有色玻璃容器及其制备方法
【专利说明】有色玻璃容器及其制备方法
[0001] 本公开涉及玻璃容器，更具体地，本公开涉及玻璃容器的着色。
[0002] 背景和公开概述 玻璃容器通常包含所谓的苏打-石灰玻璃，也称为苏打-石灰-二氧化硅玻璃。许多 这样的容器为有色的，例如，用于美观或功能目的。有色玻璃容器可由包括一种或多种着色 剂的苏打-石灰玻璃组合物生产。例如，绿色玻璃可由包括三氧化二铬（Cr203)作为着色 剂的苏打-石灰玻璃组合物制成，而蓝色玻璃可通过向苏打-石灰玻璃组合物中加入氧化 钴（CoO)而制成。说明这种类型的有色玻璃组合物的美国专利包括3, 326, 702、3, 330, 638、 3, 345, 190、3, 498, 806 和 4, 312, 953。
[0003] 在苏打-石灰玻璃组合物中的一些着色剂可能不会立即赋予玻璃颜色。相反，颜 色可能需要通过称为〃渗透（striking)"的热处理过程来显现。在该过程中，玻璃容器由 含有"潜在的"着色剂材料的玻璃组合物形成。随后，将玻璃容器加热至稍微超过正常的退 火温度的温度，使得在玻璃中的潜在的着色剂材料相互作用或"渗透"，以赋予玻璃颜色。说 明使玻璃容器着色的该方法的美国专利包括2, 672, 423、3, 513, 003和3, 627, 548。
[0004] 根据本公开的一方面，一个通常的目的是提供潜在的着色剂材料的混合物，可将 其引入到多种基础玻璃组合物中，以生产浅色或透明的玻璃容器，当热处理和渗透后，显现 深红色或可见的黑色。因此，这些玻璃容器可称为"颜色-可渗透的"。热处理或渗透步骤 为任选的，其赋予不同的有色玻璃容器的大量生产灵活性。
[0005] 本公开包括多个方面，它们可彼此单独或彼此组合实施。
[0006] 根据本公开的一方面，提供了一种潜在的着色剂材料的混合物，配制所述混合物 用于与氧化还原值（redoxnumbers)在-40至+20范围的多种苏打-石灰二氧化娃基础玻 璃组合物一起使用，以生产多种颜色-可渗透的玻璃组合物和多种颜色-可渗透的玻璃容 器。所述潜在的着色剂材料的混合物包括氧化亚铜（Cu20)、氧化亚锡（SnO)、氧化铋（Bi203) 和碳（C)。
[0007] 根据本公开的另一方面，提供了一种制备多种颜色-可渗透的玻璃容器的方 法。在该方法中，将潜在的着色剂材料的混合物引入到氧化还原值在-40至+20范围的苏 打-石灰-二氧化硅基础玻璃组合物中，以生产颜色-可渗透的玻璃组合物。所述潜在的着 色剂材料的混合物包括氧化亚铜（Cu20)、氧化亚锡（SnO)、氧化铋（Bi203)和碳（C)。随后， 由所述颜色-可渗透的玻璃组合物形成多种颜色-可渗透的玻璃容器。
[0008] 根据本公开的又一方面，提供了一种制备多种颜色-可渗透的玻璃容器的方 法。在该方法中，制备了苏打-石灰-二氧化硅玻璃组合物，所述组合物包含：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，并且将潜在的着色剂材料组合物在苏打-石 灰-二氧化硅玻璃组合物中混合，以生产颜色-可渗透的玻璃组合物，所述组合物包含： 0. 0875-0. 35 重量 ％ 氧化亚铜（Cu20)、0. 06-0. 5 重量 ％ 氧化亚锡（SnO)、0. 0125-0. 05 重量 ％ 氧化铋（Bi203)和0. 02-0. 10重量％碳（C)。随后，由所述颜色-可渗透的玻璃组合物形成 多种颜色-可渗透的玻璃容器。
[0009] 根据本公开的再一个方面，提供了一种具有容器玻璃组合物的颜色-可渗透的 玻璃容器，所述组合物包括基础玻璃部分和潜在的着色剂部分。所述基础玻璃部分包含： 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，而所述潜在的着色剂部分包含： 0. 0875-0. 35 重量 ％ 氧化亚铜（Cu20)、0. 06-0. 5 重量 ％ 氧化亚锡（SnO)和 0. 0125-0. 05 重 量％氧化祕（Bi203)。
