JP2020100538A - ガラス製造用混合原料及びこれを用いたガラスの製造方法 - Google Patents
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- Glass Compositions (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、粗粒の石英の割合が低く、かつ過度に微粉化されたカオリナイトやパイロフィライトが少ないクレー原料を含むガラス製造用混合原料に関する。【解決手段】本発明のガラス製造用混合原料は、クレー原料を含むガラス製造用混合原料であって、該クレー原料が、酸化物換算のＡｌ２Ｏ３が６０質量％以上であるＡｌ２Ｏ３含有含水鉱物を１質量％以上含むことを特徴とする。【選択図】図１
Description
本発明は、ガラス製造用混合原料及びこれを用いたガラスの製造方法に関する。
ガラス製品は、ガラス製造用混合原料をガラス溶融炉で溶融し、得られた溶融ガラスを板状、管状、繊維状等、様々な形状に成形することで得られる。ガラス溶融炉の内部に供給されたガラス製造用混合原料は、バーナーの燃焼によって上方から加熱され、溶解される。また、溶融炉底部に設けられた電極によってガラスに通電して加熱されることもある。
ガラス製造用混合原料としては、珪砂、長石、クレー、石灰石等の鉱産物が主原料として用いられ、それらの多くは、原料混合時の均質性や溶解性への配慮から、細粒化されている。
例えば、特許文献１には、珪砂、石灰石、ドロマイトを細粒化したガラス製造用混合原料が開示されている。
ガラス製造用混合原料のうち、クレー原料は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２源として知られている。クレー原料は、カオリナイトやパイロフィライトといった含水珪酸塩を含み、鉱石を数段階の粉砕工程により粉砕加工して生産される。
ところで、クレー原料に用いられる鉱石は、一般に石英を伴って産出されるが、石英はカオリナイトやパイロフィライトに比べて硬いため、粉砕加工の際に石英が粗粒域に残る傾向がある。そのため、クレー原料は粒度域によって鉱物構成が異なり易い。具体的には、粒径の大きな粒度域は石英の割合が多くなり易く、粒径の小さい粒度域はカオリナイトやパイロフィライトの割合が多くなり易い。
石英は、クレー原料中の他の成分に比べて溶解速度が遅いため、溶融過程においてガラス融液の均質化を阻害し、ひいては生産性を悪化させる要因となる。これを避けるため、クレー原料の最大粒径を制限するとともに、粗粒中の石英を少なくすることが好ましい。
しかしながら、粉砕加工時にクレー原料の最大粒径を一定以下に抑えるように粉砕加工すると、鉱石に含まれるカオリナイトやパイロフィライトが過度に微粉化されてしまう。
そして、過度に微粉化されたカオリナイトやパイロフィライトは、ガラス製造用混合原料を溶融炉に投入する際に飛散し、排ガス経路等に堆積して設備の寿命を縮める要因になる他、ガラス調合組成とガラス製品組成のずれの原因にもなる。
本発明の目的は、粗粒の石英の割合が低く、かつ過度に微粉化されたカオリナイトやパイロフィライトが少ないクレー原料を含むガラス製造用混合原料を得ることである。
本発明者は、クレー原料について鋭意研究した結果、酸化物換算のＡｌ２Ｏ３が６０質量％以上であるＡｌ２Ｏ３含有含水鉱物を所定量含有するクレー原料は、粉砕加工しても粗粒の石英の割合が低く、また過度に微粉化されたカオリナイトやパイロフィライトが生じ難いという知見を得、本発明を提案するに至った。
すなわち、本発明のガラス製造用混合原料は、クレー原料を含むガラス製造用混合原料であって、該クレー原料が、酸化物換算のＡｌ２Ｏ３が６０質量％以上であるＡｌ２Ｏ３含有含水鉱物を１質量％以上含むことを特徴とする。このようにすることで、粗粒の石英の割合が低く、かつ過度に微粉化されたカオリナイトやパイロフィライトが少ないクレー原料を含むガラス製造用混合原料を得易くできる。なお、クレー原料には岩石ではなく、粘性と可塑性を示す粘土状で産出するものもあるが、粘土状のクレー原料は本発明の対象外とする。
本発明のガラス製造用混合原料は、上記したＡｌ２Ｏ３含有含水鉱物が、ギブサイト、ベーマイト及びダイアスポアから選択される一種又は二種以上を含むことが好ましい。なお、一般的に、ギブサイトはα−Ａｌ（ＯＨ）３、ベーマイトはα−ＡｌＯ（ＯＨ）、ダイアスポアはβ―ＡｌＯ（ＯＨ）で表されるＡｌ２Ｏ３含有含水鉱物である。
本発明のガラス製造用混合原料は、上記したＡｌ２Ｏ３含有含水鉱物のモース硬度が２．５超であることが好ましい。
