什么是超白玻璃?它是如何定義的?
超白玻璃是一種鐵(Fe)含量極低的鈉鈣硅酸鹽玻璃,通過嚴格原料提純和工藝控制實現(xiàn)超高透光率與低色差,其核心特征便是在可見光透射比 ≥ 91.5%(6mm厚度),由于普通玻璃因Fe2?顯綠,超白玻璃要求滿足邊緣無明顯綠色調(diào)。
最早的超白玻璃(1970s)原本是為太陽能電池開發(fā)(由于其獨特的高透光率),后因光學(xué)性能被建筑/光學(xué)領(lǐng)域采用;超白玻璃的白,是指玻璃本體顏色接近無色,要求低鐵削弱Fe2?/Fe3?的綠/黃吸收帶。超指透光率超越普通玻璃(普通浮法玻璃透光率≈89%,超白≥91.5%),由于這些特征使得它備受光學(xué)加工行業(yè)的喜愛。
材料組成與關(guān)鍵工藝
(1)基礎(chǔ)配方(鈉鈣硅玻璃體系)
成分 | 普通玻璃占比 | 超白玻璃要求 | 作用 |
SiO? | 70-75% | >73% 高純度 | 骨架,決定強度 |
Na?O | 12-16% | 13-15% | 降低熔點 |
CaO | 8-12% | 9-11% | 化學(xué)穩(wěn)定性 |
Fe?O? | 0.1-0.3% | ≤0.015%(150ppm) | 核心控制項 |
(2)制造工藝核心難點
步驟 | 普通玻璃工藝 | 超白玻璃關(guān)鍵技術(shù)突破 |
原料提純 | 普通石英砂(含鐵500ppm+) | 酸洗石英砂(鐵≤80ppm)+ 磁選除鐵 |
熔融 | 常規(guī)耐火磚窯爐 | 鉑金/剛玉內(nèi)襯窯爐(避免鐵污染) |
成型 | 標準浮法錫槽 | 錫槽氣氛精密控制(防氧化鐵生成) |
退火 | 常規(guī)工藝 | 延長退火時間減少應(yīng)力雜質(zhì) |
通過上面的配方我們都知道,鐵以Fe2?(吸收峰540nm綠光)和Fe3?(吸收峰380nm紫外)形式存在,降低透光率并導(dǎo)致玻璃綠邊效應(yīng)。超白玻璃要求將鐵含量降至普通玻璃的1/10以下,以達到顯著削弱光吸收。
目前國際對超白玻璃的定義,全球主流標準統(tǒng)一以透光率與鐵含量為判定基準,ISO 9050標準要求其可見光透射比(6mm厚)≥ 91.5%,EN 410標準要求太陽光直接透射比 ≥ 91%,ASTM C1036標準要去其鐵含量(Fe?O?)≤ 0.015%(150ppm) 。
正因為這些獨特的標準存在,使得超白玻璃成為高端光學(xué)鍍膜的理想基材,具體如下:
特性 | 對鍍膜的積極影響 |
高透光基底 | 鍍膜前透光率高 → 膜層設(shè)計更自由,無需補償基材吸收損失 |
低色散均勻性 | 基材無雜色 → 鍍膜顯色更純正(e.g. AR增透膜無色差,金屬膜顯色飽和) |
表面平整度優(yōu) | 浮法工藝+低雜質(zhì) → 膜層附著力強,不易龜裂 |
低自爆率(鋼化后) | 鍍膜后安全性更高(膜層成本高,自爆損失大) |
核心光學(xué)特性數(shù)據(jù)
參數(shù) | 超白玻璃(6mm) | 普通玻璃(6mm) | 科學(xué)意義 |
可見光透射比(%) | 91.5-92.5 | 88-89 | 透光能力↑ 3-4% |
紫外線透射比(%) | 75-80 | 40-50 | 博物館需防UV,植物照明有利 |
色坐標偏差(ΔE) | <0.5 | 2-3 | 人眼可辨色差閾值ΔE=1.0 |
折射率(n???nm) | 1.52±0.001 | 1.52±0.005 | 膜系設(shè)計容差更大 |
總的來說,超白玻璃以突破性的鐵雜質(zhì)清除技術(shù)(原料深度提純+無污染熔煉)構(gòu)筑護城河,成為光伏行業(yè)突破光能轉(zhuǎn)化瓶頸的核心載體、高端光學(xué)鍍膜基材純凈度的終極解決方案、以及建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)視覺隱形的物理基礎(chǔ)。其工藝復(fù)雜性形成的天然產(chǎn)能枷鎖(僅少數(shù)廠商掌握全鏈條提純技術(shù)),在碳中和推動光伏裝機量激增與消費電子光學(xué)升級的雙重夾擊下,將長期維持不可撼動的特種玻璃金字塔地位。