低铁、高氧化还原比以及高铁、高氧化还原比的钠钙硅玻璃及其制造方法_2

文档序号:9400633阅读:来源:国知局
玻璃,具有大于等于0.10wt % 的总铁的钠钙硅玻璃是高铁玻璃。一般且非限于本发明,高铁钠钙硅玻璃具有在大于等于 0? 10wt% 至 2. Owt% ;大于等于 0? 10wt% 至 1. 5wt% ;大于等于 0? 10wt% 至 0? 10wt% ;且大 于等于0. 10wt%至0. 80wt%范围内的总铁。
[0028] 高氧化还原比是在等于0. 2至0. 6的范围内,然而,本发明并不限于此,且设想范 围为0. 3至0. 6、0. 4至0. 6及0. 5至0. 6。美国专利第6, 962, 887号公开的玻璃具有在 0. 2-0. 6范围内的氧化还原比和在大于0至等于0. 02wt%范围内的总铁(以Fe203表示), 其是低铁钠钙硅玻璃。美国专利第6, 313, 053号公开的玻璃具有在0. 2-0. 6范围内的氧化 还原比和在等于0. l〇wt%至0. 90wt%范围内的总铁(以Fe203表示),其是高铁钠f丐娃玻 璃。
[0029] 如现在可以理解的,本发明涉及制造高铁、高氧化还原钠钙硅玻璃及低铁、高氧化 还原钠钙硅玻璃,且不限于光学性能(例如紫外光、可见光及红外光透射率及吸收率和玻 璃颜色)及物理性能(例如玻璃厚度)。在限定本发明玻璃的一个非限制性实施方案中,可 参考紫外光、可见光和红外光的透射率和吸收率的具体范围或值,和/或玻璃的颜色和/或 物理性能(例如玻璃的厚度)来识别本发明的特定玻璃和/或通过本发明的实施所制造的 玻璃。以下呈现的是加入玻璃配合料和/或熔融玻璃以改变本发明的玻璃的光学和物理性 能的普通添加剂,例如着色添加剂。
[0030] 本文所公开的玻璃组分的"硫"含量根据标准分析做法以so3表示,而与其实际存 在形式无关。
[0031] 如本文所采用的,"可见光透射率"和"主波长"值为采用传统CIE光源C和2度观 察角测定的值。本领域技术人员会理解,例如可见光透射率和主波长的性能可以以等效标 准厚度,例如5.5毫米("mm")计算,即使所测量的玻璃样品的实际厚度不同于该标准厚 度。
[0032] 实施本发明的一个非限制性实施方案以制造低铁、高氧化还原玻璃,例如,但不 限于公开在美国专利第6, 962, 887号中的类型,其提供了一种美学上需要的玻璃,该玻璃 在玻璃板的正交(即垂直)方向具有高可见光透射率,但是当从边缘观察时,具有美学上 令人愉悦的蓝色或天蓝色边缘颜色。"高可见光透射率"意味着对于从2_至25_板厚度 的玻璃,其在5. 5_等效厚度处的可见光透射率大于或等于85%,例如大于或等于87%, 例如大于或等于90 %,例如大于或等于91 %,例如大于或等于92 %。"可见光"是指具有在 380纳米(nm)至770nm范围内的波长的电磁辐射。"蓝色边缘颜色"或"天蓝色边缘颜色" 玻璃是指在5. 5_的等效厚度处,当从边缘观察时具有在480纳米("nm")至510nm范围 内,例如在485nm至505nm的范围内,例如在486nm至500nm的范围内,例如在487至497nm 的范围内的主波长。
[0033] 在本发明的另一非限制性实施方案中,实施本发明以制造尚铁Fe20 3、尚氧化还原 玻璃,例如,但不限于美国专利第6, 313, 053号所公开的类型,其提供了一种蓝色着色玻 璃,该蓝色着色玻璃是采用标准钠钙硅玻璃基础组分及添加的铁和钴,以及任选的铬作为 阳光辐射吸收材料及着色剂。尤其是,该蓝色着色玻璃包含约〇. 40至1. Owt %、优选约0. 50 至0? 75wt%的总铁Fe203;约4至40ppm、优选约4至20ppm的C〇0,及0至lOOpprn的氧化 铬("Cr 203")。本发明玻璃的氧化还原比大于0. 35至0. 60,且优选在0. 35至0. 50之间。 在本发明的一个特殊实施方案中,该玻璃具有至少55 %的光透射率,及由485至489纳米的 主波长和约3%至18%的激发纯度所表征的颜色。在本发明的另一实施方案中,该玻璃在 约0. 154英寸(3. 9mm)的厚度处具有至少65%的光透射率,及由485至492纳米的主波长 和约3%至18%的激发纯度所表征的颜色。
