DE60120076T2

DE60120076T2 - Schwach gefärbtes glas mit hoher durchlässigkeit

Info

Publication number: DE60120076T2
Application number: DE60120076T
Authority: DE
Inventors: c/o NIPPON SHEET GLASS CO.LTD Yukihito NAGASHIMA
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2021-03-03
Also published as: EP1201615A1; DE60120076D1; WO2001064595A1; CN1618757A; JP2001316128A; US6548434B2; EP1201615B1; EP1201615A4; CN1208273C; US20020169064A1; MY122846A; CN1272269C; CN1364148A

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein leicht eingefärbtes Glas mit hoher Transmittanz mit einer hellblauen, neutralgrauen oder bronzefarbenen Tönung und hoher Transmittanz, welches als Bauglas oder Innenglas geeignet ist, und betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines solches Gases mit niedrigen Kosten.
Technischer Hintergrund
In jüngerer Zeit wurde ein sogenanntes kristallklares Glas, welches im Wesentlichen farblos ist, zur Verwendung in Außenbereichen oder Innenbereichen in Gebäuden bevorzugt. Jedoch gibt es auch Fälle, in welchen ein hellblaues, graues oder bronzefarbenes Glas bevorzugt ist, um eine Ausgewogenheit mit den Tönungen der umgebenden Innenbereiche und Außenbereiche bereitzustellen.
Zu diesem Zweck wird Glas von heller Farbe und hoher Transmittanz verwendet, welches unter Verwendung von Rohmaterialien mit hoher Reinheit erhalten wird, in denen der Eisengehalt verglichen mit einer herkömmlichen Natronkalk-basierten Glaszusammensetzung erheblich reduziert wurde, oder welches durch Hinzufügen von geringen Mengen an Färbungsmitteln zu dem Glas erhalten wird.
Beispielsweise ist das in der JP H04-228450A offenbarte randgefärbte Glas (mit hoher Transmittanz) ein Natronkalkglas, welches (in Gewichtsprozent) weniger als insgesamt 0,02 % an Eisenoxid, ausgedrückt als Fe₂O₃, als Färbungsmittel enhält, und wobei das Verhältnis des Eisen(II)-Oxids (FeO) zu dem Gesamteisenoxid wenigstens 0,4 beträgt, wodurch ein Lichtdurchlassgrad (gemessen mit dem Leuchtkörper C des CIE-Standards) von wenigstens 87 bei einer Dicke von 5,6 mm erhalten wird, was ein Glas mit geringer Farbe und hoher Transmittanz ergibt.
Diese Glaszusammensetzung ist dadurch gekennzeichnet, dass, um die obigen Eigenschaften zu erhalten, es einen geringen SO₃-Gehalt aufweist, ein Herstellungsverfahren verwendet wird, bei welchem die Schmelze gesonderte Verflüssigungs- und Läuterungsschritte umfasst, und ein Chargenmaterial verwendet wird, welches keinen Kalkstein oder Dolomit enthält, um den Eisengehalt in dem Glas abzusenken.
Bei dem randgefärbten Glas mit hoher Transmittanz, welches in der JP H04-228451A offenbart ist, werden Spurenmengen von Se und CoO einer Glaszusammensetzung zugefügt, welche etwa die gleiche Menge an Eisenoxid enthält, um ein Flachglas mit einer Hauptwellenlänge der Transmission von 570 bis 590 nm zu erhalten, in welchem die Randfarbe (des Glases) mit Holzfarben harmoniert.
Andererseits wurden Verfahren vorgeschlagen, bei welchen das Einfärben von Natronkalkglas, welches eine normale Menge an Eisenoxidverunreinigungen enthält, durch Verändern der Grundzusammensetzung des Glases verringert wird.
Beispielsweise umfasst nach Maßgabe der in der JP H08-40742A offenbarten Zusammensetzung für transparentes Glas zur Herstellung von Fensterglas ein Natronkalk-Silikat-Glas, bei welchem die Gesamtmenge an Eisenoxid, ausgedrückt als Eisen(III)-Oxid, 0,02 bis 0,2 Gew.-% beträgt, eine Grundzusammensetzung in Gewichtsprozent von 69 bis 75 % SiO₂, 0 bis 3 % Al₂O₃, 0 bis 5 % B₂O₃, 2 bis 10 % CaO, weniger als 2 % MgO, 9 bis 17 % Na₂O, 0 bis 8 % K₂O, willkürliche Mengen an Fluorverbindungen, Zindoxid, weniger als 4 Gew.-% Bariumoxid und nicht mehr als 10 Gew.-% der Oxide von Erdalkalimetallen. Bei dieser Zusammensetzung kann das Feo-Absorptionsband zu längeren Wellenlängen hin verschoben sein, oder der Gradient des FeO-Absorptionsbandes am Rande des sichtbaren Spektrums nahe zum Infraroten kann steiler gemacht werden. Dies ermöglicht es, ein Fensterglas mit sehr guter Infrarot-Absorption und mit geringerer Einfärbung herzustellen, als Natronkalk-Silikat-Gläser mit einer herkömmlichen Grundzusammensetzung.
