有色玻璃容器及其制備方法
【專利說明】有色玻璃容器及其制備方法
[0001] 本公開涉及玻璃容器，更具體地，本公開涉及玻璃容器的著色。
[0002] 背景和公開概述 玻璃容器通常包含所謂的蘇打-石灰玻璃，也稱為蘇打-石灰-二氧化硅玻璃。許多 這樣的容器為有色的，例如，用于美觀或功能目的。有色玻璃容器可由包括一種或多種著色 劑的蘇打-石灰玻璃組合物生產(chǎn)。例如，綠色玻璃可由包括三氧化二鉻（Cr203)作為著色 劑的蘇打-石灰玻璃組合物制成，而藍色玻璃可通過向蘇打-石灰玻璃組合物中加入氧化 鈷（CoO)而制成。說明這種類型的有色玻璃組合物的美國專利包括3, 326, 702、3, 330, 638、 3, 345, 190、3, 498, 806 和 4, 312, 953。
[0003] 在蘇打-石灰玻璃組合物中的一些著色劑可能不會立即賦予玻璃顏色。相反，顏 色可能需要通過稱為〃滲透（striking)"的熱處理過程來顯現(xiàn)。在該過程中，玻璃容器由 含有"潛在的"著色劑材料的玻璃組合物形成。隨后，將玻璃容器加熱至稍微超過正常的退 火溫度的溫度，使得在玻璃中的潛在的著色劑材料相互作用或"滲透"，以賦予玻璃顏色。說 明使玻璃容器著色的該方法的美國專利包括2, 672, 423、3, 513, 003和3, 627, 548。
[0004] 根據(jù)本公開的一方面，一個通常的目的是提供潛在的著色劑材料的混合物，可將 其引入到多種基礎(chǔ)玻璃組合物中，以生產(chǎn)淺色或透明的玻璃容器，當(dāng)熱處理和滲透后，顯現(xiàn) 深紅色或可見的黑色。因此，這些玻璃容器可稱為"顏色-可滲透的"。熱處理或滲透步驟 為任選的，其賦予不同的有色玻璃容器的大量生產(chǎn)靈活性。
[0005] 本公開包括多個方面，它們可彼此單獨或彼此組合實施。
[0006] 根據(jù)本公開的一方面，提供了一種潛在的著色劑材料的混合物，配制所述混合物 用于與氧化還原值（redoxnumbers)在-40至+20范圍的多種蘇打-石灰二氧化娃基礎(chǔ)玻 璃組合物一起使用，以生產(chǎn)多種顏色-可滲透的玻璃組合物和多種顏色-可滲透的玻璃容 器。所述潛在的著色劑材料的混合物包括氧化亞銅（Cu20)、氧化亞錫（SnO)、氧化鉍（Bi203) 和碳（C)。
[0007] 根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種制備多種顏色-可滲透的玻璃容器的方 法。在該方法中，將潛在的著色劑材料的混合物引入到氧化還原值在-40至+20范圍的蘇 打-石灰-二氧化硅基礎(chǔ)玻璃組合物中，以生產(chǎn)顏色-可滲透的玻璃組合物。所述潛在的著 色劑材料的混合物包括氧化亞銅（Cu20)、氧化亞錫（SnO)、氧化鉍（Bi203)和碳（C)。隨后， 由所述顏色-可滲透的玻璃組合物形成多種顏色-可滲透的玻璃容器。
[0008] 根據(jù)本公開的又一方面，提供了一種制備多種顏色-可滲透的玻璃容器的方 法。在該方法中，制備了蘇打-石灰-二氧化硅玻璃組合物，所述組合物包含：60-75重 量 ％Si02、7-15 重量 ％Na20、6-12 重量 ％Ca0、0. 1-3. 0 重量 ％A1203、0. 0-2. 0 重量 ％MgO、 0. 0-2. 0重量％K20和0. 01-0. 30重量％S03，并且將潛在的著色劑材料組合物在蘇打-石 灰-二氧化硅玻璃組合物中混合，以生產(chǎn)顏色-可滲透的玻璃組合物，所述組合物包含： 0. 0875-0. 35 重量 ％ 氧化亞銅（Cu20)、0. 06-0. 5 重量 ％ 氧化亞錫（SnO)、0. 0125-0. 05 重量 ％ 氧化鉍（Bi203)和0. 02-0. 10重量％碳（C)。隨后，由所述顏色-可滲透的玻璃組合物形成 多種顏色-可滲透的玻璃容器。
[0009] 根據(jù)本公開的再一個方面，提供了一種具有容器玻璃組合物的顏色-可滲透的 玻璃容器，所述組合物包括基礎(chǔ)玻璃部分和潛在的著色劑部分。所述基礎(chǔ)玻璃部分包含： 60-75 重量 ％Si02、7-15 重量 ％Na20、6-12 重量 ％Ca0、0. 1-3. 0 重量 ％A1203、0. 0-2. 0 重 量％Mg0、0. 0-2. 0重量％K20和0. 01-0. 30重量％S03，而所述潛在的著色劑部分包含： 0. 0875-0. 35 重量 ％ 氧化亞銅（Cu20)、0. 06-0. 5 重量 ％ 氧化亞錫（SnO)和 0. 0125-0. 05 重 量％氧化祕（Bi203)。
