JP2505685B2 - 透過光−反射散乱光色相差オパ―ルガラスおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、透過光と散乱光に著
しい差が認められ、すなわち青色から緑色に及ぶ青緑系
統の色（透過光）と赤紫色から茶色に及ぶ茶赤系統の色
（散乱光）との２色性を持った透過光−散乱光色相差オ
パールガラスおよびその製造方法に関し、主に装身具
類、工芸品類、装飾用建築材料の分野で利用される透過
光−散乱光色相差オパールガラスおよびその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明と同様の２色性のガラスが本出願
人の出願に係わる特開昭６２年第２９７２４０号公報に
透過光−反射散乱光色相差オパールガラスとして開示さ
れている。特開昭６２年第２９７２４０号公報に開示さ
れた基本ガラス原料は、本出願の請求項１記載の基本ガ
ラス原料の外にリン酸を含有しており、原料混合物を１
２００〜１４００℃で溶融し、引き続き宙吹き、プレス
等の成型操作を行った後、６００〜８００℃付近の温度
で分相熱処理を行う。すなわち、ガラス溶融物の宙吹き
成型法による製品加工の工程では、溶融→成型→分相→
製品化の工程手順により製品が製造される。しかしなが
ら、板上の成型物から小物装飾品を作る場合には、ダイ
ヤモンド工具等を使用するカット成型や研磨の工程が更
に加わることになる。この成型および研磨の工程は通常
手作業で行われることが多く、製品の製造コストを大き
くする要因となる。

【０００３】一方、成型研磨の工程は熱処理によって行
うこともでき、この方法によると低コスト化が実現され
る。加熱による成型研磨の熱処理条件は９００〜１１０
０℃程度の温度が必要とされるが、リン酸を含有する前
記の透過光−反射散乱光色相差オパールガラスではこの
加熱成型処理時に完全に失透してしまいオパールガラス
の状態にならないという問題が生じている。

【０００４】基本ガラス原料中に加えられているホウ酸
およびリン酸はガラスの熱処理による分相促進作用を有
するが、特にリン酸においては分相促進作用が大きく現
れ、分相が進行しすぎると失透物に至る傾向が大きい。
前記特開昭６２年第２９７２４０号公報に開示された基
本ガラス原料はリン酸を含有し、９００〜１１００℃に
おける加熱による成型研磨時に失透する。

【０００５】一方、本出願人は、基本ガラス原料にガラ
スの分相剤として酸化ホウ酸だけを使用しリン酸を使用
しないようにすると、９００〜１１００℃における加熱
による成型研磨操作中にガラスの分相失透が起こること
がなく、低コストの加熱による成型研磨が実施できるこ
とを発見した。

【発明が解決しようとする課題】

【０００６】上述したように、前記特開昭６２年第２９
７２４０号公報記載の透過光−反射散乱光色相差ガラス
は強い分相傾向を与えるリン酸を基本ガラス原料に添加
して製造されているため、６００〜８００℃の分相熱処
理で透過光−反射散乱光色相差オパールガラスを得るこ
とができる。しかし、９００〜１１００℃に加熱した場
合には、完全に失透してしまう。従って、小物装飾品を
製造する際には、板上の透過光−反射散乱光色相差オパ
ールガラスをダイヤモンド工具等でカットし、続いて研
磨して商品化が行われる。小物装飾品類を製造する場合
には、板上ガラスをカットしたのち、加熱処理によって
成型と研磨を行うと製作コストが低廉となり都合がよい
がこの透過光−反射散乱光色相差オパールガラスでは９
００〜１１００℃での加熱による成型研磨時に失透す
る。すなわち、特開昭６２年第２９７２４０号公報記載
のリン酸含有の基本ガラス原料では、加熱処理による成
型研磨の為の加熱処理の最適温度が９００〜１１００℃
の間にあるため、失透してしまい加熱による成型研磨を
実施することができない。

【０００７】この発明は、加熱による成型研磨の方法を
適用することを可能にした透過光−散乱光色相差オパー
ルガラスおよびその製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００８】また、本発明は、未利用資源であるところ
の火山噴出物類（南九州ではシラス土壌）を利用可能に
するほか、天然資源である長石、陶石等を新利用できる
透過光−散乱光色相差オパールガラスおよびその製造方
法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】本出願人は上
記課題を解決するために、リン酸を含有しない基本ガラ
ス原料から、透過光−反射散乱光色相差オパールガラス
を製造する研究を行い、基本ガラス原料の組成をケイ酸
−アルミナ−酸化ホウ素−炭酸カルシウム−酸化マグネ
シウム−アルカリ金属酸化物類とし、ガラス化補助剤と
して炭酸バリウムおよびフッ化物（フッ化カルシウム、
ホウフッ化ナトリウム等）を添加し、着色剤として金を
主剤とし二酸化マンガン及び稀土類酸化物類（酸化セリ
ウム、酸化イットリウム、酸化ネオジウム等）を組み合
わせて使用し、透過光−反射散乱光色相差オパールガラ
スを製造した。

