JP2007223885A - カラーフィーダ用ガラス着色剤及びそれを用いる色ガラスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】還元反応による発泡が少なく、安定したアンバー発色を得ることができるカラーフィーダ用ガラス着色剤を提供する。
【解決手段】着色成分としてＳを０．５〜１０重量％含有すると共に、還元剤として、Ｃ：０．１〜５重量％及びＳｉ：１〜２０重量％を含有するカラーフィーダ用ガラス着色剤。Ｓｉの還元反応により、ガラスの主成分であるＳｉＯ_２の網目構造が生成されるため、従来の還元剤のような激しい発泡を引き起こすことなく安定した発色を得ることができる。更に、発色補助剤として酸化剤を含有させることでより安定した発色を得ることができる。また、前記カラーフィーダ用ガラス着色剤をアンバー色ガラス素地に添加することにより、濃アンバー色ガラスを製造することもできる。
【選択図】なし

Description

本発明は、着色ガラスの製造時にカラーフィーダに投入して用いられるガラス着色剤に関する。

従来より、着色ガラスを製造する際には、ガラス溶解炉において珪砂やソーダ石灰等のガラス原料又は粉砕ガラス片（ガラスカレット）に着色成分を添加することによってガラス素地全体の着色が行われている。このとき、添加する着色成分の種類や溶融雰囲気などに応じて種々の発色が得られる。例えば、ガラス素地に硫黄とカーボンを投入することでアンバー色のガラスが得られることが知られているが、これは、硫黄がガラス素地に含まれる鉄分と結合することによって得られる硫化鉄の非金属コロイドによるものである。

また、近年では、小ロット生産に対応するため、ガラス溶融の最終段階において着色を行ういわゆるカラーフィーダ方式による着色ガラスの製造も行われている（例えば、特許文献１を参照）。これは、連続式溶解炉において、ガラス溶解炉から送出された溶融ガラス素地をフォアハースに導入して適当な温度に調整したのち、その末端に設けられたフィーダ（供給部）において、着色剤を添加、撹拌するものである。なお、このような着色ガラスの製造に用いられるフィーダを一般にカラーフィーダと呼ぶ。

特開平05-017178号公報（[0002]）

上記のようなアンバー色ガラスの製造においては、炉の内部を還元性雰囲気とする必要があるため、着色成分である硫黄と共に、カーボン等の還元剤が投入される。しかし、上記カラーフィーダ内で溶融ガラス素地にカーボンを投入すると、還元反応によって激しい発泡が起こり、良質な製品を得ることができなかった。また、上記硫化鉄の非金属コロイドによる着色においては、溶融雰囲気やガラス素地の酸化還元状態によって発色が不安定になり、常に一定したアンバー発色を得ることが難しいという問題があった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、還元反応による発泡が少なく、安定したアンバー発色を得ることができるカラーフィーダ用ガラス着色剤を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明に係るカラーフィーダ用ガラス着色剤は、アンバー色ガラスを製造するためにカラーフィーダに投入して用いられるガラス着色剤であって、着色成分としてＳを含有し、還元剤としてＳｉ及びＣを含有することを特徴としている。

また、本発明に係るカラーフィーダ用ガラス着色剤は、Ｓｉ：１〜２０重量％、Ｓ：０．５〜１０重量％、Ｃ：０．１〜５重量％を含有するものとすることが望ましい。

上記構成を有する本発明のカラーフィーダ用ガラス着色剤は、還元剤として従来のカーボン（Ｃ）に加えて、金属ケイ素（Ｓｉ）を用いることを特徴としている。還元剤として金属ケイ素を用いた場合、酸素とケイ素の結合によりガラスの主成分であるＳｉＯ_２の網目構造が形成される。このため、該金属ケイ素を用いることにより、従来のような還元反応による激しい発泡を引き起こすことなく還元効果を得ることが可能となる。また、瞬間的に還元作用を発揮するＣと、持続的に還元作用を発揮するＳｉとを併用することにより発色を安定させることができる。これにより、カラーフィーダ方式による良質なアンバー色ガラスの製造が可能となり、小ロット生産にも対応できるようになる。

本発明のカラーフィーダ用ガラス着色剤において、還元剤であるＳｉの含有率は１〜２０重量％とすることが望ましいが、これは、１重量％未満では十分な還元効果が得られず、２０重量％を超えるとＳｉＯ_２の網目構造に取り込みきれなかったＳｉが金属ケイ素として析出するためである。同じく還元剤であるＣの含有率は、０．１〜５重量％とすることが望ましい。０．１重量％未満では還元力が不足して発色不良の原因となり、５重量％を上回ると気泡が大量に発生して品質に悪影響を及ぼすおそれがあるからである。また、着色成分であるＳの含有率は０．５〜１０重量％とすることが望ましいが、これは、０．５重量％未満では十分なアンバー発色が得られず、１０重量％を超えると気泡の発生原因となるためである。

本発明のカラーフィーダ用ガラス着色剤には、更に、酸化剤を添加することで発色を調節することもできる。また、酸化剤の添加により、上記Ｃによる還元反応に起因する発泡を抑制する効果も得られる。該酸化剤としては、例えば、硝酸塩を２０重量％以下の割合で含有させることが望ましい。これを超えると、発色に悪影響を及ぼすおそれがあるため好ましくない。

なお、本発明に係る着色剤の形態は、上記成分を溶融ガラスと混合して得られる濃色着色ガラスを粉砕したいわゆるカラーフリットとすることもできるが、未溶融状態の上記各成分とガラス粉末とを水ガラスやポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の結合剤（バインダー）によって粒状に凝集させたいわゆるガラスペレットとすることが望ましい。

