CN1329327C - 对太阳光谱选择性吸收的绿色玻璃 - Google Patents
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Abstract
一种对太阳光谱选择性吸收的绿色玻璃，它属于玻璃生产技术领域，特别是有色玻璃的生产技术领域，其特征在于它以下述配比进行基础料配料：砂：172克，白云石：45克，石灰石：13克，长石：12克，纯碱：53克，芒硝：2.2克，然后加入下述配比的着色剂：铁粉：1.7克，TiO2：0.7克，CeO2：0.5克，Cr2O3：0.015克，Co2O30.002克制造而成；其中该玻璃标准发光体D65在5mm标称厚度下，可见光透过率＞70%，紫外透过率16%，太阳能透过率低于41%，主波长为495-520nm，色纯度3-5%。本发明实现了对太阳光谱中的紫外光谱的选择吸收，可过滤太阳光中的有害光线，太阳光透过率低，并且比现有同类产品的生产工艺的简单，大大降低了生产成本。
Description
技术领域：
本发明涉及一种对太阳光谱选择性吸收的绿色玻璃，它属于玻璃生产技术领域，特别是有色玻璃的生产技术领域。
背景技术：
现有技术中，目前有两类玻璃组合物。其中一类加工工艺复杂困难，生产成本高，如美国专利US4792536介绍了一种低的红外透过率和紫外透过率的玻璃，这种玻璃是钠-钙-硅系统且玻璃呈现出蓝色，其中玻璃中FeO占Fe2O3的比例大于45％。由于该种玻璃FeO占玻璃中总Fe2O3的比例较大，要求在负压状态下进行澄清，同时玻璃中最常使用的芒硝不能做澄清剂，这将给常规的生产带来巨大困难，而且要配备专有的澄清设备。
另一类是采用了高比例的总铁含量，和高比例的CeO2成分。如CN1043034C揭示了一种对太阳能所辐射和紫外线透射低的玻璃，尽管它介绍没有说要在负压状态下进行澄清，但其FeO在玻璃中总Fe2O3的比值最高也达到38％。这也会给常规的(浮法)玻璃生产带来许多麻烦，而且采用高比例的CeO2含量(最高量为2.0％)。中国专利CN1027635C中国专利公开了一种涉及吸收红外和紫外辐射的绿色玻璃组合物，其最高的铁含量为0.96％，CeO2含量为1.4％，TiO2含量为0.85％；其主要特征是发光体A光下可见光透过率大于70％，总太阳能透过率小于46％，紫外透过率小于38％。中国专利CN10899730C公开了一种红外和紫外吸收的绿色玻璃组合物，它采用了铁、铈、钛以及铬来产生所需要的颜色和光学性能，其CeO2含量为0.9-1.4重量。以上的三种玻璃组合物由于采用了高比列的总铁含量和高比列的CeO2成分，一方面造成生产成本的过高，另一方面也容易给玻璃产品带来条纹的缺陷。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种可对太阳光谱中的紫外光谱进行选择吸收，过滤太阳光中的有害光线，且加工工艺简单，生产成本低，玻璃外观效果好的对太阳光谱选择性吸收的绿色玻璃。
本发明的目的是这样实现的：
一种对太阳光谱选择性吸收的绿色玻璃，它包括如下重量配比的
基础料配料：
砂 172克
白云石 45克
石灰石 13克
长石 12克
纯碱 53克
芒硝 2.2克
以及如下重量配比的着色剂：
铁粉 1.7克
TiO2 0.7克
CeO2 0.5克
Cr2O3 0.015克
Co2O3 0.002克
采用如下的生产工艺生产：
按上述玻璃基础料称量精度±1克，着色剂称量精度万分之一，并分别将之混合均匀，待用；
在1400℃左右采用铂金坩埚分批加料，至玻璃熔融后，升温至1540℃左右，保证澄清时间在2～5小时范围内；
