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ガラス瓶の色はどのように形成されるのですか? - Maypak

4月 28, 2023


これらの美しいガラスの色はどこから来たのですか?



普通ガラスびん 石英砂、ソーダ灰、石灰岩を一緒に製錬して作られています。これは、組成が固定されていないケイ酸塩の混合物です。人々が最初に作ったガラスは、透明度が低く、色のついたガラスの小片でした。その色は人が意識的に加えたものではなく、不純な原料に不純物が混ざり合った結果です。当時、着色されたガラス瓶は装飾としてのみ使用され、要件は高くありませんでした.人々は偶然に色ガラスだけを作りました。しかし、今日私たちが必要とする色付きガラスには、非常に高い科学的要件があり、ガラスの色の秘密の後にのみ製造することができます。ガラス瓶 が明らかにされています。


調査の結果、通常のガラスのバッチに 0.4 ~ 0.7% の着色剤を加えると、ガラスを着色できることがわかりました。着色剤は主に金属の酸化物です。各金属元素には独自の「スペクトル シグネチャ」があるため、異なる金属酸化物は異なる色を示すことができることは既にわかっています。これらの酸化物がガラスバッチに添加されると、ガラスは着色されます。たとえば、酸化クロム (Cr2O3) を追加すると、ガラスは緑色になります。二酸化マンガン (MnO2) を加えると、ガラスは紫色になります。酸化コバルト(Co2O3)を添加したガラスは青色で、鉄鋼作業員や電気溶接作業員が使用する保護メガネはこのガラス製を使用しています。


実は、の色はガラスびん 添加する着色剤だけでなく、溶融温度と炉の炎の特性によって元素の原子価を調整することによって、ガラスがさまざまな色を示すようになります。たとえば、ガラス中の銅は、高価な酸化銅に存在する場合、ガラスは青緑色に見えます。低価格の亜酸化銅 (Cu2O) が存在すると、ガラスは赤く見えます。場合によっては、ガラスを一度溶かしただけでは鮮やかに表示できない場合があり、ガラスをその色にするために 2 回目の加熱が必要になります。これは、通常のガラス材料に少量の金を加えて作られる貴重な金色の赤ガラスの場合です。最初の溶融後、金は原子の形でガラスに分布し、この時点ではガラスは色を示しません。再び軟化に近い温度まで加熱すると、その中の金原子がコロイド粒子に凝集し、このときにガラスが現れます。美しい赤をアップ。


現在、人々は希土類元素の酸化物を着色剤として使用して、さまざまな高級色ガラスを製造しています。希土類元素を添加した着色ガラスは、透明で明るい色をしており、光によって色が変わることさえあります。例えば、酸化ネオジムガラスはこの特性を持っています。太陽光の下では赤紫、蛍光の下では青紫に見え、とてもきれいです。光の強さで色が変わるガラスがあります。メガネのレンズや住宅の窓ガラスとして使われています。このようなガラスを窓ガラスとして使用すると、部屋の明るさを一定に保つことができ、日よけにカーテンを使用する必要がないため、「自動カーテン」と呼ぶ人もいます。日光に含まれる紫外線の通過をブロックできます。図書館や美術館にこのようなガラスを設置すると、本や文化財を紫外線から守ることができます。



希土類元素に加えて、ガラスにタングステンとプラチナを直接加えることで、変色ガラスを作ることもできます。


通常の顔料は、太陽の紫外線、または空気中の酸素と二酸化硫黄の作用により退色します。しかし、着色ガラスは、着色の役割を果たす金属などの酸化物がガラスと融合しているため、太陽や雨に耐えることができます。潤いのある美しい若々しい姿をいつまでも保ちます。科学技術の発展に伴い、さまざまな色のガラスがますますカラフルになり、装飾や装飾により私たちの生活もカラフルになります。


簡単に言えば、特定の波長の光を吸収、反射、透過することでさまざまな色を表現するガラスです。主に建物の公共施設のドアや窓、内外装の化粧材に使用されています。ガラスの着色には、素材着色と表面着色の2つの工程があります。


素材の着色


ガラス原料に有色イオンを形成できる物質や化合物コロイド、金属コロイド粒子を加えて発色させる工程は、発色メカニズムによって4種類に分けることができます。


1.イオン着色: ガラスフリットにコバルト(Co)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、銅(Cu)などの遷移元素を添加した化合物で、イオンの状態でガラス中に存在します。異なるエネルギー準位 (基底状態と励起状態) 間の遷移により、可視光の選択的吸収が生じ、コバルト ブルー、マンガン バイオレット、ニッケル グリーン、その他の着色ガラスなどの色が付けられます。

2. 着色された複合コロイド粒子:  硫黄またはセレン化合物 (CdS、CdSe など) を追加すると、CdSe はより大きなコロイド粒子に成長し、セレンレッド、カドミウムイエロー、その他の着色ガラスなど、光散乱によりガラスが着色されます。


3. 金属コロイド粒子の着色:  金属状態に分解しやすい酸化物(金、銀、銅などの酸化物)をガラス原料に添加し、まずイオン状態でガラスに溶解し、熱処理を経て原子状態に変化し、凝集することです。コロイド粒子に成長します。光の散乱により、可視光が吸収されて、金色の赤、銅の赤、銀の黄色、その他の着色ガラスなどの色が付けられます。


4. 半導体着色:  ガラスフリットにCdS、CdSe、CdTeなどの着色剤を添加することで、可視光領域に吸収ピークがなく、連続吸収領域があり、透光領域と吸収領域は非常に急峻に分かれていますライン。前述の発色メカニズムとは異なり、CdS/CdSe の比率によって色が変化します。たとえば、CdS が多いとオレンジに近く、CdSe が多いと赤、CdTe が多いと黒、つまり O2-、S2-、Se2-、Te2 を基本としています。 - の順で長波方向に移動します。半導体エネルギーバンド理論によれば、これらの陰イオンの求電子ポテンシャルは順番に小さくなり、エネルギーの低い(可視光に近い)光を順次使用することで、価電子を伝導帯に励起(励起状態)することができます。波動限界 可視光領域に入るとガラスが着色します。


表面着色


ガラスの表面に金属や金属酸化物などをコーティングし、透明、半透明、または不透明な色のコーティングを形成することです。化学熱分解法によりガラス表面に SnCl4 と FeCl3 をコーティングすると、それぞれ青色の SnO2 膜と金色の Fe2O3 膜を作成できます。金、銀、銅などの金属膜や、In2O3、SnO2、TiO2 などの金属酸化物膜は、真空蒸着、真空カソード スパッタリング、反応性スパッタリングなどで作製できます。干渉膜と反射膜の色が異なります。フロートガラスの製造ラインでは、電気フロート法や溶射法を用いて、表面に着色した着色ガラスを製造することができます。また、ガラス色の釉薬を印刷またはスプレーして、釉薬付きのガラス瓶を作ることもできます。




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