有色金屬貼層平板玻璃的應(yīng)用

有色金屬貼層平板玻璃的應(yīng)用

3.6色貼層平板玻璃生產(chǎn)技術(shù)又稱第一顏色又稱第二顏色玻璃，是由無色透明平板的玻璃基和無色或乳白色涂層的組合而成的。無色基片厚度為5.6m，無色涂層厚度為0.5.1mm。它通常用于建筑裝置，如購物中心、展覽室、會議、車站、酒店、前廳、餐廳等。乳白色貼層玻璃也可作飾面玻璃。有色貼層玻璃通過砂雕、刻花、化學(xué)蝕刻等表面處理后,達(dá)到套料刻花玻璃的藝術(shù)效果,用作屏風(fēng)、壁畫、鑲嵌畫。前蘇聯(lián)、東歐等國長期用垂直引上法生產(chǎn)此產(chǎn)品,我國尚屬開發(fā)階段。有色貼層平板玻璃所用透明平板玻璃在普通平板玻璃池窯中熔化,經(jīng)通路、大梁流入引上室,引上室槽子磚底部和側(cè)面各有一槽口,底部槽口形狀與普通槽子磚相似,透明玻璃由底部槽口涌入,形成板根。有色玻璃則在引上室側(cè)面的小池窯內(nèi)熔化,熔化好的有色玻璃液經(jīng)流槽直接進(jìn)入槽子磚側(cè)面的槽口,緊貼于透明玻璃板根表面,隨引上機(jī)引上而形成有色貼層平板玻璃,此工藝的特點(diǎn):⑴變換玻璃顏色方便,池窯不必?fù)Q料,只需在側(cè)面小池窯內(nèi)變換色料,即可生產(chǎn)多種顏色的貼層玻璃。⑵節(jié)省著色劑用量,特別是價(jià)格昂貴又易揮發(fā)的鎘紅、硒粉,就使有色貼層平板玻璃的成本比整體著色平板玻璃低。此外,小窯的顏色比大窯易于控制。⑶利用現(xiàn)有垂直引上設(shè)備,可生產(chǎn)厚1mm以上的有色貼層大塊玻璃。生產(chǎn)效率比用冕冠法(吹制—攤平法)制造套色平板玻璃高很多,玻璃平整度與一般引上法相似,不必進(jìn)行研磨和拋光,而用輥壓法生產(chǎn)的套色玻璃,還要進(jìn)行研磨和拋光。透明有色貼層平板玻璃在小池窯熔化,池窯的深度不超過0.6m,熔化溫度1450～1480℃。乳濁玻璃由于易揮發(fā),一方面要降低池窯深度,以縮短在池窯內(nèi)停留時(shí)間,池深在0.3～0.4m為合適,另一方面熔化溫度要降低,一般在1300～1350℃之間。貼層玻璃中有色層厚度可由小池窯經(jīng)流槽送入槽子磚側(cè)口的有色玻璃液面來控制。小池窯中加入配合料愈多,有色玻璃液面升高,有色玻璃液對槽子磚壓力加大,進(jìn)入槽口玻璃液增多,有色玻璃貼層厚度增加。有色貼層平板玻璃的引上速度比普通無色平板玻璃要低,根據(jù)玻璃基片及貼層的厚度來定,一般5～6mm玻璃(貼層厚0.5～1mm),引上速度為18～20m/h,厚2.5～3mm玻璃,引上速度可提高到30～33m/h。有色貼層平板玻璃成分是在一般平板玻璃成分的基礎(chǔ)上進(jìn)行微調(diào)。有色貼層玻璃的膨脹系數(shù)與透明基片的膨脹系數(shù)應(yīng)匹配,允許有色貼層玻璃的線膨脹系數(shù)比無色基片小3×10-7℃-1以下,如有色貼層玻璃的膨脹系數(shù)大于基片,有色貼層玻璃內(nèi)會出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋。有色貼層的厚度與玻璃顏色有關(guān)。當(dāng)采用強(qiáng)烈著色劑,如氧化鈷時(shí),貼層厚度不宜超過0.1～0.2mm,如采用硒鎘紅時(shí),有色貼層的厚度以1mm為宜,如果太薄的貼層就不易顯色。