MXPA97008101A - Composiciones de vidrio coloreado - Google Patents

Abstract

Un vidrio de sílice, sódico, calizo que transmite la luz visible moderadamente con una tina azul verdoso que tiene, en un grosor nominal de 4mm., una transmitancia de la luz visible de aproximadamente 10%hasta aproximadamente 70%, y una transmitancia del calor solar directo de al menos un 5%menor que la transmitancia de luz visible. La composición del vidrio de sílice, sódico, calizo incluye los siguientes ingredientes esenciales:de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 3 por ciento por peso de Fe2O3, aproximadamente de 0.1 a aproximadamente 1 por ciento en peso de TiO3, y de aproximadamente 0 a 500 ppm de Co3O4 con un contenido de hierro ferroso a hierro total de aproximadamente 10%a aproximadamente 37%en peso.

Description

COMPOSICIONES DE VIDRIO COLOREADO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención La presente invención se relaciona con un vidrio coloreado azul verdoso que tiene una transmitancia de la luz visible moderada, una transmitancia reducida del calor solar y una transmitancia reducida a la radiación ultravioleta. Más particularmente, la presente invención se relaciona con la composición que utiliza colorantes de óxido de hierro, dióxido de titanio y, de manera opcional, óxido de cobalto para producir un vidrio adecuado para la utilización en automóviles y vidrios para su uso en la arquitectura. 2. Sumario de la Técnica Relacionada Se ha desarrollado una composición de vidrio para utilizarlos en la colocación de cristales que tiene una transmitancia reducida del calor solar directo (DSHT) y una transmitancia reducida a la radiación ultravioleta mientras permite una transmitancia adecuada de la luz visible. A pesar de que no está limitado a un uso particular, el vidrio coloreado azul verdoso de la presente invención presenta una combinación de propiedades que lo hace altamente adecuado para utilizarlo en las ventanillas laterales de los automóviles y como vidrio privados. La composición del vidrio de la presente invención reduce los problemas causados por el excesivo calor en días soleados y permite que pase una cantidad de luz visible mientras mantiene la privacidad en relación con el interior del vehículo. Más aún, el color azul verdoso del vidrio es agradable estéticamente y deseado para las aplicaciones en las ventanas laterales. Adicionalmente, los vidrios azul verdoso de la presente invención son para aplicaciones en el control solar en las ventanas y cristales en la arquitectura. Los vidrios de la presente invención tienen coordinados de color, como se definió en el sistema C de iluminación de CIELAB, que comprenden variaciones a* que van desde -20 hasta +7, b* desde -10 hasta +20. El termino "tinta azul verdosa" se utiliza en la presente para describir los vidrios que tienen tal coordinado de color. La presente composición es compatible con los métodos de manufactura de los vidrio planos convencionales. Generalmente, se conoce la manufactura de vidrio de sílice, sódico, calizo que absorbe radiación infrarroja o calor, por la incorporación al mismo de hierro. El hierro generalmente está presente en el vidrio tanto como óxido ferroso (FeO) y óxido férrico (Fe203) . El balance entre el óxido ferroso y el férrico tiene un efecto directo y material en el color y las propiedades de transmitancia del vidrio. A medida que se aumenta el contenido de óxido ferroso (como un resultado de la reducción química del óxido férrico) , aumenta la absorción infrarrojo y disminuye la absorción ultravioleta. El cambio hacia concentraciones más altas de FeO en relación con el Fe203 también causa un cambio en el color del vidrio desde un amarillo o un amarillo verdoso hasta verde oscuro, que reduce la transmitancia visible del vidrio. Por lo tanto, con el objetivo de obtener una mayor absorción infrarroja en el vidrio sin sacrificar la transmitancia visual, se ha considerado necesario en la técnica anterior producir vidrio con un contenido total de hierro bajo, que se reduce altamente del Fe203 hasta FeO. Adicionalmente, las composiciones de vidrio con alto contenido de hierro generalmente se evitan en los procesos en que el vidrio pasa desde el horno, a través de un baño de metal líquido a menos temperatura para que se solidifique debido a los problemas de fusión anticipada de las materias primas causada por los altos niveles de hierro. Sería una ventaja producir una composición de vidrio azul verdoso que tenga una alto contenido de hierro que proporcione una transmitancia a la luz visible moderada sin afectar de manera nociva la fusión de las materias primas en el lote de vidrio de sílice, sódico, calizo. Los altos niveles de hierro y otros colorantes esenciales podrían proporcionar una composición de vidrio azul verdoso deseable que tiene una transmitancia moderada de la luz visible.

