JPS61106437A

JPS61106437A - 多孔質ガラス用組成物及び多孔質ガラスの製造法

Info

Publication number: JPS61106437A
Application number: JP59224072A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Kokubu; 国分　可紀; Jiro Chiba; 次郎千葉; Kozo Saito; 斎田　浩三
Original assignee: Ise Kagaku Kogyo KK; Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: Ise Kagaku Kogyo KK; AGC Inc
Priority date: 1984-10-26
Filing date: 1984-10-26
Publication date: 1986-05-24
Also published as: US4665039A; JPH0448736B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は多孔質用ガラス組成物及びそれより製造される
多孔質ガラスに関する。

〔従来の技術〕

分相によって多孔質ガラスを製造するための組成物とし
てホウケイ酸ソーダガラス（たとえば、ＮａｚＯ８，Ｂ
２Ｏ３２４，Ｓｉｎｇ　６８　ｗｔ％）が知られている
。しかしながら、か〜る組成物より製造した多孔質ガラ
スは耐候性が悪いため、その用途が限られていた。

か〜る点を改善する組成物としてＡｌｚＯｓ　５〜１５
ｗｔ％、（ａｏ　８〜２５　ｗｔ％含有するＳｉｎｇ−
Ｂ２ｕｓ　−ＣａＯ−Ａ１２０ｚ系ガラスが提案された
。

しかしながら、か〜るガラスを使用してボア径の小さい
多孔質ガラスを製造すると、多孔処理の工程で破損を生
じ易いという、難点があった。

また、製造された多孔質ガラスは化学的耐久性、特に耐
アルカリ性が充分でなく、用途面での制約があった。

〔発明の解決しようとする問題点〕

本発明は上記難点を解消された多孔質ガラス用組成物及
びそれを用いた多孔質ガラスの提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

即ち、本発明は重量％表示で実質的に５ｉＯｚ　　　　　　　　　　４５〜６７ＡｌｚＯＪ　
　　　　　　　　　　　　　　０．５〜１０Ｂ２０３　
　　　　　　　　　　　　　　　ｉ０〜３ＯＮａｚＯＯ
，５〜８ＫｚＯ＋ＬｉｚＯ＋（３ｓｚＯＯ１１〜８ＣａＯ０，５
〜７Ｍｇ０＋ＥａＯ＋ＳｒＯ０，５〜１５ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２０〜１０Ｆ＋ＳＯｓ＋Ｃ！１＋ＡｓｚＯｓ＋５ｂｚＯｓ　　０．
０３〜３からなる多孔質ガラス用組成物及び重量％で実
質的に５ｉ（ｈ　　　　　　　　　　６０〜９５Ｂ２０Ｓ　　
　　　　　　　　　３−＋２０Ａ１ｚＯｓ　　　　　　
　　　　０．３〜１５Ｎａ２０　　　　　　　　　０．
３〜９ＫｚＯ＋ＬｉｚＯ＋Ｃ５ｚＯＯ１１〜９ＣａＯＯ
，１〜５Ｍｇ０＋ＢａＯ＋ＳｒＯ０，１〜１０ＺｒＯｚ＋Ｔｉ０ｚ　　　　　　　　　　　　　　　　
Ｏ４００Ｆ＋ＳＯ３＋０１＋ＡｓｚＯ３＋５ｂｚＯｓ　
　０．０１〜１．０からなる多孔質ガラスを提供するも
のである。

本発明の多孔質ガラス用組成物についての限定理由は次
の通りである。

５ｉＯｚはガラスのネットワーク７オーマーである。５
ｉ０２が４５チ未満では溶解時、成形時に失透を生じ易
くなるので好ましくない。一方６７チを越えると粘性が
高くなり溶解性が悪（なると共に分相特性が悪くなるの
で好ましくない。Ｓｉｎｇは上記範囲中４７〜６５チの
範囲がより望ましい。

Ｂ２Ｏ３は５１０２と同様、ガラスのネットワークフォ
ーマ−である。Ｂ２Ｏ３が１０％未満では、分相特性が
不充分であり、目的とする多孔質ガラスが得られ難いの
で好ましくない。一方、３０チを越えると高温での粘性
が高くなり溶解性、成形性が低下するので好ましくない
。Ｂ２Ｏ３は上記範囲中１２〜２８チの範囲がより望ま
し〜）。

Ａｌ２Ｏ３は分相特性及び成形時の粘性を調整するため
に添加する。ＡＸ　ｚ　Ｏｓが０．５％未満では効果が
なく、１０チを越えると分相を抑制し過ぎるので好まし
くない。ＡｌｚＯｓは上記範明中１〜９％の範囲がより
望ましい。

ＮａｚＯはガラス溶解の７ラツクスである。

ＮａｚＯは０．５％より少ないと溶解性が悪くなると共
に成形温度域の粘性が高くなり過ぎ成形性が低下するの
で好ましくない。一方、８チを越えると成形温度域の粘
性が低くなり過ぎ好ましくない。ＮａｚＯは上記範囲中
１〜７チの範囲がより望ましい。

