СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕЛЕНОГО ТЕПЛОПОГЛОЩАЮЩЕГО СТЕКЛА

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕЛЕНОГО ТЕПЛОПОГЛОЩАЮЩЕГО СТЕКЛА


RU (11) 2178393 (13) C2

(51) 7 C03C3/087, C03C4/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2000106802/03 
(22) Дата подачи заявки: 2000.03.20 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.03.20 
(45) Опубликовано: 2002.01.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2136619 C1, 07.12.1996. US 5411922 A, 02.05.1995. RU 2094402 C1, 27.10.1997. US 5593929 A, 14.01.1997. 
(71) Заявитель(и): Открытое акционерное общество "Саратовский институт стекла" (ОАО "СИС") 
(72) Автор(ы): Горина И.Н.; Кондрашов В.И.; Щербакова Н.Н.; Аблязов Р.И.; Зверев Ю.В.; Бондарева Л.Н. 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Саратовский институт стекла" (ОАО "СИС") 

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕЛЕНОГО ТЕПЛОПОГЛОЩАЮЩЕГО СТЕКЛА 

Способ производства зеленого теплопоглощающего стекла на базе основного стекла, включающего, мас. %: 68-72 SiO2; 0,3-4,0 Al2O3; 7-10 СаО; 3-4,5 МgO; 9-14 Na2O; 0,3-1,0 Fe2O3; 0,3-0,5 SO3, включает составление шихты из стеклообразующих и железосодержащих компонентов и сульфата натрия. Дополнительно вводят сульфат калия и смесь кобальт-титансодержащих компонентов и графита в количествах и сочетаниях, определяемых соотношением оксидов железа и обеспечивающих светопропускание стекла при толщине 5 мм не менее 70%, а пропускание полной солнечной энергии не более 50%. При этом стекло имеет максимальное пропускание в области длин волн 0,50-0,55 мкм. 1 з. п. ф-лы. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано в производстве окрашенного в массе листового стекла для транспорта и строительства.

Теплопоглощающее стекло получают путем введения в стекломассу веществ, частично поглощающих солнечную энергию в большей степени в ИК и УФ-области спектра и умеренно в видимой области спектра.

Ответственным за поглощение солнечного излучения является оксид двухвалентного железа FeO.

FeO в стекле можно получить либо по восстановительной технологии (авт. свидетельство N 1135716, МКИ C 05 B 1/00) путем совместного введения Fe2O3 (крокуса) и восстановителя, либо по окислительной технологии путем введения в шихту металлического железа (патент РФ N 1480325, МКИ C 05 C 1/00, 6/02). И в том и в другом случае стекло имеет голубовато-зеленый оттенок. Получить чисто зеленый цвет с использованием указанных компонентов не удается.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является патент РФ N 2156619, МКИ C 05 C 6/02, 1/00. В соответствии с данным способом зеленовато-голубое теплопоглощающее стекло получают путем сочетаний железосодержащих, кобальтсодержащих компонентов, сульфата натрия, хлорида натрия и натриевой силитры.

Недостатком способа является использование большого числа компонентов для достижения необходимых показателей и недостаточная насыщенность зеленого цвета.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что производство зеленого теплопоглощающего стекла на базе основного стекла, включающего, мас. %: 68-72 SiO2, 0,3-4,0 Al2O3; 7-10 CaO; 3-4,5 MgO; 9-14 Na2O; 0,3-1 Fe2O3; 0,3-0,5 SO3, осуществляют путем составления шихты из стеклообразующих и железосодержащих компонентов и сульфата натрия, дополнительно вводят в шихту сульфат калия (K2SO4) и смесь кобальт-титансодержащих компонентов и графита в количествах и сочетаниях, определяемых соотношением оксидов железа и обеспечивающих светопропускание стекла при толщине 5 мм не менее 70%, а пропускание полной солнечной энергии не более 50%, при этом стекло имеет максимальное пропускание в области длин волн 0,5-0,55 мкм.

Сущность достижения максимального пропускания в зеленой области состоит в следующем. Железо в стекле находится в 2-х степенях окисления: в виде FeO и Fe2O3. Оксид железа FeO придает стеклу голубой оттенок, степень восстановления 25-35%, четырехкоординированный ион трехвалентного железа, один из ионов кислорода, который замещен ионом восстановленной из сульфата сульфидной серы, дает желтую окраску. Сложение голубой и желтой окраски дает зеленоватый цвет. Для усиления зеленого цвета в шихту добавляют сульфат калия (К2SO4), смесь кобальт-титансодержащих компонентов и графит (CoO + TiO2) + C). Углерод способствует более полному восстановлению железа и приданию стеклу высоких теплозащитных свойств, и при этом вместе с оксидом кобальта /CoO/ усиливает голубой цвет, а оставшийся оксид железа /Fe2O3/ вместе с диоксидом титана /TiO2/ дает интенсивное желтое окрашивание.

