高透过率的节能环保玻璃的制作方法

文档序号:1813402阅读:505来源:国知局
专利名称:高透过率的节能环保玻璃的制作方法
技术领域
本发明涉及一种高透过率节能环保玻璃,广泛应用于汽车挡风玻璃、建筑玻璃、眼 镜玻璃以及实验仪器,属于玻璃制备领域。
背景技术
近年来随着我国经济的迅速发展,汽车以及建筑业也迅猛发展,然而重工业排放 的有害气体使臭氧层破坏日益严重,紫外线辐射强度增加,汽车以及建筑物内的豪华装饰 受紫外线照射的破坏日趋严重。夏季,汽车以及建筑物等受太阳光近红外线的影响,温度较 高,极大的增加了空调负荷,消耗了大量的能源。一些特殊的实验仪器需要在低紫外线和红 外线照射,高可见光的环境下工作,因此研究一种有效地防止紫外线和红外线的透过,增加 可见光透过的玻璃成为玻璃领域的一大研究方向。玻璃领域中已经研制出几种防紫外线和红外线的玻璃,例如,日本板硝子株式会 社在中国申请的专利CN 1336904A,一种具有绿色色调的红外和紫外辐射吸收玻璃,更 加具体的讲,它具有高透射率和浅蓝绿色调,这种玻璃含有以重量%计算的如下成分钠 钙-二氧化硅碱性玻璃,和一些着色成份;着色成分包含以I^e2O3计0. 40%至低于0. 58%的 总氧化铁(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计的FeO。日本板硝子株式会社在中国申请的专利CN 1167093A,公开了一种是用于汽车或 建筑物的窗户的绿色的紫外线和红外线吸收玻璃。该玻璃以重量%计包括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 ;染色组分含有 0. 40-0. 70 以 Fe2O3 计总的氧化铁(T-Fe2O3)^l. 4-1. 7% CeO2 和 0-0. 5% TiO2,其中 27-40%重量的以 Fe2O3 计的 T-Fe2O3 ^ FeO0上海耀华皮尔金顿玻璃股份有限公司申请的专利CN 1451621A,提供了一种强吸 收紫外和红外的绿色玻璃,其是在普通钠钙硅平板玻璃成分中添加着色剂,着色剂的配比 是着色剂中总铁含量(Fe2O3)在0. 5 0. 9%之间,其中总铁中的亚铁(Fe2+)含量在18 28%, TiO2的含量为0. 2 0. 7%, CeO2的含量为0. 05 0. 15%。这种玻璃的颜色为深绿 色,其优点是,紫外线透过率不超过17 %,红外线透过率不超过28 %,可见光透过率70 %以 上。美国PPG公司在中国申请的专利CN 1165788A,提供了一种绿色玻璃,它采用标 准的钠-钙-硅玻璃基础组合物作为红外线和紫外线辐射吸收物质和着色剂的铁、铈、铬和 任选的钛。该绿色玻璃含有0. 50-1. 0%重量总铁、约0. 35-0. 65%重量!^e2O3、约0. 8-1. 5% 重量CeO2,以及约20-150PPMCr203。该组合物具有至少约65%的透光性(LTA)、不超过38% 的总太阳紫外线透过性(TSUV)、不超过约35%的总太阳红外线透过性(TSIR)。本发明的玻 璃具有主波长在500-550纳米范围的绿色,其色纯度不超过约5%。PPG公司在中国申请的ZL 97104961.0专利,涉及了一种“红外和紫外辐射吸收绿 色玻璃组合物”,它采用标准的钠钙硅玻璃基础组合物和作为红外和紫外吸收物质和着色剂的铁、铈、铬和任选的钛。该玻璃具有至少约65%的透光性(LAT),不超过约38%的总太 阳紫外线透过性(TSUV)。 以上发明大多利用加入大量的氧化铁、氧化铈和氧化钛等来达到着色和吸收紫外 和红外的作用,实验中发现,氧化铈和氧化钛对紫外线有一定的吸收作用,但对近红外线基 本没有吸收作用,对红外线起到吸收作用的是狗2+,但在玻璃中铁大部分是以!^3+存在的, 要想得到1 2+就必须加入高温还原剂,然而铁在玻璃中的1 2+和1 3+都会使玻璃着色,使玻 璃的透过率下降。

