阅读说明：本技术 一种光扩散玻璃 (Light diffusion glass ) 是由 彭寿 杨京安 杨镇远 于 2019-10-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种光扩散玻璃,包括普通钠钙硅酸盐玻璃的基本组份,把普通钠钙硅酸盐玻璃的基本组份中氧化钠的含量按重量百分比减少了1.5 wt.%～2.8 wt.%,同时加入了按重量百分比为0.5 wt.%～1 wt.%的新组份氧化钡。与现有技术相比,本发明在不改变现有压延玻璃生产线设备的前提下加工,降低了普通钠钙硅酸盐压延玻璃成分中的氧化钠含量,增加了氧化钡成分,它除了比超白压延玻璃具有更优的透光率高、化学稳定性能好、耐热冲击性能高、坚硬耐磨、强度高性能外,更重要的是增加光的散射和透射,遮住发光源以及刺眼光源的同时,又能使透过玻璃的光变得更加柔和、均匀,达到透光不透明的舒适效果。(The invention discloses light diffusion glass, which comprises basic components of common soda-lime-silicate glass, wherein the content of sodium oxide in the basic components of the common soda-lime-silicate glass is reduced by 1.5-2.8 wt%, and a new component of barium oxide with the weight percentage of 0.5-1 wt% is added. Compared with the prior art, the invention processes on the premise of not changing the existing rolled glass production line equipment, reduces the sodium oxide content in the components of the common soda-lime-silicate rolled glass, increases the barium oxide component, has better light transmittance, good chemical stability, high thermal shock resistance, hardness, wear resistance and high strength than the ultra-white rolled glass, and more importantly increases the light scattering and transmission, shields a luminous source and a glaring light source, and simultaneously enables the light penetrating through the glass to be softer and more uniform, thereby achieving the opaque and comfortable light transmission effect.)

一种光扩散玻璃

技术领域

本发明涉及玻璃生产加工技术领域，具体来说涉及的是一种光扩散玻璃。

背景技术

截至2017年9月国内现在有约210万公顷温室大棚（其中：第一代塑料大棚温室137万公顷，第二代普通玻璃温室73万公顷），这些温室大棚单体规模小、占地面积大（土地利用率低）、采光性能差、机械化栽培技术水平低、抵御自然灾害及病虫害的风险低，种植环境恶劣、食用环保问题严重。为了进一步满足人们无公害、保健型食品消费的需要，国内现在开始研发第三代温室——采用“荷兰温室农业+以色列种植技术”的太阳光有机植物工厂温室车间。

太阳光植物工厂是将太阳光收集到用光功能玻璃建设的每个单体规模7公顷左右的特大型阳光房（温室车间），以工厂化作业模式对温室内环境进行高精度控制操作，实现农作物周年连续生产的高效设施农业。它是现代农业的一种生产形式，不受或很少受自然环境的制约，被国际上公认为是衡量一个国家农业高技术水平的重要标志之一。较传统温室大棚，太阳光植物工厂具有规模大、自动化程度高、生产效率高，可控性好等众多生产优势，是我国农业现代化改革转型的必然方向。

农作物产量90%～95%来自农作物叶片的光合作用，5%～10%来自农作物根部吸收的营养物质。因此，如何提高农作物的光能利用率，制造更多的光合产物，是提高农作物产量的一个根本问题。所以光照进入温室车间的多少、强弱直接关系到太阳光植物工厂的生产效率和效益，能让太阳光很好的进入车间并高效利用和调控太阳光谱成分的透光物成为温室植物工厂的关键材料，而这一关键材料非玻璃莫属。

目前我国玻璃温室普遍使用的透光材料是普通平板玻璃，其透光率87%左右，它虽比塑料大棚常用的塑料薄膜材料光透过率高很多，但仍比光功能玻璃透过率低，同时普通平板玻璃温室的直射光多，存在温室结构钢梁骨架的光阴影和光灼伤，对农作物的生长有较大影响。而国外植物工厂通常采用光功能玻璃建设温室来调控太阳光，其温室内光线透过率高，光传播无固定方向，室内无阴影产生，能多角度对植物进行照射，可有效提高温室内的光照条件，促进农作物的光合作用，提高农作物产出率；使用该种玻璃也能降低太阳光的直射辐射强度，减少植物的光抑制效应等。实践证明，与普通平板玻璃温室相比，植物工厂采用光透过率高、光照强度适中的光功能玻璃后可使农作物产能增加20～25%。