本発明のガラスの製造方法は、前記ガラス製造用混合原料を溶融した後、ガラスに成形することを特徴とする。このようにすることで、クレー原料の粒度域毎の成分の偏りを改善し、融液を均質化できるため、ガラスの品質を向上できる。また、過度に微粉化されたカオリナイトやパイロフィライトの含有量が少ないため、炉内飛散物量を抑制でき、設備を長寿命化することができる。
本発明のガラスの製造方法は、繊維状に成形することが好ましい。このようにすることで、本発明の効果を一層享受し易くなる。
本発明のガラスの製造方法は、得られるガラスが、ガラス組成として、酸化物基準の質量％で、ＳｉＯ２ ４２〜６７％、Ａｌ２Ｏ３ ８〜２６％、Ｒ２Ｏ（ただし、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫのうち少なくとも一種）０〜２％を含有することが好ましい。
本発明のガラスの製造方法は、得られるガラスが、ガラス組成として、酸化物基準の質量％で、ＳｉＯ２ ５２〜６２％、Ａｌ２Ｏ３ １０〜１６％、Ｂ２Ｏ３ ０〜８％、ＭｇＯ ０〜５％、ＣａＯ １６〜２５％及びＲ２Ｏ（但し、Ｒは、Ｌｉ，Ｎａ及びＫのうちの少なくとも一種） ０〜２％、ＳＯ３ ０．０１〜１％を含有することが好ましい。
本発明のガラスの製造方法は、得られるガラスが、Ｅガラスであることが好ましい。なお、Ｅガラスとは、ＡＳＴＭ Ｄ５７８−０５ ４．２．２で定義される組成を意味する。
本発明のガラス製造用混合原料について、以下に詳述する。なお、以降の説明において、特段の断りがない限り、「％」表示は、質量％を示している。また、「酸化物換算のＡｌ２Ｏ３が６０質量％以上であるＡｌ２Ｏ３含有含水鉱物」は、「Ａｌ２Ｏ３含有含水鉱物」と表記する。
本発明のガラス製造用混合原料は、必須原料としてクレー原料を含む。クレー原料は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３源として使用される。
クレー原料は、カオリナイト、パイロフィライトを主成分として含み、更にＡｌ２Ｏ３含有含水鉱物を１％以上、好ましくは３％以上、６％以上、１０％以上、特に２０％以上含有する。このようにすることで、クレー原料を粉砕加工した際に、粗粒の石英の割合が低く、かつ過度に微粉化されたカオリナイトやパイロフィライトが少ないクレー原料を含むガラス製造用混合原料を得ることができる。
Ａｌ２Ｏ３含有含水鉱物として、ギブサイト、ベーマイト及びダイアスポアから選択される一種又は二種以上を含むことが好ましい。それぞれのモース硬度は一般的に、ギブサイトが２．５〜３．５、ベーマイトが３〜４、そしてダイアスポアが６．５〜７である。これらは、モース硬度が、硬度１〜２．５のカオリナイトやパイロフィライトよりも石英に近い。そのため、クレー原料として、ギブサイト、ベーマイト及びダイアスポアを含むものを用いることで、より確実に、クレー原料の粉砕加工の際に、カオリナイトやパイロフィライトの過度な粉砕による微粉発生を抑制できる。また、クレー原料の粒度による成分の偏りを更に縮小できる。
このように、粒度による成分の偏りが縮小されたクレー原料は溶解性に優れており、ガラス融液を均質化し易くなることから生産性向上に寄与する。
更に、ギブサイト中のＡｌ２Ｏ３の含有率は約６５％であり、ベーマイト中やダイアスポア中のＡｌ２Ｏ３の含有率は約８５％と高い。また、Ａｌ２Ｏ３源として、例えば酸化アルミニウムは難溶解性であるが、Ａｌ２Ｏ３含水鉱物はその構造に結晶水を含み、溶解性に優れる。そのため、これらを含むクレー原料は、Ａｌ２Ｏ３源として好適である。よって、クレー原料をＡｌ２Ｏ３源として捉えた場合、クレー原料中のギブサイト、ベーマイト及びダイアスポアの含有量は多いほうが好ましく、具体的にはそれぞれ、好ましくは３％以上、６％以上、１０％以上、特に２０％以上である。
なお、ギブサイト、ベーマイト及びダイアスポア等の同定及び定量には、Ｘ線回折法を用いる。また、より正確な値を得るために、化学成分の分析値を併用することもできる。
また、Ａｌ２Ｏ３含有含水鉱物のモース硬度は、好ましくは２．５超であり、２．５超〜７、３〜７未満、３超〜６．５、特に３超〜６である。カオリナイト、パイロフィライト以外のＡｌ２Ｏ３含有含水鉱物のモース硬度は、微粉化され易いカオリナイトやパイロフィライトと、粉砕され難い石英との間にある。そのため、クレー原料を粉砕加工した場合でも、カオリナイトやパイロフィライトが過度に粉砕され難くなり、微粉の発生を抑え易くなる。また、クレー原料の粒度による成分の偏りが少ないため、ガラスの生産性を向上させることができる。
