JPH10316450A - ソーダライムシリカ系銅赤ガラスの製造用バッチ組成物及び該ガラスの製造方法 - Google Patents
ソーダライムシリカ系銅赤ガラスの製造用バッチ組成物及び該ガラスの製造方法Info
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- C03C4/02—Compositions for glass with special properties for coloured glass
Abstract
イドを安定して析出させ、鮮明で均一な赤色発色を得る
ことができるソーダライムシリカ系銅赤ガラスの工業的
連続生産に適したバッチ組成物を提供すること、及び該
ガラスの製造方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 珪砂 100重量部に対し、ソーダ灰を26〜
36重量部、石灰石を23〜33重量部、芒硝を0.8 〜1.2 重
量部、酸化銅(CuO)を0.06〜0.12重量部、カーボン
を0.21〜0.28重量部、酸化錫(SnO)を1.6 〜2.5 重
量部、酸化亜鉛(ZnO)を0.5 〜7.0 重量部の比率で
各原料が含まれる。
Description
カ系銅赤ガラスの製造用バッチ組成物及び該ガラスの製
造方法に関する。さらに詳しくは、連続溶解・成形プロ
セスにおいても安定した赤色発色が可能なソーダライム
シリカ系銅赤ガラスを製造するためのバッチ組成物及び
該ガラスの製造方法に関する。
れているが、現在において一般に用いられているガラス
瓶、ガラス食器、板ガラス等の用途に対して工業的に連
続生産されているソーダライムシリカ系ガラスに関する
限りは、安定した銅赤ガラスの製造例は知られていな
い。銅赤ガラスの発色は、金属銅コロイド又はCu2 O
コロイドの析出に基づくものであることが知られている
が、商品価値の高い紫外線を全く透過させない、鮮明な
赤色発色を得るにはCu2 Oコロイドを安定して析出さ
せることが必要である。ところが、通常のソーダライム
シリカ系ガラスの製造条件下では、銅はCu0 ⇔Cu+
⇔Cu2+の平衡に基づき3種の状態で存在する可能性が
あり、何れか1種、特に中間の状態である一価の銅を安
定的に高比率で得ることは極めて困難である。また銅が
一価の状態で存在しても、熱処理条件によっては金属銅
のコロイド発色が起こることもあり、常に適当な粒径の
Cu2 Oコロイドが安定して析出するとは限らない。以
上がソーダライムシリカ系銅赤ガラスの工業的連続生産
が実現していない主な理由である。これらの問題点を解
決する方法として、特公平4−24296 号公報には、銅原
料として酸化銅(CuO)、還元剤としてカーボンを使
用し、さらに好ましくは着色成分助剤として酸化錫(S
nO)を添加したバッチ組成物が開示されている。
4−24296 号公報に開示されたバッチ組成物は、赤色発
色を得るために酸化・還元の度合いを示す酸化指数が−
100 以下と極めて強い還元性に限定されており、ガラス
製品製造工程でガラスの欠点となる泡の発生が多く、効
率の良い生産を行うには未だ多くの課題が残されてい
る。上記理由から、ソーダライムシリカ系ガラスの生産
においては、赤色ガラスを得るにはCdSe又はCdS
を用いているのが現状である。しかし、カドミウムを含
有する原料は高価であるのみならず環境保全、作業環境
上の理由から好ましくなく、安価の銅赤ガラスの安定し
た製造が強く望まれていた。
を解消し、熱処理により常に適当な粒径のCu2 Oコロ
イドを安定して析出させ、鮮明で均一な赤色発色を得る
ことができるソーダライムシリカ系銅赤ガラスの工業的
連続生産に適したバッチ組成物を提供すること、及び該
ガラスの製造方法を提供することを課題とする。
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ソーダライムシ
リカ系ガラスの通常の基本構成原料の他に、酸化銅(C
uO)、カーボン、酸化錫(SnO)及び酸化亜鉛(Z
nO)の4種類の原料を適切な配合比率で添加すること
により、既設の連続生産設備を用いて泡等の欠点のない
鮮明で均一な赤色発色が得られることを見い出し、この
知見に基づいて本発明を完成するに至った。
ガラスの製造用バッチ組成物は、珪砂100 重量部に対
し、ソーダ灰を26〜36重量部、石灰石を23〜33重量部、
芒硝を0.8 〜1.2 重量部、酸化銅(CuO)を0.06〜0.