[0034] 如所理解的,本发明不限于上面讨论的着色添加剂,现有技术中已知的用于钠钙 硅玻璃的任何着色添加剂都可用于本发明的实施,例如,但不限于选自C〇0、Se、NiO、C1、 V205、Ce02、Cr203、Ti0 2、Er203、Nd203、Mn0 2、La203及其组合的着色剂。
[0035] 如现在可以理解的,本发明不限于用于实施本发明以制造本发明的玻璃的工艺和 /或设备,且在本发明的实施中可采用现有技术中已知的任何玻璃制造工艺和/或设备。
[0036] 如果需要,参照图1和2,其示出了传统的连续给料、横火焰的玻璃熔化和非真空 澄清熔炉20,该熔炉具有由耐火材料制成的底部22、顶部24和侧壁26所形成的外壳。通 过熔炉20的延长部32中称作装填投料口的入口 30以任何便利或通常的方式将玻璃配合 料28引入,以形成漂浮在熔融玻璃38表面36上的毯式料层34。如图1A和1B所示,玻璃 的总体行进是从图中的左边向右边,朝向本领域中所用类型的玻璃成形室40的进入端以 制造浮法平板玻璃。
[0037] 熔化配合料28并且加热熔融玻璃38的火焰(未示出)自沿着侧壁26间隔开的燃 烧器小炉口 42 (参见图2)喷出,并且指向且横穿熔融玻璃38的表面36。如本领域技术人员 所已知的,在第一半个加热周期期间,火焰从池窑20 -侧的每个小炉口中的喷嘴43 (参见 图2)喷出,同时熔炉的废气移动通过该熔炉相对侧的小炉口。在第二半个加热周期期间, 使所述小炉口的作用反转,废气小炉口是燃烧小炉口,而燃烧小炉口是废气小炉口。图1和 2中所示类型的熔炉的燃烧周期在本领域是公知的并且认为没有必要进一步加以讨论。如 本领域技术人员可以理解的,本发明设想使用空气和燃料气体的混合物、或氧气和燃料气 体的混合物来产生加热配合料和熔融玻璃的火焰。对于在图1中所示类型的熔炉中使用氧 气和燃料气体的讨论,可参考美国专利第4, 604, 123号、第6, 962, 887号、第7, 691,783号 和第8, 420, 928号,这些专利通过引用并入本文。
[0038] 玻璃配合料28随着从配合料给料端或投料口端壁46向下游移动而在熔炉20的 熔化部48中熔化,熔融玻璃38通过炉腰54向熔炉20的澄清部56移动。在澄清部56中, 熔融玻璃38中的气泡被除去,并且在熔融玻璃38通过澄清部56时将该熔融玻璃混合或均 化。将熔融玻璃38以任何便利或通常的方式从澄清部56输送到玻璃成形室40中所容纳 的熔融金属池(未示出)。随着输送的熔融玻璃38在熔融金属池(未示出)上移动通过 玻璃成形室40,对熔融玻璃进行尺寸调节和冷却。尺幅稳定的经尺寸调节的玻璃带(未示 出)从玻璃成形室40移出进入退火窑(未示出)。图1和2中所示类型的以及前文所讨论 的类型的玻璃制造设备是本领域中公知的并且认为没有必要进一步加以讨论。
[0039]图3中所示的是用于熔化玻璃配合料和澄清熔融玻璃的连续给料玻璃熔化和真 空澄清设备78。将优选为粉状的配合料80供给到液化容器的腔体82 (例如转鼓84)中。 配合料80的层状物86保持在辅以鼓的旋转的容器84的内壁上并且起到隔热衬里的作用。 随着衬里84表面上的配合料80暴露于腔体82内的热,其形成液化层88,该液化层88从容 器84的底部92处的中心排出口 90流出到达熔解容器94以完成来自容器84的液化材料 中未熔化颗粒的熔解。
