JPS593946B2 - アルミノ珪酸塩ガラス - Google Patents
アルミノ珪酸塩ガラスInfo
- Publication number
- JPS593946B2 JPS593946B2 JP12912979A JP12912979A JPS593946B2 JP S593946 B2 JPS593946 B2 JP S593946B2 JP 12912979 A JP12912979 A JP 12912979A JP 12912979 A JP12912979 A JP 12912979A JP S593946 B2 JPS593946 B2 JP S593946B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- mgo
- temperature
- molar ratio
- cao
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアルミノ珪酸塩ガラスの改良に関する。
アルミノ珪酸塩ガラスは、耐熱性であり、また耐水、耐
風化性が優れ、線膨張率も小さい等の特性を持っている
ので、燃焼管、ガラス繊維素材等に使用されている。
風化性が優れ、線膨張率も小さい等の特性を持っている
ので、燃焼管、ガラス繊維素材等に使用されている。
従来実用化されているアルミノ珪酸塩ガラス、即ち、一
般式 RO−AA203−8iO(ただし、RはCa
t Mg を等のアルカリ土類金属を表わす)で表わさ
れるアルミノ珪酸塩ガラスの代表的なものとしては、例
えばアメリカのOCF社が開発した通称Sガラスと呼ば
れる特殊ガラス繊維素材、Cor−ning社の燃焼管
ガラス(≠172OLさらに通称Eガラスと呼ばれる繊
維用ガラスが知られている。
般式 RO−AA203−8iO(ただし、RはCa
t Mg を等のアルカリ土類金属を表わす)で表わさ
れるアルミノ珪酸塩ガラスの代表的なものとしては、例
えばアメリカのOCF社が開発した通称Sガラスと呼ば
れる特殊ガラス繊維素材、Cor−ning社の燃焼管
ガラス(≠172OLさらに通称Eガラスと呼ばれる繊
維用ガラスが知られている。
SガラスはMgO−A1203−8io2の組成のもの
で、アルカリ土類金属としてMgOを単独使用し、その
溶融温度は1000℃と高く、その製造が困難である欠
点がある。
で、アルカリ土類金属としてMgOを単独使用し、その
溶融温度は1000℃と高く、その製造が困難である欠
点がある。
燃焼管ガラス≠1720およびEガラスは、CaCL%
gO−A1203− S i 02− B2O3の組成
のもので、その代表組成は、(C,R,CHand b
ook of Mater −1al 5cience
、 1975 、 P323〜328 )(モルチに換
算) え+x1.5t02 klzos B20°ゞ“・OM
g。
gO−A1203− S i 02− B2O3の組成
のもので、その代表組成は、(C,R,CHand b
ook of Mater −1al 5cience
、 1975 、 P323〜328 )(モルチに換
算) え+x1.5t02 klzos B20°ゞ“・OM
g。
0”0用ガス 62.910.6−4.50.0111
.59.5≠1720 Eガラス 58・39・26・30・0124・355
.1 8.5 9.0 7.0 19.5であり
、このガラスを(Ca O+MgO) −−1203−
8to2系ガラスと見るとき、RO:(A#20.+S
1o2)モルチ比は(0,28〜0.42):1とな
り通常の溶融温度では高粘性融液となり、その時発生す
る気泡が除けないため均質なガラスが得難く、又高粘性
融液では紡糸等により成型することが困難である。
.59.5≠1720 Eガラス 58・39・26・30・0124・355
.1 8.5 9.0 7.0 19.5であり
、このガラスを(Ca O+MgO) −−1203−
8to2系ガラスと見るとき、RO:(A#20.+S
1o2)モルチ比は(0,28〜0.42):1とな
り通常の溶融温度では高粘性融液となり、その時発生す
る気泡が除けないため均質なガラスが得難く、又高粘性
融液では紡糸等により成型することが困難である。
そのため溶融温度を低下するためにB20.を混合使用
していると思われる。
していると思われる。
しかし、B20.は高価である上、その製造の溶融時に
添加したB2O3の25係程度が蒸発し、蒸発したB2
0.は公害源となる大きな問題がある。
添加したB2O3の25係程度が蒸発し、蒸発したB2
0.は公害源となる大きな問題がある。
