JPS59453B2 - ホウ素含有ガラスバツチの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 繊維ガラスバッチは、容器や板ガラスの製造に使用され
るソーダ石灰ガラスバッチやその他の工業用のバッチと
異なり、極端に微細な状態、すなわち、はとんどすべて
のバッチ粒子が２０メツシユ以下であり、その大部分が
２００メツシユ以下であるという状態で繊維ガラス溶融
炉に供給される。

バッチの諸成分が微細であるので繊維ガラスバッチ溶融
炉中で飛散状態が生じる。

更に、繊維ガラスバッチはかなりの量のホウ素含有材料
およびその他の、むしろ高価な成分を含有し、それらの
幾分かは、供給中に飛散が生じるならば、煙突ガス中に
失われる。

更に、これらのバッチ材料が溶融するときにこれらのバ
ッチ材料の幾分かが排煙ガス中に揮散する。

繊維ガラスバッチ中に通常中じるバッチ成分微細物を粘
着的に結合させることにより、そのバッチ諸成分の飛散
と揮散を低下させ、そして同時に高価な成分の損失を減
少させることができる。

更に、繊維ガラスバッチをペレット化した形状で供給す
ることにより、該繊維ガラスバッチペレットをガラス溶
融炉中に供給する前に、炉煙道ガス中Ｏこ含まれるかな
りの熱を利用してこの繊維ガラスバッチペレットを予熱
することができる利点がある。

更に、ペレット内の粒子間の接触が密接であるので、そ
れらの熱交換特性が改良でき、それでその結果としてよ
り早く溶融でき、エネルギー効率を改良し、そして炉の
摩滅を低下させることができる。

近年、特に、バッチ諸成分がガラス溶融炉に供給スるた
めにペレット化されているソーダ石灰ガラスバッチの製
造に関して著しい進歩が為されている。

しかして、最近の米国特許第３８８０６３９号明細書に
は凝集したソーダ石灰ガラスバッチの利用が記載されて
おり、この場合にそのペレットはガラス溶融炉に供給さ
れる前に、直接熱交換器によって予熱される。

ガラスバッチをガラス溶融炉に供給するための練炭状に
する各種のバインダー材料を用いて調製する繊維ガラス
バッチの製造も活発になっている。

米国特許第２９７６１６２号明細書には、このような方
法が記載されている。

繊維ガラスタイプバッチの調製を開示する他の特許文献
中においては。

ガラスバッチ諸成分をガラス溶融炉に供給する前に予備
反応させるために特別の処理をガラスバッチに適用して
いる。

この種の方法は米国特許第３００１８８１号明細書中に
記載されている。

更に、繊維ガラス工業で遭遇するような、高度のホウ素
含有ガラスバッチを利用する溶融中に発生する発泡の問
題をある程度解決する助けとなるように、ガラスバッチ
諸成分それ自体を注意深く選択して特別の性質を有する
ホウ素含有ガラスバッチ材料とされている。

このような方法は米国特許第３２８７０９５号明細書に
開示されている。

本発明によれは、ホウ素源としてコールマン石を利用す
るホウ素含有繊維ガラスバッチペレットは、本発明書に
おいて参照文献として含まれている米国特許第３９１．
４３６４号明細書に示されているような、傾斜回転ディ
スクペレタイザーのようなペレット化領域にバッチ諸成
分を適当な割合で導入し、そしてそれらのバッチ諸成分
がペレタイザー上で回転しているときにこれらのバッチ
材料を凝集させ且つ所望の大きさのガラスバッチペレッ
トの連続的な製造を維持するのに十分な水をバッチ諸成
分に添加することによって調製される。

これらのペレットは例えは、約０．３１７５（ｍ〜２．
５４（１１７７１（約０．１２５〜約１．００インチ）
、好ましくは０．９５２５ｃｒＩＬ〜１．５８７５ｃｒ
ＩＬ（約０．３７５〜０．６２５インチ）の呼称直径範
囲にある。

