專利名稱：高透過率的節(jié)能環(huán)保玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃，廣泛應(yīng)用于汽車擋風玻璃、建筑玻璃、眼 鏡玻璃以及實驗儀器，屬于玻璃制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，汽車以及建筑業(yè)也迅猛發(fā)展，然而重工業(yè)排放 的有害氣體使臭氧層破壞日益嚴重，紫外線輻射強度增加，汽車以及建筑物內(nèi)的豪華裝飾 受紫外線照射的破壞日趨嚴重。夏季，汽車以及建筑物等受太陽光近紅外線的影響，溫度較 高，極大的增加了空調(diào)負荷，消耗了大量的能源。一些特殊的實驗儀器需要在低紫外線和紅 外線照射，高可見光的環(huán)境下工作，因此研究一種有效地防止紫外線和紅外線的透過，增加 可見光透過的玻璃成為玻璃領(lǐng)域的一大研究方向。玻璃領(lǐng)域中已經(jīng)研制出幾種防紫外線和紅外線的玻璃，例如，日本板硝子株式會 社在中國申請的專利CN 1336904A，一種具有綠色色調(diào)的紅外和紫外輻射吸收玻璃，更 加具體的講，它具有高透射率和淺藍綠色調(diào)，這種玻璃含有以重量％計算的如下成分鈉 鈣-二氧化硅堿性玻璃，和一些著色成份；著色成分包含以I^e2O3計0. 40%至低于0. 58%的 總氧化鐵(T-Fe2O3)，0. 05 %至 0. 5 % 以下的 CeO2,0 至 0. 5 % 的 TiO2 及 0. 0001 %至 0. 002 % CoO，其中20%至低于30%的T-Fe2O3是以Fe2O3計的FeO。日本板硝子株式會社在中國申請的專利CN 1167093A，公開了一種是用于汽車或 建筑物的窗戶的綠色的紫外線和紅外線吸收玻璃。該玻璃以重量％計包括65-80% SiO2, 0-5 % Al2O3、 -10 % MgO,5-15 % CaO、10-18 % Na20,0-5 % K20,5-15 % MgO+CaO、10-20 % Na20+K20,0-5% B2O3 ；染色組分含有 0. 40-0. 70 以 Fe2O3 計總的氧化鐵(T-Fe2O3)^l. 4-1. 7% CeO2 和 0-0. 5% TiO2，其中 27-40%重量的以 Fe2O3 計的 T-Fe2O3 ^ FeO0上海耀華皮爾金頓玻璃股份有限公司申請的專利CN 1451621A，提供了一種強吸 收紫外和紅外的綠色玻璃，其是在普通鈉鈣硅平板玻璃成分中添加著色劑，著色劑的配比 是著色劑中總鐵含量(Fe2O3)在0. 5 0. 9%之間，其中總鐵中的亞鐵(Fe2+)含量在18 28%, TiO2的含量為0. 2 0. 7%, CeO2的含量為0. 05 0. 15%。這種玻璃的顏色為深綠 色，其優(yōu)點是，紫外線透過率不超過17 %，紅外線透過率不超過28 %，可見光透過率70 %以 上。美國PPG公司在中國申請的專利CN 1165788A，提供了一種綠色玻璃，它采用標 準的鈉-鈣-硅玻璃基礎(chǔ)組合物作為紅外線和紫外線輻射吸收物質(zhì)和著色劑的鐵、鈰、鉻和 任選的鈦。該綠色玻璃含有0. 50-1. 0%重量總鐵、約0. 35-0. 65%重量!^e2O3、約0. 8-1. 5% 重量CeO2,以及約20-150PPMCr203。該組合物具有至少約65%的透光性(LTA)、不超過38% 的總太陽紫外線透過性(TSUV)、不超過約35%的總太陽紅外線透過性(TSIR)。本發(fā)明的玻 璃具有主波長在500-550納米范圍的綠色，其色純度不超過約5%。PPG公司在中國申請的ZL 97104961.0專利，涉及了一種“紅外和紫外輻射吸收綠 色玻璃組合物”，它采用標準的鈉鈣硅玻璃基礎(chǔ)組合物和作為紅外和紫外吸收物質(zhì)和著色劑的鐵、鈰、鉻和任選的鈦。該玻璃具有至少約65%的透光性(LAT)，不超過約38%的總太 陽紫外線透過性(TSUV)。 以上發(fā)明大多利用加入大量的氧化鐵、氧化鈰和氧化鈦等來達到著色和吸收紫外 和紅外的作用，實驗中發(fā)現(xiàn)，氧化鈰和氧化鈦對紫外線有一定的吸收作用，但對近紅外線基 本沒有吸收作用，對紅外線起到吸收作用的是狗2+，但在玻璃中鐵大部分是以!