本発明は従来のアルミノ珪酸塩ガラスの欠点及び問題点
を解決すべくなされたもので、第1の目的は高価で公害
源となるB2O3を使用することなくして、溶融温度が
1400℃〜1470℃の低溶融のアルミノ珪酸塩ガラ
スを提供するにある。
を解決すべくなされたもので、第1の目的は高価で公害
源となるB2O3を使用することなくして、溶融温度が
1400℃〜1470℃の低溶融のアルミノ珪酸塩ガラ
スを提供するにある。
第2の目的は易溶融で、ガラス転移温度ならびに線膨張
変形温度の低いアルミノ珪酸塩ガラスを提供するにある
。
変形温度の低いアルミノ珪酸塩ガラスを提供するにある
。
第3の目的はその製造が容易で、公害源がなく、しかも
安価で得られるアルミノ珪酸塩ガラスを提供するにある
。
安価で得られるアルミノ珪酸塩ガラスを提供するにある
。
本発明者は前記目的を達成すべく研究の結果、S i0
245〜65モルチ、A1120,5〜20モルチとし
、ROとしてCaOとMgOとを同時に使用し、これら
の割合をRO: A 1203 + S t O□のモ
ル比で45:55〜30ニア0とし、Cab:MgOの
モル比を3=1〜1ニアとするときは、B2O3を使用
することなく、ガラス転移温度ならびに線膨張変形温度
を低下させ得ることを見出した。
245〜65モルチ、A1120,5〜20モルチとし
、ROとしてCaOとMgOとを同時に使用し、これら
の割合をRO: A 1203 + S t O□のモ
ル比で45:55〜30ニア0とし、Cab:MgOの
モル比を3=1〜1ニアとするときは、B2O3を使用
することなく、ガラス転移温度ならびに線膨張変形温度
を低下させ得ることを見出した。
また、更に前記S 102の成分5〜10モル係をZn
Oで置換し、RO: A 40s + S i02 十
ZnOモル比を45 : 55〜30 : 70とし、
他を前記と同じ組成とすると、更にガラス転移温度なら
びに線膨張変形温度を低下し得られ、溶融条件が140
0〜1470℃で2〜3時間であるアルミノ珪酸塩ガラ
スが得られることが分った。
Oで置換し、RO: A 40s + S i02 十
ZnOモル比を45 : 55〜30 : 70とし、
他を前記と同じ組成とすると、更にガラス転移温度なら
びに線膨張変形温度を低下し得られ、溶融条件が140
0〜1470℃で2〜3時間であるアルミノ珪酸塩ガラ
スが得られることが分った。
この知見に基づいて本発明を完成した。
本発明のアルミノ珪酸塩ガラスは、S t”0235〜
60モル係、A12O85〜20モルチモルaO/Mg
020−45モル係、ZnO3〜10モル係で、Ca
O+ M g O: A 120s + S i02
+ZnOのモル比が45 : 55〜30 ニア0、C
ab:MgOのモル比が3:1〜1ニアの組成からなる
ことを特徴とするものである。
60モル係、A12O85〜20モルチモルaO/Mg
020−45モル係、ZnO3〜10モル係で、Ca
O+ M g O: A 120s + S i02
+ZnOのモル比が45 : 55〜30 ニア0、C
ab:MgOのモル比が3:1〜1ニアの組成からなる
ことを特徴とするものである。
その各組成成分の組成比率が前記の範囲を必要とする理
由は、5i02が35モル係より少ないと高温における
成形特性が不良となり、かつ失透し易くなり、60モル
係を超えると溶融が困難となる。
由は、5i02が35モル係より少ないと高温における
成形特性が不良となり、かつ失透し易くなり、60モル
係を超えると溶融が困難となる。
Al2O8が5モル係より少ないと結晶し易くなり、安
定性のあるガラスが得難く、20モル係を超えると溶融
温度が上昇し結晶し易くなり安定性のあるガラスが得ら
れない。
定性のあるガラスが得難く、20モル係を超えると溶融
温度が上昇し結晶し易くなり安定性のあるガラスが得ら
れない。
CaO十MgOが20モモル係り少ないと高粘性融液と
なり、その時発生するガスを除けないため均質なガラス
が得く、また成型が困難となり、45モル係を超えると
低粘度融液となり、ガラス化が困難となる。
なり、その時発生するガスを除けないため均質なガラス
が得く、また成型が困難となり、45モル係を超えると
低粘度融液となり、ガラス化が困難となる。
ZnOが5モル係より少ないと添加効果が小さく、10
モル係を超えるど失透や分相が生じ易くなり、高温の成
形特性が劣ってくる。
モル係を超えるど失透や分相が生じ易くなり、高温の成
形特性が劣ってくる。
CaO:MgOのモル比が3:1〜1ニアの範囲からは
ずれると、変形温度、転移温度および線膨張が共に高く
なる。
ずれると、変形温度、転移温度および線膨張が共に高く