Jedoch ist es bei den randgefärbten Gläsern mit hoher Transmittanz, welche in der JP H04-228450A und der JP H04-228451 offenbart sind, eine Voraussetzung, dass Kalkstein und Dolomit, welche verhältnismäßig große Mengen an Eisenoxidverunreinigungen enthalten, nicht verwendet werden können, um das gesamte Eisenoxid ausgedrückt als Fe₂O₃, welches als das Färbungsmittel enthalten ist, auf weniger als 0,02 Gew.-% zu steuern/regeln. Daher ist es notwendig, spezielle Rohmaterialien zu verwenden, wie etwa Kalziumkarbonatmineralien oder Aluminiumhydrat, die weniger Eisenoxid enthalten, was das resultierende Glas verteuert.
Jedoch ist es bei dem randgefärbten Glas mit hoher Transmittanz, welches in der JP H04-228450A offenbart ist, notwendig, das Verhältnis von Eisen(II)-Oxid (FeO) zum gesamten Eisenoxid bei wenigstens 0,4 einzustellen, um eine gewünschte reine helle azurfarbene Randfarbe zu erhalten.
Daher ist es wünschenswert, ein besonderes Herstellungsverfahren anzuwenden, bei welchem das Verfahren gesonderte Schmelz- und Läuterschritte umfasst, und den SO₃-Gehalt auf ein niedriges Niveau zu drücken, was das daraus resultierende Glas teurer macht.
Wenn bei den in diesen Veröffentlichungen offenbarten Gläsern die Rohmaterialien für das Glas Ni-Ionen als Verunreinigungen enthalten, verbinden sich die Ni-Ionen üblicherweise mit Sulfidionen unter Bildung von NiS, was einen spontanen Bruch verursachen könnte. Der Grund hierfür liegt darin, dass die Menge an Fe-Ionen, welche einfacher mit Sulfidionen binden als Ni-Ionen, herabgedrückt ist, um eine leichte Tönung zu erhalten.
Bei der Zusammensetzung für transparentes Glas zur Herstellung von Fensterglas, die in der JP H08-40742A offenbart ist, wird die Transmittanz von Natronkalkglas, das eine herkömmliche Menge an Eisenoxid enthält, durch Änderung der Grundzusammensetzung des Glases erhöht.
Jedoch ist die Wirkung des in dieser Veröffentlichung offenbarten Verfahrens, d.h. der Grad, um welchen die FeO-Absorption zu längeren Wellenlängen hin verschoben ist, für Bau- oder Innenbereichsglas nicht ausreichend, für welches eine leichte Tönung gewünscht ist.
Darüber hinaus sind in der in dieser Veröffentlichung offenbarten Zusammensetzungen die Mengen an MgO und MgO + CaO niedriger, und um die nachteilige Wirkung, die dies auf die Schmelze hat, zu kompensieren, ist die Menge an Na₂O auf mehr als die normale Menge erhöht, sodass diese Zusammensetzung aufgrund der hohen Liquidustemperatur und der hohen Kosten nicht für eine Massenproduktion geeignet ist.
Die in dieser Veröffentlichung offenbarte Wirkung kann durch Zugabe von Komponenten, wie etwa F oder BaO, verbessert werden, jedoch ist eine Zufügung dieser Komponenten nicht wünschenswert, da sie die Kosten erhöht und die Volatilität des F die Ofenlebensdauer verkürzt und zur Emission von gefährlichen Substanzen in die Atmosphäre führt.
Offenbarung der Erfindung
Angesichts der Probleme der einschlägigen Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein leicht eingefärbtes Glas mit hoher Transmittanz bereitzustellen, insbesondere ein Glas mit hoher Transmittanz und mit einer hellblauen, neutralgrauen oder bronzefarbenen Tönung, welches als Bauglas oder Innenbereichsglas geeignet ist, und ebenso ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Glases mit niedrigen Kosten bereitzustellen.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein leicht eingefärbtes Flachglas mit hoher Transmittanz, welches Silikat als Hauptkomponente enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachglas als farbgebende Komponenten in Gewichtsprozent umfasst:
weniger als 0,06 % gesamtes Eisenoxid (im Folgenden als "T-Fe₂O₃" bezeichnet), ausgedrückt als Fe₂O₃;
0,5 bis 5 ppm CoO;
0 bis 0,45 % Ceroxid;
wobei das Verhältnis von FeO, ausgedrückt als Fe₂O₃, zu T-Fe₂O₃ (im Folgenden als "FeO-Verhältnis" bezeichnet), weniger als 40 % beträgt; und
wobei das Glas eine hellblaue Tönung mit einer vorherrschenden Wellenlänge von 470 bis 495 nm aufweist, gemessen mit dem Leuchtkörper C des CIE-Standards bei einer Flachglasdicke von 10 mm.
