專利名稱：紫外和紅外輻射吸收玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種綠色的紫外和紅外輻射吸收玻璃。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于汽車玻璃的紫外和紅外輻射吸收玻璃。
為了滿足保護汽車內(nèi)部裝飾免遭破壞的需要，隨著近年來內(nèi)部裝飾趨于奢華，這種需要已有增加，以及為了降低空調(diào)的負荷，具有紫外和紅外吸收性能的玻璃最近已被建議用作汽車窗玻璃。
例如，常規(guī)綠色玻璃使紫外線的透過率減少到約38％或更少，總的太陽能透過率減少到約46％或更少，同時保持至少70％的可見光透過率以保證通過汽車窗玻璃的視線。目前有一種趨勢，用于汽車上的藍綠色玻璃優(yōu)于綠色玻璃。
公知的總太陽能的透過率可以通過在玻璃中增加鐵氧化物總量中的氧化亞鐵(FeO)的絕對量來減少。幾乎所有的常規(guī)紅外輻射吸收玻璃都采用這種方法。
另一方面，按常規(guī)已建議有各種方法用作降低紫外透過率的方法。例如，在JP-A-193738(此處所用的術(shù)語“JP-A”是指“未審公開的日本專利申請”)中公開的紅外和紫外輻射吸收玻璃的特征在于含有氧化鈰和氧化鈦。更具體地，這種玻璃以％重量計含有作為主要玻璃組份的68-72％SiO2、1.6-3.0％Al2O3、8.5-11.0％CaO、2.0-4.2％MgO、12.0-16.0％Na2O和0.5-3.0％K2O，和作為染色組份的0.65-0.75％Fe2O3、0.20-0.35％CeO2和0.2-0.4％TiO2。
在JP-A-6-56466公開的綠色紫外輻射吸收玻璃以％重量計含有，鈉鈣硅玻璃的主要玻璃成分并其中結(jié)合有0.53-0.70％以Fe2O3計的總的氧化鐵、0.5-0.8％CeO2和0.2-0.4％TiO2作為染色組份，其中30-40％重量的以Fe2O3計的總氧化鐵是FeO。
在JP-B-6-88812(此處所用的術(shù)語“JP-B”是指“已審公開的日本專利申請”)中公開的綠色紫外和紅外輻射吸收玻璃以％重量計含有65-75％SiO2的主要組份、0-3％Al2O3、1-5％MgO、5-15％CaO、10-15％Na2O和0-4％K2O，和作為染色組份的0.65-1.25以Fe2O3計的總的氧化鐵和0.2-1.4％CeO2或0.1-1.36％CeO2和0.2-0.85％TiO2。
因為氧化鈰價格昂貴，已推薦了具有降低了氧化鈰含量的紫外和紅外輻射吸收玻璃。例如JP-A-4-231347公開了一種綠色紫外輻射吸收玻璃，其主要玻璃組份是鈉鈣硅并且還含有，以％重量計的染色組份是大于0.85％以Fe2O3計的總氧化鐵(T-Fe2O3)，其中FeO/T-Fe2O3的比例小于0.275，并且小于0.5％的CeO2。
上述常規(guī)紫外和紅外輻射吸收玻璃由于Fe2O3、CeO2和TiO2和它們之間的相互作用的紫外吸收而具有紫外吸收性能。在這些組份中，CeO2最能夠提高紫外吸收性能而不會產(chǎn)生對作為汽車玻璃不利的黃色色調(diào)。但是CeO2價格昂貴。因此為了降低CeO2的用量，控制組份以使CeO2的量減少并且通過采用Fe2O3和TiO2來補償與這種減少量相應(yīng)的減少的紫外吸收。但是，F(xiàn)e2O3的光吸收作用或者在TiO2和FeO之間的相互作用擴大到可見光的區(qū)域之外。因此，如果試圖提高玻璃的紫外吸收，在短波區(qū)的可見光的透過率也減少，這樣玻璃就是黃色色調(diào)。
本發(fā)明是在與常規(guī)技術(shù)有關(guān)的上述問題的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。
因此本發(fā)明的目的是提供一種淺綠色紫外和紅外輻射吸收玻璃，它具有高的紫外和紅外吸收性能并且沒有對用于汽車不利的黃色。
本發(fā)明的紫外和紅外輻射吸收玻璃以％重量計含有主要玻璃組份含有65-80％SiO2，0-5％Al2O3，0-10％MgO，5-15％CaO，10-18％Na2O，0-5％K2O，5-15％MgO+CaO，10-20％Na2O+K2O，和0-5％B2O3，和染色組份含有0.40-0.70％以Fe2O3計的總氧化鐵(T-Fe2O3)，
