JPH1135317A - Production of pollucite composition - Google Patents

Production of pollucite composition

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JPH1135317A
JPH1135317A JP18870297A JP18870297A JPH1135317A JP H1135317 A JPH1135317 A JP H1135317A JP 18870297 A JP18870297 A JP 18870297A JP 18870297 A JP18870297 A JP 18870297A JP H1135317 A JPH1135317 A JP H1135317A
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JP
Japan
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composition
arc melting
electric furnace
arc
producing
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JP18870297A
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Japanese (ja)
Inventor
Naomichi Miyagawa
直通 宮川
Nobuhiro Shinohara
伸広 篠原
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily obtain a vitrified compsn. having little impurities, high heat resistance and low thermal expansion by subjecting a source material which can produce a pollucite compsn. to arc melting in an atmosphere of Ar, He or Ne in the specified concentration in an arc melting electric furnace and the rapidly cooling the molten material. SOLUTION: A source material (e.g. cesium carbonate, low sodium alumina and high purity silica sand) is mixed preferably in a specified molar ratio (Cs2 O: Al2 O3 :SiO2 =1:1:4), heat treated at 1000 to 1200 deg.C, subjected to arc melting in an arc melting electric furnace, and then rapidly cooled. The electric furnace used is preferably lined with a hot-melt cast refractory material which can be used preferably even at 2000 deg.C (such as alumina-zirconia) and arc melting is preferably performed in an atmosphere of >=80 vol.% inert gas comprising one or more gases of Ar, He and Ne formed by blowing through a penetrating hole 5 formed in the longitudinal direction in the center of a graphic electrode 4. The obtd. compsn. is preferably cesium aluminosilicate expressed by Cs2 O:xAl2 O3 :ySiO2 , wherein (x) is 0.5 to 1 and (y) is 2 to 8.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ポルーサイト組成
物の製造方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a porucite composition.

【0002】[0002]

【従来の技術】高温耐火物セラミックス材料は、耐火性
という相反する用途からそれらの材料を合成し、形状化
するためにきわめて高い温度を必要とする。それら耐火
性の高い材料の製品を合成するには標準的な装置では難
しく、生産段階ではあまりに不経済であった。このよう
な状況は、鉄鋼窯、ガラス窯などの耐火物によく見られ
たが、ポルーサイトについても同様のことがいえる。ポ
ルーサイトは量論比でCs2 O・Al23 ・4SiO
2 のアルミノシリケートの酸化物材料である。その融点
は、1900〜2000℃ともっとも耐火性の高いシリ
ケートである。この高い耐熱性に加えて、低弾性率、低
い熱膨張率(0〜1000℃の温度範囲で2〜3×10
-6/℃)を示す。したがって、熱衝撃にも強く、高温の
過酷な条件での使用に耐え得る材料である。このような
優れた物性を有するにもかかわらず、実用化にいたらな
い理由としては、この高い耐熱性故、合成、溶融しガラ
ス組成物を得ることが一般的な方法では困難であったこ
とによる。米国特許第3,723,140はポルーサイ
トが主結晶のガラスセラミックスの作製方法を開示して
いる。それによるとその前駆体となるガラスの作製には
ロジウムるつぼを用いジルコニア発熱体を電極として1
800〜2000℃の温度で溶融している。このような
合成方法では、急冷することが困難であり良好な非晶質
体を得ることが難しい。特に、生産段階において大量に
合成することはほとんど不可能である。また特開平5−
155657では、カリウムイオン等を含むゼオライト
中にセシウムイオンを置換、仮焼し低温でガラスを作製
後、セラミックスを作製する方法を開示している。しか
し、このような合成方法では低温で非晶質体を得ること
は可能であるが、製造工程の工程数が多く煩雑であると
いう問題がある。
2. Description of the Related Art High-temperature refractory ceramic materials require extremely high temperatures in order to synthesize and shape them from the conflicting uses of fire resistance. It was difficult to synthesize products made of these highly refractory materials using standard equipment, and it was too uneconomical at the production stage. Such a situation is often seen in refractories such as steel kilns and glass kilns, but the same can be said for porusite. Polucite is stoichiometric in Cs 2 O.Al 2 O 3 .4SiO
2 is an aluminosilicate oxide material. Its melting point is 1900 to 2000 ° C., which is the highest refractory silicate. In addition to this high heat resistance, a low modulus of elasticity and a low coefficient of thermal expansion (2 to 3 × 10
-6 / ° C). Therefore, the material is resistant to thermal shock and can withstand use under severe conditions of high temperature. Despite having such excellent physical properties, the reason why it does not lead to practical use is that it is difficult to synthesize and melt to obtain a glass composition by a general method because of its high heat resistance. . U.S. Pat. No. 3,723,140 discloses a method of making glass ceramics with porusite as the main crystal. According to this, a rhodium crucible was used for the production of glass as a precursor thereof, and a zirconia heating element was used as an electrode.
Melted at a temperature of 800 to 2000 ° C. In such a synthesis method, it is difficult to quench rapidly and it is difficult to obtain a good amorphous body. In particular, it is almost impossible to synthesize in large quantities at the production stage. Japanese Patent Laid-Open No. 5-
155657 discloses a method of substituting cesium ions in zeolite containing potassium ions and the like, calcining the glass at a low temperature, and then manufacturing a ceramic. However, although it is possible to obtain an amorphous body at a low temperature by such a synthesis method, there is a problem that the number of manufacturing steps is large and complicated.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの従
来の技術を背景とし、ポルーサイト組成のガラス組成物
を容易に作製し、提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to easily prepare and provide a glass composition having a porucite composition on the basis of these conventional techniques.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、従来技
術が持つ種々の問題点を解消しようとするものでポルー
サイト組成からなるガラス化組成物を容易に提供するも
のである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve various problems of the prior art and to easily provide a vitrified composition having a porucite composition.

