具有高氧化的鐵含量的含鋰玻璃及其制造方法
【專利摘要】一種低紅外線吸收性鋰玻璃，其包括0.0005-0.015wt％，更優(yōu)選0.001-0.010wt％的FeO，并且氧化還原比是0.005-0.15，更優(yōu)選0.005-010。該玻璃可以化學(xué)回火和用于提供夜視鏡或者顯示器所用的沖擊觀察罩。提供了一種方法，通過將另外的氧化劑加入到批料中，來將玻璃制造方法從制造高紅外線吸收性鋰玻璃(其的FeO是0.02-0.04wt％和氧化還原比是0.2-0.4)變成低紅外線吸收性鋰玻璃。提供了第二方法，通過將另外的還原劑加入到該批料中，來將玻璃制造方法從制造低紅外線吸收性鋰玻璃變成高紅外線吸收性鋰玻璃。在本發(fā)明的一種實施方案中，該氧化劑是CeO2。本發(fā)明的一種實施方案包括根據(jù)所述方法制造的玻璃。
【專利說明】具有高氧化的鐵含量的含裡玻璃及其制造方法
[0001]交叉參考的相關(guān)申請
[0002]本申請要求2012年2月24日提交的，名稱為“LITHIUM CONTAINING GLASS WITHHIGH OXIDIZED IRON CONTENT AND METHOD OF MAKING SAME” 的美國臨時專利申請系列N0.61/602909的權(quán)益。申請系列號61/602909以其整體在此引入作為參考。
[0003]發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明涉及具有高氧化的鐵含量的玻璃，和涉及制造這樣的玻璃的方法，和更具體的，涉及一種方法，其將制造高紅外線吸收性玻璃(即，具有高減少的鐵含量的玻璃)的活動改變成制造低紅外線吸收性玻璃(即，具有低減少的鐵含量的玻璃)的活動，和由此制造的玻璃。這里還公開的是一種方法，其將制造低紅外線吸收性玻璃(即，具有低減少的鐵含量的玻璃)的活動改變成制造高紅外線吸收性玻璃(即，具有高減少的鐵含量的玻璃)的活動，和由此制造的玻璃。作為此處使用的，術(shù)語“活動”表示使用預(yù)定量的玻璃批料或成分來制造預(yù)定量的玻璃，例如但不限于平玻璃帶，其具有預(yù)定的一系列性能，例如但不限于光學(xué)和著色性能。
[0005]技術(shù)討論
[0006]在下面的討論中特別關(guān)注的是含鋰玻璃的制造。作為本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，含鋰玻璃通常用作基底來制造離子交換的增強玻璃。一種類型的含鋰玻璃公開在美國專利N0.4156755中(“下文稱作USPN ‘755 “)，該專利在此引入作為參考。
[0007]通常，鐵不是制造離子交換方法所用的含鋰玻璃所需的成分，但是少量鐵通常作為玻璃批料成分中的雜質(zhì)而存在于含鋰玻璃中，或者鐵被加入到玻璃批料中來提供具有期望性能的含鋰玻璃，例如但不限于光學(xué)和/或著色性能。作為市售玻璃中的Fe2O3的總氧化鐵含量取決于產(chǎn)品要求，但是通常是50-1200份/百萬{下文也稱作“PPM”}或者0.005-0.12%的總鐵，基于氧化物的重量(下文也稱作“重量百分比”或其被認為是透明玻璃組合物。更具體的，鐵的加入可以作為亞鐵的鐵(FeO)或者作為三價鐵的鐵(Fe2O3)來進行。在玻璃批料熔融期間，在三價鐵形式的鐵(Fe+++)和亞鐵形式的鐵(Fe++)之間達到平衡，并且具有大約25-30被％的亞鐵形式的鐵(Fe++)和70_75wt%的三價鐵形式的鐵(Fe+++)。氧化鐵Fe2O3是一種強紫外線輻射吸收劑，并且作為黃色著色劑用于玻璃中，和氧化亞鐵FeO是一種強紅外線輻射吸收劑，并且作為藍色著色劑用于玻璃中。在本發(fā)明的討論中特別令人關(guān)注的是氧化亞鐵FeO。
[0008]在加熱玻璃片的情況中，例如但不限于所述討論，在加熱含鋰玻璃片(下文也稱作“鋰玻璃片”)時，例如但不限于所述討論，在彎曲和成形之前，該鋰玻璃片的組合物通常包括0.02-0.04Wt%的氧化亞鐵(FeO)，和該鋰玻璃片的氧化還原比(下面詳細討論)是0.2-0.4。在含鋰玻璃(下文也稱作“鋰玻璃”)用于本發(fā)明的實踐中作為紅外線裝置的觀察窗(例如但不限于紅外線夜視鏡)，或者作為透明的裝甲或者航天窗體的部件的情況中，該氧化亞鐵優(yōu)選的范圍是0.001-0.01Owt %，和該鋰玻璃優(yōu)選的氧化還原比是0.005-0.10。較高的氧化亞鐵的Wt%用于在加熱鋰玻璃片來增加紅外線波長的吸收時，來降低鋰玻璃片的加熱時間以達到彎曲溫度。較低的氧化亞鐵的Wt%用于根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，將鋰玻璃用于紅外線裝置的觀察窗，來增加紅外線能量穿過該觀察窗的透射百分率。
