JPWO2011118375A1 - ガラス製造容器用充填材、ガラス製造容器用充填材層、ガラス製造装置及びガラス製造装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本実験例1においては、ガラス製造容器用充填材(以下、「ガラス製造容器用充填材」を、単に「充填材」とする。)における水分及び解膠剤の含有量と、充填材の流動性及び焼成時の収縮量との関係について評価した。
充填材(サンプル1〜6)は、下記の表1に示す固形分と、下記の表2に示す量の水及び解膠剤とを混練することにより作製した。
充填性の評価は、図1に示す評価用部材1を用いて行った。図1に示すように、評価用部材1は、アルミナからなる基盤10上に、アロンセラミック(東亞合成社製アロンセラミックD)を用いて接着された第1及び第2のアルミナ管11,12を備えている。第1及び第2のアルミナ管11,12としては、SSA−Sからなるニッカトー社製のものを使用した。第1のアルミナ管11の内径は18mmであり、外径は25mmである。第2のアルミナ管12は、第1のアルミナ管11と同軸上に配置されている。第2のアルミナ管12の内径は35mmであり、外径は42mmである。このため、第1及び第2のアルミナ管11,12の間のクリアランス13の幅は、5mmである。第1及び第2のアルミナ管11,12の高さは、50mmである。
上記充填性の評価とは別個の評価用部材1のクリアランス13に、上記作製の充填材の各サンプルを流し込んだ後に、60℃で半日乾燥させた。その後、電気炉にて、10℃/分の昇温スピードで1300℃まで加熱し、1300℃で一日保持した後に、710℃で1時間アニールし室温まで2℃/分の冷却スピードで冷却した。その後、ダイヤモンドカッターを用いて、評価用部材1を切断し、充填材の様子を目視観察した。
固形分100質量部に対する水の含有量が33質量部であり、解膠剤の含有量が3質量部であるサンプル1では、充填性が良好であり、収縮率が低かった。
固形分100質量部に対する水の含有量が48質量部であり、解膠剤の含有量が1質量部であるサンプル2では、充填性が良好であり、収縮率が低かった。
解膠剤を含まないサンプル3では、水の含有量がサンプル2と同様であるにもかかわらず、充填性がサンプル2よりも低かった。
解膠剤を含まず、固形分100質量部に対する水の含有量が33質量部と少ないサンプル4では、サンプル3とは異なり、クリアランス13にスラリーを充填することが困難であった。なお、サンプル4については、収縮性の評価は行っていない。
解膠剤を含まないものの、固形分100質量部に対する水の含有量が69質量部と多いサンプル5では、スラリーの作製が可能であり、充填性も良好であった。しかしながら、焼成時における収縮率が高く、充填材層に大きなひび割れが発生した。
固形分100質量部に対する水の含有量が26質量部であり、解膠剤の含有量が9質量部であるサンプル6は、水の含有量が少ないにも関わらず、充填性が良好であり、収縮率が低かった。
下記の表3〜表5に示す組成の充填材スラリーを作製した。作製したスラリーを鋳型に流し込み、直径が35mmで厚みが10mmである充填材ボタンを作製した。その後、表3〜表5に示す温度で、24時間焼成した後のボタンの直径を測定した。その結果、焼成により、ボタンの直径が大きくなっているものは、焼成時に充填材が流動しているものとして、「×」とした。また、焼成により、ボタンの直径が、焼成前よりも10%以上小さくなっているものも、大きく収縮したとして、「×」とした。一方、焼成によるボタンの直径が、焼成前よりも10%以下の範囲内で小さくなった場合及び焼成によりボタンの直径が変化しなかった場合は、焼成時に大きな流動が発生せず、大きく収縮しないものとして、「○」とした。結果を、下記の表3〜表5に示す。また、図12及び図13にサンプル10により作製した充填材ボタンの焼成後平面写真を示す。図14及び図15にサンプル11により作製した充填材ボタンの焼成後平面写真を示す。図16にサンプル12により作製した充填材ボタンの焼成後平面写真を示す。図17にサンプル13により作製した充填材ボタンの焼成後平面写真を示す。図18及び図19にサンプル15により作製した充填材ボタンの焼成後平面写真を示す。図20及び図21にサンプル16により作製した充填材ボタンの焼成後平面写真を示す。