【0005】本発明は、前述の問題を解決すべくなされ
たものであり第1の発明はポルーサイト組成物を生成し
うる原料を、アーク溶融電気炉内で、80容積%以上の
Ar、HeまたはNeのいずれかの雰囲気下でアーク溶
融し、ついで急冷すること特徴とするポルーサイト組成
物の製造方法であり、第2の発明はポルーサイト組成物
を生成しうる原料を黒鉛電極を備えたアーク溶融電気炉
内で80容積%以上がAr、HeまたはNeのいずれか
1以上からなる不活性ガスを黒鉛電極の中心部長手方向
に形成した中空孔より吹き込みながらアーク溶融しつい
で急冷することを特徴とするポルーサイト組成物の製造
方法を提供するものである。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. A first invention is to provide a raw material capable of producing a porucite composition in an arc melting electric furnace in which 80% by volume or more of Ar, He or A method for producing a porusite composition, which comprises arc-melting in any atmosphere of Ne, followed by quenching. In the furnace, 80% by volume or more of Ar, He, or Ne is blown through a hollow formed in the longitudinal direction of the central portion of the graphite electrode through an inert gas composed of at least one of Ar, He, and Ne, followed by arc melting and quenching. It is intended to provide a method for producing a porucite composition.

【0006】このように、本発明は、ポルーサイト原料
を、アーク溶融電気炉内で、一般的な方法としては、8
0容積%以上のAr、HeまたはNeいずれか1以上の
雰囲気下で溶融すればよいのであり、そして望ましい具
体的な手段としては、中空部を形成した黒鉛電極を用
い、該電極の中空部より80容積%以上がAr、Heま
たはNeのいずれか1以上からなる不活性ガスを吹き込
みながらアーク溶融すればよいのである。
As described above, according to the present invention, a raw material of porusite is placed in an arc melting electric furnace in a general method as follows.
The melting may be performed in an atmosphere of at least one of Ar, He, and Ne of 0% by volume or more. As a preferable specific means, a graphite electrode having a hollow portion is used. The arc melting may be performed while blowing an inert gas containing 80% by volume or more of any one of Ar, He and Ne.

【0007】そして、これらの発明において、望ましい
態様の1つは、アーク溶融した組成を水中に出湯し急冷
することであり、それが可能だということである。
In these inventions, one of the desirable embodiments is to discharge the arc-melted composition into water and quench it, and this is possible.

