CZ120197A3

CZ120197A3 - Glass with low ir and uvr transmission

Info

Publication number: CZ120197A3
Application number: CZ971201A
Authority: CZ
Inventors: Anthony Vincent Logobardo; Robert Alan Yates
Original assignee: Guardian Industries
Priority date: 1996-04-19
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 1997-12-17
Also published as: CA2202804A1; CA2202804C; ES2171236T3; IL120694A; PL319548A1; AU722356B2; DE69710630T2; US5932502A; CO4810329A1; EP0802168A2; AU1900497A; JPH10120431A; EP0802168A3; KR970069925A; MX9702739A; ID16827A; PE16798A1; TW379205B; BR9701876A; IL120694A0

Description

Oblast techniky

Vynález se týká skel, vykazujících nízkou propustnost v oblasti UV a viditelného záření a IR energie. Konkrétně se vynález týká skel, specificky vhodných pro neprůhledná a průhledná skla do automobilů a pro určité architektonické účely.

Dosavadní stav techniky

Komerční využití neprůhledných skel (tzv. „privacy Windows) v automobilech je velmi rozšířeno. Tato skla s nízkou propustností světla se rovněž v určitém rozsahu používají v architektuře a jiných oblastech. Široké použití v tomto ohledu nalézají tzv. „tmavě šedá skla nebo „neutrálně šedá skla.

Tato skla se obvykle vyrábějí ze standardní sodnovápenato-křemičité suroviny (jaká se například používá pro výrobu běžných „plavených skel), k níž se přidávají různá barviva pro získání barevných a spektrálně absorpčních vlastností, žádoucích pro dosažení jak příjemného zbarvení (například neutrální šedi), tak nízké propustnosti v oblasti UV a viditelného záření a IR energie (například asi 300 až 2000 nm) . Nejčastějším z těchto barviv je železo, tvořené hlavně trojmocným a dvojmocným iontem. Celkový obsah železa se běžně udává jako Fe₂O₃, přičemž je známo, že železitý ion je silným absorbérem v ultrafialové (UV) oblasti a železnatý ion v infračervené (IR) oblasti. Vybalancování těchto dvou složek (spolu s dalšími známými barvivý, jako je Ce, Se, Ni, Co, Cr, Mn, Ti, V, Mo apod.) se ukazuje jako velmi obtížné, má-li se získat skutečně komerčně využitelný a prodejný produkt.

Jeden takovýto komerčně přijatelný produkt (s úspěšně vyváženými složkami) je vyráběn společností Libbey-Owens-Ford Co. a je znám jako neprůhledná solární skla GALAXSEE. Toto sklo a jeho složení je údajně popsáno v patentu US 5,308.805. Zde jsou popsána běžná skla na sodno-vápenato-křemičité bázi se složením vyjádřeným na bázi oxidů v hmotnostních procentech

SiO₂	68-75
Na₂O	10-18
CaO	5-15
MgO	0-5
A1₂O₃	0-5
K₂0	0-5

obsahující taviči a čeřící přísady, jako je SO₃, a popřípadě „malé množství BaO nebo B₂O₃, s barvivý tvořenými v podstatě ve vyjádření na bázi oxidů v hmotnostních procentech

Fe₂O₃ (celkové železo)

NiO

Co₃C>4

Se dvojmocné železo

1,3-2 0,01 - 0,05 0,02 - 0,04 0,002 - 0,003 18 - 30

Uvádí se, že skla tohoto složení vykazují excitační čistotu nižší než 10 %, dominantní vlnovou délku v rozmezí 490

až 565 nm a barvu koordinátami CIELAB	definovanou	konvenčními	barevnými
L*	50 ± 10
a*	-5 ± 5
b*	0 ± 10
Patent uvádí výslovně, že „přítomnost v kompozicích podle vynálezu nezbytná	niklu (oxidů (sl. 3, ř. 48	niklu) je až 49) .
Zatímco sklo GALAXSEE v praxi vykazuje nezbytné a žádoucí solární charakteristiky (včetně nízké propustnosti UV a celkového slunečního záření), aby bylo komerčně úspěšné, je jeho nevýhodou, že je k tomu nutno používat významné (tj. větší

než běžně přítomné stopové) množství NiO. Je známo, že NiO například představuje potenciální problém tvorby kamínků sulfidu niklu ve skle.

I když jsou v dalších patentech popsána a komerčně dostupná skla, která mohou být označena jako neutrálně šedá skla s nízkou propustností, lze obecně říci, že nejsou schopna dosáhnout plné rovnováhy vlastností, jakou vykazuje sklo GALAXSEE, a jsou proto na některých trzích méně žádoucí. Jako příklady těchto patentů (a produktů uvedených v nich jako příklady) je možno uvést: patenty US 5,023.210 [bezniklové šedé sklo s nízkou propustností], 5,411.922 [neutrální šedozelená bezniklová skla s nízkou propustností, vyžadující významné množství Ti0₂ k dosažení těchto výsledků] a 5,352.640 [bezniklové sklo, vyžadující však vysoký obsah celkového železa

1,4 až 4 %, které má v praxi velmi tmavou barvu a jeví se téměř černé].

