MXPA98002173A - Vidrio de transmitancia baja, neutra - Google Patents

Abstract

Un vidrio de silicio-cal-sosa con transmitancia neutra, o baja, generalmente verde gris (no más de 50 por ciento de transmitancia de luminosidad), que tiene una transmitancia de la energía solar reducida y una transmitancia de radiación ultra violeta reducida cuando se proporciona con los siguientes constituyentes colorantes en porcentajes por peso:Fe203 (hierro total) 1.3 - 2, NiO 0.01 - 0.05, CoO 0.02 - 0.04, Se 0.0002 - 0.003, TiO2 0.09 - 3. El vidrio tiene un valor ferroso en un promedio de 18 hasta 30.

Description

VIDRIO DE TRANSMITANCA BAJA, NEUTRA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un vidrio coloreado obscuro, neutro que tiene una transmitancia de luz visible baja, particularmente una transmitancia de radiación ultravioleta baja, y una transmitancia de energía solar total baja. A pesar de que no tiene un límite de uso, el vidrio presenta una combinación de las propiedades que lo hace altamente deseable para la utilización en cristales que permitan la privacidad como por ejemplo en las porciones posteriores de los vehículos como pueden ser las camionetas . Estas propiedades incluyen una transmitancia baja de la luz visible para reducir la visibilidad de los contenidos del vehículo, transmitancia baja para la luz solar e rayos infrarrojos, para así reducir el calor que se produce en el interior cuando se cierra, baja transmitancia de la radiación ultravioleta para proteger la tela y otros componentes en el interior de la degradación, preferiblemente con un color gris verdoso neutro para la consideración de la coordinación con una amplia variedad de colores exteriores y de los acabados interiores de los vehículos y una composición compatible con los métodos de producción de vidrios planos, por ejemplo los procesos de vidrio flotando comerciales . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los vidrios con una buena absorción infrarroja se producen usualmente al reducir el hierro presente en el vidrio en el estado ferroso o al agregar cobre. Estos materiales dan al vidrio un color azul . Los materiales agregados para lograr una buena absorción de la radiación ultravioleta son Fe3+, Ce, Ti o V. Las cantidades agregadas para causar el nivel deseado de absorción ultravioleta son tales que tienden a colorear el vidrio de amarillo. La combinación en el mismo vidrio de una buena absorción UV tanto como absorción IR da a los vidrios los colores bien sea verde o azul . Las propuestas se han hecho para producir un vidrio para vehículos con una buena protección contra la radiación UV e IR en gris o bronce, pero los vidrios propuestos tienden a tener un tono verdoso amarillo. Los vidrios para absorber el calor de la técnica anterior que son neutros y de un tinte azul, verde, gris o bronce tienden a tener una transmitancia considerable de la luz solar más alta que la deseada en vidrios para la privacidad. Por ejemplo, la nueva emisión de la Patente de los Estados Unidos No. 25,312 está dirigida a una composición de vidrio gris que contiene 0.2 hasta 1 por ciento de Fe203 , 0.003 hasta 0.05 por ciento NiO, 0.003 hasta 0.02 por ciento de CoO y 0.003 hasta 0.02 por ciento de Se y que tiene una transmitancia visible de entre 35 y 45 por ciento en un grosor de 0.25 de pulgada. El vidrio gris obscuro típico, de la técnica anterior, tiene la siguiente composición: 72.9% Si02, 13.7% Na20, .03% K20, 8.95% CaO, 3.9% MgO, .10% A1203, .27% S03 , .06% Fe203, .015% CoO y .95% NiO. La absorción de energía solar de este tipo de vidrio no es tan baja como se desearía para los propósitos de la presente invención. Más recientemente, se ha propuesto los vidrios grises, libres de níquel, que absorben el calor, para su utilización en los vidrios de baja transmitancia. Los ejemplos de estos vidrios se pueden encontrar en las patentes de los Estados Unidos Nos.: 4,104,076 y 5,023,210. Sin embargo, estas dos patentes que incluyen óxido crómico como un agente de colorante, pueden requerir el uso de aparatos/operaciones de fusión diferentes a los hornos de fusión del tipo de tanque de fuego convencional para proporcionar las condiciones de reducción durante la fusión necesaria para producir los vidrios deseados, y tiene concentraciones de colorante de óxido de hierro, óxido de cobalto y selenio que no producirán la combinación particular de las propiedades deseadas en la presente . SUMARIO DE LA INVENCIÓN Hemos identificado un requerimiento para vidrios de privacidad neutral excelente de forma que, en el sistema CIELAB, tengan un coordinado de color en un rango: a* de -5±5, preferiblemente -4±3, más deseablemente -4; b* de 10±20, preferiblemente O±IO, más deseable +4±1; y L* de 50+10, preferiblemente 50±5, más deseable 48±2, en transmitancia de luz visible no mayor a 50%. Más particularmente, en un grosor de referencia nominal de 4 mm, el vidrio de la presente invención presenta una transmitancia de luz visible (C.I.E. Iluminante A) de no más de 50%, preferiblemente no mayor a 25% y más deseablemente no mayor a 20%; la transmitancia total de la energía solar de al menos 15 por ciento de puntos por debajo de la transmitancia de luz visible cuando la transmitancia de la luz visible está en un rango de 40 hasta 50 por ciento, y la transmitancia total de la energía solar total por debajo del 25 por ciento cuando la transmitancia de la luz visible está por debajo del 40 por ciento, y en cualquier caso no mar que la transmitancia de luz visible; y la transmitancia de la radiación ultravioleta no es mayor al 25%, preferiblemente no mayor al 18%, y más preferiblemente no mayor a 15%1. Generalmente, estos vidrios grises verdosos, neutros, que tienen un coeficiente de sobra no mayor a .53 y preferiblemente no mayor que .46, se producen con una composición en base a un vidrio flotante de sosa-cal-silicio, normal, a la cual se le agrega óxido de hierro, óxido de cobalto, óxido de níquel, óxido de titanio y selecio en ciertas proporciones críticas. 