(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

Transkrypt

1 R Z E C Z P O S P O L IT A PO LSK A U rząd Patentow y R zeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/GB94/00141 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , W 094/18135, PCT Gazette nr 19/94 (11) (13) B1 (51) IntCl7. C03C 4/08 (54) Szkło sodowo-wapniowo-krzemionkowe (30) Pierwszeństwo: ,GB, (73) Uprawniony z patentu: Pilkington PLC, St Helens, GB (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP24/95 (72) Twórcy wynalazku: Kenneth M. Fyles, Wigan, GB Helen L. McPhail, Near Wigan, GB (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 06/00 (74) Pełnomocnik: Buczyński Edward, POLSERVICE (57) 1. Szkło sodowo-wapniowo-krzemionkowe absorbujące IR i UV o neutralnym zabarwieniu (jak zdefiniowano w opisie), znamienne tym, że zawiera związki żelazawe w ilości obliczonej według wzoru: PL B1 i łącznie żelazo, w ilości wyrażonej w przeliczeniu na Fe2O3, w zakresie od 0,25 do 1,75% wagowych, przy czym szkło zabarwia się na kolor neutralny przy pomocy jednego lub kilku składników takich jak Sc, CO3O4, Nd2O2, NiO, MnO, V2O5, CeO2, TiO2, CuO 1 SnO, przy grubości 4 mm wykazuje ono przepuszczalność światła widzialnego co najmniej 32%, przepuszczalność UV nie większą niż 25%, przepuszczalność bezpośredniego ciepła słonecznego niższą o co najmniej 7% od przepuszczalności światła widzialnego, a także dominującą długość fali korzystnie niższą niż 570 nm; pod warunkiem, że gdy dominująca długość fali przekracza 570 nm i przepuszczalność światła widzialnego przekracza 60%, czystość koloru nie przekracza 4, a korzystnie 2, a gdy w szkle występuje Se, występuje także co najmniej jeden inny barwnik taki jak C03O4, Nd2O3, NiO, MnO, CuO, SnO, V2O5, CeO2 i TiO2, w ilości wagowej 1,5-krotnie, a korzystnie dwukrotnie większej niż ilość Se.

2 Szkło sodowo-wapniowo-krzemionkowe Zastrzeżenia patentowe 1. Szkło sodowo-wapniowo-krzemionkowe absorbujące IR i UV o neutralnym zabarwieniu (jak zdefiniowano w opisie), znamienne tym, że zawiera związki żelazawe w ilości obliczonej według wzoru: i łącznie żelazo, w ilości wyrażonej w przeliczeniu na Fe2O 3, w zakresie od 0,25 do 1,75% wagowych, przy czym szkło zabarwia się na kolor neutralny przy pomocy jednego lub kilku składników takich jak Se, C03O4, Nd2CO3, NiO, MnO, V2O 5, CeO2, TiO2, CuO i SnO, przy grubości 4 mm wykazuje ono przepuszczalność światła widzialnego co najmniej 32%, przepuszczalność UV nie większą niż 25%, przepuszczalność bezpośredniego ciepła słonecznego niższą o co najmniej 7% od przepuszczalności światła widzialnego, a także dominującą długość fali korzystnie niższą niż 570 nm; pod warunkiem, że gdy dominująca długość fali przekracza 570 nm i przepuszczalność światła widzialnego przekracza 60%, czystość koloru nie przekracza 4, a korzystnie 2, a gdy w szkle występuje Se, występuje także co najmniej jeden inny barwnik taki jak C o3o4, Nd2O 3,NiO, MnO, CuO, SnO, V2O5, CeO2 i TiO2, w ilości wagowej 1,5-krotnie, a korzystnie dwukrotnie większej niż ilość Sc. 2. Szkło według zastrz. 1, znamienne tym, że przepuszczalność światła widzialnego wynosi do 60%, łączna zawartość żelaza w przeliczeniu na Fe2O3 wynosi co najmniej 0,7%, a barwnikami jest połączenie Co3O4, NiO i Se. 3. Szkło według zastrz. 1, znamienne tym, że przepuszczalność światła widzialnego wynosi co najmniej 60%, łączna zawartość żelaza w przeliczeniu na Fe2O3 wynosi około 0,25% do 0,77% wagowych, a barwnikiem jest co najmniej jeden ze związków takich jak CeO2, TiO2, Se, Co3O4, NiO, SnO, Nd2O 3 i MnO. 4. Szkło według zastrz. 3, znamienne tym, że łączna zawartość żelaza wynosi najwyżej 0,3%) wagowych, a barwnikiem jest co najmniej jeden ze związków z grupy obejmującej V2O5, CeO2 1 TiO2 w połączeniu z co najmniej jednym związkiem z grupy obejmującej Se, Co3O4, NiO, Nd2O3 i MnO. 5. Szkło według zastrz. 3, znamienne tym, że łączna zawartość żelaza wynosi najmniej 0,3%) wagowych, a barwnikiem jest co najmniej jeden ze związków z grupy obejmującej Se, Co3O 4, NiO, Nd2O 3 i MnO. 6. Szkło według zastrz. 1, znamienne tym, że barwnikiem jest mieszanina co najmniej trzech ze związków z grupy obejmującej Se, Co3O 4, Nd2O3, CeO2, TiO2, V2O5, NiO, MnO, SnO i CuO. 7. Szkło według zastrz. 6, znamienne tym, że co najmniej jeden z trzech barwników wybiera się z podgrupy obejmującej V2O5, CeO2 i TiO2, a co najmniej jeden z pozostałych związków wybiera się z grupy obejmującej Se, Co3O4, Nd2O3, NiO, MnO, SnO i CuO. 8. Szkło według zastrz. 3 albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, znamienne tym, że Nd2O3 występuje w ilości do 2,5%o wagowych. 9. Szkło według zastrz. 3 albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, znamienne tym, że MnO występuje w ilości do 1% wagowych. 10. Szkło według zastrz. 3 albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, znamienne tym, że CeO2 występuje w ilości od około 0, 1% do 1% wagowych. 11. Szkło według zastrz. 3 albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, znamienne tym, że V2O5 występuje w ilości od około 0,05%) do 0,2% wagowych.