为了鼓励投资建设植物工厂，国家近期出台了一系列的扶持政策：优先鼓励连片开发、规模化建设现代农业标准化示范园区；优先扶持高效农业种养基地建设。植物工厂温室种植将成为我国农业转型、温室更新换代的一个重要设施农业，届时适宜植物工厂温室使用的光功能玻璃的需求将会成倍增长。

所以，发明出具有高透光、高雾度（高散射）特性的光功能玻璃——光扩散玻璃，以替代现有温室大棚用的塑料薄膜和平板玻璃，满足日益增长的太阳光植物工厂的需要，为我国现代设施农业增产提效助力，是本专利的主要目的。

光扩散玻璃的光扩散原理：光线通过压延玻璃基材，遇到玻璃表面上压制的特种花纹和玻璃中光扩散剂组成的扩散层时，因花纹的凹凸不平和光扩散剂本身材质折射率与基材折射率的差异，会改变光的传播方向。不同的花纹、不同的光扩散剂量改变光的方向不同。光线通过玻璃时发生多角度、多方向的折射、反射和散射现象，促使光扩散，增加光的散射和透射。光扩散玻璃在遮住刺眼太阳光的同时，又能使透过玻璃的光线变得光亮柔和，且基本不影响玻璃的透光率，达到透光不透明的舒适效果，从而为显示光照的物体提供了一均匀面光源。

光扩散玻璃基本性能除普通平板玻璃有的性质外，还表现为以下几方面：

1. 玻璃的高光透过性

对超白光扩散玻璃来说，氧化铁是玻璃成分中的杂质，主要影响玻璃的光透过性。为了生产超白光扩散玻璃，除了选用含铁量低的原料、增加氧化物原料外，在配合料熔化时还要控制窑内氧化还原气氛。当玻璃含有0.01%～0.015%的氧化铁，Fe²⁺使玻璃呈现蓝绿颜色，并且使玻璃的透明度降低。由于Fe²⁺比Fe³⁺着色能力高10倍，为了在同等氧化铁含量情况下提高玻璃透过率，则可将蓝绿色低价铁（Fe²⁺）氧化成淡黄绿色高价铁（Fe³⁺），从而减少玻璃的着色，提高光透过率。

2. 玻璃的雾度

玻璃雾度是光线进入玻璃后，部分光线出现散射，在玻璃中产生云雾，形成玻璃透光不透明的现象。主要原因是玻璃表面刻制的花纹和含有氧化钡成份的光扩散剂会改变光的传播方向有关。光扩散剂氧化钡折射率高于其他氧化物，使玻璃折射率提高。各种组成对玻璃折射率的作用大致为：

BaO1.98＞CaO1.84＞Al₂O₃1.765＞MgO1.70＞SiO₂1.45＞普通玻璃1.513

不同的花纹、不同的光扩散剂量改变光的方向不同。光线通过玻璃时发生多角度、多方向的折射、反射和散射现象，促使光扩散，增加光的散射和透射。

3. 玻璃的化学稳定性

通常在钠钙硅酸盐玻璃生产中，为了促进配合料熔化，都要在玻璃成分中加入一定量的Na₂O，通常Na₂O主要使用纯碱引入，其用量在配合料中的含量占据第二位的位置，在现有的普通钠钙硅酸盐玻璃中Na₂O的含量占重量百分比的14 wt.%～15 wt.% ，且现有的普通钠钙硅酸盐玻璃中不含钡。

平板玻璃在使用过程中要受到水、酸、碱、盐及其他化学气体的侵蚀，轻者使玻璃表面出现虹彩、白色雾斑，使玻璃变得晦暗，不仅影响玻璃光泽和美观，更主要的是降低透光率，影响使用，重者使玻璃之间互相粘连，致使玻璃报废。玻璃对这些侵蚀的抵抗能力被称为化学稳定性。

水或水汽（潮气）对玻璃的侵蚀是日常中最常见的一种，其侵蚀机理：玻璃表面的某些离子吸附了大气中的水分子，这些水分子以OH^— 离子基团的形式覆盖在玻璃表面上，形成一薄膜层，如果玻璃化学组成中NaO和K₂O的含量少，这种薄膜层形成后就不再发展，如果玻璃化学组成中含碱性氧化物较多，则被吸附的水膜会变成碱金属氢氧化物的溶液，并进一步吸收水分，使玻璃表面受到破坏。同时释出的碱在玻璃的表面不断积累，浓度越来越高，PH值迅速上升，最后对玻璃的侵蚀加剧。其化学反应式如下：

