鈉鈣玻璃組合物的製作方法
2023-07-14 03:55:36 4
專利名稱：鈉鈣玻璃組合物的製作方法
鈉鈣玻璃組合物本發明涉及適合通過浮法工藝成型的用於鈉鈣玻璃的玻璃組合物，更具體地，本發明涉及配製用來降低太陽熱穿過破璃的透射性的著色玻璃組合物。本發明的玻璃適合於製造車輛或建築物的窗戶。尤其是本發明的玻璃可用於包括天窗的車輛採光車頂。配製用來降低太陽熱穿過玻璃的透射性的著色玻璃通常稱為陽光控制玻璃。這種玻璃顏色通常是綠色、藍色、青銅色或者灰色。一種已知的青銅色玻璃公開於日本專利申請JP 55-185165 (作為JP 57-106537公布)。由該公布文本所公開的青銅色玻璃包含Fe203、Co0、Ni0和Se作為著色組分，並且適用於汽車車窗。可見光透射率可為約70%。對於更深色的玻璃存在需求，例如，所謂的「隱私」玻璃，其用於裝配在車輛，特別是在美國被稱為「箱式旅行車」的多功能車的後部窗。此種玻璃一般用於這種車輛的後窗或者車身後窗以及後座側方角窗。在US 5，308，805中記載了這種玻璃的實例，其公開了具有得到降低的太陽能透射率的中性的、通常是灰綠色的低透射率玻璃。該玻璃可具有I. 3-2%的的表示為Fe2O3的總鐵含量，而且包含O. 01-0. 05%的NiO, O. 02-0. 04%的CoO以 及O. 0002-0. 003%的Se。其在4mm厚度(CIE光源A)的條件下，可具有不大於25%的可見光透射率，和不大於該可見光透射率的太陽能透射率。在EP 825156A1中公開了另一低透射率玻璃的實例。該文獻提及的著色劑範圍包括I. 2-2. 2%的表示為Fe2O3的總鐵氧化物、O. 001-0. 03%的CoO,0-0. 0008%的Se以及0-0. 2%的 NiO0在EP 1081107A2中公開了低透射率玻璃的另一個實例。該文獻提及的著色劑範圍包括I. 2-2. 2%的表示為Fe2O3的總鐵氧化物、大於O. 03%的CoO,小於O. 0001%的Se以及0-0.2%的祖0。在近年因與大氣中的二氧化碳對氣候的影響有關的環境原因，使減少二氧化碳排放的壓力增大。這引起了對來自建築物和車輛的二氧化碳排放量的關注。隨之而來有各種方法，其中一種方法是設法減少世界上炎熱的陽光充足地區的建築物和車輛的空調設備所用能量。用於安裝在這樣地區的建築物和車輛上的這種玻璃對於太陽能增益，即在建築物或者車輛中由太陽輻射引起的升溫可具有顯著的作用。降低太陽能增益進而既減少了所需空調裝置的額定功率，又減少了其需要的運轉時間。這樣與空調裝置相關的二氧化碳排放量得到降低，其在車輛中顯示出燃料消耗降低。然而現有的陽光控制玻璃減少太陽能增益的能力有限。儘管存在對理論上具有改善了的陽光控制性能的玻璃的提議，但在多數情況下，這些玻璃沒有製備且當然無法大量得到。目前存在對於陽光控制性能顯著優於現有玻璃所提供的陽光控制性能的陽光控制玻璃的需求。還要求這種改進的玻璃適合於通過浮法工藝製造，使得能夠以可接受的價格提供大量的玻璃。需要能夠以工業規模製造的實用的玻璃，以滿足對於車輛和建築物玻璃的要求。根據本發明，提供具有著色劑部分的鈉鈣玻璃，該著色劑部分包含Fe2O3 2. 1-4. O重量％ (即以Fe2O3表示的總鐵)Co3O4 O-IOOOppm