Ｋ２０＋　Ｌｉ２Ｏ，０ｓｚＯはＮａ２ｏと同様の目的
で添加するが、Ｎａ２Ｏと併用することにより前記特性
の調整がより容易となる。これらの添加量が総量でｏ、
　ｉ％未満では効果がな（，８％を越えると粘性が低く
なり過ぎ成形性が低下するので、いずれも好ましくない
。より望ましくは上記範囲中０．２〜７％の範囲である
。

ＯａＯは、分相を促進するために添加する。

ＣａＯは０．５％未満ではその効果が少なく、７％を越
えると失透し易くなり成形性が着るしく低下するので、
いずれも好ましくない。上記範囲中１〜６％の範囲がよ
り望ましい。

ＭｇＯ，Ｂａｄ、　ＳｒＯは、ＣａＯと同様分相を促進
するために添加するが、ＣａＯと併用することにより失
透温度及び成形域の粘性も調整し得る。

これらの総量が０．５％未満ではその効果が少なく、１
５％を越えると溶解中に失透するので、いずれも好まし
くない。上記範囲中１〜１４％の範囲がより望ましい。

Ｚｒ０ｚ、　Ｔｉ０ｚは、必須成分ではないが、添加・
することにより、成形温度域の粘性、分相特性を調整で
きると共に多孔質ガラスの化学的耐久性を向上すること
ができる。これらの総量が１０チを越えるとガラス化が
困難となるので好ましくなく、より望ましくは０．５〜
７チの範囲である。

Ｆ、　１３０ｓ、　Ｃ１，ＡｅｚＯｓ、　’Ｓｂ２０ｇ
はガラスの溶解時の清澄剤として添加される。これらの
総量”が０．０３％未満では、その効果がなく、３チを
越えると失透し易くなるので、いずれも好ましくない。

より望ましくは０．０５〜７チの範囲である。

本発明の多孔質ガラス用組成物は以上の成分で９８％以
上占めるが、残部２％未満については、Ｆｅ２ｅ３．　
Ｃａｂｓ　、　Ｍｎ０ｇ　、　Ｍｏｏｓ　、　ＷＯ２等
の成分を添加することにより、その他の特性を付加した
り改善することができる。

一方、多孔質ガラスの限定理由は次の通りである。

８１０ｚは少な過ぎると耐熱性、化学的耐久性が低下し
、多過ぎると耐アルカリ性が低下するのでいずれも好ま
しくない。

ＡｌｚＯａは少なすぎると、化学的耐久性が低下し、多
すぎると耐熱性が低下し成形性も低下するのでいずれも
好ましくない。

ＢｚＯａは少ないと多孔質化の工程が複雑にな　′す、
多過ぎると耐熱性が低下するのでいずれも好ましくない
。

ＮａｚＯ，Ｋ２０＋　ＬｉｚＯ，Ｃ８２０は少ないと耐
酸性が低下すると共に熱膨張係数を調整することが難か
しく、多過ぎると耐水性が低下するのでいずれも好まし
くない。

Ｃ！ａｏ、　ＭｇＯ，Ｂａｄ、　ＳｒＯは少ないと多孔
質化の工程が複雑になり、多過ぎると耐アルカリ性、耐
熱性が低下するのでいずれも好ましくない。

ＺｒＯ＋、　ＴｉＯ２は、必須成分ではないが、添加す
ることにより耐アルカリ性を向上することができる。し
かしながら、添加量が多過ぎると、多孔質化の工程が複
雑になるので好ましくない。

本発明による多孔質ガラス用組成物は、例えば次のよう
にして製造される。

目標組成となるように各原料を調合し、１３００〜１５
００℃、２〜４時間加熱し溶解する。

この溶解に当っては、多孔質ガラスの孔径分布を悪化す
る原因となる脈理等の不均質部が発生シナいよう、スタ
ーラー又はバブリング等の機械的攪拌を行なうことが望
ましい。次いでこの溶融ガラスをロンド状、チューブ状
、板状等の目的とする形状に成形し、それを徐冷するこ
とにより所定形状の組成物を得る。

かくして得られた成形体は、例えば次のようにして多孔
質ガラスとすることができる。

即ち、上記成形体を５５０〜８００℃の温度で１〜５０
時間保持し分相処理する。次いで、ＨＦ’溶液にて２〜
１５分間その表面をエツチング処理をした後、８５〜９
０℃のＨごＳＯｓ、　ＨＣＩ。

ＨＮＯｓ等の酸に浸漬してリーチング処理をする。

次いで、酸又はアルカリ溶液に１〜５時間浸漬し、細孔
に残存するゲルを除去した後、水洗し乾燥することによ
って多孔質ガラスが製造される。

〔実施例〕

表１の目標組成となるように各原料を調合し攪拌しつつ
溶解し均質な溶融ガラスを得た。

次いで、この溶融ガラスを用いて２　ｍ　ｌのロッドを
成形し、電気炉内にて４７０〜５３０℃で１時間保持し
た後、炉中で放冷し、多孔質ガラス用ロッドを製造した
。

次いで、とのロッドを電気炉で、６５０℃３０時間加熱
し分相処理した。次いで、ロッドを５〜１０％のフッ酸
に浸漬しエツチング処理した後、ロッドを９０℃ＩＮ硫
酸に２０時間浸漬し、リーチング処理した。次いで、こ
のロッドＩＮ塩酸あるいは０．０１　Ｎ　〜０．５　Ｎ
ＮａＯＨに５時間浸漬し孔径中に残存するゲルを除去し
た後、水洗し多孔質ロッドを得た。