なる。
また、Ca O+MgO:Al2O3+SiO2+Zn
Oのモル比が45:55〜30 : 70からはずれ少
なくなると、高粘性融液となり均質なガラスが得難く、
また高粘性融液では紡糸等による成型が困難となり、多
くなる゛と低粘度性融液となりガラス化が困難となるか
らである。
Oのモル比が45:55〜30 : 70からはずれ少
なくなると、高粘性融液となり均質なガラスが得難く、
また高粘性融液では紡糸等による成型が困難となり、多
くなる゛と低粘度性融液となりガラス化が困難となるか
らである。
本発明者はガラス高温域の粘度一温度特性に及ぼすガラ
ス組成の影響について検討するため、DIN52328
(線膨張係数の決定)、DIN52324(転移温度の
決定)の決定により得られた曲線について解析した。
ス組成の影響について検討するため、DIN52328
(線膨張係数の決定)、DIN52324(転移温度の
決定)の決定により得られた曲線について解析した。
熱膨張曲線より求められる転移温度は、DIN5232
4により一定の昇温速度下に得られる温度−熱膨張曲線
の彎曲点に相当する温度であり、この温度における実用
ガラスの粘性係数はほぼ1013ポアズである。
4により一定の昇温速度下に得られる温度−熱膨張曲線
の彎曲点に相当する温度であり、この温度における実用
ガラスの粘性係数はほぼ1013ポアズである。
また転移温度は所謂ガラス状態の上限温度に相当し、耐
熱性などの限界温度に対する指標となっている。
熱性などの限界温度に対する指標となっている。
ガラスの温度−粘性係数特性はガラス融液の溶融(10
2ポアズ以下)、成形作業(108〜4ポアズ)に対し
重要な事項であり、高温(低粘性域)の測定をまたない
で、比較的低温(高粘性域)における温度特性から、高
温域における特性を推定することが可能である6−この
目安は転移温度や変形温度の高さで、両者の温度差であ
る。
2ポアズ以下)、成形作業(108〜4ポアズ)に対し
重要な事項であり、高温(低粘性域)の測定をまたない
で、比較的低温(高粘性域)における温度特性から、高
温域における特性を推定することが可能である6−この
目安は転移温度や変形温度の高さで、両者の温度差であ
る。
転移温度と変形温度の差の小さいガラスは作業温度範囲
の狭い特性のガラスである。
の狭い特性のガラスである。
RO−AlO−8i02ガラスにおいて RO3
がCaO又はMgOと、CaOとMgOの混合モル比を
変化させた混合物を添加したガラスについて、平均線膨
張係数α、転移温度Tg、線膨張変形温度Tdを測定し
た結果は、第1図の通りである。
変化させた混合物を添加したガラスについて、平均線膨
張係数α、転移温度Tg、線膨張変形温度Tdを測定し
た結果は、第1図の通りである。
図に示したガラスの基本組成は、RO40モルチモル係
2O810モルチt S t 0250モル係で Ca
O:MgOのモル比を10:0,7:1゜3:1,1:
1,1:3,1ニア、0二10とした。
2O810モルチt S t 0250モル係で Ca
O:MgOのモル比を10:0,7:1゜3:1,1:
1,1:3,1ニア、0二10とした。
第1図が示すように、平均線膨張係数αはMgOの増量
に伴い直線的に減少するが、転移温度Tgと線膨張変形
温度TdはCaO又はMgO単独の場合に対し、CaO
とMgOが混合している場合が低い値を示す。
に伴い直線的に減少するが、転移温度Tgと線膨張変形
温度TdはCaO又はMgO単独の場合に対し、CaO
とMgOが混合している場合が低い値を示す。
そしてCaO/MgOが3=1〜1:3の場合、Tg
、Tdがほぼ一定となり、CaO,MgOの場合に対し
、Tgで20〜25℃、Tdで15〜25℃降下してい
る。
、Tdがほぼ一定となり、CaO,MgOの場合に対し
、Tgで20〜25℃、Tdで15〜25℃降下してい
る。
また、Tg、Tdの降下現象と共に、ガラス溶融時の定
性的観察からCaOとMgOとを同時に混合して作った
ガラスがCaO,MgO単独を混合して作ったガラスよ
り溶融し易いことが分った。
性的観察からCaOとMgOとを同時に混合して作った
ガラスがCaO,MgO単独を混合して作ったガラスよ
り溶融し易いことが分った。
また、CaOとMgOの混合効果によるTg。
Tdの降下現象はROが20〜45モル係、 A120
3が5〜20モルチモルS i 02.が45〜65モ
ル係の範囲で確認された。
3が5〜20モルチモルS i 02.が45〜65モ
ル係の範囲で確認された。
このCaOとMgOの混合効果は、ガラス組成により効
果のある混合モル比の範囲が変化する。