采用模具浇铸成型；首先将模具在500～600℃的马弗炉内预热5～10分钟，然后取出，再将熔化并澄清好的玻璃迅速浇入模具使之成型，并将模具和玻璃一起放入500～600℃的马弗炉模仿浮法生产退火曲线进行退火；在500～600℃温度下保温0.5～1小时，然后随炉冷却；当退火炉温降至100℃，将玻璃取出冷却至室温。
由上述配方，并经过上述加工的玻璃的氧化还原比在23％以上；具有低于40％的太阳光总透过率，以及小于15％的紫外透过率。
其中该玻璃发光体D65(标准照明体)在5mm标称厚度下，可见光透过率＞70％，紫外透过率＜16％，太阳能透过率低于41％，主波长为495--520nm，色纯度3--5％。
本发明实现了对太阳光谱中的紫外光谱的选择吸收，达到了过滤太阳光中的有害光线的目的，同时还具有较低的太阳光透过率，并且由于配方构成的特点，比现有同类产品的生产工艺的简单，大大降低了生产成本。
具体实施方式：
本发明的基本组合物构成为：SiO2，Al2O3，MgO，CaO，Na2O，K2O，Fe2O3，FeO，TiO2，CeO2，Cr2O3，Co2O3。它可以实现对太阳光谱中紫外光和红外光有选择性吸收的玻璃，特别是紫外光的吸收，同时又不影响可见光的透射率，对于5mm厚玻璃施照体D65光源，可见光透射率＞70％，紫外透射率＜16％，主波长在495～520nm，呈现绿色，总太阳光透过率(TSET)＜41％。
本发明中铁作为主要的光谱选择吸收剂，特别是作为紫外和红外吸收剂。其含量过高一方面使可见光透过率偏低，并且会给熔窑带来较大的损害；另一方面如果含量过低，又会使红外吸收率偏低，紫外透过率偏高。本领域中已经知道，铁在玻璃中以Fe2O3和FeO两种形式存在，Fe2O3一种良好的紫外吸收剂，FeO是一种红外吸收剂。术语“氧化还原比值”是指二价铁(以FeO表示)除以总铁(以Fe2O3表示)，“氧化还原比值”超过30％，传统的熔化工艺就难以生产。
CeO2作为主要的紫外吸收剂，若加入量太低，就达不到强吸收紫外光的目的，反之太高又会使生产效率降低，并提高了成本，且易影响玻璃中其他着色离子的化学平衡，使着色处于不稳定的状态，产生条纹的缺陷。
TiO2也是一种强紫外吸收剂，它使玻璃产生黄色。Cr2O3是一种辅助紫外吸收剂，它使玻璃产生黄绿色，可以稳定玻璃最终的颜色。TiO2和Cr2O3作为紫外吸收的补充，不但可加强玻璃紫外吸收功能，还可以大大降低CeO2的用量。
Co2O3是一种弱的红外吸收剂，其可帮助降低总铁用量和玻璃的氧化还原比，并调整玻璃的颜色，使该玻璃的生产在传统工艺上更易进行。
要获得低的太阳光透过率，主要是降低红外吸收率，从前述可知，提高玻璃中FeO的比例，可以达到这一目的。为此可采取两种手段：(1)提高玻璃中C粉比例；(2)提高玻璃中总铁含量来提高相应的FeO比例。但是大幅度提高两者的比例都对生产将非常不利。CeO2在玻璃配料中既是强紫外吸收剂又是强氧化剂，如果使用比例太高，在总铁不变的情况下，就将使FeO比例大幅度下降，导致太阳能透过率偏高。因此，本发明放弃传统高CeO2的浓度的做法，采用中等CeO2的浓度(0.15-0.50％)，用少量Cr2O3来弥补和加强紫外吸收的能力，使玻璃整体对紫外的吸收保持在较好的水平，同时利用Co2O3的弱红外吸收特性，控制C粉的用量，从而弥补因使用CeO2而导致FeO比例的下降，同时Cr2O3可以稳定玻璃的绿色，Co2O3可以调节玻璃令人不悦的黄色。
在本发明中，在玻璃组成中加入的着色剂可以是氧化物形式，也不排除其它形式，如元素形式，也可以用在配料组成中，但在配料熔融和精炼的过程中，它将转化成为本发明所公开范围的氧化物形式。