﹝O₃Si﹞—O—Na⁺ + H₂O =﹝O₃Si﹞—OH + NaOH

﹝O₃Si﹞—OH + 3/2 H₂O = Si(OH)₄

Si(OH)₄ + NaOH = ﹝Si(OH)₃O﹞Na + H₂O

为了使玻璃被水侵蚀的速度变慢以致停顿，一方面在薄膜内的一定厚度中，要缺乏Na⁺离子，另一方面随着Na⁺ 含量的降低，其他组分如碱土金属或其他二价金属离子的含量相对上升，这些二价阳离子对Na⁺ 离子的“抑制效应”（阻挡作用）加强，因而使H⁺ - Na⁺ 离子交换缓慢，在玻璃表层中，第一个反应几乎不能继续进行，从而第二、第三个反应式相继停止，结果玻璃在水汽（潮气）中的溶解量几乎不再增加，水对玻璃的侵蚀也就停止了。

由上述可知，光扩散玻璃可克服普通钠钙硅酸盐玻璃存在的玻璃透过率低、没有雾度、化学稳定性差等缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中第二代温室用普通平板玻璃存在透光率低、光阴影和光线直射易对植物造成光灼伤的缺陷，提供一种低钠低铁含钡硅酸盐的光扩散玻璃来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种光扩散玻璃，包括普通钠钙硅酸盐玻璃的基本组份，其特征在于：把普通钠钙硅酸盐玻璃的基本组份中氧化钠的含量按重量百分比减少了1.5 wt.%～2.8 wt.%，同时加入了按重量百分比为0.5 wt.%～1 wt.%的新组份氧化钡。

作为优选，由以下重量百分比的组份构成：SiO₂ 71.0 wt.%～73.0 wt.%、Al₂O₃ 0.9wt.%～1.5 wt.%、Fe₂O₃ 0.009 wt.%～0.012 wt.%、CaO 8 wt.%～10 wt.%、MgO 2.5 wt.%～3.9 wt.%、Na₂O 12.5 wt.%～13.0 wt.%、BaO 0.5 wt.%～1.5 wt.%、Sb₂O₃ 0.18 wt.%～0.22wt.%，上述组份构成了光扩散玻璃；

上述光扩散玻璃由以下重量百分比的原料制成的：硅砂59 wt.%～62 wt.%、纯碱16.5wt.%～17.0 wt.%、方解石4 wt.%～7 wt.%、白云石8 wt.%～15 wt.%、铝粉0.85 wt.%～1.5wt.%、碳酸钡1.0 wt.%～2.0 wt.%、复合澄清剂1.2 wt.%～1.5 wt.%。

作为优选，所述光扩散玻璃组份的重量百分比为：SiO₂ 73.6 wt.%、Al₂O₃ 1.4wt.%、Fe₂O₃ 0.01 wt.%、CaO 8.21 wt.%、MgO 2.5 wt.%、Na₂O 12.9 wt.%、BaO 1 wt.%、Sb₂O₃ 0.18 wt.%、SO₃ 0.2 wt.%；

上述光扩散玻璃由以下重量百分比的原料制成的：硅砂60.8 wt.%、纯碱17.2 wt.%、方解石7 wt.%、白云石10 wt.%、铝粉1.5 wt.%、碳酸钡2.0 wt.%、复合澄清剂1.5 wt.%。

作为优选，由以下重量百分比的组份构成：SiO₂ 72.30 wt.%～73.5 wt.%、Al₂O₃ 1.0 wt.%～1.5 wt.%、Fe₂O₃ 0.08 wt.%～0.12 wt.%、CaO 8.3 wt.%～8.5 wt.%、MgO 3.8wt.%～4.0 wt.%、Na₂O加K₂O 13 wt.%～14 wt.%、BaO0.5 wt.%～1.0 wt.%、SO₃ 0.2 wt.%，上述组份构成了浮法玻璃；

