BRPI0618277A2

BRPI0618277A2 - artigo de vidro e método de sua produção

Info

Publication number: BRPI0618277A2
Application number: BRPI0618277-1A
Authority: BR
Inventors: Hiromitsu Seto; Akihiro Koyama; Yukihito Nagashima
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2011-08-23
Also published as: JP5026982B2; JPWO2007052666A1; EP1955983A1; EP1955983A4; US8017537B2; US20090181843A1; WO2007052666A1

Abstract

ARTIGO DE VIDRO E MéTODO DE SUA PRODUçãO A presente invenção refere-se a um artigo de vidro que usa umacomposição de vidro incluindo uma composição de vidro-base e corantes. A composição de vidro-base inclui, expresso em % em massa, 65 a 80% de SiO~ 2~; O a 5% de Al~ 2~0~ 3~; O a 10% de MgO; O a 15% de CaO; 5 a 15% de MgO+ CaO; lOa 18% de Na~ 2~O; O a 5% de K20; 1Oa 20% de Na2O + K~ 2~0; e O a 5% de B203, e os corantes consistem essencialmente em, expresso em % em massa: 0,6 a 1,0% de T-Fe~ 2~O~ 3~; 0,026 a 0,8% de TiO2; O a 2,0% de CeO~ 2~;0,01 a 0,03% de CoO; O a 0,0008% de Se; e 0,06 a 0,20% de NiO. O artigo de vidro tem um tom de cor acinzentado e tem uma transmistância de luz visível na faixa de 15% a 40%, que é medida com o iluminante A a uma es- pessurade 3,1 mm.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ARTIGO DEVIDRO E MÉTODO DE SUA PRODUÇÃO".

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um artigo de vidro com umatransmitância de luz visível moderadamente baixa. Mais particularmente,refere-se a um artigo de vidro com um tom de cor acinzentado, de modo queseja adequado para uso como um vidro de janela para envidraçar com priva-cidade um veículo. A presente invenção também refere-se a um método pa-ra a produção do artigo de vidro.

Fundamentos da Técnica

Recentemente, vidros com vários tons de cor foram propostoscomo vidros de janela para veículos. Entre eles, um vidro com uma transmi-tância de luz visível relativamente baixa é usado, de preferência, para umvidro de janela traseira de um veículo com vistas à proteção da privacidade.Esses tipos de vidros incluem os seguintes.

O JP2001-19471A apresenta um vidro de cor verde-escura in-cluindo de 0,7 a 1,6% em peso de Fe2O3 (ferro total), de 0,10 a 0,23% empeso de FeO, de 0,010 a 0,100% em peso de CoO, de 0,010 a 0,100% empeso de NiO e de 0 a 0,0008% em peso de Se.

O JP2003-522706T descreve uma composição de vidro cinzacom uma transmissão de luz total de pelo menos 15%, quando medida auma espessura de 4,85 mm, incluindo de 0,25 a 0,65% em peso de Fe2O3,de 150 a 250 ppm em peso de CoO e menos de 5 ppm em peso de Se.

O presente requerente apresenta, no JP10(1998)-114540A, umvidro de baixa transmitância absorvente de ultravioleta/infravermelho comuma cor quase neutra, como uma cor verde-azulada ou verde-profunda, in-cluindo de 1,2 a 2,2% em peso de oxido de ferro total (T-Fe2O3) expressosem termos de Fe2O3, de 0,001 a 0,03% em peso de CoO, de 0 a 0,0008%em peso de Se e de 0 a 0,2% em peso de NiO.

Todos os vidros bem-conhecidos com um tom de cor acinzenta-do incluem altas concentrações de selênio. O selênio não apenas tem umsério impacto sobre o ambiente, mas também é uma substância que é vapo-rizada muito facilmente. Conseqüentemente, é preferível evitar o uso de se-lênio.

Um vidro apresentado pelo presente requerente em JP10(1998)-114540A não tem um tom de cor acinzentado, mas uma cor verde-azuladaou verde-profunda, embora inclua apenas uma pequena quantidade de selênio.

Um vidro apresentado no JP200Í-19471A tem apenas uma corverde-escura, embora também inclua apenas uma pequena quantidade deselênio.

Além disso, um vidro apresentado no JP2003-522706T incluiapenas uma pequena quantidade de selênio e tem um tom de cor cinza. En-tretanto, essa composição de vidro tem o problema de sua transmitânciaultravioleta ser alta demais devido a seu teor relativamente baixo de Fe203.

Descrição da Invenção

Em vista dessas circunstâncias, é um objetivo da presente in-venção apresentar um artigo de vidro com um tom de cor acinzentado, assimcomo com uma transmitância de luz visível moderadamente baixa. Mais pre-ferivelmente, é um objetivo desta apresentar um artigo de vidro com umabaixa transmitância solar, assim como uma baixa transmitância de ultraviole-ta. Além disso, é um objetivo desta apresentar um método de produção doartigo de vidro.

Mais especificamente, a presente invenção apresenta um artigode vidro que usa uma composição de vidro incluindo uma composição devidro-base e corantes.

A composição de vidro-base inclui, expresso em % em massa:

65 a 80% de SiO2;

0 a 5% de AI2O3;

0 a 10% de MgO;

5 a 15% de CaO;

5 a 15% de MgO +CaO;

10 a 18% de Na2O;

0 a 5% de K2O;10 a 20% de Na2O + K2O; e

0 a 5% de B2O3.

Os corantes consistem essencialmente em, expressos em % emmassa:

0,6% a 1,0% de T-Fe2O3 (onde T-Fe3O3 é um oxido de ferro totalobtido por expressão da quantidade total de compostos de ferro comoFe2O3);

0,026 a 0,8% de TiO2;

0 a 2,0% de CeO2;

0,01 a 0,03% de CoO;

0 a 0,0008% de Se; e

0,06 a 0,20% de NiO.

Esse artigo de vidro tem um tom de cor acinzentado e tem umatransmitância de luz visível na faixa de 15% a 40%, que é medida com umiluminante A a uma espessura de 3,1 mm.

A presente invenção também apresenta um método de produ-ção de um artigo de vidro com um tom de cor acinzentado. Esse método in-clui:

uma etapa A de obtenção de um corpo em forma de folha com acomposição de vidro acima mencionada; e

uma etapa B de resfriamento, a uma taxa de 4°K ou mais porsegundo, do corpo em forma de folha que está em um estado de temperatu-ra mais alta que uma temperatura da transição de vidro da composição devidro.