3 Szkło według zastrz. 3 albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, znamienne tym, że Se występuje w ilości do 50 części na milion wagowo. 13 Szkło według zastrz. 3 albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, znamienne tym, ze Co3O4 występuje w ilości do części na milion wagowo. 14. Szkło według zastrz. 3 albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, znamienne tym, że NiO występuje w ilości do 275 części na milion wagowo. 15. Szkło według zastrz. 2, znamienne tym, że zawiera do 275 części na milion wagowo NiO, do 15 części na milion wagowo Se i do 130 części na milion wagowo Co3O Szkło według zastrz. 3, znamienne tym, że Se występuje w ilości do 5 części na milion wagowo. 17. Szkło według zastrz. 1, znamienne tym, że przepuszczalność światła widzialnego wynosi do 60%, łączna zawartość żelaza w przeliczeniu na Fe2O3 wynosi co najmniej 0,8% wagowych, a barwnikiem jest połączenie Co3O 4 i Se. 18. Szkło według zastrz. 17, znamienne tym, że zawiera do 150 części na milion wagowo Co3O4 i do 15 części na milion wagowo Se. 19. Szkło według zastrz. 1, znamienne tym, że łączna zawartość związków żelazawych wynosi co najmniej 18% łącznej zawartości żelaza. 20 Szkło według zastrz. 1, znamienne tym, że przy grubości 4 mm wykazuje przepuszczalność bezpośredniego ciepła słonecznego niższą o co najmniej 1 0 % od przepuszczalności światła widzialnego. 21. Szkło według zastrz. 1, znamienne tym, że przy grubości 4 mm dominująca długość fali przekracza 570 nm; przepuszczalność światła widzialnego przekracza 60%, a czystość koloru wynosi mniej niż Szkło według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera Se i co najmniej jeden z barwników takich jak Co3O4, Nd2O3, NiO i MnO w ilości wagowej co najmniej dwukrotnie wyższej od zawartości Se. 23. Szkło absorbujące IR i UV o neutralnym zabarwieniu, znamienne tym, że opisano je w którymkolwiek z przykładów. * * * Przedmiotem wynalazku są absorbujące podczerwień (IR) i nadfiolet (UV) kompozycje szkła sodowo-wapniowo-krzemionkowego do stosowania jako szyby. Dokładniej, przedmiotem wynalazku są szyby o neutralnym zabarwieniu z przeznaczeniem przede wszystkim, choć nie jedynie, na szyby pojazdów, takich jak samochody. Do stosowania w samochodach opracowano specjalne szkła wykazujące niski poziom przepuszczalności bezpośredniego ciepła słonecznego (DSHT) i przepuszczalności nadfioletu (UVT). Szkła te mają za zadanie zmniejszyć problemy związane z nadmiernym ogrzewaniem wnętrz samochodu w słoneczne dni i zabezpieczyć wyposażenie wewnętrzne samochodu przed degradacją spowodowaną promieniowaniem nadfioletowym. Szkła dobrze pochłaniające promieniowanie podczerwone wytwarza się zwykle redukując żelazo zawarte w szkle do związków żelazawych lub dodając miedź. Takie substancje nadają szkłu niebieski kolor. Substancje dodawano w celu uzyskania dobrej absorpcji nadfioletu to Fe3+, Ce, Ti lub V. Ilości substancji dodawanych w celu zapewnienia żądanego stopnia absorpcji są takie, że szkło może zabarwić się na kolor żółty. A więc jeśli chce się zapewnić dobrą absorpcję zarówno IR, jak i UV, kolor takiego szkła w nieunikniony prawie sposób jest zielony lub niebieski. Gdy kolor szkła definiuje się w układzie CIELAB, takie przemysłowe szkła o grubości 4 mm i przepuszczalności światła ponad 60% są albo bardzo zielone (-a*>8 ) lub bardzo niebieskie (-b*>7), przy czym żadne z tych zabarwień nie jest pożądane ze względów estetycznych. Próbowano wytwarzać szyby samochodowe koloru szarego lub brązowego, dobrze zabezpieczające przed promieniowaniem IR i UV, jednak takie szkło ma tendencję do wykazywania odcienia zielono-zółtawego. Np. we francuskim opisie patentowym nr dominująca