これらのバッチ諸成分を互に結合させ且つ５〜２０重量
％の遊離水を含むペレットとするのに十分な水を加える
。

好ましくは１０〜１３重量％の遊離の水となるように水
を加える。

ペレットを形成した後、このペレットを好ましくは、約
１０４．４℃（約２２０”Ｆ）あるいはそれ以下から４
１０℃（７７０°Ｆ）までの温度で、遊離の水分が好ま
しくは約１重量％以下になるのに十分な時間乾燥して硬
くて実質的に非飛散性のペレットとする。

このようにして形成した、硬くて非飛散性のペレットは
、このペレットの爆発が伺ら生じることなしで、ガラス
溶融炉に供給して１４８２．２℃（２７００°Ｆ）を越
える条件に暴露することができる。

ホウ素源としてコールマン石を使用するときは、このバ
ッチ成分はホウ素源としてコールマン石のみを含有して
もよい。

時には、Ｂ２Ｏ３基準で約７５％まであるいはそれ以上
のコールマン石をホウ酸で置き換えてもよいが、その場
合にはコールマン６中に含まれていてその置き換えによ
り失われたシリカ、カルシウムおよびアルミナを調節す
る。

本発明の詳細な説明すると、典型的な〃Ｅ〃ガラスタイ
プのホウ素含有ガラス繊維形成性バッチ組成物（本明細
書に参照文献として含まれる米国特許第２３３４９６１
号明細書に例示されているようなバッチ組成物）は、シ
リカ、クレー、石灰石、石灰、蛍石、硫酸ナトリウム、
硫酸アンモニウムおよびホウ酸を含む。

ホウ酸の代わりにコールマン石も使用できる。

コールマン石を使用することは米国特許第３２７４００
６号明細書に記載されている。

コールマン石はＣａ２ Ｂ６０１１・５Ｈ２０の化学組
成を有している。

時には、Ｂ２Ｏ３当量でコールマン石の約７５％あるい
はそれ以上をホウ酸で置き換えることができ、この場合
この置換によりコールマン石から失われたシリカ、カル
シアおよびアルミナを調節する。

これらの組成中には苛性ソーダは存在しない。

これらのガラスバッチ諸成分は、本発明により調製した
場合、それらの諸成分がペレット化ディスク上に沈積し
ている間並びにペレットを作るのに十分な量の水をこれ
らの成分Ｑこ添加している間、そして該ペレットを乾燥
している間に幾つかの化学反応を受けると考えられる。

本発明によりペレットを調製する間に生じる主な反応は
次の如くであると考えられる：反応（１）においては、
無水ホウ酸（もし防用した場合）は水と反応してホウ酸
を形成する。

反応（２）においては、上記反応式に示すように上記の
ホウ酸と水とが反応してそのホウ酸を溶融し、次いでホ
ウ酸が再結晶する。

この再結晶ホウ酸は上記反応式（３）に示されているよ
うに乾燥工程で脱水されて水を放出する。

ホウ酸それ自体の幾分かは、上記反応式（４）に従って
、そのペレットの乾燥中に、存在している炭酸カルシウ
ムと反応して水和ピロホウ酸カルシウム、二酸化炭素お
よび水を形成する。

ホウ酸も上記反応式（５）に従って、バッチ中に存在す
る硫酸ナトリウムと反応して水和した四ホウ酸ナトリウ
ム及び硫酸を形成する。

また石灰石と硫酸とが上記反応式（６）に従って反応し
て硫酸カルシウム、二酸化炭素および水を形成する。

本発明によりガラスバッチペレットを製造スるにあたっ
ては、コールマン石を単一のＢ２Ｏ３源として使用する
場合は、その乾燥工程の間約４１０℃（約７７０下）以
上の温度をさけることが極めて重要である。

これらのペレットをこの温度以上で乾燥するとペレット
の崩壊が生じ、そのペレットが粉末状態に戻る。

従って、ペレットを４１０°Ｃ（７７０°Ｆ）を超えな
い温度で乾燥するように乾燥操作を調節することにより
ペレットを製造するように十分な注意が必要である。

組成中のシリカ、カルシウムおよびアルミナを適当に調
節しつつ、コールマン石の約７５％あるいはそれ以上の
代わりにホウ酸を使用する場合にも、これらの温度パラ
メーターはそれでもやはり上記に従わなければならない
。

