JP3957348B2 - 防火用板ガラス - Google Patents
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- C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
- C03C23/007—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by thermal treatment
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防火用板ガラスに関し、具体的にはソーダライムガラスに分類されるべき組成を有するガラス組成物から形成される防火用板ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の防火用板ガラスとしては、火災時に高い防火性を発揮するものは知られておらず、従来は通常のソーダライムガラス組成物を、網入り板ガラスに成形して、防火用板ガラスに利用したり、ソーダライムガラス組成物から熱強化ガラスを成形して防火用板ガラスとして用いることが行われている。ちなみに、防火用板ガラスとしては、ほう珪酸ガラス等の高融点のものを防火用板ガラスに用いることも考えられているが、溶融温度が高かったり、粘性が高かったりして、板ガラスの生産性が低く、また、ホウ素成分が含有されるとガラス溶解窯の寿命を縮める原因になりやすいため、ソーダライムガラスを用いて防火用板ガラスを提供したいという要望があり、鋭意研究がなされているところである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の防火用板ガラスは、火災の初期には優れた防火性能を示すものの、甲種防火戸の基準を満たすものは知られておらず、たとえば、上述の防火用板ガラスは、火炎にさらされても破砕せず、火災が類焼するのを防止するのであるが、所定時間経過するとガラス自体が軟化して、板ガラス保持部材（サッシ、フレーム）等から抜け落ちるという現象が見られ、前記基準のうち６０分間形状保持させることが出来ないものであった。
【０００４】
従って、本発明の目的は、上記欠点に鑑み、ソーダライムガラスを用いて、前記甲種防火戸の基準を満たす防火用板ガラスを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記甲種防火戸の基準により板ガラスが加熱される場合、６０分の加熱によって７７０℃から７８０℃に達するという新知見を得るとともに、軟化点が７８０℃以上であるガラス組成物から成形された板ガラスは、上述の基準に適応する可能性が高いことを見いだした。
そこで、本発明者らが先に見いだした、耐火性に優れる以下のガラス組成物：ＳｉＯ2 …５６〜６８ｗｔ％、
Ａｌ2 Ｏ3 …０．２〜５ｗｔ％、
ＺｒＯ2 …０〜３ｗｔ％、
Ｌｉ2 Ｏ …０〜０．５ｗｔ％、
Ｎａ2 Ｏ …０．２〜４ｗｔ％、
Ｋ2 Ｏ …６〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ …１〜１４ｗｔ％、
ＣａＯ …６〜１２ｗｔ％、
ＳｒＯ …０〜１２ｗｔ％、
ＢａＯ …０〜１３ｗｔ％、
ＺｎＯ …０〜２ｗｔ％、
からなり、
Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ …８〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ …８〜１５ｗｔ％、
ＳｒＯ＋ＢａＯ …８〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ…２０〜２７ｗｔ％、
ＳＯ3 ＋Ｓｂ2 Ｏ3 …０〜１ｗｔ％、
であり、
かつ、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が７５〜９５×１０-7／Ｋ、
かつ、歪点が５４０℃以上、
かつ、１０2 ポイズの温度が１５６０℃以下
を防火用板ガラスとして利用して検討したところ、上述の基準を好適に満たすという新知見を得るに至った。
〔構成〕
そこで上記目的を達成するための本発明の防火用板ガラスの特徴構成は、
ＳｉＯ2 …５６〜６８ｗｔ％、
Ａｌ2 Ｏ3 …０．２〜５ｗｔ％、
ＺｒＯ2 …０〜３ｗｔ％、
Ｌｉ2 Ｏ …０〜０．５ｗｔ％、
Ｎａ2 Ｏ …０．２〜４ｗｔ％、
Ｋ2 Ｏ …６〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ …１〜１４ｗｔ％、
ＣａＯ …６〜１２ｗｔ％、
ＳｒＯ …０〜１２ｗｔ％、
ＢａＯ …０〜１３ｗｔ％、
ＺｎＯ …０〜２ｗｔ％、
からなり、
Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ …８〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ …８〜１５ｗｔ％、
ＳｒＯ＋ＢａＯ …８〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ…２０〜２７ｗｔ％、
ＳＯ3 ＋Ｓｂ2 Ｏ3 …０〜１ｗｔ％、
であり、
かつ、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が７５〜９５×１０-7／Ｋ、
かつ、歪点が５４０℃以上、
かつ、１０2 ポイズの温度が１５６０℃以下、
かつ、軟化点が７８０℃以上である点にある。
【０００６】