12重量部、カーボンを0.21〜0.28重量部、酸化錫(Sn
O)を1.6 〜2.5 重量部、酸化亜鉛(ZnO)を0.5 〜
7.0 重量部の比率で各原料が含まれることを第1の特徴
としている。
ラスの製造用バッチ組成物は、珪砂100 重量部に対し、
ソーダ灰を26〜36重量部、石灰石を23〜33重量部、芒硝
を0.8 〜1.2 重量部、酸化銅(CuO)を0.07〜0.10重
量部、カーボンを 0.23 〜0.26重量部、酸化錫(Sn
O)を1.8 〜2.2 重量部、酸化亜鉛(ZnO)を2.0 〜
5.0 重量部の比率で各原料が含まれることを第2の特徴
としている。
ガラスの製造方法は、珪砂100 重量部に対し、ソーダ灰
を26〜36重量部、石灰石を23〜33重量部、芒硝を0.8 〜
1.2重量部、酸化銅(CuO)を0.06〜0.12重量部、カ
ーボンを0.21〜0.28重量部、酸化錫(SnO)を1.6 〜
2.5 重量部、酸化亜鉛(ZnO)を0.5 〜7.0 重量部の
比率で各原料が含まれるソーダライムシリカ系銅赤ガラ
ス製造用バッチ組成物を1200〜1500℃で1〜24時間溶融
し、成形した後、520 〜580 ℃に5 〜10分間保持するこ
とを特徴としている。
赤ガラスの製造用バッチ組成物は、通常の無色透明のガ
ラス瓶、ガラス食器、板ガラス等の製造に用いられる基
本的バッチ組成範囲(珪砂100 重量部に対し、ソーダ灰
26〜36重量部、石灰石23〜33重量部等)に加えて、珪砂
100 重量部に対し、酸化銅(CuO)を0.06〜0.12重量
部、カーボンを0.21〜0.28重量部、酸化錫(SnO)を
1.6 〜2.5 重量部、酸化亜鉛(ZnO)を0.5 〜7.0 重
量部の比率で各原料が含まれる。ソーダライムシリカ系
ガラスには通常1〜5重量%程度のアルミナ成分が含有
されているが、珪砂中にアルミナ成分が存在しない場合
には、上記の原料の他にアルミナ、水酸化アルミニウ
ム、長石類等の原料を用いて調整すればよい。このよう
な原料配合比率とすることにより、520 〜580 ℃で5〜
10分間保持する熱処理を行うことで、4mm厚換算で主波
長(λd )が約595 〜620 nm、明度(Y)が約5〜35
%、刺激純度(Pe)が約40〜100 %、好ましくは約70
〜100 %の色調を有する鮮明で均一な赤色発色した、泡
等の欠点のないソーダライムシリカ系銅赤ガラスを安定
して連続生産することができる。
還元剤であるカーボンの作用により起こる。ここで、珪
砂100 重量部に対する酸化銅(CuO)の重量部(以
下、砂比とする)が0.06未満では、発色が不十分となる
おそれがある。逆に酸化銅(CuO)の砂比が0.12を越
えると、赤色が濃くなりすぎて商品価値を損なうおそれ
がある。酸化銅(CuO)の砂比は、赤色発色の鮮明さ
を考慮すると、0.07〜0.10であることがより好ましい。
十分となるおそれがある。逆に0.28を越えると、ガラス
溶融中に泡の発生が多くなり安定した生産が困難になる
と共に、熱処理した際に金属銅コロイドが析出し、アン
バー色の色調が現れ商品価値を損なうおそれもある。こ
の傾向は、特に酸化亜鉛(ZnO)の配合量が少ないと
きに顕著である。カーボンの砂比は、赤色発色の鮮明
さ、色調及び生産性を考慮すると、0.23〜0.26であるこ
とがより好ましい。尚、ここで示したカーボンの砂比
は、カーボン純度100 %の場合の数値であり、使用する
カーボンの純度が異なる場合にはそれに応じて砂比を変
更する。
ての役割を有する。即ち、酸化錫(SnO)は溶融ガラ
ス中ではSn2+⇔Sn4+の平衡状態で存在し、還元性不
足の傾向の場合には還元剤としての作用を有し、逆に還
元性過剰の傾向の場合には酸化剤としての作用を有す
る。酸化錫(SnO)の砂比は、1.6 未満では発色が不
十分となるおそれがある。また、2.5 を越える場合も赤