Z uvedeného je patrné, že v daném oboru existuje potřeba nového složení skla, které dosahuje charakteristik skla GALAXSEE, ale je „v podstatě bezniklové (tj . neobsahuje více než vlastní stopy niklu jako nečistoty, zejména méně než asi 0,0005 % hmotn. kompozice skla).

Dále existuje v oboru potřeba složení skla, které genericky dosahuje nízkých hodnot propustnosti UV, IR a celkové solární propustnosti (TS), aniž by muselo obsahovat vysoké množství (například větší než 1,3 % hmotn.) celkového železa (Fe₂O₃), bez ohledu na to, zda konečné dosažené zbarvení je neutrální šeď nebo nějaké jiné zbarvení, které může být plně uspokojivé pro některé falší účely na trhu.

Účelem vynálezu je splnit tuto a další potřeby oboru způsobem, který bude odborníkovi pochopitelný z následujícího popisu.

Podstata vynálezu

Obecně řečeno splňuje vynález výše uvedený účel tím, že poskytuje v podstatě bezniklové sodno-vápenato-křemičité sklo, v základním složení obsahující ve vyjádření na bázi oxidů v hmotnostních procentech

SiO₂,	68-75
Na₂0	10-18
CaO	5-15
MgO	0-5
A1₂O₃	0-5
K₂O	0-5

a barviva ve vyjádření na bázi oxidů v hmotnostních procentech

Fe₂0₃ (celkové železo) asi 1,10 - 1,28 FeO asi 0,22 - 0,33

C03O4	asi 0,018 - 0,025
Se	asi 0,0022 - 0,0040
Cr₂O₃	asi 0,01 - 0,04

kde procento redukce celkového železa na FeO je asi 20 až 30 %, přičemž toto sklo, měřeno při nominální tloušťce 4 mm, má světelnou propustnost menší než asi 23 %, celkovou propustnost sluneční energie menší než asi 23 % a barvu definovanou koordinátami CIELAB

L*	50 ± 10
a*	-5 ± 5
b*	0 ± 10

Dále vynález uspokojuje další potřebu skla s nízkým obsahem železa, které má přesto nízké charakteristiky propustnosti UV a IR, tím, že poskytuje sodno-vápenato-křemičité sklo, v základním složení obsahující, ve vyjádření na bázi oxidů v hmotnostních procentech

SiO₂	68-75
Na₂0	10-18
CaO	5-15
MgO	0-5
A1₂O₃	0-5
K₂0	0-5
b₂0₃	0,05-5

a obsahující železo jako barvivo (Fe₂0₃ jako celkové železo) v množství 0,5 až 1,3 % hmotn., přičemž sklo při použití v požadované tloušťce buď v oboru automobilů (průhledná nebo neprůhledná skla) nebo architektury vykazuje vynikající propustnost UV, IR a TS (celková sluneční energie) navzdory nízkému obsahu železa a absenci dalších absorbérů UV nebo IR, pokud nejsou požadovány pro další úpravy.

Vynález předpokládá použití běžného sodno-vápenatokřemičitého plochého skla v základním složení, ke kterému jsou pak pro dosažení specifických výsledků přidána různá barviva a v jednom provedení konkrétní množství oxidu boritého B₂O₃. Zvlášť vhodná v tomto ohledu jsou různá sodno-vápenatovyráběná plavením (float process) a obecně ve vyjádření na bázi oxidů křemičitá skla, reprezentovaná složením v hmotnostních procentech

Si0₂	68-75
Na₂0	10-18
CaO	5-15
MgO	0-5
A1₂O₃	0-5
K₂O	0-5

Mohou být přítomny další přídavné složky, zahrnující běžné tavící a čeřící přísady, jako je S0₃. V minulosti bylo dále známo popřípadě přidávat malé množství BaO a/nebo B₂O₃.

Tato základní skla jsou známa a jedinečnost vynálezu spočívá v jednom aspektu ve specifické kombinaci barviv přidávaných k tomuto základnímu složení a v jiném aspektu v použití specifického množství B₂0₃ v kombinaci s nízkým množstvím celkového železa, o kteréžto kombinaci bylo zjištěno, že neočekávaně a synergicky modifikuje absorpční schopnost železnatého a železítého iontu a umožňuje tak dosahovat nízké propustnosti UV, TS a IR při zachování množství celkového železa (a tudíž obsahu železnatých a železitých iontů) na nízké úrovni, napomáhající výrobnímu procesu, bez nutnosti přídavku jiných absorbérů UV nebo IR.

Pokud jde o výše uvedený první aspekt vynálezu dosahují kompozice podle tohoto vynálezu charakteristik „neprůhledného skla. Mezi tyto charakteristiky patří především (1) barva, (2) světlená propustnost a (3) propustnost celkové sluneční energie. Další význam pro některé, ale ne všechny předpokládané konečné aplikace mají další charakteristiky, jako je propustnost ultrafialového záření (UV), propustnost infračervené energie (IR), dominantní vlnová délka (DW) a excitační čistota (Pe).