まず、ガラス粉末(平均粒子径:10μm)を50質量%、アルミナ微粒子(平均粒子径:20nm)を10質量%、アルミナファイバー(平均粒子径:30μm)を10質量%、アルミナ粒子(平均粒子径:56μm)を7質量%及びシリカ微粒子(コロイダルシリカ、平均粒子径:10nm)を23質量%含み、これらの原料粉末100gに対して、メチルセルロース1.5質量%水溶液200gを添加したコーティング材を用意した。このコーティング材を、内径46mm、高さ40mmの、ロジウムを10質量%含む白金ロジウム合金製の坩堝の外表面にエアスプレーを用いて複数回に分けて塗布することにより、厚みが1mmのコーティング層を形成した。
Claims (17)
- 貴金属製のガラス製造容器の表面上に焼成被膜を形成するために使用され、ガラス成分を含むコーティング材が表面にコーティングされたガラス製造容器と支持材との間に充填される充填材であって、
ガラス成分を含むガラス製造容器用充填材。 - 前記ガラス成分の含有量が、20質量%以上である請求項1に記載のガラス製造容器用充填材。
- 前記ガラス成分の含有量は、前記コーティング材におけるガラス成分の含有量の0.9〜1.5倍の範囲内である請求項1または2に記載のガラス製造容器用充填材。
- アルミナファイバー及び平均粒子径が5nm〜50nmの範囲内にあるアルミナ微粒子の少なくとも一方をさらに含む請求項1〜3のいずれか一項に記載のガラス製造容器用充填材。
- 前記アルミナファイバーと前記平均粒子径が5nm〜50nmの範囲内にあるアルミナ微粒子との合量が、5質量%以上である請求項4に記載のガラス製造容器用充填材。
- ガラス成分は、Si成分を含有する請求項1〜5のいずれか一項に記載のガラス製造容器用充填材。
- シリカ粒子をさらに含む請求項1〜6のいずれか一項に記載のガラス製造容器用充填材。
- 水及び解膠剤をさらに含む請求項1〜7のいずれか一項に記載のガラス製造容器用充填材。
- 前記解膠剤の含有量は、ガラス製造容器用充填材の固形分100質量部に対して0.1質量部〜10質量部の範囲内である請求項8に記載のガラス製造容器用充填材。
- 前記水の含有量は、ガラス製造容器用充填材の固形分100質量部に対して10質量部〜65質量部の範囲内である請求項8または9に記載のガラス製造容器用充填材。
- 前記解膠剤は、カルボン酸アンモニウム系高分子化合物、カルボン酸のナトリウム塩及びリン酸のナトリウム塩からなる群から選ばれた1種以上である請求項8〜10のいずれか一項に記載のガラス製造容器用充填材。
- 請求項1〜11のいずれか一項に記載のガラス製造容器用充填材が焼成されてなるガラス製造容器用充填材層。
- 前記焼成被膜が表面に形成されている貴金属製のガラス製造容器と、前記支持材と、前記ガラス製造容器と前記支持材との間に位置している請求項12に記載のガラス製造容器用充填材層とを備えるガラス製造装置。
- 前記支持材の気孔率が1%〜20%の範囲内にある耐火物である請求項13に記載のガラス製造装置。
- 前記支持材の厚みが5mm〜200mmの範囲内にある請求項14に記載のガラス製造装置。
- 前記ガラス製造容器と前記支持材とのクリアランスが1mm〜200mmの範囲内にある請求項13〜15に記載のガラス製造装置。
- 貴金属製のガラス製造容器の表面上に、焼成被膜を形成するためのコーティング材を塗布する工程と、前記ガラス製造容器の周りに支持材を設ける工程と、前記ガラス製造容器と前記支持材との間に充填材を充填する工程と、前記コーティング材及び前記充填材を焼成して前記焼成被膜及び充填材層を形成する工程とを備え、
前記充填材がガラス成分を含むガラス製造装置の製造方法。
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