También sería una ventaja proporcionan una composición de vidrio azul verdoso que tenga una transmitancia reducida a la luz solar directa y una transmitancia reducida a la radiación ultravioleta, mientras permite un nivel moderado de la transmitancia de la luz visible. Un vidrio que comprenda estas propiedades específicas es idealmente adecuado para vidrios en ventanas que proporcionen privacidad en aplicaciones para automóviles. El color azul verdoso y la transmitancia moderada de la luz visible son deseables para las aplicaciones en la ventanilla lateral de los automóviles. Además. las propiedades de transmitancia reducida de la luz solar podrían evitar el calentamiento excesivo en días soleados, y protege los componentes de tela y plásticos en el interior de los autos de la degradación causada por la radiación ultravioleta.

Sumario de la Invención De acuerdo con la presente invención, se proporciona un vidrio de sílice, sódico, calizo con una transmitancia moderada de la luz visible de una tinta azul verdosa (como de definió en la presente) que tiene, en una grosor de 4 mm nominal, una transmisión de luz visible de aproximadamente 10% hasta aproximadamente 70%, y una transmitancia directa del calor solar de al menos 5% menor a la transmitancia de la luz visible. Adicionalmente, los vidrio de la presente invención tienen una transmitancia de la radiación ultravioleta menor a 42% 1. La composición del vidrio de sílice, sódico, calizo de la presente invención se entinta en una color azul verdoso por medio de la inclusión de ingredientes esenciales de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 3 por ciento por peso de Fe203, aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 1 por ciento por peso de Ti02, y aproximadamente 0 hasta 500 ppm, Co304. Adicionalmente, el hierro ferroso del contenido total de hierro de la composición es de aproximadamente 10% hasta aproximadamente 37% por peso (es decir, el porcentaje total de hierro como hierro ferroso (FeO) es de entra 10% y 37% 2) . 1 Los resultados de la transmitancia de radiación se basan en las siguientes variaciones de longitud de onda: Ultravioleta 300-400 nanómetros Visible 380-780 nanómetros Total solar 300-2130 nanómetros 2 Como en bien sabido, el contenido de hierro en los vidrio está presente usualmente tanto en la forma de Fe203 (férrico) como FeO (ferroso) . Convencionalmente, la cantidad total de hierro presente en un vidrio se expresa en la presente como Fe203, sin contemplar la forma real presente.

