Голубое стекло, слабо поглощающее солнечное излучение
Иллюстрации
Показать всеИзобретение относится к голубому стеклу, слабо поглощающему солнечное излучение. Техническим результатом изобретения является создание композиции стекла, которое может использоваться в изолирующем стеклопакете, имеющем голубой цвет и коэффициент теплопропускания от солнечного излучения менее 0,40. Композиция покрытой подложки включает часть стеклоосновы и часть красителя для стекла. Часть красителя для стекла включает общее содержание железа в интервале от 0,04 до менее 0,28 массовых процентов; содержание СоО в интервале от 32 до 90 частей на миллион, содержание Se в интервале от 1 до 5,5 частей на миллион, при этом отношение содержания СоО к содержанию Se, выраженное каждое в частях на миллион, равно или более 6. В одном из вариантов реализации изобретения стеклянная подложка при толщине 0,223 дюйма имеет координаты цветности а* от -3,5 до +2,5 и координаты цветности b* от -1 до -15 и пропускание излучения в видимой области спектра от 40 до 80%. 2 н. и 37 з.п. ф-лы, 6 табл.
Реферат
Родственные заявки
Данная заявка заявляет преимущество предварительной патентной заявки US 60/786606, зарегистрированной 28 марта 2006 г. под названием "Композиция голубого стекла", включенной тем самым в качестве ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к голубому стеклу, слабо поглощающему солнечное излучение, и более конкретно, к композиции голубого стекла с низким содержанием железа и подложке из голубого стекла, например листовому стеклу, нарезанному из стеклянной ленты, изготовленной с использованием непрерывного способа изготовления плоского стекла; к голубому стеклу с покрытием, отражающим солнечное излучение, и более конкретно, к композиции голубого стекла, слабо поглощающего солнечное излучение, имеющего покрытие с низким коэффициентом излучения, и к изолирующему стеклянному пакету, имеющему низкое теплопоступление от солнечного излучения, и более конкретно, к изолирующему стеклопакету, содержащему покрытое голубое стекло в качестве одного из листов изолирующего стеклопакета.
Уровень техники
Изолирующие стеклянные (ИС) пакеты являются предпочтительными окнами в жилых и промышленных зданиях, потому что они снижают пропускание энергии через окно. Специалистам в данной области техники будет понятно, что снижение пропускания энергии через ИС-пакеты снижает теплопотери из внутреннего пространства зданий в зимний период и снижает теплопоступление во внутреннее пространство зданий в летний период. Обычно конструкция пакета определяет теплопотери за счет проводимости и конвекции, а поглотительные и отражательные свойства стеклянных листов ИС-пакета контролируют теплопоступление от солнечной энергии ИС-пакета, являющееся важным параметром промышленных зданий. В настоящее время весьма желательным промышленным продуктом являются ИС-пакеты со средним интервалом пропускания в видимой области, низким коэффициентом теплопередачи от солнечного излучения (SHGC) и нейтральным серым цветом. В последующем пояснении особый интерес представляют поглощение, пропускание, коэффициент отражения и хроматические свойства стеклянных листов ИС-пакета. Для пояснения снижения теплопотерь за счет проводимости и конвекции может быть сделана ссылка на патент US 5655282, который тем самым включен ссылкой.
Обычно увеличение количества общего содержания железа в составе стекла увеличивает поглощение стеклом инфракрасного («ИК») солнечного излучения, снижая тем самым инфракрасное пропускание. Например, обычное серое подкрашенное флоат-стекло со средним интервалом пропускания в видимой области, например, 40-60% в интервале длин волн электромагнитного спектра 380-770 нанометров содержит более 0,3 мас.% железа. К сожалению, поскольку поверхность стекла имеет высокую излучательную способность, значительная часть поглощенной энергии переходит во внутреннее пространство здания. Другим недостатком увеличения общего содержания железа в стекле для снижения ИК-пропускания является то, что стекло нагревается под воздействием солнечного света. Специалисту понятно, что нагревание стекла в результате ИК-поглощения создает в стекле термические напряжения, которые могут привести к растрескиванию стеклянного листа. Обсуждение окрашенного стекла представлено в патентах US 3723142 и №6998362, патентной заявке Великобритании GB 2252973 и патенте Японии 63-277537, данные документы тем самым включаются ссылкой.
