JP2003212601A

JP2003212601A - ガラス原料

Info

Publication number: JP2003212601A
Application number: JP2002014043A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kobayashi; 正宏小林; Masayoshi Kusakabe; 正良日下部
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2003-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】酸化セリウム研磨材を含む研磨ス
ラッジを、酸化セリウムを含有する多くのガラス製品の
原料として使用可能にし、環境に悪影響を及ぼさずに再
利用して、原料費および廃棄物処理費およびエネルギー
費を削減可能なガラス原料を提供する。【解決手段】本発明のガラス原料は、酸化セリ
ウムの含有率が９５質量％以上である研磨材と、該研磨
材を用いた研磨により生じたガラス微粉末とを含むガラ
ス原料であって、研磨材中の塩素の含有率が０．２質量
％以下であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】ガラス物品を研磨する際に生
じる研磨スラッジを用いたガラス原料に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラス物品を磨りガラス状の表面
粗さにラッピング仕上げする際には、鋳鉄製の研磨定盤
と、酸化アルミニウムを主成分とする微粉末状の研磨材
（以降、酸化アルミニウム研磨材と称す）を水等の研磨
液に縣濁した研磨スラリが用いられる。

【０００３】このようなガラス物品をラッピング仕上げ
する際に生じるガラスの微粉末と酸化アルミニウム研磨
材とからなる研磨スラッジは、研磨定盤が摩耗して混入
した鉄分を、磁力を利用した除鉄装置で処理することに
より、酸化アルミニウムを多く含むガラス原料として再
利用されている。

【０００４】一方、研磨材の製造工程では、塩素、鉄、
硫黄等が付加、混入されることがある。

【０００５】また、ガラス物品の表面を鏡面に仕上げる
場合、研磨スラリとして酸化セリウムを主成分とする微
粉末状の研磨材（以降、酸化セリウム研磨材と称す）が
使用されている。従来、酸化セリウム研磨材は、バスト
ネサイトという希土類元素を多く含んだ鉱石を焼成し粉
砕して製造されており、セリウム（Ｃｅ）が主成分であ
るが、ランタン（Ｌａ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネ
オジウム（Ｎｄ）、フッ素（Ｆ）の化合物を多く含んで
おり、アルカリ土類も５％程度含んでいる。そのため、
従来の酸化セリウム研磨材は、酸化セリウム（Ｃｅ
Ｏ₂）が約４５質量％程度の含有率であり、酸化ランタ
ン（Ｌａ₂Ｏ₃）が約３０質量％、酸化プラセオジウム
（Ｐｒ₆Ｏ₁₁）が約４質量％、酸化ネオジウム（Ｎｄ₂Ｏ
₃）が約１０質量％、フッ素（Ｆ）化合物が約８質量
％、その他微量のアルカリ土類成分となっている。

【０００６】さらに、バストネサイト中のフッ素（Ｆ）
化合物は製造工程中の熱処理により大幅に減少するの
で、酸化セリウム研磨材には、研磨効率を高めるため
に、フッ素の含有率が４〜７質量％となるようにフッ素
が加えられて調製されている。そのため、このような酸
化セリウム研磨材でガラス物品を研磨する際に生じるガ
ラスの微粉末と酸化セリウム研磨材とからなる研磨スラ
ッジには、使用された酸化セリウム研磨材中とほぼ同量
のフッ素が含まれている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、塩素や
フッ素等のハロゲンが多く含まれる研磨スラッジをその
ままガラス原料として使用すると、金型に溶融ガラスを
供給してプレス成形やブロー成型する際に、溶融ガラス
中のハロゲンが鉄−クロム系合金からなる金型の母材を
浸食し、金型の寿命が極端に短くなり、生産性を著しく
損なうという問題点がある。

【０００８】他の問題点として塩素やフッ素を多量に含
んだ研磨スラッジをガラス原料として使用すると、塩素
やフッ素成分が溶融ガラス中に溶解しきれずに、その一
部がガラス溶融窯の煙突から排出され、排気中の塩素及
びフッ素濃度が上昇して大気を汚染する懸念がある。そ
のため、塩素やフッ素を多量に含む酸化セリウム研磨材
を主成分とする研磨スラッジは、産業廃棄物として埋め
立て等により廃棄処分するしかなく、高額な処理費用を
費やしている。