1.4-1.7％CeO2，和0-0.5％TiO2，其中27-40％重量的以Fe2O3計的T-Fe2O3是FeO。
在上述實施方案中，當(dāng)玻璃的厚度是3.25-4.0毫米時，本發(fā)明的紫外和紅外輻射吸收玻璃以％重量計優(yōu)選含有0.55-0.65％以Fe2O3計的T-Fe2O3、1.5-1.7％CeO2和0-0.30％TiO2，其中30-40％重量的以Fe2O3計的T-Fe2O3是FeO。
仍優(yōu)選的是上述玻璃的TiO2含量是0-0.15％重量。
在另一個優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明的紫外和紅外輻射吸收玻璃以％重量計含有主要玻璃組份含有65-80％SiO2，0-5％Al2O3，0-10％MgO，5-15％CaO，10-18％Na2O，0-5％K2O，5-15％MgO+CaO，10-20％Na2O+K2O，和0-5％B2O3；和染色組份含有0.45-0.55％以Fe2O3計的總的氧化鐵(T-Fe2O3)，1.4-1.7％CeO2，和0-0.5％TiO2，其中30-40％重量的以Fe2O3計的T-Fe2O3是FeO。
在上述實施方案中，當(dāng)玻璃的厚度是4.75-6.25毫米時，它以％重量計優(yōu)選含有1.5-1.7％CeO2和0-0.30％TiO2。仍優(yōu)選的是這種玻璃以％重量計含有0-0.15％TiO2和/或這種玻璃含有以％重量計0.45-0.5％的以Fe2O3計的T-Fe2O3。
當(dāng)玻璃厚度為5毫米時本發(fā)明的紫外和紅外輻射吸收玻璃在380-770納米的波長范圍內(nèi)用CIE標準光源A測定，優(yōu)選地具有65％或更多的可見光的透過率，特別是70％或更多；在300-770納米的波長范圍內(nèi)用CIE標準光源C測定主波長為495-525納米，色純度為1.5-3.5％；在300-2100納米的波長范圍內(nèi)測定的總太陽能透過率小于50％；在300-400納米的波長范圍內(nèi)測定的總太陽光紫外透過率小于36％。
下面說明對本發(fā)明紫外和紅外輻射吸收玻璃的玻璃組成進行限定的理由。以下所有的百分數(shù)是重量百分數(shù)。
SiO2是構(gòu)成玻璃骨架的主要成分。如果其含量少于65％，玻璃的耐用性差。如果超過了80％，就難以熔化這種組合物。
Al2O3用于提高玻璃的耐用性。如果其含量超過5％，就難以熔化這種組合物。優(yōu)選的Al2O3的含量為0.1-2％。
MgO和CaO都用于提高玻璃的耐用性并控制玻璃組合物在形成玻璃時的液相線溫度和粘度。如果MgO含量超過了10％，液相線溫度升高。如果CaO含量小于5％或高于15％，液相線溫度升高。如果MgO和CaO的總含量小于5％，生成的玻璃的耐用性差。如果總含量超過了15％，液相線溫度升高。
Na2O和K2O用作玻璃熔化加速劑。如果Na2O的含量小于10％，或者如果Na2O和K2O的總含量小于10％，則熔化加速的效果就差。如果Na2O的含量超過18％，或者Na2O和K2O的總含量超過20％，則耐用性降低。因為K2O價格高于Na2O，所以其量優(yōu)選不超過5％。
同時B2O3是一種通常用于改進玻璃耐用性或者用作熔融助劑，它也能夠提高紫外吸收。如果它超過了5.0％，則減少光透過效果的作用就會延伸到可見光區(qū)域，以致于不僅顏色接近黃色，而且在制備中由于B2O3的揮發(fā)性而產(chǎn)生不利結(jié)果等。因此，B2O3含量的上限應(yīng)為5.0％。
在玻璃中氧化鐵以Fe2O3和FeO的形式存在。前者是一個和CeO2和TiO2一起起提高紫外吸收作用的組份，而后者是一個起吸收熱射線的組份。
當(dāng)總的氧化鐵(T-Fe2O3)含量在0.40-0.70％范圍內(nèi)時，F(xiàn)eO/T-Fe2O3的比例優(yōu)選的是在0.27-0.40范圍內(nèi)以達到所需的總的太陽光能量吸收。在上述比例中，F(xiàn)eO的含量用Fe2O3含量表示。當(dāng)玻璃的厚度為3.25-4.0毫米時，總的氧化鐵含量優(yōu)選是0.55-0.65％，并且在這實施方案中，F(xiàn)eO/T-Fe2O3的比例優(yōu)選為0.30-0.40。