[0010] 附圖簡述 由以下描述、所附權(quán)利要求和附圖，將最好地理解本公開，以及它們另外的目的、特征、 優(yōu)點和方面，其中： 圖1為根據(jù)本公開的一個示例性實施方案的玻璃容器的側(cè)視圖。
[0011] 優(yōu)選實施方案的詳細描述 根據(jù)目前公開的制備過程的示例性實施方案，已發(fā)現(xiàn)潛在的著色劑材料的混合物，可 將其引入到具有一定范圍的氧化還原值的多種基礎(chǔ)玻璃組合物中，以生產(chǎn)顏色-可滲透的 玻璃組合物和顏色-可滲透的玻璃容器。通過目前公開的制備過程生產(chǎn)的顏色-可滲透的 玻璃容器開始時為淺色或透明的，但是可加熱至稍微超過正常的退火溫度的溫度，以使其 中的紅色或黑色滲透。
[0012] 本文使用的術(shù)語"淺色"為相對術(shù)語，指與當(dāng)滲透后產(chǎn)生的深色紅色或黑色玻璃容 器相比，相對透明或半透明的玻璃。在一個實施方案中，開始淺色的顏色-可滲透的玻璃容 器可看起來為無色或淺藍色，但是當(dāng)滲透后，可變?yōu)樯罴t色。在另一實施方案中，開始淺色 的顏色-可滲透的玻璃容器可具有琥珀色、鈷藍或翡翠綠著色，但是當(dāng)滲透后，可變?yōu)榭梢?的黑色。也就是，當(dāng)滲透后，通過玻璃容器的可見光透射將降低，使得在手臂的長度，在自然 光照條件（例如，間接日曬）下，玻璃容器通過人眼看起來為可見的黑色。
[0013] 圖1說明如下文進一步描述的，可根據(jù)目前公開的制備過程的示例性實施方案生 產(chǎn)的玻璃容器10的示例性實施方案。
[0014] 玻璃容器10可通過以下方法生產(chǎn)。除了以下公開以外，用于組成和熔融生產(chǎn)容 器玻璃的不例性條件和程序可在例如FayV.Tooley的HandbookofGlassManufacture (玻璃制備手冊）（第3版，AshleePublishingl984)中找到。
[0015] 所述方法可包括制備一批原料，即，用于顏色-可滲透的玻璃組合物的原料。根據(jù) 本公開的實施方案，配制批量原料，以生產(chǎn)具有在預(yù)定的范圍內(nèi)的氧化還原電位或"氧化還 原"電位的玻璃組合物。一種用于定量熔融玻璃的氧化還原電位的可接受的技術(shù)是通過計 算其所謂的"氧化還原值"，如在Simpson和Myers的"TheRedoxNumberConceptandIts UsebytheGlassTechnologist(氧化還原值概念及其在玻璃工藝學(xué)家的用途）"，Glass Technology，第19卷，第4期，1978年8月4日，第82-85頁中描述的?？偟膩碚f，"氧化" 玻璃組合物定義為氧化還原值為零或以上的玻璃組合物，而"還原的"玻璃組合物定義為具 有負氧化還原值的玻璃組合物。根據(jù)本公開的實施方案，配制批量原料，以生產(chǎn)氧化還原值 在-40至+20范圍的玻璃組合物。
[0016] 批量原料可包括蘇打-石灰-二氧化硅玻璃前體材料，其可包括基礎(chǔ)玻璃材料，以 及任選的著色劑材料?；A(chǔ)玻璃材料可包括沙子（Si02)、蘇打灰（Na2C03)、石灰石（CaC03)、 白云石（CaMg(C03)2)和含有氧化鋁（A1203)的材料例如長石，以及碎玻璃。在批量原料中的 著色劑材料可為金屬化合物形式或含有在蘇打-石灰玻璃中產(chǎn)生期望的顏色的特定的元 素金屬或金屬化合物的材料。合適的著色劑材料的實例可包括，例如，鐵的氧化物（例如， FeO或Fe203)、鉻的氧化物（例如，CrO或Cr203)和/或鈷的氧化物（例如，CoO或C〇203)。 [0017] 批量原料還可包括對玻璃組合物具有氧化或還原效果的補充材料。例如，批量原 料可包括一種或多種氧化劑，例如石膏（CaS04 ? 2H20)、芒硝（Na2S04)、硝酸鈉（NaN03)和硝 酸鉀（KN03)，以及一種或多種還原劑，例如碳（〇、黃鐵礦（FeS2)、鉻鐵礦（FeCr204)和硫化 物型硫（例如，硫化亞鐵FeS)。
[0018] 批量原料還可包括潛在的著色劑材料。潛在的著色劑材料可為混合物形式，例如 合適的含有銅（Cu)、錫（Sn)、鉍（Bi)和碳（C)的材料的混合物，其在熔體中反應(yīng)，以形成 氧化亞銅（Cu20)、氧化亞錫（SnO)和氧化祕（Bi203)的氧化還原對。例如，可將銅（Cu)、錫 (Sn)、鉍（Bi)和碳（C)加入到元素形式和/或化合物形式（例如，為氧化物形式）的批量 原料中。
[0019] 通過稱為"滲透"的熱處理過程，Cu20、SnO和Bi203的氧化還原對能夠在玻璃中形