4 długość fali (λd) przykładowych szkieł waha się od 571 do 580 nm, a czystość koloru waha się od 4,4 do 15,9%. Liczby te wskazują, że szkła takie mają odcień zielono-żółtawy. Neutralne szare szkło ANTISUN (znak handlowy Pilkington Group) Grey, dostępne z Piklington Glass Limited z St. Helens, England, ma dominującą długość fali 454 i czystość koloru 2,1 % przy grubości 4 mm. Zgłaszający stwierdzili istnienie zapotrzebowania na szkła o neutralnym zabarwieniu, takim, że w układzie CIELAB szkło ma współrzędne barwne a* od -6 do +5, b* od -5 do +5, jeśli przepuszczalność światła widzialnego wynosi ponad 60% i a* od -12 do +5, b* od -5 do +10, jeśli przepuszczalność światła widzialnego wynosi poniżej 60%. Termin neutralne zabarwienie stosowany poniżej oznacza szkła o takich współrzędnych barwnych. Zgłaszający stwierdzili także istnienie zapotrzebowania na szkło o zabarwieniu neutralnym, które wykazuje przepuszczalność światła widzialnego ponad 32% (przy grubości 4 mm), ale wykazuje także przepuszczalność bezpośredniego ciepła słonecznego mniejszą o co najmniej 1% (korzystnie 10%) od przepuszczalności światła widzialnego. Znane są szkła o niskiej przepuszczalności bezpośredniego ciepła słonecznego, ale wszystkie wykazują niską przepuszczalność światła widzialnego, a więc w zasadzie mają ograniczone zastosowanie w samochodach. Szkła spełniające podane wyżej wymagania powinny zgodnie z przewidywaniami mieć szersze zastosowanie w dziedzinie szyb samochodowych dzięki wyższej przepuszczalności światła, ponieważ niższa przepuszczalność bezpośredniego ciepła słonecznego pozwala na utrzymanie niższej temperatury wnętrza samochodu pomimo wyższej przepuszczalności światła. Ponadto zgłaszający sądzą, że pożądane byłoby, aby szkło wykazywało przepuszczalność nadfioletu najlepiej niższą niż 25%, ponieważ można przypuszczać, że taka niska przepuszczalność zminimalizuje szkodliwe skutki działania nadfioletu na tworzywa i tkaniny, szczególnie w pojazdach. Na str. 5, wiersze od 32 do 35 francuskiego opisu patentowego nr wskazano, że zarówno CoO, jak i NiO redukują przepuszczalność światła widzialnego nie dając wkładu w absorpcję promieniowania nadfioletowego i podczerwonego, zatem nie jest wskazane dodawanie tych składników. Proponuje się 0,005% jako górną granicę zawartości CoO, ale najwyższa wymieniona w przykładach wynosi 0,001%. Potwierdza to opinie z opisu, że nie należy stosować tych substancji, a jeśli już występują, to powinny to być niewielkie ilości. We francuskim opisie patentowym nr ilość Se wymieniana w przykładach jest taka sama lub większa niż zawartość barwnika, poza przykładem 9, w którym zawartość Fe2O3 wynosi tylko 0,178, a czystość koloru ma wysoką wartość 9,6, wskazując na zdecydowane odstępstwo od neutralnego zabarwienia szkła 4 mm o przepuszczalności ponad 60%. Dziedzina barwionego szkła charakteryzuje się tym, że niewielka zmiana może spowodować znaczną zmianę zabarwienia. Jak stwierdził jeden ze zgłaszających, przypomina to poszukiwanie igły w stogu siana. Szerokie zakresy opisane w dotychczasowych opisach patentowych mogą obejmować wiele możliwości, i tylko opis w poszczególnych przykładach może być punktem oparcia dla identyfikacji wpływu poszczególnych zabarwień i zakresami absorpcji promieniowania nadfioletowego i podczerwonego. Jest oczywiste, że we francuskim opisie patentowym nr nie podano prawidłowych proporcji składników w celu osiągnięcia braku zabarwienia przy niedopuszczalnej dominacie o długości fali około 570 nm. W celu osiągnięcia niskiej wartości DSHT we francuskim opisie stosowano dużą ilość FeO, i nie wspomniano o tym, że, według niniejszego wynalazku, można ja zrównoważyć dodatkiem barwników, nie tracąc przepuszczalności światła widzialnego. Wynalazek nasz opiera się na zaskakującym odkryciu, że włączenie pewnych względnie małych ilości pewnego barwnika kompensuje zieloną barwę powstającą w obecności składników absorbujących promieniowanie nadfioletowe i podczerwone. Według wynalazku jego przedmiotem jest absorbujące IR i UV szkło sodowo-wapniowo- -krzemionkowe o neutralnym zabarwieniu (jak zdefiniowano w opisie) o zwartości związków żelazawych obliczonej według wzoru:

