe2O3 :0. 6 0. 8% 氯化亞錫 SnCl2 0.8 碳酸鋪 Ce2(CO3)3 :0. 12 0. 15% 碳酸釹 Nd2 (CO3) 3 :0. 1 0. 14% 單質(zhì)硒 Se :0. 09 0. 12%。
8.按權(quán)利要求7所述的高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃，其特征在于該種4mm厚玻璃具有在 380 780nm波長的可見光透過率大于88%，在280 380nm波長的紫外線透過率小于4% ； 在780 2500nm波長的近紅外線的透過率小于15%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高透過率的節(jié)能環(huán)保玻璃，它是在普通浮法玻璃的基礎(chǔ)上加入Fe2O3、SnCl2、Ce2(CO3)3、Nd2(CO3)3、單質(zhì)Se，使熔制出的玻璃厚度為4mm，其可見光透過率大于88％，紫外線透過率小于4％，紅外線透過率小于15％。此種玻璃可強(qiáng)烈的吸收紫外線和紅外線，且具有較高的可見光透過率，使用SnCl2作為還原劑，加入稀土元素，運(yùn)用物理脫色的方法即提高了玻璃的透過率又提高了玻璃對(duì)紫外線和紅外線的吸收率，可廣泛的應(yīng)用于汽車玻璃、建筑玻璃、眼鏡玻璃以及實(shí)驗(yàn)儀器等防護(hù)性領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C03C3/11GK102092942SQ201010584638
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者張曉偉, 張永強(qiáng), 李梅, 柳召剛, 王覓堂, 胡艷宏, 邵明迪 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古科技大學(xué)