尚、これら組成物には各成分それぞれにより好ましい範囲が考えられ、具体的には、ガラスの溶融温度（１０2 ポイズの温度）は１５６０℃以下であると好ましいのであるが、より好ましくは前記組成物の各成分を前記溶融温度が１５５０℃以下にるように調整した方が良く、同様に、ガラス組成物の粘度は、たとえば板ガラスをフロート成形する際に、フロートバスへの供給口での適度な粘性が得られることが望ましく、この条件として１０4 ポイズ温度（作業温度）が１１４０℃以下になるように各組成を調整することが望ましい。また、５０〜３５０℃の平均熱膨張率は、７５〜９５×１０-7／Ｋ、より望ましくは、７０〜９０×１０-7／Ｋとすることが望ましく、さらには、ガラスの失透温度は、ガラス成型時に失透が起こらないように設定することが好ましいため、失透温度を１１４０℃以下になるように各組成を調整してあることが望ましい。そのため、各組成成分の含有率は、より好ましくは、以下のように調整されるべきである。
【０００７】
ＳｉＯ2 ；
ガラスのネットワークホーマーである。ＳｉＯ2 が５６重量％未満ではガラスの歪点が低くなる。５８重量％以上とするが好ましい。一方５８重量％を越えるとガラスの熱膨張率が小さくなり、また、本ガラスを熱強化処理して防火用に用いようとした場合、強化が入り難くなる。
【０００８】
Ａｌ2 Ｏ3 ；
Ａｌ2 Ｏ3 はガラスの歪点を上げるのに有効な成分であり、また少量の添加でもガラスの失透性の改善及び耐水性の改善に有効である。０．２重量％未満ではその効果は小さいので、少なくとも０．２重量％以上が必要である。０．５重量％以上用いることが失透性及び耐水性を顕著に改善する上で好ましい。一般に溶融炉の内張りの一部にはアルミナ質のレンガが用いられており、長期間ガラスを溶解すると、レンガが浸食され、レンガ近傍のアルミナ濃度が増加する。特に本発明のガラス組成にはアルカリ金属酸化物及びアルカリ金属土類酸化物を多く含むため、レンガの浸食が促進される傾向にある。ガラス中にＡｌ2 Ｏ3 を多量に含有する場合、レンガの浸食に伴いレンガ近傍のＡｌ2 Ｏ3 濃度が上昇し、Ａｌ2 Ｏ3 を成分とする失透が発生し、ガラスの品質が悪化する。このためＡｌ2 Ｏ3 は５重量％以下であり、４重量％以下が好ましい。
【０００９】
ＺｒＯ2 ；
ＺｒＯ2 はＡｌ2 Ｏ3 と同様ガラスの歪点を上げるのに有効な成分であるが、Ａｌ2 Ｏ3 と同様ガラス物性への影響があるため、本願では必須成分とはしない。しかしながら、少量の添加で、ガラスの耐水性の改善に有効であるので、０．２重量％以上用いることが好ましく、更に０．３重量％以上用いるのが好ましい。
一般に溶融炉の内張りにはアルミナ質のレンガとジルコニア質のレンガが用いられており、ＺｒＯ2 を多量に含有するガラスを長期間溶解するとＡｌ2 Ｏ3 と同様、浸食に伴いＺｒＯ2 質のレンガ近傍のＺｒＯ2 濃度が上昇し、ＺｒＯ2 を成分とする失透が発生し、ガラスの品質が悪化する。このためＺｒＯ2 は３重量％以下であり、２．５重量％以下とするが好ましい。
【００１０】
ＭｇＯ；
ＭｇＯは溶解性向上に有効であるばかりでなく、歪点を上げるのに有効である。１重量％未満ではその効果が十分でなく、２重量％以上が望ましい。しかしながら、７重量％を越えると失透が起こりやすくなる。好ましくは６重量％以下である。
【００１１】
ＣａＯ；
ＣａＯはＭｇＯ同様、溶解性向上に有効であるばかりでなく、歪点を上げるのに有効な成分であり、６重量％未満ではその効果が十分でなく、７重量％以上が望ましい。しかしながら、１２重量％を越えると失透が起こりやすくなる。好ましくは１０重量％以下である。
【００１２】
ＭｇＯ＋ＣａＯ；
ＭｇＯ＋ＣａＯは溶解性向上及び歪点を上げるために８重量％以上必要であり、９重量％以上が好ましい。しかしながら、１５重量％を越えると失透が起こりやすくなる。好ましくは１３重量％以下である。
【００１３】
ＳｒＯ；
ＳｒＯは必ずしも必要ではないが、溶解性向上に有効であるばかりでなく、歪点を上げるのに有効な成分である。このため、２重量％以上が好ましい。しかしながら、１２重量％を越えると失透が起こりやすくなるとともに、比重が大きくなり、さらに原料コスト増を招く。望ましくは１０重量％以下である。
【００１４】
ＢａＯ；
ＢａＯは必ずしも必要ではないが、溶解性向上に有効である。このため、２重量％以上が好ましい。しかしながら、１３重量％を越えると比重が大きくなり、さらに原料コスト増を招く。望ましくは１０重量％以下である。
【００１５】
ＢａＯ＋ＳｒＯ；
ＢａＯ＋ＳｒＯはＭｇＯ＋ＣａＯだけでは不十分な溶解性を改善するため及びＮａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏと共に膨張係数を上げるのに必要であり、８重量％未満ではその効果が十分ではなく、１０重量％以上が望ましい。しかしながら、１４重量％を越えると失透しやすくなると共に原料コスト増を招く。
【００１６】
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ；
ガラスの溶解性向上に有効であり、合計量が２０重量％未満では所望の溶融温度が得られない。好ましくは２１重量％以上である。一方、２７重量％以上ではガラスの失透温度が高くなりすぎ製板が困難となる。望ましくは２６重量％以下とする。
【００１７】
ＺｎＯ；
ＺｎＯは溶解性向上に有効であるが、揮発しやすく溶解炉を寿命を短くするため、２重量％以下であり、好ましくは１重量％以下である。
【００１８】
Ｌｉ2 Ｏ；
溶融温度を低下させる効果があるが、それ以上に歪点を低下させるため０．５重量％未満であり、実質的に含まないこと、すなわち０．２重量％未満が好ましい。
【００１９】
Ｎａ2 Ｏ；