【0008】また、他の望ましい態様の1つは、アーク
溶融する電気炉の内張り耐火物として熱溶融鋳造耐火物
を用いることであり、このようにすることにより不純物
成分の少ない高純度のポルーサイト組成物が得られる。
Another desirable embodiment is to use a hot-melt cast refractory as a lining refractory of an electric furnace for melting an arc, whereby a high-purity porusite composition having a small amount of impurity components is obtained. Things are obtained.

【0009】このように、本発明において採用するアー
ク溶融電気炉の好ましい態様は、アーク溶融電気炉の内
張が溶融鋳造耐火物で構成されているものである。
As described above, in a preferred embodiment of the arc melting electric furnace employed in the present invention, the lining of the arc melting electric furnace is formed of a molten cast refractory.

【0010】まず、本発明の電気炉について、図1に示
したアーク溶融電気炉装置の断面図を参照して説明す
る。図1において、単相のアーク溶融電気炉は、水冷管
2が設けられた鉄製の窯1の内部に耐火物3により内張
りされ構成されている。そのアーク溶融炉の黒鉛電極4
の中心部に上下方向(長手方向)へ貫通孔5があり、こ
の貫通孔5上部からガスボンベ10に充填されているO
2 20容積%以下のAr、He、Ne等の気体6が吹き
込める構造になっている。黒鉛電極4は溶融組成物であ
るガラスの湯面位置の変化により上下、左右に移動で
き、またアーク溶融電気炉は図示されてないが内容物が
流し出せるよう傾動できる構造となっている。
First, the electric furnace of the present invention will be described with reference to the cross-sectional view of the electric arc melting furnace shown in FIG. In FIG. 1, the single-phase arc melting electric furnace is configured such that a refractory 3 is lined inside an iron kiln 1 provided with a water cooling tube 2. Graphite electrode 4 of the arc melting furnace
There is a through-hole 5 in the vertical direction (longitudinal direction) at the center of the hole, and O filled in the gas cylinder 10 from above the through-hole 5.
2. The structure is such that a gas 6 such as Ar, He, Ne or the like of 20% by volume or less can be blown. The graphite electrode 4 can be moved up and down, left and right by changing the molten metal surface position of the glass as the molten composition, and the arc melting electric furnace is not shown but can be tilted so that the contents can flow out.

【0011】本発明に使用する耐火物は、高い温度にお
いても使用可能なアルミナ系、アルミナ−シリカ系ある
いはアルミナジルコニア系、ジルコニア系耐火物を用い
るのがよい。しかし、焼結煉瓦では2000℃の高温に
なったときに、炉材から組成物が多量に混入し、高耐熱
性、低膨張率を兼ね備えた本発明で目的とする所望のポ
ルーサイト組成物が得られにくくなるため、2000℃
でも使用可能である前記同系での熱溶融鋳造耐火物を使
用するのが好ましい。
The refractory used in the present invention is preferably an alumina-based, alumina-silica-based, alumina-zirconia-based, or zirconia-based refractory which can be used even at a high temperature. However, in the case of a sintered brick, when the temperature becomes high as 2000 ° C., a large amount of the composition is mixed in from the furnace material, and the desired porucite composition aimed at by the present invention having both high heat resistance and low expansion coefficient is obtained. 2000 ℃
However, it is preferable to use a hot-melt cast refractory of the same type that can be used.

