JP3103879B2 - Glass manufacturing method - Google Patents

Glass manufacturing method

Info

Publication number
JP3103879B2
JP3103879B2 JP08152990A JP15299096A JP3103879B2 JP 3103879 B2 JP3103879 B2 JP 3103879B2 JP 08152990 A JP08152990 A JP 08152990A JP 15299096 A JP15299096 A JP 15299096A JP 3103879 B2 JP3103879 B2 JP 3103879B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
melt
glass
magnetic field
stirring
bubbles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP08152990A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09309731A (en
Inventor
高橋紘一郎
靖人 宮沢
Original Assignee
科学技術庁無機材質研究所長
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 科学技術庁無機材質研究所長 filed Critical 科学技術庁無機材質研究所長
Priority to JP08152990A priority Critical patent/JP3103879B2/en
Publication of JPH09309731A publication Critical patent/JPH09309731A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3103879B2 publication Critical patent/JP3103879B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/18Stirring devices; Homogenisation

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス板,ガラス瓶,
テレビ用ブラウン管,光学用レンズ,光通信用ガラスフ
ァイバー,構造材料用ガラスファイバー,エレクトロニ
クス用基板,ディスク等として使用される高品質のガラ
ス又はガラスセラミックスを製造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a glass plate, a glass bottle,
The present invention relates to a method for producing high-quality glass or glass-ceramic used as a television cathode ray tube, an optical lens, an optical communication glass fiber, a structural material glass fiber, an electronic substrate, a disk, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガラスは、窓ガラス,瓶ガラス,テレビ
用ブラウン管,光学ガラス等のバルク材や、太陽電池カ
バー用等の厚膜ガラス,薄膜ガラス,断熱用,光通信用
ガラスファイバー等の構造材料又は機能材料として広範
な分野で使用されている。このようなガラスを生産する
際、透明度を高めることが重要なポイントである。すな
わち、気泡や筋,脈理等の欠陥がなく、均質で透光性の
高いガラスを製造することが高品質の製品を得る上で要
求される。なお、筋や脈理等の欠陥は、製品ガラス(母
体ガラス)と比較して組成及び屈折率が異なることによ
り発生する。また、ガラスセラミックスとは、ガラス融
液からガラスを作製した後、熱処理により結晶化させた
もので、ガラスに比較して強度の高い材料又は機能性に
優れた材料である。
2. Description of the Related Art Glass is made of bulk materials such as window glass, bottle glass, television CRT, optical glass, etc., and thick-film glass, thin-film glass for solar cell covers, etc., and glass fibers for heat insulation and optical communication. It is used in a wide range of fields as a material or a functional material. When producing such glass, it is important to increase the transparency. That is, it is required to produce a glass having high transparency and uniformity without defects such as bubbles, streaks, and striae in order to obtain a high-quality product. Defects such as streaks and striae occur due to a difference in composition and refractive index as compared with product glass (base glass). In addition, glass ceramics is a material obtained by producing a glass from a glass melt and then crystallizing the same by a heat treatment, and is a material having a higher strength or a material having a higher functionality than glass.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の製造方法では、
次に掲げるように種々の問題がある。透明度が高く、均
質なガラスを製造するためには、タンク窯又はルツボの
上面に撹拌装置を設置する必要がある。しかしながら、
小型のタンク窯やルツボを使用する場合、撹拌装置設置
用の空間を確保することが困難である。また、ルツボの
上面に撹拌装置を取り付けると、融液の汲み出し作業に
支障を来す。撹拌装置を設置することなくガラス食器等
を製造することもあるが、この場合にはルツボ内の融液
の上部に密度の低い融液成分が、底面部に密度の高い融
液成分が偏在し、融液が不均一になり易い。そこで、融
液の均質化を図るため、非接触の撹拌装置が望まれる。
SUMMARY OF THE INVENTION In the conventional manufacturing method,
There are various problems as follows. In order to produce homogeneous glass with high transparency, it is necessary to install a stirring device on the upper surface of the tank kiln or crucible. However,
When a small tank kiln or crucible is used, it is difficult to secure a space for installing a stirrer. In addition, if a stirrer is attached to the upper surface of the crucible, the work of pumping out the melt is hindered. Glass tableware may be manufactured without installing a stirrer.In this case, low-density melt components are unevenly distributed at the top of the melt in the crucible and high-density melt components are unevenly distributed at the bottom. In addition, the melt tends to be non-uniform. Therefore, in order to homogenize the melt, a non-contact stirring device is desired.

【0004】筋(脈理)の除去には、タンク窯又はルツ
ボ中でガラス原料を溶融する際に撹拌棒又は撹拌板で融
液を撹拌して組成を均一化する手段が採用されている。
この場合、撹拌棒又は撹拌板をモータで回転させ、融液
を撹拌する。しかし、ガラス融液は、溶融温度が600
〜1800℃と高温で、しかも極めて反応性が高い。そ
のため、撹拌棒や撹拌板として使用される材料には、こ
の高温雰囲気に耐え、反応性が低く、高強度を示すこと
が要求されるが、これら要求特性を満足する材料は現実
的には存在しない。この点でも、筋(脈理)等の欠陥を
除去するため、撹拌棒又は撹拌板を使用することなく、
融液を非接触で撹拌し均質化する方法が望まれる。
[0004] In order to remove streaks (striae), means is used to stir the melt with a stirring rod or a stirring plate when melting the glass raw material in a tank kiln or crucible to make the composition uniform.
In this case, the melt is stirred by rotating a stirring rod or a stirring plate with a motor. However, the glass melt has a melting temperature of 600
High temperature of up to 1800 ° C. and extremely high reactivity. For this reason, materials used as stirring rods and stirring plates are required to withstand this high-temperature atmosphere, have low reactivity, and exhibit high strength. do not do. Also in this point, without using a stir bar or a stir plate to remove defects such as streaks (stria),
A method of stirring and homogenizing the melt in a non-contact manner is desired.