A composição de vidro a ser usada para o artigo de vidro dapresente invenção inclui quantidades apropriadas de T-Fe2O3, CoO e NiO.Conseqüentemente, a presente invenção pode apresentar um artigo de vidrocom uma transmitância de luz visível moderadamente baixa, assim comocom um tom de cor acinzentado, reduzindo, ao mesmo tempo, o impactosobre o ambiente.

Além disso, o artigo de vidro preferido da presente invenção éobtido por resfriamento do artigo de vidro incluindo a composição de vidroacima a uma taxa de resfriamento relativamente alta. Conseqüentemente, apresente invenção pode fornecer facilmente um artigo de vidro com um tomde cor acinzentado.

A composição de vidro preferida para uso no artigo de vidro dapresente invenção inclui CeO2 como um componente essencial. Como umaquantidade apropriada de CeO2 é incluída, a presente invenção também po-de fornecer facilmente um artigo de vidro com uma baixa transmitância deultravioleta.

De acordo com a composição de vidro preferida para uso no ar-tigo de vidro da presente invenção, a faixa do teor de NiO acima é mais a-propriadamente limitada. Conseqüentemente, a presente invenção pode for-necer mais facilmente um artigo de vidro com um tom de cor acinzentado.Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 é um diagrama mostrando as coordenadas de cor deum artigo de vidro temperado e um artigo de vidro recozido nos Exemplos eExemplos Comparativos da presente invenção.

A Figura 2 é um diagrama mostrando a dependência da taxa deresfriamento das coordenadas de cor dos artigos de vidro dos Exemplos dapresente invenção.Melhor Modo de Realização da Invenção

As razões para limitar a composição do vidro-base da composi-ção de vidro a ser usada no artigo de vidro da presente invenção são as se-guintes. Deve-se notar que "% em massa" será, daqui por diante, designadosimplesmente como"%".

(SiO2)

SiO2 é um componente essencial que forma o esqueleto do vi-dro. Menos de 65% de teor de SiO2 reduz a durabilidade de uma composi-ção de vidro, ao passo que mais de 80% de teor de SiO2 aumenta a viscosi-dade do vidro em fusão, o que resulta em dificuldade de fundir e refinar ovidro. Conseqüentemente, o teor de SiO2 tem de estar na faixa de 65 a 80%.Além disso, é preferível, do ponto de vista de durabilidade e fusão/refino dovidro acima, que o limite inferior do teor de SiO2 seja de 69% ou mais e,mais preferivelmente, de 70% ou mais. É preferível que o limite superior doteor de SiO2 seja de 75% ou menos e, mais preferivelmente, de 73% ou me-nos.

(Al2O3)

Al2O3 não é um componente essencial, mas é usado para me-lhorar a durabilidade de uma composição de vidro. Al2O3 exibe um efeito no-tável de melhorar a durabilidade quando seu teor é de 0,1% ou mais. Con-seqüentemente, é preferível que o limite inferior do teor de AI2O3 seja de0,1% ou mais e, mais preferivelmente, de 1,0% ou mais. Ao mesmo tempo,Al2O3 é um componente difícil de fundir. Quando o teor de AI2O3 excede 5%,a quantidade em excesso de Al2O3 permanece como não fundida para for-mar inclusões no vidro e, além disso, torna difícil remover bolhas de gás dovidro em fusão. Conseqüentemente, o limite superior do teor de Al2O3 temde ser de 5% ou menos, de preferência de 2,5% ou menos e, mais preferi-velmente, de 1,8% ou menos.

(MgO)

MgO não é um componente essencial, mas é usado para melho-rar a durabilidade de uma composição de vidro, assim como para ajustar atemperatura de desvitrificação da composição de vidro e a viscosidáde dovidro em fusão no processo de formação de vidro. Mais de 10% de teor deMgO eleva a temperatura de desvitrificação da composição de vidro. Na pre-sente invenção, o limite superior do teor de MgO deve ser de 10%. O teor deMgO está, de preferência, na faixa de mais de 2% a no máximo 10% e, maispreferivelmente, na faixa de 2,5 a 5,5%.

(CaO)

CaO é um componente essencialmente usado para melhorar adurabilidade da composição de vidro, assim como para ajustar a temperaturade desvitrificação da composição de vidro e a viscosidáde do vidro em fusãono processo de formação de vidro, assim como o MgO. Esses efeitos sãoruins quando o teor de CaO é menor que 5%, ao passo que mais de 15% deseu teor elevam a temperatura de desvitrificação.

Deve-se notar que a durabilidade da composição de vidro é re-duzida quando o total dos teores de MgO e CaO é menor que 5%, ao passoque a temperatura de desvitrificação é aumentada quando o total de seusteores excede 15%. O total dos teores de MgO e CaO é, de preferência, deno máximo 13%.

(Na2O e K2O)

Na2O é um componente essencial para melhorar a capacidadede fundição do vidro, e menos de 10% de seu teor torna difícil fundir o vidro.Ao mesmo tempo, mais de 18% de seu teor reduz a durabilidade da compo-sição de vidro. O limite inferior do teor de Na2O é, de preferência, de 12% oumais. O K2O é um componente opcional para acelerar a fundição do vidro.Como o K2O é um material oneroso em comparação com os outros materiaiscomponentes, um alto teor de K2O eleva os custos de matéria-prima de vi-dro. O teor de K2O é, de preferência, de 5% ou menos e, mais preferivel-mente, de 2% ou menos. Além disso, o efeito acelerador da fundição é ruimquando o total dos teores de Na2O e K2O é menor que 10%, ao passo que adurabilidade do vidro é deteriorada quando o total de seus teores excede20%. O limite superior do total dos teores de Na2O e K2O é, de preferência,de 16% ou menos.

(B2O3)

B2O3 não é um componente essencial, mas um componente

com o efeito de intensificar a absorção de luz na região de comprimentos deonda ultravioleta, além dos efeitos de melhorar a durabilidade e a capacida-de de fundição de uma composição de vidro. Quando o teor de B2O3 é alto,o efeito de absorção de luz na região de comprimentos de onda ultravioletase estende para a região de comprimentos de onda visíveis. Isso faz comque o vidro tenda a assumir um tom de cor amarelado. Além disso, B2O3 po-de causar um problema no processo de formação de vidro devido a sua pro-priedade de fácil vaporização. Por essas razões, o limite superior do teor deB2O3 deve ser de 5%. O teor de B2O3 está, de preferência, na faixa de O amenos de 2%.

