JP4255942B2

JP4255942B2 - 白色筋入りガラス製品の製造方法

Info

Publication number: JP4255942B2
Application number: JP2005323365A
Authority: JP
Inventors: 光男吉田; 永恵金澤
Original assignee: Toyo Glass Co Ltd
Current assignee: Toyo Glass Co Ltd
Priority date: 2005-11-08
Filing date: 2005-11-08
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2018-09-22
Also published as: JP2006089375A

Description

本発明は、白色の色筋入りガラス製品を製造する方法に関する。

図２に基づいて最も一般的なガラス製品の製造方法を説明する。溶解炉１で溶融されたガラスは、フォアハース２、スパウト３、オリフィス４を通ってゴブ１１に形成される。ゴブ１１はデリバリ８によりガラス製品成形機９に供給され、ガラス製品として成形される。フォアハース２にはクーリングセクション２ａとイコライジングセクション２ｂとがあり、ガラスはこれらのセクションを通る間に冷却又は加熱され、所定の温度に調整される。スパウト３はゴブ１１を作るのに必要なガラスを溜め、保温する部分で、中央にはガラスの量を加減するチューブ６が設けられている。チューブの内部には上下動するクレープランジャ７があり、これが下降するとガラスがスパウト３下部のオリフィス４から押し出され、シャー５でカットされてゴブ１１となる。ゴブ１１はデリバリ８によりガラス製品成形機９に供給され、ガラス製品として成形される。

色筋入りのガラス製品を製造する場合、矢印Ａで示すごとく、通常フォアハース２において素地ガラスに着色材（カラーフリット）を混入し、色筋入りのゴブを形成する。この色筋入りのゴブを成形機で成形すると色筋入りのガラス製品ができる。スターラ１０は素地ガラスとカラーフリットが溶融した溶融カラーフリットとを撹拌するもので、これを作動させると素地ガラスが一様に着色され着色ガラスとなる。色筋入りガラス製品を製造する場合にはスターラ１０を停止させるため、溶融カラーフリットと素地ガラスとは完全に混ざり合うことなく、色筋ガラスとなってスパウト、オリフィスに至り、色筋入りのゴブが形成される。この色筋入りのゴブを成形機で成形すると色筋入りのガラス製品となる。また、矢印Ｂで示すごとく、スパウト３近傍、もしくはスパウト３内において着色材を混入すると、より鮮明な色筋を形成することができる。さらに、矢印Ｃに示すごとく、チューブ６内部において着色材を混入することも可能で、このようにするとさらに鮮明な色筋を形成できるだけでなく、図１に示すように、色筋をゴブの内部に形成できる。このゴブでガラス製品を成形すると、ガラス製品の肉厚の中に色筋が入る。

ガラスを白色に着色する白色フリットは、種々の組成のものが存在するが、これらの従来の白色フリットを用いて白色筋入りのガラス製品を製造するのは非常に困難で、色筋が細く不安定であったり、溶解性が悪く作業温度範囲が狭かったり、小さな衝撃や温度変化で色筋部分と素地ガラスの界面に割れが生じ不良品の発生率が高い、などという問題がある。

白色フリットに用いる乳白剤としては、Ａｓ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２及びＦ_２が使用される。乳白剤としてＦ_２を含む白色フリットを用いた白色筋入りガラス製品は、白色の色筋が細く不安定であり、所望の太さの色筋を得ることができない。乳白剤としてＡｓ_２Ｏ_３又はＴｉＯ_２を含む白色フリットを用いた白色筋入りガラス製品は、白色の色筋が比較的太くなり、その太さも安定したものとなるが、白色フリットの熱膨張率が素地ガラスであるソーダ石灰ガラスと異なり、色筋部分と素地ガラスの界面に割れが生じやすい。また、Ａｓ_２Ｏ_３を用いた白色フリットの場合、変色しやすいという欠点があり、フレームにより変色の問題が発生する。これは、Ａｓ_２Ｏ_３を不溶化し乳白度を高めるために白色フリットに多量のＰｂＯが配合されているためである。さらに、Ａｓ_２Ｏ_３は毒性が高いからこれを使用する作業環境は安全上問題がある。また、ＴｉＯ_２を用いた白色フリットの場合、ガラス軟化点が６５０℃程度と高いので溶解性が悪く、作業温度範囲が狭いという欠点がある。