Es ist bevorzugt, dass das leicht eingefärbte Flachglas mit hoher Transmittanz mit hellblauer Tönung gemäß der vorliegenden Erfindung in Gewichtsprozent weniger als 2 ppm CoO und wenigstens 0,02 % T-Fe₂O₃ umfasst.
Es ist bevorzugt, dass die vorherrschende Wellenlänge eines leicht eingefärbten Flachglases mit hoher Transmittanz mit hellblauer Tönung gemäß der vorliegenden Erfindung 480 bis 490 nm beträgt.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein leicht eingefärbtes Flachglas mit hoher Transmittanz, welches Silikat als eine Hauptkomponente enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachglas als farbgebende Komponenten in Gewichtsprozent umfasst:
wenigstens 0,02 % und weniger als 0,06 % T-Fe₂O₃;
0,25 bis 3 ppm Se;
0 bis 3 ppm CoO;
0 bis 0,45 % Ceroxid;
wobei das FeO-Verhältnis kleiner als 40 % ist; und
wobei das Glas eine leichte neutralgraue oder bronzefarbene Tönung mit einer vorherrschenden Wellenlänge von 560 bis 585 nm aufweist, gemessen mit dem Leuchtkörper C des CIE-Standards bei einer Flachglasdicke von 10 mm.
Es ist bevorzugt, dass das leicht eingefärbte Flachglas mit hoher Transmittanz mit leichter neutralgrauer oder bronzefarbener Tönung nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung in Gewichtsprozent 0,5 bis 2 ppm Se und 0,5 bis 1 ppm CoO umfasst.
Es ist bevorzugt, dass die vorherrschende Wellenlänge eines leicht eingefärbten Flachglases mit hoher Transmittanz mit leichter neutralgrauer und bronzefarbener Tönung nach Maßgabe der Erfindung 565 bis 580 nm beträgt.
Es ist bevorzugt, dass bei dem leicht eingefärbten Flachglas mit hoher Transmittanz mit einer leichten neutralgrauen Tönung der vorliegenden Erfindung, bei einer Dicke von 10 mm, die Chromatizitäten a* und b* in dem L*a*b*-Farbsystem, gemessen mit dem Leuchtkörper C des CIE-Standards, –1 ≤ a* ≤ 0,5 und –0,5 ≤ b* ≤ 1,5 betragen.
In den obigen Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass der Gehalt an Ceroxid in Gewichtsprozent ausgedrückt weniger als 0,1 beträgt.
Bei den leicht eingefärbten Gläsern mit hoher Transmittanz mit den zuvor genannten bevorzugten Färbungsmittelzusammensetzungen und Tönungen ist es bevorzugt, dass das Basisglas in Gewichtsprozent umfasst:
65 bis 80 % SiO₂;
0 bis 5 % Al₂O₃;
mehr als 2 % MgO;
5 bis 15 % CaO;
10 bis 18 % Na₂O;
0 bis 5 % K₂O;
5 bis 15 % MgO + CaO;
10 bis 20 % Na₂O + K₂O; und
0,05 bis 0,25 % SO₃.
Es ist besonders bevorzugt, dass es in Gewichtsprozent umfasst:
mehr als 10 % MgO + CaO; und
mehr als 0,1 % SO₃.
Es ist bevorzugt, dass das Glas im Wesentlichen Fluor-, Bariumoxid- und Strontiumoxid-frei ist.
Wenn bei der vorliegenden Erfindung durch Reduzieren der Fe-Ione im Rohmaterial Ni-Ionen-Verunreinigungen enthalten sind, gehen die Ni-Ionen üblicherweise eine Bindung mit den Sulfidionen unter Bildung von NiS ein, was einen spontanen Bruch bewirken könnte. Dies liegt daran, dass Fe-Ionen reduziert sind, welche leichter mit Sulfidionen eine Bindung eingehen als Ni-Ionen, um eine leichte Tönung zu erhalten.
Dieser Neigung kann entgegengewirkt werden, indem man in die Zusammensetzung ein Oxid eines schweren Elements, wie etwa Y, La, Zr, Hf, Nb, Ta, W, Zn, Ga, Ge und Sn, alleine oder in Kombination zugibt. Diese Oxide eines schwereen Elements färben das Glas nicht und haben keine schädliche Wirkung auf das Glas, selbst wenn es in dem Float-Bad einer reduzierenden Atmosphäre ausgesetzt ist.