As razões para limitar os corantes na composição de vidro a serusada no artigo de vidro da presente invenção são as seguintes. Deve-senotar que "%" e "ppm" designarão, daqui por diante,"% em massa" e "partespor milhão em massa", respectivamente.

(Óxido de ferro)

Óxidos de ferro estão presentes na forma de Fe2O3 e FeO novidro. Na presente descrição, o teor desses óxidos de ferro é expresso comoum teor de óxido de ferro total em termos de Fe2O3 e é designada simples-mente como T-Fe2O3. O teor de FeO é expresso como uma porcentagem demassa de FeO para T-Fe2O3, quando FeO é expresso como Fe2O3, e seuvalor é simplesmente designado como uma razão de FeO.

O Fe2O3 tem um pico de absorção na região de comprimentosde onda ultravioleta, no lado de comprimentos de onda curtos da região visí-vel, ao passo que o FeO tem um pico de absorção na região de comprimen-tos de onda infravermelhos, no lado de comprimentos de onda longos daregião visível. Conseqüentemente, Fe2O3 é um componente principalmentepara aumentar a absortividade ultravioleta, ao passo que o FeO é um com-ponente principalmente para aumentar a absortividade infravermelha.

Na composição de vidro a ser usada para o artigo de vidro dapresente invenção, o teor de T-Fe2O3 deve ser de 0,6 a 1,0%. Quando o teorde T-Fe2O3 é menor que 0,6%, a transmitância de luz visível do artigo devidro que usa a composição de vidro se torna alta demais para se obter oefeito de envidraçamento de privacidade. Quando o teor de T-Fe2O3 excede1,0%, a transmitância de luz visível do artigo de vidro que usa a composiçãode vidro se torna baixa demais, de modo que a visibilidade requerida paraum vidro de janela diminui. Além disso, o artigo de vidro tende a assumir umtom esverdeado, e o tom de cor acinzentado não pode ser obtido de maneirasatisfatória. Além do mais, quando o teor de T-Fe2O3 excede 1,0%, o calorde chama de radiação é absorvido consideravelmente pela parte de superfí-cie superior do vidro em fusão na fundição das matérias-primas de vidro.Conseqüentemente, torna-se difícil aquecer satisfatoriamente o vidro emfusão que está localizado próximo à parte de fundo do forno de fusão nafundição do vidro. Mais preferivelmente, o limite inferior do teor de T-Fe2O3 éde 0,70% ou mais, e seu limite superior é menor que 0,95%.Também é preferível, na composição de vidro a ser usada parao artigo de vidro da presente invenção, que o teor de FeO, quando expressocomo Fe2CO3, esteja na faixa de 0,15 a 0,35%. Ao fazer isso, é possível con-ferir uma absortividade de raios de calor satisfatória adicional ao artigo devidro da presente invenção. Nesse caso, é possível conseguir no máximo40% da transmitância de energia solar total (Tq). Mais preferivelmente, oteor de FeO, quando expresso como Fe2O3, está na faixa de 0,18 a 0,30%.

Além disso, é preferível, na composição de vidro a ser usada pa-ra o artigo de vidro da presente invenção, que a razão de FeO esteja na fai-xa de 20 a 35%. Quando a razão de FeO é de 20% ou mais, é possível con-seguir mais facilmente a transmitância de energia solar total de no máximo40% para o artigo de vidro da presente invenção. Por outro lado, uma razãode FeO excedendo 35% pode causar estrias ricas em sílica ou escória desílica no vidro em fusão, e pode causar defeito na coloração induzida por Nino artigo de vidro acabado. Além disso, quando a razão de FeO excede35%, o teor de FeO se torna excessivamente alto, o que resulta em umatransmitância de luz visível excessivamente baixa. De preferência, o limitesuperior da razão de FeO é de 30% ou menos.

(CoO)

De acordo com a composição de vidro a ser usada para o artigode vidro da presente invenção, o artigo de vidro com o tom de cor acinzenta-do desejado pode ser obtido mais facilmente pela presença tanto de CoO,quanto de Fe2O3 e a presença adicional de pelo menos um de Se e NiO. Oteor de CoO na composição de vidro a ser usada para o artigo de vidro dapresente invenção está na faixa de 0,01 a 0,03%. Pelo menos 0,01% de teorde CoO obtém o tom de cor desejado, e pelo menos 0,015% de seu teor ob-tém o tom de cor desejado mais facilmente. Por outro lado, quando o teor deCoO excede 0,03%, a transmitância de luz visível se torna excessivamenteabaixo. O limite superior do teor de CoO é, de preferência, de 0,025% oumenos e, mais preferivelmente, de menos de 0,02%.

(NiO)

NiO é um componente essencial para reduzir a pureza de exci-tação para se obter o tom de cor desejado. O teor de NiO deve estar na faixade 0,06 a 0,20%. Quando o teor de NiO excede 0,20%, a transmitância deluz visível se torna excessivamente baixa, e também pode ocorrer defeito nacoloração induzido por Ni no artigo de vidro acabado. Quando o teor de NiOé menor que 0,06%, o tom de cor no artigo de vidro pode não ser o tom decor acinzentado desejado, particularmente depois de ser temperado. O teorde NiO está, de preferência, na faixa de mais de 0,1% a no máximo 0,20%.

