超吸热玻璃及其生产技术

　　超吸热玻璃是基于人们在美观、舒适和环保等方面的要求不断提高，而开发出的一种玻璃新产品，早期主要在汽车和现代化的大型建筑物上使用。随着能源危机加剧，其应用领域正在逐步扩大。太阳光主要由可见光、红外线和紫外线三部分组成。


    对于开车一族来说，红外线的直接影响就是会造成车内气温上升，增加车载空调使用量，增加油耗；而紫外线的照射则会加速车内织物褪色、塑料部件老化，并给皮肤带来伤害。因此，人们迫切希望有这样一种玻璃材料，它既能保持良好的透光性，又能尽量减少阳光热辐射和紫外线的透过，超吸热玻璃便由此应运而生。  

对于汽车的挡风玻璃、前侧窗和小型车后窗，国际上一般规定可见光透过率不小于70%，欧洲和澳大利亚对挡风玻璃规定更加严格，要求不小于75%。这就使如何制造高可见光透过率，低紫外线、红外线透过率的玻璃，成为玻璃企业的一个重要课题。  


    制造吸收紫外线的玻璃，比较容易做到。在玻璃中通过引入Fe3+、Cr6+、CeO2、TiO2等强烈吸收紫外线的物质，便可得到高可见光透过率、吸收绝大部分紫外线的玻璃。  


    制造高可见光透过率、强烈吸收太阳近红外辐射的玻璃，利用现有公知技术则是很难办到的。这主要是因为在玻璃中能够强烈吸收红外线的只有Fe2+离子一种，并且在现有技术条件下，这种离子仅占引入玻璃总铁的20%～30%，否则将使玻璃着成琥铂色，大大降低可见光透过率。如果依靠向玻璃中大量加入氧化铁来提高玻璃中Fe2+离子的含量，则玻璃的可见光透过率将降低，并且使玻璃着成黄绿色影响美观。只有提高玻璃中Fe2+离子占总铁的比值，才能生产出颜色美观、强烈吸收红外线的超吸热玻璃。  


    早在上世纪八十年代，美国PPG公司等国际知名玻璃企业就开始了超吸热玻璃的研究工作，专利US 4381934，US 4972536，US 4886539等发明了一种具有多个独立阶段熔化和澄清的制造浮法玻璃的方法。特点在于可以更有效的控制氧化还原条件，制造亚铁值大于50%，高可见光透过、低红外透过的玻璃。  

现在，美国PPG公司已经能够利用传统的浮法工艺生产超吸热玻璃。PPG公司在中国专利局申请的专利CN 1121355C，发明了一种蓝色玻璃组合物，亚铁比值高达35%～60%。  


    作者测定了PPG公司两种绿色玻璃的光谱性能，测定结果如下：  

编号 可见光透过率  太阳能透过率  红外线透过率  备  注   

1 72.30 47.44 21.50 玻璃厚度为4mm   

2 75.05 49.00 17.40 玻璃厚度为4mm   



    作者还测定了国内几家公司生产的绿色玻璃，测定结果如下（折合成厚度4mm玻璃）：  

编号  可见光透过率  太阳能透过率  红外线透过率  备  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    



    虽然国内生产的浅绿色玻璃具有高可见光透过、低红外透过的特点，但与超吸热玻璃还有较大差距，它是依靠增加玻璃的总铁含量，而达到引入较多Fe2+离子的，Fe2+占总铁的比例均小于30%。由于大量氧化铁的引入，既降低可见光透过率又影响玻璃颜色美观，所以是不能生产出优质的玻璃品种——超吸热玻璃的。只有Fe2+占总铁的比例大幅度提高以后，才有可能通过适当引入其他着色剂，生产出既保障可见光透过率大于70%，又保障优良吸热性能的更多品种的超吸热玻璃。  


    上海耀华皮尔金顿玻璃股份公司，于2003年5月就“强吸收紫外和红外的绿色玻璃”申请了中国专利，于同年10月公开，专利公开号为CN1451621，其报道的这种玻璃的颜色为深绿色，优点是紫外线透过率不超过17％，红外线透过率不超过28％，可见光的透过率在70％以上。这是目前国内技术所能达到的最好结果，Fe2+离子占总铁的比例为18%～28%。严格讲，这种玻璃还不是超吸热玻璃。  


    中国耀华玻璃集团公司，积二十余年颜色玻璃研发和生产经验，正在开展超吸热玻璃的研究工作，实验室阶段的工作已经完成。从理论上解决了提高Fe2+比值与产生黄玻璃的矛盾，可以利用传统的浮法工艺生产Fe2+占总铁30%～60%的超吸热玻璃。


    超吸热玻璃在我国的应用才刚刚起步，随着我国汽车工业的发展和人民生活水平的提高，超吸热玻璃必将在汽车上普遍采用，并在其他方面得到广泛使用。

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