Za účelem specifikace parametrů těchto charakteristik je obvykle nutno specifikovat tloušťku skla, které se podrobuje měření. Zde používaný výraz „nominální tloušťka 4 mm v tomto ohledu znamená, že se jedná o charakteristiky skla, zjištěné tehdy, je-li tloušťka skutečného zkoumaného skla (jakýmkoli způsobem) upravena na asi 4,01 až 4,17 mm (například asi 0,158 až 0,164 in) . Tato tloušťka je obecně považována za běžnou tloušťku plaveného skla a uznávanou tloušťku pro zjišťování, zda sklo vyhovuje požadavkům průmyslu automobilových skel.

Při výše uvedené nominální tloušťce 4 mm mohou být významné barevné charakteristiky, dosahované podle vynálezu, zaznamenávány běžnou metodou CIELAB (viz patent US 5,308.805). Tato metoda je popsána v publikaci CIE 15.2 (1986) a ASTM E 308-90 [111. C 2° observer]. Aby sklo splňovalo první aspekty vynálezu, má při nominální tloušťce 4 mm tyto barevné koordináty CIELAB:

L* a* b* ± 10

-5 + 5 + 10

Přednostně jsou barevné koordináty CIELAB:

L* 49 ± 2 a* -4 ± 2 b* 3 + 2 „Světelná propustnost (LTa, 2° observer) je známá charakteristika a známý termín, který je zde používán v souladu se svým známým významem (viz patent US 5,308.805). Tento termín je znám rovněž jako propustnost viditelného světla pod zdrojem A (380 až 780 nm včetně) a její měření se provádí v souladu s publikací CIE 15.2 (1986) a zkušební metodou ANSI Z26.1. Podle prvního aspektu vynálezu má sklo při nominální tloušťce 4 mm světelnou propustnost (LTa, 2° obs.) menší než asi 24, přednostně menší než 23 a zejména mezi asi 16 a 20 %.

„Propustnost celkové sluneční energie (TS) (300 až 2100 nm včetně, integrováno pomocí Simpsonova pravidla v intervalech po 50 nm s použitím Parry Moon Air Mass = 2) je další známý termín (viz patent US 5,308.805). Používá se zde v souladu s tímto známým významem. Její měření je běžné a známé. V prvním aspektu vynálezu vykazují skla obvykle celkovou propustnost sluneční energie menší než asi 23, přednostně menší než 19 a zejména mezi asi 13 a 17 fc.

Výrazy „propustnost ultrafialového světla (%UV), „propustnost infračervené energie (%IR), dominantní vlnová dílka (DW) a „excitační čistota (tj. „čistota nebo Pe) a příslušné charakteristiky jsou rovněž známy, stejně jako metody jejich měření. Tyto výrazy se zde používají v souladu s obvyklým významem (viz patent US 5,308.805).

„Propustnost ultrafialového záření (%UV) se zde měří s použitím Parry Moon Air Mass = 2 (300 až 400 nm včetně, integrováno pomocí Simpsonova pravidla v intervalech po 10 nm).

Toto měření je běžně známé. Ve výhodném provedení vynálezu je propustnost ultrafialového záření menší než asi 15, přednostně menší než 13 a zejména mezi asi 8 a 12 %.

„Propustnost infračervené energie (%IR) se běžně měří pomocí Simpsonova pravidla a s použitím Parry Moon Air Mass = 2 v rozmezí vlnové délky 800 až 2100 nm včetně v intervalech po 50 nm. Tato metoda měření je známá. Ve výhodných provedeních vynálezu je propustnost IR menší než asi 20, přednostně menší než 17 a zejména mezi asi 9 a 16 %.

Dominantní vlnová délka (DW) se běžně měří v souladu s výše uvedenou publikací CIE 15.2 (1986) a ASTM E 308-90. Ve výhodných provedeních prvního aspektu vynálezu je dominantní vlnová délka mezi asi 490 a 565, zejména mezi 520 a 565..

Excitační čistota (Pe nebo % „čistoty) se běžně měří v souladu s publikací CIE 15.2 (1986) a ASTM E 308-90. Ve výhodných provedeních prvního aspektu vynálezu je čistota menší než asi 11, přednostně menší než 8 a zejména mezi asi 2,5 až

6,5 %.

Pro dosažení výše uvedených žádoucích charakteristik prvního aspektu vynálezu by mělo být výše uvedené základní složení skla v podstatě prosté niklu a mělo by dále obsahovat následující barviva a vykazovat následující procento redukce celkového železa na FeO ve vyjádření na bázi oxidů v hmotnostních procentech

Fe₂O₃ (celkové železo) 1,10 - 1,28, přednostně 1,24 - 1,26 FeO 0,22 - 0,33, přednostně 0,26 - 0,32

Co₃0₄ 0,018 - 0,025, přednostně 0,02 - 0,024

Se 0,0022-0,0040, přednostně 0,0025-0,0035

Cr₂O₃ 0, 01 - 0, 04, přednostně 0,01 - 0,025 % redukce (železa na

FeO) 19 - 30, přednostně 22 - 28

Ve zvlášť výhodném provedení základní sklo dále obsahuje ve vyjádření na bázi oxidů v hmotnostních procentech

Fe₂O₃ (celkové železo)

FeO

C03O4

Se

Cr₂O₃ % redukce (železa na FeO)

1,24 - 1,26 0,28 - 0,32 0,021 - 0,023 0,0027 - 0,0031 0,015 - 0,025 23 - 27

V prvním aspektu vynálezu je použití B₂O₃ fakultativní. V nejvýhodnějších provedeních se však používá hmotnostně až asi 5, přednostně méně než 1, zejména méně než 0,5 a v některých provedeních mezi asi 0,26 a 0,27 % B₂O₃.