【０００９】さらに、現在、産業廃棄物の排出量が規制
されおり、今後さらに厳しくなることが確実である。こ
のような環境保護規制に適合できないと、近い将来には
酸化セリウム研磨材を使用したガラス物品の研磨自体が
できなくなる懸念もある。

【００１０】また、ガラス製品によっては色調等のガラ
ス特性やガラスの溶解性に悪影響を与えるという理由
で、リチウム（Ｌｉ）、鉄（Ｆｅ）、硫黄（Ｓ）、鉛
（Ｐｂ）、リン（Ｐ）を含有成分として多く含まれる研
磨スラッジをガラス原料として使用することができない
場合がある。

【００１１】本発明は、上記従来の問題点を解決する研
磨スラッジを用いたガラス原料を提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係るガラス原料
は、酸化セリウムの含有率が９５質量％以上である研磨
材と、該研磨材を用いた研磨により生じたガラス微粉末
とを含むことを特徴とするガラス原料であって、研磨材
中の塩素の含有率が０．２質量％以下であることを特徴
とする。

【００１３】ガラス原料中の酸化セリウムを主成分とす
る研磨材（以降、再び酸化セリウム研磨材と称す）の酸
化セリウムの含有率が９５質量％未満の場合、酸化ラン
タン（Ｌａ₂Ｏ₃）、酸化プラセオジウム（Ｐｒ
₆Ｏ₁₁）、酸化ネオジウム（Ｎｄ₂Ｏ₃）、フッ素含有成
分（Ｆ）、リチウム（Ｌｉ）、鉄（Ｆｅ）、硫黄
（Ｓ）、鉛（Ｐｂ）、リン（Ｐ）等の含有率が高くな
り、光学用等の用途によっては原料として使用すること
ができないガラス製品が多くなる。酸化セリウム研磨材
の酸化セリウムの含有率が９５質量％以上であると、そ
の他の成分が５質量％未満になるので、研磨スラッジ中
の酸化セリウム研磨材をそのままガラスの酸化セリウム
原料として使用することが容易になる。

【００１４】また、ガラス原料中の酸化セリウム研磨材
の塩素含有率が０．２質量％を越えると、溶融ガラスを
プレス成形やブロー成型する際の金型の母材を浸食して
金型の寿命が極端に短くなり、生産性を著しく損なう
が、０．２質量％以下であれば、金型の寿命は採算の採
れる実用的な長さになる。また、ガラス原料中の酸化セ
リウム研磨材の塩素含有率が０．２質量％以下であれ
ば、溶融ガラス中に拡散して希釈され溶融窯から排気ガ
スとして排出されることもない。

【００１５】また、本発明のガラス原料は、研磨材のフ
ッ素の含有率が０．２質量％以下であることが好まし
い。

【００１６】ガラス原料中の酸化セリウム研磨材のフッ
素含有率が０．２質量％を越えると、溶融ガラスをプレ
ス成形やブロー成型する際の金型の母材を浸食して金型
の寿命が極端に短くなり、生産性を著しく損なうが、
０．２質量％以下であれば、金型の寿命は採算の採れる
実用的な長さになる。また、ガラス原料中の酸化セリウ
ム研磨材のフッ素含有率が０．２質量％以下であれば、
溶融ガラス中に拡散して希釈され溶融窯から排気ガスと
して排出されることもない。

【００１７】また、本発明のガラス原料は、研磨材中の
ハロゲンの総含有率が０．２質量％以下であることを特
徴とする。

【００１８】ガラス原料中の酸化セリウム研磨材の塩素
及びフッ素等のハロゲンの総含有率が０．２質量％を越
えると、溶融ガラスをプレス成形やブロー成型する際の
金型の母材を浸食して金型の寿命が極端に短くなり、生
産性を著しく損なうが、０．２質量％以下であれば、金
型の寿命は採算の採れる実用的な長さになる。また、ガ
ラス原料中にある酸化セリウム研磨材のハロゲンの総含
有率が０．２質量％以下であれば、溶融ガラス中に拡散
して希釈され溶融窯から排気ガスとして排出されること
もない。

【００１９】本発明のガラス原料は、研磨材中のリチウ
ムの含有率がＬｉ₂Ｏ換算で２．０質量％以下であるこ
とを特徴とする。

【００２０】ガラス原料中のリチウム、鉄はガラスの着
色に影響を与える為、リチウムを多量に含むスラッジを
そのままガラスの原料として使用すると、ガラス製品の
色調維持・管理が困難となるので、ガラス成分の調整が
必要となりコスト高になる。リチウムの含有率がＬｉ₂
Ｏ換算で２．０質量％以下の研磨材を用いてガラスを研
磨することによって生じたスラッジであれば色調の調整
は実用上可能となる。