溶解性を向上し、熱膨張率を増加させるのに有効である。さらにＫ2 Ｏとの相互作用により耐水性の向上に有効である。０．２重量％未満ではその効果がなく、０．５重量％以上が好ましい。しかしながら、少量の添加で歪点が大きく低下し、かつレンガの浸食性が増加するため、４重量％以下とする。好ましくは３．５重量％以下であり、３重量％以下が望ましく、さらに２重量％以下がより望ましい。
【００２０】
Ｋ2 Ｏ；
熱膨張率を増加させると共に歪点も上昇させる成分である。６重量％未満ではその効果が十分ではない。好ましくは７重量％以上であり、９．５重量％以上が望ましい。しかしながら、１４重量％を越えると失透し易くかつ耐水性が悪化する。１１重量％以下が好ましい。
【００２１】
Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ；
溶解性を改善し、特に熱膨張率を増加させるために必須である。合計量で８重量％未満では熱膨張率が小さくなりすぎる。好ましくは９重量％以上であり、１０重量％以上が望ましい。１４重量％を越えると歪点が低下するもしくは失透温度が上昇する。１３重量％以下が好ましい。
【００２２】
ＴｉＯ2 ；
必須成分ではないが、化学的耐久性の向上に効果がある。３重量％以上ではガラスが着色するので好ましくない。
【００２３】
そのため、上記目的を達成するための本発明の防火用板ガラスのより好ましい特徴構成は、
ＳｉＯ2 …５６〜６８ｗｔ％、
Ａｌ2 Ｏ3 …０．２〜４ｗｔ％、
ＺｒＯ2 …０〜２．５ｗｔ％、
Ｌｉ2 Ｏ …０〜０．５ｗｔ％、
Ｎａ2 Ｏ …０．２〜３．５ｗｔ％、
Ｋ2 Ｏ …７〜１１ｗｔ％、
ＭｇＯ …２〜６ｗｔ％、
ＣａＯ …６〜１０ｗｔ％、
ＳｒＯ …２〜１０ｗｔ％、
ＢａＯ …２〜１０ｗｔ％、
ＺｎＯ …０〜２ｗｔ％、
であり、かつ、
Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ …８〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ …８〜１５ｗｔ％、
ＳｒＯ＋ＢａＯ …８〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ…２０〜２７ｗｔ％、
ＳＯ3 ＋Ｓｂ2 Ｏ3 …０〜１ｗｔ％、
であり、
かつ、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が７５〜９５×１０-7／Ｋ、
かつ、歪点が５５０℃以上、
かつ、１０2 ポイズの温度が１５５０℃以下、
かつ、軟化点が７８０℃以上とする点にあり、
【００２４】
さらに好ましくは
ＳｉＯ2 …５８〜６６ｗｔ％、
Ａｌ2 Ｏ3 …０．５〜４ｗｔ％、
ＺｒＯ2 …０．２〜２．５ｗｔ％、
Ｌｉ2 Ｏ …０〜０．１ｗｔ％、
Ｎａ2 Ｏ …０．５〜３ｗｔ％、
Ｋ2 Ｏ …８〜１１ｗｔ％、
ＭｇＯ …２〜６ｗｔ％、
ＣａＯ …６〜１０ｗｔ％、
ＳｒＯ …２〜１０ｗｔ％、
ＢａＯ …２〜１０ｗｔ％、
ＺｎＯ …０〜１ｗｔ％、
であり、かつ、
Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ …９〜１３ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ …９〜１３ｗｔ％、
ＳｒＯ＋ＢａＯ …１０〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ…２１〜２６ｗｔ％、
ＳＯ3 ＋Ｓｂ2 Ｏ3 …０〜１ｗｔ％、
であり、
かつ、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が８０〜９０×１０-7／Ｋ、
かつ、歪点が５５０℃以上、
かつ、１０2 ポイズの温度が１５５０℃以下、
かつ、軟化点が７８０℃以上である点にある。
【００２５】
また、板ガラスに整形する際には、網入りにしてあってもよく、熱強化処理を施してあってもよい。
【００２６】
〔作用効果〕
つまり、上述の防火用板ガラスは耐熱性が高く、かつ、軟化点が７８０℃以上の高い値を示すので、甲種防火戸の耐火基準のテストを行った場合にも、割れずに良く耐え、かつ、所定時間経過してもガラス自体が軟化して、板ガラス保持部材（サッシ、フレーム）等から抜け落ちるような状況は発生しにくくなった。
また、網入りガラスとして防火用板ガラスを構成すれば、より一層防火性能を向上させることができるとともに、熱強化処理によっても防火性能を向上させることが出来る。
しかも、溶融温度が１５６０℃以下、作業温度が１１４０℃以下で、アルミナを含有するレンガを用いた溶融に際してはレンガ近傍で失透しにくく、かつ作業温度が失透温度より高いという特性を有するガラス組成物から形成してあるので、フロート法による高品質のガラス板の連続生産が可能で生産性が高いという利点がある。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
表１中サンプル１のガラス組成物を調整し、そのガラス組成物から板ガラスを成形し、甲種防火戸の加熱試験を行ったところ、図１に示すように表面温度が変化した。その結果、加熱１時間後に、板ガラスの表面温度は約７８０℃に達したものの、軟化点には至らず、変形してフレームから抜け落ちるなどの悪影響を生じることなく、十分試験に耐え、火災の類焼防止に役立つことが分かった。
【００２８】
【実施例】
表１の目標ガラス組成（サンプル１〜８）（重量％）となるように各原料を調合した。このとき、清澄剤としてボウ硝を用いた。調合したバッチをルツボに投入し、１５００℃で４時間溶融したあと流し出して徐冷した。このようにして得られたガラス試料の溶融温度（１０2ポアズの温度）、作業温度（１０4ポアズの温度）、失透温度、軟化点、歪点、熱膨張率、耐水性、レンガ近傍の失透性を測定した。
【００２９】