【0012】原料粉末は、セシウム源としては炭酸セシ
ウム、硝酸セシウムなどのセシウム塩を用いることが好
ましい。そして、アルミナおよびシリカ源には天然で産
出するコランダム、ケイ砂などでよく、どの原料も純度
が95%以上のものを使用した方が好ましい。純度を9
5%以上とすることが好ましい理由としては、純度が9
5以下であると原料中に含まれる不純物によりポルーサ
イトの耐熱性が低下するためである。使用するセシウム
塩は吸水性が高いため十分乾燥し混合するか、原料とな
る各種類の粉末を所定量混合後、一度1000〜120
0℃位の低温で熱処理し、原料として使用する方が好ま
しい。ポルーサイトの量論比はモル比でCs2 O:Al
23 :SiO2 =1:1:4である。本発明で製造す
るポルーサイト組成物はCs2 O、Al23 、SiO
2 の金属酸化物組成が、モル比でCs2 O:xAl2
3 :ySiO2 がx=0.5〜1、y=2〜8であるこ
とが好ましい。化学組成比を上記の様に限定した理由と
して、x<0.5、y<2あるいはx>1、y>8で
は、目的のポルーサイト以外に他のセシウムアルミニウ
ムシリケートであるCsAlSiO4 やムライト、また
は出発原料となっているアルミナ、シリカが混合相とし
て得られ、ポルーサイトの利点である高耐熱性、低い熱
膨張率を損なうためである。
In the raw material powder, it is preferable to use a cesium salt such as cesium carbonate or cesium nitrate as a cesium source. The alumina and silica sources may be naturally occurring corundum, silica sand, or the like, and it is preferable to use any raw material having a purity of 95% or more. 9 purity
It is preferable that the content be 5% or more because the purity is 9%.
If the number is less than 5, the heat resistance of the porusite decreases due to impurities contained in the raw material. The cesium salt to be used has a high water absorption, and is sufficiently dried and mixed, or after mixing a predetermined amount of each type of powder as a raw material, once from 1000 to 120
It is preferable to heat-treat at a low temperature of about 0 ° C. and use it as a raw material. The stoichiometric ratio of porusite is Cs 2 O: Al in molar ratio.
2 O 3 : SiO 2 = 1: 1: 4. The porusite composition produced according to the present invention comprises Cs 2 O, Al 2 O 3 , SiO
2 in a molar ratio of Cs 2 O: xAl 2 O
3 : It is preferable that x = 0.5 to 1 and y = 2 to 8 in ySiO 2 . The reason for limiting the chemical composition ratio as described above is that when x <0.5, y <2 or x> 1, y> 8, other than the target porusite, other cesium aluminum silicates such as CsAlSiO 4 and mullite, or This is because alumina and silica as starting materials are obtained as a mixed phase, which impairs high heat resistance and low coefficient of thermal expansion, which are advantages of porucite.

【0013】溶融方法については、前述のアーク溶融電
気炉の中に原料投入口から原料7を投入し、初期の段階
は黒鉛電極同士を接触させてアーク放電加熱により溶解
する。そして、生成した溶融ガラスの増加に伴い、少し
ずつ黒鉛電極の間隔を広げていく。その黒鉛電極は溶融
ガラスに接触していても溶融は可能であるが、好ましく
は溶融ガラスの溶融液面より20〜30mm上方に離し
て行うのがよい。そして黒鉛電極の中心部よりO2 20
容積%以下のAr、He、Neなどの気体を吹き込み、
前記ガスのプラズマ化による放電加熱から数万℃の温度
を容易に得ることができ、ポルーサイト組成のガラス化
物を得ることができる。
As for the melting method, the raw material 7 is charged into the above-described arc melting electric furnace from the raw material charging port, and in the initial stage, the graphite electrodes are brought into contact with each other and melted by arc discharge heating. Then, as the generated molten glass increases, the interval between the graphite electrodes is gradually increased. The graphite electrode can be melted even when it is in contact with the molten glass, but it is preferably separated from the surface of the molten glass by 20 to 30 mm above the molten liquid surface. And O 2 20 from the center of the graphite electrode
Blowing a gas such as Ar, He, Ne, etc., by volume
A temperature of tens of thousands of degrees can be easily obtained from the discharge heating by the gasification of the gas, and a vitrified material having a porucite composition can be obtained.

【0014】本発明でこのアーク溶融は、溶融中におけ
る雰囲気として、前記不活性ガスの雰囲気となればよい
のであるが、具体的には黒鉛電極として中空電極を用い
ることで望ましく達成しうる。
In the present invention, the arc melting may be carried out under an atmosphere of the above-mentioned inert gas as the atmosphere during melting. Specifically, it can be desirably achieved by using a hollow electrode as a graphite electrode.

