玻璃组合物制造技术

一种吸收紫外的绿玻璃组合物，以重量为基础，包括：６８－７５％的ＳｉＯ↓［２］，１０－１８％的Ｎａ↓［２］Ｏ，５－１５％的ＣａＯ，０－１０％的ＭｇＯ，０－５％的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，０－５的％Ｋ↓［２］Ｏ，其中ＣａＯ＋ＭｇＯ为６－１５％，Ｎａ↓［２］Ｏ＋Ｋ↓［２］Ｏ为１０－２０％，其着色剂包括大于０．５－１．５ｗｔ％的以Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］计的总铁氧化物，其中Ｆｅ↑［＋２］／Ｆｅ↑［＋３］重量比小于０．３５；以及０．１０－２．００ｗｔ％的以ＭｎＯ↓［２］计的氧化锰。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

Glass composition

A green glass composition for UV absorption, including on a weight basis: 68 - 75% SiO: 2, 10 - 18% Na: 2 O, 5 - 15% - 10% CaO, 0 MgO, 0 - 5% Al: 2 O: 3 0 - 5,%K: 2 O CaO + MgO, which is 6 - 15%, Na: 2 O + K: 2 O 10 - 20%, which includes the Fe down the colorant is greater than 0.5 1.5wt% of the total iron oxide 2 O down 3 meter. Where Fe = O + 2 / Fe + 3 = the weight ratio is less than 0.35; and 0.10 - 2.00wt% to MnO: 2 meter of manganese oxide.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有改进UV吸收和高可见光透光度的绿玻璃。更具体地说，是一种钠钙玻璃，其着色剂是铁氧化物和一种如氧化锰的锰化合物，以及选择性的氧化钛、氧化铈、氧化钒、和氧化铬。在现有技术中已知，铁氧化物通常用来向玻璃提供绿颜色。在玻璃中，铁氧化物以两种化学形式存在，氧化态Fe2O3，其中铁是Fe+3，还原态FeO，其中铁是Fe+2。有利的是，铁氧化物的氧化形吸收一部分通过玻璃产品的紫外(UV)光，而还原形吸收一部分通过玻璃产品的红外(IR)光。可以理解，当该玻璃用于汽车中时，铁氧化物的UV和IR光吸收性能是特别有价值的。当热量被玻璃吸收时，空调的负荷首先被降低了，在汽车内所要冷却的总热量较少。当紫外光的吸收得到改进时，对汽车内组件之色彩随时间的损害较小，乘客也更舒适。因此，控制玻璃的这些光谱性质是很重要的。在玻璃工业中常用的用炉分批烧制组合物时的条件下，如果玻璃组合物中Fe2O3形式的铁氧化物总量在约0.3-2.0wt％范围内时，铁氧化物平衡提供了Fe+2/Fe+3的重量比大于0.35。在通常炉况下，向玻璃中加入铁氧化物改进了玻璃的UV和红外吸收，因为各种形态的铁浓度提高了，但是这种改进是以可见光的透光度为代价的。也就是说，当加入铁氧化物时，玻璃的颜色变暗了，以至于可见光的透光度相应地下降。改进绿玻璃产品的UV吸收，同时保持高的可见光透光度，并且在光谱的IR部分具有良好的吸收，这是特别有利的。通过在玻璃组合物中包括更多的铁氧化物，同时在玻璃炉中提供更具氧化性的环境使铁氧化物向其氧化态转变，可以获得这些优点。这样，就提高了玻璃的UV吸收。通过使铁氧化物从其较暗的还原态向氧化态转变，甚至可以向每一批料中加入更多的铁氧化物以进一步改进UV和IR吸收。所有这些都能实现，并同时保持玻璃的良好的可见光透光度。在玻璃炉中常用于向更具氧化性环境转变的一种方法是向炉内的玻璃熔融物中提供附加的空气。然而，增加空气的量，有几个所不希望的后果炉温下降，炉的燃烧加热变得不太有效，需要增加燃料气，并且，增加的氧气可能会促进形成所不希望的NOx，在燃烧产品中放出。硫酸钠作为澄清剂加入到玻璃熔融物中以从玻璃中去除气泡，也能起氧化剂的作用。然而，将玻璃批料中硫酸钠的量提高到有效地氧化批料还是达不到要求。一旦硫酸盐在玻璃熔融物中到达了溶解度的饱和点，过量的硫酸钠可能引起不希望的SOx排放。无烟煤(一种还原剂)是另一种常与硫酸钠一起用于玻璃熔融物中的材料。它使硫酸钠分解(break down)成氧化钠和三氧化硫，氧化钠成为了玻璃的一部分，三氧化硫起澄清作用以除去熔融物中的气泡。可以简单地从批料中除去煤以使其氧化，但是，硫酸钠的分解需要提高炉内温度，这样，降低了炉的操作效率。一般来说，提高玻璃中硫酸钠的量趋向于使铁氧化物平衡向氧化性方向移动，而提高玻璃批料中碳的浓度使铁氧化物平衡向还原性方向移动。炉温也影响铁氧化物平衡。提高炉温使铁氧化物平衡向还原态方向移动，降低炉温使铁氧化物平衡向氧化态方向移动。然而，降低炉温可能导致最终玻璃产品有缺陷。一种常用的，也是众所周知的氧化材料是硝酸钠，也可以加入到玻璃批料中以使铁氧化物向其氧化形式转变。