Výraz „% redukce (železa na FeO) je v oboru známý. Zde je používán v souladu se známým významem a hodnota se vypočítává metodou používanou v patentu US 5,308.805 (uváděno jako „ferrous value).

Výraz „v podstatě bezniklové se používá k označení skutečnosti, že se do složek kmene rozhodně nepřidává nikl. V ideálním případě by skla podle vynálezu byla zcela prostá niklu, ale toho obvykle nelze dosáhnout v důsledku nečistot v jiných použitých složkách kmene. Výraz „v podstatě bezniklové tedy zahrnuje malá množství NiO jako stopové nečistoty ve skle, která by neměla překročit asi 0,0005 % hmotn.

Jak je výše uvedeno, bylo zjištěno, že použití B₂O₃ ve výše uvedených rozmezích vede k dosažení jedinečného výsledku, přesahujícím aplikace pouze jako „neprůhledná nebo „neutrálně šedá skla. Tento jedinečný výsledek (nebo synergický účinek) spočívá v tom, že používá-li se B₂0₃ ve výše uvedeném plaveném skle běžného složení spolu se železem (dvojmocným a trojmocným) jako barvivém, může být z nějakého ne zcela pochopitelného důvodu použito menšího množství železa, než by bylo možno normálně očekávat pro dosažení správné nízké hodnoty propustnosti TS, IR a UV.

Pokud jde o tento druhý aspekt vynálezu, pro mnohé zamýšlené aplikace se předpokládá, že obsah železa v běžném sodno-vápenato-křemičitém skle (podle vynálezu) normálně nepřekročí 1,3 % hmotnosti skla, přednostně je mezi 0,5 a 1,3 a zejména mezi asi 0,8 a 0,9 % hmotnosti skla. Podobně je-li přítomno železo v tomto množství, činí množství použitého B₂0₃(% hmotnosti skla) obvykle 0,05 až 5, přednostně 0,05 až 1,0 a zejména asi 0,1 až 0,5 % hmotnosti skla.

V těchto sklech lze samozřejmě barvu a další vlastnosti upravovat přídavkem jiných složek, a stejně tak lze dále snižovat propustnost UV, IR a TS přídavkem složek známých pro tento účel.

Skla, předpokládaná pro tento druhý aspekt vynálezu, mohou být podle konečné aplikace obecně rozdělena na „automobilová a „architektonická (například obr. 3, okenní tabule „P v domě „H) . Na „automobilovém trhu se skla dělí na dvě podmnožiny použití, a to „průhledná (například obr. 2, průhledné čelní sklo „W a přední boční okna „F) a „neprůhledná (například obr. 2, zadní boční okna „R). Zadní okno (neznázorněné) je obvykle také „neprůhledné. Typické charakteristiky, dosažitelné v těchto třech oborech při použití výše uvedených množství B₂O₃ ve výše uvedených sklech s nízkým obsahem železa [při „nominální tloušťce 4 mm (výše definované) pro „automobilové použití a při „nominální tloušťce 6 mm (tj.

5,56 až 6,20	mm)	pro	„architektonické	použití] jsou
následuj ící:
charakteristika	průhledné	neprůhledné	architektonické
% LTa (2°obs)	70	- 80	10 - 20	20 - 70
% UV	<	40	< 15	< 30
% IR	<	25	< 15	< 30
% TS	<	45	< 25	< 40

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 znázorňuje křivky závislosti propustnosti na vlnové délce pro různá provedení vynálezu při tloušťce skla 7,85 mm (0,309 in).

Obr. 2 představuje boční pohled na automobil s okny v provedení podle vynálezu.

Obr. 3 představuje pohled zpředu na obydlí s architektonickým oknem v provedení podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Vynález je blíže popsán v souvislosti s některými příklady a provedeními.

Příklady 1 až 11

Ze základního kmene, obsahujícího dále uvedené složky (vztaženo na 1000 dílů písku), bylo vícestupňovým procesem vyrobeno jedenáct (11) příkladů skla:

složka (díly)	hmotnost
písek	1000
uhličitan sodný	318
dolomit	244,22
vápenec	85, 52
síran sodný	14,25
oxid železitý	14,13
uhlík	0, 74
dusičnan sodný	2,25

Tento kmen byl běžným způsobem roztaven a přeměněn na střepy.