(CeO2)

CeO2 não é um componente essencial, mas é um componenteque é eficaz para absorção de ultravioleta. Além disso, também é eficaz paraajustar a razão de FeO, de modo a ajustar o tom de cor do artigo de vidro,íons de cério contidos no vidro estão presentes na forma de Ce3+ e/ou Ce4+.Entre eles, o Ce3+ é particularmente eficaz na absorção de luz na região decomprimentos de onda ultravioleta e menos eficaz na absorção de luz naregião de comprimentos de onda visíveis. Quando apenas uma pequenaquantidade (por exemplo, menos de 0,5%) de CeO2 está contida, é muitoeficaz para deslocar o equilíbrio redox da composição de vidro para o ladode oxidação de modo a reduzir a razão de FeO. Como resultado, o tom decor do artigo de vidro torna-se cinza mais facilmente, assim como a quanti-dade de Fe2Os é aumentada, de modo que a transmitância ultravioleta doartigo de vidro é reduzida mais facilmente. Além disso, quando o teor deCeO2 é igual a um nível predeterminado (por exemplo, 0,5%) ou acima, seuefeito de absorção de ultravioleta pode ser exercido mais facilmente. Deve-se notar que um alto teor de CeO2 não é preferido em termos de custo, por-que é um material oneroso. Na composição de vidro a ser usada para o arti-go de vidro da presente invenção, o teor de CeO2 deve ser de 2,0% ou me-nos. O limite superior do teor de CeO2 é, de preferência, de 1,2% ou menos.Do ponto de vista da absorção de ultravioleta acima mencionada, o teor deCeO2 preferível é de pelo menos 0,10%.

(TiO2)

TiO2 é um componente essencial para melhorar a absorção deultravioleta. Sua absortividade ultravioleta é particularmente alta quando estápresente com FeO. TiO2 também pode ser adicionado à composição de vi-dro a ser usada para o artigo de vidro da presente invenção, contanto queseu teor não exceda 0,8%. Quando o teor de TiO2 excede 0,8%, a composi-ção de vidro tende a assumir um tom amarelado. Por outro lado, para se ob-ter suficientemente um efeito de absorção ultravioleta, o teor de TiO2 precisaestar em torno de 0,026%. O teor de TiO2 é, de preferência, de 0,5% ou me-nos e, mais preferivelmente, está na faixa de 0,03 a 0,1%.

(Se)

Se não é um componente essencial, mas um corante auxiliar.Se tem o efeito de conferir uma cor rosada a uma composição de vidro. Co-mo a cor rosada é a cor complementar à cor conferida pelo CoO, a purezade excitação da composição de vidro colorido pode ser eficazmente reduzi-da. Conseqüentemente, Se é eficaz para se conseguir um artigo de vidrocom um tom de cor acinzentado. Por outro lado, como o Se tem um sérioimpacto sobre o ambiente, o teor de Se deve ser de 0,0008% ou menos nacomposição de vidro da presente invenção e, de preferência, de no máximo0,0004%. Deve-se notar que, quando o Se é adicionado à composição devidro da presente invenção, considera-se que 10% a 30% do Se total contidono lote de vidro permaneçam no vidro. Mais preferivelmente, a composiçãode vidro da presente invenção é substancialmente livre de Se.

Deve-se notar que a expressão "substancialmente livre de umasubstância" não pretende excluir o caso em que a substância está contidacomo uma impureza inevitável, mas significa que seu teor é menor que0,0003%, por exemplo.

(Outros componentes)

A composição de vidro a ser usada para o artigo de vidro dapresente invenção pode incluir outros componentes residuais, como coran-tes auxiliares, impurezas e/ou agentes redutores, além dos respectivos com-ponentes do vidro-base e corantes acima descritos. Esses componentes re-siduais são um ou mais óxidos selecionados do grupo que consiste em MnO,V2O5, MoO3, CuO, Cr2O3, SnO2, Y2O3 e um oxido de terra rara, e o teor totaldesses componentes é de 1 % ou menos. Além disso, a composição de vidroda presente invenção pode incluir 0,1% ou menos de ZnO e, mais preferi-velmente, de 0,005 a 0,05% de ZnO. A inclusão de ZnO pode tornar menosprovável de ocorrer o defeito na coloração induzido por Ni no artigo de vidroacabado.

(Taxa de resfriamento)

É preferível que o artigo de vidro da presente invenção use umafolha de vidro incluindo a composição de vidro acima, que tenha sido resfria-da a uma taxa de 4°K ou mais por segundo. Deve-se notar que, na presentedescrição, a taxa de resfriamento acima deve ser a taxa de resfriamentomédia durante o resfriamento de uma temperatura que seja 100°C maior quea temperatura de transição de vidro (Tg) da composição de vidro a uma tem-peratura que seja 10°C menor que a Tg. É mais preferível que o artigo devidro da presente invenção use uma folha de vidro temperada feita com acomposição de vidro acima descrita. O temperamento pode ser realizado porqualquer método bem-conhecido, contanto que se possa aplicar uma tensãode compressão de superfície de cerca de 90 a 110 MPa à folha de vidro me-diante seu resfriamento bruto por jato de gás de resfriamento sobre a super-fície da folha de vidro que tenha sido aquecida a uma temperatura predeter-minada ou maior. Exemplos de taxas de resfriamento no resfriamento brutoacima incluem taxas na faixa de pelo menos 50°K a no máximo 100°K porsegundo. O artigo de vidro da presente invenção pode ter um tom de coracinzentado mais facilmente usando-se uma folha de vidro que tenha sidoresfriada a uma taxa de resfriamento de 4°K ou mais por segundo e, de pre-ferência, uma folha de vidro temperada. O temperamento pode ser realizadoa temperaturas na faixa que inclui a temperatura de transição de vidro (Tg).

Por exemplo, a folha de vidro a ser usada para o artigo de vidroda presente invenção pode ser produzida por um processo flutuante bem-conhecido. Nesse caso, o temperamento acima mencionado pode ser reali-zado pelo seguinte procedimento. Em primeiro lugar, uma fita de vidro (corpoem forma de folha) é obtida a partir de um vidro em fusão feito com a com-posição de vidro acima. Em seguida, essa fita de vidro é transferida parauma câmara de resfriamento por um transportador, enquanto se mantémuma temperatura maior que a temperatura de transição de vidro da compo-sição de vidro acima, e é submetida ao temperamento acima mencionado nacâmara de resfriamento. Com a realização sucessiva da etapa A de obten-ção de uma fita de vidro a partir de um vidro em fusão e da etapa B de tem-peramento da fita de vidro com ar, é possível produzir eficientemente umafolha de vidro a ser usada para o artigo de vidro da presente invenção, redu-zindo, ao mesmo tempo, o consumo de energia. O tempo de temperamentoevidentemente não se limita ao tempo acima, e o temperamento pode serrealizado por aquecimento novamente, a uma temperatura maior que a tem-peratura de transição de vidro, da folha de vidro que tenha sido anteriormen-te recozida. Por exemplo, no caso de o artigo de vidro da presente invençãoser um vidro de janela de veículo, a folha de vidro precisa ser dobrada paratomar um formato adequado para a armação de janela do veículo. Esse do-bramento em geral é realizado cortando-se uma folha de vidro (corpo emforma de folha) obtido pelo processo flutuante ou similar em pedaços de ta-manho predeterminado e, então, aquecendo-se e pressionando-se. Conse-qüentemente, o temperamento acima mencionado pode ser realizado quan-do a folha de vidro é resfriada nesse processo de dobramento.

