JP2009538817A - 石灰ガラスバッチ組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 石灰ガラスバッチ組成物を提供する。
【解決手段】 この石灰ガラスバッチ組成物は、組成物からの石灰石及び／またはドロマイトの少なくとも一部がカルシウム及びマグネシウムの合成アルミノケイ酸塩により置き換えられていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、石灰ガラスバッチ組成物に関し、特にケイ素、カルシウム、マグネシウム及びアルミニウムを含む石灰ガラスバッチ、並びに同組成物を溶融することによる平坦な石灰ガラス板を製造するための方法に関する。

米国特許第６２８７９９７号によって、ケイ砂を合成ケイ酸塩と混合し、約１３００−１４００℃で加熱して溶融ガラスを得ることによりガラスを製造する方法が知られている。合成ケイ酸塩は、カルシウム及び／またはマグネシウム源の二酸化ケイ素源との予熱された混合物である。

その既知の方法では、アルミニウムを含むガラスは全く得られない。

第一態様によれば、本発明は、請求項１に規定されたような石灰ガラスバッチ組成物を提供する。

第二態様によれば、本発明は、請求項１６に規定されたような平坦な石灰ガラス板の製造方法を提供する。

従属請求項は、本発明のさらに好適な実施態様を規定する。

本発明は次の利点の一つ以上を提供することができる：
・ ガス状ＣＯ_２放出の低減；
・ バッチを溶融するために必要な加熱エネルギー量の低減；
・ 炉からの溶融ガラスの引出し量の増加。

本発明による石灰ガラスバッチ組成物は、カルシウムを含むいかなるガラスの製造のためにも適したバッチを含む。それらのガラスの例は：光学鏡及びレンズのため、フラットディスプレーのため‐‐‐に使用されるもののような、ソーダ石灰ガラス、ホウ素ガラス、ヒ素、バリウム、ストロンチウム及び／またはジルコニウムを含む特殊ガラスである。

本発明による石灰ガラスバッチ組成物は、ケイ砂、石灰石、ドロマイト及びアルミナ源の混合物であり、そこでは石灰石及びドロマイトの少なくとも一つの少なくとも一部はカルシウム及びマグネシウムの合成アルミノケイ酸塩（以後「Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌケイ酸塩」と呼ぶ）により置き換えられる。そのＣａ−Ｍｇ−Ａｌケイ酸塩の組成は、乾燥合成Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌケイ酸塩の重量％で表すと、次のとおりである：
・ ＳｉＯ_２： １４〜２６％；
・ Ａｌ_２Ｏ_３： ３〜１０％；
・ ＣａＯ＋ＭｇＯ： ５９〜７４％。

そのバッチ組成物では、アルミナ源は種々のＡｌ含有化合物を含むことができる。それらのＡｌ化合物は自然界で長石、カスミ石のようなＡｌ鉱石及び酸化アルミニウムとして見い出されることができる。それらはまた、水酸化アルミニウム及び製鋼工場から供給されるスラグのような、化学処理から得られるかまたは別の化学または工業工程の副産物である合成化合物であることができる。アルミナ源はそれらのＡｌ化合物の単一部材からなることができる。代替的に、それはまた、それらの部材の二つ以上の混合物を含むことができる。

本発明の有利な実施態様では、アルミナ源はまた、少なくとも一部分を合成Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌケイ酸塩により置き換えられることができる。アルミナ源の一部のみが合成Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌケイ酸塩により置き換えられたバッチ組成物が好ましい。

前の実施態様と両立できる別の実施態様では、合成Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌケイ酸塩は三−Ｃａケイ酸塩Ｃａ_３ＳｉＯ_５（または３ＣａＯ．ＳｉＯ_２）、二−Ｃａケイ酸塩Ｃａ_２ＳｉＯ_４（または２ＣａＯ．ＳｉＯ_２）、三−Ｃａアルミン酸塩Ｃａ_３Ａｌ_２Ｏ_６（または３ＣａＯ．Ａｌ_２Ｏ_３）及び混合物の３重量％を越えない少割合のＭｇＯの混合物である。一般的に、Ｃａ_３ＳｉＯ_５，Ｃａ_２ＳｉＯ_４及び／またはＣａ_３Ａｌ_２Ｏ_６はそれらの結晶化形態中に存在する。

その実施態様で、特に好ましいのは、三−Ｃａアルミン酸塩Ｃａ_３Ａｌ_２Ｏ_６が結晶化生成物として及び非晶質生成物としての両方で存在する合成Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌケイ酸塩である。最も好ましいのは、Ｃａ_３Ａｌ_２Ｏ_６の結晶化重量割合がＣａ_３Ａｌ_２Ｏ_６の全重量の少なくとも６０％であるバッチである。