NiOIO-IOOOppmSe0-100ppmo如以下將更詳細說明的，具有這些範圍內的組成的玻璃可使其達到新水平的陽光性能，例如總陽光透射率(TtsJniSO 13837所定義的，使用公約A測量，風速4m/s)。特別優選的玻璃具有的著色劑部分包含Fe2O3 2. 1-4. O 重量 ％Co3O4 200_800ppmNiO50_800ppmSe10_70ppm。 另一特別優選的玻璃具有的著色劑部分包含Fe2O3 2. 3-3. 8 重量 ％Co3O4 O-IOOOppmNiOIO-IOOOppmSeO-IOOppm0作為替代，Co304、Ni0和Se的含量也可以限制為上面和下面所給出的較窄的範圍，而保持表示為Fe2O3的總鐵量在2. 3-3. 8重量百分比的範圍。本發明中所包括的另一種可能性是2. 4-3. 6%的總鐵含量配合如上面和下面所給出的Co304、Ni0和Se含量。進一步特別優選的玻璃族具有的著色劑部分包含Fe2O3 2. 1-4. O 重量 ％Co3O4 O-IOOOppmNiOIO-IOOOppmSe50-100ppm，優選60-100ppm。上面的關於Co3O4和NiO的替代範圍的評述也適用於該玻璃族，如總鐵量在2. 3-3. 8%和2. 4-3. 6%的較窄範圍內。更優選本發明提供的玻璃族具有的著色劑部分包含Fe2O3 2. 1-3. 8 重量 ％Co3O4 230_700ppmNiO60-700ppmSe12_65ppm。更優選該玻璃具有的著色劑部分包含Fe2O3 2. 2-3. 4 重量 ％Co3O4 260-600ppmNiO70-600ppmSe15_60ppm。更優選該玻璃具有的著色劑部分包含Fe2O3 2. 2-3. O 重量 ％Co3O4 300-500ppmNiO100_500ppmSe20_50ppm。還更優選該玻璃具有的著色劑部分包含
Fe2O3 2· 2_2· 6 重量 ％Co3O4 300_400ppmNiO200-300ppmSe25_40ppm。可選地，該玻璃具有的著色劑 分包含Fe2O3 2. 2-2. 6 重量 ％Co3O4 400-500ppmNiO100-500ppmSe40_50ppm。作為替代，所述的玻璃可以如同上述組成，但是其Co3O4為550-1000ppm。對於該玻璃的另一種選擇是含有450-1000ppm的NiO。所有的玻璃組合物均包含鎳。優選地，所述的玻璃具有由CIELAB坐標系(111 D65)定義的如下顏色a*= -3. 2±10 ;b* = 6. 5±10 ;L* = 50±10 ;或者a* = -3. 2±5 ;b* = 6· 5± 10 ;L* = 50±10 ;或者 a* = -3· 2±5 ;b* = 6. 5± 5 ;L* = 50± 10 ；或者 a* = -3. 2±3 ;b* = 6. 5±3 ;L* =50± 10 ;或者 a* = -I. 8±5 ;b* = 4. 4±5 ;L* = 50± 10 ;或者 a* = -I. 8±3 ;b* = 4. 4±3 ；L* = 50±10。優選玻璃是中性著色。中性著色最適合於在著色結構旁使用，無論它們是車輛車身或建築結構。關於主波長，所述的玻璃優選具有570nm區域的主的波長(I11D65)，和小於20%、進一步優選小於10%的色純度。眾所周知，鐵在鈉鈣玻璃內既以亞鐵又以三價鐵狀態存在。鐵在各個狀態的比例受一些因素的影響，如在配合料中氧化或還原劑的存在，和在燃燒器中氧氣與燃料的比率，即火焰產生氧化還是還原性氣氛。配合料是指裝填進爐子且熔化產生玻璃的原材料的混合物的術語。通常將玻璃的總鐵含量表示為好象所有的鐵均作為Fe2O3存在，即使情況不是這樣。「亞鐵含量」定義為氧化亞鐵在玻璃中的重量百分比除以表示為Fe2O3的總鐵的重量百分比。優選地，所述的玻璃具有總鐵的10-40%的亞鐵含量，更優選地，具有表示為Fe2O3的總鐵的15-35%的亞鐵含量。