JP2001500099A - シリカ―ソーダ石灰型ガラス組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は板ガラスに変換されるように設計されたソーダ石灰ガラスに関し、アルカリ酸化物の含量が９〜１３．３％である。

Description

【発明の詳細な説明】 シリカ−ソーダ石灰型ガラス組成物 本発明は、シリカ−ソーダ石灰型の新規なガラス組成物に関する。このタイプ のガラス組成物は、一般に「平板ガラス」工業、即ち建設及び動力車産業のよう な産業に板ガラスを提供するガラス製造業において使用されている。 これらの産業のための板ガラス製造の通常の方法は、得られるベき望みのガラ ス組成を可能にするバッチ材料(bach materials)を溶融し、次いでフロート法を 用いて溶融金属のバスの上にガラス帯を形成することである。 平板ガラス産業における現在の要請は、製造コストを減らすことである。エネ ルギー消費は別として、ガラスの製造コストの主要な部分はバッチ材料に関係し ている。 特に、ヨーロッパ及びアメリカ大陸の場合に、アルカリ金属酸化物、特に酸化 ナトリウムＮａ₂Ｏは、組成物のコストの６０〜８０％に達する。殆どの従来の アルカリ金属酸化物の含量は１３．５％より大きく、通常１４％より大きい。ア ルカリ金属酸化物の機能は、特に当該組成物の溶融を助け、高温での粘度を下げ ることである。それ故、特にガラス帯を形成するときに失透のリスクなくして、 従来の製造条件、特に溶融及び清澄の条件を維持しつつ、アルカリ金属酸化物の 含量を減らすのは、ガラスを溶融し又は加工するときの条件を変化させなければ 、困難な仕事のように見えるであろう。 それにも拘わらず、より安価で、通常のプラントもそれらの稼働条件も変更す ることなしに溶融し、次いでガラス帯に変えることのできるシリカ−ソーダ石灰 型の新規なガラス組成物を製造するとい う目的を、発明者等は与えられた。 この目的は、フロート法を用いて平板ガラスに変換することを意図したシリカ −ソーダ石灰型のガラス組成物（そのアルカリ金属酸化物の含量は、重量％で表 して、９〜１３．３％である）によって本発明により達成される。 従って、本発明者等はアルカリ金属の含量を減らすと、一方では溶融が不能に なり、他方ではフロート法における成形の間の失透に至るという技術的先入観を 克服することができた。実際、バッチ材料のコストを節約する本発明による組成 物は、溶融し、次いでフロート法を用いて成形され得るということが起こる。ア ルカリ金属酸化物の含量の減少は高温度での粘度の増大を引き起こすが、追加の エネルギーコストなしに溶融を達成することができることが見いだされた。更に 、本発明者等は通常用いられる清澄時間を減らすことができることも実証した。 そのような減少は更に製造コストを減らすか、又は溶融操作のための何らかのよ り大きなエネルギー需要を補償する。 本発明の好ましい具体例においては、アルカリ金属酸化物の含量は１２．５０ ％より大きく、より好ましくは１３％より大きい。アルカリ金属のそのような含 量は特に耐火物の耐久性を改善する。更に、それらは炉の監視及び成形具につい ての制約を簡素化し、溶融と清澄を容易にし、失透のリスクを減らす。 この組成物中に存在するアルカリ金属酸化物は、本質的にＮａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏで ある。前記酸化物Ｋ₂Ｏに関しては、これは有利には不純物の形態で存在する。 従って、本発明のこの有利な具体例によれば、前記Ｎａ₂Ｏ含量は７〜１３． ３％であり、好ましくは１１．１％より大きく、更に好ましくは１２．５％より 大きい。 本発明の好ましい変形においては、酸化物ＣａＯ及びＭｇＯの含量の合計は１ ３％未満である。この変形によれば、酸化物ＣａＯ及びＭｇＯの含量の合計は、 フロートライン上で平板ガラスを製造するために通常溶融される組成物のそれよ りも少ない。これらの酸化物の含量のこの減少は、失透温度を低下することによ り失透のリスクを減らすことに寄与するであろう。 更に、これら酸化物の含量が減少すれば、製造されるガラスの密度を減らすこ とが可能になる。この結果、平板ガラスの製造コストを減らすことにも寄与する であろう。それは、平板ガラスの市場はガラスの値段を平方メートル当たりで決 め、その重量に基づいては決めないからである。