[发明专利]高可见光、低紫外光和低红外光透射率的绿色玻璃组合物

说明书

本发明涉及具有高可见光、低紫外光、和低红外光透射率的玻璃组合物。更具体地说，本发明涉及具有作为汽车玻璃(包括挡风板)的独特用途，以及建筑用途的这种玻璃组合物。

人们早已知道，在配料中加入不同数量的铁可以使钠-钙-硅玻璃呈绿色。在这点上，习惯上常常把总的铁含量表示为Fe₂O₃的重量百分率，尽管铁在玻璃中可以以不同化合价状态存在。然而，人们也熟知，在总铁含量中氧化亚铁(FeO)和氧化铁(Fe₂O₃)的平衡可以使所得到的绿色的深浅以及玻璃的其它特性具有很大的差别。例如，一般来说，相对于Fe₂O₃而言，随着FeO浓度的增加，玻璃的颜色由黄绿色变为较低可见光透射率的暗绿色或兰绿色。

随着FeO与Fe₂O₃关系(即亚铁和铁含量)的改变，玻璃的其它特性也会改变。例如，还知道，二价状态(FeO)的铁在玻璃中是一种红外能量吸收剂。可惜的是，随着在消耗Fe₂O₃时，FeO含量的增加，紫外能量的吸收就减少，因为Fe₂O₃是一种UV吸收剂。还有报导说，在某种被认为对于高红外吸收来说是所希望的相当高的FeO浓度时，热量传递到玻璃熔体中受到严重的限制，因而必须采用特殊的熔融和炼制设备才能得到均匀的玻璃。

在本发明之前，熟悉本技术的人员所知道的关于制造具有较高可见光、低紫外光和低红外光透射率的含铁的钠-钙-硅绿玻璃的上述知识和其它有关资料的代表是美国专利No.4,792,536和No.5,007,133所公开的讨论和发明以及这里所引用和讨论的先有技术。

在这两篇先有技术专利比较好的具体实施方案中，以其自己的方式力图平衡玻璃中铁和亚铁的含量，其办法是通过改变氧化状态来改变其各自的量，以达到发明人所选定的一定的红外吸收水平，同时保持所需要的可见光透射度。此外，为了得到必要紫外吸收率和适合的总太阳光透射水平，这两篇专利都报导要添加氧化铈(CeO₂)到组合物中。美国专利No.4,792,536确实公开了可以用来代替CeO₂的某些其它UV(紫外光)吸收添加剂，如TiO₂、V₂O₅和MoO₃。另一方面，美国专利No.5,007,133声称在实施其发明中关键是使用CeO₂，但又预料说，可用TiO₂与CeO₂掺合来补充一些CeO₂。

所有这些UV吸收添加剂都是昂贵的，特别是CeO₂。此外，这些添加剂在组合物中会产生它们本身的问题。例如，据报导，除了CeO₂以外，添加剂对可见光透射率有不利的影响。另一方面，除了昂贵和本身对可见光透射率有不利的影响之外，CeO₂还会抑制Fe₂O₃还原成FeO(即铁还原成亚铁)。

按美国专利No.4,792,536所报导的，关于制造可接受的绿玻璃的另一个问题是玻璃中硫的存在会抑制Fe₂O₃还原成FeO。遗憾的是，硫，例如以硫酸钠(“盐饼”NaSO₄)形式存在的硫，是一种已知的、价廉的和有价值的钠-钙-硅玻璃炼制剂，特别是要用习用的“浮法”制造的在建筑和/或汽车方面使用的平板玻璃。由于硫对Fe₂O₃还原成FeO的抑制作用，美国专利No.4.792,536力图严格限制玻璃组合物中硫(SO₃)的含量。此外，为了达到其总的目的，该专利把总的铁含量减到最小值，较好减至玻璃组合物总重量的约0.45％至0.65％(以保留可光见透射率)并且在还原条件下形成玻璃，以便从该适当的铁含量产生占总铁含量35％以上且最好至少50％(重量)的亚铁(FeO)。据称达到红外透射率不大于15％。