【００２１】また、本発明のガラス原料は、研磨材中の
鉄の含有率がＦｅ₂Ｏ₃換算で５．０質量％以下であり、
かつ含有率の変動が０．２％以下であることを特徴とす
る。

【００２２】ガラス原料中の鉄もガラスの着色に影響を
与える為、鉄を多量に含むスラッジをそのままガラスの
原料として使用すると、ガラス製品の色調維持・管理が
困難となるので、ガラス成分の調整が必要となりコスト
高になる。鉄の含有率がＦｅ ₂Ｏ₃換算で５．０質量％以
下であり、かつその変動が０．２％以下の研磨材を用い
てガラスを研磨することによって生じたスラッジであれ
ば色調の調整は実用上可能となる。

【００２３】本発明のガラス原料は、研磨材中の硫黄の
含有率がＳＯ₃換算で０．５質量％以下であることを特
徴とする。

【００２４】ガラス原料中の酸化セリウム研磨材の硫黄
含有率がＳＯ₃換算で０．５質量％を越えると、溶解時
にＳＯ₂ガスが泡層を形成し、輻射熱が伝達しにくくな
る為シードの悪化やブツ発生を招くという問題点もあ
る。ガラス原料中の酸化セリウム研磨材の硫黄含有率と
しては、ＳＯ₃換算で０．５質量％以下の研磨材から生
じたスラッジであれば、実用上溶解性に影響は出ない。

【００２５】本発明のガラス原料は、研磨材中の鉛の含
有率がＰｂＯ換算で０．５質量％以下であることを特徴
とする。

【００２６】ブラウン管のパネルガラスのようにＸ線や
電子線にさらされる用途に使われるガラスに対して、鉛
が多量に混入すると、製品としての使用中に着色するこ
とになり、実用上好ましくない。鉛の含有率がＰｂＯ換
算で０．５質量％以下の研磨材から生じたスラッジであ
れば実用上使用可能となる。

【００２７】本発明のガラス原料は、研磨材中のリンの
含有率がＰ₂Ｏ₅換算で１．５質量％以下であることを特
徴とする。

【００２８】ブラウン管のパネルガラスのようにＸ線や
電子線にさらされる用途に使われるガラスに対して、リ
ンが多量に混入すると、製品としての使用中に着色する
ことになり、実用上好ましくない。リンの含有率がＰ₂
Ｏ₅換算で１．５質量％以下の研磨材から生じたスラッ
ジであれば実用上使用可能となる。

【００２９】ガラス原料中の研磨により生じたガラス微
粉末としては、酸化セリウム研磨材が作用してガラスの
表面から剥離した粒径がサブミクロン以下の非常に微細
な粉末であり、ガラス原料中に１〜２０質量％の含有さ
れる。このガラス微粉末の含有率は、研磨スラッジの回
収形態により１〜２０質量％のような２０倍程度の差が
生じることがある。

【００３０】研磨スラッジとしては、その含水率が１質
量％以下になるように脱水した状態でも使用可能である
が、ガラス製品の含有水分を制御する上で、水蒸気がで
ない程度以上に乾燥させることが好ましい。

【００３１】また、ガラス原料の状態としては、乾燥さ
れて塊状になった研磨スラッジを所定径の顆粒状または
粉末状に形成して、その他のガラス原料と同等の径であ
れば使用可能であり、溶解性をよくする上で１００μｍ
以下であることが好ましい。

【００３２】

【作用】本発明に係るガラス原料によれば、研磨スラッ
ジが、酸化セリウムの含有率が９５質量％以上である研
磨材を含んでおり、塩素、フッ素等成型の金型の寿命や
大気汚染に悪影響を与える成分が最小限になっているの
で、生産性や環境に悪影響を与えることなく、酸化セリ
ウムを成分とする多くのガラス製品にガラスの酸化セリ
ウム原料として使用することが可能となる。