優選地，所述的玻璃具有1-20%的可見光透射率和1-20%的直接太陽熱透射率，更優選地，其具有2-10%的可見光透射率和2-10%的直接太陽熱透射率。優選地，所述的玻璃具有30%或更低的總透射陽光值(ISO 13837 :2008，公約A，風速 4m/s.)。根據本發明的另一方面，由具有如這裡所述組成的著色玻璃製成的玻璃片、玻璃板或者窗玻璃可以塗覆有低發射率塗層。優選窗玻璃用於車輛，且低發射率塗層在窗玻璃的內表面，即當窗玻璃安裝在車輛上時，在面向車輛內部的表面。在本發明的這一方面，低發射率塗層與WO 200/007592A2—致，即其是已知的低發射率塗層，其可例如包括金屬或金屬氧化物層。在後一種情況，該金屬氧化物可以例如用氟摻雜。優選的金屬層包含至少一層銀層並通過磁性濺射技術沉積。優選的金屬氧化物層是透明的導電氧化物，例如錫、鋅、銦、鎢或鑰的氧化物。可替代的摻雜劑包括氯、銻、錫、鋁、鉭、鈮、銦或鎵。在每一種情況下，如現有技術中已知的，提供功能層作為多層塗層堆疊的一部分。
根據本發明的這一方面的窗玻璃具有特別增強的陽光控制性能，因為低發射率塗層降低了被再輻射進入車輛內部的熱量。更詳細地，深色的著色玻璃吸收入射的陽光輻射，由此提高了其溫度，導致其對吸收的熱量再輻射。低發射率塗層提高了向外輻射的熱量比例，並降低了輻射進入車輛內部的熱量。所述的鈉鈣玻璃的組成根據製造商以及製造場所而變化。不同的製造商在依賴於組成的玻璃性能方面具有不同的偏好。並且，在全世界各不同的玻璃製造場所，可獲得的原料在它們的化學組成方面是不同的。基礎玻璃的組成(即省去著色劑的玻璃組成)在表I的中間欄中給出的範圍內，標題為寬範圍。優選的組成在右欄中給出的範圍內，標題為窄範圍。表I-基礎鈉鈣玻璃組成
寬範圍窄範圍
(Wt %)(Wt %)
SiO2__64 - 80__68 - 75_
Al2O3__O - 5__0-3_
Na2O__9 - 18__11 - 15_
K2O__O - 5__O - 3_CaO__2-15__6-11_
MgO0-102-6
SO3I O. 05 - O. 4I O. I - O. 4—世界上最能大批供應的鈉鈣玻璃組成落入以下範圍，並且本發明可以用該組成範圍來作為基礎玻璃
SiO2~70. 0-73. O~
Al2O30-2.0
Na2O12. 4-14. 2~
K2O0-1.2
CaO7. 3-10. O
MgO3. 6-5. O
SO3O. 17-0. 37~優選地，根據本發明的玻璃不含以下氧化物As203、BaO,B2O3> BeO、GeO2、Li20、P205、PbO、Sb2O3, SrO, TiO2, V2O5, ZnO和ZrO2,除非可能無意地與其它原料一起加入的痕量。這些氧化物中的一些對於玻璃熔爐或浮槽，尤其是對於浮槽中包含的熔融錫是有害的。其它的被認為是對人體健康有害的，因此為了健康和安全的原因，優選地不包含。優選地，在不利用以下著色劑的情況下獲得所需的著色Ce02、Cr203、Er203、Mn02、Nd203，g卩，優選玻璃不含這些氧化物，除了無意地與其它原料一起加入的痕量。如果有意包含任何這些氧化物，應該為最低的含量，例如小於O. 5wt%。將參考以下非限制性實例對本發明作進一步的說明，所述實例列在表2中。除非有相反的表示，本說明書中所有的氧化物的組成和比例均是以重量百分比給出。尤其值得注意的是，著色劑Co304、Ni0和Se的比例以百萬分之一(ppm)給出。在該表中，對三個不同 的標準光源，即光源A、C和D65提供了分光特性。表2化學分析和光學性能(在4. Omm, CIE 1931，2°觀察器)
權利要求