溶融温度および作業温度は以下のようにして測定した。７０ｃｃの白金ルツボにガラスを入れて１５５０℃で溶融してサンプルとした。このサンプルを試料引き下げ式高温粘度測定装置にセットして、試料溶融ガラス中に白金球をつるし、容器ごと試料を引き下げるときに白金球にかかる粘性抵抗を荷重として測定し、各温度での粘度を求めた。９００〜１５００℃の温度範囲で温度と粘度の関係を測定した。
【００３０】
失透温度は以下のように測定した。ガラスを粉砕して２８３０μｍのフルイを通り１０００μｍのフルイ上に留まったガラス粒２５ｇをはかり取り、幅１２ｍｍ、長さ２００ｍｍ、深さ９ｍｍの白金製ボートに上記ガラス粒を敷き詰め、ボートの長さ方向に適当な温度勾配を持つように温度設定された炉内で２時間保持する。炉から取り出した白金ボートを自然放冷させた後に、顕微鏡によって白金ボード上のガラスを観察し、失透が発生している最高温度をもって失透温度とした。
【００３１】
軟化点は以下のように測定した。
まず、縦３０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚さ５ｍｍのガラスのサンプルピースを作製する。温度制御された炉内にサンプルピースを入れ、棒状の圧子を一定荷重下で圧着しておく。温度制御により、前記圧子をサンプルピースに貫入させ、その貫入速度からガラス粘度の温度依存性を求める。その関係からｌｏｇη＝７．６５（ηはガラス粘度）となる温度を求め軟化点とした。
【００３２】
歪点は以下のように測定した。まず、縦３ｍｍ、横３ｍｍ、長さ５０ｍｍの直方体のガラス棒を作製した。このガラス棒をビーム曲げ式粘度測定装置にセットし、試料の長辺側の両端を固定して中央部分に荷重を加えてガラスのたわむ速度と温度の関係より歪点を求めた。
【００３３】
熱膨張係数は以下のように測定した。直径５ｍｍ、高さ１５ｍｍの円柱状のロッドを作製し、２５℃からガラスの降伏点まで温度とガラスの伸びを測定し、５０℃から３５０℃の間の熱膨張係数を計算した。
【００３４】
耐水性の測定は以下のようにした。ガラスを粉砕し、５９０μｍのフルイを通り４２０μｍのフルイ上に留まったガラス粒をエタノールにて洗浄し、乾燥した後、比重分をはかり取り、１００ｍｌの純水中にて８０℃で９４時間放置した後、重量減（％）を測定した。
【００３５】
レンガ近傍の失透性については以下のように測定した。ガラスカレット５０ｇと１０ｍｍ立方のアルミナレンガ片（Ａｌ2Ｏ3 ９５％）とを５０ｍｍ角、深さ１０ｍｍの白金容器に入れ、１５５０℃で２時間溶融した後、１０００℃で２４時間保持し、室温まで冷却したサンプルについて、レンガ近傍の失透の有無について観察した。失透が観察されなかったものは”○”、わずかに観察されたものは”△”、明らかに失透が成長しているものは”×”の記号で表示した。
【００３６】
（比較例）
サンプル９に示した比較例のガラス組成物を実施例と同様の方法で作製し、各特性を実施例と同じ方法で測定した。
【００３７】
各特性の測定結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表１から、わかるように、本発明によるガラス組成物は、失透温度は作業温度以下、溶融温度は１５６０℃以下であり、レンガ近傍での失透性も良好であり、また、耐水性に優れかつ歪点が低いので、熱処理時のガラスの熱収縮が小さく、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が７５〜９５×１０7／Ｋで、フロート法でのガラスの連続生産に適しているという特性を維持しながら高い軟化点を有するために、このようなガラス組成物を用いて生産した板ガラスは、防火戸として高い性能を発揮することが分かる。
それに対して、サンプル９の建築用窓ガラスに用いられるソーダライムガラスに相当するガラス組成物は、軟化点が低く甲種防火戸の試験には耐えないことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加熱試験に基づく板ガラス温度の変移を示すグラフ
【発明の属する技術分野】
本発明は、防火用板ガラスに関し、具体的にはソーダライムガラスに分類されるべき組成を有するガラス組成物から形成される防火用板ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の防火用板ガラスとしては、火災時に高い防火性を発揮するものは知られておらず、従来は通常のソーダライムガラス組成物を、網入り板ガラスに成形して、防火用板ガラスに利用したり、ソーダライムガラス組成物から熱強化ガラスを成形して防火用板ガラスとして用いることが行われている。ちなみに、防火用板ガラスとしては、ほう珪酸ガラス等の高融点のものを防火用板ガラスに用いることも考えられているが、溶融温度が高かったり、粘性が高かったりして、板ガラスの生産性が低く、また、ホウ素成分が含有されるとガラス溶解窯の寿命を縮める原因になりやすいため、ソーダライムガラスを用いて防火用板ガラスを提供したいという要望があり、鋭意研究がなされているところである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の防火用板ガラスは、火災の初期には優れた防火性能を示すものの、甲種防火戸の基準を満たすものは知られておらず、たとえば、上述の防火用板ガラスは、火炎にさらされても破砕せず、火災が類焼するのを防止するのであるが、所定時間経過するとガラス自体が軟化して、板ガラス保持部材（サッシ、フレーム）等から抜け落ちるという現象が見られ、前記基準のうち６０分間形状保持させることが出来ないものであった。
【０００４】