Другим способом снижения ИК-пропускания стекла является применение ИК-отражающего покрытия, например, типа, описанного в патенте US 4610771 и в патентных заявках US 10/428481 и 10/912718, данные документы тем самым включаются ссылкой. ИК-отражающие покрытия также обычно имеют пониженную излучательную способность поверхности и называются «низкоэмиссионными» покрытиями, снижающими тем самым тепловой поток через окно. Недостатком данного способа снижения ИК-поглощения стекла является то, что покрытое стекло не может иметь эстетически привлекательный цвет или желательный уровень пропускания в видимой области. Для примера, но не ограничения данного пояснения обычно ИК-отражающие покрытия на флоат-стекле, нанесенные с использованием магнитного напыления в вакууме ("MSVD"), имеют светло-зеленый или желтый отраженный цвет. Использование MSVD ИК-покрытия с имеющимися к настоящему времени стеклянными подложками может иметь следующие ограничения. ИС-пакет, содержащий покрытое прозрачное листовое стекло, может иметь высокое пропускание видимого света, например более 70%; ИС-пакет, содержащий покрытое серое окрашенное стекло, может быть пакетом с низким пропусканием видимого света, например, менее 36%; ИС-пакет, содержащий покрытое синее/зеленое или зеленое окрашенное стекло, обычно с коммерческой точки зрения считается слишком зеленого цвета, а пакет ИС, содержащий покрытое бронзовое окрашенное стекло, обычно с коммерческой точки зрения считается слишком желтого цвета.
Хотя доступные в настоящее время стекла, покрытые ИК-отражающими или низкоэмиссионньши покрытиями, являются приемлемыми для некоторых ограниченных применений, у них есть ограничения при использовании в качестве одного из листов ИС-пакета. Более конкретно, требования к свойствам ИС-пакета включают, но не ограничиваются, ИС-пакет с низким коэффициентом теплопоступления от солнечного излучения ("SHGC"), например ниже 0,40, средним интервалом пропускания излучения в видимой области спектра от 40 до 60% и нейтрального серого цвета, например серо-голубого цвета. Использование доступного в настоящее время покрытого окрашенного стекла может обеспечить приемлемый SHGC; однако, если цвет ИС-пакета не является нейтральным серым цветом, его пригодность для рынка ограничена. Одним способом изменения цвета покрытого стекла для получения ИС-пакета, имеющего нейтральный серый цвет, является изменение цвета низкоэмиссионного покрытия и нанесение низкоэмиссионного покрытия на бесцветное стекло. Цвет ИС-пакета становится более приближенным к серому цвету; однако при этом увеличивается SHGC ИС-пакета.
Как будет понятно специалистам в данной области техники, было бы выгодно создать композицию стекла, которое может использоваться с доступными в настоящее время ИК-отражающими покрытиями, для получения покрытого стекла, которое может использоваться в ИС-пакете с целью создания ИС-пакета нейтрального серо-голубого цвета со средним интервалом пропускания излучения в видимой области спектра и низким SHGC.
Краткое описание изобретения
Данное изобретение относится к стеклянной подложке, имеющей композицию стекла, содержащую часть стеклоосновы и часть красителя для стекла. Часть стеклоосновы представляет собой часть силикатной основы, а часть красителя для стекла включает, среди прочего, общее содержание железа, выраженного как Fe2O3, в интервале от 0,04 до 0,28 массовых процентов; СоО в интервале 32-90 частей на миллион; Se в интервале от 1 до 5,5 частей на миллион; отношение содержания СоО к содержанию Se, равное или более 6. Массовые проценты и части на миллион основаны на конечной композиции стекла. Стеклянная подложка может быть вырезана из стеклянной ленты, изготовленной непрерывным способом получения плоского стекла.
Изобретение относится также к стеклянной подложке, имеющей композицию стекла, содержащую, среди прочего, часть стеклоосновы и часть красителя для стекла, часть красителя для стекла, содержащую красители в выбранном количестве для создания стеклянной подложки с координатами цветности а* в интервале от -3,5 до +2,5 и b* в интервале от -1 до -15 и пропусканием излучения в видимой области спектра от 40 до 80% при толщине образца 0,223 дюйма (5,66 мм).
Изобретение также относится к покрытому стеклу, имеющему стеклянную подложку и покрытие по большей части поверхности стеклянной подложки, стеклянная подложка содержит, среди прочего, часть стеклоосновы и часть красителя для стекла, часть красителя для стекла, содержащую красители в выбранном количестве для создания непокрытой стеклянной подложки с координатами цветности а* в интервале от -3,5 до +2,5 и b* в интервале от -1 до -15 и пропусканием излучения в видимой области спектра 40-80% при толщине образца 0,223 дюймов (5,66 мм), и покрытое изделие имеет полусферический коэффициент излучения покрытия не более 0,25.