【0005】ガラスの透明度は、筋,脈理等の不均質物
の外に、泡の多少によっても大きく影響される。泡の量
は、融液を撹拌する外に、Na2 SO4 ,NaNO3
As23 ,Sb23 ,フッ化物,リン酸塩等の清澄
剤を添加することによっても低減される。しかし、これ
ら清澄剤は、揮発性が高い物質であり、環境問題から無
視できない毒性をもったものが多い。特に、As23
は毒性が強く、Na2SO4 ,NaNO3 ,フッ化物等
は毒性の強いガスを放出する。そのため、清澄剤の添加
は、省略又は添加量の低減が望まれている。特に、酸化
物ガラス融液の均質化については、他の融液,たとえば
金属融液と異なる課題が存在する。すなわち、酸化物ガ
ラス融液の粘性係数ηが金属融液の粘性係数に比較して
極めて高いことである。金属融液の粘性係数は、低温金
属融液ではη=5×10-3〜16×10-3poise
(400〜900℃),鋳鉄ではη=14×10-3〜2
8×10-3poise(1250〜1400℃)であ
る。他方、ソーダ石灰ガラス融液では、粘性係数がη=
102 〜103 poise(1000〜1400℃)に
なる。すなわち、ソーダ石灰ガラス融液は、低温金属融
液に比較して2〜6万倍,鋳鉄に比較して7000〜4
万倍の高い粘性係数をもち、脱泡が困難であることが判
る。
[0005] The transparency of glass is largely affected by not only inhomogeneous materials such as streaks and striae, but also by the amount of bubbles. In addition to stirring the melt, the amount of foam was adjusted to Na 2 SO 4 , NaNO 3 ,
It can also be reduced by adding a fining agent such as As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , fluoride, phosphate and the like. However, these fining agents are highly volatile substances and often have toxicity that cannot be ignored due to environmental problems. In particular, As 2 O 3
Is highly toxic, and Na 2 SO 4 , NaNO 3 , fluoride and the like release highly toxic gases. Therefore, it is desired to omit the addition of the fining agent or to reduce the amount thereof. In particular, homogenization of an oxide glass melt has a problem different from that of other melts, for example, a metal melt. That is, the viscosity coefficient η of the oxide glass melt is extremely higher than the viscosity coefficient of the metal melt. The viscosity coefficient of the metal melt is η = 5 × 10 −3 to 16 × 10 −3 poise for the low-temperature metal melt.
(400-900 ° C), η = 14 × 10 -3 to 2 for cast iron
8 × 10 −3 poise (1250 to 1400 ° C.). On the other hand, in the soda-lime glass melt, the viscosity coefficient is η =
10 2 to 10 3 poise (1000 to 1400 ° C.). That is, the soda-lime glass melt is 20,000 to 60,000 times more than the low temperature metal melt, and 7000 to 4,000 times more than the cast iron.
It has a ten-fold higher viscosity coefficient, indicating that defoaming is difficult.

【0006】ストークスの法則によるとき、気泡の上昇
は粘性係数に逆比例する。この点、、融液からの脱泡を
促進させるためには、融液を昇温して粘性係数を下げ、
或いは効率のよい撹拌方法を導入することが重要であ
る。ガラス融液は、反応性が強く、タンク窯や白金ルツ
ボと反応し侵食する。タンク窯の耐火レンガから融液に
溶出した異物は、ガラスの欠陥となる。融液に溶解した
白金は、光散乱や蛍光性の原因になる。何れの場合も、
高品質のガラスを製造する上では好ましくない。また、
白金ルツボは、極めて高価であり、高温で軟化し、還元
雰囲気で脆化し易い欠点がある。そのため、高温長時間
の溶融は好ましくなく、より低温で、より短時間でガラ
スを溶融することが要求される。多種の用途に対応する
特性をガラスに付与するためには、組成範囲を広くとる
ことが望ましい。しかし、屈折率が高い組成が存在して
いることが判明している場合でも、泡抜きや筋,脈理等
の除去が困難なため、従来技術では実用化できない組成
領域も存在する。このことは、泡や筋,脈理等を簡単に
除去できると、組成範囲を拡大できることを意味する。
このように、種々の特性を得る上から組成範囲の拡大も
要求されるところである。
[0006] According to Stokes' law, the rise of bubbles is inversely proportional to the viscosity coefficient. In this regard, in order to promote defoaming from the melt, the melt is heated to lower the viscosity coefficient,
Alternatively, it is important to introduce an efficient stirring method. The glass melt has a strong reactivity and reacts with a tank kiln or a platinum crucible to erode. Foreign matter eluted from the refractory brick of the tank kiln into the melt causes defects in the glass. Platinum dissolved in the melt causes light scattering and fluorescence. In either case,
It is not preferable in producing high quality glass. Also,
Platinum crucibles are disadvantageous in that they are extremely expensive, soften at high temperatures, and are easily embrittled in a reducing atmosphere. Therefore, melting at a high temperature for a long time is not preferable, and it is required to melt the glass at a lower temperature in a shorter time. In order to impart properties corresponding to various uses to the glass, it is desirable to widen the composition range. However, even if it is known that a composition having a high refractive index exists, there are composition regions that cannot be put to practical use by the prior art because it is difficult to remove bubbles, remove streaks, striae, and the like. This means that if bubbles, streaks, striae and the like can be easily removed, the composition range can be expanded.
As described above, in order to obtain various characteristics, the composition range must be expanded.

