JP2015214478A - 着色されたガラスフレーク - Google Patents
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Abstract
【解決手段】10μm未満の厚みを有し、材料のバルクにわたって着色されたガラスフレーク。少なくとも部分的には結晶質であってもよく、及び/又は1又は複数のクラスターを含んでいてもよいガラスフレーク。造核剤及び着色剤を加えること、上記フレークを加熱し、それらの結晶化及び/又はクラスター化の程度及び/又は性質を変えることが含まれるフレークの製造方法。
【選択図】なし
Description
・ガラス組成、溶融温度及び粘度
・溶融タンクにおけるガラスの温度
・タンクから出て、カップに入るガラスの質量流量
・カップに入るガラスの温度
・ガラスタンクの出口とカップへの入口との間の距離
・カップの直径及び深さ
・カップの熱放散特性
・カップの回転速度
・カップの縁と放射状ベンチュリーの入口との間の距離
・放射状ベンチュリーを形成するプレートとプレートとの間の距離
・ベンチュリープレートの直径
・ベンチュリープレートとプレートとの間で引かれる空気の量及び圧力
・ベンチュリープレートとプレートとの間で流れる空気の温度
・サイクロン集塵機の直径及び構造
ガラスは、ケイ素、ホウ素、アルミニウム、チタン又はリンの酸化物と様々なカチオン種(典型的には、ナトリウム、カリウム、カルシウム又は他の適切な化学種を含む)の組合せから典型的には形成される。ガラスの溶融粘度は、ある構造の重合特性によって決定される。非常に高い温度において、ある化学種は原子のクラスター(SiOx、AlOy、BOZ等)として存在するだろう。溶融物は冷却されるため、クラスターのサイズ及び性質が混合物により生じる化学種の熱力学的安定性を変化させ、それらを反映するだろう。もろいソーダガラスの場合、SiOxは3次元重合体構造を形成することができ、連続した秩序は、しばしば結晶構造と呼ばれる。SiOx及びAlOyの混合物において、構成成分におけるルイス酸-塩基の性質のバランスを保つ組成を生じることが可能であり、Si及びAl酸化物のサンドイッチを含む安定な層状構造が生じる。Al酸化物はSi酸化物に結合し、完成した構造が約1nm厚の寸法で生じる。この構造はその最も理想的な形であり、粘土において見られる。SiとAlの間のバランスが適切に調和しない場合は、より多くの3次元構造が形成される。Alは、3次元重合体構造の形成に対する阻害剤として作用する。特定の酸化物の添加は結晶成長の核となるように作用し、酸化チタン及び酸化亜鉛がこの効果を有する。核形成メカニズムは、安定混合酸化物の形成を経ることであり、上記酸化物がガラスの結晶構造に関連する規則的な秩序単位の形成を制御したり支援したりする。
1. 相分離の触媒として- 1つの非晶相が生じる。それはバルクガラスよりも容易に結晶化される。
2. 造核剤として- 制御された結晶化を成し遂げるために、ガラス内に核形成サイトの形成を促進する。着色されたガラスの場合、酸化チタン及び酸化亜鉛が、色彩を与える遷移金属酸化物(例:酸化鉄)の成長用の核を提供するため、異成分からなる核形成が生じる。
・ルイス酸(シリカ)とルイス塩基(アルミナ)との間のバランス。系の電荷が中性であった場合、これらの構成成分は無限のアモルファスマトリクスを形成するだろう。
・酸化物(例えばNa2O、K2O、CaO等)の存在は、X-O-末端を生じるSi-O-Si、Al-O-Al又はSi-O-Al結合の形成を阻害するだろう。温度が高い場合、マトリクスの形成は、溶融物の温度と特定の化学種の形成のための温度との温度差によって決定されるだろう。正電荷の化学種の濃度が高い場合、疑似ミセルタイプの構造が形成されることは予測可能である。ガラスが冷却されるにつれて、これらのミセルが合体し、アモルファスマトリクスを形成するだろう。溶融物が迅速に急冷される場合、これらの構造が保持され、生じる物性に影響を与える可能性があるだろう。
・上記構造の度合いは、酸化物を形成する構造の存在(例:亜鉛及びチタン)に影響を受けるだろう。これらが、溶融物におけるクラスター成長の核になるだろう。
・ホウ酸塩の存在は、シリカ又はアルミナ酸化物の構造の成長を制限し、融点を低下させ、クラスターの成長を抑制するだろう。
・フレークの厚みは、金色/茶色のフレークの生産とは無関係である。厚みを300nmから2ミクロンまで変化させても、依然として着色されたままである。
・造核剤(TiO2及びZnO)は、両方のタイプのガラスに存在する。UVRBシリーズにおける二酸化チタンの存在が、示される相分離を触媒した可能性がある。上記相分離が僅かであることから、二酸化チタンは結晶化の造核剤としてもふるまっている可能性がある。これらのガラスにおいて着色剤が充分な量であると、形成された二酸化チタン核生成サイト上に結晶が成長する。これはUVRAシリーズと対照的である。着色剤が不充分な量であると、着色されたフレークがサブミクロンスケールで生産でき、たとえフレークが造核剤の存在に起因して部分的に結晶質でもあっても生産できる。
・着色されたガラスフレークを得るためには、造核剤の組合せと充分な量の着色剤が存在しなければならない。なぜなら、相乗効果で協調的に作用するからである。金色/茶色のフレークが、使用する種々の着色剤にもかかわらず、全てのUVRB配合物においてある程度生産された。従って、遷移金属酸化物の酸化状態は、種々の色彩を生じさせるために制御しなければならない。
以前の試みでは、着色された低いレベル及びサブミクロンレベルのガラスフレークの生産は失敗していた。配合物における造核剤の不足が、これらの実験において、なぜ色彩が見られなかったかについて説明する。
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