Deve-se notar que o temperamento pode ser realizado até que atemperatura da fibra de vidro ou da folha de vidro atinja uma temperaturamenor que a temperatura de transição de vidro, por exemplo, até atingir umatemperatura 100 a 300°C menor que a temperatura de transição de vidro. Otipo de gás de resfriamento não é particularmente limitado, e qualquer tipode gás, como ar, gás nitrogênio e um gás inerte, pode ser usado, mas co-mumente se usa ar à temperatura ambiente.

(Vidro com a cor sendo alterada de acordo com a taxa de resfri-amento)

Uma composição de vidro com a cor sendo alterada por controleda taxa de resfriamento pode ser usada para o artigo de vidro da presenteinvenção. É preferível que o artigo de vidro da presente invenção use umafolha de vidro feita de uma composição de vidro com um tom de cor, depoisde ser recozida, expresso como -9 ≤ a* ≤ -4 e -5 ≤ b* ≤ 13, respectivamen-te, no sistema de cor LAB da C.I.E. (Comissão Internacional de Iluminação),quando medida com um iluminante C a uma espessura de 3,1 mm. A cor dafolha de vidro acima está, mais preferivelmente, nas faixas de -9 ≤ a* ≤ -4 e-1 ≤ b* ≤ 13 e, ainda mais preferivelmente, nas faixas de -9 ≤ a* ≤ -6 e 3 ≤b* < 9.

O artigo de vidro obtido por resfriamento da folha de vidro acimamencionada a uma taxa de resfriamento de 4°K ou mais por segundo podeter um tom de cor acinzentado mais facilmente. O artigo de vidro obtido portemperamento da folha de vidro acima mencionada com ar pode ter um tomde cor acinzentado ainda mais facilmente.

(Alteração de cor de acordo com a taxa de resfriamento)

Embora o mecanismo de como a cor se altera de acordo com ataxa de resfriamento não tenha sido completamente identificado, os presen-tes inventores consideram que seja o seguinte.

NiO está presente na forma de Ni2+ no vidro. Sabe-se que ocomprimento de onda de pico de absorção de Ni2+ varia de acordo com seunúmero de coordenação. Sabe-se que, quando Ni2+ tem 6 átomos de coor-denação no vidro, sua absorção existe em torno de 430 nm, que dá ao vidroum tom marrom-amarelado, ao passo que, quando Ni2+ tem 4 átomos decoordenação no vidro, sua absorção existe em torno de 500 a 650 nm, quedá ao vidro um tom violeta-avermelhado.

Acredita-se que, no caso do artigo de vidro da presente inven-ção, o vidro seja aquecido até atingir uma temperatura maior que a tempera-tura de transição de vidro e, então, resfriado a uma taxa de resfriamentopredeterminada ou a uma taxa mais elevada, de modo que pelo parte doNi2+ total contido no vidro e, de preferência, sua maior parte possa ser Ni2+com 4 átomos de coordenação. Mesmo que o vidro contenha uma pequenaquantidade de Se ou seja substancialmente livre de Se, pode-se obter umatom de cor acinzentado tirando-se vantagem pró-ativamente da absorçãoinduzida por Ni2+ com 4 átomos de coordenação conforme acima descrito.EXEMPLOS

Daqui por diante, o artigo de vidro da presente invenção serádescrito em maiores detalhes com referência às seguintes tabelas.

[Exemplos 1 a 25]

(Produção de folhas de vidro)

Produziu-se uma folha de vidro de acordo com o seguinte pro-cedimento. Como matérias-primas para componentes de vidro-base, usa-ram-se areia de sílica, dolomita, calcáreo, cinza de soda, torta de sal e ca-bonato de potássio. Como matérias-primas para corantes, usaram-se óxidoférrico, óxido de titânio, óxido de cério, óxido de cobalto, selênio metálico,óxido de níquel e um agente redutor carbonáceo. As matérias-primas acimaforam misturadas em porcentagens predeterminadas (vide Tabelas 1 e 2) e,dessa forma, prepararam-se bateladas de vidro bruto (daqui por diante cha-madas de "bateladas").

As bateladas assim preparadas foram fundidas e refinadas emum cadinho de platina. Em primeiro lugar, cada batelada foi fundida e refina-da, com o cadinho sendo mantido em um forno elétrico a 1.450°C durante 4horas. Em seguida, o vidro em fusão foi vertido sobre uma placa de aço forado forno para ficar com cerca de 6 mm de espessura e, então, resfriado paraser solidificado. Assim, obteve-se um elemento de vidro. Subseqüentemente,esse elemento de vidro foi submetido a um tratamento de recozimento. Essetratamento de recozimento foi realizado de modo que o elemento de vidrofosse mantido em um outro forno elétrico a 650°C durante 30 minutos e, en-tão, resfriado à temperatura ambiente por desligamento do forno elétrico. Ataxa de resfriamento nesse tratamento de recozimento foi de cerca de 0,10Kpor segundo. O elemento de vidro recozido foi cortado, esmerilhado e polidoopticamente usando-se uma técnica comum de processamento de vidro.Assim, obteve-se uma folha de vidro com superfícies principais opticamentepolidas de ambos os lados, com uma espessura de 3,1 mm e um formatoaproximadamente quadrado, com cada lado possuindo cerca de 5 cm decomprimento.