Es ist bevorzugt, dass die Menge an Schwerelementoxid, welche allein oder in Kombination enthalten ist, in Gewichtsprozent 0,001 bis 1 %, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,1 % und äußerst bevorzugt 0,01 bis 0,05 % beträgt. Vorzugsweise umfassen Oxide eines schweren Elements ZnO.
Beim Herstellen des leicht eingefärbten Glases mit hoher Transmittanz der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, Dolomit und Kalkstein als Rohmaterialien zu verwenden, wie für herkömmliches Natronkalkglas, da dieses Kostenanstiege für das Flachglas minimiert. Dies wird möglich, indem man den Eisenoxidgehalt innerhalb der oben genannten bevorzugten Bereiche einstellt.
Um Kostensteigerungen für das Glas bei diesem Schmelzverfahren wie oben zu minimieren, ist es bevorzugt, dass das Chargenmaterial in einem tankartigen Ofen mit Oberhitze geschmolzen wird, in welchem der Schmelzschritt und der Läuterungsschritt in einem Tank ausgeführt werden können, was üblicherweise für Natronkalkglas-Schmelzöfen verwendet wird.
Das Folgende ist eine Erläuterung der Gründe für die Zusammensetzungseinschränkungen des leicht eingefärbten Glases mit hoher Transmittanz der vorliegenden Erfindung. Die folgenden Zusammensetzungen sind in Gewichtsprozent angegeben.
Bei einer Glaszusammensetzung ist Eisenoxid in Form von Fe₂O₃ und FeO vorhanden. Die Fe₂O₃-Komponente fügt dem Glas eine sehr helle gelbe Tönung zu, während die FeO-Komponente dem Glas eine blaue Tönung zufügt.
Um die gewünschte helle Tönung und hohe Transmittanz zu erhalten, muss das T-Fe₂O₃ weniger als 0,06 % sein und das FeO-Verhältnis muss in einem Bereich von weniger als 40 % liegen. Wenn das T-Fe₂O₃ nicht weniger als 6,06 beträgt, wird die von dem eingeschlossenen Eisenoxid bewirkte grüne Einfärbung zu dunkel und es wird schwierig, die gewünschte Tönung zu erhalten. Eine bevorzugte Obergrenze für das T-Fe₂O₃ beträgt 0,04 %, bei welcher die grüne Farbe nicht besonders wahrnehmbar ist und eine hohe Transmittanz erhalten wird. Wenn das FeO-Verhältnis nicht weniger als 40 ist, wird das Schmelzen in einem herkömmlichen Schmelzofen für das Natronkalkglas schwierig.
Dann, wenn das T-Fe₂O₃ weniger als 0,02 % beträgt, ist es notwendig, hochreine Rohmaterialien mit geringem Eisengehalt zu verwenden, was die Kosten erheblich erhöht, sodass es bevorzugt ist, dass die Menge an T-Fe₂O₃ wenigstens 0,02 % beträgt.
Um eine blaue Tönung zu erhalten, ist CoO eine wesentliche Komponente.
Wenn weniger als 0,5 ppm enthalten sind, ist die grüne Tönung des Eisenoxids auffallend und dann, wenn mehr als 5 ppm enthalten sind, ist das Blau zu stark. Ein stärker bevorzugter Bereich ist nicht mehr als 2 ppm.
Um eine neutralgraue oder bronzefarbene Tönung zu erhalten, ist Se eine wesentliche Komponente, während CoO eine willkürliche Komponente ist. Um eine neutralgraue oder bronzefarbene Tönung zu erhalten, ist es sehr wichtig, die grüne Farbe des Eisenoxids, die rötlichbraune Farbe des Se und die blaue Farbe des CoO auszugleichen. Wenn das Se weniger als 0,25 ppm beträgt, nimmt die Tönung eine etwas grünliche Farbe an, und wenn das Se mehr als 3 ppm beträgt, wird die rötlichbraune Farbe zu stark und auffallend. Wenn das CoO mehr als 3 ppm beträgt, wird die blaue Farbe zu stark und auffallend und es wird schwierig, eine neutralgraue oder bronzefarbene Tönung zu erhalten. Um eine neutralgraue oder bronzefarbene Tönung zu erhalten, während man die Transmittanz auf hohem Niveau hält, ist es bevorzugt, dass sich das Se in dem Bereich von 0,5 bis 2 ppm befindet und sich das CoO in dem Bereich von 0,5 bis 1 ppm befindet.
Das Ceroxid ist nicht wesentlich, jedoch vorteilhaft, zum Reduzieren der grünen Farbe durch Oxidieren von FeO zu Fe₂O₃ und besitzt weiterhin die zusätzliche vorteilhafte Wirkung, die UV-Strahlentransmittanz des Flachglases herabzusetzen. Diese Wirkungen nehmen zu, wenn mehr Ceroxid enthalten ist. Wenn jedoch die Obergrenze von 0,45 % überschritten wird, wird seine gelbe Farbe auffallend und es wird schwierig, die gewünschte Tönung zu erhalten. Da es ein teueres Material ist, welches die Kosten des Glases erhöht, ist es weiterhin bevorzugt, weniger als 0,1 % zuzufügen.