^3+存在的， 要想得到1 2+就必須加入高溫還原劑，然而鐵在玻璃中的1 2+和1 3+都會使玻璃著色，使玻 璃的透過率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有較高的可見光透過率能，能夠強烈地吸收紫外線 和紅外線的高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃。技術(shù)解決方案本發(fā)明以普通鈉鈣硅浮法玻璃的組成作為基礎(chǔ)，配料中再加入狗203、SnCl2, ( (CO3) 3、Nd2 (CO3)3、單質(zhì)％，各組分配比按重量百分計氧化硅SiO2 64 85%
氧化鈉Na2O 6 --14%
氧化鈣CaO 4 ‘12%
氧化鎂MgO 2 ‘7%
氧化鋁Al2O3 0 ‘ 3%
氧化鐵Fe2O3 0.1 0. 2%
氯化亞錫SnCl2 0.2 0. 4%
碳酸鈰Ce2 (CO3)；3 0. 05 0. 08%
碳酸釹Nd2 (CO3)；3 0. 03 0. 05%
單質(zhì)硒Se 0. 02 0. 04%
該種4mm厚玻璃具有在380 780nm波長的可見光透過率大于89 %，在280 380nm波長的紫外線透過率小于25%的，在780 2500nm波長的近紅外線的透過率小于60%。
本發(fā)明另一實施方案高透過率的節(jié)能環(huán)保玻璃，在普通鈉鈣硅浮法玻璃中加入Fii2O3、SnCl2、Ce2 (CO3)3、Nd2 (CO3) 3、單質(zhì)％，各組分配比按重量百分計
氧化硅SiO2 64 85%
氧化鈉Na2O 6 --14%
氧化鈣CaO 4 ‘12%
氧化鎂MgO 2 ‘7%
氧化鋁Al2O3 0 ‘ 3%
氧化鐵Fe2O3 0.2 0. 4%
氯化亞錫SnCl2 0.4 0. 7%
碳酸鈰Ce2 (CO3)；3 0. 08 0.
碳酸釹Nd2 (CO3)；3 0. 05 0. 07%
單質(zhì)硒Se 0. 04 0. 06%
該種4mm厚玻璃具有在380一．780rlm波長的可見光透過率大于88％，在280—380rlm波長的紫外線透過率小于12％的，在780—2500~＼m波長的近紅外線的透過率小于45％。
氧化鈉Na，。6一14％
氧化鈣Ca。4一12％
氧化鋁Al，。，o一3％
氧化鐵Fe，。，o．4一o．6％
氯化亞錫SnCl，o．6一o．8％
碳酸鈰Ce，(C。，)，o．1一o．12％
碳酸釹N山(C。，)，o．07一o．1％
單質(zhì)硒Seo．06一o．09％
該種4mm厚玻璃具有在380一．780rlm波長的可見光透過率大于88％，在280—380rlm波長的紫外線透過率小于8％的，在．780—2500rlm波長的近紅外線的透過率小于18％。
本發(fā)明第四種實施方案高透過率的節(jié)能環(huán)保玻璃，在普通鈉鈣硅浮法玻璃中加入Fe，。，1SnCl，1Ce，(C。，)，1Nd，(C。，)，1單質(zhì)Se，各組分配比按重量百分計
氧化硅Si。，64—85％
氧化鈉Na，。6一14％
氧化鎂Mg()2—7％
氧化鋁Al，。，o一3％
氯化亞錫SnCl，o．8一1％
單質(zhì)硒Seo．09一o．12％
Si。，是構(gòu)成玻璃骨架的主要成分，能降低玻璃的熱膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性1化學穩(wěn)定性1軟化溫度1耐熱性1硬度1機械強度和黏度等。含量過低，玻璃的各種性能會下降，含量過高，原料難以熔化。
Na，。是玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，可以降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔融，是玻璃良好的助溶劑，但同時它會增加玻璃的熱膨脹系數(shù)，降低玻璃的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和機械強 度，所以不能引入過多，一般不超過18%，引入過少，玻璃的熔化效果就差。CaO是玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，在玻璃中的主要作用是穩(wěn)定劑，即增加玻璃的化學穩(wěn) 定性和機械強度，但含量較高時，使玻璃的結(jié)晶傾向增大，而且易使玻璃發(fā)脆，一般不超過 12. 