【００３３】また、本発明によれば、ガラス物品の表面
を研磨する際に、塩素、フッ素の含有率がそれぞれ０．
２質量％以下の酸化セリウム研磨材を使用することによ
り、ガラス原料が、フッ素、塩素の含有率がそれぞれ
０．２質量％以下で、好ましくはハロゲンの総含有率が
０．２質量％以下である酸化セリウム研磨材と、該研磨
材を用いた研磨により生じたガラス微粉とを含む研磨ス
ラッジを成分とするものになるので、このようなガラス
原料を溶融した溶融ガラスは使用した酸化セリウム研磨
材に対するフッ素、塩素のそれぞれの含有率を０．２質
量％以下であり、好ましくはハロゲンの総含有率が０．
２質量％以下にすることが可能となる。

【００３４】さらに、本発明のガラス原料は、研磨材中
のリチウムの含有率がＬｉ₂Ｏ換算で２．０質量％以
下、及び／または、研磨材中の鉄の含有率がＦｅ₂Ｏ₃換
算で５．０質量％以下であって鉄の含有率の変動が０．
２％以下、及び／または、研磨材中の硫黄の含有率がＳ
Ｏ₃換算で０．５質量％以下であり、及び／または、研
磨材中の鉛の含有率がＰｂＯ換算で０．５質量％以下で
あり、及び／または、研磨材中のリンの含有率がＰ₂Ｏ₅
換算で１．５質量％以下であるので、色調等のガラス特
性や溶解性に悪影響を与えることなく、研磨スラッジ中
の酸化セリウム研磨材をそのままガラスの酸化セリウム
原料として使用することが容易になる。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に用いた研磨
材と従来の研磨材とを表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】発明の実施形態の一例として、表１に示す
ような、酸化セリウムの含有率が９７．５質量％であ
り、塩素、フッ素の含有率がそれぞれ０．２質量％以下
の、例えば、塩素が０．０３質量％、フッ素が０．０４
質量％の含有率に抑え、且つリチウムの含有率がＬｉ₂
Ｏ換算で０．００５質量％、鉄の含有率がＦｅ₂Ｏ₃換算
で０．０４質量％であって鉄の含有率の変動が０．２％
以下、硫黄の含有率がＳＯ₃換算で０．４１質量％であ
り、鉛の含有率がＰｂＯ換算で０．０１３質量％であ
り、リンの含有率がＰ₂Ｏ₅換算で０．０２質量％であ
り、粒度分布を調整することにより研磨レ−トが従来の
研磨材と同等以上で研磨品位も従来と同レベルを達成す
る粒径０．１〜６．０μｍの酸化セリウム研磨材を準備
する。

【００３８】次に、ガラス物品として、例えば、ホウ珪
酸ガラスからなる板ガラスを研磨する際に、酸化セリウ
ム研磨材を水１００ｋｇに対して１〜２０ｋｇを投入し
て攪拌し、縣濁状態の研磨スラリを調製して使用する。

【００３９】研磨装置から排出される研磨により生じた
粒径が０．１〜２．０μｍのホウ珪酸ガラスの微粉末と
粒径が０．１〜６．０μｍの酸化セリウム研磨材とから
なる研磨スラッジを、その含水率が１質量％以下になる
ように脱水し乾燥させた後、塊状となった研磨スラッジ
を約１００μｍ以下の顆粒状に解砕してホウ珪酸ガラス
５質量％と酸化セリウム９２質量％とを含むガラス原料
を調製する。なお、乾燥させた研磨スラッジの解砕は、
ホウ珪酸ガラスの微粉末に研磨材が付着した粉末状まで
解砕してもよい。

【００４０】その後、上記のガラス原料をホウ珪酸ガラ
ス及び高い純度の酸化セリウム原料として使用し、他の
ガラス原料に対して研磨材が０．１〜０．２質量％の割
合となるように混合することにより容易に所望の組成を
有するガラス原料バッチに調整することができる。この
ようなガラス原料バッチをガラス溶融窯に投入して溶融
ガラスにする。

【００４１】このようにして得られた溶融ガラスを用い
てプレス成形により、例えば、陰極線管用のファンネル
を成形したところ、金型の寿命は平均で１２０時間以上
と、従来と同等の寿命が得られた。また、研磨スラッジ
中の酸化セリウム研磨材に対して塩素及びフッ素の含有
率が０．０１〜０．１５質量％であり、ガラス原料バッ
チ当たりのフッ素の含有率としては、ほとんど無視しう
る程度まで下がっているので、塩素及びフッ素は溶融ガ
ラス中に拡散して希釈され、ガラス溶融窯の煙突から排
出されることもなかった。