クレー原料の最大粒径は、３００μｍ未満、１５０μｍ未満、特に１０６μｍ未満であることが好ましい。このようにすると、クレー原料中の石英の溶解を促進し、溶融過程においてガラス融液が均質化し易くなり、生産性を向上させ易い。なお、クレー原料の粒度を整える方法として、一般的に粉砕工程の後、分級を行う。分級方法としては篩分級や空気分級があるが、粒径が小さくなると、一般的な篩分級での調整が困難となり、粒度分布を整えるために大面積の篩や高精度の空気分級機が必要になる。更に、所定の粒度以下の微粉を廃棄する場合、原料コストや生産性の点では不利である。
本発明のガラス製造用混合原料は、クレー原料以外にも種々のガラス原料で構成される。例えば、クレー原料以外のガラス原料として、珪砂、長石、ソーダ灰、石灰等が挙げられる。
本発明のガラス製造用混合原料は、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３を含有するガラスのガラス製造用混合原料として使用可能であるが、その中でも、ガラス製造用混合原料の中でクレー原料が占める割合が大きいガラス繊維のガラス製造用混合原料として、特に好適である。
また、本発明のガラス製造用混合原料は、ガラス組成として、例えば、後述するガラス組成や、Ｅガラス組成等を適用できる。
次に、本発明のガラスの製造方法について、説明する。
本発明のガラスの製造方法は、上記したガラス製造用混合原料を溶融した後、所定形状のガラスに成形する。ガラスの成形方法としては、紡糸法、ベロー法、ダンナー法、オーバーフローダウンドロー法、ロールアウト法、ブロー法、プレス法等があり、得られるガラスや、要求される特性に応じて選択することができる。
本発明のガラスの製造方法は、ガラス繊維の製造方法に用いることが好ましい。クレー原料は、ガラス繊維の製造に用いる混合原料の中で大きな割合を占める。そのため、本発明のガラス製造用混合原料をガラス繊維の製造に用いた場合、本発明の効果を一層享受し易くなる。
ここで、ガラス繊維の製造方法を例に挙げて、本発明の製造方法を詳述する。
まず、目標組成となるようにクレー原料及びその他のガラス原料を調合して、ガラス製造用混合原料を得る。
目標組成としては酸化物基準の質量％で、ＳｉＯ２ ４２〜６７％、Ａｌ２Ｏ３ ８〜２６％、及びＲ２Ｏ（但し、Ｒは、Ｌｉ，Ｎａ及びＫのうちの少なくともひとつ） ０〜２％を含有するガラス組成、特にＳｉＯ２ ５２〜６２％、Ａｌ２Ｏ３ １０〜１６％、Ｂ２Ｏ３ ０〜８％、ＭｇＯ ０〜５％、ＣａＯ １６〜２５％及びＲ２Ｏ（但し、Ｒは、Ｌｉ，Ｎａ及びＫのうちの少なくともひとつ） ０〜２％、ＳＯ３ ０．０１〜１％を含有する、いわゆるＥガラス組成となるように調合することが好ましい。
各成分を上記の範囲に限定した理由を述べる。
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマーである。その含有量は４２〜６７％であり、好ましくは５２〜６２％、より好ましくは５３〜６０％、特に好ましくは５５〜６０％である。ＳｉＯ２の含有量が低すぎると、ガラス繊維の機械的強度が低くなりすぎる場合がある。ＳｉＯ２の含有量が高すぎると、ガラス融液の粘度が高くなりすぎるため、溶融及び成形が困難となる場合がある。
Ａｌ２Ｏ３は、ガラス繊維の耐候性や機械的強度を向上させる成分である。その含有量は８〜２６％であり、好ましくは１０〜１８％、より好ましくは１３〜１６％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が低すぎると、ガラス融液が失透し易くなる場合がある。Ａｌ２Ｏ３の含有量が高すぎると、ガラス融液の粘度が高くなりすぎるため、溶融及び成形が困難となる場合がある。
Ｂ２Ｏ３は、ガラス融液の粘度を低下させると共に、ガラスの溶融温度や紡糸温度を低下させる成分である。その含有量は好ましくは０〜２５％であり、１〜１０％、特に５〜９％である。Ｂ２Ｏ３の含有量が高すぎると、ガラス繊維の化学的耐久性が低くなりすぎる場合がある。また、ガラス融液からの揮発量が多くなるため、安定した組成でガラス繊維を製造することが困難となる。
ＭｇＯ、ＣａＯは、ガラスの溶融性を改善する成分である。ＭｇＯの含有量は好ましくは０〜１５％であり、０〜１０％、特に０．１〜４％である。またＣａＯの含有量は好ましくは９〜３５％であり、１６〜２５％、特に１８〜２５％である。ＣａＯの含有量が低すぎると、ガラス融液の粘度が高くなりすぎ、溶融や紡糸が困難となる場合がある。ＣａＯの含有量が高すぎると、ウォラストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ２）の結晶が析出し易くなる場合がある。ＭｇＯの含有量が高くなりすぎると、ディオプサイド（ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２）の結晶が析出し易くなる場合がある。