5 i zawartości łącznej żelaza, wyrażonej w przeliczeniu na Fe2O 3, w zakresie od 0,25 do 1,75% wagowych, przy czym szkło zabarwia się neutralnie przy pomocy jednego lub kilku składników takich jak Se, C0 3O4, Nd2O 3, NiO, MnO, V2O5, CeO2, TiO2, CuO i SnO, i przy grubości 4 mm wykazuje przepuszczalność światła widzialnego co najmniej 32%, przepuszczalność UV nie większą niż 25%, przepuszczalność bezpośredniego ciepła słonecznego niższą o co najmniej 7% od przepuszczalności światła widzialnego, i dominującą długość fali korzystnie niższą niż 570 nm; pod warunkiem, że gdy dominująca długość fali przekracza 570 nm i przepuszczalność światła widzialnego przekracza 60%, czystość koloru nie przekracza 4, a korzystnie 2, a gdy w szkle występuje Se, występuje także co najmniej jeden inny barwnik taki jak C0 3O4, Nd2O 3, NiO, MnO, CuO, SnO, V2O 5, CeO2 i TiO2, w ilości wagowej 1,5-krotnie, a korzystnie dwukrotnie większej niż ilość Se. Korzystnie przepuszczalność bezpośredniego ciepła słonecznego jest o co najmniej 10% niższa, niż przepuszczalność światła widzialnego. Ilość Se jest korzystnie tak niska, jak tylko możliwe z zachowaniem zgodności z wymaganiem wytworzenia neutralnego koloru. Możliwe jest uzyskanie zadowalających wyników przy zawartości mniejszej niż 5 ppm Se i przepuszczalności światła widzialnego wyższej niż 60%. Dla celów mniejszego opisu 1 zastrzeżeń odniesienia do przepuszczalności światła widzialnego odnoszą się do przepuszczalności światła (LT) mierzonej dla czynnika oświetlającego A CIE, odnośniki do UVT odnoszą się do przepuszczalności zgodnie z międzynarodową normą ISO 9050 w zakresie długości fal od 280 do 380 nm, odnośniki do przepuszczalności bezpośredniego ciepła słonecznego (DSHT) odnoszą się do przepuszczalności ciepła słonecznego scałkowanej po zakresie długości fal od 350 do 2100 nm zgodnie ze względnym rozkładem spektralnym światła słonecznego Parry Moon dla masy powietrza 2, łączna przepuszczalność ciepła słonecznego (TSHT) równa się DSHT plus ciepło słoneczne absorbowane i wypromieniowywane w kierunku padania promieni słonecznych. W ogólnym zakresie wynalazku mieści się kilka różnych typów kompozycji będących przedmiotem szczególnego zainteresowania. Tak więc w korzystnym aspekcie niniejszego wynalazku jego przedmiotem jest szkło o przepuszczalności światła widzialnego do 60%, całkowitej zawartości żelaza wyrażonej w przeliczeniu na Fe2O3 co najmniej 0,7% i zawierające kombinację Co3O4, NiO i Se jako środki barwiąc. Zastosowanie niklu jako środka barwiącego jest nieco zaskakujące. Wiadomo od dawna w przemyśle szklarskim, że obecność niklu prowadzi do inkluzji NiS w szkle i szkło pęka w czasie hartowania. Ponadto kompozycje szklane zawierające nikiel mają skłonność do zmiany zabarwienia w czasie hartowania, a w szczególności zginania. Z tego powodu większość dotychczasowych sposobów uznaje, że należy unikać stosowania niklu. Stwierdziliśmy, że z powodów niezbyt obecnie zrozumiałych możliwe jest stosowanie niklu we względnie dużych ilościach, do 275 części wagowych na milion, bez napotykania tego rodzaju trudności. Stosowanie niklu prowadzi do pewnych niespodziewanych korzyści. Po pierwsze, jeśli wytwarza się serię szkieł zawierających nikiel, możliwe jest łatwe przejście fazowe od jednego roztopu do drugiego. Innymi słowy, ilość stosowanego niklu można zmienić nie wytwarzając zbyt wiele szkła odpadowego zawierającego niewłaściwą ilość niklu. Ponadto zastosowanie selenu jako barwnika stwarza pewne problemy. Jest on zarazem lotny i trujący, a także trudno jest osiągnąć jego chemiczne zatrzymanie w szkle. W istocie do 90% selenu wprowadzonego do roztopu może opuścić środowisko w gazach wylotowych. Poza właściwościami trującymi selen jest niekorzystny dla środowiska ze względu na niemiły zapach, podobny ogólnie do zapachu zepsutej kapusty. Wiadomo także, że im więcej selenu doda się do roztopu szklanego, tym więcej proporcjonalnie ucieka. Stosując nikiel w połączeniu z niewielkimi ilościami selenu stwierdziliśmy, ze możemy uzyskać zasadniczo ten sam kolor, jaki osiągano przedtem stosując duże ilości selenu w nieobecności niklu. Postępując w taki sposób minimalizuje się niekorzystne działanie na środowisko związane ze stosowaniem selenu. W innym korzystnym aspekcie wynalazku jego przedmiotem jest szkło o przepuszczalności światła widzialnego co najmniej 60%, całkowitej zawartości żelaza wyrażonej w przeliczeniu