Изобретение также относится к улучшенному изолирующему стеклопакету типа, содержащего покрытое листовое стекло, размещенное с зазором относительно бесцветного листового стекла с пространством между краями пар загерметизированных листов стекла. Улучшение включает, среди прочего, покрытый лист, который включает, среди прочего, стеклянную подложку. Стеклянная подложка содержит, среди прочего, часть стеклоосновы и часть красителя для стекла. Часть красителя для стекла содержит красители в выбранном количестве для создания стеклянной подложки с координатами цветности а* в интервале от -3,5 до +2,5 и b* в интервале от -1 до -15 и пропусканием излучения в видимой области спектра от 40 до 80% при толщине образца 0,223 дюйма (5,66 мм). Покрытый стеклянный лист имеет координаты цветности а* в интервале от -7 до +2,0 и b* в интервале от 3 до -13 и пропускаемость излучения в видимой области спектра в интервале 26 - 75% при толщине 0,223 дюйма (5,66 мм), и полусферический коэффициент излучения покрытия не более 0,25. Изолирующий стеклопакет имеет пропускаемость излучения в видимой области спектра в интервале 26-67% и коэффициент теплопоступления от солнечного излучения не более 0,50.
Подробное раскрытие изобретения
Для целей настоящего документа все числа, выражающие размеры, физические свойства, параметры обработки, количества ингредиентов, условия реакции и т.п., используемые в описании и формуле, следует понимать как модифицируемые во всех примерах с помощью термина «примерно». Соответственно, если не указано обратное, численные значения, указанные в прилагаемых описании и формуле, могут быть изменены в зависимости от желаемых свойств, которые стремятся получить с помощью настоящего изобретения. По меньшей мере, и не в качестве попытки ограничить применение доктрины эквивалентов к объему формулы изобретения, каждое численное значение должно, по меньшей мере, рассматриваться в свете представленного числа значащих цифр и с использованием обычных методик округления. Кроме того, все интервалы, описанные в настоящем документе, следует понимать как охватывающие начальное и конечное значения интервала и любой и все включенные в него подынтервалы. Например, указанный интервал «от 1 до 10», как следует полагать, включает любой и все подынтервалы между (и включительно) минимальным значением 1 и максимальным значением 10; то есть все подынтервалы, начинающиеся с минимального значения 1 или больше и заканчивающиеся максимальным значением 10 или меньше, например, от 1,0 до 3,8, от 6,6 до 9,7 и от 5,5 до 10. Также в целях настоящего документа термины «осажденный на», «нанесенный на» или «находящийся поверх» означают осажденный, нанесенный или находящийся, но не обязательно в контакте с поверхностью. Например, материал, «осажденный на» подложке, не препятствует наличию одного или более других материалов такого же или отличающегося состава, расположенного на той же самой поверхности между осажденным материалом и подложкой.
Прежде пояснения неограничивающих вариантов реализации композиции стекла, стеклянной подложки или листа, покрытой стеклянной подложки и ИС-пакета изобретения, подразумевается, что изобретение не ограничивается в своем применении деталями конкретного неограничивающего варианта реализации, показанными и поясненными в настоящем документе, поскольку возможны другие варианты реализации изобретения. Также терминология, использованная в настоящем документе для пояснения изобретения, служит целям описания, а не ограничения.
Неограничивающие варианты реализации изобретения относятся к композициям стекла, стеклянным подложкам, покрытым стеклянным подложкам и ИС-пакетам изобретения. Для полной оценки и понимания изобретения варианты реализации изобретения описываются в следующем порядке: варианты реализации композиции стекла изобретения, варианты реализации стеклянной подложки изобретения, варианты реализации покрытого стекла изобретения и варианты реализации ИС-пакета изобретения.
Композиция стекла изобретения включает часть стеклоосновы и часть красителя для стекла с целью создания стеклянной подложки или листа, имеющих заранее определенные цветные и солнцезащитные свойства. В одном неограничивающем варианте реализации изобретения часть стеклоосновы представляет собой тип, известный в данной области техники как композиция «силикатного стекла», и включает компоненты в интервалах массовых процентов (мас.%), показанных далее в настоящем документе в таблице 1. Если не указано иначе, мас.% компонента части стеклоосновы и части красителя для стекла композиции стекла основан на общей массе композиции стекла, то есть общей массе части стеклоосновы плюс общая масса части красителя.
Таблица 1Часть стеклоосновы | |
Компонент | Массовый процент, основанный на общей массе конечной композиции стекла |
SiO2 | 65-75 |
Na2O | 10-20 |
СаО | 5-15 |
MgO | 0-5 |
Аl2О3 | 0-5 |
К2O | 0-5 |
ВаО | 0-1 |
В одном неограничивающем варианте реализации изобретения красители для получения заранее определенных цветных и солнцезащитных свойств изобретения включают, но не ограничиваются таковыми, оксиды железа (как оксид трехвалентного железа (Fe2O3), так и оксид двухвалентного железа (FeO)), оксид кобальта (СоО), селен (Se), оксид хрома (Cr2O3), оксид неодима (Nd2O3), оксид титана (TiO2), оксид эрбия (Er2O3) и оксид никеля (NiO).