上述浮法玻璃由以下重量百分比的原料制成的：硅砂59 wt.%～60 wt.%、纯碱16.5wt.%～17.5 wt.%、石灰石5 wt.%～8 wt.%、白云石10 wt.%～15 wt.%、长石4 wt.%～6wt.%、碳酸钡1.0 wt.%～2.0 wt.%、芒硝0.8 wt.%～1.2 wt.%。

作为优选，所述浮法玻璃组份的重量百分比为：SiO₂ 72.52 wt.%、Al₂O₃ 1.0 wt.%、Fe₂O₃ 0.08 wt.%、CaO 8.3 wt.%、MgO 3.8 wt.%、Na₂O加K₂O 13.1 wt.%、BaO 1.0 wt.%、SO₃ 0.2 wt.%；

上述浮法玻璃由以下重量百分比的原料制成的：硅砂59 wt.%、纯碱17 wt.%、石灰石6.8 wt.%、白云石9 wt.%、长石5 wt.%、碳酸钡2.0 wt.%、芒硝1.2 wt.%。

本发明简单实用，能够在压延玻璃生产线上无需改造而直接使用。利用本发明生产的超白压延玻璃无论在化学稳定、热稳定性、机械强度、硬度方面都有所提高，完全能够满足客户的使用，特别是用于玻璃温室，可起到太阳光透过率高、无屋架阴影、光照强度适中、提高农作物产量20～25%的效应。

本发明与普通钠钙硅酸盐平板玻璃产品相比有以下优势：

a. 由于玻璃中增加了氧化钡成分，其折射率1.98高于钠钙硅酸盐玻璃1.513的折射率，（其中主要成分氧化硅1.45、氧化钙1.84、氧化镁1.70、氧化铝1.765）将改变光的传播方向。当光线通过玻璃时进行无数次光折射，达到光扩散即匀光的作用，使光线变得更柔和。

b. 由于本发明玻璃上下表面压制有不同的花纹，光线通过玻璃时发生多角度、多方向的折射、反射与散射，促使光扩散，从而在玻璃中产生云雾状的雾度，达到透光不透明的舒适效果。当光扩散玻璃用在温室上时，不仅可消除屋架阴影，还可降低光辐照强度，减轻光对植物的灼伤。

c. 由于玻璃中增加了氧化钡成分，其本身材质强度和硬度更大，因此可提高玻璃的强度和硬度，使玻璃耐刻划性能更好。

d. 由于减少了纯碱用量，可有效降低玻璃在使用中因Na+离子析出而出现化学性能不稳定（玻璃霉变）的风险，与现有技术相比，利用本发明生产的玻璃使用在沿海、南方等水气、高温、潮湿、盐渍等较大地域时，不会像普通钠钙硅酸盐平板玻璃那样易出现被侵蚀现象。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例配合详细的说明，说明如下：

本发明在不改变现有生产超白压延玻璃的生产线设备，在基本不增加能耗的前提下进行生产加工。本发明根据玻璃成分设计配合料中各种物料的比率，降低其中纯碱的用量，加入了碳酸钡。

生产时调整熔化澄清温度制度：配合料在熔窑中进行熔化时，由于配合料中增加的碳酸钡具有助熔和澄清效果，从而使其熔化过程变得与不含碳酸钡的钠钙硅酸盐玻璃熔化稍有不同。

碳酸钡在熔化中的变化过程：碳酸钡在1450℃高温下激烈分解，放出二氧化碳，形成氧化钡，并使玻璃液迅速澄清：

BaCO₃→ BaO+CO₂↑

BaO在玻璃中的作用与CaO、MgO相似，能增大玻璃的机械强度、光泽及化学稳定性。

本发明提供的低钠低铁含钡硅酸盐玻璃，包括普通玻璃的基本组份，在普通玻璃的基本组份的基础上，把其中氧化钠的含量按重量份数比减少了1.5～2.8，同时加入了0.5～1 按重量份数比的新组份氧化钡。