【００１０】本発明では、基本ガラス原料の組成を、火
山灰土壌（南九州における火山灰土壌シラス等）、長
石、陶石、ケイ酸、アルミナ、酸化ホウ素、アルカリ土
類化合物類（炭酸カルシウム、酸化マグネシウム等）、
アルカリ金属化合物類（炭酸リチウム、炭酸ナトリウム
等）等を原料に使用して調合したケイ酸−アルミナ−酸
化ホウ素−炭酸カルシウム−酸化マグネシウム−アルカ
リ金属酸化物類とする。この基本ガラス原料にガラス化
の補助添加剤として、炭酸バリウムおよびフッ化物を加
え、また着色剤として金を主剤とし、二酸化マンガンお
よび稀土類酸化物類（酸化セリウム、酸化イットリウ
ム、酸化ネオジウム等）を複合して添加する。

【００１１】該原料を調合した後、充分混合し、１２０
０〜１５００℃で加熱溶融して基礎ガラスを得る。この
基礎ガラスを６００〜８００℃で再度加熱して分相さ
せ、オパールガラス化、または失透ガラス化したのち、
９００〜１１００℃に加熱すると、分相によるオパール
状態、または失透状態が解除される。この９００〜１１
００℃での加熱処理は分相解除と同時に金コロイドの粒
径成長を促進すると考えられ、成長した金コロイドによ
り、透過光が青緑系統の色で、反射散乱光が茶赤系統の
色をし、散乱光により半透明状態になった透過光−反射
散乱光色相差オパールガラスが製造される。

【００１２】このガラスの散乱光スペクトルと透過光ス
ペクトルを測定すると、散乱光スペクトルに赤色光の散
乱強度のピークを持ち、透過スペクトルに青色光の透過
光のピークを持つ。すなわち、透過する光の色と反射散
乱する光の色が異なり、見かけの色は茶色系統、透過す
る光は青緑系統となっている。通常の色ガラスでは、透
過する光の色と、反射散乱する光の色は同じ色で、見か
けの色も透過する光の色も同一であるが、本発明による
透過光−反射散乱光色相差オパールガラスは青緑系統の
色と茶赤系統の色の２色性を示し、特殊である。

【００１３】本発明における基本ガラス原料の組成は、
重量％で示すと、ケイ酸が４０〜６５％、アルミナが５
〜２０％、酸化ホウ素が１０〜２５％、炭酸カルシウム
が５〜２０％、酸化マグネシウムが０〜５％、炭酸リチ
ウムが０〜１０％、炭酸ナトリウムが０〜１０％、炭酸
カリウムが０〜１０％とされる。

【００１４】また、補助添加剤として、基本ガラス原料
に重量％で０〜５％の炭酸バリウム、０〜３％のフッ化
カルシウムまたはホウフッ化ナトリウム等をそれぞれ添
加する。

【００１５】着色剤としては、基本ガラス原料および補
助添加剤の重量に対して、０．００５〜０．０５重量％
の金、０〜３重量％の二酸化マンガン、０〜３重量％の
酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ネオジウム等の
稀土類元素酸化物類のそれぞれを組み合わせて用いる。

【００１６】本発明の基本ガラス原料には、ケイ酸源と
して、火山噴出物類、長石、陶石等の天然物を用いるこ
とができる。これらの天然の原料にはケイ酸以外の成分
も含まれるので、上記の組成範囲に入るように成分調整
して使用する。

【００１７】上記の本発明における基本ガラス原料の組
成範囲設定の理由について説明すると、本発明の透過光
−反射散乱光色相差オパールガラスの製造方法は、６０
０〜８００℃での加熱処理によってガラスの分相を生じ
させ、分相に引き続く９００〜１１００℃での加熱処理
によって、ガラス中に生成した金コロイドを成長させる
操作により成っている。すなわち、基礎ガラスが加熱処
理により分相を起こす組成であることが透過光−反射散
乱光色相差オパールガラスを製造するための必要条件で
ある。

【００１８】基本ガラス原料において、ケイ酸が４０％
未満、あるいは６５％を越えるガラス組成では、どちら
も加熱による分相を生じないガラスとなり、金コロイド
の生成成長が起こらず、本発明の方法に至らない。アル
ミナは基礎ガラスの分相抑制の効果を有し、アルミナの
使用量が２０％を越える基本ガラス原料では熱処理によ
る分相が起こらず、金コロイドの生成も起こらない。ま
た、アルミナの使用量が５％未満ではガラスの不混和失
透現象等を生じ、均一の基礎ガラスとすることが困難で
あり、本発明の方法に至らない。