5%。氧化鐵是砂巖中含有的一種雜質(zhì)，它的存在形式有FeO和!^e2O3兩種，F(xiàn)eO會使玻 璃呈青綠色，狗203會使玻璃呈黃綠色，低價鐵的著色能力大約為高價鐵著色能力的10倍。 不管是高價鐵還是低價鐵都會降低玻璃的透明度，所以玻璃中含鐵量增加會降低透明度和 光澤度，影響玻璃的質(zhì)量。Fe2+和!^3+對紫外線都有強烈的吸收作用，但Fe2+對紅外線具有 強烈的吸收作用，F(xiàn)e3+對紅外線基本沒有吸收作用。氯化亞錫是無色或白色斜晶系結(jié)晶。相對密度2. 710。熔點37. 7V。在熔點下分 解為鹽酸和堿式鹽。在空氣中逐漸被氧化成不溶性氯氧化物。還是一種還原劑，能將玻璃 中大部分的I^e2O3完全還原為狗0，但是成本較高。Ci52(CO3)3在高溫下可分解為CeO2，在玻璃中CeO2可以起到吸收紫外線的作用，本 發(fā)明中選用Ce(CO3)2而不直接選用CeO2,是因為Ce2 (CO3) 3高溫分解釋放出(X)2氣體能夠加 速玻璃中氣泡的逸出，替代了部分芒硝，降低了環(huán)境污染。CeO2在高溫下還可以繼續(xù)分解，化學式如下
2Ce203+02 1200°c > 4Ce02
2Ce02 1400°c > Ce203+
CeO2在高溫反應(yīng)中做氧化劑，即可以還原氧化鐵減弱鐵的著色能力，又可以起到 澄清和吸收紫外線的功能。但( 含量不能過高，過高容易使高價鐵含量增加，使玻璃顯 淡黃色。Nd2(CO3)3在高溫下可分解出Nd2O3，同時釋放出CO2氣體，加速了玻璃液的澄清過 程，Nd2O3能將玻璃著成淡紫色，可與鐵的淺藍綠色中和，強烈吸收568 590nm黃色光部分， 同時Nd2O3對紫外線有一定的吸收作用。單質(zhì)硒可以在中性條件下存在于玻璃中，產(chǎn)生淡紫紅色，與CeO2混合使用，在玻璃 熔制過程中它能把硒氧化轉(zhuǎn)變?yōu)闊o色的硒酸鹽，在還原氣氛下，無色硒酸鹽分解形成紫色 單質(zhì)硒，使玻璃著成紫色，正好與狗2+的青綠色互補。本發(fā)明高透過率的節(jié)能環(huán)保玻璃具有較高的可見光透過率，能夠強烈地吸收紫外 線和紅外線，且可以直接在普通浮法玻璃配料的基礎(chǔ)上進行成份設(shè)計，并能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化 生產(chǎn)，成本較低且經(jīng)濟環(huán)保，是汽車、建筑、眼鏡玻璃以及實驗儀器等防護性玻璃的最佳選 擇。
具體實施例方式本發(fā)明將通過下面的實例進行更詳細的描述，但是本發(fā)明不受限于以下實施例。以下實施例中均使用普通浮法玻璃的基礎(chǔ)配料，各成分含量如表1 表1實施例基礎(chǔ)配料成分表(按重量百分比計)
權(quán)利要求
1.高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃，其特征在于，在普通鈉鈣硅浮法玻璃中加入Fe203、SnCl2, Ce2 (CO3) 3、Nd2 (CO3)3、單質(zhì)Se作為紫外線和紅外線的吸收劑，各組分配比按重量百分計氧化硅 Si02:64 85% 氧化鈉 Na2O :6 14% 氧化鈣 CaO :4 12% 氧化鎂 Mg0:2 7% 氧化鋁 Al2O3=O 3% 氧化鐵 Fe2O3 :0. 1 0. 2% 氯化亞錫 SnCl2 :0. 2 0. 4% 碳酸鈰 Ce2 (CO3) 3 0. 05 0. 08 % 碳酸釹 Nd2 (CO3) 3 0. 03 0. 05 % 單質(zhì)硒 Se :0. 02 0. 04%。
2.按權(quán)利要求1所述的高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃，其特征在于該種4mm厚玻璃具有在 380 780nm波長的可見光透過率大于89%，在280 380nm波長的紫外線透過率小于 25% ；在780 2500nm波長的近紅外線的透過率小于60%。