1.一種鈉鈣玻璃，其具有的著色劑部分包含Fe2O3 2. 1-4. O 重量 ％Co3O4 200_800ppmNiO 50-800ppmSe10_70ppmo
2.權利要求I所述的鈉鈣玻璃，其具有的著色劑部分包含Fe2O3 2. 1-3. 8 重量 ％Co3O4 230_700ppmNiO 60-700ppm Se12_65ppm0
3.權利要求2所述的鈉鈣玻璃，其具有的著色劑部分包含Fe2O3 2. 2-3. 4 重量 ％Co3O4 260_600ppmNiO 70-600ppmSe15_60ppmo
4.權利要求3所述的鈉鈣玻璃，其具有的著色劑部分包含Fe2O3 2. 2-3. O 重量 ％Co3O4 300_500ppmNiO 100-500ppmSe20_50ppm。
5.權利要求4所述的鈉鈣玻璃，其具有的著色劑部分包含Fe2O3 2. 2-2. 6 重量 ％Co3O4 300_400ppmNiO 200-300ppmSe25_40ppm。
6.權利要求4所述的鈉鈣玻璃，其具有的著色劑部分包含Fe2O3 2. 2-2. 6 重量 ％Co3O4 400_500ppmNiO 100-500ppmSe40_50ppm。
7.—種鈉鈣玻璃，其具有的著色劑部分包含Fe2O3 2. 3-3. 8 重量 ％Co3O4 O-IOOOppmNiOIO-IOOOppmSeO-IOOppm0
8.權利要求7所述的鈉鈣玻璃，其具有的著色劑部分包含Fe2O3 2. 4-3. 6 重量 ％Co3O4 O-IOOOppmNiOIO-IOOOppmSeO-IOOppm0
9.一種鈉鈣玻璃，其具有的著色劑部分包含 Fe2O3 2. 1-4. O 重量 ％ Co3O4 O-IOOOppm NiOIO-IOOOppm Se50_100ppm。
10.權利要求9所述的鈉鈣玻璃，其具有的著色劑部分包含 Fe2O3 2. 1-4. O 重量 ％， Co3O4 O-IOOOppm NiOIO-IOOOppm Se60_100ppmo
11.上述權利要求任一項所述的鈉鈣玻璃，其具有如下由CIELAB坐標系(111D65)定義的顏色a* = -3. 2±10 ;b* = 6. 5±10 ;L* = 50±10。
12.權利要求11所述的鈉鈣玻璃，其具有如下由CIELAB坐標系(I11D65)定義的顏色a* = -3. 2±5 ;b* = 6. 5±5 ;L* = 50±10。
13.權利要求12所述的鈉鈣玻璃，其具有如下由CIELAB坐標系(111D65)定義的顏色a* = -3. 2±3 ;b* = 6. 5±3 ;L* = 50±10。
14.上述權利要求任一項所述的鈉鈣玻璃，其具有表示為Fe2O3的總鐵的10-40%的亞鐵含量。
15.權利要求14所述的鈉鈣玻璃，其具有表示為Fe2O3的總鐵的15-35%的亞鐵含量。
16.上述權利要求任一項所述的鈉鈣玻璃，其具有1-20%的可見光透射率和1-20%的直接太陽熱透射率。
17.權利要求13所述的鈉鈣玻璃，其具有2-10%的可見光透射率和2-10%的直接太陽熱透射率。
18.上述權利要求任一項所述的鈉鈣玻璃，其具有30%或者更少的總透射陽光值。
全文摘要
一種鈉鈣玻璃，其具有落入上述組合範圍的著色劑部分，該玻璃具有低的太陽熱透射率和低的可見光透射率。該玻璃可用作陽光控制玻璃或隱私玻璃，且尤其適用於車輛的採光車頂，即天窗和頂窗。該玻璃可使用浮法玻璃工藝生產。
文檔編號C03C4/08GK102811962SQ201080057518
公開日2012年12月5日 申請日期2010年12月17日 優先權日2009年12月17日
發明者M·J·霍斯利 申請人:皮爾金頓集團有限公司