实施例一，所述低钠低铁含钡硅酸盐玻璃的组成中包含了以下按重量百分比的组份构成的超白压延玻璃：

成分

SiO<sub>2</sub>

Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>

Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>

CaO

MgO

Na<sub>2</sub>O

BaO

Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>

SO<sub>3</sub>

含量（wt.%）

71.0～73.0

0.9～1.5

0.0090～0.012

8～10

2.5～3.9

12.5～13.0

0.5～1.5

0.18～0.22

0.20

上述超白压延玻璃由以下两种重量百分比的原料制成的：

物料

硅砂

纯碱

方解石

白云石

铝粉

碳酸钡

复合澄清剂

比例（wt.%）

59～62

16.5～17.0

4～7

8～15

0.85～1.5

1.0～2.0

1.2～1.5

或

物料

硅砂

纯碱

方解石

白云石

铝粉

碳酸钡

复合澄清剂

比例（wt.%）

59～62

16.5～17.0

4～7

8～15

0.85～1.5

2.0～3.0

1.2～1.5

实施例二，实施例一中所述超白压延玻璃组份的重量百分比为：

成分	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	MgO	Na<sub>2</sub>O	BaO	Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	SO<sub>3</sub>
										含量（wt.%）	72.6	1.5	0.01	8.21	2.5	12.9	1.0	0.18	0.2

上述超白压延玻璃由以下两种重量百分比的原料制成的：

物料	硅砂	纯碱	方解石	白云石	铝粉	碳酸钡	复合澄清剂
								比例（wt.%）	60.8	17.2	7	10	1.5	2.0	1.5

或

物料	硅砂	纯碱	方解石	白云石	铝粉	碳酸钡	复合澄清剂
								比例（wt.%）	60.8	17.2	6.5	9.5	1.5	3.0	1.5

实施例三，实施例一中所述超白压延玻璃组份的重量百分比为：

成分	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	MgO	Na<sub>2</sub>O	BaO	Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	SO<sub>3</sub>
										含量（wt.%）	73.0	1.44	0.01	8.21	3	13.1	0.5	0.18	0.2

上述超白压延玻璃由以下两种重量百分比的原料制成的：

物料	硅砂	纯碱	方解石	白云石	铝粉	碳酸钡	复合澄清剂
								比例（wt.%）	61.8	17.2	7	10	1.5	1.0	1.5

或

物料	硅砂	纯碱	方解石	白云石	铝粉	碳酸钡	复合澄清剂
								比例（wt.%）	61.8	17.2	6.5	9.5	1.5	2.0	1.5

实施例四，所述低钠低铁含钡硅酸盐玻璃的组成中包含了以下按重量百分比的组份构成的浮法玻璃：

成分

SiO<sub>2</sub>

Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>

Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>

CaO

MgO

Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O

BaO

SO<sub>3</sub>

含量（wt.%）

72.30～73.5

1.0～1.5

0.08～0.12

8.3～8.5

3.8～4.0

13.1～14

0.5～1.0

0.2

上述浮法延玻璃由以下两种重量百分比的原料制成的：

物料

硅砂

纯碱

石灰石

白云石

长石

碳酸钡

芒硝

比例（wt.%）

59～60

16～17.5

5～8

10～15

4～6

1.0～2.0

0.8～1.2

或

物料

硅砂

纯碱

石灰石

白云石

长石

碳酸钡

芒硝

比例（wt.%）

59～60

16～17.5

5～8

10～15

4～6

2.0～3.0

0.8～1.2

实施例五，实施例四中所述浮法玻璃组份的重量百分比为：

成分	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	MgO	Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O	BaO	SO<sub>3</sub>
									含量（wt.%）	72.52	1.0	0.08	8.3	3.8	13.1	1.0	0.2

上述浮法延玻璃由以下两种重量百分比的原料制成的：

物料	硅砂	纯碱	石灰石	白云石	长石	碳酸钡	芒硝
								比例（wt.%）	59	16	6.8	10	5	2.0	1.2

或

物料	硅砂	纯碱	石灰石	白云石	长石	碳酸钡	芒硝
								比例（wt.%）	59	16	6.8	9.5	4.5	3.0	1.2

实施例六，实施例四中所述浮法玻璃组份的重量百分比为：

成分	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	MgO	Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O	BaO	SO<sub>3</sub>
									含量（wt.%）	72.92	1.0	0.08	8.3	3.8	14	0.5	0.2

上述浮法延玻璃由以下两种重量百分比的原料制成的：

物料	硅砂	纯碱	石灰石	白云石	长石	碳酸钡	芒硝
								比例（wt.%）	59	17	6.8	10	5	1.0	1.2

或

物料	硅砂	纯碱	石灰石	白云石	长石	碳酸钡	芒硝
								比例（wt.%）	59	17	6.8	9.5	4.5	2.0	1.2

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。