ここで、上記ガラス粉末は、カラーフィーダ温度（１３００℃程度）で溶融可能なガラスであればよく、例えば、硼珪酸ガラスなどを好適に用いることができるが、これに限定されるものではない。また、カラーフィーダにおいて容易に溶融可能なように、該ガラス粉末の粒径は１５０μｍ以下とすることが望ましい。なお、ガラスペレットは、従来既知の方法によって、成形することができ、例えば、上記各成分とガラス粉末、及び結合剤を混合し、これらをロール成形により粒状に固めることによって製造することができる。

また、本発明のカラーフィーダ用ガラス着色剤においては、該ガラス着色剤と着色対象となるガラス素地の比重をほぼ同じにするため、比重が高く、ガラスに添加しても少量であれば発色に影響しない成分（以下、「比重調節成分」と呼ぶ）を含有させることが望ましい。例えば、上記のようにＳｉ：１〜２０重量％と、Ｓ：０．５〜１０重量％、Ｃ：０．１〜５重量％、及び硼珪酸ガラスの粉末を水ガラスで固めて成るガラスペレットにおいては、比重調節成分としてＳｎＯを３〜１０重量％含有させることが望ましい。３重量％未満では十分な効果が得られず、１０重量％を超えて添加すると、発色に悪影響を及ぼすおそれがある。なお、上記比重調節成分としては、前記ＳｎＯのほか、例えば、酸化バリウム、酸化ビスマス、酸化エルビウムなどを用いることができる。

以下、本発明の一実施例について説明する。

金属シリコン４％、硫黄１％、コークス３％、酸化錫３％、硼珪酸ガラス８９％を水ガラスで固めることによってガラスペレットを作成し、該ペレットをカラーフィーダと同一条件とした試験炉に投入することで溶融状態の無色ソーダ石灰ガラスと混合した。このとき、ソーダ石灰ガラスカレット１００ｇに対し、前記ガラスペレットを２〜３ｇの割合で添加した。得られた着色ガラスを板状に成形することにより、色調がＣＩＥ表示（１０ｍｍ換算）で明度Ｙ＝４．５％、主波長λｄ＝５８７ｎｍ、刺激純度Ｐｅ＝９８.５のアンバー色ガラスが得られた。また、得られたガラス中には気泡が殆どみられなかった。

なお、本発明に係るカラーフィーダ用ガラス着色剤は、本実施例のようにソーダ石灰ガラスの着色に用いるほか、成分配合を適宜調節することにより、硼珪酸ガラス、アルミノ硼珪酸ガラス、リン酸塩ガラス、鉛ガラスといった種々のガラスの着色に適用可能である。また、着色対象となるガラス素地は無色ガラスに限られるものではなく、本発明に係るカラーフィーダ用ガラス着色剤をアンバー色ガラス素地に対して用いることで、濃アンバー色ガラスを製造することもできる。

以下、本発明のカラーフィーダ用ガラス着色剤を用いた濃アンバー色ガラスの製造方法について説明する。

明度２０％のアンバー色ソーダ石灰ガラス（アンバー色カレット）をアンバー色ガラス溶融炉にて１４５０℃で溶解した後、１３５０℃に下げた状態で保持し、カラーフィーダにおいて該ソーダ石灰ガラスの容量の０．５％を占める量のガラスペレット（上記実施例１と同様のもの）を添加して撹拌し、更に１時間保持する。これにより、明度１２．５％の濃アンバー色ガラスが製造される。なお、上記の数値はあくまで一例であり、例えば、ガラス素地として用いるアンバー色ガラスの明度及び製造される濃アンバー色ガラスの明度は、前者を１７〜２４％、後者を５〜１５％の範囲とすることが望ましい。

このように、アンバー色ガラス溶融炉で溶融したアンバー色ガラスに、カラーフィーダを用いて上記実施例に係るガラスペレットを加えることにより、泡の発生を抑えることができると共に、少量生産の場合や多種の色合いのアンバー色ガラスを製造する場合等に容易に対応することができる。従って、製造効率よく且つコストを低減して濃アンバー色ガラスを製造することが可能となる。また、上述のように製造された濃アンバー色ガラスは、紫外域だけでなく可視域の透過率を低く抑え、且つ視覚的にも濃アンバー色とした状態でガラスびんの薄肉化を計ることができるため、内容物を有効に保護しつつガラスびんの軽量化を図ることができる。

以上説明したように、本発明に係るカラーフィーダ用ガラス着色剤によれば、着色剤投入時の急激な還元反応による泡の発生を抑えると共に発色を安定させることができるため、カラーフィーダを用いて良質なアンバー色ガラス及び濃アンバー色ガラスを製造することが可能となる。これにより、小ロット生産にも対応可能となり、容易かつ安価にアンバー色ガラス及び濃アンバー色ガラスが得られるようになる。

Claims (5)

1. アンバー色ガラスを製造するためにカラーフィーダに投入して用いられるガラス着色剤であって、着色成分としてＳを含有し、還元剤としてＳｉ及びＣを含有することを特徴とするカラーフィーダ用ガラス着色剤。
2. Ｓｉ：１〜２０重量％、Ｓ：０．５〜１０重量％、Ｃ：０．１〜５重量％を含有することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィーダ用ガラス着色剤。
3. 更に、発色補助剤として酸化剤を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のカラーフィーダ用ガラス着色剤。
4. 上記各成分とガラス粉末とを結合剤によってペレット状に固めて成る請求項１〜３のいずれかに記載のカラーフィーダ用ガラス着色剤。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のカラーフィーダ用ガラス着色剤を用いる色ガラスの製造方法であって、
   着色対象となるガラス素地をアンバー色ガラスとし、該アンバー色ガラスに前記カラーフィーダ用ガラス着色剤を添加することにより、濃アンバー色ガラスを製造することを特徴とする色ガラスの製造方法。