Střepy měly tmavě zelenou barvu a toto složení v hmotnostních procentech:

	SiO₂	(XRF, BD)	72,35, 72,40
	Na₂0		13,75
	CaO		8,72
	MgO		3, 81
	A1₂O₃		0,16
	K₂O		0, 04
	so₃		0, 02
	Tio₂		0, 04
	F e₂O₃		0, 88
	FeO		0, 23
Tyto	základní skleněné střepy	(vzorky po 100 g) pak byly
smíseny	s přídavnými barvicími	sloučeninami a tavicími
přísadami	(v různém množství), uvedenými v následující tabulce.
Jako barvicí	sloučeniny byly použity oxid železitý (Fe₂O₃),
práškový	kovový selen (Se), práškový oxid kobaltu (Co₃0₄) ,
práškový	oxid	chromitý (Cr₂O₃) a uhlík (koks) . Práškový Cr₂0₃

byl jemně mletý, aby byla minimalizována tvorba chromitových kamínků. Každý jednotlivý vzorek pak byl vložen do kovového platinového kelímku a taven v elektrické peci po dobu 4 1/2 h při 1540 °C (2800 °F) . Tavenina pak byla z pece jednou odebrána pro fritování. Fritování spočívalo v nalití taveniny do vody, rozdrcení na prášek, vysušení prášku a opětném roztavení. Fritování bylo použito k urychlení homogenizace.

Konečná tavenina byla pomocí grafitové formy odlévána na skleněné pecičky. Pecičky byly žíhány po dobu 1 h při 620 °C (1150 °F) a pak ponechány vychladnout na teplotu místnosti. Každý vzorek skla pak byl po obou stranách vybroušen a vyleštěn a byla provedena požadovaná spektrální měření. Pak byly vzorky podrobeny rentgenové fluorescenční analýze (XRF) s rozptylem vlnové délky pro stanovení jednotlivých přítomných oxidových složek. Bor byl měřen mokrou chemickou cestou pomocí ICP (spektroskopie indukčně vázaného plasmatu). % redukce FeO bylo stanoveno metodou popsanou ve výše citovaném patentu US 5,308.805 (s výjimkou, že místo uvedeného faktoru 110 byl zde použit faktor 113) . Zde použité procento propustnosti je při

1050 nm, nikoli při 1060 nm jako v patentu US 5, 308.805. Uváděné spektrální vlastnosti jsou pro tloušťku skla 4,09 nm (tj. 0,161 in).

co 'í

OJ

Ί.:

ΗΊ

K nΌ» 'N rd fO

I—I O Λ <0

Ό tO I—I Λ4 Ή >M a

Příklady 12 až 13

Následující příklady skel byly formulovány v průmyslovém měřítku s použitím běžné kontinuální pece typu „Siemens:

složky kmene (vztaženo na 1000 dílů písku)

příklad 13 (díly)	složka	příklad 12 (díly)
1000	písek	1000
324,17	uhličitan sodný	324,17
247,5	dolomit	247,5
83, 08	vápenec	83, 08
13,33	borax	13,33
8,5	síran sodný	8,5
26,46	oxid železitý	26,66
1,29	chromit železa	1, 408
0, 59	oxid kobaltu	0,57
0,45	selen	0, 425
1137	střepy	1137

Množství oxidu železitého a ostatních použitých barviv odráží úpravy vyžadované použitými střepy.

Tyto	šarže	byly	roztaveny a n;	a běžné lince pro plavené
sklo (s cínovou	lázní	.) tvarovány na	skleněné tabule o tloušťce
4,09 mm (	0,161	in) .	Analýzou (výše	uvedenými metodami) bylo
zjištěno	následující konečné	základní složení skla
v hmotnostních	procentech (množství barviv v hmotnostních
procentech	je uvedeno	výše v tabulce	1) :
složka			příklad 12	příklad 13
Si0₂			70, 64	70, 69
Na₂0			13, 62	13, 69
CaO			8,72	8,74
MgO			3,74	3,76
so₃			0, 209	0,205
K₂O			0, 054	0,051
Al₂0₃			0, 225	0,220

TiO₂ 0, 022 0,023

Ve všech příkladech 1 až 13 nebylo obsaženo větší než stopové množství NíO (tj. méně než 0,0005 % hmotn.).

Příklad 14

S použitím v podstatě týchž množství složek kmene, jaká jsou uvedena výše, byl na standardní lince pro plavené sklo s cínovou lázní vytvořen další příklad skla. Výsledné sklo (s průměrnými hodnotami složení z analýzy na straně cínu a na straně vzduchu) mělo toto složení v hmotnostních procentech:

složka		% hmotnostní
SiO₂		71,29
Na₂0		13,69
CaO		8,752
MgO		3,781
S0₃		0,206
K₂O		0,0505
A1₂O₃		0,216
TiO₂		0, 023
B₂0₃		0,27 (% podle ICP)
Fe₂0₃		1,252
Se		0,0030
Cr₂O₃		0,0228
Co₃0₄		0,0210
Kompozice obsahovala pouze	stopové množství NiO. Výsledné
sklo mělo tloušťku	4,09 mm (0,161 in) a tyto charakteristiky:
LTa (%)	17,44	x 0,3102
UV (%)	8,95	y 0,3332
IR (%)	12,35	L* 48,78
TS (%)	15,50	a* -2,96
DW (nm)	551,38	b* 2,95
Pe (%)	4,60

Uváděné hodnoty „x a „y představují konvenční barevné koordináty CIE podle publikace CIE 15.2 (1986) a ASTM E 308-90 pro zdroj C. Spektrální hmotnostní procento FeO bylo 0,30 a % redukce bylo 24,0. Procento T (propustnosti) při 1050 nm bylo 7,55 (použito k výpočtu % redukce jako podle patentu US 5,308.805, kde je uvedeno jako „ferrous value).

