[发明专利]灰色低透射率的无镍玻璃

说明书

本发明涉及灰色着色类型玻璃的改进，该类玻璃具有低光透射率（可见光），特别是减少了紫外线和红外线的透射率，从而降低总太阳能的透射率。本发明所涉及的深灰色玻璃，其特征为厚度为0.219英寸（5.56毫米）的玻璃的光透射率低于20%。

过去，灰色着色吸热玻璃经常依靠掺杂镍作为主要着色剂。但是，由于在熔化过程中，镍的存在有时在玻璃中引起形成硫化镍结石，因而要求避免使用镍。尽管在一般条件下硫化镍结石几乎是看不见的，对玻璃没有危害，但是硫化镍高的热膨胀系数能够产生热诱导应力，足以使具有硫化镍结石的玻璃板破裂。在对玻璃进行钢化处理的应用中，这是一个特殊的问题，在该处理过程中，存在的硫化镍结石在钢化期间或钢化之后能够产生一种不能接受的高的热破损率。一些现有技术中，用镍作为主要着色剂的灰色玻璃也具有由于热钢化处理所造成的颜色改变的缺点。因此，希望生产一种灰色玻璃，该玻璃具有低光透射率（小于20%），并且减少紫外线和红外线透射率，而没有使用镍的化合物。

以下是一种典型的现有技术的深灰色玻璃的成份，其中依靠镍产生灰色：

SiO₂72.90（重量百分比）

Na₂O 13.70

K₂O 0.03

CaO  8.95

MgO  3.90

Al₂O₃0.10

SO₃0.27

Fe₂O₃0.060

CoO  0.015

NiO  0.095

上述玻璃在厚度为0.219英寸（5.56毫米）时，光透射率（C.I.E发光体C）为14.4%，总红外线透射率为52%，紫外线透射率是70.4%，以及总的太阳能透射率为38%。虽然可见光透射率相当低，但是可以注意到紫外线和红外线的透射率是不成比例的高。为了减少在汽车中和建筑室内的织物和其它材料的裉色，以及塑料制品的老化，还将特别希望紫外线透射率较低。

在美国重新发行专利第25，312号（Dancan等人）中公开了另一种含镍灰色玻璃组份。该专利的玻璃的透射率比较高，且认为玻璃是淡灰色的，它只是用来吸收中度的太阳辐射。

正如美国专利3723142（Kato等人）和英国专利申请1，331，492（Bamford）中所示，已试图生产无镍灰色玻璃。在这两份专利中，玻璃比较透明，不属于本发明的低光透射率玻璃类型。

在美国专利4，104，076（Pons）中公开了另一种无镍灰色玻璃，该专利采用Cr₂O₃或VO₂与CoO和Se结合产生灰色。虽然在该专利中公开了较宽范围的着色剂，但是所有的实施例使用的着色剂浓度不具有本发明所包括的深色类型玻璃的特征。这一点通过该专利的图2至5所示的透射率曲线得到证实，其中由所有实施例说明，在光谱的可见光部分，透射率是好的，约为30%，在实际范围内约为40%。特别是，应当注意到所公开的最宽Cr₂O₇范围的上限是0.0200%，而在任何Pons实施例中实际使用的Cr₂O₃的最大量为0.0085%。该专利的目标仅仅是生产一种玻璃，该玻璃厚度为6.2毫米时，总太阳透射率小于50%（见第2栏第5-6行），然而本发明的目的是要把总的太阳能透射率降低到低于如上所涉及的典型市售产品中38%的水平。Pons专利表明当Cr₂O₃浓度超过其公开的浓度时，就不能意识到所希望得到的结果。

美国专利3，300，323（Plumat等人）也打算生产无镍灰色玻璃。这个专利技术需要用掺杂TiO₂和可选择MnO₂来代替镍。这两种组份都有明显的缺陷。具有TiO₂的玻璃组份不能用大量生产平板玻璃的浮法工艺来生产。这是因为在浮法工艺中，当玻璃与熔化的锡接触时，TiO₂产生一种黄色。含MnO₂的玻璃当遇到紫外线辐射时，倾向于形成褐色，因此使得产品难以保持均匀。另外，在玻璃熔化操化中，多价态的锰使得对氧化条件的控制变得非常苛刻，这就使得在制造操作中对颜色的控制变的困难。