超吸熱玻璃及其生產(chǎn)技術(shù)

　　超吸熱玻璃是基于人們在美觀、舒適和環(huán)保等方面的要求不斷提高，而開發(fā)出的一種玻璃新產(chǎn)品，早期主要在汽車和現(xiàn)代化的大型建筑物上使用。隨著能源危機(jī)加劇，其應(yīng)用領(lǐng)域正在逐步擴(kuò)大。太陽光主要由可見光、紅外線和紫外線三部分組成。


    對于開車一族來說，紅外線的直接影響就是會造成車內(nèi)氣溫上升，增加車載空調(diào)使用量，增加油耗；而紫外線的照射則會加速車內(nèi)織物褪色、塑料部件老化，并給皮膚帶來傷害。因此，人們迫切希望有這樣一種玻璃材料，它既能保持良好的透光性，又能盡量減少陽光熱輻射和紫外線的透過，超吸熱玻璃便由此應(yīng)運(yùn)而生。  

對于汽車的擋風(fēng)玻璃、前側(cè)窗和小型車后窗，國際上一般規(guī)定可見光透過率不小于70%，歐洲和澳大利亞對擋風(fēng)玻璃規(guī)定更加嚴(yán)格，要求不小于75%。這就使如何制造高可見光透過率，低紫外線、紅外線透過率的玻璃，成為玻璃企業(yè)的一個重要課題。  


    制造吸收紫外線的玻璃，比較容易做到。在玻璃中通過引入Fe3+、Cr6+、CeO2、TiO2等強(qiáng)烈吸收紫外線的物質(zhì)，便可得到高可見光透過率、吸收絕大部分紫外線的玻璃。  


    制造高可見光透過率、強(qiáng)烈吸收太陽近紅外輻射的玻璃，利用現(xiàn)有公知技術(shù)則是很難辦到的。這主要是因為在玻璃中能夠強(qiáng)烈吸收紅外線的只有Fe2+離子一種，并且在現(xiàn)有技術(shù)條件下，這種離子僅占引入玻璃總鐵的20%～30%，否則將使玻璃著成琥鉑色，大大降低可見光透過率。如果依靠向玻璃中大量加入氧化鐵來提高玻璃中Fe2+離子的含量，則玻璃的可見光透過率將降低，并且使玻璃著成黃綠色影響美觀。只有提高玻璃中Fe2+離子占總鐵的比值，才能生產(chǎn)出顏色美觀、強(qiáng)烈吸收紅外線的超吸熱玻璃。  


    早在上世紀(jì)八十年代，美國PPG公司等國際知名玻璃企業(yè)就開始了超吸熱玻璃的研究工作，專利US 4381934，US 4972536，US 4886539等發(fā)明了一種具有多個獨(dú)立階段熔化和澄清的制造浮法玻璃的方法。特點(diǎn)在于可以更有效的控制氧化還原條件，制造亞鐵值大于50%，高可見光透過、低紅外透過的玻璃。  

現(xiàn)在，美國PPG公司已經(jīng)能夠利用傳統(tǒng)的浮法工藝生產(chǎn)超吸熱玻璃。PPG公司在中國專利局申請的專利CN 1121355C，發(fā)明了一種藍(lán)色玻璃組合物，亞鐵比值高達(dá)35%～60%。  


    作者測定了PPG公司兩種綠色玻璃的光譜性能，測定結(jié)果如下：  

編號 可見光透過率  太陽能透過率  紅外線透過率  備  注   

1 72.30 47.44 21.50 玻璃厚度為4mm   

2 75.05 49.00 17.40 玻璃厚度為4mm   



    作者還測定了國內(nèi)幾家公司生產(chǎn)的綠色玻璃，測定結(jié)果如下（折合成厚度4mm玻璃）：  

編號  可見光透過率  太陽能透過率  紅外線透過率  備  注   

1 79.40 59.00 42.08    

2 77.20 55.39 36.90    

3 69.51 57.40 51.67    

4 73.66 51.65 33.92    



    雖然國內(nèi)生產(chǎn)的淺綠色玻璃具有高可見光透過、低紅外透過的特點(diǎn)，但與超吸熱玻璃還有較大差距，它是依靠增加玻璃的總鐵含量，而達(dá)到引入較多Fe2+離子的，F(xiàn)e2+占總鐵的比例均小于30%。由于大量氧化鐵的引入，既降低可見光透過率又影響玻璃顏色美觀，所以是不能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的玻璃品種——超吸熱玻璃的。只有Fe2+占總鐵的比例大幅度提高以后，才有可能通過適當(dāng)引入其他著色劑，生產(chǎn)出既保障可見光透過率大于70%，又保障優(yōu)良吸熱性能的更多品種的超吸熱玻璃。  


    上海耀華皮爾金頓玻璃股份公司，于2003年5月就“強(qiáng)吸收紫外和紅外的綠色玻璃”申請了中國專利，于同年10月公開，專利公開號為CN1451621，其報道的這種玻璃的顏色為深綠色，優(yōu)點(diǎn)是紫外線透過率不超過17％，紅外線透過率不超過28％，可見光的透過率在70％以上。這是目前國內(nèi)技術(shù)所能達(dá)到的最好結(jié)果，F(xiàn)e2+離子占總鐵的比例為18%～28%。嚴(yán)格講，這種玻璃還不是超吸熱玻璃。  


    中國耀華玻璃集團(tuán)公司，積二十余年顏色玻璃研發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗，正在開展超吸熱玻璃的研究工作，實驗室階段的工作已經(jīng)完成。從理論上解決了提高Fe2+比值與產(chǎn)生黃玻璃的矛盾，可以利用傳統(tǒng)的浮法工藝生產(chǎn)Fe2+占總鐵30%～60%的超吸熱玻璃。


    超吸熱玻璃在我國的應(yīng)用才剛剛起步，隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，超吸熱玻璃必將在汽車上普遍采用，并在其他方面得到廣泛使用。

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