JPH01145335A - 改良した強度のガラス器製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガラス器製品の製造に関し、特に改良した強度
の製品の製造に関する。

ガラス容器のようなガラス器製品の強度は、もしガラス
表面に張力がかがる場合には、応力上昇点となり破断点
となる表面の傷によって制限される。容器の処理によっ
てガラス容器の強度を増加する方法に対して多数の提案
がなされてきており、これらの提案は、表面層が圧縮状
態にあるようにガラス容器に表面層を形成する試みがな
される多数の提案を含んでいる。

そのようなプロセス（方法）の−例は、ガラスの表面層
のナトリウムイオンを大きな硼素イオンに交換するため
に溶融塩の混合体から成るイオン交換洛中にガラス容器
を浸せきすることである。

他の提案は、硼素含有塩溶液でガラス製品をスプレーし
、ガラス中のナトリウムイオンを大きな硼素イオンに交
換するためにスプレーしたガラス容器を加熱処理するこ
とを含んでいる。

これらの両方の場合、表面ガラスのナトリウムイオンの
代わりに、大きな硼素イオンを導入することがガラス容
器の表面を圧縮状態におく。しかしながら、これらのプ
ロセスは、プロセスがガラス転移温度以下の温度で実行
されるのでイオン交換を行うのに長時間を要するという
欠点がある。

処理温度を上昇することは著しく時間を減少するが、製
品が許容できない程度形してしまう危険性が増加する。

この温度の制限が考えられうる他の強化プロセスの採用
も阻止する。

本発明によると、改良した強度のガラス器製品がガラス
器製品が形成されるパリソンの処理の結果として得られ
る。パリソン処理は得られるガラス容器の表面層が圧縮
状態にあるようなものである。

本発明の１つの態様によると、ガラス器製品を製造する
方法であって、ブランクモールドで多量の溶融ガラスか
らパリソンを形成し、パリソンがブランクモールドにも
はや接触していないときパリソンの外部表面を再加熱し
、吹込モールドで再加熱したパリソンからガラス器製品
を形成し、その後形成したガラス器製品を冷却する方法
において、パリソンの外部表面が、形成したガラス器製
品の外部表面層中のガラスが圧縮状態になるように、再
加熱中に処理されることを特徴とする方法が提供される
。

ガラス器製品の外部表面層内の圧縮状態は、再加熱工程
中のパリソンの処理以外の他のプロセス工程なしで達成
されてもよく、パリソンの処理の結果として圧縮状態に
なる外部表面を形成するように、容易で比較的迅速な付
加的な他のガラス器製品の処理があってもよい。

本発明の他の態様によると、ガラス容器を製造する方法
において、多量の溶融ガラスからパリソンを形成し、パ
リソンの外部表面にうわぐすりを塗布し、ガラス容器の
外部表面がうわぐすりで構成されるようにパリソンから
ガラス容器を形成し、その後ガラス容器の外部表面が圧
縮状態になるガラス容器を得るように形成したガラス容
器を冷却する方法が提供される。

パリソンの外部表面に塗布されろうわぐすりは、パリソ
ンが形成されるガラスの熱膨張率より低い熱膨張率を有
するガラスから成ってもよい。

その他の方法としては、パリソンの外部表面に塗布され
ろうわぐすりは、ガラス容器が形成された後、容器のガ
ラスより低い熱膨張張力を有する表面層をガラス容器上
に形成するように加熱処理のようなうわぐすりの処理が
うわぐすりの少なくとも部分的な結晶を生じさせるよう
なものであってもよい。

さらにその他の方法としては、パリソンの外部表面に塗
布されるうわぐすりがパリソンが形成されるガラスと同
様な熱膨張率を有するガラスおよびパリソンが形成され
るガラスより低い熱膨張率を有する結晶の混合体であっ
てもよい。

本発明のさらに他の態様によると、ガラス容器を製造す
る方法において、多量の溶融ガラスからパリソンを形成
し、パリソンの表面のガラスを処理してパリソンの表面
のガラスがパリソンのガラスの残部より高い変態点を有
するようにパリソンの表面のガラスの化学的組成を変化
させ、処理したパリソンからガラスを形成し、その後形
成したガラス容器を冷却して外部表面が圧縮状態にある
ガラスを得る方法が提供される。

