專利名稱：：吸收紫外輻射的棕色玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及吸收紫外輻射的棕色玻璃。棕色的太陽(yáng)眼鏡在市上銷售已有很多年。近年來(lái)，人們普遍注意更好地保護(hù)自己避免受到紫外輻射。這特別表現(xiàn)在對(duì)于提高太陽(yáng)眼鏡過(guò)濾紫外輻射能力的關(guān)切。市售的滿足這功能的眼鏡已經(jīng)存在，它們基本上是以處在被氧化形式(即在三價(jià)鐵形式)的氧化鐵吸收紫外輻射的能力為基礎(chǔ)的。但是，工業(yè)上制造含有氧化鐵并且其中的鐵是處于Fe3+形式的棕色玻璃是比較復(fù)雜的，因?yàn)樵谥圃觳Ａн^(guò)程中要保持氧化條件。而且，含有氧化鐵作為UV吸收體的玻璃，其紫外吸收特性并不完全令人滿意，特別是在吸收的波長(zhǎng)范圍方面。因此，需要有紫外吸收性能更好而制造方法較簡(jiǎn)單的棕色玻璃。本發(fā)明的目的就是滿足這種需求。更具體地，本發(fā)明涉及吸收紫外輻射的棕色玻璃，其特征在于它們具有以下的組分(以氧化物的重量％表示)寬范圍較佳范圍SiO259-7861-68Al2O32-63-5B2O30-30-1．5Na2O7-1610-15K2O2-92-5CaO0-75-7BaO0-120-10ZnO0-120-10ZrO20-60-2TiO20-60-3MnO20．25-61-3．5V2O51-31-2．5Fe2O30-1．50-1NiO0-0．50．1-0．4CoO0-0．10．0050-0．0500Sb2O30-0．70-0．5As2O30-0．70-0．5F0．05-1．00．1-0．75其中MnO2+Fe2O3+V2O5＞1．5＞2．0Al2O3+SiO2≥65≥65本發(fā)明的2毫米厚的玻璃，在其較好的實(shí)例中，實(shí)際上吸收波長(zhǎng)高至380毫微米甚至400毫微米的全部紫外輻射。本發(fā)明玻璃的顏色，可通過(guò)在基本著色氧化物Fe2O3和MnO2以外，合理地添加NiO，CoO等常規(guī)的著色氧化物而非常精確地調(diào)節(jié)。特別是，可以制得在2毫米厚度下，對(duì)可見(jiàn)光的百分透射率小于22％的玻璃，這是用以制造太陽(yáng)眼鏡時(shí)所要求的，而且該玻璃的色度位于色度圖上多邊形ABCD的內(nèi)部，該多邊形由以下色度坐標(biāo)確定xyA0．40000．3600B0．46500．3850C0．46500．4300D0．40000．4100此外，其可見(jiàn)光透射光譜可滿足道路信號(hào)識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的玻璃還對(duì)化學(xué)侵蝕具有良好的抗御能力，而且可適應(yīng)目前用以提高其機(jī)械性能的化學(xué)時(shí)效工藝。在本發(fā)明的玻璃中，存在的鋁必須大于2％，以保證其化學(xué)耐久性。由于同樣的原因，Al2O3+SiO2之和必須超過(guò)65％。堿金屬氧化物在高溫下可降低玻璃的黏度而促進(jìn)其熔融。而且它們可使玻璃得以進(jìn)行化學(xué)時(shí)效處理，以使它們?cè)谠O(shè)想的應(yīng)用中具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。但是，過(guò)量加入堿金屬氧化物會(huì)使玻璃的化學(xué)耐久性變差。我們發(fā)現(xiàn)，Na2O和K2O在玻璃中的濃度分別保持在16％和9％以下，就可能得到良好的化學(xué)時(shí)效處理能力與適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)耐久性相結(jié)合。在組合物中可以存在氧化鋅，因?yàn)樗纱龠M(jìn)玻璃的化學(xué)時(shí)效處理。其含量較好低于12％，以限制對(duì)應(yīng)的原材料的成本。所述玻璃的光學(xué)特性由以下各元素決定。UV-A的吸收主要由氧化釩賦予，其含量至少為1％。可見(jiàn)波段的透射率和玻璃的顏色是用錳、釩、鐵的氧化物調(diào)節(jié)，它們各自的濃度分別不超過(guò)6、3、和1．5％，而它們的總和大于1．5％。也可以添加常規(guī)的著色氧化物，如NiO、CoO等，以使顏色優(yōu)化。氧化鈷和氧化鎳的含量一般分別保持在0．1和0．5％以下，以使玻璃保持足夠的透射水平。如果需要調(diào)節(jié)玻璃的折射率，可按常規(guī)的方式各別或結(jié)合地使用鋯、鈦或鋇的氧化物。BaO的用量不超過(guò)12％，以使其密度可適應(yīng)于設(shè)想的用途。ZrO2的用量應(yīng)小于6％，以避免產(chǎn)生玻璃熔化或析晶方面的問(wèn)題。如果需要，可用氧化砷、氧化銻和／或氟來(lái)進(jìn)行玻璃的澄清。但是，較好的澄清劑是氟，因?yàn)樵诔吻遄饔靡酝?，它也可防止熔融開(kāi)始時(shí)玻璃浴不合時(shí)地產(chǎn)生泡沫。我們發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的玻璃對(duì)這種發(fā)泡現(xiàn)象非常敏感，在原料中加入一定比例的氟化合物，使組合物含有至少0．05％F，最好至少0．1％F，可完全消除這種現(xiàn)象。應(yīng)當(dāng)注意在原料中加入的氟的比例一般應(yīng)高于這些數(shù)值，因?yàn)槿廴跁r(shí)會(huì)產(chǎn)生損耗。依賴于各種條件，所加人的氟的數(shù)量可以是最終玻璃中分析量的一倍。但氟的濃度必須保持低于1％，超過(guò)該閾值，將會(huì)觀察到對(duì)玻璃成形工具的過(guò)分腐蝕。