下面给出一个具体的生产配方以及工艺，说明本发明的实施情况：
1、配方：
以下述配比进行基础料配料：
砂 172克
白云石 45克
石灰石 13克
长石 12克
纯碱 53克
芒硝 2.2克
然后加入下述配比的着色剂：
铁粉 1.7克
TiO2 0.7克
CeO2 0.5克
Cr2O3 0.015克
Co2O3 0.002克
2、工艺过程：
按上述玻璃基础料称量精度±1克，着色剂称量精度万分之一，并分别将之混合均匀，待用。
在1400℃左右采用铂金坩埚分批加料，至玻璃熔融后，升温至1540℃左右，保证澄清时间在2～5小时范围内。
采用模具浇铸成型。首先将模具在500～600℃的马弗炉内预热5～10分钟，然后取出，再将熔化并澄清好的玻璃迅速浇入模具使之成型，并将模具和玻璃一起放入500～600℃的马弗炉模仿浮法生产退火曲线进行退火。一般在此温度下保温0.5～1小时，然后随炉冷却。
当退火炉温降至100℃左右，将玻璃取出冷却至室温。
将玻璃按所需规格切割、磨抛，直至达到满足测试要求的表面光洁度。
3、测试
将制成的样品用波长色散X荧光测定玻璃的成分如下：
SiO2 Al2O3 CaO MgO Na2O K2O
71.51 0.85 8.12 3.94 13.6 0.40
Fe2O3 TiO2 CeO2 Cr2O3 Co2O3
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检测该玻璃的光学性能如下：
可见光透过率 71.6％
紫外透过率(ISOUV) 14％
总太阳光透过率(TSET)40％
主波长 505nm
色纯度 3％
本发明所提供的玻璃成分均为重量百分数，光学性能是对标准5毫米而言，透过率采用CIE标准光源D65在380--780nm波长范围内测定，主波长和色纯度采用10°视场，在CIE标准光源D65按照ASTME308-90中所说的方法测定。紫外透过率(ISOUV)是基于ISO9050-90(E)标准表4在280--380nm波长范围内测定。总太阳光透过率(TSET)根据ISO9050-90(E)标准表3在其规定的波长范围内测定并采用梯形积分计算而得。
Claims (3)
1、一种对太阳光谱选择性吸收的绿色玻璃，其特征在于它包括如下重量配比的基础料配料：
砂 172克
白云石 45克
石灰石 13克
长石 12克
纯碱 53克
芒硝 2.2克
以及如下重量配比的着色剂：
铁粉 1.7克
TiO2 0.7克
CeO2 0.5克
Cr2O3 0.015克
Co2O3 0.002克
采用如下的生产工艺生产：
按上述玻璃基础料称量精度±1克，着色剂称量精度万分之一，并分别将之混合均匀，待用；
在1400℃采用铂金坩埚分批加料，至玻璃熔融后，升温至1540℃，保证澄清时间在2～5小时范围内；
采用模具浇铸成型；首先将模具在500～600℃的马弗炉内预热5～10分钟，然后取出，再将熔化并澄清好的玻璃迅速浇入模具使之成型，并将模具和玻璃一起放入500～600℃的马弗炉模仿浮法生产退火曲线进行退火；在500～600℃温度下保温0.5～1小时，然后随炉冷却；当退火炉温降至100℃，将玻璃取出冷却至室温。
2、如权利要求1中所述的对太阳光谱选择性吸收的绿色玻璃，其特征在于所述的该玻璃的氧化还原比在23％以上。
3、如权利要求1中所述的对太阳光谱选择性吸收的绿色玻璃，其特征在于其中该玻璃具有低于40％的太阳光总透过率，以及小于15％的紫外透过率。
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