Příklady 15 až 19

Následující příklady jsou uvedeny pro demonstraci druhého aspektu vynálezu, kdy bylo zjištěno, že B₂O₃ má překvapivý a synergický účinek na skla obsahující Fe₂O₃ a nikoli pouze specifická „neprůhledná skla podle prvního aspektu vynálezu, demonstrovaného v příkladech 1 až 14.

V těchto příkladech byly použity v zásadě stejné složky kmene jako v příkladech 1 až 11 pro formulování počátečních tmavě zelených skel, s tou výjimkou, že v těchto příkladech 15 až 19 byla přidávána kyselina boritá v různých množstvích pro stanovení účinku na absorpční vlastnosti. Stejně jako kyselina boritá byl přidáván uhlík (jak je uvedeno dále) v dílech na 100 dílů základních skleněných střepů. Nejprve byly vytvořeny střepy a smíseny s požadovaným množstvím kyseliny borité a uhlíku k získání dále uvedených výsledků¹’. Sklo pak bylo znovu roztaveno a byla provedena analýza ke stanovení konečného složení a charakteristik.

¹¹ V příkladu 15 nebyla přidávána kyselina boritá ani uhlík. V ostatních příkladech bylo přidáváno (v dílech):

	př. 16	př. 17	př. 18	př. 19
kyselina boritá	0,9	1,8	3, 6	5,4
uhlík	0, 06	0,12	2,0	0,36

Zkušební taveniny č. 16 až 19 byly redukovány uhlíkem pro snížení propustnosti v důsledku FeO pod hodnotu zkušební taveniny v podstatě neobsahující bor (tj. č. 15 obsahuje pouze malé množství boru v důsledku nečistot ve kmeni) pro eliminaci možného vlivu na propustnost v důsledku účinků oxidace. Kyselina boritá a uhlík byly přidávány úmyslně bez náhrady Fe₂O₃, takže v testovaných taveninách obsahujících bor bylo méně celkového Fe₂O₃, aby byla vyloučena možnost boritých zkušebních tavenin obsahujících více Fe₂0₃.

Důvodem udávání dvou množství Fe₂O₃ (celkové železo) je uvádění výsledků získaných analýzou XRF a výpočtem. Má se za to, že vypočtená množství jsou přesnější díky zdánlivé interferenci, ke které docházelo během analýzy XRF. Tato aberace však neovlivňuje platnost dosažených závěrů. První uváděné měření bylo prováděno při skutečné tloušťce vzorků (například 7,92 mm, tj. 0,312 in atd.). Další uváděná hodnota odráží úpravu první hodnoty na tloušťku 7,85 mm (0,309 in) a je považována za nejpřesnější výsledek. Pak byly z hlediska

pohledu	jak architektonického,	tak automobilového	využití
uvedené	hodnoty opět upraveny, aby simulovaly	tloušťku skla
5,56 mm	(0,219 in),	resp.	4,09 mm	(0,161	in). Získané výsledky
jsou uvedeny v následující	tabulce	•
Tabulka	2
			15	16	17	18	19
chemické		Na₂0	13,743	13,654	13,561	13,410	13,227
složení		CaO	8,718	8,716	8,717	8,725	8,711
		MgO	3, 813	3, 796	3,779	3, 743	3, 724
		A1₂O₃	0,173	0,173	0,174	0,175	0,181
		so₃	0,146	0,123	0,108	0,109	0, 068
		K₂o	0, 043	0, 043	0, 042	0, 041	0,041
		Tio₂	0, 039	0, 039	0, 040	0, 039	0, 040
	(BD)	Sio₂	72,411	72,056	71,680	70,862	70,104
	(XRF)	Sio₂	71,425	71,197	71,056	70,541	70,330
	(XRF)	Fe₂O₃	0, 894	0, 900	0, 899	0, 896	0,904
	(vypočt.)	Fe₂0₃	0,894	0, 888	0,882	0,872	0,860

přibližné procento	B2O3	0, 02	0,5	1	2	3
tloušťka (mm)		7,92	8,58	7,54	7,95	7,72
zdroj A - 2° pozor.		52,71	49, 42	52, 85	50, 95	50,34
UV solární		20, 24	17, 63	19, 66	16, 90	15, 71
celkové solární		24,59	22,40	24,72	23,56	23, 51
IR solární		3, 62	2,50	3,58	3,20	3, 61
přepočtená tloušťka	(mm)	7,85	7,85	7,85	7,85	7,85
zdroj A - 2° pozor.		52, 98	52,01	51,73	51,32	49,86
UV solární		20,47	19, 68	18,76	17,18	15,37
celkové solární		24,78	24,13	23, 93	23,81	23,18
IR solární		3,72	3,29	3, 19	3, 32	3,44
přepočtená tloušťka	(mm)	5, 56	5, 56	5,56	5, 56	5,56
zdroj A - 2° pozor.		61, 91	61, 09	60, 85	60,52	59,31
UV solární		29,00	28,12	27,00	25,14	23, 10
celkové solární		32, 25	31,44	31, 20	31,16	30,70
IR solární		8,81	8,02	7,83	8,08	8,32
přepočtená tloušťka	(mm)	4,09	4,09	4,09	4,09	4,09
zdroj A - 2° pozor.		68,57	67,88	67, 68	67,42	66, 43
UV solární		36,95	36,09	34,78	32,80	30,72
celkové solární		39, 68	38,75	38,48	38,51	38,19
IR solární		15,86	14,75	14,48	14,84	15,19
Význam našeho	obj evu j e	zřejmý	z porovnání výsledků	v této
tabulce a křivek	na obr.	1. Př	ídavkem	boru	v požadovaném

množství podle vynálezu k sodno-vápenato-křemičitému sklu, které obsahuje nízké množství železa, vykazuje sklo více žádoucí kombinaci charakteristik propustnosti, zejména UV, celkové sluneční (TS) a IR propustnosti, při nižší úrovní celkového železa než by byla nutná bez přídavku boru.