【００４２】このようにして得られたファンネルガラス
は、酸化セリウム研磨材からリチウム（Ｌｉ）、鉄（Ｆ
ｅ）、硫黄（Ｓ）、鉛（Ｐｂ）、リン（Ｐ）が表１に示
す含有量しか供給されず、即ち、酸化セリウム研磨材か
らガラス原料として実質的には供給されないので、研磨
スラッジをホウ珪酸ガラス及び高い純度の酸化セリウム
原料として使用しない従来のファンネルガラスとほぼ同
等の色調等所望のガラス特性を有しており、これらガラ
ス特性の維持・管理に関しても研磨スラッジを使用しな
い場合と殆ど変わらず、容易に維持・管理することがで
きた。さらに、溶解性にもついても特別な維持管理を行
う必要もなかった。

【００４３】

【発明の効果】本発明ガラス原料によれば、研磨スラッ
ジが、酸化セリウムの含有率が９５質量％以上である研
磨材を含んでおり、塩素、フッ素の含有率がそれぞれ
０．２％以下で、ハロゲンの総含有率が０．２質量％以
下であるので、生産性に悪影響を与えることなく、酸化
セリウムを含有する多くのガラス製品のガラス原料とし
て使用可能になる。

【００４４】また、本発明のガラス原料は、研磨材中の
リチウムの含有率がＬｉ₂Ｏ換算で２．０質量％以下、
及び／または、研磨材中の鉄の含有率がＦｅ₂Ｏ₃換算で
５．０質量％以下で鉄の含有率含有率の変動が０．２％
以下、及び／または、研磨材中の硫黄の含有率がＳＯ₃
換算で０．５質量％以下であり、及び／または、研磨材
中の鉛の含有率がＰｂＯ換算で０．５質量％以下であ
り、及び／または、研磨材中のリンの含有率がＰ₂Ｏ₅換
算で１．５質量％以下であるので、ガラス製品の色調規
格外れ、シードの悪化やブツ発生、Ｘ線や電子線による
ブラウニング等のガラス特性や溶解性に悪影響を与える
ことなく、研磨スラッジ中の酸化セリウム研磨材をその
ままガラスの酸化セリウム原料として使用することが容
易になる。

【００４５】さらに、従来では産業廃棄物として埋め立
て廃棄していた酸化セリウム研磨材を含む研磨スラッジ
をガラスの原料として使用可能になるので、大気汚染や
埋め立て処理等により環境に悪影響を与えることなく、
ガラス製品の原料費の節約および廃棄物処理費用の大幅
な削減が可能となるとともに、ガラス原料を溶解する際
のエネルギー効率も向上させることができる。

【００４６】以上のように、本発明によれば、酸化セリ
ウム研磨材を含む研磨スラッジをガラス原料として再利
用が可能になるので、今後さらに厳しくなる環境保護規
制に対応して酸化セリウム研磨材を使用するガラス物品
の研磨を将来に亘って継続することが可能となる実用上
優れた効果を奏するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化セリウムの含有率が９５質量％以上
である研磨材と、該研磨材を用いた研磨により生じたガ
ラス微粉末とを含むガラス原料であって、研磨材中の塩素の含有率が０．２質量％以下であること
を特徴とするガラス原料。
【請求項２】研磨材中のフッ素の含有率が０．２質量
％以下であることを特徴とする請求項１に記載のガラス
原料。
【請求項３】研磨材中のハロゲンの総含有率が０．２
質量％以下であることを特徴とする請求項２に記載のガ
ラス原料。
【請求項４】研磨材中のリチウムの含有率がＬｉ₂Ｏ
換算で２．０質量％以下であることを特徴とする請求項
１から３の何れかに記載のガラス原料。
【請求項５】研磨材中の鉄の含有率がＦｅ₂Ｏ₃換算で
５．０質量％以下であり、かつ含有率の変動が０．２％
以下であることを特徴とする請求項１から４の何れかに
記載のガラス原料。
【請求項６】研磨材中の硫黄の含有率がＳＯ₃換算で
０．５質量％以下であることを特徴とする請求項１から
５の何れかに記載のガラス原料。
【請求項７】研磨材中の鉛の含有率がＰｂＯ換算で
０．５質量％以下であることを特徴とする請求項１から
６の何れかに記載のガラス原料。
【請求項８】研磨材中のリンの含有率がＰ₂Ｏ₅換算で
１．５質量％以下であることを特徴とする請求項１から
７の何れかに記載のガラス原料。