【0015】黒鉛電極の中心に設けられた貫通孔は、黒
鉛電極の直径に対して1/2〜1/3でよく、電極先端
もしくは先端近傍でガスが放出される構造となっていれ
ばよい。供給されるガスが安定してプラズマ化されるた
めに構造はガスが漏れないような構造にする必要がある
ので、このような点からすれば、ガスの供給は電極先端
とする方が制御し易い。この黒鉛電極の孔より吹き込ま
れる気体は、濃度の高いAr、He、Neが好ましく、
2 やO2 は好ましくない。その理由は、N2ガスの濃
度が高いとポルーサイト組成物中に窒化物が生成され、
高耐熱性、低膨張性が損なわれるからであり、またO2
ガス濃度が高いと黒鉛電極と反応して生成するCOが増
え、溶融組成物との接触によりN2 ガスの影響と同様
に、高耐熱性、低膨張性が損なわれるからである。特
に、ArとO2 の混合気体を使用する場合には、さらに
2 の割合が高いほど高い酸化度を得られるが、発生す
るプラズマが不安定となり、高い温度を得ることが難し
くなるので好ましくない。
The diameter of the through hole provided at the center of the graphite electrode may be 1/2 to 1/3 of the diameter of the graphite electrode, and it is sufficient if gas is released at or near the electrode tip. . In order to stably convert the supplied gas into plasma, the structure must be such that the gas does not leak. In this regard, the gas supply should be controlled at the tip of the electrode. easy. The gas blown from the holes of the graphite electrode is preferably Ar, He, or Ne having a high concentration.
N 2 and O 2 are not preferred. The reason is that when the concentration of N 2 gas is high, nitrides are formed in the porucite composition,
High heat resistance, because low expansion is impaired, also O 2
This is because if the gas concentration is high, the amount of CO generated by reacting with the graphite electrode increases, and the contact with the molten composition impairs the high heat resistance and the low expansion property as well as the influence of N 2 gas. In particular, when a mixed gas of Ar and O 2 is used, the higher the proportion of O 2 , the higher the degree of oxidation can be obtained, but the generated plasma becomes unstable, and it is difficult to obtain a high temperature. Absent.

【0016】このような観点から、本発明においてアー
ク溶融下に導入されるガスとしては、純度が80容積%
以上がAr、HeまたはNeの1種または2種以上から
なるものの使用が必要で、特に90容積%以上の純度の
ものの使用が望ましい。黒鉛電極は、ガラス化原料の溶
融初期においては黒鉛電極が接触した状態でのアーク放
電によりガラス湯面に接した状態で配置する。この段階
では黒鉛による溶融ガラス組成物の炭素成分による汚染
は少しあるが、ガラス溶融物が生成すれば黒鉛電極を上
昇させ、電極間隔を広げてAr、He、Neなどの気体
を吹き込みプラズマ化し、加熱するので、不純物や着色
の少ないガラスを得ることができる。ガラスの溶融の
際、プラズマイオン発生に必要な気体の流量は、10リ
ットル/min程度必要である。その流量が少ないとア
ーク放電が大きくなり、また多いとプラズマが安定しな
いため好ましくない。
From this viewpoint, the gas introduced under arc melting in the present invention has a purity of 80% by volume.
Above, it is necessary to use one or more of Ar, He and Ne, and it is particularly desirable to use one having a purity of 90% by volume or more. The graphite electrode is disposed in a state of being in contact with the glass surface by arc discharge in a state where the graphite electrode is in contact at the initial stage of melting of the vitrification raw material. At this stage, graphite is slightly contaminated by the carbon component of the molten glass composition, but if a glass melt is generated, the graphite electrodes are raised, the electrodes are widened, and gases such as Ar, He, Ne, etc. are blown into plasma, By heating, glass with less impurities and coloring can be obtained. When the glass is melted, the flow rate of gas required for generating plasma ions needs to be about 10 liter / min. If the flow rate is small, the arc discharge increases, and if the flow rate is large, the plasma becomes unstable, which is not preferable.

【0017】以上の方法により十分溶融されたポルーサ
イト組成物をもたらすガラスはアーク溶融炉を傾動して
出湯口9より水中に出湯することにより、ガラスカレッ
トを得ることが可能となる。
The glass which provides the porusite composition which has been sufficiently melted by the above-mentioned method can be glass cullet obtained by tilting the arc melting furnace and discharging the water into the water from the tap hole 9.