Согласно настоящему изобретению железо может присутствовать в композиции стекла и как оксид трехвалентного железа (Fe2O3), и как оксид двухвалентного железа (FeO). Как хорошо известно специалистам, Fe2O3 сильно поглощает ультрафиолетовое излучение и является желтым красителем, а FeO сильно поглощает инфракрасное излучение и является синим красителем. Количество железа, присутствующего в состоянии двухвалентного железа (Fe++) в композиции стекла настоящего изобретения, выражается в виде массовых процентов «FeO», присутствующего в композиции стекла, что является общепринятой практикой в промышленности. Специалисты поймут, что, хотя количество железа в состоянии двухвалентного железа (Fe++) выражается как FeO, полное количество железа в двухвалентном состоянии (Fe++) не может фактически присутствовать в стекле в виде FeO.
Количество «общего содержания железа», присутствующее в композиции стекла изобретения, выражается в виде массового процентного содержания «Fe2O3», присутствующего в композиции стекла, что является общепринятой практикой в промышленности. Данное не подразумевает, что все железо, присутствующее в композиции стекла, находится в форме Fe2O3. При практической реализации настоящего изобретения общее содержание железа в композиции стекла находится в интервале от 0,01 до 0,30 массовых процентов (мас.%), предпочтительно в интервале от 0,04 до 0,28 массовых процентов, более предпочтительно в интервале от 0,08 до 0,26 массовых процентов и наиболее предпочтительно в интервале от 0,15 до 0,25 мас.%. Композиции стекла согласно настоящему изобретению имеют окислительно-восстановительное соотношение меньше или равное 0,6, предпочтительно в интервале от 0,05 до 0,40, более предпочтительно в интервале от 0,10 до 0,30 и наиболее предпочтительно в интервале от 0,15 до 0,25. «Окислительно-восстановительное отношение», которое используется в настоящем документе, представляет собой количество железа в двухвалентном состоянии (выраженного как «FeO»), деленное на количество общего содержания железа (выраженного как «Fe2O3»).
Оксид кобальта (СоО) является голубым красителем и в практической реализации изобретения добавляется к композиции стекла в количестве в пределах от 30 до 120 частей на миллион («м.д.»), предпочтительно в интервале от 32 до 90 м.д., более предпочтительно в интервале от 35 до 60 м.д. и наиболее предпочтительно в интервале от 37 до 50 м.д. Другой краситель, который может использоваться в практической реализации изобретения, является селеном, который может присутствовать в стекле в четырех степенях окисления: Se+4 и Se+2, которые не окрашивают стекло, Se0, который в стекле является розовым красителем, и Se-2, который в присутствии железа является бронзовым красителем. Согласно общепринятой практике в промышленности общее содержание селена выражается как массовая доля Se, даже в том случае, если он не может находиться в стекле в элементарном состоянии. Селен включен в композицию стекла изобретения в количестве не более 6 м.д., предпочтительно от 1 до 5,5 м.д., более предпочтительно от 2 до 5 м.д. и наиболее предпочтительно от 3 до 5 м.д. В неограничивающем варианте реализации изобретения в композиции стекла настоящего изобретения отношение массового процента СоО к Se равно или больше 5. По мере того как отношение СоО к Se увеличивается, а количество других красителей в композиции стекла остается постоянным, цвет стекла становится более голубым, и по мере того как отношение СоО к Se уменьшается, а количество других красителей в композиции стекла остается постоянным, цвет стекла становится менее голубым и более желтым. В других неограничивающих вариантах реализации изобретения отношение массового процента СоО к Se предпочтительно составляет, по меньшей мере, 6, более предпочтительно по меньшей мере 7 и наиболее предпочтительно по меньшей мере 8.
В неограничивающем варианте реализации композиции стекла изобретения часть красителя для стекла может включать смесь оксида хрома и оксида кобальта для снижения мас.% оксида железа. Для примера, но не ограничения изобретения смесь из 6 м.д. Cr2O3 и 0,4 м.д. СоО может быть добавлена для снижения каждых 100 м.д. Fe2O3.
В другом неограничивающем варианте реализации композиции стекла изобретения оксид неодима, голубой краситель, может быть включен в композицию для снижения мас.% оксида кобальта. Для примера, но не ограничения изобретения 180 м.д. оксида неодима, выраженного как Nd2O3, могут быть добавлены для снижения каждой 1 м.д. СоО.