Las cantidades de colorantes por encima de los tangos pueden producir efectos beneficíales en la pureza del color, la absorción de UV y la transmitancia del calor solar son influir negativamente en las propiedades altamente ventajosas y únicas del vidrio novedoso. Es un objetivo de la presente invención proporcionan una composición de vidrio que de como resultado un vidrio coloreado azul verdoso que tenga una transmitancia visible de aproximadamente 10% hasta aproximadamente 70%, una transmitancia del calor solar directa de al menos 5% por debajo de la transmitancia de la luz visible y una transmitancia de la radiación ultravioleta menor a 42%. Una composición de vidrio con las propiedades mencionadas es realmente adecuado para su uso en cristales para automóviles y ventanas en la construcción de inmuebles. Para el propósito de la presente especificación y las reivindicaciones, las referencias a la transmitancia de la luz visible se mide, en relación con la transmitancia de luz (LT) , utilizando un Illuminant A estándar; la transmitancia de la radiación ultravioleta o VUVT es un término integrado representado el área bajo la transmitancia versus la curva de la longitud de onda para longitudes de onda entre 300 y 400 nm integrado en intervalos de 5nm, utilizando un método de integración trapezoidal; y las referencias de la transmitancia del calor solar directo (DSHT) son referencias a la transmitancia del calor solar integrada en la variación de la longitud de onda desde 350 hasta 2100 nm de acuerdo con la distribución espectral solar relativa de Parry Moon por masa de aire 2. A menos que se especifique otra cosa, el término porcentaje (%) , de acuerdo con su utilización en la presente y en las reivindicaciones anexas, significa el por ciento (%) por peso. La reducción del porcentaje del total de hierro se determinó al medir primero la transmisión de la radiación de una muestra a una longitud de onda de 1060 nanómetros, utilizando un espectó etro. Luego se utilizó el valor de transmisión de 1060 nm para calcular la densidad óptica, utilizando la siguiente fórmula: Densidad óptica = Log10 _ (T0 = 100 minus pérdida estimada T pérdida desde la reflexión = 92; T = transmisión a 1060 nm) Luego, se utilizó la densidad óptica para calcular el porcentaje de reducción: porcentaje de reducción = (110) x (densidad óptica) (grosor del vidrio en mn) x (% peso total de Fe203) Descripción detallada de la forma de realización preferida En las aplicaciones para automóviles y ventanas en construcción de inmuebles, frecuentemente se desea mantener un nivel de transmitancia de la luz visible, por ejemplo entre 10% hasta aproximadamente 70%, para permitir que pase una cantidad moderada de luz visible, mientras se mantiene un grado de privacidad para los ocupantes del vehículo o los habitantes del inmueble. Al mismo tiempo, es ventajoso reducir la transmitancia de la luz solar y la transmitancia de la radiación ultravioleta. A mayor transmitancia solar, mayor será la carga de calor dentro del vehículo o del inmueble, y consecuentemente, mayor será la carga en los sistemas de aire acondicionado. La radiación ultravioleta se filtrará lo más posible con el objetivo de evitar, entre otras cosas, la degradación de los recubrimientos de tela y plásticos dentro del vehículo o el inmueble.