【００１９】酸化ホウ素は分相剤としての働きを有す
る。酸化ホウ素の使用量が２５％を越えると、熱処理に
よる分相が起こりすぎて金コロイドの生成が起こらず、
また１０％未満では基礎ガラスが分相を起こさず、金コ
ロイドの生成が起こらず本発明の方法に至らない。炭酸
カルシウムについては基礎ガラスの分相促進の働きを有
し、アルミナの分相抑制効果と拮抗している。炭酸カル
シウムが５％未満ではアルミナの添加量が５％でも基礎
ガラスが分相を起こす組成とならず、分相が起こらない
と共に金コロイドの生成も起こらない。一方、炭酸カル
シウムが２０％を越えると、分相が起こりすぎるか、不
混和失透現象を生じるとともに、金コロイドの生成も起
こらず本発明の方法に至らない。酸化マグネシウムは炭
酸カルシウム同様の分相促進効果を有しているが、基礎
ガラスに暗い呈色を与える傾向があり、５％未満の添加
量が適当とされる。なお基礎ガラス原料中に１〜２重量
％の酸化マグネシウムが含有されると、溶融ガラス成型
時の異常膨張による割れを減じる効果を有するので、基
本ガラス原料に酸化マグネシウムを１〜５％添加するこ
とが望ましい。

【００２０】アルカリ金属酸化物類は基礎ガラスの粘性
を低下させる働きがあり、炭酸リチウム、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウム等のアルカリ金属塩類が単品、あるい
は複合して添加される。アルカリ金属酸化物類を基本ガ
ラス原料中に１０％を越えて添加すると分相を抑制する
効果を有するとともに、基礎ガラスの異常膨張による割
れの原因にもなるので、１０％未満に抑えることが必要
である。

【００２１】補助添加剤について説明すると、炭酸バリ
ウム、フッ化カルシウム、ホウフッ化ナトリウム等が本
発明の基礎ガラスの粘性を低下させるなどの溶融性を向
上させる働きを有するので、本発明で製造されるところ
の透過光−反射散乱光色相差オパールガラスの呈色に影
響を及ぼさない程度の量で添加使用される。炭酸バリウ
ムを５％未満、フッ化物を３％未満の使用で溶融ガラス
の粘性が減少して基礎ガラスの操作性が向上し、本発明
の呈色に影響を及ぼさない。

【００２２】着色剤について説明すると、本発明の着色
剤には金が使用される。金によるガラスの一般的な呈色
は金コロイド生成に基ずく赤色である。本発明の方法に
より製造される透過光−反射散乱光色相差オパールガラ
スでは、金を添加しないと製造不可能であり、該オパー
ルガラスの反射散乱光の茶赤色は金コロイドに起因して
現れていると考えられる。

【００２３】金の添加量が０．００５％未満では金によ
る呈色が現れず、従って本発明の方法による透過光−反
射散乱光色相差オパールガラスを製造することができな
い。また金の添加量が０．０５％を越えると金の塊が該
オパールガラス中に生成し、不適当かつ不経済的であ
る。金と複合して用いられる二酸化マンガンは透過光−
反射散乱光色相差オパールガラスの透過光の青緑系統の
色を濃くする効果を有し、３％未満が添加される。二酸
化マンガンが３％を越えると濃い呈色となり該オパール
ガラスの呈色に不都合な濁りを生じるので不適当であ
る。単品あるいは複合して使用される稀土類元素酸化物
は、金コロイドの成長を促進する作用を持つと考えら
れ、それらを添加した場合に該オパールガラスが安定し
て製造される。また、それぞれ該オパールガラスの透過
光に微妙な変化を与え効果的である。

【００２４】

【実施例】本発明の望ましい実施例を実施例１および実
施例２に示す。 〔実施例１〕基本ガラス原料、添加剤および着色剤の組
成および重量％を表１に示す組成および重量％とし、こ
れらの原料を調合した後混合した。そして、当該原料混
合物を１２００〜１５００℃の間の温度で加熱溶融した
後、冷却して基礎ガラスを得た。この基礎ガラスを６０
０〜８００℃の間の温度で再度加熱して分相ガラスとし
た後、再度９００〜１１００℃の間の温度で加熱した。
これにより、青色から緑色に及ぶ青緑系統の透過光と、
赤紫色から茶色に及ぶ茶赤系統の散乱光の２色性を有す
るところの透過光−反射散乱光色相差オパールガラスが
得られた。