白色ガラスは微細な結晶質を含むガラスであるため、結晶質部分と非結晶質部分では熱膨張率が異なる。通常の熱膨張率測定で、素地ガラスと白色フリットの熱膨張率が合っていても、実際に白色筋入りガラスとして製品化すると、色筋部分と素地ガラスの界面に強い応力が残り、破損しやすい。したがって、実際に素地ガラスと白色フリットの熱膨張率を合せ、界面の残留応力を少なくすることはきわめて困難である。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、白色フリットの熱膨張率を素地ガラスのそれと実質的に一致させ、色筋部分と素地ガラスの界面にほとんど残留応力を生じさせない白色筋入りガラス製品の製造方法を提供するものである。

本発明は、素地ガラスよりも熱膨張率の小さな白色フリットと大きな白色フリットの２種類の白色フリットを製造するステップと、前記２種類の白色フリットを素地ガラスの熱膨張率に適合させるように混合するステップと、この混合した白色フリットを素地ガラスに混入するステップとを有する白色筋入りガラス製品の製造方法において、前記２種類の白色フリットが、いずれも、重量百分率で、Ｆ _２が２％以上８％以下、ＰｂＯが１０％を越え２５％未満、ＳｉＯ _２が５０％を越え６５％未満、Ｂ _２Ｏ _３が１％を越え１０％未満、Ｎａ _２Ｏが５％を越え１５％未満、Ｃａ０が２％を越え８％未満含まれるものであることを特徴とする白色筋入りガラス製品の製造方法である。

白色ガラス（フリット）は素地ガラスと完全に熱膨張率を合わせるのが困難であるが、予め素地ガラスよりも熱膨張率の小さな白色フリットと大きな白色フリットの２種類の白色フリットを製造しておき、これら２種類の白色フリットを素地ガラスの熱膨張率に適合させるように混合することで、熱膨張率を素地ガラスにほぼ完全に一致させることができる。例えば、素地ガラスの熱膨張率が８７×１０の−７乗／℃（以下熱膨張率の値においては［×１０の−７乗／℃］を省略して表示する）の場合、熱膨張率の小さな白色フリットの熱膨張率は８０〜８５程度、熱膨張率の大きな白色フリットは８９〜９１程度とすることができる。２種類の白色フリットを混合する割合は、試作品を作って確認することで容易に決定できる。また、製造過程において素地ガラスの熱膨張率が微妙に変化しても、適宜白色フリットの混合比率を補正することで簡単に対応することができる。

Ｆ_２はガラス内にＣａＦ_２、ＮａＦの微結晶を生成しガラスを乳白色とする乳白剤である。２％より少なければ乳白色が薄くなり、８％より多くしても着色効果にさほどの変化がなく無駄である。乳白剤としてＦ_２を用いることで作業環境を安全なものとし、作業温度範囲を広くすることができる。ＰｂＯを適当量添加することでフリットの比重を大きくし、色筋を太く安定したものとすることができる。ＰｂＯを１０％以下とすると、色筋が細く不安定となり、２５％以上とすると変色しやすくなる。

太く安定した色筋は、白色フリットの比重を素地ガラスの比重よりも０．１以上大きくすることで実現できる。白色フリットの比重が小さい場合には、溶融したフリットは素地ガラス１２の上を浮いてしまい、クレープランジャが下降する力によって沈み込み、オリフィスに至る。しかし、比重が小さいために浮力により素地ガラスの中を下降しにくいから、どうしても色筋が細いものとなり、または、乱れた模様となってしまう。白色フリットの比重が大きい場合には、溶融したフリットはクレープランジャが下降する力によってスムースに沈み込み、オリフィスに至り、安定した太い色筋が形成される。図１は本発明の白色フリットをプリメルトした供給フリット１３をチューブ６内において素地ガラス１２に連続投入し、混入したところを示している。素地ガラス１２よりも比重の重い供給フリット１３は素地ガラス表面に滞留することなく素地ガラス１２内に入り、クレープランジャ７が下降する力によってスムースに沈み込み、安定した太い白色筋入りのゴブ１１が形成される。白色筋はゴブ１１の内部に形成され、このゴブでガラス製品を成形すると、ガラス製品の肉厚の中に白色の色筋が入った白色筋入りガラス製品ができる。なお、供給フリットは、プリメルトしないで混入することも可能であり、混入場所もチューブ内に限られるものではない。