色が薄くなると共に色調が変化してオレンジ色を呈し、
商品価値を損なうおそれがある。酸化錫(SnO)の配
合量をこのように従来よりも多くすることによりカーボ
ンの配合量を抑制することができ、鮮明な赤色発色し
た、泡等の欠点のないソーダライムシリカ系銅赤ガラス
を安定して連続生産することができる。酸化錫(Sn
O)の砂比は、赤色発色の鮮明さや色調を考慮すると、
1.8 〜2.2 であることがより好ましい。
有すると共に、着色剤の分散剤としての作用を有する。
またアルカリ金属含有量を増やすことなく粘性を下げる
効果を有するので、生産性を落とすことなく、熱処理時
に安定で均一な赤色発色を呈する。酸化亜鉛(ZnO)
を添加しなくても赤色発色は得られるが、安定性に欠
け、均一な赤色発色が得られない。酸化亜鉛(ZnO)
の砂比は、0.5 未満では上記の効果が得られなくなるお
それがある。7.0 を越える量としても赤色発色にそれ以
上の変化はない。酸化亜鉛(ZnO)の砂比は、赤色発
色の鮮明さ及び着色の均一性を考慮すると、2.0 〜5.0
であることがより好ましい。
ン、酸化錫(SnO)及び酸化亜鉛(ZnO)の4種類
の原料を本発明により見い出された適切な配合比率で添
加することにより、効率のよい安定生産が可能なソーダ
ライムシリカ系ガラスの酸化指数である+5〜−85の範
囲内に調整することができ、且つ鮮明で均一な赤色発色
が得られる。この銅赤ガラスの場合、バッチ組成物での
好ましい酸化指数は−60〜−75であり、より好ましくは
−62〜−70である。
1958年3月に“The Glass Industry第39巻、第3号、第
139 〜142 頁及び第170 頁”において発表した概念であ
り、ガラスの酸化性、還元性の指標となるものである。
本発明のバッチ組成物の配合原料の内、酸化性の原料は
芒硝であり、還元性の原料はカーボンである。砂比1の
場合のレドックスの値(係数)はそれぞれ+13.4、−32
0 である。酸化錫(SnO)は酸化剤としても還元剤と
しても働くので、中性原料として扱う。また酸化銅(C
uO)も中性原料として扱う。
の製造方法において、バッチ組成物の溶融温度は1200〜
1500℃、溶融温度は1〜24時間とするのが好ましい。赤
色発色のための最高温度での熱処理温度はガラス転移温
度より若干高い520 〜580 ℃、熱処理時間は5〜10分間
とするのが好ましい。熱処理温度及び熱処理時間はこの
範囲内で、組成によって最適条件を選択すればよい。熱
処理温度が520 ℃よりも低いと、発色が不十分となるお
それがある。逆に、580 ℃を越えると金属銅コロイドが
析出し、色調が変化し鮮明な赤色発色が得られなくなる
おそれがある。熱処理温度は、赤色発色の鮮明さ、色
調、安定性及び経済性を考慮すると540〜570 ℃である
ことがより好ましい。前記熱処理時間が5分間未満の場
合にも、発色が不十分となるおそれがある。10分間以上
の熱処理を行っても赤色発色にそれ以上の変化はなく、
経済性の観点からこれを上限としているだけであり、そ
れ以上の時間を行っても可能である。
れたガラスを、フォアハースで1100〜1200℃に調整し、
成型機に入れ、700 〜1000℃の間で瓶の形に成型する。
成型された瓶は500 〜600 ℃の状態で歪みを取り除く為
に徐冷炉に入れられ、1〜2時間で常温まで下げられ、
商品となる。ガラスの赤色発色は前記徐冷が行われてい
る間に生じる。
細に説明する。が、本発明はこれらの実施例によって限
定されるものではない。また、実施例、比較例におい
て、主波長(λd )、明度(Y)、刺激純度(Pe)
は、4mm厚に鏡面研磨したサンプルを、一般的に用いら
れているC1E法に基づい測定した。
26重量部、芒硝を1.0重量部、酸化銅(CuO)を0.06
重量部、カーボンを0.26重量部、酸化錫(SnO)を2.