従って、本発明の目的は、上記欠点に鑑み、ソーダライムガラスを用いて、前記甲種防火戸の基準を満たす防火用板ガラスを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記甲種防火戸の基準により板ガラスが加熱される場合、６０分の加熱によって７７０℃から７８０℃に達するという新知見を得るとともに、軟化点が７８０℃以上であるガラス組成物から成形された板ガラスは、上述の基準に適応する可能性が高いことを見いだした。
そこで、本発明者らが先に見いだした、耐火性に優れる以下のガラス組成物：ＳｉＯ2 …５６〜６８ｗｔ％、
Ａｌ2 Ｏ3 …０．２〜５ｗｔ％、
ＺｒＯ2 …０〜３ｗｔ％、
Ｌｉ2 Ｏ …０〜０．５ｗｔ％、
Ｎａ2 Ｏ …０．２〜４ｗｔ％、
Ｋ2 Ｏ …６〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ …１〜１４ｗｔ％、
ＣａＯ …６〜１２ｗｔ％、
ＳｒＯ …０〜１２ｗｔ％、
ＢａＯ …０〜１３ｗｔ％、
ＺｎＯ …０〜２ｗｔ％、
からなり、
Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ …８〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ …８〜１５ｗｔ％、
ＳｒＯ＋ＢａＯ …８〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ…２０〜２７ｗｔ％、
ＳＯ3 ＋Ｓｂ2 Ｏ3 …０〜１ｗｔ％、
であり、
かつ、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が７５〜９５×１０-7／Ｋ、
かつ、歪点が５４０℃以上、
かつ、１０2 ポイズの温度が１５６０℃以下
を防火用板ガラスとして利用して検討したところ、上述の基準を好適に満たすという新知見を得るに至った。
〔構成〕
そこで上記目的を達成するための本発明の防火用板ガラスの特徴構成は、
ＳｉＯ2 …５６〜６８ｗｔ％、
Ａｌ2 Ｏ3 …０．２〜５ｗｔ％、
ＺｒＯ2 …０〜３ｗｔ％、
Ｌｉ2 Ｏ …０〜０．５ｗｔ％、
Ｎａ2 Ｏ …０．２〜４ｗｔ％、
Ｋ2 Ｏ …６〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ …１〜１４ｗｔ％、
ＣａＯ …６〜１２ｗｔ％、
ＳｒＯ …０〜１２ｗｔ％、
ＢａＯ …０〜１３ｗｔ％、
ＺｎＯ …０〜２ｗｔ％、
からなり、
Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ …８〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ …８〜１５ｗｔ％、
ＳｒＯ＋ＢａＯ …８〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ…２０〜２７ｗｔ％、
ＳＯ3 ＋Ｓｂ2 Ｏ3 …０〜１ｗｔ％、
であり、
かつ、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が７５〜９５×１０-7／Ｋ、
かつ、歪点が５４０℃以上、
かつ、１０2 ポイズの温度が１５６０℃以下、
かつ、軟化点が７８０℃以上である点にある。
【０００６】
尚、これら組成物には各成分それぞれにより好ましい範囲が考えられ、具体的には、ガラスの溶融温度（１０2 ポイズの温度）は１５６０℃以下であると好ましいのであるが、より好ましくは前記組成物の各成分を前記溶融温度が１５５０℃以下にるように調整した方が良く、同様に、ガラス組成物の粘度は、たとえば板ガラスをフロート成形する際に、フロートバスへの供給口での適度な粘性が得られることが望ましく、この条件として１０4 ポイズ温度（作業温度）が１１４０℃以下になるように各組成を調整することが望ましい。また、５０〜３５０℃の平均熱膨張率は、７５〜９５×１０-7／Ｋ、より望ましくは、７０〜９０×１０-7／Ｋとすることが望ましく、さらには、ガラスの失透温度は、ガラス成型時に失透が起こらないように設定することが好ましいため、失透温度を１１４０℃以下になるように各組成を調整してあることが望ましい。そのため、各組成成分の含有率は、より好ましくは、以下のように調整されるべきである。
【０００７】
ＳｉＯ2 ；
ガラスのネットワークホーマーである。ＳｉＯ2 が５６重量％未満ではガラスの歪点が低くなる。５８重量％以上とするが好ましい。一方５８重量％を越えるとガラスの熱膨張率が小さくなり、また、本ガラスを熱強化処理して防火用に用いようとした場合、強化が入り難くなる。
【０００８】
Ａｌ2 Ｏ3 ；
Ａｌ2 Ｏ3 はガラスの歪点を上げるのに有効な成分であり、また少量の添加でもガラスの失透性の改善及び耐水性の改善に有効である。０．２重量％未満ではその効果は小さいので、少なくとも０．２重量％以上が必要である。０．５重量％以上用いることが失透性及び耐水性を顕著に改善する上で好ましい。一般に溶融炉の内張りの一部にはアルミナ質のレンガが用いられており、長期間ガラスを溶解すると、レンガが浸食され、レンガ近傍のアルミナ濃度が増加する。特に本発明のガラス組成にはアルカリ金属酸化物及びアルカリ金属土類酸化物を多く含むため、レンガの浸食が促進される傾向にある。ガラス中にＡｌ2 Ｏ3 を多量に含有する場合、レンガの浸食に伴いレンガ近傍のＡｌ2 Ｏ3 濃度が上昇し、Ａｌ2 Ｏ3 を成分とする失透が発生し、ガラスの品質が悪化する。このためＡｌ2 Ｏ3 は５重量％以下であり、４重量％以下が好ましい。
【０００９】
ＺｒＯ2 ；
ＺｒＯ2 はＡｌ2 Ｏ3 と同様ガラスの歪点を上げるのに有効な成分であるが、Ａｌ2 Ｏ3 と同様ガラス物性への影響があるため、本願では必須成分とはしない。しかしながら、少量の添加で、ガラスの耐水性の改善に有効であるので、０．２重量％以上用いることが好ましく、更に０．３重量％以上用いるのが好ましい。
