隨著加工玻璃及建筑業(yè)對玻璃原板質量要求的日益提高,玻璃的“白度”成為生產者和用戶越來越關注的
問題。目前,G內透明浮法玻璃氧化鐵含量大都在0.09%`0.15%之間,而G外先進玻璃生產廠其鐵含量在0.05%左右,因此我G浮法玻璃與與G外乃**合資線產品相比,差距較大。在玻璃外觀顏色上,G外玻璃外觀“白度”較高,明顯比G內浮法線好。G內透明浮法玻璃的顏色,尤其含鐵量普遍呈現(xiàn)偏藍綠的特征,尤其生產厚度玻璃時更為明顯。 眾所周知,玻璃的顏色主要由玻璃中引入雜質氧化鐵造成的,而降低博覽成分中鐵含量將會大幅度增加玻璃的生產成本。為此,在嚴格控制低制造成本的前提下,對透明浮法玻璃進行顏色修正,是一個值得研究的課題。 當前,玻璃深加工采用合資線生產的浮法原片較多,其主要原因之一是玻璃原片中含鐵量較低,玻璃“白度”好。因此,研究開發(fā)在鐵含量不變的情況下加入特殊的“復合脫色劑”對玻璃進行脫色,增強人眼視覺評價效果,可提高浮法玻璃質量和市場競爭力,具有很重要的現(xiàn)實意義。 1、提高玻璃“白度”的方法
透明浮法玻璃的顏色主要由于原料中氧化鐵雜質引起的,氧化鐵在透明浮法玻璃中有低價鐵離子Fe2+和高價鐵離子Fe3+兩種狀態(tài),在Fe3+的3d軌道呈半充滿狀態(tài),著色能力很弱,呈黃綠色。Fe2+基態(tài)光譜項的L=2,處于D態(tài),在可見光區(qū)有一個寬廣的吸收帶,呈藍綠色。Fe2+是Fe3+著色能力的10倍左右。玻璃的顏色主要決定于二者之間的平衡狀態(tài)。由此可見,若提高玻璃的“白度”,shou先必須降低配合料中的鐵含量。目前有的玻璃生產廠千方百計改善原料質量,將主要原料——砂巖、硅砂采取棒磨、水洗等措施降低其鐵含量,玻璃“白度”雖然增加,但成本提高。針對這種情況,我們決定在保持基礎鐵含量不變、低制造成本的情況下,加入復合脫色劑作為改變Fe2+和Fe3+的平衡狀態(tài)的修正劑,來提高玻璃的透光性的“白度”。 2、玻璃“白度”的評價方法
2.1 目前G內“白度”的評價標準
任何顏色感覺都是一種由物理、生理、心理三者結合成的大腦感知結果,人的感覺是不可能測量的。白色是一種特殊顏色,通常用“白度“來表示一個物體的白色程度。一般定義光譜反射比為1(或100%)的理想完全漫射體的白度為100度,光譜反射比為0的**白度為0度。所以要研究提高玻璃的“白度”,必須先定量確定“白度”評價方法。透明物體尤其是玻璃評價“白度”很難,但并不是無法進行定量評價,事實上可以從色的基本屬性來評價白色的程度。
通常白玻的色彩測定方式將白玻的可見光透光率數據轉換為CIE顏色同等數據,與主波長λD、色純度Pe和亮度Y 是相符的,因此很有價值。但是CIE顏色空間是非線性的,因此很難依據λD和Pe的允許范圍來確定白色。不僅如此,因物質的白色會隨觀察條件和時間而變化,且因喜愛的程度等原因,很難做出統(tǒng)一定量評價。
隨著涉及物理學、視覺生理、視覺心理、心理物理等交叉*域新興科學“色度學”理論及應用的發(fā)展,不同的應用*域對白度有不同的評價,使用不同的白度公式。目前G內**常用的如CIE白度W,藍光白度Wb(R457)、平均反射因素白度Wm,但是上述白度公式是否適合透明浮法玻璃的白度評價呢?為此我們制作了一系列樣品進行了試驗。 2.2 樣品的制作