それ故、ガラスの密度を減らす ことは自動的により大きな経済的報酬をもたらす。 更に、密度及びそれ故に単位面積当たりの重量の減少は、動力車の重量を減ら すことをどんどん追求している動力車産業、特に電気エネルギーを用いて推進さ れるものにとって利益のあることであろう。 好ましくは、このガラス組成物は、歪点（粘度ηがlogη＝１４．６である温 度）が５４０℃と５５０℃の間にあり、より好ましくは５４７℃と５４８℃の間 にある。これらの値は、特に平板ガラスを処理するための通常の条件、例えばそ れを曲げたり、それを強靱化したり、等の条件が維持されるようにする。 また、好ましくは、本発明によれば、logη＝３．５の粘度に対応する温度と 液相線温度の間の差異が５０℃より大きい。この特徴によれば、フロート法を用 いて、失透の非常に低いリスクで、加工範囲に関して快適な加工条件で、平板ガ ラスを形成することが可能になる。 試験の間に、この加工範囲はより広いことが明らかとなった。そ のような広い範囲は多かれ少なかれ節約をもたらす。それは、ガラスが錫バスに キャストされるときのガラスの温度を下げる（これはエネルギーの節約になる） か、又は生産高、即ち単位時間当たりに生産される平板ガラスの量を増し、それ 故効率を改善する。 本発明の好ましい変形によれば、このガラス組成物のマトリックスは以下の割 合の成分を含有する： ＳｉＯ₂ ７２〜７４．３％ Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜 １．６％ Ｎａ₂Ｏ １１．１〜１３．３％ Ｋ₂Ｏ ０〜 １．５％ ＣａＯ ７．５〜１０％ ＭｇＯ ３．５〜４．５％ Ｆｅ₂Ｏ₃ ０．１〜１％。 フロート法を用いて通常溶融され平板ガラスに転化される組成物に較べれば、 本発明によってこのように定義される組成物は酸化物Ｎａ₂Ｏの含量の減少を示 し、これはバッチ材料のコストの節約をもたらす。更に、アルカリ土類金属酸化 物の含量、最も特別にはＣａＯ含量は減少し、特に失透のリスクを限定し、ガラ スの密度を減らす。この後者の特性−ガラスの密度の減少−は、再び、フロート 法を用いてフロートガラスを形成するために通常溶融される組成物と比較して、 丁度言及したばかりの酸化物含量の減少がシリカ含量の増加によって補償される という事実によって強化される。 アルミナＡｌ₂Ｏ₃に関しては、バッチ材料として使用されるある種の砂の含量 の故に、その含量は１．６％にもなることがある。しかしながら、このＡｌ₂Ｏ₃ 含量は有利には１％未満であり、より好ましくは０．６％未満である。しかしな がら、アルミナは、特にその安定剤としての役割のために、有利には少なくとも ０．２％ の含量で存在する。 酸化物Ｋ₂Ｏの含量は、１．５％という量に達することがあり、これはバッチ 材料として使用される砂の故に可能になる。しかしながら、このカリウムの含量 は有利には０．５％未満であり、好ましくは０．２％未満である。 本発明のガラス組成物は他の成分を含んでもよく、特に、着色ガラスを製造す るための技術分野の当業者に知られた全ての成分を含み得る。 最も特別に有利な着色ガラス用の１つのガラス組成物は、そのマトリックスが 次の重量割合の成分を含むものである： ＳｉＯ₂ ７３．６％ Ａｌ₂Ｏ₃ ０．６％ Ｎａ₂Ｏ １３．１％ Ｋ₂Ｏ ０．２％ ＣａＯ ８．４％ ＭｇＯ ３．６％ Ｆｅ₂Ｏ₃ ０．１％ 他の酸化物 ０．４％。 本発明に特有の更なる詳細及び有利な特性は、フロート法を用いて平板ガラス を形成するのに一般に使用される組成物と本発明の組成物の間の比較から明らか となるであろう。 この２つの比較される組成（その含量は重量％で示される）は次のようである ： Ａ Ｂ 本発明の 先行技術 組成物 の組成物 ＳｉＯ₂ ７３．６％ ７１．５％ Ａｌ₂Ｏ₃ ０．６％ ０．６％ Ｎａ₂Ｏ １３．１％ １３．７％ Ｋ₂Ｏ ０．２％ ０．２％ ＣａＯ ８．４％ ９．６５％ ＭｇＯ ３．６％ ３．９％ 他の酸化物 ０．５％ ０．４５％ 先ず最初に、本発明の組成物Ａの溶融性を組成物Ｂの溶融性と比較するために 、溶融性試験を実施した。これらの試験を実施するために、ガラスをシェフィー ルド燃焼炉（Sheffield fired furnace）（プロパンバーナー；〔Ｏ₂〕＝１．４ 〜１．７％）中、回転環状炉床の周辺の周りに置かれた白金ポット中で、ガラス を製造する。