【0018】このように、本発明のアーク溶融法は高い
温度を容易に得られ、水冷などの方法で急冷が容易であ
る。したがって、2000℃という温度が必要なポルー
サイト組成のガラスを容易かつ大量に得ることが可能と
なる。
As described above, the arc melting method of the present invention can easily obtain a high temperature, and can be rapidly cooled by a method such as water cooling. Therefore, it becomes possible to easily and in large quantities obtain a glass having a porousite composition requiring a temperature of 2000 ° C.

【0019】[0019]

【実施例】本発明は、以下の実施例でさらに詳しく説明
するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定され
るものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0020】(実施例1)ポルーサイトガラス組成物を
合成するために、原料として炭酸セシウム、低ソーダア
ルミナ、高純度ケイ砂を溶融後、モル比で1:1:4と
なるように混合した。これを図1に示した内張りがアル
ミナシリカ系の溶融鋳造耐火物(重量分析値で、アルミ
ナ79%、シリカ16%、その他5%からなる旭硝子株
式会社製耐火物CB−M)のアーク溶融電気炉に投入し
た。溶解初期段階では、黒鉛電極を接触させ、その接触
アーク放電により溶解した。ある程度溶融物が生成され
たあと、少しずつ電極を広げ、上昇させ、Arガス(濃
度95%以上)を黒鉛電極(外径150mm)の孔(内
径50mm)から10リットル/min流しながらプラ
ズマ放電により完全に溶融した。この溶融物を電気炉を
傾動させて水槽中に流し込み、ガラスカレットを得た。
Example 1 In order to synthesize a porucite glass composition, cesium carbonate, low soda alumina, and high-purity silica sand were melted as raw materials and then mixed in a molar ratio of 1: 1: 4. did. This is shown in FIG. 1 by an arc melting electric furnace of an alumina-silica-based fused cast refractory (a refractory CB-M manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. composed of 79% of alumina, 16% of silica, and 5% of others by weight analysis). The furnace was charged. In the initial stage of dissolution, the graphite electrode was brought into contact and melted by the contact arc discharge. After a certain amount of melt is generated, the electrode is gradually spread and raised, and Ar gas (concentration of 95% or more) is caused to flow by plasma discharge while flowing 10 liter / min from the hole (inner diameter 50 mm) of the graphite electrode (outer diameter 150 mm). It melted completely. The melt was poured into a water tank by tilting the electric furnace to obtain a glass cullet.

【0021】得られたポルーサイト組成ガラスは無色透
明であった。溶融後のガラス組成Cs2 O:Al2
3 :SiO2 は1:1.1:4.5となっていた。この
ガラスを1400℃で結晶化、粉砕し、粉末X線回折に
より同定を行ったところ、ポルーサイトの単一相であっ
た。この粉末を1000kg/cm2 で成形し、150
0℃で熱処理後、熱膨張率を測定した結果2.7×10
-6/℃と低膨張であった。
The obtained glass of porusite composition was colorless and transparent. Glass composition after melting Cs 2 O: Al 2 O
3: SiO 2 is 1: 1.1: has been a 4.5. The glass was crystallized at 1400 ° C., pulverized, and identified by powder X-ray diffraction. As a result, it was found to be a single phase of porusite. This powder was molded at 1000 kg / cm 2 ,
After heat treatment at 0 ° C., the thermal expansion coefficient was measured.
The expansion was as low as -6 / ° C.

