JP2004529062A - ガラスバッチ中に要求されるホウ素を低減させる方法 - Google Patents

Abstract

ガラスの製造法が提供される。ガラスバッチ運転中のホウ素の使用を低減するための助剤として使用されている酸化マグネシウムの一部または全部を置き換えるために珪酸カルシウムマグネシウムが使用される。低減されたバッチ自由時間および運転温度が追加の利点である。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスの製造法に関する。特に、特定のガラス組成物のために必要な酸化ホウ素の必要量を低減するために、ガラスバッチの形成において酸化マグネシウム成分が使用されるところのガラスの製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのホウ珪酸塩ガラスの製造法、例えばファイバーガラス、照明ガラスなどの製造法では、酸化ホウ素の必要量を低減するために、ガラスバッチに酸化マグネシウム成分が添加される。経験上、典型的には、酸化マグネシウムの添加によってガラスバッチの酸化ホウ素成分の約半分までの低減が達成され得る。これは、ガラス製造の１局面を解決するが、時折、製造上の問題を生じ得る。１つの問題は、形成されたガラスバッチがよりゆっくり溶融すること、バッチ自由時間（batch-free times）が増加すること、または酸化ホウ素のみによって形成されるバッチよりも高い製造温度を必要とすることである。これらの問題は、ガラスバッチにおいて酸化ホウ素の代わりに酸化マグネシウムを使用することに対して技術的および経済的バリヤを生じる。酸化ホウ素の必要量の低減を可能にするところの改善された組成物および製造法が依然として望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、ガラス組成物における酸化ホウ素の必要量の低減である。別の目的は、ガラスバッチ中の酸化ホウ素を酸化マグネシウムおよび他の成分で置き換えることである。さらに別の目的は、バッチ自由の組成物のための運転時間の低減および／または酸化ホウ素組成物または同等の組成物の製造における清澄温度の低下である。これらおよび他の目的は、酸化ホウ素、酸化マグネシウム、珪酸カルシウムマグネシウムおよび、ガラスバッチを製造するための他のガラス成分を混合し、次いで溶融し、清澄し、ガラス製品を形成することを含むガラスバッチの製造法によって達成される。１実施態様では、酸化マグネシウム成分が除去される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１実施態様は、包含される混合物から形成されるガラスバッチからガラス製品を製造する方法である。そのような混合物は、ある量の酸化ホウ素化合物、ある量の珪酸カルシウムマグネシウム化合物、任意的な量の酸化マグネシウム化合物、およびガラスバッチを製造するためのある量の他のガラス成分を一緒に混合することによって形成される。形成されたガラスバッチは次いで、溶融され清澄されてガラス組成物を製造し、最後にガラス製品へと形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
酸化ホウ素化合物、珪酸カルシウムマグネシウム化合物、任意的な酸化マグネシウム化合物、および他のガラス成分の夫々の量は、製造されるガラス組成物に依存する。本明細書で使用されるとき、言葉「比較ガラスバッチ」または「比較ガラス製品」は、酸化物値は同じであるが、酸化ホウ素当量の値が、本発明によって製造されるガラス製品に関して、本明細書に記載された珪酸カルシウムマグネシウム化合物を使用しない公知方法によって製造されるものよりも小さいところのガラスバッチまたは製品を意味する。予期しなかったことに、本明細書に記載されたカルシウムマグネシウム化合物を使用することによって、公知方法で使用される量の場合と同じ結果を得るために、より小さいホウ素値が必要とされることが発見された。さらに予期しなかったことに、特定の目的のために必要とされるホウ素の量を低減するために酸化マグネシウムを使用する方法において、珪酸マグネシウム化合物を使用することはさらに、上記結果を達成するために必要な酸化マグネシウムの量を低減することが見出された。好ましい方法では、上記酸化マグネシウム化合物の量が約ゼロに低減される。さらに予期しなかったことに、本発明方法によって製造された最終のガラス製品におけるホウ素が、製造法においてのみ価値を有し、最終製品の特性には価値を有しないところの残留不純物のそれよりも高い価値を有することが発見された。
【０００６】
１の好ましい実施態様では、本発明方法が、第二の量の酸化ホウ素化合物、任意的な第二の量の酸化マグネシウム化合物、および第二の量の他のガラス成分を、上記珪酸カルシウムマグネシウム化合物の不存在下で混合することを含む方法によって製造された第二のガラスバッチから形成された比較ガラス製品よりも少なくとも１０重量％少ない酸化ホウ素を含み、かつ上記比較ガラス製品と同等の表面特性を有する形成されたガラス製品を製造する。
【０００７】
本発明の珪酸カルシウムマグネシウムは、天然源であり得、または合成によって得られたものであり得る。好ましいカルシウムマグネシウム化合物は、米国特許第６，２１１，１０３Ｂ１号に記載されたものである。より好ましい珪酸カルシウムマグネシウムは、Ｃａ_xＭｇ_yＳｉＯ_xの実験式を有する。ここで、ｘおよびｙの値は独立して約０．１〜約０．６であり、ｚは、化合物の酸化状態の釣り合いを取るための値である。
【０００８】
本発明の利点は、形成されたガラスバッチの清澄バッチ自由時間が、比較組成物の第二のガラスバッチのそれよりも少なくとも２５％短いことである。更なる利点は、本発明の使用による、形成されたガラスバッチの清澄のための温度が、公知方法を使用する比較組成物が同等のバッチ自由時間を生じるために要求される温度よりも少なくとも５０℃低いことである。好ましい方法では、バッチ自由時間が、比較的少ない酸化マグネシウムを使用して製造された等価の組成物のバッチ自由時間と同等またはそれより短い。別の利点は、清澄のための温度が、比較的少ない酸化マグネシウムを用いて製造された等価の組成物の清澄のための温度と同じまたはそれより低いことである。好ましい適用は、連続ストランドファイバーガラスであるところのガラス製品を製造するための本発明方法の使用である。
【０００９】
以下の実施例は、本発明を説明するものであり、本発明を限定するものではない。
【実施例１】
【００１０】
化学的耐久性のための１組の測定値を得るために、ＭｇＯ源としてのドロマイトまたはドロマイト石灰が添加されてＢ₂Ｏ₃源としてのホウ砂量が低減されるところのＥ型ファイバーガラスのためのガラスバッチが形成される。組成は同じであるが、ある量の珪酸カルシウムマグネシウムがある量のドロマイトまたはドロマイト石灰の代わりに使用された第二のバッチが形成される。珪酸カルシウムマグネシウムは、Synsil（商標）シリケート（Synsil Products Inc.製）であり、下記組成を有する。
【００１１】
【表１】

