玻璃“白度”的评价方法

    随着加工玻璃及建筑业对玻璃原板质量要求的日益提高，玻璃的“白度”成为生产者和用户越来越关注的问题。目前，国内透明浮法玻璃氧化铁含量大都在0.09%`0.15%之间，而国外先进玻璃生产厂其铁含量在0.05%左右，因此我国浮法玻璃与与国外乃至合资线产品相比，差距较大。在玻璃外观颜色上，国外玻璃外观“白度”较高，明显比国内浮法线好。国内透明浮法玻璃的颜色，尤其含铁量普遍呈现偏蓝绿的特征，尤其生产厚度玻璃时更为明显。
　
    众所周知，玻璃的颜色主要由玻璃中引入杂质氧化铁造成的，而降低博览成分中铁含量将会大幅度增加玻璃的生产成本。为此，在严格控制低制造成本的前提下，对透明浮法玻璃进行颜色修正，是一个值得研究的课题。
　    
    当前，玻璃深加工采用合资线生产的浮法原片较多，其主要原因之一是玻璃原片中含铁量较低，玻璃“白度”好。因此，研究开发在铁含量不变的情况下加入特殊的“复合脱色剂”对玻璃进行脱色，增强人眼视觉评价效果，可提高浮法玻璃质量和市场竞争力，具有很重要的现实意义。

　   1、提高玻璃“白度”的方法
     透明浮法玻璃的颜色主要由于原料中氧化铁杂质引起的，氧化铁在透明浮法玻璃中有低价铁离子Fe²⁺和高价铁离子Fe³⁺两种状态，在Fe³⁺的3d轨道呈半充满状态，着色能力很弱，呈黄绿色。Fe²⁺基态光谱项的L=2，处于D态，在可见光区有一个宽广的吸收带，呈蓝绿色。Fe²⁺是Fe³⁺着色能力的10倍左右。玻璃的颜色主要决定于二者之间的平衡状态。由此可见，若提高玻璃的“白度”，首先必须降低配合料中的铁含量。目前有的玻璃生产厂千方百计改善原料质量，将主要原料——砂岩、硅砂采取棒磨、水洗等措施降低其铁含量，玻璃“白度”虽然增加，但成本提高。针对这种情况，我们决定在保持基础铁含量不变、低制造成本的情况下，加入复合脱色剂作为改变Fe²⁺和Fe³⁺的平衡状态的修正剂，来提高玻璃的透光性的“白度”。
　
     2、玻璃“白度”的评价方法
          
     2.1 目前国内“白度”的评价标准
      
     任何颜色感觉都是一种由物理、生理、心理三者结合成的大脑感知结果，人的感觉是不可能测量的。白色是一种特殊颜色，通常用“白度“来表示一个物体的白色程度。一般定义光谱反射比为1（或100%）的理想完全漫射体的白度为100度，光谱反射比为0的绝对白度为0度。所以要研究提高玻璃的“白度”，必须先定量确定“白度”评价方法。透明物体尤其是玻璃评价“白度”很难，但并不是无法进行定量评价，事实上可以从色的基本属性来评价白色的程度。
　   
    通常白玻的色彩测定方式将白玻的可见光透光率数据转换为CIE颜色同等数据，与主波长λ_D、色纯度Pe和亮度Y 是相符的，因此很有价值。但是CIE颜色空间是非线性的，因此很难依据λ_D和Pe的允许范围来确定白色。不仅如此，因物质的白色会随观察条件和时间而变化，且因喜爱的程度等原因，很难做出统一定量评价。

    随着涉及物理学、视觉生理、视觉心理、心理物理等交叉领域新兴科学“色度学”理论及应用的发展，不同的应用领域对白度有不同的评价，使用不同的白度公式。目前国内最常用的如CIE白度W，蓝光白度W_b（R457）、平均反射因素白度W_m，但是上述白度公式是否适合透明浮法玻璃的白度评价呢？为此我们制作了一系列样品进行了试验。

     2.2 样品的制作
     
     样品的制作考虑两方面的因素，第一制作五种不同的λ_D、Pe和Y的A、B、C、D、E五块玻璃样品（20*30*8mm）。
          
    2.3 白度公式与视觉评价结果及讨论
     
    人眼对光谱不同波长的颜色判别感受性是有区别的，如图1所示。

    在图中可以看到在495nm、600nm一带，视觉的辨色能力很高，只要有1nm波长的改变便被察觉出来，而在430nm和650nm一带的辨色能力很低，Δλ须达到5~6nm方能感觉出颜色的差别，因此视力正常的人在辨色能力上是有微小的差异的，但多个观察者的平均值，其结果比较可靠。我们为此选用了10名观察者对所制作的样品进行了目视评价。样品最白者为5点，第二为4点，依次类推，将各样品点数相加，得出点数最多者为最白样品，测试结果如表1。

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