(Composições de folhas de vidro, temperatura de transição devidro)

A Tabela 1 indica a composição de vidro-base acima menciona-da da folha de vidro, e a Tabela 2 indica os teores de corantes. A mesmacomposição de vidro-base é aplicada a todos os Exemplos, e se indica que ototal de teores de todos os componentes, exceto corantes, é de 100%. Osvalores indicados na Tabela 2 são as proporções dos respectivos corantescontidos em cada composição de vidro usada para produzir as folhas de vi-dro, e esses valores foram obtidos por análise quantitativa usando-se méto-dos de análise gerais, adequados para os respectivos componentes, comoanálise de fluorescência de raios X, análise química e análise de chama.Deve-se notar que todos os teores indicados nessas tabelas estão expres-sos em % em massa. Como o coeficiente de dilatação térmica, a temperatu-ra de vidro e o limite de elasticidade são menos afetados pelos corantes,seus valores na composição de vidro-base, incluindo sem corante, são indi-cados como estão. Deve-se notar que o coeficiente de dilatação térmica, atemperatura de vidro e o limite de elasticidade foram medidos usando-se uminstrumento de medição de dilatação térmica diferencial (EXSTAR6000-TMA/SS, fabricado pela Seiko Instruments Inc.).

Tabela 1

<table>table see original document page 16</column></row><table>Tabela 2

<table>table see original document page 17</column></row><table>Tabela 2- Continuacao

<table>table see original document page 18</column></row><table>(Produção de artigos de vidro temperados)A seguir, as folhas de vidro acima mencionadas foram submeti-das a um processo de temperamento, para produzir artigos de vidro obtidoscom as folhas de vidro temperadas (Exemplos 1 a 25). Esse processo detemperamento foi realizado de modo que cada uma das folhas de vidro aci-ma mencionadas fosse aquecida em um forno elétrico a 700°C durante 180segundos e, então, resfriada bruscamente por jato de ar à temperatura am-biente. A taxa de resfriamento nesse processo foi de cerca de 80 a 100°Kpor segundo, a temperaturas na faixa de 550 a 650°C. Como resultado des-se processo de temperamento, aplicaram-se de cerca de 90 a 110 MPa detensão de compressão de superfície a todos os artigos de vidro acima men-cionados.

(Propriedades ópticas de artigos de vidro temperados)A seguir, os tons de cor e as propriedades ópticas dos artigos devidro resfriados bruscamente acima mencionados foram avaliados. Quantoaos tons de cor, a luz refletida dos artigos de vidro temperados acima men-cionados foi observada a olho nu. Suas propriedades ópticas foram avalia-das usando-se um espectrofotômetro comum para a região de comprimentosde onda de ultravioleta a quase infravermelho. A Tabela 3 mostra as propri-edades dos artigos de vidro temperados acima. Na Tabela 3, Ya designa atransmitância de luz visível medida com um iluminante A do padrão CIE, Tqdesigna a transmitância de energia solar total, e Tuv designa a transmitânciaultravioleta especificada por ISO-9050. Ad e Pe designam o comprimento deonda dominante e a pureza de excitação medidos com o iluminante C dopadrão CIE, respectivamente. L* designa a clareza definida no padrão CIE, ea* e b* designam a cromaticidade definida no padrão CIE. χ e y designam ascoordenadas de cromaticidade no sistema de cor CIE-XYZ, respectivamente.Tabela 3<table>table see original document page 21</column></row><table>Tabela 3 - Continuacao

<table>table see original document page 22</column></row><table>Todos os artigos temperados dos Exemplos 1 a 25 exibiram umtom de cor cinza, assim como transmitâncias de luz visível (Ya) na faixa de15 a 40%, que foram medidos com o iluminante A a uma espessura de3,1 mm.

Todos os artigos de vidro temperados dos Exemplos 2 a 9, 11,13 a 18 e 24 tinham comprimentos de onda dominantes (Ad) nã faixa de 530a 580 nm, que foram medidos com o iluminante C a uma espessura de3,1 mm.

Todos os artigos de vidro temperados dos Exemplos 3 a 9, 18 a21, 23 e 25 tinham cores expressas como -5 ^ a* < 0 e -1 < b* ^ 4, respecti-vamente, no sistema de cor CIE-LAB, que foram medidas com o iluminanteC a uma espessura de 3,1 mm.

Todos os artigos de vidro temperados dos Exemplos 1 a 25 ti-nham transmitâncias de ultravioleta (Tuv) de 15% ou menos, especificadapor ISO-9050, que foram medidas a uma espessura de 3,1 mm.

Como fica óbvio nos resultados acima, os artigos de vidro ob-tidos com as folhas de vidro temperadas mostraram um tom de cor cinza,assim como transmitâncias de luz visível relativamente baixas. Em parti-cular, os artigos de vidro nos Exemplos 3 a 9, 18 e 24 tinham comprimen-tos de onda dominante (Xd) na faixa de 530 a 580 nm, que foram medidoscom o iluminante C, assim como cores expressas como -5 < a* < 0 e -1 <b* < 4, respectivamente, no sistema de cor CIE-LAB, que foram medidascom o iluminante C. Esses artigos de vidro também tinham transmitânciasde ultravioleta (Tuv) de 15% ou menos, especificada por ISO-9050. Con-seqüentemente, esses artigos de vidro podem ser adequadamente usa-dos para janelas de veículos, como vidros de janela para envidraçamentocom privacidade.[Exemplos 41 a 65]

(Produção de artigos de vidro recozidos)

Prepararam-se elementos de vidro de acordo com o mesmoprocedimento dos Exemplos 1 a 25, que foram processados da mesmamaneira que nos Exemplos 1 a 25, e, portanto, prepararam-se folhas devidro com suas superfícies principais opticamente polidas de ambos oslados, com 3,1 mm de espessura e um formato aproximadamente qua-drado, com cada lado possuindo cerca de 5 cm de comprimento. A Ta-bela 1 mostra a composição de vidro-base das folhas de vidro assimpreparadas, e a Tabela 4 mostra os teores de corantes. Essas folhas devidro foram usadas como artigos de vidro recozido (Exemplos 41 a 65)sem modificação.<table>table see original document page 25</column></row><table>Table 4: Continuacao

<table>table see original document page 26</column></row><table>(Propriedades ópticas dos artigos de vidro recozidos)

A seguir, os tons de cor e as propriedades ópticas dos artigos devidro recozidos acima foram avaliadas. A avaliação foi realizada da mesmamaneira que nos Exemplos 1 a 25. A Tabela 5 mostra seus resultados.tabela 5<table>table see original document page 28</column></row><table>Tabela 5 Continuacao

<table>table see original document page 29</column></row><table><table>table see original document page 30</column></row><table>Todos os artigos recozidos dos Exemplos 41 a 65 exibiram umtom de cor cinza, assim como transmitâncias de luz visível (Ya) na faixa de 15a 40%, que foram medidos com o iluminante A a uma espessura de 3,1 mm.