发明内容
本发明的目的在于提供一种具有较高的可见光透过率能,能够强烈地吸收紫外线 和红外线的高透过率节能环保玻璃。技术解决方案本发明以普通钠钙硅浮法玻璃的组成作为基础,配料中再加入狗203、SnCl2, ( (CO3) 3、Nd2 (CO3)3、单质%,各组分配比按重量百分计氧化硅SiO2 64 85%
氧化钠Na2O 6 --14%
氧化钙CaO 4 ‘12%
氧化镁MgO 2 ‘7%
氧化铝Al2O3 0 ‘ 3%
氧化铁Fe2O3 0.1 0. 2%
氯化亚锡SnCl2 0.2 0. 4%
碳酸铈Ce2 (CO3);3 0. 05 0. 08%
碳酸钕Nd2 (CO3);3 0. 03 0. 05%
单质硒Se 0. 02 0. 04%
该种4mm厚玻璃具有在380 780nm波长的可见光透过率大于89 %,在280 380nm波长的紫外线透过率小于25%的,在780 2500nm波长的近红外线的透过率小于60%。
本发明另一实施方案高透过率的节能环保玻璃,在普通钠钙硅浮法玻璃中加入Fii2O3、SnCl2、Ce2 (CO3)3、Nd2 (CO3) 3、单质%,各组分配比按重量百分计
氧化硅SiO2 64 85%
氧化钠Na2O 6 --14%
氧化钙CaO 4 ‘12%
氧化镁MgO 2 ‘7%
氧化铝Al2O3 0 ‘ 3%
氧化铁Fe2O3 0.2 0. 4%
氯化亚锡SnCl2 0.4 0. 7%
碳酸铈Ce2 (CO3);3 0. 08 0.
碳酸钕Nd2 (CO3);3 0. 05 0. 07%
单质硒Se 0. 04 0. 06%
该种4mm厚玻璃具有在380一.780rlm波长的可见光透过率大于88%,在280—380rlm波长的紫外线透过率小于12%的,在780—2500~\m波长的近红外线的透过率小于45%。
氧化钠Na,。6一14%
氧化钙Ca。4一12%
氧化铝Al,。,o一3%
氧化铁Fe,。,o.4一o.6%
氯化亚锡SnCl,o.6一o.8%
碳酸铈Ce,(C。,),o.1一o.12%
碳酸钕N山(C。,),o.07一o.1%
单质硒Seo.06一o.09%
该种4mm厚玻璃具有在380一.780rlm波长的可见光透过率大于88%,在280—380rlm波长的紫外线透过率小于8%的,在.780—2500rlm波长的近红外线的透过率小于18%。
本发明第四种实施方案高透过率的节能环保玻璃,在普通钠钙硅浮法玻璃中加入Fe,。,1SnCl,1Ce,(C。,),1Nd,(C。,),1单质Se,各组分配比按重量百分计
氧化硅Si。,64—85%
氧化钠Na,。6一14%
氧化镁Mg()2—7%
氧化铝Al,。,o一3%
氯化亚锡SnCl,o.8一1%
单质硒Seo.09一o.12%
Si。,是构成玻璃骨架的主要成分,能降低玻璃的热膨胀系数,提高玻璃的热稳定性1化学稳定性1软化温度1耐热性1硬度1机械强度和黏度等。含量过低,玻璃的各种性能会下降,含量过高,原料难以熔化。