Ｒ２Ｏ（但し、Ｒは、Ｌｉ，Ｎａ及びＫのうちの少なくともひとつ）は、ガラスの溶融性や紡糸性を向上させる成分である。Ｒ２Ｏの含有量は合量で０〜２％、好ましくは０．３〜２％である。Ｒ２Ｏの含有量が高すぎると、ガラス繊維の機械的強度が低くなりすぎる場合がある。また、ガラス繊維の電気抵抗値が下がり、電気絶縁用途としては、不適切となる。
また上記以外にも、種々の成分を含有することができる。例えばＳｒＯ，ＢａＯ，ＺｒＯ２，Ａｓ２Ｏ３，ＳｎＯ２，ＺｎＯ２，Ｓｂ２Ｏ３，ＳＯ３，Ｃｌ２，Ｈ２Ｏ，Ｈｅ，Ｎｉ等をそれぞれ２％まで含有してもよい。
ガラス製造用混合原料に使用するガラス原料を例示する。なお、クレー原料については既述の通りであり、ここでは説明を割愛する。またガラス製造用混合原料はこれらの原料のみで構成してもよいが、ガラスカレットを併用してもよい。
ケイ素源として珪砂、珪石等を使用することができる。
ホウ素源として、コレマナイト（別名：灰ホウ石、２ＣａＯ・３Ｂ２Ｏ３・５Ｈ２Ｏ）、ホウ酸（Ｂ２Ｏ３・３Ｈ２Ｏ）、５水硼砂（Ｎａ２Ｏ・２Ｂ２Ｏ３・５Ｈ２Ｏ）等が使用できる。
アルカリ土類金属源として、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）やドロマイト（ＭｇＯ・ＣａＯ・２ＣＯ２）等が使用できる。
アルカリ金属源として、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）等のアルカリ金属の炭酸塩等が使用できる。
硫酸塩源として、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の硫酸塩等が挙げられる。
次いで、調合したガラス製造用混合原料をガラス溶融炉に投入してガラス化し、溶融、均質化する。溶融温度は１５００〜１６００℃程度が好適である。
続いて溶融ガラスを紡糸してガラス繊維に成形する。詳述すると、溶融ガラスを主に白金を主要成分とした貴金属で構成されるブッシングに供給する。ブッシングに供給した溶融ガラスを、その底面に設けられた多数のブッシングノズルからフィラメント状に連続的に引き出される。このようにして引き出されたモノフィラメントに各種処理剤を塗布し、所定本数毎に集束することによってガラスストランドを得る。なお、本発明のガラス繊維は、上記したガラスストランドだけでなく、遠心法等で成形するグラスウール等の短繊維や、ガラスストランドを集束する前のモノフィラメントも含む。
このようにして作製されたガラスストランドは、チョップドストランド、ヤーン、ロービング等に加工され、種々の用途に供される。なおチョップドストランドとは、ガラスモノフィラメントを集束したガラスストランドを所定長の長さに切断したものである。ヤーンとは、ストランドに撚りをかけたものである。ロービングとは、ストランドを複数本合糸し、円筒状に巻き取ったものである。
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
まず、クレー原料として石英を伴って産したカオリナイト鉱石三種を用意し、粉砕後、２５μｍ篩を用いて、微粒部と篩上残渣に分けた。更に、篩を用いて篩上残渣を粒径に基づき３等分し、それらを細粒部、中粒部、粗粒部とした。
図１及び図２は、クレー原料の粒度と、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３の含有量の偏析（ずれ）の関係を示す図であり、１００％から離れている程、偏析（ずれ）が大きいことを示す。なお、分析には蛍光Ｘ線分析装置を用いた。ここで、クレー原料（ａ）はＡｌ２Ｏ３含有含水鉱物（ギブサイト、ベーマイト及びダイアスポア等）を９質量％、クレー原料（ｂ）はＡｌ２Ｏ３含有含水鉱物を２質量％含むクレー原料である。また、クレー原料（ｃ）はＡｌ２Ｏ３含有含水鉱物を含まないクレー原料である。図１及び２から分かるように、Ａｌ２Ｏ３含有含水鉱物を含まないクレー原料（ｃ）では粗粒部のＳｉＯ２含有率が高く、相対的にＡｌ２Ｏ３含有率が低くなっており、成分の偏りが大きかった。
一方、Ａｌ２Ｏ３含有含水鉱物を含むクレー原料（ａ）及び（ｂ）は粗粒部でもＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３のずれがほとんど見られなかった。このことから、Ａｌ２Ｏ３含有含水鉱物を含有したクレー原料は、粗粒部に石英が偏在し難く、粒度差による成分の偏りが少ないことが分かる。