【0007】ガラス生産は、典型的なエネルギー多消費
型の産業であり、エネルギー資源の枯渇化防止,生活環
境への負荷の軽減,地球温暖化をもたらすCO2 量の削
減等に対応した新技術が求められている。この点、従来
技術では、ガラス製造において泡,筋,脈理等の欠陥を
除去するため、溶融の際に高温にして粘度を下げ、長期
間タンク窯を運転している。高温長時間の溶融処理によ
り、ガラスの均質化や透明性が保たれる。しかしなが
ら、このような状態は、エネルギー資源の枯渇化防止,
生活環境への負荷の低減等に相反することであり、より
低温で溶融でき運転時間も短縮可能な技術の開発が望ま
れている。本発明は、このような要求に応えるべく案出
されたものであり、磁場印加を工夫することによって融
液の撹拌を促進させ、組成に拘らず均質で透明度の高い
ガラス及びガラスセラミックスを製造することを目的と
する。
[0007] Glass production is a typical energy-intensive industry, and new technologies corresponding to prevention of depletion of energy resources, reduction of burden on living environment, reduction of CO 2 amount causing global warming, and the like. Is required. In this regard, in the prior art, in order to remove defects such as bubbles, streaks, and striae in glass production, the temperature is raised to a high temperature during melting to lower the viscosity, and the tank kiln is operated for a long time. The homogenization and transparency of the glass are maintained by the high-temperature and long-time melting treatment. However, such a situation prevents the depletion of energy resources,
This is contrary to the reduction of the burden on the living environment, and the development of a technology capable of melting at lower temperature and shortening the operation time is desired. The present invention has been devised to meet such a demand, and promotes the stirring of the melt by devising the application of a magnetic field to produce a homogeneous and highly transparent glass and glass ceramic regardless of the composition. The purpose is to:

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、その目的を達
成するため、酸化物,硫化物,ハロゲン化物,窒化物,
酸窒化物等の融液に縦磁場を印加することにより、融液
中に渦巻状の対流を発生させる。泡,筋,脈理等の欠陥
となる原因は、この渦巻状の対流によって融液から除去
される。磁場処理後の融液を板,鋳型,ロール等に流し
出し、或いは牽引機で引っ張ることにより急冷する。こ
れにより、均質で透明なガラス,均質な非晶質材料や準
安定結晶が製造される。また、底面から湯面へ、且つ湯
面から底面への強制流動を発生させる横磁場をガラス融
液に印加するとき、融液の一層の均質化が図られる。更
には、パルス状の縦磁場又は横磁場を印加することによ
っても、融液の均質化が促進される。横磁場は、比重差
が大きい成分を含む組成のガラスを溶融するときに特に
有効である。重力の影響によって湯面近傍に低密度成分
が、ルツボ底部に高密度成分が集まりやすく、たとえば
PbO−SiO2 系ではSiO2 リッチの成分が湯面近
傍に、PbOリッチの成分が底部近傍に偏析する。この
偏析は、融液を垂直方向に強制流動させることにより解
消され、融液密度が一層均一化される。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an oxide, sulfide, halide, nitride,
By applying a vertical magnetic field to a melt such as an oxynitride, a spiral convection is generated in the melt. Defects such as bubbles, streaks, and striae are removed from the melt by the spiral convection. The melt after the magnetic field treatment is poured into a plate, a mold, a roll, or the like, or quenched by pulling with a traction machine. This produces a homogeneous and transparent glass, a homogeneous amorphous material and a metastable crystal. Further, when a transverse magnetic field that generates a forced flow from the bottom surface to the molten metal surface and from the molten metal surface to the bottom surface is applied to the glass melt, the melt is further homogenized. Furthermore, homogenization of the melt is promoted by applying a pulsed vertical magnetic field or a horizontal magnetic field. The transverse magnetic field is particularly effective when melting glass having a composition containing a component having a large specific gravity difference. Segregation low density component in the vicinity of the molten metal surface by the effect of gravity, the crucible bottom easily gathered dense component, for example in the vicinity of the molten metal surface component of SiO 2 rich in PbO-SiO 2 system, components of the PbO-rich in the vicinity of the bottom I do. This segregation is eliminated by forcibly flowing the melt in the vertical direction, and the density of the melt is made more uniform.

【0009】磁場発生手段としては、常伝導磁石,超伝
導金属磁石,超伝導酸化物磁石等が使用される。印加す
る磁場は、特に制約されるものではないが、0.01〜
100テスラ程度の磁場強度に設定される。融液の粘度
に応じて磁場強度を調整し、回転速度又は流動速度を適
正に制御することにより、必要な撹拌が行われる。バル
クガラスを製造する場合には、鋳型法,ロール法,水
中,氷水,液体窒素中に融液を投入する方法等によって
ガラスを急冷することができる。
As the magnetic field generating means, a normal magnet, a superconducting metal magnet, a superconducting oxide magnet or the like is used. The applied magnetic field is not particularly limited, but is 0.01 to
The magnetic field strength is set to about 100 Tesla. Necessary stirring is performed by adjusting the magnetic field strength according to the viscosity of the melt and appropriately controlling the rotation speed or the flow speed. In the case of producing bulk glass, the glass can be rapidly cooled by a casting method, a roll method, a method of pouring a melt into water, ice water, or liquid nitrogen.

