專利名稱：超白玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超白玻璃，可廣泛應用于建筑玻璃、光伏電技術(shù)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，光電技術(shù)以及實驗研究水平大有提高，超白超 硬玻璃市場需求擴大，而超白玻璃生產(chǎn)難度大成本高，供不應求。眾所周知，白色浮法玻璃 的顏色是由原料中的氧化鐵引起的，鐵在玻璃中以狗2+和1 3+Je2+使玻璃著成藍綠色，F(xiàn)e3+ 使玻璃著成黃綠色，F(xiàn)e2+是!^3+著色能力的十幾倍，玻璃的顏色由1 2+和1 3+的平衡狀態(tài)決 定。目前國內(nèi)白色浮法玻璃的含鐵量在0. 07 0. 20 %左右，而國外白色浮法玻璃的 含鐵量大都在0. 05%作用，因此國內(nèi)浮法玻璃呈現(xiàn)明顯的藍綠色調(diào)，嚴重影響了玻璃的質(zhì)量。玻璃領(lǐng)域中已經(jīng)研制出幾種玻璃澄清脫色的方法，例如，秦皇島耀華玻璃股份有 限公司申請的專利CN 1385386A，公開了一種提高浮法玻璃透光率和白度的復合脫色劑及 其應用方法，本復合脫色劑由釙203+Ce02、N￡i20+S03、ai0、La203、Nd203、SiA+Ca0等構(gòu)成，達到 化學、物理脫色雙重效果，從而達到提高玻璃“白度”和可見光透過率的目的。其應用方法 為在配料中按相對100重量份玻璃液加入0. 005-2重量份的復合脫色劑。上海耀華皮爾金頓玻璃股份有限公司申請的專利CN 1962506A，公開了一種制造 低氣泡含量、高透過率玻璃的配合料組合物，向玻璃組合物種添加銻酸鹽和作為可選成分 的硫酸鹽，按重量百分比計算，原料中引入的按照三氧化二銻(Sb2O3)計算的銻酸鹽在玻璃 中的重量百分含量不少于0. 05%，以三氧化硫(SO3)計算的硫酸鹽不超過0.8%，此組合物 熔制出的玻璃具有較低的氣泡含量和較高的透光率。中國南玻集團股份有限公司申請的專利CN 10146^25A，公開了一種超白浮法玻 璃，包括基礎玻璃部分和著色劑部分，其中基礎玻璃組成組分包括:65-75wt%, Na2O 10-20wt%,Ca0 :5-15wt%,Mg0 :0-5wt%, Al2O3 :0-5wt% ；著色劑部分包括按基礎玻璃重量 計算的0-0. 02wt% 的總鐵(Fe2O3)，0_2ppm 的 CoO，0-0. 05wt% 的 Nd2O3,0-0. 3wt% 的 Lei2O3, 以及0-0. Iwt %的MnO2,該發(fā)明的5mm玻璃的可見光透過率在91 %以上，具有淡藍色的邊緣 色。華泰玻璃制品有限公司的陳恒路申請的專利CN 101016195A，公開了一種太陽能 用高透過率玻璃及其生產(chǎn)工藝，其特征在于，制成該玻璃的原料組成為每750kg料中含 有，石英砂 355-360kg ；白云石 114-116kg ；石灰石 30. 95-31. 55kg ；純堿 139. 75-141. 75kg ； 芒硝5. 625-6. 625kg ；硅砂Il-IOlkg ；煤粉0. 25-0. 27kg。此發(fā)明還公開了該玻璃的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明綜合了玻璃的化學脫色與物理脫色方法，在白色浮法玻璃配料中加入 La2 (CO3) 3、Ce2 (CO3) 3、Nd2 (CO3) 3、Mn02、CoO、CuSO4,首先使玻璃中著色能力較強的二價鐵轉(zhuǎn)化為著色能力較弱的三價鐵，再利用光的互補性，使玻璃的顏色消失，達到最佳效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種超白玻璃，該玻璃具有較高的可見光透過率，白度小、 抗折強度和硬度較大。 本研究的第三種方案的超白玻璃，在白色浮法基礎配料中同時加入La2 (C03)3、Ce2 (CO3) 3、Nd2 (CO3) 3、MnO2, CoO, CuSO4作為澄清脫色劑，其配比按重量百分比計氧化硅SiO2 64 85%
氧化鈉Na2O 6 --15%
氧化鈣CaO 4 ^ 12%
氧化鎂MgO 2 ^ 7%
氧化鋁Al2O3 0 3%
氧化鐵Fe2O3 0.05 0.4%
碳酉髮鑭La2 (CO3)3 0. 15 ‘ 0.24%
碳酉髮鈰Ce2 (CO3)3 0. 25 ‘ 0.33%
碳酉嫩Nd2 (CO3)3 0. 18 ‘ 0.21%
硫酉_CuSO4 0.07 01%氧化鈷CoO :0· 013 0. 025%二氧化錳 MnO2 :0· 24 0. 27%該種4mm厚玻璃具有在380 780nm波長的可見光透過率大于93%，白度小于 0. 095，抗折強度大于335MPa，顯微硬度大于8260MPa。本研究的第四種方案超白玻璃，在白色浮法基礎配料中同時加入Lii2 (C03)3、 Ce2 (CO3) 3、Nd2 (CO3) 3、MnO2, CoO, CuSO4作為澄清脫色劑，其配比按重量百分比計氧化硅SiO2 64 85%