次に、クレー原料（ａ）〜（ｃ）を用い、Ｅガラスの組成になるよう表１のように調合してガラス製造用混合原料を作製した。そして、これらのガラス製造用混合原料を白金製のルツボに入れ、１４００℃に保持した電気炉で２０分溶融し、ガラスを得た。なお、一連の工程で撹拌操作を行っていないため、得られたガラスの表面には未溶解層が残っていた。この未溶解層の面積の割合は、ガラス用混合原料の溶融性の指標にできる。
得られたガラスを白金ルツボから取出した後、徐冷し、ガラス表面の面積に対する未溶解槽の面積を求めた。
表２は得られたガラス上層面全体の面積に対する未溶解層の面積の割合を画像解析により求めたものであり、この値が小さいものほど原料の溶融性が良いことを表す。
表２から分かるように、Ａｌ２Ｏ３含有含水鉱物の含有率が高いクレー原料を用いたガラス製造用混合原料ほど、未溶解層の割合が小さかった。
このように、Ａｌ２Ｏ３含有含水鉱物を所定量含んだクレー原料は、粒度毎の成分の偏りが少なく、本発明のガラス製造用混合原料は、粗粒の石英の割合が低く、かつ過度に微粉化されたカオリナイトやパイロフィライトが少ないと考えられる。そして、本発明のガラス製造用混合原料は、粒度毎の成分の偏りが少なく、溶融初期に発生する成分分離の程度が小さいため、ガラスの生産性が良好である。また、過度に微粉化されたカオリナイトやパイロフィライトが少ないと考えられるため、炉内飛散物量を抑制でき、設備寿命の延長にも貢献できる。
Claims (8)
- クレー原料を含むガラス製造用混合原料であって、該クレー原料が、酸化物換算のＡｌ２Ｏ３が６０質量％以上であるＡｌ２Ｏ３含有含水鉱物を１質量％以上含むことを特徴とするガラス製造用混合原料。
- 前記Ａｌ２Ｏ３含有含水鉱物が、ギブサイト、ベーマイト及びダイアスポアから選択される一種又は二種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載のガラス製造用混合原料。
- 前記Ａｌ２Ｏ３含有含水鉱物のモース硬度が２．５超であることを特徴とする請求項１又は２記載のガラス製造用混合原料。
- 請求項１〜３の何れかに記載のガラス製造用混合原料を溶融した後、ガラスに成形することを特徴とするガラスの製造方法。
- 繊維状に成形することを特徴とする請求項４に記載のガラス繊維の製造方法。
- 得られるガラスが、ガラス組成として、酸化物基準の質量％で、ＳｉＯ２ ４２〜６７％、Ａｌ２Ｏ３ ８〜２６％、Ｒ２Ｏ（ただし、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫのうち少なくとも一種）０〜２％を含有することを特徴とする請求項４又は５に記載のガラスの製造方法。
- 得られるガラスが、ガラス組成として、酸化物基準の質量％で、ＳｉＯ２ ５２〜６２％、Ａｌ２Ｏ３ １０〜１６％、Ｂ２Ｏ３ ０〜８％、ＭｇＯ ０〜５％、ＣａＯ １６〜２５％及びＲ２Ｏ（但し、Ｒは、Ｌｉ，Ｎａ及びＫのうちの少なくとも一種） ０〜２％、ＳＯ３ ０．０１〜１％を含有することを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載のガラスの製造方法。
- 得られるガラスが、Ｅガラスであることを特徴とする請求項４〜７の何れかに記載のガラスの製造方法。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114685053A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-07-01 | 桐乡磊石微粉有限公司 | 一种用于生产电子级玻璃纤维的矿物微粉及其制备方法 |
| JP2022151495A (ja) * | 2021-03-25 | 2022-10-07 | ショット アクチエンゲゼルシャフト | ガラス物品およびその製造方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5346312A (en) * | 1976-10-07 | 1978-04-25 | Nippon Electric Glass Co | Method of manufacturing batch for alkaliless glass which is suitable for electrical fusion and glass fibers |
| JPS6016829A (ja) * | 1983-07-08 | 1985-01-28 | Nippon Electric Glass Co Ltd | ガラス原料の処理方法 |