Přestože tento jev není plně pochopen, zdá se, že zavedení boru do sodno-vápenato-křemičitého skla, které obsahuje železo, mění absorpci železitého a železnatého iontu. Přídavek boru do skla, které obsahuje železo, vede na první pohled ke snížené absorpci železnatých iontů, zatímco absorpce železitých iontů vzrůstá. Na první pohled se tedy jeví, že existuje redox vztah mezi snižováním absorpce železnatých iontů a zvyšováním absorpce železitých iontů, tj. dochází ke konverzi dvojmocného železa na trojmocné oxidací. Ve skutečnosti však nejde o redox efekt, protože bylo zjištěno, že po redukci skel, která obsahují bor, za účelem získání alespoň původního množství absorpce železnatých iontů ve skle bez boru dojde k celkovému zvýšení absorpce železitých iontů ve skle s borem, což odrážejí výsledky UV ve výše uvedené tabulce a na obr. 1. Jinými slovy, sodno-vápenato-křemičité sklo, které obsahuje železo, má větší schopnost absorpce celkového světla, je-li bor přítomen, než sklo bez boru. Redukčním činidlem použitým v tomto případě byl uhlík, avšak k dosažení téhož cíle je možno použít i jiných redukčních nebo méně oxidačních činidel.

Zdá se, že se jedná také o to, že jak se zvyšuje bor v sodno-vápenato-křemičitém skle, které obsahuje železo, a sklo je redukováno nebo méně oxidováno, může se propustnost pro světlo ve viditelné oblasti snižovat a může být nutné snížit celkové železo k zachování původní propustnosti světla ve viditelné oblasti, přestože výsledné sklo by mělo s menším množstvím celkového železa stejné nebo příznivější charakteristiky propustnosti UV, TS nebo IR. Jinými slovy, sklo s podobnou propustností ve viditelné oblasti je možno získat pomocí boru s použitím méně celkového železa než je to možné bez boru. Se zvýšením boru se také tradiční pík propustnosti, normálně spojený s propustností trojmocného železa, v 370 nm (vyplývající z absorpce železitých iontů při 380 nm) významně změní vlivem určitého typu absorpce navíc a vede k příznivější absorpci UV, jak je znázorněno na obr. 1.

Tento koncept může být použit u všech sodno-vápenatokřemičitých skel, která obsahují železo, tj. u zeleného, modrého, šedého, bronzového atd., a to jak u světlé, tak u tmavé verze.

Z výše uvedeného popisu jsou odborníkovi zřejmé různé další znaky, modifikace a zlepšení. Tyto znaky, modifikace a zlepšení se považují za součást vynálezu, jehož rozsah je dán následujícími patentovými nároky:

42oi -n

PATENTOVÉ” ~σ xa !

C T3 1— 70 C5= M _S	C5 1	O
	τα 1	-C
Z	> 1	ZZZ
0 O —1 <	σ 1	i»’ ,-J

NÁROKY”'

Claims

NÁROKY”'

1. V podstatě bezniklové sodno-vápenato-křemičité sklo, vyznačující se tím, že v základním složení obsahuje ve vyjádření na bázi oxidů v hmotnostních procentech

Sio₂ 68-75 Na₂0 10-18 CaO 5-15 MgO 0-5 A1₂O₃ 0-5 K₂0 0-5

a barviva ve vyjádření na bázi oxidů v hmotnostních procentech

Fe₂O₃ (celkové železo!

FeO

C03O4

Se

Cr₂O₃ asi 1,10 - 1,28 asi 0,22 - 0,33 asi 0,018 - 0,025 asi 0,0022 - 0,0040 asi 0,01 - 0,04 kde procento redukce celkového železa na FeO je asi 20 až 30 %, přičemž toto sklo, měřeno při nominální tloušťce 4 mm, má světelnou propustnost menší než asi 24 %, celkovou propustnost sluneční energie menší než asi 23 % a barvu definovanou koordinátami CIELAB

L* a* b*

50 ± 10

-5 ± 5

0 ± 10.
2. Sklo podle nároku 1, vyznačující tím, že má barvu definovanou koordinátami CIELAB

L*

49 + 2

-4 ± 2 b*
3 ± 2.