氧化鈉Na2O 6 -一 15%
氧化鈣CaO 4 -12%
氧化鎂MgO 2 -7%
氧化鋁Al2O3 0 3%
氧化鐵Fe2O3 0.05 04%
碳酸鑭La2 (CO3)3 0. 24 0. 3%
碳酸鈰Ce2 (CO3)3 0. 33 0. 4%
碳酸釹Nd2 (CO3)3 0. 21 0. 25%
硫酸銅CuSO4 01 0.16%
氧化鈷CoO 0. 025 0.04%
二氧化錳MnO2 0.27 0.3%該種4mm厚玻璃具有在380 780nm波長的可見光透過率大于94. 5%，白度小于 0. 082，抗折強度大于380MPa，顯微硬度大于8320MPa。本發(fā)明超白玻璃中的所有物質(zhì)中的百分數(shù)均是重量百分數(shù)。SiO2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、化學穩(wěn)定性、軟化溫度、耐熱性、硬度、機械強度和粘度等。含量過低，玻璃的各種性能會 下降，含量過高，原料難以熔化。Na2O是玻璃網(wǎng)絡外體氧化物，可以降低玻璃的粘度，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%。MgO能提高玻璃的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和機械強度，并能降低玻璃的結(jié)晶傾向； 但它對璃液的粘度有著復雜的作用，當溫度高于1200°C時，會使玻璃液的粘度降低，而在 900-1200°C時，會使玻璃液的粘度增加，溫度低于900°C時，又會使玻璃液的粘度降低，因此 玻璃中MgO的含量不宜太大。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。Na2SO4是玻璃的一種澄清劑，配合料開始融化時，Na2SO4僅起表面活性劑作用， 它的澄清作用開始于1200°C左右，但最活躍最有效是到1450°C時發(fā)生的反應2Na2S04 = 2Na20+2S02+02，熱分解產(chǎn)生的氧氣對玻璃液起到澄清作用，同時又為玻璃引入一定量的 Na2O0Ce2 (CO3) 3在高溫下可分解為CeO2，在玻璃中( 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。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。Lei2(CO3)3在高溫下可分解為La2O3，同時釋放出同時釋放出CO2氣體，加速了玻璃 液的澄清過程，La3+離子半徑大，配位數(shù)高，屬于網(wǎng)絡外體，填充在玻璃的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中形成大 量的氧絡離子。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， 稀土離子的高場強、高配位及高積聚作用，可使玻璃的結(jié)構(gòu)密實化，大大提高玻璃的力學性 能。MnO2在高溫條件下一般以Mn2+和Mn3+存在于玻璃中，Mn3+使玻璃著成紫色，能與 Fe3+的黃綠色互補，Mn2+在玻璃中幾乎是無色的。CoO在玻璃中可能有[CoO6]和[CoO4]兩種配位狀態(tài)，前者的吸收帶處于550nm附 近，顏色偏紫，能與狗3+的黃綠色互補，后者吸收帶處于620nm附近，顏色偏藍，能與!^2+的 青綠色互補。CuSO4高溫條件下放出SO3氣體，加速玻璃的澄清過程，同時Cu2+的淡藍色能與能 與狗2+的青綠色互補。
本發(fā)明生產(chǎn)的超白玻璃，綜合了化學脫色與物理脫色方法，使制得玻璃可見光透 過率較高，白度小，抗折強度和硬度較大，直接在普通浮法玻璃配料的基礎上進行成份設 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，可廣泛應用于建筑玻璃、光伏電技術(shù)以 及實驗儀器等領(lǐng)域。
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配料，各成份含量如表1 :表1實施例基礎配料成分表(按重量百分比計)
權(quán)利要求
1.超白玻璃，其特征在于在白色浮法基礎配料中同時加入La2(C03)3、Ce2(CO3) 3> Nd2 (CO3) 3、MnO2, CoO, CuSO4作為澄清脫色劑，其配比按重量百分比計氧化硅 Si02:64 85% 氧化鈉 Na2O :6 15% 氧化鈣 CaO :4 12% 氧化鎂 Mg0:2 7% 氧化鋁 Al2O3=O 3% 氧化鐵 Fe2O3 :0. 05 0. 4% 碳酸鑭 La2(CO3)3 :0. 01 0. 05% 碳酸鈰 Ce2 (CO3) 3 :0· 05 0. 15 % 碳酸釹 Nd2 (CO3) 3 0. 05 0. 1 % 硫酸銅 CuSO4 :0· 01 0. 03% 氧化鈷 CoO :0. 005 0. 008% 二氧化錳 MnO2 :0. 15 0. 2%。
