[发明专利]玻璃组合物

说明书

发明背景

本发明涉及使用在玻璃窗上的能吸收红外线(IR)和紫外线(UV)的钠-钙-硅玻璃(Soda-Lime-silica glass)组合物。更具体的是，本发明主要涉及由这种玻璃制造的中性色调的玻璃窗，但是，不排除用在象汽车那样的交通车辆上。

作为交通车辆中使用的特种玻璃已有了发展，它们具有低水平的直射阳光热透射率(DSHT)和紫外线透射率(UVT)。用这些玻璃的目的在于减少在交通车辆内因阳光照射而产生的过热而引起的问题，防止汽车的内部设备因紫外线照射而老化。具有好的红外线吸收性质的玻璃通常是由还原存在于玻璃中的铁到亚铁(二价)状态或者通过加入铜而制造出来的。这种材料给玻璃以一种兰色。为了获得好的紫外线吸收性质而添加的材料是Fe³⁺,Ce,Ti或V。为了提供所要求的吸收水平，加入这种材料的量倾向于使玻璃色彩为黄色。因此，在相同玻璃中如果既要有好的紫外线吸收性质又要有好的红外线吸收性质的话，这种玻璃的色彩几乎都是绿色或者蓝色。当玻璃的色彩用CIELAB系统测定时，发现4mm厚的具有大于60％的光透射率的商业用玻璃不是非常绿(-a^*＞8)就是非常兰(-b^*＞7)的，但从审美的观点来讲，它们没有一个是目前所要求的。

已经试图制造灰色的或者青铜色的、防止红外线和紫外线辐射性能好的交通车辆玻璃窗，但是这种玻璃仍然趋向于一种带浅绿的黄色调。

我们已经确定了一系列具有中性色调可见光透射率(照明体A)至少在70％以上的玻璃的技术要求，使在CIELAB系统里，玻璃具有范围在a^*从-7到+1,b^*从-5到+7.5的色彩座标。下文所用的名词“中性色调”就是常用来描述具有这种色彩座标的玻璃的。

我们已进一步确定了具有中性色调的玻璃的技术要求。它至少有70％的可见光透射率(在4mm厚时)，并且它还具有直射阳光热透射率至少小于可见光透射率12个百分点(优选为15个百分点，最好是20个百分点)。基本上，已经知道玻璃的确具有低的直射阳光热透射率，但是，几乎所有这些玻璃都有一个低的光透射率，这就使这些玻璃在交通车辆上的应用受到限制。我们预料，能满足以上确定的技术要求的玻璃一定能更加普遍地使用在交通车辆中，这是由于它具有较高的光透射率而且有较低的直射阳光热透射率，一定能保持汽车内部冷却而不管其较高的光透射性。

此外，我们相信，如果玻璃有少于55％，理想的是少于50％的紫外线透射率，则正是所要求的，因为我们感到这样低的透射率将使紫外线辐射对塑料物质和纤维的有害影响减少到最小程度，尤其是在汽车里。

就着色玻璃而言，是一种只要有比较小的变化就能在色调上产生较大的变化的玻璃。现有专利公开的宽范围可包括许多可能性，但这只是一些可用来确定特定色调是怎样同可能获得红外线和紫外线的特定吸收范围相关联的具体实例的解说。

我们的发明就是基于那种令人惊异的发现，就是比较少量的某种着色剂的掺入补偿了绿色，这些绿色起因于吸收红外线和紫外线辐射的组分的存在。

发明概要

按照本发明，提供了一种吸收红外线和紫外线的中性色调厚度为4mm的(如本文中所定义的)钠钙硅玻璃，其可见光透射率至少在70％，直射阳光热透射低于可见光透射率至少12个百分点，紫外线透射率不大于55％，主波长小于560nm，色彩纯度不大于6，优选不大于5，最好不大于3。直射阳光热透射率最优选至少低于可见光透射率20个百分点。组合物包括一种钠-钙-硅基础玻璃和以Fe₂O₃表示，其含量在0.3％～0.7％(重量)之间的总铁。这种被着色成中性色彩的玻璃，是用掺杂方法制成的，杂质是0.5～10ppm的Se，大约3～25ppm的Co₃O₄和二价铁，其含量为应使得二价铁对总铁量的比值在21～34的范围内，最好是在25～31之间(即作为亚铁(Fe²⁺)的总铁百分比为21％～34％，最好是25％～31％*)。NiO和TiO₂也可加入玻璃中，其用量范围是0～50ppm NiO和0～1.5％(重量)的TiO₂。因此，已经确定，NiO和TiO₂的量，只要在上述范围内就能在色彩纯度上和紫外线吸收方面分别产生有利的影响，各自不会对我们新型玻璃的特色和高的优越性产生不利的影响。