Na,。是玻璃网络外体氧化物,可以降低玻璃的黏度,使玻璃易于熔融,是玻璃良好的助溶剂,但同时它会增加玻璃的热膨胀系数,降低玻璃的热稳定性、化学稳定性和机械强 度,所以不能引入过多,一般不超过18%,引入过少,玻璃的熔化效果就差。CaO是玻璃网络外体氧化物,在玻璃中的主要作用是稳定剂,即增加玻璃的化学稳 定性和机械强度,但含量较高时,使玻璃的结晶倾向增大,而且易使玻璃发脆,一般不超过 12. 5%。氧化铁是砂岩中含有的一种杂质,它的存在形式有FeO和!^e2O3两种,FeO会使玻 璃呈青绿色,狗203会使玻璃呈黄绿色,低价铁的着色能力大约为高价铁着色能力的10倍。 不管是高价铁还是低价铁都会降低玻璃的透明度,所以玻璃中含铁量增加会降低透明度和 光泽度,影响玻璃的质量。Fe2+和!^3+对紫外线都有强烈的吸收作用,但Fe2+对红外线具有 强烈的吸收作用,Fe3+对红外线基本没有吸收作用。氯化亚锡是无色或白色斜晶系结晶。相对密度2. 710。熔点37. 7V。在熔点下分 解为盐酸和碱式盐。在空气中逐渐被氧化成不溶性氯氧化物。还是一种还原剂,能将玻璃 中大部分的I^e2O3完全还原为狗0,但是成本较高。Ci52(CO3)3在高温下可分解为CeO2,在玻璃中CeO2可以起到吸收紫外线的作用,本 发明中选用Ce(CO3)2而不直接选用CeO2,是因为Ce2 (CO3) 3高温分解释放出(X)2气体能够加 速玻璃中气泡的逸出,替代了部分芒硝,降低了环境污染。CeO2在高温下还可以继续分解,化学式如下
2Ce203+02 1200°c > 4Ce02
2Ce02 1400°c > Ce203+
CeO2在高温反应中做氧化剂,即可以还原氧化铁减弱铁的着色能力,又可以起到 澄清和吸收紫外线的功能。但( 含量不能过高,过高容易使高价铁含量增加,使玻璃显 淡黄色。Nd2(CO3)3在高温下可分解出Nd2O3,同时释放出CO2气体,加速了玻璃液的澄清过 程,Nd2O3能将玻璃着成淡紫色,可与铁的浅蓝绿色中和,强烈吸收568 590nm黄色光部分, 同时Nd2O3对紫外线有一定的吸收作用。单质硒可以在中性条件下存在于玻璃中,产生淡紫红色,与CeO2混合使用,在玻璃 熔制过程中它能把硒氧化转变为无色的硒酸盐,在还原气氛下,无色硒酸盐分解形成紫色 单质硒,使玻璃着成紫色,正好与狗2+的青绿色互补。本发明高透过率的节能环保玻璃具有较高的可见光透过率,能够强烈地吸收紫外 线和红外线,且可以直接在普通浮法玻璃配料的基础上进行成份设计,并能够实现工业化 生产,成本较低且经济环保,是汽车、建筑、眼镜玻璃以及实验仪器等防护性玻璃的最佳选 择。
具体实施例方式本发明将通过下面的实例进行更详细的描述,但是本发明不受限于以下实施例。以下实施例中均使用普通浮法玻璃的基础配料,各成分含量如表1 表1实施例基础配料成分表(按重量百分比计)
权利要求
1.高透过率节能环保玻璃,其特征在于,在普通钠钙硅浮法玻璃中加入Fe203、SnCl2, Ce2 (CO3) 3、Nd2 (CO3)3、单质Se作为紫外线和红外线的吸收剂,各组分配比按重量百分计氧化硅 Si02:64 85% 氧化钠 Na2O :6 14% 氧化钙 CaO :4 12% 氧化镁 Mg0:2 7% 氧化铝 Al2O3=O 3% 氧化铁 Fe2O3 :0. 1 0. 2% 氯化亚锡 SnCl2 :0. 2 0. 4% 碳酸铈 Ce2 (CO3) 3 0. 05 0. 08 % 碳酸钕 Nd2 (CO3) 3 0. 03 0. 05 % 单质硒 Se :0. 02 0. 04%。
2.按权利要求1所述的高透过率节能环保玻璃,其特征在于该种4mm厚玻璃具有在 380 780nm波长的可见光透过率大于89%,在280 380nm波长的紫外线透过率小于 25% ;在780 2500nm波长的近红外线的透过率小于60%。