當(dāng)玻璃的厚度為4.75-6.25毫米時，總的氧化鐵含量優(yōu)選為0.45-0.55％，并且在該實施方案中，F(xiàn)eO/T-Fe2O3比例也優(yōu)選為0.30-0.40。
為了在總的氧化鐵含量和FeO/T-Fe2O3比例落在上述特定的范圍內(nèi)并獲得所需的紫外吸收性能，CeO2的含量必需為1.4-1.7％。如果CeO2含量小于1.4％，紫外吸收能力將不足。如果其超過了1.7％，則在可見光的短波一側(cè)的吸收會太大，玻璃就會變黃，以致于不能獲得所需的可見光透過率和所需的主波長。優(yōu)選的CeO2含量為1.5-1.7％。
TiO2不是主要的，為了提高紫外吸收可以以少到不影響本發(fā)明所希望的光學(xué)性能的量而加入。TiO2含量的上限是0.5％，優(yōu)選是0.3％。如果TiO2含量超過該上限，玻璃就會變成黃色。為了使玻璃呈綠色，TiO2含量優(yōu)選為0.15％或更少。
如有需要或是必需，則玻璃組合物除了上述組份外，只要不影響本發(fā)明所希望的綠色色調(diào)，還可含有下面的任選組份。就是說玻璃還可含有其它染色組份，如CoO、NiO、MnO、V2O5、MoO3等等以及總量至多1％的SnO2作為還原劑。特別是，CoO產(chǎn)生藍色并且因此有效地防止玻璃由于加入增加量的Fe2O3、CeO2或TiO2而變成的黃色。加入CoO的優(yōu)選量是3-20ppm。
本發(fā)明的紫外和紅外輻射吸收玻璃具有綠色，并具有高的紫外吸收、高的紅外吸收和高的可見光透過率，尤其是高的紫外吸收。
本發(fā)明將通過下面的實施例進行更詳細的描述，但是應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并不限定于實施例。除非另外說明，所有百分數(shù)、份數(shù)、比例等等均以重量計。
實施例1-6將典型的鈉鈣硅玻璃批料與氧化鐵、氧化鈦、氧化鈰和作為還原劑的含碳物質(zhì)充分混合，并將生成的批料在電爐中在1500℃熔化4小時。將熔融玻璃澆鑄在不銹鋼板上并逐漸冷卻至室溫以得到厚度約為10毫米的玻璃板。將此玻璃板拋光成5毫米厚而制得用于評價光學(xué)性能的玻璃樣品。
得到用CIE標準光源A測定的可見光透過率(YA)、總的太陽能透過率(TG)、紫外透過率(Tuv)以及用CIE標準光源C測定的主波長(Dw)和色純度(Pe)。
下面的表1表明T-Fe2O3濃度、FeO/T-Fe2O3的比例、TiO2濃度、CeO2濃度以及樣品的光學(xué)性能。
從表1可清楚的看出，本發(fā)明的厚度為5毫米的玻璃采用光源A測定的可見光透過率為70％或更高，用光源C測定的主波長為495-525納米，色純度為1.5-3.5％，總的太陽能透過率少于50％，紫外透過率少于36％。
對比例1和2對比例示于表1。對比例1是一個其中FeO/T-Fe2O3比例超出本發(fā)明范圍的實例。對比例2是一個其中總的氧化鐵濃度超出本發(fā)明的特定范圍的實例。在任意一種情況下，可見光的透過率都小于70％。在對比例1中，色純度非常高，這說明色調(diào)不好。
得到用CIE標準光源A測定的可見光透過率(YA)、總的太陽能透過率(TG)、紫外透過率(Tuv)以及用CIE標準光源C測定的主波長(Dw)和色純度(Pe)。
下面的表2表明T-Fe2O3濃度、FeO/T-Fe2O3的比例、TiO2濃度、CeO2濃度以及樣品的光學(xué)性能。
表2實施例7實施例8實施例9T-Fe2O30.60 0.62 0.62FeO/T- 0.30 0.33 0.33Fe2O3TiO20.03 0.12 0.25CeO21.65 1.65 1.65厚度(毫米) 4.0 4.04.0YA(％) 74.6 73.9 72.8TG(％) 48.1 46.8 45.9Tuv(％) 32.1 29.4 27.2Dw(nm) 505 512520Pe(％) 2.5 2.32.1從表2可清楚的看出，本發(fā)明的厚度為4毫米玻璃采用光源A測定的可見光透過率為70％或更高，采用光源C測定的主波長為495-525納米，色純度為1.5-3.5％，總的太陽能透過率少于50％，紫外透過率少于36％。