【００２５】

【表１】

【００２６】〔実施例２〕基本ガラス原料、添加剤およ
び着色剤の組成および重量％を表２に示す組成および重
量％とし、これらの原料を調合した後混合した。そし
て、当該原料混合物を１２００〜１５００℃の間の温度
で加熱溶融した後、冷却して基礎ガラスを得た。この基
礎ガラスを６００〜８００℃の間の温度で再度加熱して
分相ガラスとした後、再度９００〜１１００℃の間の温
度で加熱した。これにより、青色から緑色に及ぶ青緑系
統の透過光と、赤紫色から茶色に及ぶ茶赤系統の散乱光
の２色性を有するところの透過光−反射散乱光色相差オ
パールガラスが得られた。

【００２７】なお、表２のシラスおよび長石の組成は、
日本鉱業会誌 第９１巻（１９７５年）第６２５頁の黒
岩忠春氏の論文に掲載されており、表３に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】

【表３】

【００３０】図１は、上記実施例２で得られた透過光−
反射散乱光色相差オパールガラスの光吸収スペクトルを
示す。この吸収スペクトルから、該透過光−反射散乱光
色相差オパールガラスは可視光スペクトルの黄赤色光帯
に相当する６００ｎｍ付近に吸収ピークを持ち、青緑光
帯に相当する５００ｎｍ付近の光は吸収せず良く透過さ
せることが分かる。従って、この吸収スペクトルだけで
ガラスの着色を判断すると、該透過光−反射散乱光色相
差オパールガラスの色は透過する光の散乱によって青緑
系統の着色となるはずである。しかし、実際には赤茶色
に見えるのでその原因についてさらに説明する。

【００３１】図２は、上記実施例２で得られた透過光−
反射散乱光色相差オパールガラスの可視光領域の光散乱
スペクトルを示す。該透過光−反射散乱光色相差オパー
ルガラスは６００〜６５０ｎｍの赤色光帯の光を良く散
乱することが分かる。

【００３２】図１と図２の結果を総合して判断すると、
透過光は青緑帯の光、反射散乱光は赤橙色帯の光とな
る。したがって、上記実施例２で得られた透過光−反射
散乱光色相差オパールガラスでは、青緑色の透過光と、
強く散乱される赤橙色光とが複合し、見かけの赤茶色が
現れると考えられる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、９００〜１１００℃の
金コロイドを生成成長させる熱処理工程が、カットした
分相ガラスの加熱による成型研磨工程と同時に行われる
ことになり、ダイヤモンド工具その他を用いる成型研磨
の工程が省略されるので、製品の製造コストを下げるこ
とができる。

【００３４】また、本発明によって得られる透過光−反
射散乱光色相差オパールガラスは２色性を表現する特殊
風変わりのガラス素材として、ガラス工芸、家具建材等
に利用することが可能であるので、新製品の開発等を積
極化することができる。さらに、火山灰土壌類、長石、
陶石等の天然資源を原料として利用することが可能であ
るので、該原料産出地域における地場特産品開発の促進
化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による製造方法によって得られた透過光
−反射散乱光色相差オパールガラスの可視光領域の光散
乱スペクトルを示すグラフである。

【図２】本発明による製造方法によって得られた透過光
−反射散乱光色相差オパールガラスの可視光領域の光散
乱スペクトルを示すグラフである。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料が基本ガラス原料、ガラス化補助添
   加剤および着色剤の混合物であり、 上記基本ガラス原料が、リン酸を含んでいず、重量％で
   ４０〜６５％のケイ酸と、５〜２０％のアルミナと、１
   ０〜２５％の酸化ホウ素と、５〜２０％の炭酸カルシウ
   ムと、０〜５％の酸化マグネシウムと、１〜１０％のア
   ルカリ金属酸化物とを含み、 上記ガラス化補助添加剤が、重量％で０〜５％の炭酸バ
   リウムと、０〜３％のフッ化物とを含み、 上記着色剤が、上記基本ガラス原料および上記ガラス化
   補助添加剤の重量に対する重量％で、０．００５〜０．
   ０５％の金と、０〜３％の二酸化マンガンと、０〜３％
   の稀土類元素酸化物類とを含み、 上記原料混合物を１２００〜１５００℃の間の温度で溶
   融後、冷却して基礎ガラスを得、上記基礎ガラスを６０
   ０〜８００℃の間で再加熱処理して分相ガラスとした
   後、再度９００〜１１００℃に加熱して金コロイドの成
   長を行わせる透過光−反射散乱光色相差オパールガラス
   の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の製造方法によって製造さ
   れた透過光−反射散乱光色相差オパールガラス。