SiO₂ ist die Hauptkomponente, um das Glasnetzwerk zu bilden. Wenn das SiO₂ weniger als 65 % beträgt, nimmt die Standfestigkeit des Glases ab, und wenn es 80 % übersteigt, wird es schwierig, das Glas zu schmelzen.
Al₂O₃ ist eine Komponente, welche die Standfestigkeit des Glases verbessert. Wenn jedoch mehr als 5 % Al₂O₃ enthalten ist, wird es schwierig, das Glas zu schmelzen. Vorzugsweise ist Al₂O₃ im Bereich von 0,1 bis 2,5 % enthalten.
MgO und CaO verbessern die Standfestigkeit des Glases und werden weiterhin verwendet, um die Liquidustemperatur und die Viskosität während der Formgebung einzustellen. Wenn nicht mehr als 2 % MgO enthalten sind, nimmt die Liquidustemperatur zu. Wenn weniger als 5 % oder mehr als 15 % CaO enthalten ist, nimmt die Liquidustemperatur zu. Wenn die Gesamtmenge an MgO und CaO weniger als 5 % beträgt, nimmt die Standfestigkeit des Glases ab und wenn die Gesamtmenge 15 % übersteigt, nimmt die Liquidustemperatur zu. Wenn die Gesamtmenge an MgO und CaO klein ist, beispielsweise nicht mehr als 10 % beträgt, ist es notwendig, die Menge an Na₂O zu erhöhen, um die Verschlechterung der Schmelzeigenschaften und die Zunahme der Viskosität der Glasschmelze zu kompensieren, was zu Kostensteigerungen und zu einer Abnahme der chemischen Standfestigkeit des Glases führt. Somit ist es bevorzugt, dass die Gesamtmenge an MgO und CaO mehr als 10 % beträgt.
Die Komponenten Na₂O und K₂O funktionieren als Schmelzbeschleuniger. Wenn weniger als 10 % Na₂O enthalten ist oder wenn die Gesamtmenge an Na₂O und K₂O weniger als 10 % beträgt, ist die Wirkung einer Schmelzbeschleunigung schlecht. Wenn Na₂O 18 % übersteigt oder die Gesamtmenge an Na₂O und K₂O 20 % übersteigt, nimmt die Standfestigkeit des Glases ab. Da K₂O teuerer ist als Na₂O, ist es bevorzugt, dass die enthaltene Menge an K₂O 5 % nicht übersteigt.
SO₃ ist eine Komponente, welche das Läutern des Glases verbessert. Wenn weniger als 0,05 % SO₃ enthalten ist, kann eine ausreichende Läuterungswirkung mit den üblichen Schmelzverfahren nicht erhalten werden. Ein bevorzugter Bereich für SO₃ ist wenigstens 0,1 %. Wenn andererseits mehr als 0,25 % enthalten ist, verbleibt unter Umständen das aus dem Abbau von SO₃ erzeugte SO₂ als Blasen im Glas und Blasen werden üblicherweise durch Rückerhitzung erzeugt.
TiO₂ ist keine wesentliche Komponente, kann jedoch zugefügt werden, um die UV-Strahlenabsorption zu verbessern, und zwar in einer geeigneten Menge innerhalb eines Bereichs, welcher den optischen Eigenschaften des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung nicht schadet. Wenn zuviel TiO₂ zugefügt wird, nimmt das Glas eine gelbliche Farbe an, sodass es bevorzugt ist, das enthaltene TiO₂ in einem Bereich von nicht mehr als 0,2 % einzustellen.
Ferner wird der Wirkung der vorliegenden Erfindung durch Einschließen von Fluor, Bariumoxid oder Strontiumoxid kein Schaden zugefügt. Jedoch weisen diese Komponenten unerwünschte Einflüsse hinsichtlich Kostensteigerungen, Ofenlebensdauer und Emission von schädlichen Substanzen in die Atmosphäre auf, sodass es bevorzugt ist, dass das Glas von diesen Komponenten im Wesentlichen frei ist.
Als die Komponente, die dem Glas als ein Oxidationsmittel mit einer Zusammensetzung in den oben beschriebenen Bereichen zugeführt werden soll, ist Ceroxid in den oben beschriebenen Bereich hinsichtlich seiner zusätzlichen bevorzugten Wirkung einer UV-Strahlenabsorption bevorzugt. Jedoch ist es ebenso möglich, andere Oxidationsmittel zuzuführen, wie etwa Manganoxid, und zwar in einem Bereich von nicht mehr als 1 %, alleine oder in Kombination mit Ceroxid.