これらの多孔質ガラス用組成物の成形性並びにこれらの
多孔質ガラスについての細孔直径、細孔容積、収率、曲
げ強度、耐アルカリ性を測定し、その結果を同表に記載
した。また、リーチング中の割れの有無及び組成も併記
した。

なお、比較例として、本発明以外のものについて同様の
試験を行ない、その結果も同表に併記した。

表中の特性については次のようにして測定したものであ
る。

ロッド成形性；溶融ガラス中に１０ダ石英棒を浸漬し、
５ｃｍ／ｌａの引上げ方式により一定温度（１１００℃
）下で何画まで引けるかの評価を行なった。成形性を左
右する因子には、粘性特性および失透性あるいは分相性
がある。特に成形中に失透あるいは分相が行ってはまず
い。

細孔直径、細孔容積；高滓製作所製水銀圧入式ポロシメ
ーターにより測定した。

強度；３点の曲げ強度。

収率；リーチアウト前後の重量を測定することにより収
率を測定した。

耐アルカリ性；４０℃のＩＮカセイソーダ中に１０時間
浸漬した後、表面を肉眼観察し、表面層のヒビ割れ、あ
るいは剥離のあるものをＸ、その程度の軽いものをΔ印
とし、これがないものをＱ印とした。

一方、第１図には上記組成Ｃ及びＥについて測定した分
相処理温度と細孔径との関係を示す。

図から明らかなように分相処理の温度が低い程、細孔径
が小さくなり、組成を決めれば目的とする細孔径によっ
て分相処理の温度が定まる。

本発明の組成物は、特に孔径５０〜４００００Ｘの多孔
質ガラスを製造するのに適している。

〔発。明の効果〕

本発明の多孔質ガラス用組成物は成形性に優れ、複雑な
形状のものでも容易に成形でき、また、多孔質化のリー
チング処理において破損する恐れも少ない。特にＴｉＯ
２，Ｚｒ０ｚを所定量含有するものは、耐アルカリ性に
優れているので、か〜る用途にも使用することができる
ので特に望ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、分相条件と細孔径の関係を示す図である。察１茄　　相乗イキ乙チ田田−径の関係□　分相５＆度
（Ｃ’）手続補正書昭和６０年／朗／７日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％表示で実質的にＳｉＯ＿２　４５〜６７Ａｌ＿２Ｏ＿２　０．５〜１０Ｂ＿２Ｏ＿３　１０〜３０Ｎａ＿２Ｏ　０．５〜８Ｋ＿２Ｏ＋Ｌｉ＿２Ｏ＋Ｃｓ＿２Ｏ　０．１〜８ＣａＯ
　０．５〜７ＭｇＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ　０．５〜１５ＺｒＯ＿２＋ＴｉＯ＿２　０〜１０Ｆ＋ＳＯ＿３＋Ｃｌ＋Ａｓ＿２Ｏ＿３＋Ｓｂ＿２Ｏ＿３
　０．０３〜３からなる多孔質ガラス用組成物。
（２）重量％表示で実質的にＳｉＯ＿２　４７〜６５Ｂ＿２Ｏ＿３　１２〜２８Ａｌ＿２Ｏ＿３　１〜９Ｎａ＿２Ｏ　１〜７Ｋ＿２Ｏ＋Ｌｉ＿２Ｏ＋Ｃｓ＿２Ｏ　０．２〜７ＣａＯ
　１〜６ＭｇＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ　１〜１４ＺｒＯ＿２＋ＴｉＯ＿２　０．５〜７Ｆ＋ＳＯ＿３＋Ｃｌ＋Ａｓ＿２Ｏ＿３＋Ｓｂ＿２Ｏ＿３
　０．０５〜２からなる特許請求の範囲第１項記載の組
成物。
（３）重量％表示で実質的にＳｉＯ＿２　６０〜９５Ｂ＿２Ｏ＿３　３〜２０Ａｌ＿２Ｏ＿３　０．３〜１５Ｎａ＿２Ｏ　０．３〜９Ｋ＿２Ｏ＋Ｌｉ＿２Ｏ＋Ｃｓ＿２Ｏ　０．１〜９ＣａＯ
　０．１〜５ＭｇＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ　０．１〜１０ＺｒＯ＿２＋ＴｉＯ＿２　０〜２０Ｆ＋ＳＯ＿３＋Ｃｌ＋Ａｓ＿２Ｏ＿３＋Ｓｂ＿２Ｏ＿３
　０．０１〜１．０からなる多孔質ガラス。