Todos os artigos de vidro recozidos dos Exemplos 42 a 51, 53 a62 e 65 tinham comprimentos de onda dominantes (Ad) na faixa de 530 a 580nm, que foram medidos com o iluminante C a uma espessura de 3,1 mm.

O artigo de vidro recozido do Exemplo 41 tinha uma cor expres-sa como -5 ≤ a* ≤ 0 e -1 ≤ b* ≤ 4 no sistema de cor CIE-LAB, que foi medi-da com o iluminante C a uma espessura de 3,1 mm.

Todos os artigos de vidro recozidos dos Exemplos 41 a 53 e 55a 65 tinham transmitâncias de ultravioleta (Tuv) de 15% ou menos, especifi-cada por ISO-9050, que foram medidas a uma espessura de 3,1 mm.

Todos os artigos de vidro recozidos dos Exemplos 41 a 65 tinhamcores expressas como -9 ≤ a* ≤ -4 e -5 ≤ b* ≤ 13, no sistema de cor CIE-LAB,que foram medidas com o iluminante C a uma espessura de 3,1 mm.

Como fica óbvio nos resultados acima, os artigos de vidro obti-dos com as folhas de vidro recozidas exibiram uma cor cinza e tinhamtransmitâncias de luz visível relativamente baixas. Em particular, o artigo devidro no Exemplo 41 tinha uma cor expressa como -5 ≤ a* ≤ 0 e -1 ≤ b* ≤ 4,no sistema de cor CIE-LAB, que foi medida com o iluminante C e tambémuma transmitância de ultravioleta (Tuv) de 15% ou menos, especificada porISO-9050. Conseqüentemente, esse artigo de vidro pode ser adequadamen-te usado para uma janela de veículo, como vidro de janela para envidraça-mento com privacidade, como no caso dos artigos de vidro temperados.

EXEMPLOS COMPARATIVOS

Os Exemplos Comparativos 80a a 85a e 80b a 85b são artigosde vidro que usam folhas de vidro preparadas com a composição de vidroapresentada no JP10(1998)-114540A. Nos Exemplos Comparativos 80a a85a, usaram-se folhas de vidro recozidas, ao passo que, nos ExemplosComparativos 80b a 85b, usaram-se folhas de vidro temperadas. Emboratodos esses artigos de vidro tivessem cores verde-azuladas ou verde-profunda, nenhum deles exibiu um tom de cor acinzentado. A Tabela 6 mos-tra suas composições de propriedades ópticas.Tabela 6

<table>table see original document page 32</column></row><table>Tabela 6 - Continuacao

<table>table see original document page 33</column></row><table>(Comparação entre artigos de vidro temperados e artigos de vi-dro recozidos)

As diferenças de tom de cor entre os artigos de vidro obtidoscom folhas de vidro preparadas com a mesma composição, mas resfriadas adiferentes taxas de resfriamento foram comparadas usando-se os Exemplos1 a 25 (artigos temperados) e Exemplos 41 a 65 (artigos recozidos) acima.Como fica óbvio nas Tabelas 2 e 4, os Exemplos 1 a 25 e os Exemplos 41 a65 correspondem um a um. A Figura 1 é um diagrama mostrando suas coor-denadas de cor expressas no sistema de cor CIE-LAB. Essa figura mostraque, em todos os Exemplos, as coordenadas de cor dos artigos de vidro,depois de serem temperados, se deslocaram para o lado direito inferior, istoé, a origem do sistema de coordenadas. Em outras palavras, é possível ob-ter facilmente um artigo de vidro com uma cor acinzentada, quase neutra,usando uma folha de vidro temperada. Em particular, é possível obter maisfacilmente artigos de vidro com cores expresssas como -5 < a* < 0 e -1 < b*< 4, usando folhas de vidro recozidas com as coordenadas de cor acimamencionadas nas faixas de -9 < a* < -6 e 3 < b* < 9, conforme mostrado nosExemplos 43 a 49 e 58 a 65.

Em resumo, quando um corpo em forma de folha, como uma fo-lha de vidro ou uma fita de vidro, obtido por uma técnica como um processoflutuante tem uma cor expressa como -9 < a* < -4 e -5 < b* < 13 no sistemade cor CIE-LAB, que seja medida com um iluminante C a uma espessura de3,1 mm, essa folha de vidro ou fita de vidro pode ser temperada, de modoque tenha uma cor nas faixas de -5 < a* < 0 e -1 < b* < 4 (de modo que ascoordenadas de cor se desloquem para essas faixas). Ao fazer isso, é pos-sível obter facilmente um artigo de vidro com uma cor acinzentada, quaseneutra.

Por outro lado, as coordenadas de cor acima mencionadas dosartigos de vidro dos Exemplos Comparativos 80b a 85b não estavam nasfaixas de -9 < a* < -4 e -5 < b* < 13. Em particular, os valores de a* erammenores que -9. Conseqüentemente, pode-se dizer que as coordenadas decor dos artigos de vidro dos Exemplos Comparativos 80a a 85a obtidas portemperamento dessas folhas de vidro com ar não estavam nas faixas de -5≤ a* ≤ 0 e -1 ≤ b* ≤ 4 e, portanto, não exibiam um tom de cor acinzentado.

Além disso, fica claro nos Exemplos da presente invenção que adistância entre as coordenadas de cor de cada par do artigo de vidro recozi-do e artigo de vidro temperado é maior que nos Exemplos Comparativos.Conseqüentemente, a presente invenção pode fornecer mais facilmente umartigo de vidro com um tom de cor acinzentado.