[0010] 附图简述 由以下描述、所附权利要求和附图，将最好地理解本公开，以及它们另外的目的、特征、 优点和方面，其中： 图1为根据本公开的一个示例性实施方案的玻璃容器的侧视图。
[0011] 优选实施方案的详细描述 根据目前公开的制备过程的示例性实施方案，已发现潜在的着色剂材料的混合物，可 将其引入到具有一定范围的氧化还原值的多种基础玻璃组合物中，以生产颜色-可渗透的 玻璃组合物和颜色-可渗透的玻璃容器。通过目前公开的制备过程生产的颜色-可渗透的 玻璃容器开始时为浅色或透明的，但是可加热至稍微超过正常的退火温度的温度，以使其 中的红色或黑色渗透。
[0012] 本文使用的术语"浅色"为相对术语，指与当渗透后产生的深色红色或黑色玻璃容 器相比，相对透明或半透明的玻璃。在一个实施方案中，开始浅色的颜色-可渗透的玻璃容 器可看起来为无色或浅蓝色，但是当渗透后，可变为深红色。在另一实施方案中，开始浅色 的颜色-可渗透的玻璃容器可具有琥珀色、钴蓝或翡翠绿着色，但是当渗透后，可变为可见 的黑色。也就是，当渗透后，通过玻璃容器的可见光透射将降低，使得在手臂的长度，在自然 光照条件（例如，间接日晒）下，玻璃容器通过人眼看起来为可见的黑色。
[0013] 图1说明如下文进一步描述的，可根据目前公开的制备过程的示例性实施方案生 产的玻璃容器10的示例性实施方案。
[0014] 玻璃容器10可通过以下方法生产。除了以下公开以外，用于组成和熔融生产容 器玻璃的不例性条件和程序可在例如FayV.Tooley的HandbookofGlassManufacture (玻璃制备手册）（第3版，AshleePublishingl984)中找到。
[0015] 所述方法可包括制备一批原料，即，用于颜色-可渗透的玻璃组合物的原料。根据 本公开的实施方案，配制批量原料，以生产具有在预定的范围内的氧化还原电位或"氧化还 原"电位的玻璃组合物。一种用于定量熔融玻璃的氧化还原电位的可接受的技术是通过计 算其所谓的"氧化还原值"，如在Simpson和Myers的"TheRedoxNumberConceptandIts UsebytheGlassTechnologist(氧化还原值概念及其在玻璃工艺学家的用途）"，Glass Technology，第19卷，第4期，1978年8月4日，第82-85页中描述的。总的来说，"氧化" 玻璃组合物定义为氧化还原值为零或以上的玻璃组合物，而"还原的"玻璃组合物定义为具 有负氧化还原值的玻璃组合物。根据本公开的实施方案，配制批量原料，以生产氧化还原值 在-40至+20范围的玻璃组合物。
[0016] 批量原料可包括苏打-石灰-二氧化硅玻璃前体材料，其可包括基础玻璃材料，以 及任选的着色剂材料。基础玻璃材料可包括沙子（Si02)、苏打灰（Na2C03)、石灰石（CaC03)、 白云石（CaMg(C03)2)和含有氧化铝（A1203)的材料例如长石，以及碎玻璃。在批量原料中的 着色剂材料可为金属化合物形式或含有在苏打-石灰玻璃中产生期望的颜色的特定的元 素金属或金属化合物的材料。合适的着色剂材料的实例可包括，例如，铁的氧化物（例如， FeO或Fe203)、铬的氧化物（例如，CrO或Cr203)和/或钴的氧化物（例如，CoO或C〇203)。 [0017] 批量原料还可包括对玻璃组合物具有氧化或还原效果的补充材料。例如，批量原 料可包括一种或多种氧化剂，例如石膏（CaS04 ? 2H20)、芒硝（Na2S04)、硝酸钠（NaN03)和硝 酸钾（KN03)，以及一种或多种还原剂，例如碳（〇、黄铁矿（FeS2)、铬铁矿（FeCr204)和硫化 物型硫（例如，硫化亚铁FeS)。
[0018] 批量原料还可包括潜在的着色剂材料。潜在的着色剂材料可为混合物形式，例如 合适的含有铜（Cu)、锡（Sn)、铋（Bi)和碳（C)的材料的混合物，其在熔体中反应，以形成 氧化亚铜（Cu20)、氧化亚锡（SnO)和氧化祕（Bi203)的氧化还原对。例如，可将铜（Cu)、锡 (Sn)、铋（Bi)和碳（C)加入到元素形式和/或化合物形式（例如，为氧化物形式）的批量 原料中。
[0019] 通过称为"渗透"的热处理过程，Cu20、SnO和Bi203的氧化还原对能够在玻璃中形