JP2005537211A - ガス発生フリットを用いたガラスの製造 - Google Patents
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Abstract
Description
(I) (i)集合的にA群材料と称される、通常のガラス溶融条件下でガスを発生する材料から実質的になる出発材料を混合し、(ii)A群材料のこのように形成された混合物を、ガス発生温度まで加熱し、材料を溶融し、ガスを発生させ、(iii)溶融しガスを発生した材料を冷却し、それからフリットを形成することによりフリットを製造し、
(II) 工程(I)で製造したフリットを、集合的にB群材料と称される、他のガラス形成材料と混合し、
(III) ガラス溶融条件下で工程(II)のこのように形成された混合物を溶融して、ガラス材料を形成する、
各工程を有してなる方法を提供する。
それらを混合し、ガラス炉内で残りのバッチ材料と共に溶融する前に、予備溶融し、ガスを発生させて、フリットに形成する。
(a)酸化物基準のモルパーセントで表して、64〜70%のSiO2、9.5〜14%のAl2O3、5〜10%のB2O3、0〜5%のTiO2、0〜5%のTa2O5、0〜5%のMgO、3〜13%のCaO、0〜5.5%のSrO、および2〜7%のBaOから実質的になり、MgO+CaO+SrO+BaOが10〜20%である組成、または
(b)酸化物基準のモルパーセントで表して、65〜75%のSiO2、7〜13%のAl2O3、5〜15%のB2O3、0〜3%のMgO、0〜5%のCaO、および0〜5%のSrOから実質的になり、BaOを実質的に含まない組成、
のいずれかを有する。
この具体例において、従来の溶融プロセスを用いた。それゆえ、計算した量の出発材料をタンブルミックスし、炉に装填し、約1600℃まで加熱し、溶融した。200〜1500℃の幅広い温度範囲に亘り、相当なガス発生が観察された。500〜600℃の温度で、発泡体が形成し始めた。固体粒子、発泡体および気泡のスカムが、約1100〜1400℃の温度範囲で観察された。図2は、溶融の過程で1600℃での40分後に直ちに冷却された試料Aの断面の写真である。この写真から、溶融ガラスの頂部にガスポケット、固体粒子および液体を含有するスカムの厚い層および多数のガスの空隙があったが明白である。この図に示された頂部の白色材料は、溶融ガラスと共に未溶融のシリカおよびアルミナであった。
この具体例において、本発明の方法を用いた。計算した量の上述したA群材料をタンブルミックスし、溶融装置に装填した。この混合物を約1100℃まで加熱し、そこで、混合物は溶融して、非常に流動性の高い液体を形成した。次いで、ガス発生が実質的に完了し、気泡のない静止液体が得られるまで、約1〜2時間に亘り混合物をその温度に維持した。次いで、溶融材料を冷却し、約80メッシュのサイズのフリットをそれから調製した。これらのフリットは、結晶質でありかつ多相性であるようであった。その後、フリットをB群材料と緊密に混合した。このように得られた混合物を溶融装置に装填し、加熱し、溶融した。従来のプロセスと比較すると、溶融中のガス発生が劇的に減少した。具体例1における試料Aに相当するガラス組成物を、同様に本発明のプロセスを用いて溶融し、溶融したガラス試料を試料Bと命名した。試料Bを、溶融プロセス中1600℃での40分後に直ちに冷却した。これは、具体例1における試料Aと実質的に同じ停止点であった。試料Bの断面が図3に示されている。図3を図2と比較すると、試料Bが、溶融ガラスの頂部に、あったとしても、ごくわずかなスカムしか有さないことが示されている。顕微鏡分析は、シリカ粒子が、図2に示した従来のバッチの山の中のものよりも、遅い融解の段階にあることを示した。明らかに、本発明のプロセスは、ガラス溶融プロセス中のスカムの形成を減少させるように働いた。
Claims (12)
- ガラス材料を製造する方法であって、
(I) (i)通常のガラス溶融条件下でガスを発生する材料から実質的になるA群材料と称する出発材料を混合し、(ii)A群材料のこのように形成された混合物を、ガス発生温度まで加熱し、該材料を溶融し、ガスを発生させ、(iii)溶融しガスを発生した材料を冷却し、それからフリットを形成することによりフリットを製造し、
(II) 工程(I)で製造した前記フリットを、B群材料と称する前記出発材料とは異なるガラス形成材料と混合し、
(III) ガラス溶融条件下で工程(II)のこのように形成された混合物を溶融して、ガラス材料を形成する、