如上面所詳細說明的，本發(fā)明能夠提供一種具有高的可見光透過率和優(yōu)良的紫外吸收性能，以及厚度比較大時也沒有色調(diào)變黃現(xiàn)象的紫外和紅外輻射吸收玻璃。
另外，因為本發(fā)明的紫外和紅外輻射吸收玻璃具有藍綠色的色調(diào)，它用作汽車的窗玻璃特別有效。
在本發(fā)明已被詳細地并且參考特定實施例進行描述的同時，顯然對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在不超出本發(fā)明的精神和范圍下能夠作出的各種變化和改型。
權(quán)利要求
1.紫外和紅外輻射吸收玻璃以％重量計含有主要玻璃組份包括65-80％SiO2，0-5％Al2O3，0-10％MgO，5-15％CaO，10-18％Na2O，0-5％K2O，5-15％MgO+CaO，10-20％Na2O+K2O，和0-5％B2O3；和染色組份含有0.40-0.70以Fe2O3計的總氧化鐵(T-Fe2O3)，1.4-1.7％CeO2，和0-0.5％TiO2，其中27-40％重量的以Fe2O3計的T-Fe2O3是FeO。
2.權(quán)利要求1的紫外和紅外輻射吸收玻璃，當(dāng)該玻璃的厚度為3.25-4.0毫米時其中所述玻璃以％重量計含有0.55-0.65％以Fe2O3計的T-Fe2O3，1.5-1.7％CeO2，和0-0.30％TiO2，其中30-40％重量的以Fe2O3計的T-Fe2O3是FeO。
3.權(quán)利要求1的紫外和紅外輻射吸收玻璃，其中所述玻璃以％重量計含有主要玻璃組份含有65-80％SiO2，0-5％Al2O3，0-10％MgO，5-15％CaO，10-18％Na2O，0-5％K2O，5-15％MgO+CaO，10-20％Na2O+K2O，和0-5％B2O3；和染色組份含有0.45-0.55以Fe2O3計的總氧化鐵(T-Fe2O3)，1.4-1.7％CeO2，和0-0.5％TiO2，其中30-40％重量的以Fe2O3計的T-Fe2O3是FeO。
4.權(quán)利要求3的紫外和紅外輻射吸收玻璃，其中當(dāng)該玻璃的厚度為4.75-6.25毫米時，所述玻璃以％重量計含有1.5-1.7％CeO2，和0-0.30％TiO2
5.權(quán)利要求1到4中任意一項的紫外和紅外輻射吸收玻璃，其中所述玻璃以％重量計含有0-0.15％的TiO2。
6.權(quán)利要求3到5中任意一項的紫外和紅外輻射吸收玻璃，其中所述玻璃以％重量計含有0.45-0.50％以Fe2O3計的總的氧化鐵(T-Fe2O3)。
7.權(quán)利要求1到6中任意一項的紫外和紅外輻射吸收玻璃，其中所述玻璃在厚度為5毫米時，采用CIE標準光源A測定的可見光透過率為65％或更多。
8.權(quán)利要求1到7中任意一項的紫外和紅外輻射吸收玻璃，其中所述玻璃在厚度為5毫米時，采用CIE標準光源A測定的可見光透過率為70％或更多。
9.權(quán)利要求1到8中任意一項的紫外和紅外輻射吸收玻璃，其中所述玻璃在厚度為5毫米時，采用CIE標準光源C測定的主波長為495-525納米。
10.權(quán)利要求1到9中任意一項的紫外和紅外輻射吸收玻璃，其中所述玻璃在厚度為5毫米時紫外透過率小于36％。
11.權(quán)利要求1到10中任意一項的紫外和紅外輻射吸收玻璃，其中所述玻璃在厚度為5毫米時太陽光透過率小于50％。
12.權(quán)利要求1到11中任意一項的紫外和紅外輻射吸收玻璃，其中所述玻璃在厚度為5毫米時采用CIE標準光源C測定的色純度為1.5-3.5％。
全文摘要
本發(fā)明公開了適用于如汽車的車輛或建筑物的窗玻璃的綠色的紫外和紅外輻射吸收玻璃。該玻璃以％重量計包括主要玻璃組分包括65—80％SiO
文檔編號C03C4/00GK1167093SQ9711348
公開日1997年12月10日 申請日期1997年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月28日
發(fā)明者長廉仁, 黑田勇 申請人:日本板硝子株式會社