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建築用ガラスでは、通常不純物として鉄分が混入します。これは透明なガラスを色づかせ、通常黄緑色になります。
これをもう少し詳しく見ていくと、鉄分は3価と2価のイオン状態で存在します。さらにこのイオンを個々に見ていくと3価のイオンで橙色、2価のイオンで青色を醸し出す。その影響の程度は下図のようになり、この二種イオンの存在量で微妙に色合いが変化します。昭和の初期は脱泡剤の関係で青味が強かったのですが、近年は緑味が強いように思えます。
160203Fe_ion.jpg
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マンガン(Mn)によるガラスの発色考

マンガンの価数は+2~+7まで連続してあり、ガラス中では主にMnO(+2)とMn2O3(+3)の二種類が存在するようですね(+4もあるか?)。
このイオンによるガラスの発色は、MnOが略無色でMn2O3による発色は550nm近辺の幅の広い吸収帯のために、赤紫色になるようです。しかしこの発色は、窓等に使われるソーダライムガラスではなかなか安定しないようです。
昔、実験でガラスを溶解しMn+3で巧く発色させ、中量発色の確認を行ったのですが巧くいきませんでした。その後、5年ほどたって、酸化還元について多少の知識を得てから色々考えると、ガラスの溶解では泡を無くすために、清澄剤(一般には芒硝:Na2SO4)を使用しますが、これがガラス中に残るとマンガンによる着色は生じなくなることを確認し、なんとも浅学なことで恥じ入ったことを思い出しました。
このマンガン+3価によるソーダライムガラスの発色は中々味のある赤紫色で、パソコンで近い色を再現してみると以下の図のようになります。又この発色は退色するのではなく時が立てば発色が強くなるような?私の記憶は色あせてきていますがね~
マンガン発色

ガラスは混入した金属成分により薄く着色しています。一般には鉄分が0.2%ほど混入していて薄い青緑色になっているのが気をつけて観察すと分かります。出来るだけ鉄分の混入を防げば限りなく無色透明になりますし、積極的に添加すれば発色します。色んな金属を添加して発色させればどんな色になるか?その例をまとめてみました。まだまだ色んなものがありますが一例と思って眺めてもらえれば幸いです。結構綺麗なものだと思います。
130425色ガラス見本01

ガラスから発する蛍光

ガラスに重金属を含有させると蛍光を発色させます。どんなガラスでも蛍光発色することは以前にも一寸触れましたが、特殊な方法でガラスに重金属を含有させると、蛍光発色が非常につよくなるようです。その手法で作成したガラスの蛍光発色が以下のような写真になるようです。
蛍光発色ガラス01

ガラス中の酸素

ガラス中に酸素がどの程度存在するかでガラスの色が変化する。一般のガラスには鉄がほんの少し混入しています。
0.1~0.2%程度の量ですがこれで充分ガラスは着色します。ガラス業界では、一般のガラスを青板と称し、鉄の混入が少なく着色してないものを白板と呼んでいます(厳密にはそれだけではないのですが)。
白板の場合は、酸素の混入が多くても少なくても色の変化はありませんが、青板の場合は酸素が多い状態で製造した場合は緑っぽく、酸素の少ない場合は青っぽくなります。感覚的には次の絵の様になります。左が酸素が多く右が酸素の少ないときの窓ガラスの色です。
Redox change

プロフィール

Mr. Gt

Author:Mr. Gt
昭和生まれのチョット若そうに見えるけれど結構年取っているかも?
いつも真面目だけど、時々不真面目、これで奥さまに怒られている。酒も飲めるが雰囲気が好きなたち、ガラスの問題ばかり考えて半生を過ぎ反省少し。奥さん孝行しながら暮らしています。

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