Хотя и не ограничивая изобретение, в предпочтительной практической реализации изобретения оксид никеля исключается из композиции стекла вследствие тенденции образовывать дефекты камней сульфида никеля, которые могут вызвать спонтанное разрушение закаленного стекла. Однак, в тех случаях, когда экологические проблемы ограничивают применение селена, для снижения мас.% селена могут использоваться оксид никеля, оксид титана, а также оксид эрбия, дорогой стеклянный краситель. Для примера, но не ограничения изобретения, смесь 35 м.д. оксида никеля в виде NiO, желтого красителя в стекле, и 1 м.д. СоО может заменить смесь 1 м.д. Se и 700 м.д. Fe2O3.
В другом неограничивающем варианте реализации изобретения смесь 4000 м.д. оксида эрбия в виде Er2O3, розового красителя, и 1200 м.д. Fe2O3 может заменить смесь 1 м.д. Se и 6 м.д. СоО. Также смесь 1600 м.д. оксида титана в виде TiO2, желтого красителя и 4 м.д. СоО может заменить смесь 1 м.д. Se и 600 м.д. Fe2O3.
Другие красители, которые могут использоваться в практической реализации изобретения, включают, но не ограничиваются таковыми, оксиды марганца, олова, церия, молибдена, ванадия, меди, цинка, вольфрама и лантана. Более конкретно и без ограничения изобретения, 1000 м.д. MnO2, желтого красителя в стекле, могут заменить смесь 1 м.д. Se и 200 м.д. Fe2O3.
В неограничивающем варианте реализации изобретения описанная композиция стекла формируется в стеклянную подложку с использованием любого обычного способа изготовления стекла, известного в данной области техники, а предпочтительно с использованием непрерывного способа изготовления плоского стекла. Для примера, но без ограничения изобретения, компоненты шихты могут быть превращены в композицию стекла посредством тигельной плавки, вытягивания листового стекла, флоат-способа изготовления стекла и т.д. В предпочтительной практической реализации изобретения стекло плавят и очищают в непрерывном, крупномасштабном, промышленном режиме варки стекла и формируют в плоские стеклянные листы различной толщины, для примера, но не ограничения изобретения, до 25 миллиметров («мм») флоат-способом, в котором расплавленное стекло, по мере того как оно принимает форму ленты, поддерживается в ванне с расплавленным металлом, обычно оловом, и охлаждается известным в технике способом.
Хотя предпочтительно, чтобы стекло, описанное в настоящем документе, было изготовлено с использованием обычной непрерывной операции плавления с верхним обогревом, которая известна в данной области техники, стекло может быть также произведено с использованием многостадийной операции плавления, которая описана в патенте US 4381934 от имени Kunkle и др., в патенте US 4792536 от имени Pecoraro и др. и патенте US 4886539 от имени Cerutti и др. В случае необходимости для гомогенизации стекла на стадиях плавления и/или формирования технологической операции получения стекла можно применять устройство для перемешивания с целью получения стекла самого высокого оптического качества. В зависимости от типа процесса плавки к исходным материалам для силикатного стекла может быть добавлена сера в качестве добавки для плавления и осветления. Промышленно произведенное флоат-стекло может содержать примерно до 0,3 мас.% SO3. В композиции стекла, которое содержит железо и серу, обеспечение восстановительных условий может создать янтарное окрашивание, которое снижает коэффициент пропускания света, что обсуждается в патенте US 4792536 от имени Pecoraro и др. Однако полагают, что восстановительные условия, требуемые для получения данного окрашивания в композициях стекла такого типа, который описан в настоящем документе, ограничиваются приблизительно первыми 20 микронами более нижней поверхности стекла, контактирующей с расплавленным оловом во время операции флоат-формирования, и в меньшей степени к верхней наружной поверхности стекла. Из-за низкого содержания серы в стекле и ограниченной области стекла, в которой может происходить какое-либо окрашивание, в зависимости от конкретной композиции силикатного стекла, сера на этих поверхностях по существу не имеет никакого существенного влияния на цветные или спектральные свойства стекла.
Будет понятно, что в результате формирования стекла на расплавленном олове, которое пояснялось выше в настоящем документе, измеримые количества оксида олова могут мигрировать в поверхностные области стекла на стороне, контактирующей с расплавленным оловом. Обычно образец флоат-стекла имеет концентрацию SnO2 в пределах от примерно 0,05 до 2 мас.% в примерно первых 25 микронах ниже поверхности стекла, которая находилась в контакте с оловом. Обычно фоновые концентрации SnO2 могут составлять до 30 м.д. Полагают, что высокие концентрации олова в примерно первых 10 ангстремах поверхности стекла, поддерживаемой расплавленным оловом, могут немного увеличивать отражающую способность данной стеклянной поверхности; однако общее воздействие на свойства стекла является минимальным.