白色フリットは、重量百分率で、ＳｉＯ_２が５０％を越え６５％未満、Ｂ_２Ｏ_３が１％を越え１０％未満、Ｎａ_２Ｏが５％を越え〜１５％未満とすることができる。上記各成分をこの範囲のものとすることで、フリットの熱膨張率を素地ガラスであるソーダ石灰ガラスとほぼ等しくすることができ、作業温度範囲も十分に広くすることができる。ＳｉＯ_２を５０％以下にすると熱膨張率が大きくなり過ぎ、６５％以上にすると軟化点が上昇して作業温度範囲が狭くなる。Ｂ_２Ｏ_３を１％以下にすると熱膨張率が大きくなり過ぎ、かつ、フリットの溶解性が悪く作業温度範囲が狭くなり、１０％以上にすると熱膨張率が小さくなり過ぎる。Ｎａ_２Ｏを５％以下にすると熱膨張率が小さくなり過ぎ、かつ、軟化点が上昇して作業温度範囲が狭くなる。

本発明の白色筋入りガラス製品の製造方法は、熱膨張率を素地ガラスにほぼ完全に一致させることができ、色筋部分と素地ガラスの界面の残留応力をさらに減少させ、製品が割れるのを防ぐことができる。また、製造過程において素地ガラスの熱膨張率が微妙に変化しても、適宜白色フリットの混合比率を補正することで簡単に対応することができる。

また、白色フリットとして重量百分率で、Ｆ_２が２％以上８％以下、ＰｂＯが１０％を越え２５％未満、ＳｉＯ_２が５０％を越え６５％未満、Ｂ_２Ｏ_３が１％を越え１０％未満、Ｎａ_２Ｏが５％を越え１５％未満、Ｃａ０が２％を越え８％未満含まれるものを選択することで、
は、白色筋を太く安定して設けることができ、溶解性を良くして作業温度範囲を広くすることができ、素地ガラスであるソーダ石灰ガラスと熱膨張率をほぼ等しくすることができる。しがたって、所望の太さの安定した白色筋の入ったガラス製品を容易に製造でき、色筋部分と素地ガラスの界面の残留応力を減少させ、製品が割れるのを防ぐことができる。

(1)重量百分率でＦ_２が５％、ＰｂＯが２０％、ＳｉＯ_２が５５．０％、Ｂ_２Ｏ_３が１．５％、Ｎａ_２Ｏが１０％、Ｃａ０が３％、Ａｌ_２Ｏ_３が５％、Ａｓ_２Ｏ_３が０．５％の白色フリットと、(2)重量百分率でＦ_２が５％、ＰｂＯが２０％、ＳｉＯ_２が５６．５％、Ｂ_２Ｏ_３が１．５％、Ｎａ_２Ｏが８．５％、Ｃａ０が３％、Ａｌ_２Ｏ_３が５％、Ａｓ_２Ｏ_３が０．５％の白色フリットを作成した。(1)の白色フリットは熱膨張率９０．７、比重２．８２、軟化点５４１℃の特性を有し、(2)の白色フリットは熱膨張率８４．４７、比重２．８１、軟化点５５０℃の特性を有するものである。この２種類の白色フリットを１：１の比率で混合した。混合した白色フリットを１３００℃で溶解し、素地ガラスに白色筋として１％添加した。素地ガラスの組成は重量百分率でＳｉＯ_２が７３％、Ａｌ_２Ｏ_３が２．１％、Ｎａ_２Ｏが１３．７％、Ｃａ０が１１％で、熱膨張率８６．９、比重２．４９、軟化点７３２℃の特性を持つものである。白色筋の流出は安定しており、鮮明な乳白色の色筋入りガラス製品が得られた。また、色筋と素地ガラスの境界面には残留応力はほとんど観察されなかった。

本発明の白色フリットの使用状態を示すスパウト部分の断面説明図である。色筋入りガラス製品の製造方法の説明図である。

符号の説明

１溶解炉
２フォアハース
３スパウト
４オリフィス
５シャー
６チューブ
７クレープランジャ
８デリバリ
９成形機
１０スターラ
１１ゴブ
１２素地ガラス
１３供給フリット

Claims

素地ガラスよりも熱膨張率の小さな白色フリットと大きな白色フリットの２種類の白色フリットを製造するステップと、前記２種類の白色フリットを素地ガラスの熱膨張率に適合させるように混合するステップと、この混合した白色フリットを素地ガラスに混入するステップとを有する白色筋入りガラス製品の製造方法において、前記２種類の白色フリットが、いずれも、重量百分率で、Ｆ _２が２％以上８％以下、ＰｂＯが１０％を越え２５％未満、ＳｉＯ _２が５０％を越え６５％未満、Ｂ _２Ｏ _３が１％を越え１０％未満、Ｎａ _２Ｏが５％を越え１５％未満、Ｃａ０が２％を越え８％未満含まれるものであることを特徴とする白色筋入りガラス製品の製造方法。