本発明のさらに他の態様によれば、ガラス容器を製造す
る方法において、うわぐすりを塗布し、うわぐすりを処
理してうわぐすりがパリソンが形成されるガラスより高
い変態点を有するようにうわぐすりの化学的組成を変化
させ、処理したパリソンからガラス容器を形成し、その
後形成したガラス容器を冷却して外部表面が圧縮状態に
ある容器を得る方法が提供される。

本発明によるこれらすべての方法の本質は、ガラス容器
のようなガラス器製品の強度を改良する処理がガラス器
形成プロセスのブランク（打抜）段階および吹込段階の
間の期間のガラス器製品の製造中に行われることである
。本発明のプロセスは、再加熱段階中パリソンに接近で
きるような任意のガラス器形成機械で達成されてもよい
。特に、本発明のプロセスは、エムハートＴＦおよヒ■
ＴＦ機械、エムハートＨ−２８機械およびヘイ１−２機
械のようなロータリ形式の機械およびヘイ６−１２タレ
ツトチ工−ン機械のような機械において達成できる。

多数の利点がパリソン形成段階と吹込モールドでのガラ
ス器製品の形成との間の再加熱期間中にパリソンに強化
処理を適用することによって得られる。多数の利点は、
高い表面温度およびパリソンの大きな熱容量と共に容器
または他のガラス器製品のｉ＆柊形状がまだ完成されて
いないという事実から生じ、その結果、処理の結果とし
て起こりうる形状のどのような変化も初期パリソンの形
状を変化すること、または機械作動パラメータを変化す
ることのいずれかによって補償される。高い温度は化学
プロセスの速度を著しく増加し、実質的に処理に要する
時間を減少させる。パリソンに処理を適用する他の利点
は、吹込モールドおよびホットエンド取扱いシステムか
ら分離の際損傷を受けた低い温度の表面に最終ガラス器
製品に加えられる処理が加えられるにもかかわらず、ガ
ラス表面が比較的損傷のない状態にあることである。

パリソンに適用される強化処理は次のものを含む。

１、ベースとなるガラスの熱膨張率より低い熱膨張率を
持つ表面うわぐすりを塗布すること。このうわぐすりは
次の方法のいずれによって塗布されてもよい。

溶融うわぐすりを含む浴中へのパリソンの浸せき。

静電またはスプレーシステムを用いる粉末うわぐすりの
スプレー。

粉末うわぐすりを含む流体化したベツド中へのパリソン
の浸せき。

最後の２つの方法のいずれも、もしうわぐすりの表面を
滑らかにする付加的加熱が必要であるならば、うわぐす
りの火炎研磨がその後行われてもよい。

２、前述の方法のいずれかによって表面うわぐすりを塗
布し、パリソンが容器に吹込成形された後、加熱処理を
加えてうわぐすりを少なくとも部分的に結晶化し所定の
低い膨張コーティング形成すること。

３、通常の熱膨張率を有するガラスと極めて低い熱膨張
率を有する結晶、例えばβ−ユークリプタイト結晶との
混合体である表面うわぐすりを前述の第１項の方法のい
ずれかによって塗布すること。

４、ベースとなるガラスより高い変態点を表面ガラスに
与えるようにガラス表面を化学的に変化すること。冷却
の際、この表面ガラスはベースとなるガラスより前に硬
化し、ベースとなるガラスが冷却し、収縮するにつれて
圧縮される。この効果を達成する方法は次のことを含ん
でいる。

リチウムを含む蒸気でパリソンを処理すること。

１．１ジフロオロエタンのような弗素含有ガスでパリソ
ンを処理ガラス中のナトリウムと反応するＳＯ２、ＳＯ
５、塩素、または弗素のような腐食性ガス（すなわちガ
ラスに間して化学的活性であるガス）を含むフレーム（
火炎）でパリソンを火炎研磨することによって表面ガラ
スを脱アルカリ性にすること。

５、前述の化学的処理を特に受けるうわぐすりを塗布し
、次にうわぐすり塗布のパリソンまたは得られた容器の
いずれかを化学的に処理すること。

うわぐすりの塗布を含む前述の処理の効果を保証するた
めに、うわぐすりが塗布される前にパリソンの表面から
傷を除去するようにパリソン表面が腐食性ガスを用いて
、または用いないで火炎研磨がなされてもよい。