硬くて非飛散性のペレットは４１０°Ｃ（７７０°Ｆ）
までの乾燥温度で製造することができる。

本発明に関連するコールマン石含有ペレットを乾燥する
時に、そのペレットの温度が４１０’Ｃ（７７０’Ｆ）
を超えるならば、このペレットが割れ、そして崩壊する
ことを見い出した。

しかしながら、この問題はコールマン石をガラスバッチ
に加える前に予備処理し、次いで予備処理し、たコール
マン石を用いたガラスバッチをペレットに形成すること
によって解決することができる。

この予備処理はコールマン石を４１０°Ｃ（７７０°Ｆ
）以上の温度で、コールマン行中の化学的に結合した水
の実質的に全部がこの材料から追い出されるまでの十分
な時間加熱することからなる。

この反応式は反応式（力として前記しである。

この水の量は大体２１〜２２重量％である。

化学的に結合した水が追い出されるときにコールマン石
は３３容量％まで膨張し、このことは、未処理コールマ
ン石を使用してこの温度以上に加熱したときにペレット
がひび割れする原因となる。

コールマン石をガラスバッチ中に導入する前にこのコー
ルマン石に上記の予備処理を行うことにより、上述した
如きペレットを約１０４．４℃（約２２０°Ｆ）あるい
はそれ以下からそのペレットの溶融温度まで、好ましく
は約１０４．４°Ｃ〜５３７．８°Ｃ（約２２０ｏＦ〜
１０００°Ｆ）の温度で、ひび割れの恐れなしで乾燥し
て、硬く非飛散性のペレットを製造することができる。

このようにして本発明により製造したペレットをガラス
繊維製造用のガラス溶融炉に供給すると、通常使用され
ている締りのないバッチ成分に比して、その飛散性が著
しく低下している。

更Ｑこ、ホウ酸は優秀な融解剤であるので、すべてのバ
ッチ成分と緊密に接触しているホウ酸の湿潤性は、前記
の反応式（２）〜（６）に示すような反応を生じさせる
外に、存在している他のバッチ粒子のすべてとバッチ中
に含まれているホウ素との緊密な接触を可能にする。

このことは、容易に理解できるように、溶融が最も困難
な成分であるシリカ及びアルミナの迅速な溶融を促進す
る。

本発明におけるペレットは、ガラス溶融炉に加える前に
、例えばそれらのペレットを炉の煙道ガス中に通したり
、そのペレットの床中にそのガスを通したりすることに
よって予熱することができる。

このように煙導ガスをペレット床に通ずことは、ペレッ
トを予熱しそれでペレットを溶融するのに必要な炉エネ
ルギー導入量を減少させる外に、Ｆ２やＢ２Ｏ３のよう
な有害物質の少なくとも１部を煙導ガスから涙過作用に
よって除去することによって煙導ガスによる大気汚染を
減少させることができる。

典型的には約４２６．７°Ｃ〜１５６５．６°Ｃ（約８
００Ｔ〜２８５０”Ｆ）の範囲の温度の熱煙道ガスを利
用することにより、かなりの熱を回収してペレットを約
９３．３°Ｃ〜８１５．６°Ｃ（約２００’Ｆ）の温度
に予熱し、それで炉に供給されるペレットの溶融に必要
な燃料の量を低下させることができる。

実施例 １ 次の組成からなる〃Ｅ〃タイプ繊維形成ガラスバッチを
、約１２重量％の遊離の水を含有するペレットを製造す
るのに十分な量の水とともにディスクペレタイザー上で
混合した。

成 分 重量％ シリカ ３０．７５８クレー
２７、９８６石灰石
２０．９２２石灰
０．１０８蛍石
２．４５４硫酸アンモニウム ０．
２３７硫酸ナトリウム １．０４１
コ一ルマン石 １６．４９４このペレ
ットを大体２５４．４°Ｃ〜２７３．９°Ｃ（約４９０
°Ｆ〜５２５下）の温度で大体５分間乾燥した。