【0010】本発明が適用される材料には、ガラス,非
晶質材料,準安定結晶等がある。ガラスとしては、窓ガ
ラス,瓶ガラス,テレビ用ブラウン管ガラス等のバルク
状ガラス,太陽電池カバー用等の厚膜ガラス,薄膜ガラ
ス,断熱用,光通信用ガラスファイバー等がある。材質
的には、ケイ酸塩,ゲルマン酸塩,リン酸塩,ほう酸
塩,テルル酸塩等の酸化物ガラス、S,Seを含む硫化
物ガラス、F,Cl,Br,I等を含むハロゲン化物ガ
ラス、窒化物ガラス、酸窒化物ガラス等がある。
The materials to which the present invention is applied include glass, amorphous materials, metastable crystals, and the like. Examples of the glass include bulk glass such as window glass, bottle glass, and CRT glass for television, thick film glass and thin film glass for solar cell covers, glass fibers for heat insulation, and optical communication. As materials, oxide glass such as silicate, germanate, phosphate, borate, tellurate, sulfide glass containing S, Se, and halide containing F, Cl, Br, I, etc. There are glass, nitride glass, oxynitride glass, and the like.

【0011】[0011]

【実施の形態】本発明者等は、前掲した問題を克服すべ
く種々調査・研究した結果、酸化物,硫化物,ハロゲン
化物,窒化物,酸窒化物等の融液に磁場を印加すること
により、融液中に渦巻状の流れが発生することを解明し
た。発生した対流は、ガラスの欠陥を除去することに極
めて有効に作用する。特に縦磁場印加により中心対称性
の優れた渦巻状の対流が発生し、融液が均一に撹拌さ
れ、均質なガラスが得られる。その結果、筋や脈理が短
時間で且つより低温で消失し、高品質のガラスやガラス
セラミックスが製造される。また、融液中の気泡は、渦
巻状の流れによってルツボの中心付近に集められ、気泡
間の距離が短くなり会合が促進される。そのため、浮上
力の大きな大径の気泡となり、気泡の上昇速度が大きく
なり、容易に脱泡される。すなわち、ストークスの法則
に従うとき気泡の半径の二乗に上昇速度Vが比例するこ
とから、効率よく泡抜きするためには気泡の会合を促進
することが必要であるが、縦磁場印加で発生した渦巻状
の流れで気泡の会合が促進される。その結果、公害源と
なる有害な清澄剤の添加を大幅に低減しても、泡のない
ガラス等が得られる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present inventors have conducted various investigations and studies to overcome the above-mentioned problems, and have found that a magnetic field is applied to a melt of an oxide, sulfide, halide, nitride, oxynitride, or the like. Clarified that a spiral flow occurs in the melt. The generated convection has a very effective effect on removing glass defects. In particular, by applying a vertical magnetic field, a spiral convection having excellent central symmetry is generated, and the melt is uniformly stirred, so that a homogeneous glass is obtained. As a result, streaks and striae disappear in a short time and at a lower temperature, and high-quality glass and glass ceramics are produced. In addition, bubbles in the melt are collected near the center of the crucible by a spiral flow, and the distance between the bubbles is shortened to promote association. For this reason, the bubbles become large-diameter bubbles having a large levitation force, the rising speed of the bubbles increases, and the bubbles are easily removed. That is, since the rising velocity V is proportional to the square of the radius of the bubble when obeying Stokes' law, it is necessary to promote the association of the bubble for efficient bubble removal. The bubble-like flow promotes the association of bubbles. As a result, glass and the like without bubbles can be obtained even if the addition of harmful fining agents, which are pollution sources, is significantly reduced.

【0012】板ガラス,瓶ガラス等として使用される基
本組成CaO−Na2 O−SiO2−Al23 の系で
SiO2 及びAl23 の量が多い組成は、高強度が期
待されながら、融液の粘度及び溶融温度Tm (SiO
2 :Tm =1703℃,Al23 :Tm =2015
℃)が高いものであった。そのため、泡切れが悪く、実
用化されなかった。しかし、本発明に従って渦巻状の対
流を発生させるとき、泡の会合・浮上分離が促進される
ため、十分に泡抜きされた清澄度の高いガラスが得られ
る。このことは、光学ガラスとして使用されるSiO2
−B23 −BaO−La23 −Al23 −TiO
2 系でも同様である。すなわち、La23 又はTiO
2 の多い組成は、屈折率が高くレンズとして有用である
ものの、融点が高くなりすぎ(La23 :Tm =20
00℃,TiO2 :Tm =1640℃)、泡切れも悪
い。また、この系の溶融温度を上げると揮発成分B2
3 が蒸発する傾向を示し、Al23 添加によってレン
ズの強度を向上できる。しかし、B23 及びAl2
3 の増量は、品質の改善に有効であるものの、泡切れに
悪影響を及ぼす。この点においても、本発明に従って渦
巻状の対流を発生させるとき、泡の会合・浮上分離が促
進されるため、両成分の多い組成をもつ清澄度の高い光
学ガラスが得られる。
A basic composition used as a sheet glass, a bottle glass, etc., in a system of CaO—Na 2 O—SiO 2 —Al 2 O 3 in which the amount of SiO 2 and Al 2 O 3 is large, is expected to have high strength. , Melt viscosity and melting temperature T m (SiO
2 : T m = 1703 ° C., Al 2 O 3 : T m = 2015
° C). For this reason, the foam was poorly cut and was not put to practical use. However, when the spiral convection is generated according to the present invention, the association and flotation of the bubbles are promoted, so that a sufficiently bubble-free and highly-refined glass is obtained. This means that SiO 2 used as optical glass
-B 2 O 3 -BaO-La 2 O 3 -Al 2 O 3 -TiO
The same is true for the 2 system. That is, La 2 O 3 or TiO
A composition having a large amount of 2 has a high refractive index and is useful as a lens, but has a too high melting point (La 2 O 3 : T m = 20).
00 ° C., TiO 2 : T m = 1640 ° C.) When the melting temperature of this system is increased, the volatile component B 2 O
3 tends to evaporate, and the strength of the lens can be improved by adding Al 2 O 3 . However, B 2 O 3 and Al 2 O
An increase of 3 is effective for improving the quality, but has an adverse effect on the defoaming. Also in this respect, when the spiral convection is generated according to the present invention, the association and floating separation of the bubbles are promoted, so that an optical glass having a composition with a large amount of both components and high clarity can be obtained.