前の実施態様と両立できる本発明の別の重要な実施態様では、アルミニウムの一部は鉄により置き換えられることができる。その実施態様では、アルミニウムの５０重量％以下が好ましくは鉄により置き換えられることができる。その実施態様によれば、鉄は四−ＣａアルミノフェライトＣａ_４Ａｌ_２Ｆｅ_２Ｏ_１０、または４ＣａＯ．Ａｌ_２Ｏ_３．Ｆｅ_２Ｏ_３の形で存在することができる。バッチ組成物において、Ｃａ_４Ａｌ_２Ｆｅ_２Ｏ_１０は結晶化形態及び／または非晶質形態中に存在することができる。結晶化形態の重量割合は全Ｃａ_４Ａｌ_２Ｆｅ_２Ｏ_１０重量の２０から９０％まで変化することができる。

前の実施態様のいずれにおいても、Ｃａ_３ＳｉＯ_５，Ｃａ_２ＳｉＯ_４，Ｃａ_３Ａｌ_２Ｏ_６及びＣａ_４Ａｌ_２Ｆｅ_２Ｏ_１０種のそれぞれ一つは無水物であることができる、すなわちそれらは、いかなる化学水とも結合しておらず、またはそれらの表面上にいかなる吸収された水も物理的に保持しない。それぞれの種はまた、無水物及び水和物の形の両方で存在することができる。好ましくは、全ての種は組成物中のそれらと一緒にそれらの全乾燥重量の１０％以下の水のとても少ない含量のみを伴う。最も好ましくは、組成物中の全ての種は、無水物であり、完全に水を含まない。

別の好適な実施態様によれば、バッチ組成物中の合成Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌケイ酸塩はセメントクリンカーである。

前の実施態様と両立できる別の実施態様によれば、バッチ組成物はフラックスを含む。好ましくは、組成物中に存在するフラックスはナトリウム、カリウム、リチウム、ホウ素、バリウム、ヒ素、リン及びバナジウムの化合物から選ばれる。それらの化合物の幾つかの混合物はまた、組成物中のフラックスとして選ばれることができる。

好適なフラックスは無水Ｎａ_２ＣＯ_３の形のソーダ灰である。そのフラックスはソーダ灰ガラスの製造のために最も好ましい。

上に詳述された成分のほかに、本発明によるバッチ組成物はまた、通常のガラス添加物を含むことができる。それらの添加物はガラス製造で使用される周知の化合物であり、着色剤、酸化剤、還元剤、粘度調整剤及び清澄剤の機能を満たす。それらは一般的に、バッチ混合物中にそれぞれ４重量％未満、好ましくはそれぞれ２重量％未満の少割合で存在する。それらの添加物の例は、非限定的に：Ｎａ_２ＳＯ_４，ＮａＮＯ_３，Ｆｅ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２、希土類酸化物、Ｃ，Ｃｏの、Ｃｒの、Ｃｕの、Ｓｅの、Ｍｎの、希土類の塩、Ｍｎ酸化物、Ｖ_２Ｏ_５及びＳｅである。幾つかの添加物はバッチ組成物中に一緒に使用されることができる。好ましくは、着色添加物はコバルト化合物、バナジウム化合物、クロム化合物、マンガン化合物、セレン化合物及び希土類化合物の少なくとも一つから選ばれる。

第二態様では、本発明は、本発明によるバッチ組成物をガラス炉中で溶融し、溶融バッチを清澄し、溶融ガラス組成物のリボンを液化スズ浴上に浮かべて連続平坦ガラスリボンを形成し、それを徐々に冷却し、それを凝固及びアニールし、そして最後に凝固した平坦ガラスリボンを切断して分離した平坦ガラス板にすることによる平坦石灰ガラス板の製造方法を提供する。

その方法では、カルシウム及びマグネシウムの合成アルミノケイ酸塩は他の成分と一緒に添加されることができる。代替的に、このＣａ−Ｍｇ−Ａｌケイ酸塩は、炉の少なくとも一つの特定の場所で、バッチに別個に添加されることができる。Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌケイ酸塩は好ましくは、約４ｍｍ以下の直径の粒子の形で炉中に導入される。

本発明はまた、本発明によるバッチ組成物を含む方法により製造された平坦ソーダ石灰ガラス板に関する。

本発明をより良く説明することを目的とする実施例により本発明を以下に説明するが、本発明の範囲を限定しようとする意図はない。

実施例１Ｒ及び２
透明石英るつぼを用いて実験電気炉で溶融実験が実施された。デジタルＣＣＤ ｃａｍｃｏｒｄｅｒがるつぼの壁を通して溶融材料領域写真を連続的に記録し、撮られた写真がＣｚｅｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｉｍａｇｉｎｇ ｃｏｍｐａｎｙからのＬＵＣＩＡソフトウエアの助けにより分析され、既にガラスに溶融されていない観察された領域の百分率量を計算した。

二つの異なるバッチ組成物が試験され、それらの結果が以下の表２と図１に与えられている。バッチＩＲ結果は典型的なソーダ石灰バッチ組成物に相当する。本発明による第二バッチ組成物（実施例２）は合成Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌケイ酸塩としてセメントクリンカーを含み、その組成は以下のとおりである：
・ ＳｉＯ_２： ２５重量％
・ Ａｌ_２Ｏ_３： ４重量％
・ ＣａＯ ６９重量％
・ ＭｇＯ： ０．５重量％

