KR920001302B1 - 납함유 접착용 유리 제조에 사용되는 백금부식감소 예비용융 산화물 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

납함유 접착용 유리 제조에 사용되는 백금부식감소 예비용융 산화물 조성물 및 그의 제조방법
도면은 PbO 및/또는 B2O3및 SiO2그 혼합물을 포함하는 예비용융 산화물 혼합물의 의사(擬似) 3상도해이다.
본 발명은 납함유 접착용 유리 제조를 위한 원료 뱃치내에 주요물질로 사용되어 Pb3O4가 없거나 Pb3O4함량이 감소된 뱃치 혼합물을 생성하는, PbO와 B2O3의 예비용융 산화물 혼합물과 같은 예비용융 산화물 조성물에 관한 것이다.
접착용 유리 원료 뱃치물질내에 Pb3O4또는 PbO 산화물의 사용을 줄이거나 없애어, 가능한 모든 건강상 위험을 줄임과 아울러 단가를 줄이고, 예비용융된 물질을 뱃치성분으로 사용함으로써 얻어지는 백금부식의 예기치 않은 감소 및 백금용융기의 수명연장이라는 잇점을 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은 PbO와 B2O3또는 PbO와 SiO2와 같은 예비용융 산화물 혼합물을 사용함으로써 원료 뱃치내에 Pb3O4가 없거나 Pb3O4함량이 감소된 개선된 접착용 유리를 제공하는 것이다: 따라서 이 유리는 산화물 형태의 Pb3O4또는 PbO를 사용하지 않는 원료 뱃치성분들로부터 제조될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 PbO 및/또는 B2O3및 SiO2를 함유하는 납함유 접착용 유리에 있어서의 개선을 제공하는 것이며, 여기서의 원료 뱃치물질은 산화물 B2O3와 SiO2중 적어도 하나와 PbO의 예비용융 산화물 혼합물의 백금부식감소 유효량을 함유한다.
본 발명의 또 다른 목적은 원료 뱃치내에 Pb3O4가 없거나 Pb3O4 함량이 감소된 접착용 유리의 제조방법을 제공하는 것으로서, 여기서 유리 조성물은 PbO를 함유하고 산화물 SiO2와 B2O3중 적어도 하나를 함유하며 산화물 ZnO, BaO, Al2O3및 Bi2O3중 하나 또는 그 이상을 임의적으로 함유하고, 개선된 방법은 (A) 상기 접착용 유리 조성물을 제공하기 위해 원료 뱃치성분들을 공급하고; (B) PbO와 B2O3의 예비용융 산화물 혼합물 또는 PbO와 SiO2의 예비용융 산화물 혼합물 또는 그혼합물을 원료 뱃치성분의 주요부분으로 예비혼합하는 단계로 구성되며, 상기 예비용융 산화물 조성물은 도면의 3상 도해의 ABCD 선위에 존재하고, 상기 예비용융 산화물 혼합물은 백금부식감소 유효량으로 사용된다.
상기 및 다른 목적은 후술되는 내용, 첨부된 특허청구 범위 및 도면으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 PbO를 함유하고 SiO2와 B2O3중 적어도 하나를 함유하며, ZnO, BaO, Al2O3및 Bi2O3를 임의적으로 함유하는 납유리 조성물의 제조를 위한 원료 뱃치를 제공하는 것으로서, 개선점은 PbO와 B2O3의 예비용융 산화물 혼합물 또는 PbO와 SiO2의 예비용융 산화물 혼합물 또는 두 예비용융 혼합물의 혼합물을 백금부식감소 유효량만큼 뱃치의 주성분으로 사용하는 것으로 이루어지며, 상기 예비용융 산화물 조성물은 도면에 나타내진 붕산납 접착용 유리 예비용융 산화물 혼합물의 의사-3상 도해의 ABCD 선위에 존재한다.
본 발명은 또한 원료 뱃치내에 Pb3O4가 없거나 Pb3O4함량이 감소된 접착용 유리 조성물의 제조방법을 제공하며, 상기 유리 조성물은 PbO를 함유하고 SiO2와 B2O3중 적어도 하나를 함유하고 산화물 ZnO, BaO, Al2O3및 Bi2O3의 하나 또는 그 이상을 임의적으로 함유하며, 상기 방법은 (A) 상기 접착용 유리 조성물을 제조하기 위한 원료 뱃치성분들을 제공하고; (B) PbO와 B2O3의 예비용융 산화물 혼합물 또는 PbO와 SiO2에 예비용융 산화물 혼합물 또는 그들의 혼합물의 백금부식감소 유효량과 원료 뱃치성분들을 예비혼합하는 단계들로 구성되며, 상기 예비용융 산화물 조성물은 도면의 3상 도해의 ABCD 선위에 존재한다.
이들 붕산납과 붕산-납-아연 유리의 내화물질에 대한 과도한 부식 침해로 인하여, 이들의 냉각바닥 및 냉각벽 내화물질 용융기내에서 또는 백금 또는 백금-로듐 용융기 부싱 또는 도가니내에서 용융시키는 것이 필요하다.