【0013】 融液の均質化には、パルス状の縦磁場を
印加することも有効である。すなわち、融液の回転速度
(秒/1回転)に同期させてパルス状の縦磁場を印加す
ると、回転速度が上昇し、効率的に融液の均質化が促進
される。融液にパルス状の横磁場を印加する場合も、底
面から湯面へ或いは湯面から底面への強制流動を生じさ
せ、同様に融液が均質化される。そして、融液の流動速
度に同期させてパルス状の横磁場を印加すると、流動速
度が上昇し、効率的に融液の均質化が促進される。ガラ
ス融液の撹拌には、非接触方式の磁場撹拌法単独でも有
効である。しかしながら、大型のタンク窯に適用する
と、窯中心部では良好に撹拌されるものの、底部及び内
側壁部付近では撹拌が不十分な場合がある。不十分な撹
拌は、特に融液粘度が高い場合に起こり易い。そこで、
磁場撹拌法を機械撹拌(パドラー法,ブレンダー法,ス
ターラー法,ローター法,チューブ法)等の非磁場撹拌
と組み合わせた複合撹拌を採用することにより、大型の
タンク窯であっても融液が十分に撹拌される。
To homogenize the melt, it is also effective to apply a pulsed vertical magnetic field. That is, the rotation speed of the melt
When a pulse-like vertical magnetic field is applied in synchronization with (seconds / 1 rotation) , the rotation speed increases, and the homogenization of the melt is efficiently promoted. When a pulsed transverse magnetic field is applied to the melt, a forced flow from the bottom surface to the molten metal surface or from the molten metal surface to the bottom surface is generated, and the melt is similarly homogenized. When a pulsed transverse magnetic field is applied in synchronization with the flow speed of the melt, the flow speed increases, and the homogenization of the melt is efficiently promoted. For stirring the glass melt, a noncontact magnetic stirring method alone is also effective. However, when applied to a large tank kiln, there is a case where stirring is good at the center of the kiln, but insufficient at the bottom and near the inner wall. Insufficient stirring is likely to occur, especially when the melt viscosity is high. Therefore,
The use of compound agitation combined with non-magnetic agitation such as mechanical agitation (paddler method, blender method, stirrer method, rotor method, tube method), etc., ensures that the melt is sufficient even in large tank kilns. Is stirred.

【0014】[0014]

【作用】タンク窯,ルツボ等に収容されている酸化物,
硫化物,ハロゲン化物,窒化物,酸窒化物等の融液に
0.01〜100テスラ程度の縦磁場を印加するとき、
中心対称性の良好な渦巻状の対流が融液中に発生する。
この対流により融液中の気泡が中心付近に集められ、会
合して大径化し、浮上分離が促進される。横磁場を印加
すると上下方向の強制流動が生起され、気泡の浮上分離
や融液の均質化が促進される。その結果、気泡,筋,脈
理が除去され、均質化された融液に調製される。この融
液から製造されたガラスは、泡,筋,脈理等の欠陥がな
く、高品質の板ガラス,瓶ガラス,テレビ用ブラウン管
ガラス,光学ガラス,半導体基板用ガラス,太陽電池カ
バー用等の厚膜ガラス,薄膜ガラス,断熱用,光通信用
ガラスファイバー等として使用される。
[Function] Oxide contained in tank kiln, crucible, etc.
When a longitudinal magnetic field of about 0.01 to 100 Tesla is applied to a melt of sulfide, halide, nitride, oxynitride, etc.
A spiral convection with good central symmetry is generated in the melt.
Due to this convection, bubbles in the melt are collected near the center and associated with each other to increase the diameter, thereby promoting the flotation separation. When a transverse magnetic field is applied, a forced flow in the vertical direction is generated, and the floating separation of bubbles and the homogenization of the melt are promoted. As a result, bubbles, streaks, and striae are removed, and a homogenized melt is prepared. The glass produced from this melt is free from defects such as bubbles, streaks and striae, and has high quality for flat glass, bottle glass, CRT glass for television, optical glass, glass for semiconductor substrates, solar cell cover, etc. It is used as film glass, thin film glass, glass fiber for heat insulation and optical communication.