Как понятно специалистам в технологии изготовления стекла, результатом использования исходного сырья и/или оборудования для производства стекла, в том числе производства стекла согласно настоящему изобретению, является присутствие некоторых примесей, например, SrO и ZrO2, в готовой композиции стекла. Такие материалы присутствуют в композиции стекла в незначительном количестве и упоминаются в настоящем документе как «инородные вещества». Для иллюстрации, но не ограничения изобретения, полагают, что композиции стекла данного изобретения, произведенного промышленным флоат-способом, который пояснялся ранее в настоящем документе, могут содержать низкие концентрации, например, случайные концентрации красителей, например, Cr2O3, MnO2 и TiO2. Эти концентрации упоминаются как «случайные концентрации», потому что они существенно не влияют на показатели цвета и спектральные свойства голубого стекла изобретения. Для примера, но не ограничения изобретения, Cr2O3 в количестве не более 10 м.д. считают инородным веществом; MnO2 в количестве не более 50 м.д. считают инородным веществом и TiO2 в количестве не более 0,02 мас.% считают инородным веществом.
В неограничивающем варианте реализации изобретения стеклянная подложка настоящего изобретения при толщине 0,223 дюйма (5,66 мм) проявляет следующие свойства:
1. цвет, описанный следующими координатами цветности а* в пределах от -4 до+4 и b* в пределах от 0 до -20; предпочтительно а* изменяется от -3,5 до+2,5 и b* изменяется от -1 до -15; более предпочтительно а* изменяется от -3 до+1 и b* изменяется от -2 до -12;
наиболее предпочтительно а* изменяется от -2,5 до 0 и b* изменяется от -4 до -9, и более точно а* изменяется от -1,8 до -0,5 и b* от -5 до -8. Стекла с данными координатами цветности считаются имеющими голубовато-фиолетовый цвет.
2. пропускание излучения в видимой области спектра («Tvis») изменяется от не более 80%, предпочтительно от 40% до 80%, более предпочтительно от 50% до 76%, наиболее предпочтительно от 55% до 72% и более точно от 58 до 70%.
Согласно настоящему изобретению вышеупомянутые свойства стекла измеряют следующим образом. Пропускание излучения в видимой области спектра (Tvis) представляет собой рассчитанное значение, основанное на данных измерения пропускания с использованием стандартного осветителя «D65» Международной комиссии по освещению (МКО) и стандартного наблюдателя (2°) МКО 1931 в пределах длин волн от 380 до 770 нанометров с интервалами 10 нанометров. Цвет описывается в значениях координат цветности а* и b*, которые представляют собой рассчитанные значения, основанные на данных измерения пропускания с использованием стандартного осветителя «D65» МКО и дополнительного стандартного наблюдателя (10°) МКО 1964. Переданные данные собираются в спектрофотометре Perkin-Eimer Lambda 9 с 150 мм интегрирующей сферой Labsphere, соединенной со Spectralon в соответствии с методологией ASTM Е903-96 «Standard Test Method for Solar Absorptance, Reflectance, and Transmittance of Materials using Integrating Spheres». Вычисление Tvis (также известного как удельная координата цвета «Y») и координат цветности соответствует методологии, обоснованной в ASTM Е308-90 «Standard Test Method for Computing the Colors of Objects Using the CIE System».
ПРИМЕРЫ
Неограничивающие варианты реализации настоящего изобретения поясняются следующими неограничивающими примерами. Примеры 1-6 были осуществлены следующим способом.
Компоненты шихты взвесили согласно рецептам шихты, приведенным ниже для Примеров 1-6 в Таблице 2. Массы всех материалов выражены в граммах. Компоненты шихты в каждом Примере 1-6 смешали и плавили в 4-дюймовом платиновом тигле в электрической печи в атмосфере воздуха при температуре, установленной на 2450°F (1343°С). Температуру печи увеличивали после каждого из трех (3) тридцати (30) минутных периодов. Более подробно, после первого 30-минутного периода температуру печи увеличили до 2500°F (1371°C); после второго 30-минутного периода температуру печи увеличили до 2550°F (1399°C), а после третьего 30-минутного периода температуру печи увеличили до 2600°F (1426°С) и поддерживали при 2600°F (1426°С) в течение 1 часа. Спустя один час тигель вынули из печи и влили в воду при комнатной температуре (в технике называется «фриттование стекла») для получения стеклянной фритты. Фритту высушили, вернули в платиновый тигель и поместили в печь, установленную на температуру 2650°F (1454°C). Спустя 2 часа содержимое тигля вылили на металлическую пластину. Полученный лист стекла поместили в печь для отжига, установленную на 1100°F (593°C) на один час, в данное время питание печи было выключено, а лист стекла оставлен для медленного охлаждения в течение шестнадцати часов. Образцы, вырезанные из листа стекла, матировали и полировали и измерили цвет и пропускание излучения в видимой области спектра образцов и осуществили химический анализ образцов.