実験は、コーティングまたは化学処理を持つパリソンの
表面が吹込のときかなり均一に伸ばされ、満足のいくよ
うに均一に変形した表面を有する容器となることを示し
た。パリソンの種々の部分に与えられる処理の量は、得
られる容器または他のガラス器製品に対する処理の効果
を変えるために変更されてもよい。

本発明による処理はパリソン上の熱効果を変化させる。

ある処理はパリソンに熱を加え、一方の処理はパリソン
から熱を除去する。特に、パリソンの外部表面にうわぐ
すりの塗布を含む本発明の好ましいプロセスは必ずしも
すべてがパリソン上に同一の熱効果を有するものではな
い、バリソンの外部表面にうわぐすりを塗布する４つの
一般的な方法の内、溶融うわぐすりを含む浴中へのパリ
ソンの浸せき（溶融浸せきプロセス）および熱スプレー
システムを用いてパリソン上に粉末化したうわぐすりを
スプレーすること（フレームスプレープロセス）の両方
は熱をパリソンに加え、一方静電システムを用いてパリ
ソン上に粉末化したうわぐすりをスプレーすること（静
電スプレー）および粉末化したうわぐすりを含む流体化
したベツドにパリソンを浸せきすること（流体化ベツド
プロセス）の両方はパリソンの温度より低い温度でうわ
ぐすりを塗布する。

したがって、フレームスプレーまたは溶融浸せきプロセ
スのいずれかの使用はパリソンを急速に処理するが、制
御が困難であり、一方静電スプレーおよび流体化ベツド
プロセスは冷間塗布であり、パリソンを冷却する。

本発明の異なった処理のパリソン上の効果を補償するた
めに、パリソンの他の形状が用いられて、熱をパリソン
に加えるかまたはパリソンから熱を除去するような処理
の形式に依存して同一の標準的なガラス容器を形成する
こともできる。

次に、図面を参照して本発明を説明する。

添付図面の第１図には、本発明にしたがってパリソンの
外部の処理によって強化されるべき標準のガラス容器１
が示されている。容器はその底部に円形支持表面２を有
している。

第２図において、標準ガラス容器１の輪郭が示されてお
り、ガラス容器１を作るのに使用される２つの異なった
パリソン３および４の半分が断面で示されている。

本発明の処理が例えばフレームスプレーおよび溶融浸せ
きプロセスのように熱をパリソンに加えるときに、第２
図に示す左側の半分３を持つパリソンＡが使用される０
本発明の処理が、例えば流動化ベツドおよび静電スプレ
ープロセスのようにパリソンから熱を除去するときには
、パリソンＡより長く第２図に示す右側の半分４を持つ
パリソンＢが使用される。

以下の記載の本発明のすべての例においては、以下に記
載の重量による化学組成を有するソーダーライム（石灰
）−シリケート製ガラスからガラス器の製造中処理がパ
リソンに加えられる。

５ｉ０２　　　　　　　　　　７３．８％Ｎａ２０＋に
２０　（結合）　　　１５．１％ＣａＯ７，５％ ＭｇＯ２，０％ Ａｌ２Ｏ，１，３％ 残　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．３
％硼酸亜鉛に基づく２つの特定のうわぐすりが例中に記
載される。すなわち６０／４０硼酸亜鉛うわぐすりおよ
び以下に記載する重量の組成を有するＸ９４Ｂｋとして
知られうわぐすりである。

ＺｎＯ５４，４％ Ｂ２０．　　　　　　　２７．０％ ｖ２ｏ、　　　　　　　　　９．２％ ＳｉＯ□　　　　　　　　４．７％ Ａｌ２Ｏ，４，７％ ソーダーライム−シリケートガラスの熱膨張率は８８Ｘ
１０−’／’Ｃであり、２つのうわぐすりの熱膨張率は
約次の通りである。