0 重量部、酸化亜鉛(ZnO)を2.2 重量部の比率で各
原料を秤量し、混合してバッチ組成物を調製した。この
バッチ組成物を溶解能力15トン/日の連続溶解窯に導入
し、ガラス溶融温度1400℃で24時間溶融後成型し、通常
の徐冷窯設備を有するラインでガラス瓶の生産を行っ
た。徐冷窯入口付近の最高の温度設定ゾーンの雰囲気温
度を570 ℃とし、このゾーンを5分間で通過させて赤色
発色させ、その後、同じ通過速度で徐々に冷却し徐歪を
行った。得られたガラス瓶は鮮明で均一に赤色発色して
おり、測定サンプルの厚み4mmで、主波長(λd )が59
6 nm、明度(Y)が35%、刺激純度(Pe)が42%であ
った。尚、この場合のバッチ組成物の酸化指数は次のよ
うに計算される。 13.4×1.0 −320 ×0.26=−69.8
酸化錫(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)の重量比を変更
する以外は、実施例1と同様の条件でガラス瓶を生産し
た。実施例1と合わせ、結果を表1〜4に示す。また、
実施例3により得たガラス瓶について、厚さ4mmのとき
の透過率曲線を図1に示す。
ッチ組成物からは鮮明で均一に赤色発色したガラス瓶が
得られる(符号○で示す)。一方、本発明以外のバッチ
組成物からは所望の赤色ガラス瓶は得られない(符号
△、×で示す)。尚、符号△は不均一な赤色発色、符号
×は着色しないことを示す。また図1から明らかなよう
に、実施例3で示すガラス瓶は、波長600 nm付近未満に
おけるほとんどの波長の光を透過せず、その一方、波長
600 nm付近以上の波長の光を透過しており、この瓶が鮮
明な赤色を呈することが判る。
銅赤ガラスの製造用バッチ組成物によれば、このバッチ
組成物を用いることで、熱処理により常に適当な粒径の
Cu2Oコロイドを安定して析出させることができ、鮮
明で均一に赤色発色すると共に紫外線を全く透過させな
い、且つ泡等の欠点のないソーダライムシリカ系ガラス
を、既設の連続生産設備を用いて工業的に大量生産する
ことができる。更に、従来のソーダライムシリカ系銅赤
ガラスの製造においては、通常のガラス製造工程でのス
ケジュールの徐冷以外に、より長時間の最高温度部での
熱処理を必要としたが、本発明のバッチ組成物としたこ
とにより、特殊な徐冷条件は不必要となり、生産性が著
しく向上する。さらに熱処理条件を適当に変更すること
により、色調を微妙に変えることができる。また請求項
2に記載のソーダライムシリカ系銅赤ガラスの製造用バ
ッチ組成物によれば、請求項1に記載のバッチ組成物に
よる上記効果を一層効果的に発揮することができる。ま
た請求項3に記載のソーダライムシリカ系銅赤ガラスの
製造方法によれば、現に、鮮明で安定した赤色発色のソ
ーダライムシリカ系銅赤ガラスを、通常のガラス製造工
程に特別の工程を付加することなく、製造することがで
きる。
〜780 nmの波長域における厚さ4mmのときの透過率を示
す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 珪砂 100 重量部に対し、 ソーダ灰 26〜36 重量部、 石灰石 23〜33 重量部、 芒硝 0.8 〜1.2 重量部、 酸化銅(CuO) 0.06〜0.12 重量部、 カーボン 0.21〜0.28 重量部、 酸化錫(SnO) 1.6 〜2.5 重量部、 酸化亜鉛(ZnO) 0.5 〜7.0 重量部 の比率で各原料が含まれることを特徴とするソーダライ
ムシリカ系銅赤ガラスの製造用バッチ組成物。 - 【請求項2】 珪砂 100 重量部に対し、 ソーダ灰 26〜36 重量部、 石灰石 23〜33 重量部、 芒硝 0.8 〜1.2 重量部、 酸化銅(CuO) 0.07〜0.10 重量部、 カーボン 0.23〜0.26 重量部、 酸化錫(SnO) 1.8 〜2.2 重量部、 酸化亜鉛(ZnO) 2.0 〜5.0 重量部 の比率で各原料が含まれることを特徴とするソーダライ
ムシリカ系銅赤ガラスの製造用バッチ組成物。 - 【請求項3】 珪砂 100 重量部に対し、 ソーダ灰 26〜36 重量部、 石灰石 23〜33 重量部、 芒硝 0.8 〜 1.2 重量部、 酸化銅(CuO) 0.06〜0.12 重量部、 カーボン 0.21〜0.28 重量部、 酸化錫(SnO) 1.6 〜2.5 重量部、 酸化亜鉛(ZnO) 0.5 〜7.0 重量部 の比率で各原料が含まれるソーダライムシリカ系銅赤ガ
ラス製造用バッチ組成物を1200〜1500℃で1〜24時間溶
融し、成形した後、520 〜580 ℃に5 〜10分間保持する
ことを特徴とするソーダライムシリカ系銅赤ガラスの製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP14107497A JP3904672B2 (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | ソーダライムシリカ系銅赤ガラスの製造用バッチ組成物及び該ガラスの製造方法 |
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