| EP0165530A1 (en) * | 1984-06-18 | 1985-12-27 | Ppg Industries, Inc. | Novel fiber glass composition |
| JPH10120434A (ja) * | 1996-10-22 | 1998-05-12 | Kirin Brewery Co Ltd | 結晶化ガラス材およびその製造法 |
| JP2000247683A (ja) * | 1999-03-04 | 2000-09-12 | Nitto Boseki Co Ltd | 耐食性を有するガラス繊維 |
| JP2011513171A (ja) * | 2008-02-26 | 2011-04-28 | コーニング インコーポレイテッド | ケイ酸塩ガラス用の清澄剤 |
| JP2015193522A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-05 | 日本電気硝子株式会社 | ガラス製造用カオリン原料及びガラス繊維の製造方法 |
-
2018
- 2018-12-25 JP JP2018241148A patent/JP2020100538A/ja active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5346312A (en) * | 1976-10-07 | 1978-04-25 | Nippon Electric Glass Co | Method of manufacturing batch for alkaliless glass which is suitable for electrical fusion and glass fibers |
| JPS6016829A (ja) * | 1983-07-08 | 1985-01-28 | Nippon Electric Glass Co Ltd | ガラス原料の処理方法 |
| EP0165530A1 (en) * | 1984-06-18 | 1985-12-27 | Ppg Industries, Inc. | Novel fiber glass composition |
| JPH10120434A (ja) * | 1996-10-22 | 1998-05-12 | Kirin Brewery Co Ltd | 結晶化ガラス材およびその製造法 |
| JP2000247683A (ja) * | 1999-03-04 | 2000-09-12 | Nitto Boseki Co Ltd | 耐食性を有するガラス繊維 |
| JP2011513171A (ja) * | 2008-02-26 | 2011-04-28 | コーニング インコーポレイテッド | ケイ酸塩ガラス用の清澄剤 |
| JP2015193522A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-05 | 日本電気硝子株式会社 | ガラス製造用カオリン原料及びガラス繊維の製造方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 日本粘土学会: "粘土ハンドブック", 粘土ハンドブック, vol. 第三版, JPN7022003162, 30 April 2009 (2009-04-30), pages 561 - 877, ISSN: 0004953388 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022151495A (ja) * | 2021-03-25 | 2022-10-07 | ショット アクチエンゲゼルシャフト | ガラス物品およびその製造方法 |
| JP7405802B2 (ja) | 2021-03-25 | 2023-12-26 | ショット アクチエンゲゼルシャフト | ガラス物品およびその製造方法 |
| CN114685053A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-07-01 | 桐乡磊石微粉有限公司 | 一种用于生产电子级玻璃纤维的矿物微粉及其制备方法 |
| CN114685053B (zh) * | 2022-05-06 | 2024-01-05 | 桐乡磊石微粉有限公司 | 一种用于生产电子级玻璃纤维的矿物微粉及其制备方法 |
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