Las composiciones del lote de la presente invención, cuando se utiliza para producir vidrio que tiene un grosor total de aproximadamente 4 mm, puede presentan un valor de transmitancia de luz visible IIluminant A entre aproximadamente 10% hasta aproximadamente 70% y un entintado azul verdoso, como se definió en el sistema observador de grado dos CIELAB Illuminant C, se encuentra en el rango a* desde -20 hasta +7, b* desde -10 hasta +20 y tiene un valor L* mayor a 32. Además, las composiciones dan como resultado una transmitancia del calor solar directa reducida de al menos 5% por debajo de la transmitancia de luz visible, preferiblemente 10% por debajo, y más preferiblemente 20% por debajo de la transmitancia de la luz visible. Las composiciones del vidrio producidas de acuerdo con la presente invención también tienen valores de transmitancia de la radiación ultravioleta reducida menor a 42%. Adicionalmente, las composiciones del vidrio de la presente invención mantienen la pureza del color menor a 22% y una longitud de onda dominante por debajo a 565 nm. En la forma de realización preferida, las composiciones de vidrio de la presente invención tienen una transmitancia de luz visible IIluminan A de aproximadamente 15% hasta aproximadamente 50%. Las composiciones del vidrio con las propiedades mencionadas son idealmente adecuadas para ventanas en vehículos o para vidrios de privacidad debido a que permiten un grado moderado de visibilidad de las personas hacia en interior del vehículo mientras aún mantiene un nivel deseable de privacidad. Adicionalmente, la composición del vidrio de acuerdo con la presente invención tiene más de 2 por ciento por peso de Fe203, en 100 ppm de Co304, y desde 0.1 hasta 1.0 por ciento por peso puede producir un vidrio terminado que presenta, con un grosor nominal de 4 mm, una transmitancia de luz visible Illuminant A de entre 15-25% y una transmitancia de radiación ultravioleta menor a 5%. Estos vidrios también son deseables para los vidrios del automóvil . Las composiciones del vidrio de la presente invención contiene una base convencional de vidrio de sílice, sódico, calizo que tiene los colorantes esenciales de 1 hasta 3 por ciento por peso total de hierro, expresado como Fe203, aproximadamente desde 0.1 hasta aproximadamente 1.0 por ciento por peso de dióxido de titanio, y aproximadamente 0 hasta aproximadamente 500 ppm de óxido de cobalto. Adicionalmente, el hierro ferroso del contenido total de hierro de la presente composición es de aproximadamente 10% hasta aproximadamente 37% por peso. Los materiales del lote adecuado para producir vidrios de acuerdo con la presente invención, cuyos materiales se mezclan mediante los dispositivos mezcladores de ingredientes de lote de vidrio convencionales, incluyendo arena, piedra caliza, dolomita, ceniza de sosa, bicarbonato de sodio o yeso, óxido de hierro y carbono. Adicionalmente, las fuentes convencionales para los colorantes de óxido de cobalto y dióxido de titanio son adecuados para utilizarlos en la composición de vidrio de la presente invención. En una forma de realización preferida de la invención, el uso de ilmenita como una fuente de titanio es particularmente ventajoso, suministrando al menos una cantidad parcial de Fe203 así como dióxido de titanio. Adicionalmente, de acuerdo con la presente invención, el uso de wuestita como una fuente de hierro es particularmente ventajoso, suministrando al menos una cantidad parcial o preferiblemente la totalidad de Fe203 y eliminando substancialmente la necesidad de carbono. Estos materiales de lote se funden todos juntos, convenientemente, en un horno convencional para hacer vidrio, para formar una energía infrarroja coloreada de azul verdoso y la composición de vidrio que absorbe la radiación ultravioleta, que luego se continuará fundiendo en un baño de metal fundido en una proceso en que el vidrio pasa desde el horno a través de un baño de metal líquido a menor temperatura para que se solidifique. Después, el vidrio plano producido se puede utilizar para formar ventanas en inmuebles, o cortarlo y formar, por ejemplo por medio de una doblado de prensa y de manera opcional, templarlo, para proporcionar las ventanas de los automóviles. La composición de los vidrios planos de sílice, sódico, calizo adecuado para utilizarlo de acuerdo con la presente invención, típicamente tiene el siguiente porcentaje de peso de los constituyentes : Si2 60-80% Na20 10-20 CaO 5-15 BaO 0-10 MgO 0-10 A1203 0-5 K,0 0-5 B203 0-5 Otros ingredientes menores, incluyendo ayudantes fundidos y refinados como S03, también puede aparecer en la composición del vidrio. Los constituyentes de color de la presente invención establecidos anteriormente se agregan a este vidrio base. El vidrio esencialmente está libre de otros colorantes que no sean hierro, dióxido de titanio y, opcionalmente óxido de cobalto. Sin embargo, cantidades de otros óxidos pueden estar presentes como impurezas. De acuerdo con lo anterior, el vidrio de la presente invención se pueden fundir y refinar en un horno de fusión tipo tanque, convencional y formar hojas de vidrio plano de varios grosores mediante el método de flotación en el cual el vidrio fundido se apoya en una alberca o estanque de metal fundido, usualmente estaño, a medida que toma una forma de cinta y se enfría. Las composiciones de vidrio producidas de acuerdo con la presente invención son particularmente adecuadas para utilizarlas como ventanas en automóviles e inmuebles. Las composiciones proporcionan un color azul verdoso y una transmitancia de luz visible moderada mientras reducen la transmitancia del calor solar y la transmitancia de luz ultravioleta. El campo de los vidrio entintados es uno en el cual cambios relativamente pequeños pueden producir grandes cambios en el tinte. Los amplios rangos presentados en patentes anteriores pueden abarcar muchas posibilidades, y esto sólo enseña los ejemplos específicos que se puede utilizar para identificar las tintas particulares asociadas con rangos particulares de transmitancia de calor y absorción ultravioleta. Los siguientes ejemplos en el cuadro 1 ilustra las composiciones de vidrio de acuerdo con la invención que se forman fácilmente en artículos de . vidrio coloreados azul verdoso o cristales. Cada ejemplo incluye una composición de vidrio con base de sílice, sódica, caliza preparada de acuerdo con la presente invención. Las composiciones de colorante específicas se mencionan para cada ejemplo. Las composiciones de vidrio resultante tienen una transmisión de luz visible de al menos 10% y no es mayor que 70%, una transmitancia de energía solar directa de al menos 5% por debajo de la transmitancia de luz visible, y una transmitancia de radiación ultravioleta inferior al 42%.

Los ejemplos son ilustraciones y en ningún momento intentan limitar la invención. En los ejemplos, todas las partes y porcentajes son en porcentaje por peso y: (a) Fe203 y Ti02 se expresan en porcentaje; (b) el hierro total se expresa como si todo el hierro presente estuviera en forma de óxido férrico; (c) Co304 se expresa en partes por millón (ppm) (d) la información de la transmitancia en el siguiente Cuadro y a lo largo del mismo se basan en el grosor de vidrio nominal de 4mm; (e) el % ferroso representa el grado de reducción del total de hierro.