(Alteração de cor de acordo com a taxa de resfriamento e pornovo recozimento de artigo de vidro temperado)

Além disso, produziram-se artigos de vidro por resfriamento defolhas de vidro com a composição do Exemplo 25, assim como uma espes-sura de 3,1 mm e um formato aproximadamente quadrado, com cada ladopossuindo cerca de 5 cm de comprimento, a taxas de resfriamento de 0,1 °K,4°K, 18°K e 95°K por segundo, respectivamente. As propriedades ópticasdesses artigos de vidro foram avaliadas da mesma maneira que nos Exem-plos acima mencionados. A Tabela 7 e a Figura 2 mostram seus resultados.Table 7

<table>table see original document page 36</column></row><table>Como está claro na Tabela 7 e na Figura 2, as coordenadas decor dos artigos de vidro resfriados às taxas de resfriamento de 4°K ou maispor segundo estavam nas faixas de -5 ≤a* ≤ 0 e -1 ≤ b* ≤ 4.

Além disso, um artigo de vidro novamente recozido foi produzidopor novo recozimento do artigo de vidro obtido com a folha de vidro tempe-rada com descrita no Exemplo 25. Esse novo recozimento foi realizado poraquecimento do artigo de vidro do Exemplo 25 em um forno elétrico a 650°Cdurante 6 horas, mantendo-o no forno elétrico durante 30 minutos e, então,resfriando-o à temperatura ambiente por desligamento do forno elétrico. Aspropriedades ópticas desse artigo de vidro novamente recozido foram avali-adas da mesma maneira que nos Exemplos acima. A Tabela 7 mostra seusresultados.

Fica claro na Tabela 7 que, quando o artigo de vidro temperadoé novamente recozido, suas propriedades ópticas são aproximadamente asmesmas do artigo de vidro obtido por recozimento da folha de vidro, e que adiferença entre eles está dentro da margem de erro de medição.

Portanto, espera-se que esses vidros dos Exemplos possam e-xibir excelentes efeitos de prevenção da degradação de materiais internos,assim como proteção da privacidade quando são usados para vidros de ja-nelas de veículos e prédios, e outros.

Aplicabilidade Industrial

A composição de vidro da presente invenção e o artigo de vidrofeito com a composição de vidro podem ser adequadamente usados paraaplicações como vidros de janelas de veículos e prédios.

Claims

1. Artigo de vidro que usa uma composição de vidro compreen-dendo: uma composição de vidro-base e corantes,em que a composição de vidro-base inclui, expresso em % emmassa:-65 a 80% de SiO2;-0 a 5% de AI2O3;-0 a 10% de MgO;-5 a 15% de CaO;-5 a 15% de MgO + CaO;-10 a 18% de Na2O;-0a 5% de K2O;-10 a 20% de Na2O +K2O; e-0 a 5% de B2O3,os corantes consistem essencialmente em, expresso em % emmassa:-0,6 a 1,0% de T-Fe2O3 (em que T-Fe2O3 é o oxido de ferro totalobtido por expressão da quantidade total de compostos de ferro comoFe2O3);-0,026 a 0,8% de TiO2;-0 a 2,0% de CeO2;-0,01 a 0,03% de CoO;-0 a 0,0008% de Se; e-0,06 a 0,20% de NiO, eo artigo de vidro tem um tom de cor acinzentado e tem umatransmitância de luz visível na faixa de 15% a 40%, que é medida com umiluminante A a uma espessura de 3,1 mm.

2. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 1, que usa umafolha de vidro que compreende a composição de vidro, em que a folha devidro é resfriada a uma taxa de 4°K ou mais por segundo.

3. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 2, que usa a fo-lha de vidro compreendendo a composição de vidro, em que a folha de vidroé temperado com ar.

4. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 1, em que o ar-tigo de vidro tem um comprimento de onda dominante na faixa de 530 a 580nm, que é medido com o iluminante C a uma espessura de 3,1 mm.

5. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 1, em que o ar-tigo de vidro também tem uma cor expressa como -5 < a* ^ < 0 e -1 < b* < 4no sistema de cor CIE-LAB, que é medida com o iluminante C a uma espes-sura de 3,1 mm.

6. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 1, em que o ar- tigo de vidro também tem uma transmitância ultravioleta de 15% ou menos,especificada por ISO, que é medida a uma espessura de 3,1 mm.

7. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 1, em que acomposição de vidro é substancialmente livre de Se.

8. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 1, em que o T- Fe2O3 está incluído em uma faixa de pelo menos 0,70% a menos de 0,95%,expresso em % em massa.

9. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 1, em que oCeO2 está incluído na faixa de 0,10% a 2,0%, expresso em % em massa.

10. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 1, em que o artigo de vidro também tem uma cor expressa como -9 < a* < -4 e -5 < b* <-13 no sistema de cor CIE-LAB, que é medida com o iluminante C a uma es-pessura de 3,1 mm.

11. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 10, em que oartigo de vidro tem uma cor expressa como -9 < a* < -6 e 3 < b* < 9.

12. Método de produção de um artigo de vidro com um tom decor acinzentado, compreendendo:uma etapa A de obtenção de um corpo em forma de folha com acomposição de vidro compreendendo uma composição de vidro-base e co-rantes; e uma etapa B de resfriamento, a uma taxa de 4°K ou mais porsegundo, do corpo em forma de folha que está em um estado de temperatu-ra mais alta que a temperatura de vidro da composição de vidro,em que a composição de vidro-base inclui, expresso em % emmassa:-65 a 80% de SiO2;-0 a 5% de Al2O3;-0 a 10% de MgO;-5 a 15% de CaO;-5 a 15% de MgO + CaO;-10 a 18% de Na2O;-0 a 5% de K2O;-10 a 20% de Na2O +K2O; e-0 a 5% de B2O3,os corantes consistem essencialmente em, expresso em % emmassa:-0,6 a 1,0% de T-Fe2O3 (em que T-Fe2O3 é o oxido de ferro totalobtido por expressão da quantidade total de compostos de ferro comoFe2O3);-0,026 a 0,8% de TiO2;-0 a 2,0% de CeO2;-0,01 a 0,03% de CoO;-0 a 0,0008% de Se; e-0,06 a 0,20% de NiO.

13. Método de produção de um artigo de vidro com um tom decor acinzentado de acordo com a reivindicação 12, em que o corpo em for-ma de folha obtido na etapa A tem uma cor expressa como -9 ≤ a* ≤ -4 e-5 ≤b*≤ 13 no sistema de cor CIE-LAB, que é medida com o iluminante C auma espessura de 3,1 mm, ea etapa B é uma etapa de temperamento do corpo em forma defolha, de modo que o corpo em forma de folha tenha uma cor expressa como-5≤a*≤0 e -1≤b*≤4.