[0009]從制造高紅外線吸收性(下文也稱作“HIRA”)鋰玻璃的活動變成制造低紅外線吸收性(下文也稱作“LIRA”)鋰玻璃的活動，和/或從制造本發(fā)明的LIRA鋰玻璃變成制造HIRA鋰玻璃的活動的缺點之一是從一個活動結(jié)束時(例如制造HIRA鋰玻璃的活動結(jié)束時)開始到接下來的活動開始時(例如制造LIRA鋰玻璃的活動開始時)為止的期間所產(chǎn)生的玻璃的量，其滿足LIRA鋰玻璃或者HIRA鋰玻璃的規(guī)格。處于作為LIRA鋰玻璃和HIRA鋰玻璃使用的規(guī)格之外的玻璃通常被廢棄或者作為碎玻璃使用。現(xiàn)在本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解在從一個活動變到另一活動期間所制造的玻璃被廢棄是昂貴的，這歸因于鋰玻璃相對高的批料成本和制造不可用的玻璃或者臨界品質(zhì)的玻璃所浪費的時間。
[0010]所以，有利的是提供一種方法，其使得與從制造可用的HIRA鋰玻璃或者可用的LIRA鋰玻璃的活動分別變成制造可用的LIRA鋰玻璃或者可用的HIRA鋰玻璃的活動相關(guān)的缺陷最小化或者消除該缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的一種非限定性實施方案涉及一種玻璃組合物，其包括下面的組分等:
[0012]

【權(quán)利要求】
1.一種玻璃組合物，其包含:
和選自下面的氧化劑:大于O至0.5(^1:%的氧化鋪、大于O至0.75wt%的氧化猛及其混合物，并且氧化還原比范圍在0.005-0.15。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃組合物，其中氧化鈰范圍在0.01-0.15wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃組合物，其中FeO范圍在0.001-0.01Owt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃組合物，其中Fe2O3(總鐵)范圍在50-200ppm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃組合物，其中該氧化還原比范圍在0.005-0.10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃組合物，其中該氧化劑選自0.02-0.45Wt%的氧化鈰、0.02-0.50被％的氧化錳及其混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃組合物，其中FeO范圍在0.001-0.010wt% ;總鐵范圍在50-200ppm ;氧化還原比范圍在0.005-0.10，以及氧化劑選自0.02-0.45wt%的氧化鈰、0.02-0.50wt%的氧化錳及其混合物。
8.一種用于觀察輻射紅外線能量的裝置，該裝置包含具有至少一個通路的外殼，該通路具有第一開口端和第二開口端，用于觀察輻射的紅外線能量的透鏡系統(tǒng)，改進包括: 與所述通路的一端相鄰安裝的化學(xué)回火沖擊玻璃透鏡，該沖擊玻璃透鏡包含第一表面，相對的第二表面和在該沖擊玻璃透鏡的第一和第二表面之間的玻璃段，該玻璃段包含:組分范圍
S1260-63wt%
Na2O10-12wt%
Li2O4-5.5wt%
Al2O317-19wt%
ZrO23.5-5wt%
(Al2O3+ ZrO2) 21.5-24wt%FeO0.0005-0.015wt%
Fe2O3 (總鐵)50-1200ppm; 和選自下面的氧化劑:大于O至0.5(^1:%的氧化鋪、大于O至0.75wt%的氧化猛及其混合物，并且氧化還原比范圍在0.005-0.15。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中該透鏡的可見光透射率大于88%，紅外線透射率大于80 %，紅外線觀察透射率大于80 %，該透射率是對于厚度為0.223英寸(5.7毫米)的玻璃透鏡而言的。