Das Oxid eines schweren Elements, wie etwa Y, La, Zr, Hf, Nb, Ta, W, Zn, Ga, Ge und Sn, ist eine Komponente, die nicht eigens zugeführt werden muss, wenn das Glas ohne Tempervorgang verwendet wird. Wenn jedoch das Glas als ein getempertes Glas verwendet wird, welches durch schnelles Abkühlen an Luft verstärkt wird, ist es bevorzugt, 0,001 bis 1 % dieser Komponente zuzufügen, und zwar alleine oder in Kombination einer Mehrzahl dieser Oxide schwerer Elemente, um einen spontanen Bruch aufgrund NiS zu verhindern. Bei weniger als 0,001 % ist die Wirkung einer Verhinderung der Bildung von NiS schwach, und bei nicht weniger als 1 % werden die Kosten für die Rohmaterialien hoch und das Glas neigt dazu, entglast zu werden. Ein stärker bevorzugter Zuführbereich ist 0,01 bis 0,1 % und ein besonders bevorzugter Zuführbereich ist 0,01 bis 0,05 %. Weiterhin weisen alle der oben genannten Oxide schwerer Elemente mehr oder weniger die gleiche Wirkung einer Verhinderung der Bildung von NiS auf, jedoch ist ZnO hinsichtlich seiner Wirkung und Kosten besonders bevorzugt. Darüber hinaus ist es auch möglich, als das Rohmaterial für diese Oxide schwerer Elemente Nicht-Oxidmaterialien zu verwenden, wie etwa Sulfate oder Nitrate, wenn sich die Materialien während des Schmelzens des Glases zu einem Oxid ändern.
Darüber hinaus ist es ebenso möglich, beispielsweise wenigstens ein Bestandteil aus Cr₂O₃, NiO, V₂O₅ und MoO₃ als ein herkömmliches Färbungsmittel innerhalb eines Bereichs zuzuführen, welcher der hellen Tönung nicht schadet, die ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Da jedoch das Zufügen derartiger Färbungsmittel den Farbton stärkt und das Glas verdunkelt, ist es bevorzugt, dass das Glas im Wesentlichen von derartigen Färbungsmitteln frei ist.
Ausführungsformen der Erfindung
Das Folgende ist eine Erläuterung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Beispiele.
Beispiele 1 bis 5
Die Rohmaterialien für die in Tabelle 1 gezeigte Zusammensetzung (die Oxide betreffend in Gewichtsprozent) wurden gemischt unter Verwendung von gering eisenhaltigem Silikat, Kalkstein, Dolomit, Pottasche, Natriumsulfat, Ceroxid, CoO, metallisches Selen und einem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel, und das Chargenmaterial wurde in einem elektrischen Ofen auf 1450 °C aufgeheizt und geschmolzen. Nach einem Schmelzen von vier Stunden wurde das Glasmaterial auf eine Platte aus nicht rostendem Stahl gegossen, auf Raumtemperatur getempert und es wurde ein Flachglas mit einer Dicke von etwa 15 mm erhalten. Die Konzentrationen in der Tabelle sind in Gewichtsprozent angegeben, lediglich CoO und Se sind in ppm angegeben.
Dann wurde das Flachglas auf eine Dicke von 10 mm geschliffen und poliert und für die optischen Eigenschaften wurden mit dem Leuchtkörper C des CIE-Standards die Transmittanz an sichtbarem Licht, vorherrschende Wellenlänge, Anregungsreinheit, Chromatizitäten a* und b* in dem L*a*b*-Farbsystem gemessen. Weiterhin wurden die Sonnenstrahlentransmittanz und die UV-Strahlentransmittanz gemäß ISO 9050 gemessen. Tabelle 1 zeigt die optischen Eigenschaften der resultierenden Proben.
Tabelle 1
Wie aus Tabelle 1 deutlich wird, weist das Glas bei den Proben der Beispiele 1 bis 3 eine klare hellblaue Tönung auf, wie aus der vorherrschenden Wellenlänge zu erkennen ist, die in dem Bereich von 480 bis 490 nm liegt. In Beispiel 4 weist das Glas eine etwa neutralgraue Farbe auf, wie aus den Chromatizitäten a* und b* zu erkennen ist. In Beispiel 5 weist das Glas eine helle bronzefarbene Tönung auf, wie aus der vorherrschenden Wellenlänge und den Chromatizitäten a* und b* zu erkennen ist.
Vergleichsbeispiele 1 bis 3
Tabelle 2 listet die Zusammensetzung und optischen Eigenschaften der bei der vorliegenden Erfindung gegenübergestellten Vergleichsbeispiele auf. Die Zusammensetzungen sind in Gewichtsprozent angegeben.