Сложение этих цветов дает зеленый цвет стекла, этому способствует и введение в шихту сульфата калия, так как введение в стекло щелочного оксида с большим атомным весом сдвигает цвет стекла от красной области спектра к более коротковолновому синему цвету. Стекло имеет максимальное пропускание в области длин волн 0,5-0,55 мкм.

Сульфат калия вводят в количестве /маc. % на 100 мас. частей стекломассы/ 0,3-1,5; оксид титана /TiO2/ - 0,05-0,15; оксид кобальта /CoO/ - 0,0005-0,0015; графит /C/ - 0,25-1,0, при этом /CoO + TiO2 + C/ = 0,5-1,15 на 100. Содержание оксида железа в стекле колеблется в пределах 25-30% от общего содержания оксидов железа.

Пример 1.

Варят стекло состава /мас. %/: 72,6 SiO2; 1,0 Al2O3; 8,9 CaO; 3,7 MgO; 13,3 Na2O; 0,4 Fe2O3; 0,5 SO3, из шихты состава: /маc. % на 100% стекломассы/: песок - 70,5; доломит - 17,5; мел - 6,0; полевой шпат - 3,6; сульфат натрия - 1,2; сода - 21,4.

Дополнительно в шихту вводят 0,9 K2SO4 и 0,35 /CoO + TiO2 + C/.

Варку стекла производят в стекловаренной печи производительностью 100 т/сутки при температуре 1540oC. Стекло вырабатывают на флоат-линии, цвет стекла - зеленый.

Светопропускание при толщине стекла 5 мм - 77%; пропускание полной солнечной энергии - 48%, доминантная длина волн - 0,53 мкм.

Пример 2.

Варят стекло состава /мас. %/: 70,7 SiO2; 1,5 Al2O3; 8,9 CaO; 3,8 MgO; 13,85 Na2O; 0,8 Fe2O3; 0,5 SO3 из шихты состава /мас. % на 100 мас. % стекломассы/: песок - 74,25; доломит - 20,6; полевой шпат - 0,55; мел - 4,7; сульфат натрия - 0,3; сода - 22,37.

Дополнительно в шихту вводят 0,4% K2SO4 и 0,55%/CoO+TiO2+C/.

Варку стекла производят в печи производительностью 60 т/сутки при температуре 1500oC, стекло вырабатывают на линии вертикального вытягивания.

Цвет стекла - зеленый.

Светопропускание при толщине стекла 5 мм - 75%, пропускание полной солнечной энергии - 50%, доминантная длина волны - 0,55 мкм,

Пример 3.

Варят стекло состава /мас. %/: 71,2 SiO2; 1,4 Al2O3; 8,7 CaO; 3,75 MgO; 12,75 Na2O; 0,5 Fe2O3; 0,5 SO3 из шихты состава /маc. % на 100 мас. % стекломассы/: песок - 74,36; доломит 19,21; мел - 5,13; полевой шпат - 0,5; сульфат натрия 0,25; сода - 22,86.

Дополнительно в шихту вводят 1,4% K2SO4 и 1,15 /CoO+TiO2+C/.

Варку стекла производят в печи производительностью 200 т/сутки, при температуре 1580oC. Стекло вырабатывают способом непрерывного проката.

Цвет стекла - зеленый.

Светопропускание при толщине стекла 5 мм - 76%, пропускание родной солнечной энергии - 48%.

Доминантная длина волны - 0,51 мкм. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ производства зеленого теплопоглощающего стекла на базе основного стекла, включающего, мас. % 68-72 SiO2; 0,3-4,0 Al2O3; 7-10 СаО; 3-4,5 МgO; 9-14 Na2O; 0,3-1,0 Fe2O3; 0,3-0,5 SO3, путем составления шихты из стеклообразующих и железосодержащих компонентов и сульфата натрия, отличающийся тем, что в шихту дополнительно вводят сульфат калия и смесь кобальт-титансодержащих компонентов и графита в количествах и сочетаниях, определяемых соотношением оксидов железа и обеспечивающих светопропускание стекла при толщине 5 мм не менее 70%, а пропускание полной солнечной энергии не более 50%, при этом стекло имеет максимальное пропускание в области длин волн 0,50-0,55 мкм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сульфат калия вводят в шихту в количестве 0,3-1,5 мас. %, а смесь кобальт-титансодержащих компонентов и графит вводят в количестве 0,3-1,15 мас. %.