然而，作为氧化剂，仅在玻璃熔融物的早期阶段是有效的，它限制了对铁氧化物的氧化还原平衡的控制。使用硝酸钠的另一负面效果是会排放氮氧化物(NOx)，从环境保护上看，这是不希望的。因此，从几个方面看，试图使用硝酸钠使氧化还原平衡向铁氧化物的氧化形移动不太能令人满意。从上面的讨论可以清楚的看出，在玻璃熔炉内提供并维持特定的氧化条件以控制铁氧化物的氧化还原比率，还存在着很大的困难。为了避免这些困难，通常向玻璃批料中加入如铈、钛、钒和铬的氧化物的UV吸收材料以提高玻璃的UV吸收。然而，当使用时，它们在玻璃中的量相当少，仅能提供有限的UV改进。仅少量使用的原因之一是这些添加剂中的一部分特别昂贵。特别是氧化铈，当其用量足以改进玻璃产品的紫外吸收时，会使批料的成本翻一倍多。与氧化铈相比，氧化钛要廉价一些，但与铁氧化物相比还是太昂贵。氧化铬的使用量也必须极小，因为氧化铬的氧化形式吸收光谱中的紫外部分，铬的还原形式吸收光谱中的可见光部分，造成可见光透光度的损失，玻璃产品具有强烈的颜色。又已知氧化钒能破坏炉的耐火材料。因此，使用这些添加剂在UV吸收方面可能获得的改进在工业上受到限制。已经发现，与改进绿玻璃UV吸收有关的上述问题可以克服。在本专利技术中，已经发现了一种独特的工业上所希望的改进绿玻璃组合物UV和IR吸收性质的方法，同时能保持所希望的可见光透光度。这是在玻璃熔融物中与铁氧化物一起引入锰化合物，如二氧化锰。这是一种优良而廉价的玻璃熔融物氧化剂，它避免了现有氧化剂、如硝酸钠的缺点。在本专利技术中，不需要使用任何硝酸钠就能获得所需的氧化条件。在许多现有玻璃组合物中，二氧化锰通常被排除在使用之外，这是因为被重复报道能引起日晒作用(solarisation)，即由于暴露于UV光玻璃脱色。已经发现，即使包括锰化合物，在本专利技术的组合物中日晒作用也不成为问题。在与本专利技术具有相同的专利技术人并且被共同转让的US5,346,867中，我们公开了一种制造深灰色中性玻璃的方法，该玻璃包括氧化锰以在加工过程中保留硒，该专利也属于是本专利技术的专利技术人。该玻璃还包括钴和铁的氧化物作为着色剂。在与本专利技术具有相同的专利技术人并且被共同转让的于1996年8月5日申请的专利技术名称为“Reduction of Nickel Sulfide Stone In Glass(还原玻璃中的硫化镍石)”的美国专利申请08/691,958中，还公开了一种使用氧化锰化合物通过促成玻璃熔融物中的氧化环境以防止形成硫化镍石的方法。本专利技术是一种能吸热并具有改进紫外吸收的绿色钠钙玻璃组合物。在玻璃熔融物中包括锰化合物，强制玻璃组合物批料强烈地趋向于氧化性炉环境，因此，熔融物中的铁氧化物被引导向其氧化形态。该组合物包括68-75％的SiO2，10-18％的Na2O，5-15％的CaO，0-10％的MgO，0-5％的Al2O3，0-5％的K2O，其中CaO＋MgO为6-15％，Na2O＋K2O为10-20％，其着色剂基本上由大于0.5-1.5wt％的以Fe2O3计的总铁氧化物，其中Fe+2/Fe+3重量比小于0.35；0.10-2.00wt％的以MnO2计的锰化合物；多至1.00wt％的以TiO2计的氧化钛；多至1.00wt％的以CeO2计的氧化铈；多至1.00wt％的以V2O5计的氧化钒；多至0.20wt％的以Cr2O3计的氧化铬组成。按本专利技术的实施方案制造的玻璃产品在厚度为4.0mm时具有如下光谱性质用照明剂A的透光度(LTA)为55-80％，在300-400纳米范围内测定的紫外(UV)透光度小于46％。一般来说，随着色剂量的增加，％LTA和％UV透光度都下降。类似地，随给定玻璃组合物的玻璃厚度的增加，厚玻璃的透光度下降。优选地，主波长为500-570纳米。按本专利技术的另一方面，是一种使用铁氧化物为着色剂，通过在玻璃组合物熔化过程中与铁氧化物一起引入锰化合物，来改进钠钙绿玻璃组合物的紫外光吸收同时保持高可见光透光度的方法。该方法包括混合能得到上述玻璃组合物的组分。意外地发现了一种改进绿玻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸收紫外的绿玻璃组合物，以重量为基础，包括：６８－７５％的ＳｉＯ↓［２］，１０－１８％的Ｎａ↓［２］Ｏ，５－１５％的ＣａＯ，０－１０％的ＭｇＯ，０－５％的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，０－５％的Ｋ↓［２］Ｏ，其中ＣａＯ＋ＭｇＯ为６－１５％，Ｎａ↓［２］Ｏ＋Ｋ↓［２］Ｏ为１０－２０％；并且，着色剂包括：０．５－１．５ｗｔ％的以Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］计的总铁氧化物，其中Ｆｅ↑［＋２］／Ｆｅ↑［＋３］重量比小于０．３５；０．１０－２．００ｗｔ％的以ＭｎＯ↓［２］计的氧化锰。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华奈什德保罗斯，詹姆斯维克多琼斯，
申请(专利权)人：福特汽车公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]