各工程を有してなる方法。 - 工程(I)のA群材料の溶融温度が、工程(III)のガラス溶融温度よりも約400〜500℃低いことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記A群材料が、追加に化学結合水を含有するか否かにかかわらず、天然に生じる、合成の、および選鉱により天然に生じる、アルカリ金属とアルカリ土類金属のホウ酸塩、硝酸塩、炭酸塩、炭水化物、硫酸塩および水酸化物、B2O3、ホウ酸、それらの混合物と化合物より選択される材料から実質的になることを特徴とする請求項1または2記載の方法。
- 前記A群材料が、追加に化学結合水を含有するか否かにかかわらず、Na2CO3,NaHCO3,Na2CO3・xH2O,NaOH,NaNO3,Na2SO4,K2CO3,KHCO3,KOH,KNO3,K2SO4,Li2CO3,LiHCO3,LiOH,LiNO3,BeCO3,Be(OH)2,MgCO3,Mg(OH)2,CaCO3,Ca(OH)2,SrCO3,Sr(NO3)2,Sr(OH)2,BaCO3,Ba(NO3)2,Ba(OH)2,ホウ酸(B(OH)3),B2O3,灰硼鉱(Ca2B6O11・5H2O),ホウ砂(Na2B4O7・10H2O),曹灰硼鉱(NaCaB5O9・8H2O),ドロマイト(MgCO3・CaCO3),塩基性MgCO3(4MgCO3・Mg(OH)2・4H2O),PbCO3,Pb(OH)2,Pb3O4,ZnCO3およびZn(OH)2からなる群より選択される材料から実質的になることを特徴とする方法。
- 前記A群材料が、最終的なガラス組成物の酸化物基準のモル%で表して、各々が約5%未満、好ましくは3%未満、より好ましくは1%未満の量で、通常のガラス溶融条件下でガスを発生しない材料および清澄剤をさらに含むことを特徴とする請求項3記載の方法。
- 前記ガスを発生しない材料が、着色剤、ガラス改質剤、およびカレットを有してなることを特徴とする請求項5記載の方法。
- 前記B群材料が、天然に生じる、合成のおよび精製したAl2O3、SiO2、それらを含有する混合物と塩、およびカレットから選択される材料からなることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記B群材料が、砂(主にSiO2を含有する)、長石(曹長石Na2O・Al2O3・6SiO2、およびカリ長石K2O・Al2O3・6SiO2を含む、R2O・Al2O3・6SiO2)、ネフェリン・サイヤナイト(Na2O・Al2O3・2SiO2)、スポジュメン(Li2O・Al2O3・2SiO2)、フォノライト(xR2O・yAl2O3・Fe2O3・zSiO2)、高炉スラグ(SiO2・Al2O3・CaO・S2-)、ケイ酸鉛(PbO・SiO2)、Al2O3、およびカオリン(Al2O3・2SiO2・2H2O)から選択される材料から実質的になることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記A群材料が、B(OH)3、B2O3、MgCO3、MgO、CaCO3、SrCO3、SrO、Sr(NO3)2、BaCO3、Ba(NO3)2、TiO2、Ta2O5およびY2O3から実質的になり、前記B群材料がSiO2およびAl2O3から実質的になり、使用される前記出発材料の量が、それから形成されるガラスが、酸化物基準のモルパーセントで表して、64〜70%のSiO2、9.5〜14%のAl2O3、5〜10%のB2O3、0〜5%のTiO2、0〜5%のTa2O5、0〜5%のMgO、3〜13%のCaO、0〜5.5%のSrO、および2〜7%のBaOから実質的になり、MgO+CaO+SrO+BaOが10〜20%である組成を有するようなものであることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記A群材料が、B(OH)3、B2O3、MgCO3、MgO、CaCO3、SrO、SrCO3および/またはSr(NO3)2から実質的になり、前記B群材料がSiO2およびAl2O3から実質的になり、使用される前記出発材料の量が、それから形成されるガラスが、酸化物基準のモルパーセントで表して、65〜75%のSiO2、7〜13%のAl2O3、5〜15%のB2O3、0〜3%のMgO、0〜5%のCaO、および0〜5%のSrOから実質的になり、BaOを実質的に含まない組成を有するようなものであることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 工程(I)において、段階(ii)で、A群材料の混合物を加熱し、約1〜2時間に亘り約1100〜1200℃に維持し、実質的に完全にガスを発生させることを特徴とする請求項9または10記載の方法。
- 前記B群材料の出発材料としてシリカを使用し、シリカが、得られるガラス組成物のモルで、75%以上、好ましくは80%以上を構成することを特徴とする請求項1記載の方法。
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