一般に溶融炉の内張りにはアルミナ質のレンガとジルコニア質のレンガが用いられており、ＺｒＯ2 を多量に含有するガラスを長期間溶解するとＡｌ2 Ｏ3 と同様、浸食に伴いＺｒＯ2 質のレンガ近傍のＺｒＯ2 濃度が上昇し、ＺｒＯ2 を成分とする失透が発生し、ガラスの品質が悪化する。このためＺｒＯ2 は３重量％以下であり、２．５重量％以下とするが好ましい。
【００１０】
ＭｇＯ；
ＭｇＯは溶解性向上に有効であるばかりでなく、歪点を上げるのに有効である。１重量％未満ではその効果が十分でなく、２重量％以上が望ましい。しかしながら、７重量％を越えると失透が起こりやすくなる。好ましくは６重量％以下である。
【００１１】
ＣａＯ；
ＣａＯはＭｇＯ同様、溶解性向上に有効であるばかりでなく、歪点を上げるのに有効な成分であり、６重量％未満ではその効果が十分でなく、７重量％以上が望ましい。しかしながら、１２重量％を越えると失透が起こりやすくなる。好ましくは１０重量％以下である。
【００１２】
ＭｇＯ＋ＣａＯ；
ＭｇＯ＋ＣａＯは溶解性向上及び歪点を上げるために８重量％以上必要であり、９重量％以上が好ましい。しかしながら、１５重量％を越えると失透が起こりやすくなる。好ましくは１３重量％以下である。
【００１３】
ＳｒＯ；
ＳｒＯは必ずしも必要ではないが、溶解性向上に有効であるばかりでなく、歪点を上げるのに有効な成分である。このため、２重量％以上が好ましい。しかしながら、１２重量％を越えると失透が起こりやすくなるとともに、比重が大きくなり、さらに原料コスト増を招く。望ましくは１０重量％以下である。
【００１４】
ＢａＯ；
ＢａＯは必ずしも必要ではないが、溶解性向上に有効である。このため、２重量％以上が好ましい。しかしながら、１３重量％を越えると比重が大きくなり、さらに原料コスト増を招く。望ましくは１０重量％以下である。
【００１５】
ＢａＯ＋ＳｒＯ；
ＢａＯ＋ＳｒＯはＭｇＯ＋ＣａＯだけでは不十分な溶解性を改善するため及びＮａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏと共に膨張係数を上げるのに必要であり、８重量％未満ではその効果が十分ではなく、１０重量％以上が望ましい。しかしながら、１４重量％を越えると失透しやすくなると共に原料コスト増を招く。
【００１６】
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ；
ガラスの溶解性向上に有効であり、合計量が２０重量％未満では所望の溶融温度が得られない。好ましくは２１重量％以上である。一方、２７重量％以上ではガラスの失透温度が高くなりすぎ製板が困難となる。望ましくは２６重量％以下とする。
【００１７】
ＺｎＯ；
ＺｎＯは溶解性向上に有効であるが、揮発しやすく溶解炉を寿命を短くするため、２重量％以下であり、好ましくは１重量％以下である。
【００１８】
Ｌｉ2 Ｏ；
溶融温度を低下させる効果があるが、それ以上に歪点を低下させるため０．５重量％未満であり、実質的に含まないこと、すなわち０．２重量％未満が好ましい。
【００１９】
Ｎａ2 Ｏ；
溶解性を向上し、熱膨張率を増加させるのに有効である。さらにＫ2 Ｏとの相互作用により耐水性の向上に有効である。０．２重量％未満ではその効果がなく、０．５重量％以上が好ましい。しかしながら、少量の添加で歪点が大きく低下し、かつレンガの浸食性が増加するため、４重量％以下とする。好ましくは３．５重量％以下であり、３重量％以下が望ましく、さらに２重量％以下がより望ましい。
【００２０】
Ｋ2 Ｏ；
熱膨張率を増加させると共に歪点も上昇させる成分である。６重量％未満ではその効果が十分ではない。好ましくは７重量％以上であり、９．５重量％以上が望ましい。しかしながら、１４重量％を越えると失透し易くかつ耐水性が悪化する。１１重量％以下が好ましい。
【００２１】
Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ；
溶解性を改善し、特に熱膨張率を増加させるために必須である。合計量で８重量％未満では熱膨張率が小さくなりすぎる。好ましくは９重量％以上であり、１０重量％以上が望ましい。１４重量％を越えると歪点が低下するもしくは失透温度が上昇する。１３重量％以下が好ましい。
【００２２】
ＴｉＯ2 ；
必須成分ではないが、化学的耐久性の向上に効果がある。３重量％以上ではガラスが着色するので好ましくない。
【００２３】
そのため、上記目的を達成するための本発明の防火用板ガラスのより好ましい特徴構成は、
ＳｉＯ2 …５６〜６８ｗｔ％、
Ａｌ2 Ｏ3 …０．２〜４ｗｔ％、
ＺｒＯ2 …０〜２．５ｗｔ％、
Ｌｉ2 Ｏ …０〜０．５ｗｔ％、
Ｎａ2 Ｏ …０．２〜３．５ｗｔ％、
Ｋ2 Ｏ …７〜１１ｗｔ％、
ＭｇＯ …２〜６ｗｔ％、
ＣａＯ …６〜１０ｗｔ％、
ＳｒＯ …２〜１０ｗｔ％、
ＢａＯ …２〜１０ｗｔ％、
ＺｎＯ …０〜２ｗｔ％、
であり、かつ、
Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ …８〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ …８〜１５ｗｔ％、
ＳｒＯ＋ＢａＯ …８〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ…２０〜２７ｗｔ％、
ＳＯ3 ＋Ｓｂ2 Ｏ3 …０〜１ｗｔ％、
であり、
かつ、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が７５〜９５×１０-7／Ｋ、
かつ、歪点が５５０℃以上、