6 na Fe2O3 od około 0,25% do 0,77% wagowych i zawierające kombinacje V2O5, CeO2, TiO2, Se, Co3O4, NiO, SnO, Nd2O3 i MnO jako środki barwiące. W takim przypadku pożądane jest, aby całkowita zawartość żelaza wynosiła najwyżej 0,3% wagowych, a barwnik stanowił co najmniej jedną substancję wybraną spośród V2O5, CeO2 i TiO2 w połączeniu z co najmniej jedną substancją z grupy złożonej z Se, Co2O 4, NiO, Nd2O3 i MnO. Jeśli całkowita zawartość żelaza wynosi co najmniej 0,3% wagowych, korzystne jest, aby barwnik stanowił co najmniej jedną substancję wybraną spośród Se, Co2O4, NiO, Nd2O3 i MnO. Można w razie potrzeby dodać co najmniej jedną substancję z grupy złożonej z V2O5, CeO2 i TiO2. Takie kompozycje szklane mają zaskakujące właściwości i są bardzo przydatne. Jest to prawdą szczególnie gdy przepuszczalność światła wynosi ponad 70%, ponieważ obecnie ta wartość stanowi minimalną dopuszczalną wartość dla przednich szyb samochodowych. Jak już wspomniano, większość szkieł o pożądanej przepuszczalności IR, światła widzialnego i UV jest zabarwiona na zielono. Ponadto szkła o dużej zawartości żelaza przepuszczają zwykle mało światła. Odkryliśmy, że zielone zabarwienie można z łatwością zmieniać dodając niewielkie ilości innych barwników, a w szczególności selenu, bardziej aktywnego optycznie, szczególnie jeśli duża ilość żelaza występuje w postaci związków żelazawych. Duża zawartość związków żelazawych oznacza, że małe różnice rzędu jednej lub dwu części na milion zawartości innych barwników mogą stanowić znaczne różnice w zabarwieniu szkła. Na załączonym rysunku występuje jedna figura, która jest wykresem przepuszczalności (UV, ciepło i światło) względem zawartości FeO dla serii szkieł zabarwionych na szaro, pokazującym polepszenie właściwości, jakie można osiągnąć według wynalazku, zwiększając zawartość FeO znanego szkła (szkło 1) i wprowadzając barwniki, zgodnie z opisem, w celu zachowania neutralnego zabarwienia. Szkło 1 jest handlowo dostępnym szarym szkłem o DHST bliskiej przepuszczalności światła i przepuszczalności UV około 40%. W szkłach 2, 3 i 4 ilość jonu żelazawego zwiększono, co bez kompensujących zmian powinno prowadzić do zniebieszczenia szkła 1 znacznie zmniejszyć jego przepuszczalność. Zmniejszyła się również przepuszczalność UV, co powinno normalnie wprowadzić zieleń do niebieskiego szkła. Przepuszczalność światła i jego neutralne zabarwienie zachowano w istocie dzięki właściwej równowadze dodatków kobaltu, neodymu i selenu przy jednoczesnym sterowaniu stosunkiem ilości związków żelazawych do żelazawych. Selen wprowadza składową różową do szkła, uzupełniając błękit szkła i neutralizując jego kolor. Jednak selen występuje także w postaciach bezbarwnych w szkłach utlenionych, podczas gdy szkła zredukowane zawierają najprawdopodobniej brunatne lub bezbarwne poliselenki. Utlenianie/redukcja szkła musi więc być szczegółowo kontrolowana w celu utrzymania selenu w postaci zabarwionej na różowo. Retencja selenu jest największa przy około 20% stosunku ilości związków żelazawych do żelazowych 1 znacznie maleje przy tym stosunku niższym niż 10% lub wyższym niż 40%. W szkłach wykorzystujących selen jako środek neutralizujący stosunek ilości związków żelazawych do żelazowych powinien wynosić od 10 do 40%, aby zatrzymanie selenu w postaci barwnej było najskuteczniejsze. Chociaż kobalt sam zabarwia szkło na niebiesko, jest przydatny jako środek neutralizujący kolor, ponieważ absorbuje w czerwonej części widma widzialnego, a wiec może być przydatny do redukowania efektu zmniejszonej absorpcji żelaza z podczerwieni przy 1050 nm. Tlenek neodymu jest także przydatny w podobny sposób, ale jest lepszym czynnikiem neutralizującym niż kobalt, ponieważ jest dichroiczny i wytwarza niebieskie i różowe zabarwienie w zależności od rodzaju oświetlenia, przy którym jest oglądany. Jednak tlenek neodymu jest kosztowny i korzystnym środkiem neutralizującym jest kobalt w połączeniu z selenem. Dla szkieł o DSHT wynoszącym co najmniej o 7% mniej niż przepuszczalność światła widzialnego i o przepuszczalności UV mniejszej niż 25% w szkle 4 mm potrzebne są następujące dodatki. Łączna zawartość żelaza w przeliczeniu na Fe2O3 ma wynosić 0,25-1,75%, zwykle 0,25-1,25%.

