深入了解超白U型玻璃
2018-04-18
什麼是超白玻璃？
“超白玻璃是一種超透明低鐵玻璃，也稱(chēng)低鐵玻璃、高透明玻璃。它是一種高品質(zhì)、多功能的新型高檔玻璃品種，透光率可達(dá)91.5%以上，具有晶瑩剔透、高檔典雅的特性，有玻璃家族“水晶王子”之稱(chēng)。超白玻璃同時(shí)具備優(yōu)質(zhì)浮法玻璃所具有的一切可加工性能，具有優(yōu)越的物理、機(jī)械及光學(xué)性能，可像其它優(yōu)質(zhì)浮法玻璃一樣進(jìn)行各種深加工。”“世界上只有美國(guó)PPG、法國(guó)聖戈班、英國(guó)的皮爾金頓、日本的旭硝子、中國(guó)南玻、臺(tái)玻、信義集團(tuán)等少數(shù)企業(yè)掌握超白玻璃的生產(chǎn)技術(shù)，高昂的價(jià)格和優(yōu)良的品質(zhì)，使超白玻璃成了建築物身份的象徵。”
——百度百科
超白玻璃有什麼優(yōu)點(diǎn)？
1.玻璃的自爆率低。由於超白玻璃原材料中一般含有的NiS等雜質(zhì)較少，在原料熔化過(guò)程中控制的精細(xì)，使得超白玻璃相對(duì)普通玻璃具有更加均一的成分，其內(nèi)部雜質(zhì)更少，從而大大降低了鋼化後可能自爆的機(jī)率。
2.顏色一致性。
由於原料中的含鐵量僅為普通玻璃的1/10甚至更低，超白玻璃相對(duì)普通玻璃對(duì)可見(jiàn)光中的綠色波段吸收較少，確保了玻璃顏色的一致性。
3.可見(jiàn)光透過(guò)率高，通透性好。
大於91.5%的可見(jiàn)光透過(guò)率，具有晶瑩剔透的水晶般品質(zhì)，讓展示品更顯清晰，更能突顯展品的真實(shí)原貌。
4.紫外線(xiàn )透過(guò)率低。
相對(duì)於普通玻璃，超白玻璃對(duì)紫外波段的吸收更低，應(yīng)用於防紫外線(xiàn )的場(chǎng)所，如博物館等地區(qū)，可有效降低紫外線(xiàn )的通過(guò)，減緩展櫃內(nèi)的各種展品的褪色和老化，尤其對(duì)文物保護(hù)效果更加明顯。
為什麼普通玻璃是綠色的？
•大部分之所以呈綠色，是玻璃的原材料砂子中含有鐵元素
•玻璃中的鐵離子會(huì)吸收藍(lán)光和紅光，從而讓更多的綠光透過(guò)，所以玻璃呈現(xiàn)綠色[1]
•Fe2+ 會(huì)使玻璃呈藍(lán)綠色，Fe3+會(huì)使玻璃呈黃綠色， Fe2+ 對(duì)玻璃著色程度約是Fe3+的十倍[2]。
如何生產(chǎn)超白玻璃?
•增加玻璃透光率的兩(liǎng)個(gè)常用手段是
•儘量減少原材料的鐵元素
•儘可能讓Fe2+氧化成Fe3+，讓更多紅光透過(guò)
•讓Fe2+氧化成Fe3+的常用手段有兩(liǎng)個(gè)
•使用燃料熔化原材料（而非電極熔化），並製造過(guò)氧化氣氛
•在玻璃原材料中加入氧化劑
•氧化劑有兩(liǎng)種
•稀土氧化劑（二氧化鈰）：當(dāng)暴露於陽光達(dá)延長(zhǎng)的時(shí)間時(shí)，含有CeO2的玻璃會(huì)出現(xiàn)“暴曬”。“暴曬”或者“暴曬作用”是指將具有二氧化鈰的低鐵玻璃暴露於陽光導(dǎo )致該玻璃從淺黃色變成淺藍(lán)色，這是由於Ce3+被光氧化成Ce4+並且Fe3+被光還原成Fe2+。Fe2+比Fe3+吸收更多的光，這使得所述玻璃的透射率降低。[4]
•貴金屬氧化劑：成本高，穩(wěn)定性高。
不難看出，無(wú)論是使用高純度的原材料、採用過(guò)氧燃燒，還是使用貴金屬氧化劑，都需要有良好的技術(shù)基礎(chǔ)，並且需要承當(dāng)高昂的成本。
劣質(zhì)的超白建築玻璃是如何生產(chǎn)出來(lái)的?
1.在原材料中節(jié)省，使用含鐵量超標(biāo)的原材料。低鐵玻璃原材料的成本是普通玻璃的3倍，有些廠(chǎng)家為了節(jié)省原材料成本，會(huì)採購(gòu)低品質(zhì)的超白玻璃原材料。這不但增加了玻璃的含鐵量，而且增加了玻璃中的雜質(zhì)。2.為了彌補鐵含量過(guò)高對(duì)玻璃的影響，一些廠(chǎng)家會(huì)在原料中加入稀土氧化劑（二氧化鈰），但是這會(huì)讓玻璃呈現(xiàn)黃色調(diào)。為了綜合稀土帶來(lái)的黃綠色，又要加入硒、銣或錳等化合物，它們在玻璃中都能產(chǎn)生紫色或紫紅色，正好互補黃色調(diào)[3]。經(jīng)過(guò)這番調(diào)整，玻璃已不是理想中的“無(wú)色透鏡”，而是呈現(xiàn)“白霧色”。生活中冰和水就是無(wú)色透明的代表，而雪是白色的代表。
這些調(diào)整手段在要求不高的場(chǎng)合，如玻璃器皿，是合情合理的。可是稀土氧化劑會(huì)在太陽紫外線(xiàn )的作用下產(chǎn)生暴曬作用。如果作為建築玻璃幕牆、外牆使用，玻璃在1~2年之內(nèi)就會(huì)呈現(xiàn)紫色，並且失去原有的光澤。
上圖：XRF分析的結(jié)果，模擬5年戶(hù)外暴曬後，玻璃中60%的Ce3+會(huì)被氧化[4]。
參考文獻(xiàn)
[1]JAMES E. SHELBY.Glass Processing Course-Lecture 4. COLOR IN COMMERCIAL GLASSES.www.lehigh.edu/imi
[2]張為民,候英蘭.氧化鐵在玻璃中的著色.《玻璃》24卷 6期
[3]李梅，張曉偉，柳召剛，胡豔宏，杜長(zhǎng)順 .氧化鈰在玻璃中的應(yīng)用.《稀土》 , 2011 , 32 (3) :80-85
[4]D.E. King, F.J. Pern, J.R. Pitts, C.E. Bingham, and A.W. Czanderna. 'Optical Changes in Cerium-containning Glass as a Result of Accelerated Exposure Testing'. 26th IEEE photovoltaic Specialists Conference, September 29-October 3, 1997.