表3-11的基礎(chǔ)玻璃分別加入表3-12中著色劑,澄清劑、還原劑,No1為橙黃色、No2為茶黃色,No3為綠色,No4為藍(lán)色、No5為紫色、No6為乳白色,No7為橙黃色乳濁玻璃成分,NoB為有色乳濁玻璃成分,B8～B10即在基礎(chǔ)成分B中加入不同著色劑后呈現(xiàn)不同顏色,NoB8為茶黃色乳濁玻璃,NoB9為草綠色乳濁玻璃,NoB10為天藍(lán)色乳濁玻璃,NoB11為紫色乳濁玻璃。3.7吸熱玻璃的特點(diǎn)20世紀(jì)50年代國外在汽車風(fēng)擋、建筑上即已使用了整體著色吸熱平板玻璃。我國在70年代開始生產(chǎn)整體著色吸熱平板玻璃,到了80年代此產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于建筑幕墻上,90年代很多民居也都采用。雖然鍍膜的吸熱玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃有很多優(yōu)點(diǎn),但存在價(jià)格高、膜層易脫落的缺點(diǎn),所以整體著色平板玻璃有價(jià)格優(yōu)勢,也就有一定的市場。至今不少工廠仍在生產(chǎn),主要用于建筑門窗、幕墻、家具、玻璃鏡、燈具、汽車玻璃,也可加工為磨光玻璃、夾絲玻璃、夾層玻璃、鋼化玻璃、中空玻璃等。普通無色平板玻璃80%太陽能可透過,7%被反射,13%為玻璃吸收。太陽輻射到普通無色玻璃后的結(jié)果,導(dǎo)致加熱室內(nèi)物體,使物體本身成為7.5～14μm的紅外輻射源,而普通平板玻璃對此范圍紅外波長是不能透射出去的,結(jié)果在室內(nèi)形成“熱效應(yīng)”。吸熱玻璃指吸收太陽光譜中紅外線部分,防止室內(nèi)受太陽輻射的熱能,減少室內(nèi)的總熱量。圖3-5為吸熱玻璃的選擇性透光曲線,a為理想的吸熱玻璃,b為實(shí)際吸熱玻璃,c為普通窗玻璃。一般吸熱玻璃平均吸熱指數(shù)為:吸收率43%,反射率7%,透過率50%。而被吸收熱能29%輻射到室外,14%輻射到室內(nèi),因此吸熱玻璃輻射到室內(nèi)的總熱量為50%+14%=64%。普通玻璃輻射到室內(nèi)熱量為80%,吸熱玻璃比普通窗玻璃進(jìn)入室內(nèi)的熱量要低23%。整體著色吸熱玻璃是在玻璃中加入著色劑,如氧化鐵、氧化鈷、氧化鎳、氧化鉻、氧化銅以及硒等,使玻璃著色而具有較高吸收紅外線性能。整體著色吸熱玻璃在可見光區(qū)也有特征吸收峰,可見光吸收率比理想吸熱玻璃有所降低,根據(jù)加入著色劑的種類及用量而呈現(xiàn)不同顏色,如灰色、茶色,藍(lán)色、綠色、古銅色、青銅色、粉紅色等。此類型吸熱玻璃有下列特點(diǎn):⑴吸收太陽能的輻射熱。吸熱玻璃的顏色和厚度不同,吸收熱值也不同,表3-13為吸熱玻璃和平板玻璃的透熱率對比。由表3-13很明顯地看出吸熱玻璃降低透過熱值。⑵對可見光呈選擇性吸收,使光線柔和,既防眩又呈悅目的色彩。不同顏色吸熱玻璃對可見光、紅外、紫外吸收率如表3-14所示。國內(nèi)一般要求吸熱玻璃(5mm厚)的可見光透射率和太陽能直接透射率見表3-15。實(shí)際上可見光的熱效應(yīng)也很大,要占太陽能總輻射熱的44%～46%,因此整體著色玻璃對可見光透過率比透明玻璃有所減少,也有利于吸熱。⑶吸收太陽能中紫外線。從表3-14可知,不同品種吸熱玻璃減少紫外線對室內(nèi)家具、器皿、服裝、書籍、字畫、檔案等的損害,同時(shí)也減少了紫外線帶來的熱量,因?yàn)樽贤饩€也占太陽能提供總熱量的2%～4%。⑷具有一定的透明度,可觀察窗外景物。⑸可用浮法、垂直引上、平拉、壓延法大量生產(chǎn),比鍍層玻璃成本要低。