硼酸亜鉛　　　　　５０ｘｌＯ−’／’ｃＸ４９ＢＸ　
　　　　４７Ｘ１０−’／’Ｃ以下の例においては、本
発明による処理は、英国特許第１．４９１，８５９号ん
明細書および第１．５９９，８０２号明細書に全体的に
記載されているような特徴を有するエムハートＴＦ機械
の中間ステーション内で実行された。

九Ｌ ゛　パリソンＡの形状３を有するパリソンが前述の組成
を持つソーダーライム−シリケートガラスからプランジ
ャプレスプロセスによってブランク（打抜）モールド内
で成形された。成形されたパリソンはブランクモールド
から取出されて中間ステーションに移送され、そこでパ
リソンの外部表面の再加熱が行われた。

パリソンが中間ステーションでフィニツシユによって保
持されている間、パリソンは１背当たり約７０回転の速
度で回転された０粒子寸法２〇−５０ミクロンＸ４９Ｂ
Ｋの乾燥した粒子がメトコ６ＰＩＩフレームスプレーガ
ンを用いてパリソンに塗布された。酸素およびアセチレ
ンガスがフレーム（火炎）を供給するために用いられ、
Ｘ４９ＢＫが窒素ガスの流れによってフレーム中に運ば
れる。スプレー適用期間は３．４秒であった。スプレー
ガンはパリソンから約２５ｃｍの距離で、パリソンの回
転表面に粒子を向けるようにパリソンの底部の下方に水
平に対して約３０°の角度で、配列されていた。パリソ
ンが回転している間、フレームスプレーガンはパリソン
の底部および下部の３分の１ないし半分をカバーするよ
うに垂直方向に横切って移動された。粉末を形成する粒
子は１分当たり７５グラムの速度でスプレーガンを通し
て供給される。

Ｘ４９ＢＸでの３．４秒間後の処理後、パリソンは吹込
モールドに移送され、ガラス容器１が成形されて、その
後冷却された。

このプロセスが、約３０００個の容器が成形される間、
繰り返された。そして、２４個の容器のサンプルが各々
の試験のために任意に選択された。

これらのサンプル中の容器の試験は、すべての場合、容
器の外部表面が、底部、支持表面、側壁の下部部分にう
わぐすりの連続コーティングを有することを示した。容
器の側壁上のうわぐすりは２２ないし３７ミクロンの厚
さの変化があり、−方容器の底部上のうわぐすりは１０
０ミクロン程度の厚さを一般に有していた。

例えば処理または粉末汚染に基づく、またはフィーダか
らのガラス底部の石に基づく仕上げにおける欠点のよう
な製造上の欠点を有する容器が２４個の容器の各サンプ
ルから取出された後、残りの被覆した容器の内部圧力強
度が試験された。

平均して、対応する被覆容器の平均内部圧力強度２９４
と比較して被覆した容器の内部圧力強度は平均して４４
７であり、パリソンにうわぐすりを塗布した結果として
５０％程度の圧力強度の増加を与えることが見出された
。

Ｘ４９ＢＸうわぐすりのコーティングを有するガラス容
器のサンプルは高温から低温までの熱衝撃テストを受け
た。未被覆ガラス容器は８０’Ｃを越えると熱衝撃に耐
えることができないのに反して、テストされたＸ４９Ｂ
Ｘうわぐすりで被覆された容器のすべては１３０℃の熱
衝撃に耐えることができ、その内の１つは１５０℃の熱
衝撃に耐えることができるものであった。

ｌ影 例１のプロセスが、用いられる粒子が６０／４０１１酸
亜鉛であった点を除いて同一のガラスおよび厳密に同一
の条件の下で繰返された。

再びこの方法によって成形した２４個の任意選択した被
覆ガラス容器のサンプルの試験は、すべての容器の底部
および支持表面上のうわぐすりの連続コーティングを示
し、これらの被覆した容器は例１の被覆した容器で言及
した特性と同一の特性を有していた。

例１および２に記載のようなフレームスプレー方法で塗
布したコーティングの厚みはフレームスプレー適用時間
および装置の設定および操作のパラメータを変更するこ
とにより容易に変更できる。