1 Los valores de la transmitancia de la radiación que se presenta se basan en los siguientes rangos de longitud de onda: Ultravioleta 300-400 nanómetros Visible 380-780 nanómetros Solar total 300-2130 nanómetros Como es común en la industria del vidrio, el contenido total de hierro en la composición del vidrio o del lote se referirá en la presente como el "total de hierro expresado como Fe203" . Sin embargo, cuando un lote de vidrio se funde, una parte de esta cantidad total de hierro se reduce a FeO, mientras que el resto permanece Fe203. El balance entre los óxidos ferroso y férrico en la fusión es el resultado del equilibrio de la oxidación-reducción. La reducción de Fe203 produce no solamente FeO, sino también oxígeno como gas, por lo que disminuye el peso combinado de los dos compuestos de hierro en el producto de vidrio resultante. En consecuencia, el peso combinado real de FeO y Fe203 contenido en la composición de vidrio resultante será menor que el peso del lote de hierro total expresado como Fe203. Por esto, se entenderá que "hierro total" o "hierro total expresado como Fe203", como se utiliza en la presente, se refiere al peso total del hierro contenido en el lote de vidrio antes de la reducción. Además, se entenderá que "valor ferroso", término que se emplea en la presente invención, se define como el óxido ferroso por ciento, por peso, en el vidrio resultante dividido entre el porcentaje de peso del hierro total expresado como Fe203. A menos que se especifique lo contrario, los términos "porcentaje (%)" y "partes", como se emplea en la presente y en las reivindicaciones anexas, se refiere al porcentaje (%) y las partes por peso. La fluorescencia del rayo X dispersivo de la longitud de onda se utiliza para determinar los porcentajes de peso de NiO, Co304, Ti02 y Se y el hierro total expresado como Fe203. El porcentaje de reducción del hierro total se determinó primero por la medición de la transmisión radiante de la muestra en una longitud de onda de 1060 nanómetros, utilizando un espectrómetro. El valor de transmisión de 1060 nanómetros luego se utilizó para calcular la densidad óptica, utilizando la siguiente fórmula: Densidad óptica = Log10 J^ (T0 = 100 menos la pérdida estimada T de reflexión = 92 ; T = transmisión en 1060 nm) La densidad óptica luego se utiliza para calcular el porcentaje de reducción: % de reducción = (110) x (densidad óptica) (grosor del vidrio en mm)x(%peso total Fe203) El vidrio coloreado obscuro neutro de acuerdo con la invención se puede producir utilizan hierro, cobalto, níquel, titanio y selecio como colorantes en los siguientes rangos: La co orac n neutra e v r o gris verdoso se marca por la baja pureza de excitación. Los vidrios de la invención tienen una pureza de excitación menor que 15%, y preferiblemente menor que 10%. Los vidrios de la invención entran en un rango relativamente estrecho de unas longitudes de onda que van desde 490 hasta 580 nanómetros, y preferiblemente desde 545 hasta 570. DESCRIPCIÓN DETALLADA El vidrio de sílice-cal-sosa se puede caracteriza esencialmente por la siguiente composición en base al porcentaje por peso del total del vidrio: Si02 68 - 75% Na20 10 - 18% CaO 5 - 15% MgO 0 - 5% A1203 0 - 5% K20 0 - 5% BaO 0 - 5% Otros ingredientes menores, incluyendo la ayuda para la fusión y refinación como por ejemplo S03, también pueden aparecer en la composición del vidrio. Algunas veces también se incluyen pequeñas cantidades de B203 en el vidrio plano y se puede considerar como opcional . A este vidrio de base se agrega los constituyentes colorante de la presente invención, tal y como se especificó anteriormente. De acuerdo con la presente invención, la utilización de Ilmenita es adecuada como un ingrediente en la composición del vidrio. La Ilmenita se utiliza, de forma opcional, como una fuente de titanio y para suministrar al menos una cantidad parcial de Fe203. Esencialmente, los vidrios de la invención están libre de colorantes a menos que sean los que se mencionan específicamente, con la excepción de algunas cantidades residuales de estos colorante que pueda estar presente como una impureza. Estos vidrios se pueden fundir y refinar continuamente en un horno de fusión tipo tanque convencional y formase en hojas de vidrio plano de grosores diversos por medio del método de flotación en el cual el vidrio moldeado se apoya en una piscina o alberca de metal fundido, usualmente estaño, a medida que toma la forma de una cinta y se enfría. Los ejemplos 1 al 6 son todos formas de realización satisfactorias de la invención, que presenta una apariencia gris verdosa neutra agradable y proporciona una reducción excelente de la transmitancia de la energía solar y un coeficiente de sobra muy deseado. El Coeficiente de Sombra se calculó con el programa de Window 3.1 de los Laboratorios Lawrence Berkely, el cual se basa en la temperatura externa de 89°F (32°C), una temperatura interior de 75°F (24°C) , una intensidad solar de 248 Btu (hr s pie cuadrado) , (789 P/m cuadrado) y 7.5 mph (12 kph) de la velocidad del viento. Así, la transmitancia de la luminosidad ("111 A") es menor que 20% para todos los ejemplos en un grosor de referencia de 4 mm. La transmitancia total de la energía solar ("TS") para cada ejemplo es menor que 18% y en todos los casos es menor que la transmitancia de la luminosidad. La transmitancia de la radiación ultravioleta es excepcionalmente baja en cada uno de los ejemplos, en donde ninguna cantidad excede de 16.5 %. el coeficiente de sobra de cada ejemplo en ningún caso es mayor que .47.