果のある混合モル比の範囲が変化する。
RO’ (A 40s + S t 02 )が45:
55〜30ニア0(モル%)、がよく、ROの量がこれ
より多くなると、通常の溶融温度では低粘度性融液とな
りガラス化が困難となり、ROの量がこれより少くなる
と、高粘性融液となり、その時発生する気泡が除けない
ため、均質なガラスが得難く、また高粘性融液では紡糸
等による成型が困難となる。
55〜30ニア0(モル%)、がよく、ROの量がこれ
より多くなると、通常の溶融温度では低粘度性融液とな
りガラス化が困難となり、ROの量がこれより少くなる
と、高粘性融液となり、その時発生する気泡が除けない
ため、均質なガラスが得難く、また高粘性融液では紡糸
等による成型が困難となる。
又Al2O3はS * 0245〜65モル係モルし5
〜20モル係モルることがよい。
〜20モル係モルることがよい。
Al2O3がこれより少なくなると、結晶し易くなり、
安定性のあるガラスが得難く、これより多くなると、溶
融温度が上昇し、また結晶し易くなり安定性のあるガラ
スが得られない。
安定性のあるガラスが得難く、これより多くなると、溶
融温度が上昇し、また結晶し易くなり安定性のあるガラ
スが得られない。
以上のような組成において、SiO2の5〜10モル係
モルnOで置換するとTg、Td、αの値は次の通り変
わる。
モルnOで置換するとTg、Td、αの値は次の通り変
わる。
RO(Ca O: Mg 0=1 : 1 ) 、 A
J!’203はそれぞれ30.10モル係の場合である
。
J!’203はそれぞれ30.10モル係の場合である
。
このように、Tg 、Tdを共に降下し得られるが、ア
ルミノ珪酸ガラスの特徴である平均線膨張係数αは余り
変化しない。
ルミノ珪酸ガラスの特徴である平均線膨張係数αは余り
変化しない。
5モル係よりZnOの置換量が少ないと所望の程度まで
Tg、Tdを降下し得す、その置換量が10モル係を超
えると、分相を生じ易くなるので、その置換量は5〜1
0モル係モルることが必要である。
Tg、Tdを降下し得す、その置換量が10モル係を超
えると、分相を生じ易くなるので、その置換量は5〜1
0モル係モルることが必要である。
実施例 I
ROA A203 S 102系ガラスにおいて、R
O40モルチモル係2O810モモル係5in250モ
ル係の組成とし、CaOとMgの混合モル比を変えて原
料とした。
O40モルチモル係2O810モモル係5in250モ
ル係の組成とし、CaOとMgの混合モル比を変えて原
料とした。
ガラス100gに相当する充分混合した原料をAA20
,99°5チ製の1001rLlのルツボに充填し、電
気炉に挿入し、1450〜1550℃で2〜3時間溶融
した。
,99°5チ製の1001rLlのルツボに充填し、電
気炉に挿入し、1450〜1550℃で2〜3時間溶融
した。
融液が均質化した後、ルツボから取出し、内容物を黒鉛
製レンガ上に流し出して冷却固化させた。
製レンガ上に流し出して冷却固化させた。
これをTgより30℃高い温度まで加熱して歪を除去し
た。
た。
CaO:Mgoが1対1.CaO:MgOが3 : 1
、CaO:MgOが1=3の場合におけるTd、Tg
、αの値は次の通りであった。
、CaO:MgOが1=3の場合におけるTd、Tg
、αの値は次の通りであった。
であった。
Tg 、 Td 、αの測定は前記の方法で行った。
CaO,MgOの単独の同量モル使用した場合に比較し
て、平均して、Tgで20℃。
て、平均して、Tgで20℃。
Tdで10°降下している。
従って、CaO,MgOの単独使用の場合は、1500
°Cで2時間溶融する必要があると認められる。
°Cで2時間溶融する必要があると認められる。
更にSiO□の10モル係をZnOで置換したころ、
(CaO:Mg0=3 : 1の場合)
となり、更にTgを26°C,Tdを24℃降下し得ら
れた。
れた。
本発明のアルミノ珪酸塩ガラスは、従来のこの種ガラス
の溶融温度を低下させるために使用していたB20.を
使用することなく、溶融温度を低下し得られ、そのため
B20.の蒸発による公害をなくし得られると共に製造
も容易であり、またガラス転移温度ならびに線膨張変形
温度の低い等の優れた特性を有するものである。
の溶融温度を低下させるために使用していたB20.を
使用することなく、溶融温度を低下し得られ、そのため
B20.の蒸発による公害をなくし得られると共に製造
も容易であり、またガラス転移温度ならびに線膨張変形
温度の低い等の優れた特性を有するものである。
図面はROA l)20s S 102系ガラスにお