Claims (18)

Reivindicaciones

1. Un vidrio de sílice, sódico, calizo que tiene una composición de vidrio base que comprende un porcentaje por peso básico: 60-80% Si02, 10-20% Na20, 5-15% CaO, 0-10% MgO, 0-5% A1203, 0-5% K20, 0-10% BaO y 0-5% B203, y colorantes que constan principalmente de aproximadamente 1 hasta 3 por ciento por peso de Fe203 (hierro total) , desde aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 1.0 por ciento por peso de Ti20, desde aproximadamente 0 hasta 500 ppm Co304 y que tiene un valor ferroso de aproximadamente 10% hasta aproximadamente 37%, este vidrio tiene una transmitancia de la luz visible Illuminant A de aproximadamente 10% hasta aproximadamente 70% en un grosor nominal de 4 mm.

2. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 1, en que este vidrio tiene un tinte azul verdoso como se definió en el sistema de color CIELAB Illuminant C, que comprende los rango de a* desde -20 hasta +7, b* -10 hasta +20 y que tiene un valor L* mayor que 32.

3. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 1, en que ese vidrio tiene una transmitancia del calor solar directo de al menos 5% por debajo de la transmitancia de luz visible.

4. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 1, . en que este vidrio tiene una transmitancia solar directa de al menos 10% por debajo de la transmitancia de luz visible.

5. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el vidrio tiene una transmitancia de calor solar directo de al menos 20% por debajo de la transmitancia de luz visible .

6. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 1, en que este vidrio tiene una transmitancia de la luz visible Illuminant A de entre aproximadamente 15% hasta aproximadamente 50.

7. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 1, en que el vidrio tiene una transmitancia de la radiación ultravioleta menor que 42%.

8. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 1, en que este vidrio tiene una longitud de onda dominante inferior a 565 nm.

9. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 1, en que este vidrio tiene una pureza de color menor que 22%.

10. Un vidrio de sílice, sódico, calizo que tiene una composición de vidrio base que comprende un porcentaje por peso básico: 60-80% Si02, 10-20% Na20, 5-15% CaO, 0-10% MgO, 0-5% A1203, 0-5% K20, 0-10% BaO y 0-5% B203, y colorantes que constan principalmente de aproximadamente 1 hasta 3 por ciento por peso de Fe203 (hierro total) , desde aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 1.0 por ciento por peso de Ti20, desde aproximadamente 0 hasta 500 ppm Co304 y que tiene un valor ferroso de aproximadamente 10% hasta aproximadamente 37%, este vidrio tiene una transmitancia de la luz visible Illuminant A de aproximadamente 10% hasta aproximadamente 70% y una transmitancia de calor solar de al menos 5% por debajo de la transmitancia de luz visible en un grosor nominal de 4 mm.

11. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 10, en que este vidrio tiene un tinte azul verdoso como se definió en el sistema de color CIELAB Illuminant C, que comprende los rango de a* desde -20 hasta +7, b* -10 hasta +20 y que tiene un valor L* mayor que 32.

12. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 10, en que ese vidrio tiene una transmitancia del calor solar directo de al menos 10% por debajo de la transmitancia de luz visible.

13. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 10, en donde este vidrio tiene una transmitancia de calor solar directo de al menos 20% por debajo de la transmitancia de luz visible .

14. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 10, en que este vidrio tiene una transmitancia de la luz visible Illuminant A de entre aproximadamente 15% hasta aproximadamente 50%.

15. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 10, en que el vidrio tiene una transmitancia de la radiación ultravioleta menor que 42%.

16. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 10, en que este vidrio tiene una longitud de onda dominante inferior a 565 nm.

17. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 10, en que este vidrio tiene una pureza de color menor que 22%.

18. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 10, en que los colorantes incluyen un porcentaje de peso mayor que 2 de Fe203 (total de hierro) y mayor que 100 ppm de Co304 este vidrio tiene una transmitancia de la luz visible Illuminant A de entre 15% y 25% y una transmitancia de radiación ultravioleta menor que 5%.