超
吸熱玻璃是基于人們在美觀、舒適和環保等方面的要求不斷提高,而開發出的一種玻璃新產品,早期主要在汽車和現代化的大型建筑物上使用。隨著能源危機加劇,其應用領域正在逐步擴大。太陽光主要由
可見光、紅外線和紫外線三部分組成。
對于開車一族來說,紅外線的直接影響就是會造成車內氣溫上升,增加車載空調使用量,增加油耗;而紫外線的照射則會加速車內織物
褪色、
塑料部件
老化,并給皮膚帶來傷害。因此,人們迫切希望有這樣一種玻璃材料,它既能保持良好的
透光性,又能盡量減少陽光
熱輻射和紫外線的透過,超吸熱玻璃便由此應運而生。
對于汽車的
擋風玻璃、前側
窗和小型車后窗,國際上一般規定
可見光透過率不小于70%,歐洲和
澳大利亞對擋風玻璃規定更加嚴格,要求不小于75%。這就使如何制造高可見光
透過率,低紫外線、紅外線透過率的玻璃,成為
玻璃企業的一個重要課題。
制造吸收紫外線的玻璃,比較容易做到。在玻璃中通過引入Fe3+、Cr6+、CeO2、TiO2等強烈吸收紫外線的物質,便可得到高可見光透過率、吸收絕大部分紫外線的玻璃。
制造高可見光透過率、強烈吸收太陽近紅外
輻射的玻璃,利用現有公知技術則是很難辦到的。這主要是因為在玻璃中能夠強烈吸收紅外線的只有Fe2+離子一種,并且在現有技術條件下,這種離子僅占引入玻璃總鐵的20%~30%,否則將使玻璃著成琥鉑色,大大降低可見光透過率。如果依靠向玻璃中大量加入
氧化鐵來提高玻璃中Fe2+離子的含量,則玻璃的可見光透過率將降低,并且使玻璃著成黃綠色影響美觀。只有提高玻璃中Fe2+離子占總鐵的比值,才能生產出顏色美觀、強烈吸收紅外線的超吸熱玻璃。
早在上世紀八十年代,美國PPG公司等國際知名玻璃企業就開始了超吸熱玻璃的研究工作,專利US 4381934,US 4972536,US 4886539等發明了一種具有多個獨立階段
熔化和澄清的制造
浮法玻璃的方法。特點在于可以更有效的控制氧化還原條件,制造亞鐵值大于50%,高可見光透過、低紅外透過的玻璃。
現在,美國PPG公司已經能夠利用傳統的
浮法工藝生產超吸熱玻璃。PPG公司在中國專利局申請的專利CN 1121355C,發明了一種藍色玻璃組合物,亞鐵比值高達35%~60%。
作者測定了PPG公司兩種綠色玻璃的光譜性能,測定結果如下:
編號 可見光透過率
太陽能透過率 紅外線透過率 備 注
1 72.30 47.44 21.50 玻璃厚度為4mm
2 75.05 49.00 17.40 玻璃厚度為4mm
作者還測定了國內幾家公司生產的綠色玻璃,測定結果如下(折合成厚度4mm玻璃):
編號 可見光透過率
太陽能透過率 紅外線透過率 備 注
1 79.40 59.00 42.08
2 77.20 55.39 36.90
3 69.51 57.40 51.67
4 73.66 51.65 33.92
雖然國內生產的淺綠色玻璃具有高可見光透過、低紅外透過的特點,但與超吸熱玻璃還有較大差距,它是依靠增加玻璃的總鐵含量,而達到引入較多Fe2+離子的,Fe2+占總鐵的比例均小于30%。由于大量氧化鐵的引入,既降低可見光透過率又影響玻璃顏色美觀,所以是不能生產出優質的玻璃品種——超吸熱玻璃的。只有Fe2+占總鐵的比例大幅度提高以后,才有可能通過適當引入其他
著色劑,生產出既保障可見光透過率大于70%,又保障優良吸熱性能的更多品種的超吸熱玻璃。
上海耀華皮爾金頓玻璃股份公司,于2003年5月就“強吸收紫外和紅外的綠色玻璃”申請了中國專利,于同年10月公開,專利公開號為CN1451621,其報道的這種玻璃的顏色為深綠色,優點是紫外線透過率不超過17%,紅外線透過率不超過28%,可見光的透過率在70%以上。這是目前國內技術所能達到的最好結果,Fe2+離子占總鐵的比例為18%~28%。嚴格講,這種玻璃還不是超吸熱玻璃。
中國耀華玻璃集團公司,積二十余年顏色玻璃研發和生產經驗,正在開展超吸熱玻璃的研究工作,實驗室階段的工作已經完成。從理論上解決了提高Fe2+比值與產生黃玻璃的矛盾,可以利用傳統的浮法工藝生產Fe2+占總鐵30%~60%的超吸熱玻璃。
超吸熱玻璃在我國的應用才剛剛起步,隨著我國汽車工業的發展和人民生活水平的提高,超吸熱玻璃必將在汽車上普遍采用,并在其他方面得到廣泛使用。
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