Примеры 7-10 таблицы 2 представляют компоненты шихты для опытов с экспериментальным стеклом, полученным флоат-способом изготовления стекла, используемым на практике PPG Industries, Inc. на ее заводе в Wichita Falls, Texas. Масса ингредиентов для Примеров 1-6 выражена в граммах, а масса ингредиентов для Примеров 7-10 выражена в фунтах.
Химические анализы стекла, изготовленного из компонентов шихты Примеров 1-10, показаны ниже в Таблице 3. Одна или больше композиций Примеров 1-10, возможно, содержит следующие неэффективные инородные вещества, которые не включены в таблицу: SrO, ZrO2, Cl и BaO.
Композицию стеклоосновы и композицию красителя исследовали ренгенофлюоресцентной спектрометрией (XRF) с использованием Ridaku model 3370. FeO мас.% определяли по формуле:
FeO (мас.%)=log(91,93/T1000HM)/(d/21,5). где:
Т1000нм = пропускание при 1000 нм
d = толщина стекла (в дюймах)
Далее в настоящем документе таблица 4 включает красители для стекла, отношение CoO/Se и окислительно-восстановительное отношение Примеров 11-26 изобретения. Смоделированные свойства стекла (например, Tvis, а* и b*) Примеров 11-26 создавались с помощью компьютерной модели цвета стекла и спектральных свойств разработанной PPG Industries, Inc патентованной компьютерной программы, связывающей свойства красителей, более конкретно, зависящие от длины волны и концентраций красителей коэффициенты поглощения со спектральными свойствами стекла и цветом. Описание методологии может быть найдено в издании "Modeling Transmitted Color and Solar Optical Properties of Float Glass", Robert B. Heithoff, PPG Technology Journal, том 5, номер 1, апрель 1999 г.
Таблица 4Концентрации красителя и свойства моделированных на компьютере стекол при толщине 0,223 дюйма (5,66 мм) | ||||||||||
Эксп.11 | Эксп.12 | Эксп.13 | Эксп.14 | Эксп.15 | Эксп.16 | Эксп.17 | Эксп.16 | Эксп.19 | Эксп.20 | |
Fe2O3 мас.% | 0,198 | 0,216 | 0,01. | 0,01 | 0,01 | 0,15 | 0,30 | 0,30 | 0,22 | 0,19 |
СоО м.д. | 43 | 47 | 31 | 70 | 120 | 120 | 31 | 120 | 50 | 43 |
Se м.д. | 3 | 3,3 | 5.9 | 5,9 | 5,9 | 5,9 | 1 | 1 | 2,9 | 3,6 |
Cr2O3 м.д. | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
TiO2 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
м.д. | ||||||||||
отношение CoO/Se | 14 | 13 | 5,3 | 12 | 20,3 | 20,3 | 31 | 120 | 17 | 12 |
Окислительно-восстановительное отношение | 0,20 | 0,20 | 0,30 | 0,30 | 0,30 | 0,25 | 0,20 | 0,20 | 0,15 | 0,30 |
Tvis (%) | 65,8 | 63,9 | 68,7 | 57,0 | 45,1 | 43,2 | 71,0 | 46,9 | 64,0 | 64,1 |
а* | -1,21 | -1,28 | 3,23 | 2,27 | 2,08 | 0,56 | -3,55 | -3,32 | -1,27 | -1,29 |
b* | -5,81 | -6,30 | -1,41 | -9,65 | -19,2 | -18,7 | -4,58 | -22,0 | -6,56 | -6,46 |
Таблица 4 (продолж.) | ||||||||||
Концентрации красителя и свойства моделированных на компьютере стекол при толщине 0,223 дюйма (5,66 мм) | ||||||||||
Эксп.21 | Эксп.22 | Эксп.23 | Эксп.24 | Эксп.25 | Эксп.26 | |||||
Fe2O3 мас.% | 0,12 | 0,22 | 0,15 | 0,34 | 0,16 | 0,20 | ||||
СоО м.д. | 51 | 37 | 48 | 41 | 51 | 47 | ||||
Se м.д. | 3,3 | 3,3 | 2,3 | 2,3 | 2,3 | 2,3 | ||||
Cr1O3 м.д. | 66 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | ||||
Nd2O3 м.д. | - | 1800 | - | - | - | - | ||||
Er2O3 м.д. | - | - | - | 4000 | - | ~ | ||||
TiO2 м.д. | 90 | 90 | 90 | 90 | 1600 | 90 | ||||
NiO м.д. | - | - | 35 | - | - | - | ||||
MnO2 м.д. | - | - | - | - | - | 1000 | ||||
Отношение CoO/Se | 15 | 11 | 21 | 18 | 22 | 20 | ||||
Окислительно-восстановительное отношение | 0,20 | 0,20 | 0,20 | 0,20 | 0,20 | 0,20 | ||||
Tvis | 64,0 | 64,0 | 64,0 | 64,0 | 64,3 | 65,4 | ||||
а* | -1,12 | -1,42 | -1,27 | -1,38 | -1,19 | -1,86 | ||||
b* | -6,13 | -6,45 | -6,29 | -6,14 | -6,27 | -6,63 |