けるROにおけるCaO,MgOの単独、混合の使用に
よるTg 、 Td 、αの変化する関係図である。 1:変形温度曲線Td、2:転移温度曲線Tg。 3:線膨張曲線α。
けるROにおけるCaO,MgOの単独、混合の使用に
よるTg 、 Td 、αの変化する関係図である。 1:変形温度曲線Td、2:転移温度曲線Tg。 3:線膨張曲線α。
Claims (1)
- 1Si02 35〜60モル%、Al203 5〜20
モル%、CaOおよびMg0 20 〜45%、Zn0
5〜10モル%で、C a O + M g O :
Al20 3+ S i 02 + Zn Oのモル
比が45:55〜30:70、CaO:MgOのモル比
が3:1〜1:7の組成からなることを特徴とするアル
ミノ珪酸塩ガラス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12912979A JPS593946B2 (ja) | 1979-10-05 | 1979-10-05 | アルミノ珪酸塩ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12912979A JPS593946B2 (ja) | 1979-10-05 | 1979-10-05 | アルミノ珪酸塩ガラス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5654252A JPS5654252A (en) | 1981-05-14 |
JPS593946B2 true JPS593946B2 (ja) | 1984-01-26 |
Family
ID=15001803
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12912979A Expired JPS593946B2 (ja) | 1979-10-05 | 1979-10-05 | アルミノ珪酸塩ガラス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS593946B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1271785A (en) * | 1986-02-20 | 1990-07-17 | Leonard Elmo Olds | Inorganic fiber composition |
US5332699A (en) * | 1986-02-20 | 1994-07-26 | Manville Corp | Inorganic fiber composition |
US5994247A (en) | 1992-01-17 | 1999-11-30 | The Morgan Crucible Company Plc | Saline soluble inorganic fibres |
CN100360472C (zh) * | 1993-01-15 | 2008-01-09 | 摩根坩埚有限公司 | 一种提供一种在升高的温度下使用的盐水可溶性耐熔纤维的方法 |
US5811360A (en) * | 1993-01-15 | 1998-09-22 | The Morgan Crucible Company Plc | Saline soluble inorganic fibres |
GB9508683D0 (en) * | 1994-08-02 | 1995-06-14 | Morgan Crucible Co | Inorganic fibres |
US5928975A (en) * | 1995-09-21 | 1999-07-27 | The Morgan Crucible Company,Plc | Saline soluble inorganic fibers |
MXPA04002780A (es) | 2001-10-09 | 2004-07-29 | 3M Innovative Properties Co | Composiciones que contienen fibras inorganicas biosolubles y aglomerantes micaceos. |
-
1979
- 1979-10-05 JP JP12912979A patent/JPS593946B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5654252A (en) | 1981-05-14 |
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