樣品的制作考慮兩方面的因素,**制作五種不同的λD、Pe和Y的玻璃樣品,通過排序實驗從中選擇確定消費者喜愛的白玻色度,第二是開發(fā)一種通過白玻透光率數據轉換為與觀測者觀察結果一致的測量玻璃“白度”公式。為此在實驗室制作了具有不同λD、Pe和Y的A、B、C、D、E五塊玻璃樣品(20*30*8mm)。
2.3 白度公式與視覺評價結果及討論
人眼對光譜不同波長的顏色判別感受性是有區(qū)別的,如圖1所示。 圖片附件:tu1.gif 3.41K
在圖中可以看到在495nm、600nm一帶,視覺的辨色能力很高,只要有1nm波長的改變便被察覺出來,而在430nm和650nm一帶的辨色能力很低,Δλ須達到5~6nm方能感覺出顏色的差別,因此視力正常的人在辨色能力上是有微小的差異的,但多個觀察者的平均值,其結果比較可靠。我們?yōu)榇诉x用了10名觀察者對所制作的樣品進行了目視評價。樣品**白者為5點,第二為4點,依次類推,將各樣品點數相加,得出點數**多者為**白樣品,測試結果如表1。 圖片附件:biao-1.gif 3.82K.
將上述樣品進行CIE色度測試,并采用CIE推薦的甘茨(Gans)白度公式 WG,10=Y10-800x10-1700y10+813.7 及亨特(hunter)白度公式 #p#分頁標題#e#
WH=100-[ (100-L)2+a2+b2]1/2 進行了計算,結果列于表2。
從表中看出采用Ganshe和Hunter白度公式很難與目視結果相一致。故對透明玻璃需要新的白度公式來評價。
2.4 透明玻璃白度公式的選用與測試結果建立符合心理、物理的
白度計算公式應滿足以下條件:
(1)在系列白度樣品的對比中,要使得計算的白度值與觀察者的平均目視評價結果相符或相近。
(2)采用CIE推薦的照明和觀察條件。
(3)公式對普通透明浮法玻璃低白度也能測量。 根據上述條件,建立白度公式的步驟為:
光譜光度測試目視及經驗目標值的確定選定適宜
白度計算公式進行擬合與目視相關性的進一
步驗證。
通過查閱大量G內外文獻,并進行了大量測試工作,經過擬合證實,我們認為Simmingskold&jonsson的F公式較為適宜玻璃“白度”的測定。 F={900[(x"-x"0)2+(y"-y"0)2]+[(1-y/100)/2]2}0.5-0.04 F為無色因素越低表示玻璃“白度”越好。
根據測試結果,我們認為將光源C改變目前常用的光源D65,更能接近觀測者排序。 經改變后的公式
F={900[(x-x0)2+(y-y0)2]+[(1-y/100)/2]2}0.5-0.04 式中x0=0.3138,y=0.3310 x=X/X+Y+Z Y=Y/X+Y+Z
X、Y、Z為CIE色品坐標。
舉例:某樣品X=79.17,Y=84.99,Z=90.43分別代入式(2)、(3)中將x=0.3810,y=0.338,將x、y、z、x0、y0值代入式(1)中得F=0.1405,根據上述計算方法將A、B、C、D、E樣品進行計算。測試結果與目視結果如表3。從表3可以看出F白度公式基本與觀測者評價相符,為此選用該公式作為玻璃“白度”的定量評價標準。 圖片附件:biao-3.gif 2.98K
3 應用
通過實驗室小試研究中試實驗,在中G耀華玻璃集團股份公司500t/d浮法線shou家采用復合脫色劑,對玻璃進行脫色,效果良好。玻璃透光率提高,玻璃“白度”公式進行定量評價,結果如表4。 圖片附件:biao-4.gif 3.96K