7 Minimalna zawartość FeO zapewniająca pożądaną wartość DSHT zmienia się z gęstością optyczną według równania: gdzie gęstość optyczna = log10 T /l00, gdzie T oznacza przepuszczalność światła widzialnego w procentach dla szkła 4 mm. W przybliżeniu równa się to: Przepuszczalność światła Minimalna zawartość FeO 80% 0,033% 70% 0,058% 60% 0,087% 50% 0,122% 40% 0,153% 30% 0,218% Absorpcję ultrafioletu zapewnia tlenek żelaza w stanie Fe3+, ewentualnie uzupełniony V2O5 i/lub CoO2 i/lub TiO2. Dla większości zabarwień, przepuszczalność UV mniejsza niż 25% jest osiągana po prostu dzięki związkom żelazawym. Jednak gdy występuje mniej niż 0,3% takiego żelaza w przeliczeniu na Fe2O3, przepuszczalność UV może zostać zmniejszona poniżej 25% dodatkiem: 0,1-1,0 CeO2 (jeśli nie ma wanadu) 0,05-0,2 V2O5 (jeśli nie ma ceru) Wiele szkieł zawiera co najmniej 0,3% jonów żelazawych w przeliczeniu na Fe2O3, a ponadto pewne ilości CeO2 i V2O5, w celu polepszenia ochrony przed nadfioletem. Korzystnie DSHT powinna wynosić co najmniej 10% mniej niż przepuszczalność światła widzialnego: minimalna zawartość FeO w szkle zapewniająca spełnienie tego korzystnego warunku wynosi: W przybliżeniu równa się to: Przepuszczalność światła Minimalna zawartość FeO 80% 0,045% 70%, 0,076% 60% 0,113% 50% 0,156% 40% 0,208% 30% 0,276% Dla osiągnięcia najbardziej neutralnego zabarwienia stosunek ilości związków żelazawych do żelazowych powinien nie być niższy niż 10%, a korzystnie nie niższy niż 18%. Żądane zabarwienie można osiągnąć dodając więcej Se, Co3O4, Nd2O3, NiO, MnO, CuO i SnO. Ilości barwnika i jego rodzaj wybrany do odbarwiania zależy od głębokości zabarwienia, zgodnie z poniższymi wskazówkami. Se w ilości do 50 części na milion Se pozostawianego Co3O4 w ilości do 200 części na milion Nd2O3 w ilości do 2,5% wagowych.