このようにして得られたペレットは固いが、その大部分
は手の圧力で破砕することができた。

実施例 ２ 下記の組成からなる〃Ｅ〃ガラスタイプ繊維形成バッチ
を混合してペレット化した。

成 分 重量％ シリカ ３１．０４０クレー
２８．２２７石灰石
２１．６９８ホウ酸
３．５６６コ一ルマン石 １１
．８５３蛍石 ２．４１１ 硫酸ナトリウム ０．８５４硫酸ア
ンモニウム ０．２５１石灰
０．１００ 使用したコールマン石は、バッチに加える前に約５３７
、８°Ｃ（約１０００°Ｆ）で大体２時間処理して、そ
の化学的に結合している水を除去した。

この組成は、コールマン石の代わりに用いられたホウ酸
がＢ２Ｏ３基準で３０％であることを表わしている。

このバッチをペレット化し、実施例３と同様な方法で乾
燥した。

得られたペレットは硬くそして非飛散性であり、良好な
機械的強度を有していた。

実施例 ３ 次の組成を有する〃Ｅ〃ガラスタイプ繊維形成性ガラス
バッチを混合してペレット化した。

成 分 重量％ シリカ ３０．３０２クレー
２７、６３２石灰石
２４．３２０コ一ルマン石
８．２０６ホウ酸
５．８８２蛍石 ２．３７３ 硫酸ナトリウム ０．９３９硫酸ア
ンモニウム ０．２４７石灰
０．０９９ この実施例では、コールマン石はバッチに添加する以前
に予備処理しなかった。

このバッチはコールマン石の代わりに用いたホウ酸がＢ
２Ｏ３基準で５０％であることを表わしている。

このバッチをペレット化しそして実施例３の如く乾燥し
た。

得られたペレットは硬く非飛散性であり、そして良好な
機械的強度を有していた。

実施例 ４ 下記の組成からなる／／Ｅ／／ガラスタイプ繊維形成性
ガラスバッチを混合してペレット化した。

成 分 重量％ シリカ ３０．１３７成 分
重量％ クレー ２７、３９７石灰石
２６．１７４コ一ルマン石
４．０６１ホウ酸
８．６５９蛍石 ２．３４８ 硫酸ナトリウム ｏ、ｓｓｉ硫酸アン
モニウム ０．２４５石灰
０．０９８ 上記のコールドフン石はバッチに添加する以前に予備処
理しなかった。

このバッチ組成物はコールマン石の代わりに用いたホウ
酸がＢ２Ｏ３基準で７５％であることを表わしている。

このバッチ材料をペレット化し、実施例３の如くして乾
燥した。

得られたペレットは硬く非飛散性であり良好な機械的強
度を有していた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コールマン石含有ガラス繊維形成性ガラスバッチの
   製法であって、熱処理されていないコールマン石をホウ
   素源として用い、そのバッチの諸成分を添加水と共にペ
   レット化領域中に導入し、その諸成分を凝集させて５〜
   ２０重量％の遊離水を含有するペレットにすにとを含む
   製法において。 コールマン行中の全ての化学結合水を除去し且つそのペ
   レットの遊離水含有率を１重量％以下に低下させるのに
   十分な時間、４１０℃以下の温度で上記ペレットを乾燥
   することを特徴とする製法。 ２ コールマン石含有ガラス繊維形成性ガラスバッチの
   製法であって、ホウ素源としてコールマン石を用い、そ
   のバッチの諸成分を添加水と共にペレット化領域中に導
   入し、その諸成分を凝集させて５〜２０重量％の遊離水
   を含有するペレットにすることを含む製法において、ま
   ず最初に、ホウ素源として用いるコールマン石を、実質
   的に全ての化学結合水を除去するのに十分な時間、４１
   ０°Ｃ以上の温度に加熱し、その後、そのように処理し
   たコールマン石、水及びバッチ諸成分から作ったペレッ
   トを、遊離水含有率１重量％以下の硬い非飛散性ペレッ
   トとするのに十分な時間、１０４．４℃以上の温度で乾
   燥することを特徴とする製法。