3.高透过率节能环保玻璃,其特征在于在普通钠钙硅浮法玻璃加入Fe203、SnCl2, Ce2 (CO3) 3、Nd2 (CO3)3、单质Se,各组分配比按重量百分计氧化硅 Si02:64 85% 氧化钠 Na2O :6 14% 氧化钙 CaO :4 12% 氧化镁 Mg0:2 7% 氧化铝 Al2O3=O 3% 氧化铁 Fe2O3 :0. 2 0. 4% 氯化亚锡 SnCl2 :0. 4 0. 7% 碳酸铈 Ce2 (CO3) 3 0. 08 0. 1 % 碳酸钕 Nd2 (CO3) 3 0. 05 0. 07 % 单质硒 Se :0. 04 0. 06%。
4.按权利要求3所述的高透过率节能环保玻璃,其特征在于该种4mm厚玻璃具有在 380 780nm波长的可见光透过率大于88%,在280 380nm波长的紫外线透过率小于 12% ;在780 2500nm波长的近红外线的透过率小于45%。
5.高透过率节能环保玻璃,其特征在于在普通钠钙硅浮法玻璃加入Fe203、SnCl2, Ce2 (CO3) 3、Nd2 (CO3)3、单质Se,各组分配比按重量百分计氧化硅 Si02:64 85% 氧化钠 Na2O :6 14% 氧化钙 CaO :4 12% 氧化镁 Mg0:2 7% 氧化铝 Al2O3=O 3% 氧化铁 Fe2O3 :0. 4 0. 6% 氯化亚锡 SnCl2 :0. 6 0. 8%碳酸铈 Ce2 (CO3) 3 :0. 1 0. 12% 碳酸钕 Nd2 (CO3) 3 0. 07 0· 1 % 单质硒 Se :0. 06 0. 09%。
6.按权利要求5所述的高透过率节能环保玻璃,其特征在于该种4mm厚玻璃具有在 380 780nm波长的可见光透过率大于88 %,在280 380nm波长的紫外线透过率小于8 % ; 在780 2500nm波长的近红外线的透过率小于18%。
7.高透过率节能环保玻璃,其特征在于在普通钠钙硅浮法玻璃加入Fe203、SnCl2, Ce2 (CO3) 3、Nd2 (CO3) 3、单质Se,各成分占玻璃重量百分比为氧化硅 Si02:64 85% 氧化钠 Na2O :6 14% 氧化钙 CaO :4 12% 氧化镁 Mg0:2 7% 氧化铝 Al2O3=O 3% 氧化铁 Fe2O3 :0. 6 0. 8% 氯化亚锡 SnCl2 0.8 碳酸铺 Ce2(CO3)3 :0. 12 0. 15% 碳酸钕 Nd2 (CO3) 3 :0. 1 0. 14% 单质硒 Se :0. 09 0. 12%。
8.按权利要求7所述的高透过率节能环保玻璃,其特征在于该种4mm厚玻璃具有在 380 780nm波长的可见光透过率大于88%,在280 380nm波长的紫外线透过率小于4% ; 在780 2500nm波长的近红外线的透过率小于15%。
全文摘要
本发明涉及一种高透过率的节能环保玻璃,它是在普通浮法玻璃的基础上加入Fe2O3、SnCl2、Ce2(CO3)3、Nd2(CO3)3、单质Se,使熔制出的玻璃厚度为4mm,其可见光透过率大于88%,紫外线透过率小于4%,红外线透过率小于15%。此种玻璃可强烈的吸收紫外线和红外线,且具有较高的可见光透过率,使用SnCl2作为还原剂,加入稀土元素,运用物理脱色的方法即提高了玻璃的透过率又提高了玻璃对紫外线和红外线的吸收率,可广泛的应用于汽车玻璃、建筑玻璃、眼镜玻璃以及实验仪器等防护性领域。
文档编号C03C3/11GK102092942SQ201010584638
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者张晓伟, 张永强, 李梅, 柳召刚, 王觅堂, 胡艳宏, 邵明迪 申请人:内蒙古科技大学
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