8 Do szkła można także dodawać tlenek manganu w celu wprowadzenia zabarwienia różowego związanego z obecnością jonu Mn3+, jednak jego ilość korzystnie jest ograniczyć do najwyżej 1% wagowych, ze względu na niebezpieczeństwo zmiany zabarwienia wskutek solaryzacji. Podobnie, absorbenty nadfioletu, tlenek ceru i wanadu, należy stosować ostrożnie, ponieważ szkło może zmieniać zabarwienie wskutek solaryzacji. Inne składniki, które mogą występować w szkłach według wynalazku, obejmują tlenek miedzi, CuO, zwykle w ilości do 0,1% wagowych, który w pewnych warunkach może zmniejszać przepuszczalność ciepła słonecznego. Szkła według wynalazku są przydatne zarówno w architekturze, jak i w przemyśle samochodowym, zatem przedmiotem wynalazku są także szyby okienne ze szkła według wynalazku. Szybami samochodowymi mogą być nie tylko szyby przednie, ale i pozostałe szyby samochodowe. Mogą to być np. tylne boczne szyby o przepuszczalności światła widzialnego tak niskiej, jak 30%o oraz podobne tylne szyby. Przykłady, poza przykładem 1, porównawczym, ilustrują wynalazek, ale go nie ograniczają. W przykładach wszystkie części i procenty są wyrażone jako wagowe, oraz: (a) ilości Fe2O3, FeO, Nd2O3, CeO2, TiO2, V2O5, SnO i MnO są wyrażone w procentach, ilości Se, Co3O4 i NiO w częściach na milion: (b) łączna zawartość żelaza jest wyrażona w przeliczeniu na tlenek żelazowy; (c) zawartość procentowa całkowita żelaza jako Fe2+ jest wyliczana z krzywej spektralnej szkła zgodnie z wyrażeniem: gdzie OD1000 t Fe2O3 = gęstość optyczna szkła przy długości fali 1000 nm; = grubość szkła w milimetrach; = zawartość procentowa łączna żelaza, w przeliczeniu Fe2O3, w szkle; oraz (d) zawartość żelaza jest wyliczana z równania Fe2O3 = zawartość procentowa łączna żelaza, w przeliczeniu Fe2O3, w szkle; oraz (143,7 jest masą cząsteczkową 2 x FeO, a 159,7 jest masą cząsteczkową Fe2O3) Przykłady Łącznie żelazo jako Fe2O3 % FeO % Fe2" w całym żelazie Dodatki chemiczne Se Co3O4 Nd2O3 CeO2 TiO2 V2O5 inne ,25 0, ,35 0, ,15 0, ,38 0, , ,38 0, , ,25 0, ,1-6 0,25 0, ,1 -