かつ、１０2 ポイズの温度が１５５０℃以下、
かつ、軟化点が７８０℃以上とする点にあり、
【００２４】
さらに好ましくは
ＳｉＯ2 …５８〜６６ｗｔ％、
Ａｌ2 Ｏ3 …０．５〜４ｗｔ％、
ＺｒＯ2 …０．２〜２．５ｗｔ％、
Ｌｉ2 Ｏ …０〜０．１ｗｔ％、
Ｎａ2 Ｏ …０．５〜３ｗｔ％、
Ｋ2 Ｏ …８〜１１ｗｔ％、
ＭｇＯ …２〜６ｗｔ％、
ＣａＯ …６〜１０ｗｔ％、
ＳｒＯ …２〜１０ｗｔ％、
ＢａＯ …２〜１０ｗｔ％、
ＺｎＯ …０〜１ｗｔ％、
であり、かつ、
Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ …９〜１３ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ …９〜１３ｗｔ％、
ＳｒＯ＋ＢａＯ …１０〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ…２１〜２６ｗｔ％、
ＳＯ3 ＋Ｓｂ2 Ｏ3 …０〜１ｗｔ％、
であり、
かつ、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が８０〜９０×１０-7／Ｋ、
かつ、歪点が５５０℃以上、
かつ、１０2 ポイズの温度が１５５０℃以下、
かつ、軟化点が７８０℃以上である点にある。
【００２５】
また、板ガラスに整形する際には、網入りにしてあってもよく、熱強化処理を施してあってもよい。
【００２６】
〔作用効果〕
つまり、上述の防火用板ガラスは耐熱性が高く、かつ、軟化点が７８０℃以上の高い値を示すので、甲種防火戸の耐火基準のテストを行った場合にも、割れずに良く耐え、かつ、所定時間経過してもガラス自体が軟化して、板ガラス保持部材（サッシ、フレーム）等から抜け落ちるような状況は発生しにくくなった。
また、網入りガラスとして防火用板ガラスを構成すれば、より一層防火性能を向上させることができるとともに、熱強化処理によっても防火性能を向上させることが出来る。
しかも、溶融温度が１５６０℃以下、作業温度が１１４０℃以下で、アルミナを含有するレンガを用いた溶融に際してはレンガ近傍で失透しにくく、かつ作業温度が失透温度より高いという特性を有するガラス組成物から形成してあるので、フロート法による高品質のガラス板の連続生産が可能で生産性が高いという利点がある。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
表１中サンプル１のガラス組成物を調整し、そのガラス組成物から板ガラスを成形し、甲種防火戸の加熱試験を行ったところ、図１に示すように表面温度が変化した。その結果、加熱１時間後に、板ガラスの表面温度は約７８０℃に達したものの、軟化点には至らず、変形してフレームから抜け落ちるなどの悪影響を生じることなく、十分試験に耐え、火災の類焼防止に役立つことが分かった。
【００２８】
【実施例】
表１の目標ガラス組成（サンプル１〜８）（重量％）となるように各原料を調合した。このとき、清澄剤としてボウ硝を用いた。調合したバッチをルツボに投入し、１５００℃で４時間溶融したあと流し出して徐冷した。このようにして得られたガラス試料の溶融温度（１０2ポアズの温度）、作業温度（１０4ポアズの温度）、失透温度、軟化点、歪点、熱膨張率、耐水性、レンガ近傍の失透性を測定した。
【００２９】
溶融温度および作業温度は以下のようにして測定した。７０ｃｃの白金ルツボにガラスを入れて１５５０℃で溶融してサンプルとした。このサンプルを試料引き下げ式高温粘度測定装置にセットして、試料溶融ガラス中に白金球をつるし、容器ごと試料を引き下げるときに白金球にかかる粘性抵抗を荷重として測定し、各温度での粘度を求めた。９００〜１５００℃の温度範囲で温度と粘度の関係を測定した。
【００３０】
失透温度は以下のように測定した。ガラスを粉砕して２８３０μｍのフルイを通り１０００μｍのフルイ上に留まったガラス粒２５ｇをはかり取り、幅１２ｍｍ、長さ２００ｍｍ、深さ９ｍｍの白金製ボートに上記ガラス粒を敷き詰め、ボートの長さ方向に適当な温度勾配を持つように温度設定された炉内で２時間保持する。炉から取り出した白金ボートを自然放冷させた後に、顕微鏡によって白金ボード上のガラスを観察し、失透が発生している最高温度をもって失透温度とした。
【００３１】
軟化点は以下のように測定した。
まず、縦３０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚さ５ｍｍのガラスのサンプルピースを作製する。温度制御された炉内にサンプルピースを入れ、棒状の圧子を一定荷重下で圧着しておく。温度制御により、前記圧子をサンプルピースに貫入させ、その貫入速度からガラス粘度の温度依存性を求める。その関係からｌｏｇη＝７．６５（ηはガラス粘度）となる温度を求め軟化点とした。
【００３２】
歪点は以下のように測定した。まず、縦３ｍｍ、横３ｍｍ、長さ５０ｍｍの直方体のガラス棒を作製した。このガラス棒をビーム曲げ式粘度測定装置にセットし、試料の長辺側の両端を固定して中央部分に荷重を加えてガラスのたわむ速度と温度の関係より歪点を求めた。
【００３３】
熱膨張係数は以下のように測定した。直径５ｍｍ、高さ１５ｍｍの円柱状のロッドを作製し、２５℃からガラスの降伏点まで温度とガラスの伸びを測定し、５０℃から３５０℃の間の熱膨張係数を計算した。
【００３４】
耐水性の測定は以下のようにした。ガラスを粉砕し、５９０μｍのフルイを通り４２０μｍのフルイ上に留まったガラス粒をエタノールにて洗浄し、乾燥した後、比重分をはかり取り、１００ｍｌの純水中にて８０℃で９４時間放置した後、重量減（％）を測定した。
【００３５】