【0015】[0015]

【実施例】【Example】

実施例1:SiO2 :70.0重量%,Na2 O:1
7.7重量%,CaO:12.3重量%の組成が得られ
るように、原料としてのSiO2 ,Na2 CO3 及びC
aCO3 を秤量・配合した。配合物を950℃で仮焼
し、CO2 を脱離させた後、残ったSiO2 −Na2
−CaO組成の試料を白金ルツボに入れ、高周波誘導加
熱炉中にセットした。空気中で1500℃で1時間溶融
し、磁場強度1テスラの縦磁場を印加して融液を撹拌し
た。次いで、融液をカーボン板上に流し出し、アイロン
で圧延してガラス板を作製した。得られたガラス板は、
無色透明であった。このガラス板中の気泡の数を顕微鏡
観察でカウントしたところ、撹拌しない場合に比較して
気泡数が約1/20に減少した。また、白金製の撹拌棒
で撹拌した場合に比較しても、気泡数が約1/3に減少
していた。このことから、磁場撹拌により気泡数が大幅
に減少することが確認される。
Example 1: SiO 2 : 70.0% by weight, Na 2 O: 1
SiO 2 , Na 2 CO 3 and C as raw materials were obtained so as to obtain a composition of 7.7% by weight and 12.3% by weight of CaO.
aCO 3 was weighed and blended. After the mixture was calcined at 950 ° C. to remove CO 2 , the remaining SiO 2 —Na 2 O
A sample having a CaO composition was placed in a platinum crucible and set in a high-frequency induction heating furnace. The melt was melted in air at 1500 ° C. for 1 hour, and a melt was stirred by applying a vertical magnetic field having a magnetic field strength of 1 Tesla. Next, the melt was poured out onto a carbon plate and rolled with an iron to produce a glass plate. The resulting glass plate is
It was colorless and transparent. When the number of bubbles in the glass plate was counted by microscopic observation, the number of bubbles was reduced to about 1/20 as compared with the case without stirring. Also, the number of bubbles was reduced to about 1/3 as compared with the case where stirring was performed using a platinum stirring rod. From this, it is confirmed that the number of bubbles is significantly reduced by the magnetic field stirring.

【0016】実施例2:SiO2 :73.5重量%,C
aO:10.0重量%,Na2 O:16.5重量%の組
成をもつソーダ石灰ガラスが得られるように、原料とし
てSiO2 ,Na2 CO3 ,CaCO3 を100g秤量
した後、摩砕混合した。混合物を950℃で仮焼し、C
2 を脱離させた。残ったSiO2 −Na2 O−CaO
組成の試料を白金ルツボに入れ、高周波誘導加熱炉内に
設置し、空気雰囲気中1500℃で溶融した。溶融状態
を一定時間保持した後、融液をカーボン板上に流し出
し、アイロンで圧延してガラス板を作製した。得られた
ガラス板に含まれている気泡の個数を顕微鏡観察でカウ
ントした。そして、3種の溶融方法について、気泡の残
存数(個/cm3 )を比較した。
Example 2: SiO 2 : 73.5% by weight, C
100 g of SiO 2 , Na 2 CO 3 , and CaCO 3 were weighed as raw materials so as to obtain a soda-lime glass having a composition of 10.0% by weight of aO and 16.5% by weight of Na 2 O, and then crushed. Mixed. The mixture is calcined at 950 ° C.
O 2 was desorbed. Remaining SiO 2 —Na 2 O—CaO
A sample of the composition was placed in a platinum crucible, placed in a high-frequency induction heating furnace, and melted at 1500 ° C. in an air atmosphere. After maintaining the molten state for a certain period of time, the melt was poured onto a carbon plate and rolled with an iron to produce a glass plate. The number of bubbles contained in the obtained glass plate was counted by microscopic observation. The remaining number of bubbles (pieces / cm 3 ) was compared for the three types of melting methods.

【0017】 第1に、従来の撹拌法としてパドラー型
撹拌機を使用し、回転数300回/分で融液を撹拌し
た。第2に、清澄剤としてAsを1.0重量%添
加し、パドラー型撹拌機を使用して回転数300回/分
で融液を撹拌した。第3に、パルス状縦磁場による撹拌
を行った。この場合、ルツボ上部からテレビカメラで融
液の回転数をモニターしながら、融液の回転速度に同期
させて、1回転ごとに鋭いパルス状縦磁場を印加した。
1500℃における融液の自然回転数は、1分間当り1
0回程度であるが、パルス状縦磁場によ30分後に約
350/分に増加した。30〜80分の間は、パルス状
縦磁場を印加しても、回転数はほぼ30〜400回/分
で飽和した。撹拌法に応じた気泡の残存結果を示す表1
にみられるように、パルス状縦磁場による撹拌は、従来
の撹拌法や清澄剤(As)の添加よりも高い気泡
減少率を示した。このことから、環境に有害な清澄剤を
減少させ、より高品質のガラスが得られることが確認さ
れる。
First, a paddle type stirrer was used as a conventional stirring method, and the melt was stirred at a rotation speed of 300 times / minute. Secondly, 1.0 wt% of As 2 O 3 was added as a fining agent, and the melt was stirred at 300 revolutions / minute using a paddle type stirrer. Third, agitation by a pulsed vertical magnetic field was performed. In this case, monitor the rotation speed of the melt with a TV camera from the top of the crucible and synchronize with the rotation speed of the melt.
Then , a sharp pulsed longitudinal magnetic field was applied every rotation.
The spontaneous rotation of the melt at 1500 ° C. is 1 per minute.
It is about 0 times, but was increased to about 350 / minute to 30 minutes after Ri by the pulse-like vertical magnetic field. During a period of 30 to 80 minutes, even when a pulsed vertical magnetic field was applied, the number of revolutions was saturated at approximately 30 to 400 times / minute. Table 1 showing the results of remaining bubbles according to the stirring method
As can be seen, the stirring by the pulsed longitudinal magnetic field showed a higher bubble reduction rate than the conventional stirring method and the addition of the fining agent (As 2 O 3 ). This confirms that fining agents that are harmful to the environment are reduced, and that higher quality glass can be obtained.