ｌ支 パリソンＢの形状４を有するパリソンが例１と同様にソ
ーダーライム−シリケート製ガラスから形成されて、中
間ステーションに移送された。流体化ベツドがテクネＳ
ＢＳ中で５０ないし１００ミクロンの粒子寸法のＸ４９
ＢＸの粒子を用いて中間ステーション中でパリソンの下
方に形成され、電気的加熱流体化ベツドは流体化ガスと
して３ｐｓｉの空気を用いる。流体化したベツドは３５
０℃程度の温度に維持された。

中間ステーション中でジョーによって保持されたパリソ
ンが流体化ベツド中に１．２秒間下げられ、流体化した
ベツドから上げられた。パリソンがベツドから出された
とき、その外部表面上のコーティングは粉末状であり、
次にパリソンの内部本体からの加熱によって艶出される
。

被覆したパリソンは次に吹込モールドに移送され、ガラ
ス容器１と同様なガラス容器が形成される。

このように製造された２４個の容器の任意に選択したサ
ンプルの各々が試験され、製造欠陥を持つ容器が取除か
れた後、この流体化ベツド方法によってＸ４９ＢＸで被
覆したガラス容器の平均の圧力強度は平均の２８６　ｐ
ｓｉを持つ同様な未被覆のガラス容器と比較して５２２
　ｐｓｉであることが見出された！被覆した容器は、容
器の下部側壁上の５５ミクロンから容器の頂部近くでの
７７ミクロンまで変化する厚みのうわぐすりを有し、２
３０ミクロンまでの厚みの底部コーティングを有するこ
とが見出された。

１先 例３のプロセスがＸ４９ＢＸの代わりに流体化したベツ
ド中に６０／４０硼酸亜鉛の粒子を用いることによって
繰返された。

欠陥のあるガラス容器が取除かれた後、硼酸亜鉛で被覆
したガラス容器の平均圧力強度は、同様な未被覆のガラ
ス容器に対する平均２８６　ｐｓｉと比較して４５６ｐ
ｓｉであった。

高圧縮応力が最終ガラス容器の外部表面に形成されるよ
うな例１ないし４で製造された容器の衝撃強度をさらに
著しく増加するために、パリソンは、加熱の際活性ガス
を発生するパイロ硫酸カリウムに２Ｓ２０７のような材
料を、中間ステーションにおいてパリソンの内部に導入
することによってさらに処理された。ガラス容器の内部
表面上に得られる圧縮層の存在はガラス容器の外部表面
上の圧縮層が平衡し、未被覆のガラス容器と比較し実質
的に改良した衝撃強度を持つ被覆したガラス容器が得ら
れる。

例３および４の流体化したベツド方法によって塗布した
コーティングの厚みは、パリソンが流体化したベツドに
浸せきされる時間およびパリソンの温度を変化すること
によって容易に変更できる。

内部圧力破壊強度のテストは、未被覆容器の８０％にお
いて、破断が容器の支持表面がら始まるが１例１ないし
４の方法によって被覆した容器では、支持表面から始ま
る破断は全体の８％に過ぎなかったことを示した。

本発明の他の方法のテストがなされ、それらが増加した
強度のガラス容器を形成するためにさらに開発されうろ
ことを示した。しがし、テスト条件は、例１ないし４に
記載した種類の詳細な結果を得ることが可能でないよう
なものであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の処理が適用される標準的なガラス器
の容器の側面図である。 第２図は、本発明にしたがって異なった処理を用いた、
第１図の容器を製造する際に用いられるパリソンの２つ
の異なった形状の断面図である。 １・・・ガラス容器、 ２・・・支持表面、 ３・・・左側半分、 ４・・・右側半分。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス器製品を製造する方法であつて、ブランク
   モールドで多量の溶融ガラスからパリソンを形成し、パ
   リソンがブランクモールドにもはや接触していないとき
   パリソンの外部表面を再加熱し、吹込モールドで再加熱
   したパリソンからガラス器製品を形成し、その後形成し
   たガラス器製品を冷却する方法において、パリソンの外
   部表面が、形成したガラス器製品の外部表面層中のガラ
   スが圧縮状態になるように、再加熱中に処理されること
   を特徴とする方法。
2. （２）請求項１記載の方法において、パリソンの外部表
   面に、パリソンが形成されたガラスの熱膨張率より低い
   熱膨張率を有するうわぐすりが塗布されることを特徴と
   する方法。