整體著色平板玻璃成分設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到下列幾點(diǎn):⑴吸熱性能要達(dá)到要求需要加入能吸收紅外線的成分,如氧化亞鐵(FeO),在1.0～3.0μm(太陽輻射紅外區(qū)為0.75～2.5μm)吸收能力比較強(qiáng),而且很少吸收可見光,含F(xiàn)eO低的玻璃基本上不吸收紅外線。所以吸熱玻璃中,無論藍(lán)、綠、青銅、灰、棕、茶黃色中均有不同含量的FeO。玻璃成分中FeO的含量可根據(jù)光譜中特征峰按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:[FeO]=-0.25635×(c)(T1000/100)-0.08式中[FeO]—FeO含量%(質(zhì)量)T1000—4mm厚玻璃在1000nm波長的透過率如吸熱玻璃中引入0.5%～0.6%Fe2O3形態(tài)的氧化鐵,在熔化過程中氧化鐵常形成15%～20%FeO、Fe2O380%～85%比例,這樣,在玻璃成分中FeO的含量可達(dá)0.1%～0.11%,使玻璃有較好的吸熱性能。在玻璃中,FeO→Fe2O3建立了平衡狀態(tài),FeO/Fe2O3的比例與玻璃成分、總鐵量、還原劑品種及用量、熔化溫度和氣氛等條件有關(guān)。為了說明玻璃成分實(shí)際FeO含量,引入“亞鐵值”的概念,亞鐵值可用下列計(jì)算式:亞鐵值=111.13×[FeO]/[總鐵量]亞鐵值受配方和熔化條件的影響,加入同樣總鐵量(以Fe2O3計(jì))0.6%時(shí),在一種玻璃中的FeO為0.175%,亞鐵值為23%,而另一種玻璃中FeO為0.17%,亞鐵值為29.3%。用亞鐵值來控制吸熱玻璃性能上比較符合實(shí)際,因?yàn)榇酥挡粌H考慮到成分,而且反映了生產(chǎn)條件。由于FeO與Fe2O3間的平衡關(guān)系,FeO/Fe2O3比例隨總鐵量的增加而減少,所以用增加總鐵量來提高吸熱性能收效甚微,如氧化鐵總量超過1%,雖然增加總鐵量,FeO含量并不增加,但對玻璃色澤及其他性能帶來影響。溫度對FeO含量有較大影響,1400℃時(shí)為14.1%,溫度1540℃就增加到31.1%。加入還原劑有助于FeO的形成,工廠常用還原劑有碳粉、芒硝、氧化錫等,碳粉加入為配合料的0.1%～0.2%,加入過多會形成FeS,產(chǎn)生不美觀的黃綠色。國外在浮法藍(lán)色吸熱玻璃中加入Fe2O30.39%,SnO0.03%。⑵得到要求的顏色(主波長、色純度、總透過率的色度指標(biāo))及均勻著色(色差小)根據(jù)所需的顏色來選擇著色劑。國外已成功地在生產(chǎn)中用FeO著成藍(lán)色和綠色,如浮法藍(lán)色吸熱玻璃中加Fe2O30.39%,綠色吸熱玻璃中加Fe2O30.5%,其中FeO/Fe2O3的比例為0.3～0.4,而國內(nèi)在藍(lán)色玻璃中除了用Fe2O3外,還加CuO,有的還加少量Co2O3,國內(nèi)的綠色還有用鉻礦渣為著色劑的,含Cr2O3和Fe2O3。英國古銅色玻璃在玻璃成分中加入Se0.002%、Co3O40.004%、Fe2O30.3%為著色劑,前蘇聯(lián)則用Se0.0012%、Co2O30.0008%、Fe2O30.25%～0.28%進(jìn)行著色?；疑兴{(lán)灰色、綠灰色兩種,藍(lán)灰色由硒、鈷、鐵著色,英國用的著色劑為Fe2O30.3%、Co3O40.0085%、Se0.002%,前蘇聯(lián)為Fe2O30.25%～0.28%、Co2O30.0012%、Se0.0012%。