9 ciąg dalszy ,34 0, < , ,45 0,030 7, , ,45 0, , ,45 0, < , ,45 0, < , ,45 0, < 2-0,2 0, ,45 0, <2-0,5 0, ,45 0, < 2-0,3 0, ,45 0, <2 38-0,5 0, ,45 0, < ,4 0, ,45 0, < 2-0,3 0,4 - - NiO 100 ppm 18 0,45 0, ,3 0, ,45 0, , ,4 0, , ,45 0, ,4 - - SnO 1,0 22 0,4 0, ,1-23 0,6 0, < , ,7 0, < 2-0,7 1, ,7 0, ,77 0, ,5 1,0 0, ,5 0, , ,45 0, ,685 0, ,23 0, ,675 0, ,7 0, ,7 0, ,7 0, ,675 0, ,2 1, ,9 0, ,7 0, , ,8 0, ,0 0, ,6 0, ,4 - - MnO2 1,0

10 ciąg dalszy ,6 0, < , ,7 0, NiO 275 ppm 43 1,0 0, ,23 0, ,40 0, ,30 0, NiO 131 ppm 47 0,9 0, NiO 65 ppm 48 1,1 0, NiO 131 ppm 49 0,8 0, , ,6 0, , ,5 0, , ,45 0, , ,6 0, , Kolor przepuszczany długość fali dominującego kolom LT DSHT UVT a* b* λd czystość koloru ,3 1, ,1% ,9-1, ,7% ,8 +2, ,2% ,4-0, ,2% ,2 +4, ,9% ,5 +4, ,1% ,5-3, ,9% ,4 + 1, ,5% ,4 + 1, ,6% ,7-1, ,0% ,9-3, , 1% ,0 +2, ,9% ,0-1, ,9% ,4 +0, ,7% ,3-0, ,1%

11 ,6 +3, ,6% ,5 +2, ,3% ,3 +3, ,8% ,0 +9, ,0% ,3 +3, ,4% ,9-2, , 1% ,7 +4, ,0% ,8 + 1, ,5% ,0 +3, ,7% ,4 +0, ,3% ,7 +3, ,2% ,8 + 1, ,4% ,8-2, ,8% ,0-0, ,8% ,8-4, ,3% ,5 +2, ,7% ,7 +4, ,6% ,0 +0, ,3% ,3-4, ,9% ,4-1, ,5% ,6 +3, , 1% ,5-3, ,0% ,6 +8, ,9% ,9-5, ,3% ,0 +4, ,7% ,8-2, ,4% ,0 + 1, ,7% ,5 +0, ,3% ,7 +0, ,6% ,4 +0, ,7% ,8-1, ,3% ,7-1, ,1% ,2 +0, ,3% ,5 +5, ,9% ,4 + 1, ,6% ,5 +4, ,4% ,8-2, ,5% ,4 + 10, %

12 Kilka podanych przykładów dotyczy szkieł nadających się na doskonałe szyby architektoniczne budynków, ze względu na ich znakomitą absorpcję IR i UV oraz neutralny kolor. Właściwości szkła architektonicznego są często podawane dla grubości 6 mm, a poza DSHT pojawia się całkowita przepuszczalność ciepła słonecznego (TSHT). Kilka przykładów do zastosowań architektonicznych podano niżej. Przepuszczalność szkła o grubości 6 mm Przykład przepuszczalność DSHT TSHT UVT światła 3 58% 48% 60% 15% 7 65% 48% 60% 20% 11 55% 36% 51% 17% 13 63% 44% 57% 16% 14 65% 44% 57% 16% 23 63% 44% 57% 16%

13

14 Szare szkła o poprawionych skutkach DSHT i UVT Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.