レンガ近傍の失透性については以下のように測定した。ガラスカレット５０ｇと１０ｍｍ立方のアルミナレンガ片（Ａｌ2Ｏ3 ９５％）とを５０ｍｍ角、深さ１０ｍｍの白金容器に入れ、１５５０℃で２時間溶融した後、１０００℃で２４時間保持し、室温まで冷却したサンプルについて、レンガ近傍の失透の有無について観察した。失透が観察されなかったものは”○”、わずかに観察されたものは”△”、明らかに失透が成長しているものは”×”の記号で表示した。
【００３６】
（比較例）
サンプル９に示した比較例のガラス組成物を実施例と同様の方法で作製し、各特性を実施例と同じ方法で測定した。
【００３７】
各特性の測定結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
表１から、わかるように、本発明によるガラス組成物は、失透温度は作業温度以下、溶融温度は１５６０℃以下であり、レンガ近傍での失透性も良好であり、また、耐水性に優れかつ歪点が低いので、熱処理時のガラスの熱収縮が小さく、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が７５〜９５×１０7／Ｋで、フロート法でのガラスの連続生産に適しているという特性を維持しながら高い軟化点を有するために、このようなガラス組成物を用いて生産した板ガラスは、防火戸として高い性能を発揮することが分かる。
それに対して、サンプル９の建築用窓ガラスに用いられるソーダライムガラスに相当するガラス組成物は、軟化点が低く甲種防火戸の試験には耐えないことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加熱試験に基づく板ガラス温度の変移を示すグラフ
Claims (5)
- ＳｉＯ2 …５６〜６８ｗｔ％、
Ａｌ2 Ｏ3 …０．２〜５ｗｔ％、
ＺｒＯ2 …０〜３ｗｔ％、
Ｌｉ2 Ｏ …０〜０．５ｗｔ％、
Ｎａ2 Ｏ …０．２〜４ｗｔ％、
Ｋ2 Ｏ …６〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ …１〜１４ｗｔ％、
ＣａＯ …６〜１２ｗｔ％、
ＳｒＯ …０〜１２ｗｔ％、
ＢａＯ …０〜１３ｗｔ％、
ＺｎＯ …０〜２ｗｔ％、
からなり、
Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ …８〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ …８〜１５ｗｔ％、
ＳｒＯ＋ＢａＯ …８〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ…２０〜２７ｗｔ％、
ＳＯ3 ＋Ｓｂ2 Ｏ3 …０〜１ｗｔ％、
であり、
かつ、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が７５〜９５×１０-7／Ｋ、
かつ、歪点が５４０℃以上、
かつ、１０2 ポイズの温度が１５６０℃以下、
かつ、軟化点が７８０℃以上である防火用板ガラス。 - ＳｉＯ2 …５６〜６８ｗｔ％、
Ａｌ2 Ｏ3 …０．２〜４ｗｔ％、
ＺｒＯ2 …０〜２．５ｗｔ％、
Ｌｉ2 Ｏ …０〜０．５ｗｔ％、
Ｎａ2 Ｏ …０．２〜３．５ｗｔ％、
Ｋ2 Ｏ …７〜１１ｗｔ％、
ＭｇＯ …２〜６ｗｔ％、
ＣａＯ …６〜１０ｗｔ％、
ＳｒＯ …２〜１０ｗｔ％、
ＢａＯ …２〜１０ｗｔ％、
ＺｎＯ …０〜２ｗｔ％、
であり、かつ、
Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ …８〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ …８〜１５ｗｔ％、
ＳｒＯ＋ＢａＯ …８〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ…２０〜２７ｗｔ％、
ＳＯ3 ＋Ｓｂ2 Ｏ3 …０〜１ｗｔ％、
であり、
かつ、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が７５〜９５×１０-7／Ｋ、かつ、歪点が５５０℃以上、
かつ、１０2 ポイズの温度が１５５０℃以下、
かつ、軟化点が７８０℃以上である防火用板ガラス。 - ＳｉＯ2 …５８〜６６ｗｔ％、
Ａｌ2 Ｏ3 …０．５〜４ｗｔ％、
ＺｒＯ2 …０．２〜２．５ｗｔ％、
Ｌｉ2 Ｏ …０〜０．１ｗｔ％、
Ｎａ2 Ｏ …０．５〜３ｗｔ％、
Ｋ2 Ｏ …８〜１１ｗｔ％、
ＭｇＯ …２〜６ｗｔ％、
ＣａＯ …６〜１０ｗｔ％、
ＳｒＯ …２〜１０ｗｔ％、
ＢａＯ …２〜１０ｗｔ％、
ＺｎＯ …０〜１ｗｔ％、
であり、かつ、
Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ …９〜１３ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ …９〜１３ｗｔ％、
ＳｒＯ＋ＢａＯ …１０〜１４ｗｔ％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ…２１〜２６ｗｔ％、
ＳＯ3 ＋Ｓｂ2 Ｏ3 …０〜１ｗｔ％、
であり、
かつ、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が８０〜９０×１０-7／Ｋ、
かつ、歪点が５５０℃以上、
かつ、１０2 ポイズの温度が１５５０℃以下、
かつ、軟化点が７８０℃以上である防火用板ガラス。 - 網入りである請求項１〜３のいずれか１項に記載の防火用板ガラス。
- 熱強化処理を施してある請求項１〜３のいずれか１項に記載の防火用板ガラス。
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