二つのバッチ１Ｒと２の原料成分及び計算された化学組成は、以下の表１に与えられ、実験がバッチ間の組成を一定に保つように設計されたことを示す。

予期せぬことに溶融が典型的な実施例１Ｒのバッチに対してよりセメントクリンカーを含む実施例２に対しての方がより急速に起こることが表２及び図１から見ることができる。

溶融実験の結果を示す。

Claims (17)

1. ケイ素源、カルシウム源、マグネシウム源及びアルミニウム源を含む石灰ガラスバッチ組成物であって、それがケイ砂、石灰石、ドロマイト及びアルミナ源の混合物であるものにおいて、石灰石とドロマイトの少なくとも一つの少なくとも一部がカルシウムとマグネシウムの合成アルミノケイ酸塩（Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌケイ酸塩）により置き換えられ、この合成アルミノケイ酸塩が、乾燥合成Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌケイ酸塩の重量％で表すと、次の組成分析値：
   ・ ＳｉＯ_２： １４〜２６％；
   ・ Ａｌ_２Ｏ_３： ３〜１０％；
   ・ ＣａＯ＋ＭｇＯ： ５９〜７４％。
   を持つことを特徴とする石灰ガラスバッチ組成物。
2. アルミナ源が長石、製鋼工場スラグ、カスミ石、水酸化アルミニウム及び酸化アルミニウムの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の石灰ガラスバッチ組成物。
3. アルミナ源の一部が合成Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌケイ酸塩により置き換えられることを特徴とする請求項１及び２のいずれか一つに記載の石灰ガラスバッチ組成物。
4. 合成Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌケイ酸塩が結晶化三−Ｃａケイ酸塩Ｃａ_３ＳｉＯ_５、結晶化二−Ｃａケイ酸塩Ｃａ_２ＳｉＯ_４、三−Ｃａアルミン酸塩Ｃａ_３Ａｌ_２Ｏ_６及び混合物の３重量％を越えない少割合のＭｇＯの混合物であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の石灰ガラスバッチ組成物。
5. 三−Ｃａケイ酸塩Ｃａ_３Ａｌ_２Ｏ_６が少なくとも部分的に非晶質であることを特徴とする請求項４に記載の石灰ガラスバッチ組成物。
6. アルミニウムの一部が鉄により置き換えられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の石灰ガラスバッチ組成物。
7. 鉄が部分的に非晶質の四−ＣａアルミノフェライトＣａ_４Ａｌ_２Ｆｅ_２Ｏ_１０の形で存在することを特徴とする請求項６に記載の石灰ガラスバッチ組成物。
8. Ｃａ_３ＳｉＯ_５，Ｃａ_２ＳｉＯ_４，Ｃａ_３Ａｌ_２Ｏ_６及びＣａ_４ＡｌＦｅＯ_１０の少なくとも一つが無水であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の石灰ガラスバッチ組成物。
9. 合成Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌケイ酸塩がセメントクリンカーであることを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の石灰ガラスバッチ組成物。
10. 組成物がフラックスを含むことを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記載の石灰ガラスバッチ組成物。
11. フラックスがナトリウム、カリウム、リチウム、ホウ素、バリウム、ヒ素、リン及びバナジウムの化合物から選ばれることを特徴とする請求項１０に記載の石灰ガラスバッチ組成物。
12. フラックスがソーダ灰（無水Ｎａ_２ＣＯ_３）であることを特徴とする請求項１１に記載の石灰ガラスバッチ組成物。
13. ２．０重量％未満の少割合の通常のガラス添加物のそれぞれがバッチ混合物中に存在することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一つに記載の石灰ガラスバッチ組成物。
14. 添加物が着色物質、酸化物質、還元物質、粘度調整物質及び／または清澄物質：Ｎａ_２ＳＯ_４，ＮａＮＯ_３，Ｆｅ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２、希土類酸化物、Ｃ，Ｃｏの、Ｃｒの、Ｃｕの、Ｓｅの、Ｍｎの、希土類の塩、Ｍｎ酸化物、Ｖ_２Ｏ_５及びＳｅ；の少なくとも一つから選ばれることを特徴とする請求項１３に記載の石灰ガラスバッチ組成物。
15. 着色物質がコバルト化合物、バナジウム化合物、クロム化合物、マンガン化合物、セレン化合物及び希土類化合物の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１４に記載の石灰ガラスバッチ組成物。
16. 請求項１から１５のいずれか一つに記載のバッチ組成物をガラス炉中で溶融し、溶融されたバッチを清澄し、溶融ガラス組成物のリボンを液化スズ浴上に浮かべて連続平坦ガラスリボンを形成し、それを徐々に冷却し、それを凝固及びアニールし、そして最後に凝固した平坦ガラスリボンを切断して分離した平坦ガラス板にすることによることを特徴とする平坦石灰ガラス板の製造方法。
17. 請求項１６に記載の方法により製造された平坦ソーダ石灰ガラス板。

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