Как теперь будет понятно специалистам, цветные стекла изобретения имеют необычный голубовато-фиолетовый цвет вследствие низкого общего содержания железа (до 0,3 мас.%) и высокого отношения CoO/Se (равного и более 5), что в соответствии с раскрытием изобретения является предпочтительным для получения стеклянных подложек для использования с ИК-отражающими или низкоэмиссионными зелеными или желтыми покрытиями с целью получения продуктов из покрытого ИК-отражающего стекла, имеющего нейтральный серо-голубой цвет. Более подробно, композиции стекла настоящего изобретения содержат низкие количества общего содержания железа, например, до 0,3 массовых процентов, которое меньше общего содержания железа, обнаруженного в композиции слабоокрашенных или окрашенных подложек, используемых в настоящее время в ИС-пакетах. Как пояснялось ранее в настоящем документе, общее содержание железа добавляется для слабого окрашивания или окрашивания подложки и для поглощения энергии солнечного излучения. В практической реализации изобретения потеря солнцезащитных свойств, например, снижение процента ИК-поглощения стеклянной подложки или листа вследствие снижения общего количества железа компенсируется путем покрытия стеклянной подложки изобретения ИК-отражающим или низкоэмиссионным покрытием. Представляющий интерес ИК-интервал составляет 0,8-40 микрон (микрометров) электромагнитного спектра.
Настоящее пояснение относится к неограничивающим вариантам реализации покрытого изделия изобретения, которое включает стеклянную подложку, имеющую композиции и свойства, описанные выше; ИК-отражающее и слабо излучающее покрытие, нанесенное на большую часть поверхности стеклянной подложки для получения покрытого изделия с заданным цветом, имеющим а* в пределах от -7 до 2, предпочтительно от -6 до 0,5, более предпочтительно от -5,5 до 0, и b* в пределах от 3 до -13, предпочтительно от 2 до -9, более предпочтительно от 1 до -7; пропускание излучения в видимой области спектра ("Tvis") в пределах от 36 до 75%, предпочтительно от 36 до 71% и более предпочтительно от 41 до 67%; и полусферический коэффициент излучения покрытия не более 0,25, предпочтительно не более 0,10, более предпочтительно не более 0,05. Полусферический коэффициент излучения (представленный обозначением «eh» и в настоящем документе также представленный обозначением «eh») относится к свойству отражения тепловой инфракрасной энергии и является характеристическим параметром при измерении коэффициента теплопоглощения солнечного излучения ("SHGC") для ИС-пакетов (описанных более подробно далее в настоящем документе). Полусферический коэффициент излучения рассчитан из измерений коэффициента ИК-отражения в диапазоне длин волн от 5 до 40 микрон с использованием спектрофотометра Mattson Galaxy FTIR 5030 и методики ASTM E1585-93 "Standard Method for Measuring and Calculating Emittance of Architectural Flat Glass Products Using Spectrometric Measurements".
ИК-отражающие и низкоэмиссионные покрытия (в дальнейшем также называемые «слабо излучающие покрытия»), которые могут использоваться в практической реализации данного изобретения, включают, но не ограничиваются таковыми, покрытия вакуумного напыления, имеющие одну или более пленок, отражающих инфракрасное излучение, и низкоэмиссионные пиролитические покрытия. В общем случае напыленное низкоэмиссионное покрытие включает, но не ограничивается таковыми, пленку из металла или металлического сплава, выбранного из золота, платины, меди, серебра, а также сплавов и смеси данных металлов, и диэлектрические пленки, выбранные из оксида металла, металлического сплава или керамики, в качестве примера, но не ограничения, станната цинка, оксида цинка и алюминия, легированного оксидом цинка. Как будет понятно специалистам в данной области техники, диэлектрические пленки снижают отражение металлической пленкой видимого излучения с целью увеличения Tvis покрытия при минимальном снижении коэффициента ИК-отражения