在它們的澄清作用以外，也可以為了另外的原因而使用氧化銻和／或氧化砷，即用作使鐵和錳的氧化-還原態(tài)穩(wěn)定的緩沖劑，從而調(diào)節(jié)玻璃在可見(jiàn)波段的透射率及其顏色。在表Ⅰ中，實(shí)施例1和3是本發(fā)明的玻璃。實(shí)施例2是本發(fā)明范圍以外的。這些玻璃是按照以下的步驟在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)熔融制得的--精確稱量玻璃制造工藝領(lǐng)域內(nèi)常規(guī)的原料，并將其混合形成均勻的可玻璃化的混合物。例如，可用碳酸鹽作為氧化鈉和氧化鉀的來(lái)源。--在鉑坩堝中進(jìn)行熔融，在接近于1450℃的溫度下進(jìn)行3小時(shí)。--然后將玻璃注入模具中形成棒狀，在580℃退火一小時(shí)，以使熔融后快速冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力松弛。--在玻璃完全冷卻后，將其加工成2毫米厚的樣品，由這些樣品測(cè)量其性質(zhì)。雖然這方法是實(shí)驗(yàn)室方法，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員清楚地知道，也可在工業(yè)條件下熔融更多數(shù)量的玻璃。在表Ⅰ中列出的光學(xué)性質(zhì)是可見(jiàn)光透射率(Y％)，色度坐標(biāo)(x和y)，透射率等于1％處的波長(zhǎng)(UV)，滿足道路信號(hào)識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)的能力(TSR；例如ANSIZ80．3-1986標(biāo)準(zhǔn))，以及折射率(nd)。實(shí)施例1和3說(shuō)明了本發(fā)明組合物所能得到的性能。這兩個(gè)實(shí)施例特別顯示出以下特征在可見(jiàn)光范圍的透射率足夠低，從而可用以制作太陽(yáng)眼鏡；三原色坐標(biāo)位于前面所述的極限范圍內(nèi)；對(duì)紫外輻射的完全吸收；和符合信號(hào)識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2雖然滿足所有以上性質(zhì)，但它是使用半工業(yè)裝置，爐中的組合物不含氟時(shí)，研究過(guò)程中遇到發(fā)泡現(xiàn)象的代表性產(chǎn)物。這種發(fā)泡意味著熔融困難，在大多數(shù)時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致玻璃中存在各種比例的氣泡，使產(chǎn)品在商業(yè)上是不能接受的。因此，實(shí)施例2是在本發(fā)明的組合物范圍之外的(本發(fā)明需要有最低的氟含量)表Ⅰ<tablesid="table1"num="001"><table>123SiO263．862．361．8B2O3---Al2O3555Na2O14．388K2O3．18．88．8CaO6．1--BaO-1010ZnO3．5--TiO20．3--ZrO2---V2O51．42．72．7MnO21．53．13．1Fe2O30．3--NiO0．170．10．1CoO0．01600．00770．0077F0．5-0．5Y％20．616．210．2x0．40470．42860．4623y0．39880．39530．3850</table></tables><tablesid="table2"num="002"><table>UV(nm)386402402TSR是是是nd-1．5241．523發(fā)泡無(wú)很廣泛無(wú)</table></tables>權(quán)利要求1．吸收紫外輻射的棕色玻璃，其特征在于它們具有下列以氧化物的重量％表示的組分SiO259-78Al2O32-6B2O30-3Na2O7-16K2O2-9CaO0-7BaO0-12ZnO0-12ZrO20-6TiO20-6MnO20．25-6V2O51-3Fe2O30-1．5NiO0-0．5CoO0-0．1Sb2O30-0．7As2O30-0．7F0．05-1．0其中MnO2+Fe2O3+V2O5＞1．5Al2O3+SiO2≥65。2．如權(quán)利要求1所述的玻璃，其特征在于它們具有下列以氧化物的重量％表示的組分SiO261-68Al2O33-5B2O30-1．5Na2O10-15K2O2-5CaO5-7BaO0-10ZnO0-10ZrO20-2TiO20-3MnO21-3．5V2O51-2．5Fe2O30-1NiO0．1-0．4CoO0．0050-0．0500Sb2O30-0．5As2O30-0．5F0．1-0．75其中MnO2+Fe2O3+V2O5＞2．0Al2O3+SiO2≥653．如權(quán)利要求1或2所述的玻璃，其特征在于該玻璃的色度坐標(biāo)位于多邊形ABCD的內(nèi)部，該多邊形由以下的色度坐標(biāo)確定xyA0．40000．3600B0．46500．3850C0．46500．4300D0．40000．41004．如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的玻璃，其特征在于當(dāng)厚度為2毫米時(shí)，其可見(jiàn)光透射率低于22％。全文摘要本發(fā)明涉及吸收紫外輻射的棕色玻璃,其特征在于它們具有以下組分(以氧化物的重量%表示):SiO文檔編號(hào)C03C4/00GK1204306SQ96199034公開(kāi)日1999年1月6日申請(qǐng)日期1996年12月11日優(yōu)先權(quán)日1995年12月21日發(fā)明者Y·A·H·布羅謝湯,M·J·M·孔德申請(qǐng)人:康寧股份有限公司