【００１２】
Synsil（商標）シリケートを使用した第二のバッチは、低減されたバッチ自由時間を有し、かつ同じ化学的耐久特性が保持されたまま、全体的により良好な溶融特性を有する。

Claims (9)

1. ある量の酸化ホウ素化合物、ある量の珪酸カルシウムマグネシウム化合物、任意的な量の酸化マグネシウム化合物、およびガラスバッチを製造するためのある量の他のガラス成分を混合してガラスバッチを形成し、次いで該形成されたガラスバッチを溶融しそして清澄してガラス組成物を製造し、最後に該ガラス組成物からガラス製品を形成することを含む、ガラス製品の製造法。
2. 該酸化マグネシウム化合物の量が約ゼロである、請求項１記載の方法。
3. 珪酸カルシウムマグネシウムがＣａ_xＭｇ_yＳｉＯ_xの実験式を有し、ここで、ｘおよびｙの値は独立して約０．１〜約０．６であり、ｚは、該化合物の酸化状態の釣り合いを取るための値である、請求項１記載の方法。
4. 該形成されたガラス製品が、第二の量の酸化ホウ素化合物、任意的な第二の量の酸化マグネシウム化合物、および第二の量の他のガラス成分を、該珪酸カルシウムマグネシウム化合物の不存在下で混合することを含む方法によって製造された第二のガラスバッチから形成された比較ガラス製品よりも少なくとも１０重量％少ない酸化ホウ素を含み、かつ上記比較ガラス製品と同等の表面特性を有する、請求項１記載の方法。
5. 該形成されたガラスバッチの清澄バッチ自由時間が、該比較組成物の該第二のガラスバッチのそれより少なくとも２５％短い、請求項１記載の方法。
6. 該形成されたガラスバッチの清澄のための温度が、該比較組成物が同等のバッチ自由時間を生じるために要求される温度よりも少なくとも５０℃低い、請求項１記載の方法。
7. バッチ自由時間が、比較的少ない酸化マグネシウムを用いて製造された等価の組成物のバッチ自由時間と同じまたはそれより短い、請求項４記載の方法。
8. 清澄のための温度が、比較的少ない酸化マグネシウムを用いて製造された等価の組成物の清澄のための温度と同じまたはそれより低い、請求項４記載の方法。
9. ガラス製品が、連続ストランドファイバーガラスである、請求項１記載の方法。