CUADRO I Típicamente, el vidrio que se hace por medio del proceso de flotación tiene un promedio de grosor desde aproximadamente 2 hasta 10 milímetros. Para las características de control de radiación solar preferido de la presente invención, se prefiere que las propiedades de transmitancia que se describen en la presente se obtengan en un grosor que varía desde 3 hasta 5 milímetros.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Una composición de vidrio de silicio-cal-sosa, neutro, que comprende en base al porcentaje en peso: SÍ02 68 - 75%; Na20 10 - 18% CaO 5 - 15% MgO 0 - 5% A1203 0 - 5% K20 0 - 5% BaO 0 - 5% y los colorantes que constan, esencialmente, de aproximadamente 1.2 hasta 2 por ciento por peso de Fe203 (hierro total), desde aproximadamente 0.01 hasta 0.05 por ciento por peso de NiO, desde aproximadamente 0.02 hasta 0.04 por ciento por peso de Co304, desde aproximadamente 0.09 hasta 3 por ciento por peso de Ti02 y desde 0.0002 hasta 0.005 por ciento por peso de Se, y que tiene un valor ferroso en el rango que va desde 18 hasta 30 por ciento.

2. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 1, en que el vidrio, en un grosor nominal de 4 mm, tiene una transmitancia total de energía solar de al menos 15 puntos por ciento por debajo de la transmitancia de luz visible (Iluminante A) cuando la transmitancia de luz visible está en el rango que va desde 40 hasta 50 por ciento, y la transmitancia total de la energía solar está por debajo de 25 por ciento cuando la transmitancia de la luz visible está por debajo de 40 por ciento.

3. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 1 , el cual tiene un color definido por los siguientes coordinados CIELAB: a* = -5±5; b* = 10+20; L* = 50+10.

4. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 1, que tiene un color definido por los siguientes coordinados CIELAB: a* = -4+3; b* = +0+10; L* = 50±5.

5. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 1, que tiene una longitud de onda dominante en el rango que va desde 490 hasta 580 y una pureza de excitación menor a 15.

6. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 1, que tiene una longitud de onda dominante en el rango que va desde 570 hasta una pureza de excitación menor a 10.

7. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 1, en que el vidrio tiene un coeficiente de sombra que no es mayor a 0.53.

8. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 1, en que este vidrio tiene una transmitancia de radiación ultravioleta no mayor al 25 por ciento.

9. Una composición de vidrio de silicio-cal-sosa, neutro, que comprende en base al porcentaje en peso: SÍ02 68 - 75%; Na20 10 - 18% CaO 5 - 15% MgO 0 - 5% A1203 0 - 5% K20 0 - 5% BaO 0 - 5% y los colorantes que constan, esencialmente, de aproximadamente 1.2 hasta 2 por ciento por peso de Fe203 (hierro total), desde aproximadamente 0.01 hasta 0.05 por ciento por peso de NiO, desde aproximadamente 0.02 hasta 0.04 por ciento por peso de Co304, desde aproximadamente 0.09 hasta 3 por ciento por peso de Ti02 y desde 0.0002 hasta 0.005 por ciento por peso de Se, y que tiene un valor ferroso en el rango que va desde 18 hasta 30 por ciento; el vidrio con un grosor nominal de 4 mm, tiene una transmitancia total de energía solar de al menos 15 puntos por ciento por debajo de la transmitancia de luz visible (Iluminante A) cuando la transmitancia de luz visible está en el rango que va desde 40 hasta 50 por ciento, y la transmitancia total de la energía solar está por debajo de 25 por ciento cuando la transmitancia de la luz visible está por debajo de 40 por ciento.

10. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 9, en que el porcentaje por peso de Fe203 (hierro total) está en el rango que va desde 1.3 hasta 1.6 por ciento.

11. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 9, en que el NiO está presente en un rango que va desde 0.0225 hasta 0.285 por ciento por peso.

12. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el Co304 está presente en un rango que va desde 0.020 hasta 0.026 por ciento por peso.

13. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 9, en que el Se está presente en un rango que va desde 0.0010 hasta 0.0020 por ciento por peso.

14. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 9, en que el Ti02 está presente en un rango que va desde 0.4 hasta 1 por ciento por peso.

15. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 9, que tiene un valor ferroso en un promedio de aproximadamente 19 hasta 24 por ciento.

16. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 9, que tiene un color definido por los siguientes coordinados CIELAB: a* = -4±3; b* = +0±10; L* = 50±5.

17. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 9, que tiene un coeficiente de sombra que no es mayor que .46.

18. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 9, que tiene una transmitancia de radiación ultravioleta no mayor a 18 por ciento.

19. Una composición de vidrio de silicio-cal-sosa, neutro, que comprende en base al porcentaje en peso: SÍ02 68 - 75%; Na20 10 - 18% CaO 5 - 15% MgO 0 - 5% A1203 0 - 5% K20 0 - 5% BaO 0 - 5% y los colorantes que constan, esencialmente, de aproximadamente 1.3 hasta 1.6 por ciento por peso de Fe203 (hierro total), desde aproximadamente 0.0225 hasta 0.0285 por ciento por peso de NiO, desde aproximadamente 0.020 hasta 0.026 por ciento por peso de Co304, desde aproximadamente 0.4 hasta 1 por ciento por peso de Ti02 y desde 0.0010 hasta 0.0020 por ciento por peso de Se, y que tiene un valor ferroso en el rango que va desde 18 hasta 30 por ciento; el vidrio tiene una transmitancia de luz visible que no es mayor que 25 por ciento, una transmitancia de energía solar total no mayor a 25 por ciento y una transmitancia de radiación ultravioleta que no es mayor a 15 por ciento en un grosor nominal de 4 milímetros.

20. El vidrio de acuerdo con la reivindicación 1, en que este tiene un coeficiente de sombra que no es mayor a 0.46.