Tabelle 2
Vergleichsbeispiele 1 und 2 weisen die gleiche Grundzusammensetzung der vorliegenden Erfindung auf und umfassen ein Gesamteisenoxid und ein FeO-Verhältnis innerhalb der vorgeschriebenen Grenze, enthalten jedoch kein Se oder CoO. Vergleichsbeispiel 3 ist eine typische Natronkalkglas-Zusammensetzung.
Wie aus der Tatsache zu erkennen ist, dass in allen diesen Zusammensetzungen die vorherrschende Wellenlänge in dem Bereich von 498 bis 538 nm liegt, ergeben diese Zusammensetzungen Farben, die von einem bläulichen Grün bis zu einem gelblichen Grün reichen, was sich von dem Blau, neutralen Grau oder der Bronzefarbe unterscheidet, was das erklärte Ziel der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Vergleichsbeispiele 1 und 2 besitzen eine helle Tönung und ihre Transmittanz ist vergleichsweise hoch, jedoch nehmen sie in einigen Fällen eine unerwünschte grünlichgelbe Tönung an. Darüber hinaus besitzt das typische Natronkalkglas des Vergleichsbeispiels 3 eine dunkelgrüne Farbe, wie aus der Tatsache zu erkennen ist, dass der Wert a* in dem L*a*b*-Farbsystem –2,31 beträgt, sodass es nicht für Anwendungen geeignet ist, die eine helle Tönung erfordern.
Was weiterhin die Bildung von NiS in einem Float-Ofen angeht, wurde das folgende Experiment durchgeführt.
Beispiele 6 bis 10
Es wurden die gleichen Grundzusammensetzungen wie in den Beispielen 1 bis 5 zubereitet, was zu den in Tabelle 3 aufgelisteten Zusammensetzungen führt (hinsichtlich der Oxide ausgedrückt in Gewichtsprozent), und es wurde das Oxid eines schweren Elements zugefügt und eingemischt. Zinknitrathexahydrat wurde lediglich für Zn hinzugefügt. Dann wurde für 200 g dieser Mischung 0,028 g Ni-Pulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 149 μm in das geschmolzene Glas hinzugegeben, welches in einem Alumina-Tiegel mit einem Fassungsvermögen von 250 cm³ vorgesehen war, welche für 30 min bei 600 °C vorgewärmt wurde, und dann in einen elektrischen Ofen bei 1370 °C eingegeben und in 10 min auf 1400 °C aufgeheizt wurde. Nachdem diese Temperatur für 2,2 Stunden gehalten wurde, wurde der Tiegel aus dem Ofen genommen, sein Inhalt wurde ausgeschüttet und von 650 °C auf Raumtemperatur getempert. So wurden die Beispiele 6 bis 10 erzeugt.
In den sich ergebenden Glasproben wurde die Anzahl an NiS-Teilchen im Glas mit einem stereoskopen Mikroskop gezählt und die Anzahl an NiS-Teilchen pro 100 g Glas wurde berechnet. Das Ergebnis ist in Tabelle 4 gezeigt.
Bezugsbeispiele 1 bis 5
Proben mit der gleichen Zusammensetzung wie in den Beispielen 6 bis 10 wurden zubereitet, abgesehen davon, dass kein Oxid eines schweren Elements zugefügt wurde, und wie bei den Beispielen 6 bis 10 wurden die Mischungen geschmolzen, ausgegossen und getempert. So wurden die Bezugsbeispiele 1 bis 5 hergestellt. Wiederum wurde die Anzahl an NiS-Teilchen pro 100 g Glas berechnet; die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 3
Tabelle 4
Tabelle 5
Aus den Beispielen in Tabellen 4 und 5 kann man erkennen, dass die Erzeugung von NiS-Teilchen durch Zugabe der in Tabelle 3 aufgelisteten Oxide unterdrückt werden kann.
Wie oben ausführlich ausgeführt wurde, ist es nach Maßgabe des leicht eingefärbten Natronkalkglases mit hoher Transmittanz der vorliegenden Erfindung möglich, ein kostengünstiges Glas mit hoher Transmittanz und einer Tönung von hellem Blau, neutralem Grau oder Bronzefarbe bereitzustellen.
Das leicht eingefärbte Glas mit hoher Transmittanz der vorliegenden Erfindung ist besonders als Bauglas geeignet.
Die Erfindung kann in anderen Formen verkörpert werden, ohne von den Grundgedanken oder wesentlichen Eigenschaften derselben abzuweichen. Die in dieser Anmeldung offenbarten Ausführungsformen sollen in jeder Hinsicht als beispielhaft und nicht als einschränkend angesehen werden. Der Rahmen der Erfindung ist anstatt durch die vorhergehende Beschreibung durch die angehängten Ansprüche angezeigt, und alle Änderungen, welche innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der Ansprüche liegen, sollen von diesen umfasst sein.