【0018】 [0018]

【0019】実施例3:PbO(62.5モル%)及び
GeO2 (37.5モル%)粉末を合計20g秤量し、
蕾壊機で摩砕・混合した後、成形器で圧縮し、ペレット
とした。これを650℃で3時間焼成し、再び摩砕・混
合を繰り返し、同一温度及び同一時間で焼成し、結晶粉
末を得た。この結晶粉末を図1に示す白金ルツボ1に入
れた。白金ルツボ1は、底壁に開口部が形成されてお
り、棒状プラグ2で上方から開口部を塞ぐ構造になって
いる。白金ルツボ1を高周波誘導加熱炉に装入し、高周
波加熱コイル3で装入原料を加熱溶解した。融液4を1
000℃に1時間保持し、リング状の磁場発生装置5で
1テスラの横磁場を印加しながら、融液4を撹拌し気泡
を除去した。次いで、棒状プラグ2を白金ルツボ1の底
壁開口部から引き抜き、撹拌処理された融液4を自重で
自然落下させ、回転している双ロール6,6間に導き、
急冷圧延により、黄色味を帯びた透明なゲルマン酸塩
(Pb5 Ge511)のガラス厚膜7を得た。このガラ
ス厚膜7は、磁場撹拌を行わなかった場合に比較して気
泡数が約1/9に減少していた。また、撹拌しない場合
にルツボ底面の融液と表面の融液との密度差が3.1%
であったのに対し、融液を撹拌することにより密度差が
0.3%に減少した。このことから、得られたガラス厚
膜7は、十分に脱泡された高品質の製品であることが判
る。このガラス厚膜7を650℃で,3時間で熱処理し
てガラスセラミックスとし、焦電的感度の高い焦電セン
サーを作製した。
EXAMPLE 3 A total of 20 g of PbO (62.5 mol%) and GeO 2 (37.5 mol%) powder were weighed,
After grinding and mixing with a bud breaker, the mixture was compressed with a molding machine to form pellets. This was calcined at 650 ° C. for 3 hours, and the grinding and mixing were repeated again, and calcined at the same temperature and for the same time to obtain a crystal powder. This crystal powder was put in a platinum crucible 1 shown in FIG. The platinum crucible 1 has an opening formed in the bottom wall, and has a structure in which the opening is closed from above by a rod-shaped plug 2. The platinum crucible 1 was charged into a high-frequency induction heating furnace, and the charged raw material was heated and melted by the high-frequency heating coil 3. Melt 4 to 1
While maintaining the temperature at 000 ° C. for 1 hour and applying a transverse magnetic field of 1 Tesla with the ring-shaped magnetic field generator 5, the melt 4 was stirred to remove bubbles. Next, the rod-shaped plug 2 is pulled out from the opening of the bottom wall of the platinum crucible 1, the melt 4 having been subjected to the stirring treatment is naturally dropped by its own weight, and is guided between the rotating twin rolls 6 and 6.
By quenching and rolling, a glassy thick film 7 of yellowish transparent germanate (Pb 5 Ge 5 O 11 ) was obtained. In the glass thick film 7, the number of bubbles was reduced to about 1/9 as compared with the case where the magnetic field stirring was not performed. When the stirring is not performed, the density difference between the melt at the bottom of the crucible and the melt at the surface is 3.1%.
In contrast, stirring the melt reduced the density difference to 0.3%. From this, it is understood that the obtained glass thick film 7 is a sufficiently defoamed high quality product. This glass thick film 7 was heat-treated at 650 ° C. for 3 hours to obtain a glass ceramic, thereby producing a pyroelectric sensor having high pyroelectric sensitivity.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、融液に磁場を印加して対流を発生させ、気泡の除去
を促進させると共に、融液を均質化させている。そのた
め、従来法では高粘性のために製造できなかった組成の
ガラスやガラスセラミックスでも、泡,筋,脈理等の欠
陥がない高品質の製品が製造される。たとえば、ガラス
にあっては、透明度が高く、高機能のバルク材,機能材
として使用される。
As described above, in the present invention, a magnetic field is applied to the melt to generate convection, thereby promoting the removal of bubbles and homogenizing the melt. Therefore, even a glass or a glass ceramic having a composition that cannot be produced due to high viscosity by the conventional method, a high-quality product having no defects such as bubbles, streaks, and striae can be produced. For example, glass is used as a bulk material and a functional material having high transparency and high performance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 磁場撹拌した融液から超急冷法でガラス厚膜
を合成する装置
Fig. 1 Apparatus for synthesizing a thick glass film from a melt that has been magnetically agitated by ultra-rapid cooling

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:白金ルツボ 2:棒状プラグ 3:高周波加熱
コイル 4:融液 5:磁場発生装置 6:双ロール 7:ガラス厚膜
1: platinum crucible 2: rod-shaped plug 3: high-frequency heating coil 4: melt 5: magnetic field generator 6: twin roll 7: glass thick film