[0040] 阀96控制材料从熔解容器94到通常为圆柱形的垂直竖立的容器98中的流动, 所述垂直竖立的容器98具有隐蔽在气密、水冷外壳100中的内部陶瓷耐火材料衬里(未 示出)。经澄清的玻璃的熔融液流102从澄清容器98的底部自由落下并且可传送到玻璃 制造工艺中的后续阶段。对于图3中所示设备78的操作的详细讨论,可参考美国专利第 4, 792, 536 号。
[0041]可以采用任何已知的玻璃制造工艺来制造本发明的玻璃。例如,但不限于本发明, 可以用如图3中所示的多阶段熔化和真空辅助澄清操作来制造本发明的低铁和高铁、高氧 化还原玻璃。该已知工艺的澄清阶段是在真空下进行,以降低溶解的气体和挥发气体成分, 特别是含硫成分的浓度。如本领域技术人员所理解的,可有利地从一定的浮法玻璃组分中 除去含硫成分,因为玻璃中的硫和铁的结合可导致玻璃在高氧化还原比,例如,铁氧化还原 比超过0. 4,特别是超过0. 5时,由于硫化铁(惯常也称作硫化铁(iron sulfide)或多硫 化铁(iron polysulfide))的形成导致的玻璃的琥珀色着色。硫化铁可贯穿块体玻璃形成 或形成在玻璃板的条纹或层中。如本文所采用的,术语"块体玻璃"是指在形成玻璃的过程 中没有化学改变的玻璃块(例如玻璃板)的内部部分。对于由浮法玻璃工艺制造的2毫米 (或更厚的玻璃板,该块体玻璃不包括邻近玻璃表面(例如外侧25微米(从玻璃表 面开始测量))的该玻璃的外部区域。在该已知工艺的真空澄清阶段中的气态硫成分的消 除有助于防止在玻璃中硫化铁的形成,且由此有助于防止琥珀色着色。
[0042] 在本发明的优选实施中,采用传统的非真空浮法玻璃系统来制造本发明的玻璃。 "传统"或"非真空"浮法玻璃系统是指在玻璃熔化或澄清操作过程中,熔融玻璃不经受例如 在美国专利第4, 792, 536号和第5, 030, 594号中的真空阶段。在本发明的一个实施方案中, 玻璃可以基本上无硫。"基本上无硫"是指不向玻璃组分中有意添加含硫化合物。然而,由 于在配合料或其它来源(包括碎玻璃)中的杂质,在玻璃中可以存在痕量硫。"痕量硫"是 指硫在大于〇wt %至0. 03wt %的范围内。在另一实施方案中,可以将含硫材料(例如含硫澄 清助剂)有意加入玻璃组分,例如,为了改进玻璃配合料的熔融特性。然而,在该实施方案 中,如果有意添加这类含硫材料,可以这样的方式加入,使得残留的硫含量(例如,留在最 终得到的块体玻璃中的30 3的平均量)为小于或等于0. 2wt%,例如小于或等于0. 15wt%, 例如小于0. llwt%,例如小于或等于0. lwt%,例如小于或等于0. 08wt%,例如小于或等于 0. 05wt%。在一个实施方案中,残留的硫可以在0. 005wt%至0. 2wt%的范围内。
[0043]如上所述且如图1和2中所示,传统浮法玻璃系统一般包括熔炉或熔化器,玻璃配 合料投入其中进行熔融。在本发明的一个实施中,该熔化器可以是氧气燃料熔炉,在该熔炉 中,将燃料与氧气混合以提供热来熔融配合料。在本发明的另一实施中,该熔化器可以是传 统的空气-燃料熔化器,在该熔化器中,将空气与燃烧燃料混合,以提供热来熔融配合料。 在本发明的又一进一步的实施中,该熔化器可以是混合型熔化器,其中,传统的空气型熔化 器增配有氧气枪,以在燃烧前供给加热的空气以氧气。
[0044]在氧气燃料熔炉中熔化配合料制造的玻璃与在传统的空气
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