10.根據(jù)權(quán)利要 求8的裝置，其中該玻璃段的FeO范圍在0.001-0.01Owt %。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其中該玻璃段的氧化還原比范圍在0.005-0.10。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中該氧化劑選自0.02-0.45wt %的氧化鈰、0.02-0.50被％的氧化錳及其混合物。
13.一種方法，其用于在爐子中將熔融的玻璃從FeO為0.02-0.04被％和氧化還原比為0.2-0.4的熔融的高紅外線吸收性鋰玻璃組合物改變?yōu)槿廴诘牡图t外線吸收性鋰玻璃組合物，該熔融的低紅外線吸收性鋰玻璃組合物具有0.0005-0.015?丨％的Fe0、0.005-0.10的氧化還原比和預(yù)定量的用于氧化FeO的第一氧化劑，所述方法包括: 供給玻璃批料，所述玻璃批料具有提供熔融的低紅外線吸收性鋰玻璃組合物的成分，該組合物具有0.0005-0.015?丨％的Fe0、0.005-0.10的氧化還原比和該預(yù)定量的用于氧化FeO的第一氧化劑； 以等于第一氧化劑的量的一倍或兩倍的量，將第二氧化劑加入到該玻璃批料中預(yù)定的時間，以在爐子中氧化熔融玻璃中的FeOjP 在預(yù)定的時間之后，停止實施前述的步驟。
14.權(quán)利要求13的方法,其中該第一和第二氧化劑選自CeO2和MnO2及其混合物。
15.權(quán)利要求14的方法,其中該第一和第二氧化劑均為Ce02。
16.權(quán)利要求14的方法,其中該第一和第二氧化劑均為Μη02。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的方法所制造的玻璃，該玻璃由FeO范圍在0.001-0.01Owt %，氧化還原比范圍在0.005-0.10和具有預(yù)定量的第一氧化劑的熔融的低紅外線吸收性鋰玻璃組合物制成。
18.一種層合的透明體，其包含多個通過塑料夾層層合在一起的化學(xué)增強的玻璃片和任選的塑料片，其中至少一個玻璃片具有包含以下成分的玻璃組合物:
和選自下面的氧化劑:大于O至0.5(^1:%的氧化鋪、大于O至0.75wt%的氧化猛及其混合物，并且氧化還原比是0.005-0.15。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的層合的透明體，其中該層合的透明體選自飛機窗體，和陸地、天空、太空、水上和水下交通工具窗體。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的層合的透明體，其中該窗體是擋風(fēng)玻璃。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的玻璃組合物，其中FeO范圍在0.001-0.01Owt % ;總鐵范圍在50-200ppm ;氧化還原比范圍在0.005-0.10，氧化劑選自0.02-0.45wt %的氧化鈰、0.02-0.50被％的氧化錳及其混合物。
22.—種方法，其用于在爐子中將熔融的玻璃從FeO為0.0005-0.015wt%,氧化還原比為0.005-0.10的熔融的低紅外線吸收性鋰玻璃組合物改變?yōu)镕eO是0.02-0.04wt%和氧化還原比是0.2-0.4的高紅外線吸收性鋰玻璃組合物，所述方法包括: 供給玻璃批料，該玻璃批料具有提供所述熔融的高紅外線吸收性鋰玻璃組合物和預(yù)定量的用于增加FeO的第一還原劑氧化劑的成分； 以等于第一還原劑的量的一倍或兩倍的量，將第二還原劑加入到該玻璃批料中預(yù)定的時間，以在爐子中增加熔融玻璃中的FeOjP 在預(yù)定的時間之后，停止實施前述的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃組合物，其中該氧化劑是氧化鈰和氧化錳的混合物，其中氧化鈰和氧化錳的總濃度范圍在0.02-0.675%。
【文檔編號】C03B5/235GK104136386SQ201380010473
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年2月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月24日
【發(fā)明者】G·B·古德溫, M·阿巴比, C·S·哈里斯, L·J·舍勒斯塔克 申請人:Ppg工業(yè)俄亥俄公司