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 容器に収容した融液に縦磁場を印加し、
中心対称性の良好な渦巻き状の対流を発生させて融液を
均質化し、処理された融液を鋳型、回転しているロー
ル、又は牽引機に導き、製品に成形することを特徴とす
るガラスの製造方法。
1. A vertical magnetic field is applied to a melt contained in a container,
Glass characterized by generating spiral convection with good centrosymmetricity and homogenizing the melt, guiding the processed melt to a mold, a rotating roll, or a traction machine to form a product. Manufacturing method.
【請求項2】 容器に収容した融液に縦磁場を印加し、
中心対称性の良好な渦巻き状の対流を発生させて融液を
均質化し、処理された融液を水中、氷水、または液体窒
素中に投入することを特徴とするガラスの製造方法。
2. A longitudinal magnetic field is applied to the melt contained in the container,
A spiral convection with good central symmetry is generated to melt
Homogenize and process the melt in water, ice water, or liquid
A method for producing glass, which is introduced into a glass.
【請求項3】請求項1または2記載の縦磁場が、融液の
回転速度に同期させたパルス状の縦磁場である製造方
法。
3. The vertical magnetic field according to claim 1 or 2 ,
A manufacturing method in which a pulsed vertical magnetic field is synchronized with the rotation speed .
【請求項4】 容器に収容した融液に横磁場を印加し、
底面から湯面及び湯面から底面への強制流動を発生させ
て融液を均質化し、処理された融液を鋳型、回転してい
るロール、又は牽引機に導き、製品に成形することを特
徴とするガラスの製造方法。
4. A transverse magnetic field is applied to the melt contained in the container,
The melt is homogenized by generating a forced flow from the bottom surface to the molten metal surface and from the molten metal surface to the bottom surface, and the treated melt is guided to a mold, a rotating roll, or a traction machine to form a product. Glass production method.
【請求項5】 容器に収容した融液に横磁場を印加し、
底面から湯面及び湯面から底面への強制流動を発生させ
て融液を均質化し、処理された融液を水中、氷水、また
は液体窒素中に投入することを特徴とするガラスの製造
方法。
5. A transverse magnetic field is applied to the melt contained in the container,
Forced flow from the bottom to the surface and from the surface to the bottom
To homogenize the melt and transfer the treated melt to water, ice water,
Manufacturing glass characterized by being introduced into liquid nitrogen
Method.
【請求項6】 請求項4または5記載の横磁場が、融液
の流動速度に同期させたパルス状の横磁場である製造方
法。
6. The transverse magnetic field according to claim 4 , wherein the transverse magnetic field is a melt.
Manufacturing method in which a pulsed transverse magnetic field is synchronized with the flow velocity of a liquid .
【請求項7】 請求項1〜の何れかに記載の磁場の磁
場強度が0.01〜100テスラである製造方法。
7. The process for producing a 0.01 Tesla field strength of the magnetic field according to any one of claims 1-6.
【請求項8】 請求項1〜の何れかに記載の磁場撹拌
を機械撹拌と組み合わせた複合撹拌で融液を撹拌する製
造方法。
8. The method of stirring the melt composite stirring in combination with mechanical stirring magnetic field agitation according to any one of claims 1-7.
JP08152990A 1996-05-24 1996-05-24 Glass manufacturing method Expired - Lifetime JP3103879B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08152990A JP3103879B2 (en) 1996-05-24 1996-05-24 Glass manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08152990A JP3103879B2 (en) 1996-05-24 1996-05-24 Glass manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09309731A JPH09309731A (en) 1997-12-02
JP3103879B2 true JP3103879B2 (en) 2000-10-30

Family

ID=15552558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08152990A Expired - Lifetime JP3103879B2 (en) 1996-05-24 1996-05-24 Glass manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3103879B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113544099A (en) 2019-03-05 2021-10-22 Abb瑞士股份有限公司 Continuous glass melting tank with immersed stirring body

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09309731A (en) 1997-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zheng et al. Effects of P2O5 and heat treatment on crystallization and microstructure in lithium disilicate glass ceramics
Kang et al. Crystallization behavior and properties of CaO-MgO-Al2O3-SiO2 glass-ceramics synthesized from granite wastes
KR102551614B1 (en) Glass composition, glass with low inclusion content, manufacturing method thereof and application thereof
JP5267464B2 (en) Method for producing alkali-free glass
JP2004091307A (en) Method for producing glass
Prado et al. Isothermal sintering with concurrent crystallization of polydispersed soda–lime–silica glass beads
EP3433398A1 (en) Devitrification agent for quartz glass crucible crystal growing process
Zheng et al. Effect of complex nucleation agents on preparation and crystallization of CaO-MgO-Al2O3-SiO2 glass-ceramics for float process
JP5774400B2 (en) Method for evaluating silica powder, silica glass crucible, method for producing silica glass crucible
US3669435A (en) All-ceramic glass making system
US4885019A (en) Process for making bulk heavy metal fluoride glasses
JP2003146793A (en) Method of producing siliceous glass crucible, single crystal pulling method, and use of infiltrated siliceous glass body in the method
JP2006076871A (en) Production apparatus for borosilicate sheet glass article, production process therefor and borosilicate sheet glass article
Xing et al. Extraction of heavy metal (Ba, Sr) and high silica glass powder synthesis from waste CRT panel glasses by phase separation
Zhang et al. Effect of substitution of ZrO2 by SnO2 on crystallization and properties of environment-friendly Li2O–Al2O3–SiO2 system (LAS) glass-ceramics
CN106977095B (en) A kind of anhydrous oxyhalide tellurite glass and preparation method thereof
JP3103879B2 (en) Glass manufacturing method
US3883340A (en) Glass melting method
TW201345852A (en) Silica container for pulling up monoctrystalline silicon and preparation method thereof
CN109809687A (en) A kind of base plate glass for high resolution display
EP2725122A1 (en) Silica vessel for drawing up monocrystalline silicon and method for producing same
WO2021261446A1 (en) Method for manufacturing low alkali glass plate, and low alkali glass plate
WO2021090717A1 (en) Glass plate and method for manufacturing glass plate
JP2992634B1 (en) Glass manufacturing method
JPH11116374A (en) Production of quartz glass crucible

Legal Events

Date Code Title Description
S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term