Claims

Leicht eingefärbtes Flachglas mit hoher Transmittanz, welches Silikat als Hauptkomponente enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachglas als farbgebende Komponenten in Gewichtsprozent umfasst: weniger als 0,06 % T-Fe₂O₃, wobei T-Fe₂O₃ das gesamte Eisenoxid ist, ausgedrückt als Fe₂O₃; 0,5 bis 5 ppm CoO; und 0 bis 0,45 % Ceroxid; wobei das FeO-Verhältnis, ausgedrückt als Fe₂O₃ zu T-Fe₂O₃, weniger als 40 % beträgt; und wobei das Flachglas eine vorherrschende Wellenlänge von 470 bis 495 nm aufweist, gemessen mit dem Leuchtkörper C des CIE-Standards bei einer Flachglasdicke von 10 mm.
Leicht eingefärbtes Flachglas mit hoher Transmittanz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachglas in Gewichtsprozent wenigstens 0,5 ppm und weniger als 2 ppm CoO und umfasst.
Leicht eingefärbtes Flachglas mit hoher Transmittanz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachglas in Gewichtsprozent wenigstens 0,02 % T-Fe₂O₃ umfasst.
Leicht eingefärbtes Flachglas mit hoher Transmittanz, welches Silikat als Hauptkomponente enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachglas als farbgebende Komponenten in Gewichtsprozent umfasst: wenigstens 0,02 % und weniger als 0,06 % T-Fe₂O₃, wobei T-Fe₂O₃ das gesamte Eisenoxid ist, ausgedrückt als Fe₂O₃; 0,25 bis 3 ppm Se; 0 bis 3 ppm CoO; und 0 bis 0,45 % Ceroxid; wobei das FeO-Verhältnis, ausgedrückt als Fe₂O₃ zu T-Fe₂O₃, kleiner als 40 % ist; und wobei das Glas eine vorherrschende Wellenlänge von 560 bis 585 nm aufweist, gemessen mit dem Leuchtkörper C des CIE-Standards bei einer Flachglasdicke von 10 mm.
Leicht eingefärbtes Flachglas mit hoher Transmittanz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachglas in Gewichtsprozent 0,5 bis 2 ppm Se und 0,5 bis 1 ppm CoO umfasst.
Leicht eingefärbtes Flachglas mit hoher Transmittanz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Flachglasdicke von 10 mm die Chromatizitäten a* und b* in einem L*a*b*-Farbsystem, gemessen mit dem Leuchtkörper C des CIE-Standards, –1 ≤ a* ≤ 0,5 und –0,5 ≤ b* ≤ 1,5 betragen.
Leicht eingefärbtes Flachglas mit hoher Transmittanz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachglas in Gewichtsprozent ausgedrückt weniger als 0,1 % Ceroxid umfasst.
Leicht eingefärbtes Flachglas mit hoher Transmittanz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachglas in Gewichtsprozent die folgende Basis-Glaszusammensetzung umfasst: 65 bis 80 % SiO₂; 0 bis 5 % Al₂O₃; mehr als 2 % MgO; 5 bis 15 % CaO; 10 bis 18 % Na₂O; 0 bis 5% K₂O; 5 bis 15 % MgO + CaO; 10 bis 20 % Na₂O + K₂O; und 0,05 bis 0,25 % SO₃.
Leicht eingefärbtes Flachglas mit hoher Transmittanz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachglas in Gewichtsprozent umfasst: mehr als 10 % MgO + CaO; und mehr als 0,1 % SO₃.
Leicht eingefärbtes Flachglas mit hoher Transmittanz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachglas im Wesentlichen frei von Fluor, Bariumoxid und Strontiumoxid ist.
Leicht eingefärbtes Flachglas mit hoher Transmittanz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas in Gewichtsprozent 0,001 bis 1 % eines Oxids eines schweren Elements umfasst; wobei das schwere Element weingstens ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Y, La, Zr, Hf, Nb, Ta, W, Zn, Ga, Ge und Sn besteht.
Leicht eingefärbtes Flachglas mit hoher Transmittanz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachglas in Gewichtsprozent 0,01 bis 0,1 % eines Oxids eines schweren Elements enthält.
Leicht eingefärbtes Flachglas mit hoher Transmittanz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachglas in Gewichtsprozent 0,01 bis 0,05 % eines Oxids eines schweren Elements enthält.
Leicht eingefärbtes Flachglas mit hoher Transmittanz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxid eines schweren Elements ZnO ist.
Verfahren zur Herstellung eines leicht eingefärbten Glases mit hoher Transmittanz nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass Dolomit und Kalkstein in den Rohmaterialien für das leicht eingefärbte Glas mit hoher Transmittanz enthalten sind.
Verfahren nach Anspruch 15, umfassend ein Schmelzen von Chargenmaterial in einem tankartigen Schmelzofen mit Oberhitze.