2.按權(quán)利要求1所述的超白玻璃，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 %，白度小于0. 15，抗折強度大于260MPa，顯微硬度大于 7880MPa。
3.超白玻璃，其特征在于在白色浮法基礎配料中同時加入La2(C03)3、Ce2(CO3) 3> Nd2 (CO3) 3、MnO2, CoO, CuSO4作為澄清脫色劑，其配比按重量百分比計氧化硅 Si02:64 85% 氧化鈉 Na2O :6 15% 氧化鈣 CaO :4 12% 氧化鎂 Mg0:2 7% 氧化鋁 Al2O3=O 3% 氧化鐵 Fe2O3 :0. 05 0. 4% 碳酸鑭 La2(CO3)3 :0. 05 0. 15% 碳酸鈰 Ce2 (CO3) 3 :0. 15 0. 25 % 碳酸釹 Nd2 (CO3) 3 :0· 1 0. 18 % 硫酸銅 CuSO4 :0· 03 0. 07% 氧化鈷 CoO :0. 008 0. 013% 二氧化錳 MnO2 :0. 2 0. 24%。
4.按權(quán)利要求3所述的超白玻璃，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91. 5%，白度小于0. 12，抗折強度大于300MPa，顯微硬度大于 7995MPa。
5.超白玻璃，其特征在于在白色浮法基礎配料中同時加入La2(C03)3、Ce2(CO3) 3> Nd2 (CO3) 3、MnO2, CoO, CuSO4作為澄清脫色劑，其配比按重量百分比計氧化硅 Si02:64 85% 氧化鈉 Na2O :6 15% 氧化鈣 CaO :4 12%氧化鎂 MgO:2 7% 氧化鋁 Al2O3=O 3% 氧化鐵 Fe2O3 :0. 05 0. 4% 碳酸鑭 La2(CO3)3 :0. 15 0. 24% 碳酸鈰 Ce2 (CO3) 3 0. 25 0. 33 % 碳酸釹 Nd2 (CO3) 3 :0· 18 0. 21 % 硫酸銅 CuSO4 :0· 07 0. 氧化鈷 CoO :0. 013 0. 025% 二氧化錳 MnO2 :0. 24 0. 27%。
6.按權(quán)利要求5所述的超白玻璃，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93%，白度小于0. 095，抗折強度大于335MPa，顯微硬度大于 8260MPa。
7.超白玻璃，其特征在于在白色浮法基礎配料中同時加入La2(C03)3、Ce2(CO3) 3> Nd2 (CO3) 3、MnO2, CoO, CuSO4作為澄清脫色劑，其配比按重量百分比計氧化硅 Si02:64 85% 氧化鈉 Na2O :6 15% 氧化鈣 CaO :4 12% 氧化鎂 Mg0:2 7% 氧化鋁 Al2O3=O 3% 氧化鐵 Fe2O3 :0. 05 0. 4% 碳酸鑭 La2 (CO3) 3 0. 24 0. 3 % 碳酸鈰 Ce2 (CO3) 3 :0. 33 0. 4 % 碳酸釹 Nd2(CO3)3 :0· 21 0. 25% 硫酸銅 CuSO4 :0· 1 0. 16% 氧化鈷 CoO :0. 025 0. 04% 二氧化錳 MnO2 :0. 27 0. 3%。
8.按權(quán)利要求7所述的超白玻璃，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94. 5%，白度小于0. 082，抗折強度大于380MPa，顯微硬度大于 8320MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超白玻璃，屬于玻璃制備領(lǐng)域。它是在普通浮法玻璃的基礎上加入La2(CO3)3、Ce2(CO3)3、Nd2(CO3)3、MnO2、CoO、CuSO4，進行復合澄清脫色，化學脫色與物理脫色共同作用，使熔制出的玻璃厚度為4mm，其在380～780nm波長的可見光透過率大于94.5％，白度小于0.082，抗折強度大于380MPa，顯微硬度大于8320MPa。此種玻璃具有可見光透過率較高，白度值小，抗折強度大，顯微硬度較大，明顯提高了白色浮法玻璃的質(zhì)量?？蓮V泛應用于建筑玻璃、光伏電技術(shù)以及實驗儀器等領(lǐng)域。
文檔編號C03C3/095GK102092941SQ201010584688
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 申請人:內(nèi)蒙古科技大學