【0022】(実施例2)ポルーサイトガラス組成物を
合成するために、原料として炭酸セシウム、低ソーダア
ルミナ、高純度ケイ砂を溶融後、モル比で1.1:1:
4となるように混合した。これを一度、抵抗加熱電気炉
を用い、1200℃で熱処理し、解砕した。その粉末を
図1に示した内張りがアルミナ−ジルコニア系溶融鋳造
耐火物(重量分析値で、アルミナ46%、ジルコニア4
1%、シリカ12%、その他1%からなる旭硝子株式会
社製耐火物ZB−1711)のアーク溶融電気炉に投入
した。溶解初期段階では、黒鉛電極を接触させ、その接
触アーク放電により溶解した。ある程度溶融物が生成さ
れたあと、少しずつ電極を広げ、上昇させ、Arガス
(濃度95%以上)を黒鉛電極(外径150mm)の孔
(内径50mm)から10リットル/min流しながら
プラズマ放電により完全に溶融した。この溶融物を電気
炉を傾動させて水槽中に流し込み、ガラスカレットを得
た。
Example 2 In order to synthesize a porucite glass composition, cesium carbonate, low soda alumina, and high-purity silica sand were melted as raw materials, and the molar ratio was 1.1: 1:
4 and mixed. This was once subjected to a heat treatment at 1200 ° C. using a resistance heating electric furnace to be crushed. The powder was lined with an alumina-zirconia-based molten cast refractory (46% alumina, zirconia 4 by weight analysis) as shown in FIG.
The refractory ZB-1711 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. consisting of 1%, silica 12% and other 1% was charged into an electric arc melting furnace. In the initial stage of dissolution, the graphite electrode was brought into contact and melted by the contact arc discharge. After a certain amount of melt is generated, the electrode is gradually spread and raised, and Ar gas (concentration of 95% or more) is caused to flow by plasma discharge while flowing 10 liter / min from the hole (inner diameter 50 mm) of the graphite electrode (outer diameter 150 mm). It melted completely. The melt was poured into a water tank by tilting the electric furnace to obtain a glass cullet.

【0023】得られたポルーサイト組成ガラスは若干黄
色みを帯びていたが透明であった。溶融後のガラス組成
は、ほぼ量論比となっていた。そして、ガラス内部のジ
ルコニアの混入量は0.5wt%以下であった。このガ
ラスを1400℃で結晶化した。結晶化したガラスを粉
砕し、粉末X線回折により同定を行ったところ、ポルー
サイトの単一相であった。この粉末を1000kg/c
2 で成形し、1500℃で熱処理後、熱膨張率を測定
した結果2.5×10-6/℃と低膨張であった。
The resulting glass with porusite composition was slightly yellowish but transparent. The glass composition after melting was almost stoichiometric. The amount of zirconia mixed in the glass was 0.5 wt% or less. The glass was crystallized at 1400 ° C. The crystallized glass was pulverized and identified by powder X-ray diffraction. As a result, it was found to be a single phase of porusite. 1000 kg / c of this powder
After molding at m 2 and heat treatment at 1500 ° C., the coefficient of thermal expansion was measured. The result was a low expansion of 2.5 × 10 −6 / ° C.

【0024】(比較例)ポルーサイトガラス組成物を合
成するために、原料として炭酸セシウム、低ソーダアル
ミナ、高純度ケイ砂を溶融後、モル比で1:1:4とな
るように混合した。これを図1に示した内張りがアルミ
ナシリカ系の溶融鋳造耐火物(重量分析値で、アルミナ
79%、シリカ16%、その他5%からなる旭硝子株式
会社製耐火物CB−M)のアーク溶融電気炉に投入し
た。溶解初期段階では、黒鉛電極を接触させ、その接触
アーク放電により溶解した。ある程度溶融物が生成され
たあと、少しずつ電極を広げ、上昇させ、O2 30容積
%Arガス(濃度955以上)を黒鉛電極(外径150
mm)の孔(内径50mm)から10リットル/min
流しながら完全に溶融した。この溶融物を電気炉を傾動
させて水槽中に流し込み、ガラスカレットを得た。
Comparative Example In order to synthesize a porucite glass composition, cesium carbonate, low soda alumina, and high-purity silica sand were melted as raw materials and mixed at a molar ratio of 1: 1: 4. . This is shown in FIG. 1 by an arc melting electric furnace of an alumina-silica-based fused cast refractory (a refractory CB-M manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. composed of 79% of alumina, 16% of silica, and 5% of others by weight analysis). The furnace was charged. In the initial stage of dissolution, the graphite electrode was brought into contact and melted by the contact arc discharge. After a certain amount of melt is generated, the electrode is gradually spread and raised, and O 2 30% by volume Ar gas (concentration: 955 or more) is supplied to a graphite electrode (outer diameter: 150%).
mm) from the hole (inner diameter 50 mm)
It melted completely while flowing. The melt was poured into a water tank by tilting the electric furnace to obtain a glass cullet.