前記炉の中の４つのポットを用い、グローリーホールを恒常的に開 け放して、一連の個々の２００ｇのガラス溶融物を製造する。温度は１４７０℃ に設定する。各溶融物についての２回の装填を２０分間隔をあけて行い、全部で ２００ｇのガラス溶融物を、第２の装填の１５分後に、厚さ約１cmのシート上に キャストする。５５０℃でのなましの後、双眼鏡を用いた肉眼観察（各シート上 に範囲を定めたある数の１cm²表面について実施）に基づいて、バッチストーン の平均密度を、次いで１kg当たりのバッチストーンに変換したもの、を各シート について得た。 バッチストーンの消滅はそれほどリニヤーでないので、本発明者等はバッチス トーン数の対数を比較する。 前記測定の結果を次に示す： ・組成物Ａ：４．６９ ・組成物Ｂ：４．６２ これらの結果は、組成物Ａの溶融性は組成物Ｂのそれと殆ど変わらないことを 示している。これらの結果は工業的条件下での炉中での溶融実験の間に確認され 、これはフロート法を用いて、通常の操作条件下でガラス帯を製造するのを可能 にする。 これらのガラスの特性も測定され、以下のように再現される： Ａ Ｂ Ｔ(logη=2) １４７０ １４３０ Ｔ(logη=3.5) １１３０ １１００ Ｔ(liq) １０２０ １０３０ 比重 ２．４８ ２．５１ Ｔ(logη=2)及びＴ(logη=3.5)は、粘度ηが、それぞれｌｏｇη＝２及びｌｏ ｇη＝３．５に対応する温度であり、Ｔ(liq)は液相線温度である。 これらの結果は、第１に本発明の組成物は、組成物Ｂよりも少し溶融し難いよ うであることを示している。 しかしながら、先に述べたように、本発明者等は、清澄時間を減らすことが出 来、それによって本発明による組成物が通常の溶融条件下で溶融され清澄される ようになったことを証明した。 前記液相線温度Ｔ(liq)及び前記Ｔ(logη=3.5)はフロート法を用いるガラス帯 を形成することの可能なことを証明している。それは、予想と反対に、ガラスの 成形の加工範囲は、先行技術のそれよりも広いことを証明している。それ故、本 発明の組成物は、フロート法を用いて、顕著に少ない原料コストで、ガラスが溶 融され成形されるようにする。 更に、これらの組成物から形成されるガラスの密度は先行技術の 組成物のそれよりも小さく、これは少なからざる節約をももたらす。これは、組 成物Ａ及びＢの間に現れる密度の差は小さいように見えるが、この差は最終製品 のコストに対する直接の効果を持つことに注意すべきである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．フロート法を用いて平板ガラスに変換することを意図したシリカ−ソーダ 石灰のガラス組成物であって、アルカリ金属酸化物の含量が９〜１３．３％であ ることを特徴とするガラス組成物。 ２．前記アルカリ金属酸化物の含量が１２．５％より大きく、好ましくは１３ ％より大きいことを特徴とする請求項１に記載のガラス組成物。 ３．Ｎａ₂Ｏ含量が７〜１３．３％であることを特徴とする請求項１又は２に 記載のガラス組成物。 ４．前記Ｎａ₂Ｏ含量が１１．１％より大きく、好ましくは１２．５％より大 きいことを特徴とする、請求項３に記載のガラス組成物。 ５．酸化物ＣａＯ及びＭｇＯの含量の合計が１３．５％より小さいことを特徴 とする先行の請求項のいずれか１項に記載のガラス組成物。 ６．歪点が５４０℃と５５０℃の間、好ましくは５４７℃と５４８℃の間にあ ることを特徴とする先行の請求項のいずれか１項に記載のガラス組成物。 ７．ｌｏｇη＝３．５の粘度に対応する温度と液相線温度の間の差が５０℃よ り大きいことを特徴とする、先行の請求項のいずれか１項に記載のガラス組成物 。 ８．マトリックスが以下の重量割合で以下の成分を含むことを特徴とする、先 行の請求項のいずれか１項に記載のガラス組成物： ＳｉＯ₂ ７２〜７４．３％ Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜１．６％ Ｎａ₂Ｏ １１．１〜１３．３％ Ｋ₂Ｏ ０〜１．５％ ＣａＯ ７．５〜１０％ ＭｇＯ ３．５〜４．５％ Ｆｅ₂Ｏ₃ ０．１〜１％。 ９．前記マトリックスが以下の重量割合で以下の成分を含むことを特徴とする 、請求項８に記載のガラス組成物： ＳｉＯ₂ ７３．６％ Ａｌ₂Ｏ₃ ０．６％ Ｎａ₂Ｏ １３．１％ Ｋ₂Ｏ ０．２％ ＣａＯ ８．４％ ＭｇＯ ３．６％ Ｆｅ₂Ｏ₃ ０．１％ 他の酸化物 ０．４％。