3. Sklo podle nároku 1, vyznačující se tím, že, měřeno při uvedené nominální tloušťce, má světelnou propustnost menší než 23 %.
4. Sklo podle nároku 3, vyznačující tím, že světelná propustnost je mezi asi 16 a 20 %.
5. Sklo podle nároku 1, vyznačující se tím, že, měřeno při uvedené nominální tloušťce, má celkovou propustnost sluneční energie menší než 19 %.
6. Sklo podle nároku 5, vyznačující se tím, že celková propustnost sluneční energie je mezi asi 13 a 17 %.
7. Sklo podle nároku 1, 3 nebo 5, vyznačující se tím, že, měřeno při uvedené nominální tloušťce, má propustnost ultrafialového záření menší než asi 15 %.
8. Sklo podle nároku 7, vyznačující se tím, že propustnost ultrafialového záření je menší než 13
9.

tím, 12 %.

Sklo podle nároku 7, vyznačující se že propustnost ultrafialového záření je mezi asi 8 a
10. Sklo podle nároku 1, 3 nebo 5, vyznačující se tím, že, měřeno při uvedené nominální tloušťce, má propustnost pro infračervenou energii menší než asi 20 %.
11. Sklo podle nároku 10, vyznačující se tím, že propustnost pro infračervenou energii je menší než
12. Sklo podle nároku 10, vyznačující se tím, že propustnost pro infračervenou energii je mezi asi 9 a 16 %.
13. Sklo podle nároku 1, 3 nebo 5, vyznačující se tím, že, měřeno při uvedené nominální tloušťce, má dominantní vlnovou délku mezi 490 a 565.
14. Sklo podle nároku 13, vyznačující se tím, že dominantní vlnová délka je mezi 520 a 565.
15. Sklo podle nároku 1, 3 nebo 5, vyznačující se tím, že, měřeno při uvedené nominální tloušťce, má excitační čistotu menší než asi 11 %.
16. Sklo podle nároku 15, vyznačuj ící tím, že excitační čistota je menší než 8 %.
17. Sklo podle nároku 15, vyznačuj ící tím, že excitační čistota je mezi asi 2,5 a 6,5
18. Sklo podle nároku 1, vyznačující se tím, že, měřeno při uvedené nominální tloušťce, má charakteristiky

o. Ό LTa (2° obs.) 16 - 20 Q. Ό TS méně než 17 0. Ό UV méně než 13 O, 'Q IR méně než 17 barva (CIELAB) L* = 47 - • 51

a* = -4 ± 2 b* = 3 ± 2.
19. Sklo podle nároku 18, vyznačující se tím, že ve složení dále obsahuje B₂0₃ v množství až asi 5 %.
20. Sklo podle nároku 19, vyznačující se tím, že B₂O₃ je přítomen v množství menším než 1 %.
21. Sklo podle nároku 19, vyznačující se tím, že B₂O₃ je přítomen v množství menším než 0,5 %.
22. Sklo podle nároku 19, vyznačující se tím, že B₂0₃ je v množství mezi asi 0,26 až 0,27 % a celkové železo mezi asi 1,24 až 1,26 %.
23. Sodno-vápenato-křemičité sklo, vyznačuj ící se t 1 m , že v základním složení obsahuje ve vyjádření na bázi oxidů v hmotnostních procentech

SiO₂ 68-75 Na₂O 10-18 CaO 5-15 MgO 0-5

a obsahuje jako barvivo železo (Fe₂O₃ jako celkové železo) v množství 0,5 až 1,3 % hmotn., přičemž toto sklo, měřeno při nominální tloušťce 4 mm, má charakteristiky

A1₂O₃ 0-5 K₂O 0-5 B₂O₃ 0,05-5

LTa (2° obs.) 10-80 % UV méně než 40 % IR méně než 25 %TS méně než 45
24. Sklo podle nároku 23, vyznačující se tím, že se jedná o průhledné okno automobilu a hodnota %

LTa je 70 až 80.
25. Sklo podle nároku 23, vyznačující se tím, že má charakteristiky

LTa (2° obs.) 10-20 % UV méně než 15 % IR méně než 15 % TS méně než 25.
26. Sklo podle nároku 25, vyznačující se tím, že se jedná o neprůhledné okno automobilu.
27. Sklo podle nároku 23, vyznačující se tím, že železo je přítomno v množství asi 0,8 až 0,9 % hmotn. a B₂O₃ v množství asi 0,05 až 1,01 % hmotn.
28. Sklo podle nároku 27, vyznačující se tím, že B₂O₃ je přítomen v množství asi 0,1 až 0,5 %.
29. Sodno-vápenato-křemičité sklo, vyznačuj ící se t í m , že v základním složení obsahuje ve vyjádření na bázi oxidů v hmotnostních procentech

SiO₂ 68-75 Na₂0 10-18 CaO 5-15 MgO 0-5 Al₂0₃ 0-5 K₂O 0-5 B₂O₃ 0,05-5

a obsahuje jako barvivo železo (Fe₂O₃ jako celkové železo) v množství U,5 až 1,3 % hmotn., přičemž toto sklo, měřeno při nominální tloušťce 6 mm, má charakteristiky

LTa (2 ° obs.) 20-70 % UV méně než 30 % IR méně než 30 % TS méně než 30.
30. Sklo podle nároku 29, vyznačující se tím, že se jedná o architektonické okno.
31. Sklo podle nároku 23 nebo 29, vyznačuj ící se tím, že uvedených charakteristik při nominální tloušťce je dosaženo bez dalších přísad pro úpravu UV nebo IR.