【0025】得られたポルーサイト組成ガラスは黒みが
かっていた。溶融後のガラス組成Cs2 O:Al2
3 :SiO2 は1:1.1:4.3となっており不純物
として炭素成分が0.5%混入していた。このガラスを
1400℃で結晶化、粉砕し、粉末X線回折により同定
を行ったところ、ポルーサイトの単一相であった。この
粉末を1000kg/cm2 で成形し、1500℃で熱
処理後、熱膨張率を測定した結果3.7×10-6/℃で
あった。また、得られた焼結体中に多数の気泡が確認さ
れた。
The obtained glass of porusite composition had a dark tint. Glass composition after melting Cs 2 O: Al 2 O
3 : SiO 2 was 1: 1.1: 4.3, and 0.5% of carbon component was mixed as an impurity. The glass was crystallized at 1400 ° C., pulverized, and identified by powder X-ray diffraction. As a result, it was found to be a single phase of porusite. This powder was molded at 1000 kg / cm 2 , heat-treated at 1500 ° C., and the coefficient of thermal expansion was measured. As a result, it was 3.7 × 10 −6 / ° C. In addition, many bubbles were confirmed in the obtained sintered body.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によれば、高耐熱性、低熱膨張性
を有するポルーサイト組成物をその特性を損なうことな
く、大量にかつ容易に得ることができる。
According to the present invention, a large amount of a porusite composition having high heat resistance and low thermal expansion can be easily obtained without impairing its properties.

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

【図1】本発明方法に使用するアーク溶融電気炉の断面
説明図
FIG. 1 is an explanatory sectional view of an arc melting electric furnace used in the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:窯 2:水冷管 3:耐火物 4:黒鉛電極 5:貫通孔 6:気体 7:ガラス原料 8:溶融ガラス 9:出湯口 10:ガスボンベ 1: kiln 2: water cooling tube 3: refractory 4: graphite electrode 5: through hole 6: gas 7: glass raw material 8: molten glass 9: tap hole 10: gas cylinder

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ポルーサイト組成物を生成しうる原料をア
ーク溶融電気炉内で80容積%以上のAr、Heまたは
Neのいずれか1つ以上の雰囲気下でアーク溶融し、つ
いで急冷することを特徴とするポルーサイト組成物の製
造方法。
A raw material capable of producing a porousite composition is arc-melted in an arc-melting electric furnace under an atmosphere of at least one of Ar, He, and Ne of 80% by volume or more, and then rapidly cooled. A method for producing a porucite composition.
【請求項2】ポルーサイト組成物を生成しうる原料を、
黒鉛電極を備えたアーク溶融電気炉内で、80容積%以
上がAr、HeまたはNeのいずれか1つ以上からなる
不活性ガスを黒鉛電極の中心部長手方向に形成した中空
孔より吹き込みながらアーク溶融し、ついで急冷するこ
とを特徴とするポルーサイト組成物の製造方法。
2. A raw material capable of producing a porucite composition,
In an arc melting electric furnace equipped with a graphite electrode, an arc is blown by blowing an inert gas containing 80% by volume or more of any one of Ar, He, and Ne through a central hole formed in a longitudinal direction of a central portion of the graphite electrode. A method for producing a porucite composition, which comprises melting and then quenching.
【請求項3】ポルーサイト組成物が、Cs2 O:xAl
23 :ySiO2 (ここでx=0.5〜1、y=2〜
8)からなるセシウムアルミノシリケートである請求項
1または2記載のポルーサイト組成物の製造方法。
3. The method of claim 1, wherein the porusite composition is Cs 2 O: xAl.
2 O 3 : ySiO 2 (where x = 0.5 to 1, y = 2 to 2)
The method for producing a porusite composition according to claim 1 or 2, which is a cesium aluminosilicate consisting of 8).
【請求項4】アーク溶融後水中に出湯し、急冷すること
を特徴とする請求項1〜3いずれかに記載のポルーサイ
ト組成物の製造方法。
4. The method for producing a porusite composition according to claim 1, wherein the molten metal is poured into water after the arc melting and quenched.
【請求項5】アーク溶融を、熱溶融鋳造耐火物を内張り
とした電気炉内で行うことを特徴とする請求項1〜4の
いずれかに記載のポルーサイト組成物の製造方法。
5. The method for producing a porousite composition according to claim 1, wherein the arc melting is performed in an electric furnace lined with a hot-melt cast refractory.
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