綠灰色則用氧化鎳代替昂貴的硒,此種類型的著色劑為Fe2O30.308%、Co3O40.0064%、NiO0.04%。深灰色則用Fe2O3、Co2O3、Se、Cr2O3、NiO多種著色劑混合著色。在實(shí)際生產(chǎn)中則根據(jù)吸熱性能和要求的顏色,對著色劑用量和品種進(jìn)行調(diào)整,并控制一定的亞鐵值。顏色的均勻性用色差ΔE來表示,整體著色的浮法玻璃ΔE≤2.5,整體著色的普通平板玻璃ΔE≤3.0,色差ΔE值愈小,兩片試樣之間顏色不一致性愈小。⑶符合生產(chǎn)工藝要求吸熱玻璃可采用浮法、拉制和壓延法生產(chǎn),設(shè)計(jì)成分要符合成型方法對粘度曲線和表面張力等工藝性能要求,同時(shí)要考慮到熔制、退火的要求,也可根據(jù)吸熱玻璃成分特點(diǎn)對設(shè)備進(jìn)行改造,工藝制度也可作些調(diào)整。如鐵含量高,池窯深度適度減少,拉制速度降低。此外還要考慮到原料來源和成本問題,如SnO雖然還原效果較好,但成本高,國內(nèi)工廠大都用碳粉而不用SnO。吸熱玻璃基礎(chǔ)成分有鈉鈣硅酸鹽和磷酸鹽玻璃兩大系統(tǒng)。普通硅酸鹽玻璃對2000nm以下紅外線基本不吸收,而在2000～3000nm范圍吸收率有所增加,到5000nm幾乎全吸收,而太陽光中紅外在750～2500nm之間,此波段硅酸鹽玻璃沒有吸收能力,只有依靠另外加入FeO等對此段紅外波長能吸收的著色劑。但硅酸鹽玻璃成分的成本低廉,原料供應(yīng)充足,可適合于浮法、拉制法和壓延法生產(chǎn),因此吸熱平板玻璃大都采用一般平板玻璃所用SiO2-Al2O3-CaO-MgO-R2O系統(tǒng),只是作些微調(diào),具體成分見表3-16。磷酸鹽玻璃兒乎完全吸收紅外線,而且對可見光的透過率較高,但由于原料成本比較高,熔化工藝也較復(fù)雜,目前還是小規(guī)模試驗(yàn),未見報(bào)道有大規(guī)模生產(chǎn)。前蘇聯(lián)曾用拉制法制造的吸熱平扳玻璃,所用磷酸鹽玻璃成分為P2O570%、B2O33%、Al2O315%、K2O12%,另加FeO1.5%、碳粉0.2%,此玻璃在1350℃即可熔化,化學(xué)穩(wěn)定性也較好,在400～700nm可見光透過率為85%,而紅外線段僅透過7.9%。表3-16中No1為國內(nèi)平拉法生產(chǎn)的寶石藍(lán)玻璃,池窯熔化溫度為1550℃,加強(qiáng)1號小爐的還原氣氛,制得的玻璃可見光透過率為56.21%,太陽能輻射透過率50.15%,色差1.6NBS。No2為我國浮法生產(chǎn)茶色吸熱玻璃,在配合料中加入0.073%的煤粉和0.077%的芒硝,以達(dá)到所需的還原劑和含硫量。No3為日本浮法藍(lán)色吸熱玻璃,5mm厚玻璃透光率為77.3%,太陽輻射吸收率35.8%,直接透過率58.3%,反射率5.9%。No4為日本浮法古銅色吸熱玻璃,5mm透過率28.7%,太陽能輻射吸收率65%,反射率6.3%。No5為英國浮法淡灰色吸熱玻璃,4mm厚玻璃可見光透過率71%,太陽能輻射吸收率24%,太陽能反射率7%。No6為美國暗灰色不含NiO的浮法玻璃,FeO含量0.095%,亞鐵值1.644,太陽紅外線總透過率36.1%.No7為美國含NiO的暗灰色浮法吸熱玻璃,FeO含量0.146%,太陽紅外線總透過率25%,主波長502.9nm,色純度2.23%。No8為法國青銅色浮法吸熱玻璃