3.高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃，其特征在于在普通鈉鈣硅浮法玻璃加入Fe203、SnCl2, Ce2 (CO3) 3、Nd2 (CO3)3、單質(zhì)Se，各組分配比按重量百分計氧化硅 Si02:64 85% 氧化鈉 Na2O :6 14% 氧化鈣 CaO :4 12% 氧化鎂 Mg0:2 7% 氧化鋁 Al2O3=O 3% 氧化鐵 Fe2O3 :0. 2 0. 4% 氯化亞錫 SnCl2 :0. 4 0. 7% 碳酸鈰 Ce2 (CO3) 3 0. 08 0. 1 % 碳酸釹 Nd2 (CO3) 3 0. 05 0. 07 % 單質(zhì)硒 Se :0. 04 0. 06%。
4.按權(quán)利要求3所述的高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃，其特征在于該種4mm厚玻璃具有在 380 780nm波長的可見光透過率大于88%，在280 380nm波長的紫外線透過率小于 12% ；在780 2500nm波長的近紅外線的透過率小于45%。
5.高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃，其特征在于在普通鈉鈣硅浮法玻璃加入Fe203、SnCl2, Ce2 (CO3) 3、Nd2 (CO3)3、單質(zhì)Se，各組分配比按重量百分計氧化硅 Si02:64 85% 氧化鈉 Na2O :6 14% 氧化鈣 CaO :4 12% 氧化鎂 Mg0:2 7% 氧化鋁 Al2O3=O 3% 氧化鐵 Fe2O3 :0. 4 0. 6% 氯化亞錫 SnCl2 :0. 6 0. 8%碳酸鈰 Ce2 (CO3) 3 :0. 1 0. 12% 碳酸釹 Nd2 (CO3) 3 0. 07 0· 1 % 單質(zhì)硒 Se :0. 06 0. 09%。
6.按權(quán)利要求5所述的高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃，其特征在于該種4mm厚玻璃具有在 380 780nm波長的可見光透過率大于88 %，在280 380nm波長的紫外線透過率小于8 % ； 在780 2500nm波長的近紅外線的透過率小于18%。
7.高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃，其特征在于在普通鈉鈣硅浮法玻璃加入Fe203、SnCl2, Ce2 (CO3) 3、Nd2 (CO3) 3、單質(zhì)Se，各成分占玻璃重量百分比為氧化硅 Si02:64 85% 氧化鈉 Na2O :6 14% 氧化鈣 CaO :4 12% 氧化鎂 Mg0:2 7% 氧化鋁 Al2O3=O 3% 氧化鐵 Fe2O3 :0. 6 0. 8% 氯化亞錫 SnCl2 0.8 碳酸鋪 Ce2(CO3)3 :0. 12 0. 15% 碳酸釹 Nd2 (CO3) 3 :0. 1 0. 14% 單質(zhì)硒 Se :0. 09 0. 12%。
8.按權(quán)利要求7所述的高透過率節(jié)能環(huán)保玻璃，其特征在于該種4mm厚玻璃具有在 380 780nm波長的可見光透過率大于88%，在280 380nm波長的紫外線透過率小于4% ； 在780 2500nm波長的近紅外線的透過率小于15%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高透過率的節(jié)能環(huán)保玻璃，它是在普通浮法玻璃的基礎(chǔ)上加入Fe2O3、SnCl2、Ce2(CO3)3、Nd2(CO3)3、單質(zhì)Se，使熔制出的玻璃厚度為4mm，其可見光透過率大于88％，紫外線透過率小于4％，紅外線透過率小于15％。此種玻璃可強烈的吸收紫外線和紅外線，且具有較高的可見光透過率，使用SnCl2作為還原劑，加入稀土元素，運用物理脫色的方法即提高了玻璃的透過率又提高了玻璃對紫外線和紅外線的吸收率，可廣泛的應(yīng)用于汽車玻璃、建筑玻璃、眼鏡玻璃以及實驗儀器等防護性領(lǐng)域。
文檔編號C03C3/11GK102092942SQ201010584638
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者張曉偉, 張永強, 李梅, 柳召剛, 王覓堂, 胡艷宏, 邵明迪 申請人:內(nèi)蒙古科技大學