예비용융 성분들을 사용한다는 발명 개념은 백금족 금속이 용융에 사용되는 경우에 백금의 침해률을(용융공정 동안에) 현저히 저하시킨다. 이것은 용융된 유리의 백금함량을 측정함으로써 즉정될 수 있다. 예비용융 성분들을 사용하면, 백금함량은 약 4 또는 5 내지 15ppm으로, 통상적 산화물 뱃치에 대한 20 내지 35ppm과 비교된다.
본 발명은 뛰어난 유리 품질을 제공하며, 상기 유리는 내부 또는 표면 핵형성으로부터 결정질화하는 경향이 적은 예비용융 산화물 뱃치를 사용하여 제조된다. 이는 핵형성 첨가제가 후-공정(분쇄 또는 혼합)에 사용될 수 있도록 하며 결과 예측이 더 쉬워진다.
92% PbO.8SiO2와 같은 예비용융 규산납의 사용으로 이들 유리내의 고용융 SiO2성분의 결합 및 용융이 더욱 간단하고 완벽해진다.
본 발명은 예기치 않은 결과를 제공한다. 예비용융 뱃치로 제조된 생성물은 탁월한 DTA(시차열 분석:diferential thermal analysis) 성질을 가지며, 이는 통상적 산화물 뱃치물질을 사용하여 결정화 가능한 접착용 납함유 유리를 제조하는데 있어서 핵형성이 주요문제가 되는 불규칙한 내부 또는 표면핵 형성이 덜 일어나는 것을 가리킨다.
본 발명은 백금용융기내에서 제조되는 붕산납 유리에 있어서의 바람직한 개선을 제공하며, 유리는 다음 근사치 중량 퍼센트의 다음 성분들로 구성되고, 상기 개선점은 PbO와 B2O3의 혼합물을 함유하고 PbO와 SiO2또는 PbO, B2O3및 SiO2의 혼합물을 임의적으로 함유하는 산화물의 예비용융 혼합물내에 PbO, B2O3및 SiO2의 전부 또는 부분을 공급하는 것으로 구성되며, 이때 산화물의 잔여량은 원료 뱃치물질 산화물 또는 탄산염으로부터 공급되며, 산화물의 예비용융 혼합물은 백금부식감소량으로 사용된다.
Figure kpo00001
본 발명은 원료 뱃치물질을 용융시키는데 사용되는 백금화로내의 변질을 현저히 줄이고 단가, 건강상 위험을 줄이기 위해 예비용융된 산화물을 사용하는 것에 의해 Pb3O4또는 PbO를 감소된 양으로 사용하거나 전혀 사용하지 않고 제조된 납함유 접착용 유리를 유리하게 제공한다. 본 발명은 예기치 않게, 용융 및 연소 동안의 뱃치에 의한 백금의 부식을 상당히 감소시킨다.
일반적으로, 예비용융된 산화물(PbO와 B2O3또는 SiO2또는 PbO, B2O3및 SiO2의 혼합물)은 도면의 의사-3상 도해의 ABCD 선위의 조성을 가지며, 바람직하게는 도해의 EF 선위의 조성을 가진다.
도면에 나타난 바와 같이, 3상 도해의 삼각형의 왼쪽 끝은 약 85중량% PbO와 15중량% SiO2의 조성을 나타낸다. 오른쪽 끝은 약 92중량% PbO와 8중량% SiO2를 나타낸다. 꼭대기는 약 87.5중량% PbO와 12.5중량% B2O3의 예비용융 산화물 조성 혼합물을 나타낸다. H점에 나타내진 약 6.25중량% PbO, 6.25중량% B2O3및 7.5중량% SiO2의 예비용융 산화물 조성으로 우수한 결과가 어어졌다.
점 E와 F의 예비용융 산화물 조성은 E점에서 약 86.75중량% PbO, 8.75중량% B2O3및 4.5중량% SiO2이고 F점에서 약 88.85중량% PbO, 8.75중량% B2O3및 2.4중량% SiO2이다.
점 A의 예비용융 산화물 조성은 약 85.75중량% PbO, 3.75중량% B2O3및 10.5중량% SiO2이고 점 D의 조성은 약 90.65중량%의 PbO, 3.75중량% B2O3및 5.6중량% SiO2이다. 도해에서 표시된 바와 같이, 기저선은 B2O3가 전혀 없음을 나타내고 BC선은 약 2.5중량%의 B2O3를 나타낸다. 도해의 삼각형의 꼭대기는 약 87.5중량%의 PbO와 12.5중량% B2O3그리고 SiO2가 전혀 없는 조성의 붕산납 공용물을 나타낸다.
예비용융 산화물은 100메쉬 이상 또는 대개 4메쉬 내지 30메쉬의 평균 입자크기를 가진다. 예비용융 산화물 입자는 연단(鉛丹) 또는 Pb3O4보통 뱃치 입자보다 훨씬 굵다. 이 입자는 일반적으로 200 내지 약 325메쉬의 평균크기를 가진다.
이 분야에 공지된 바와 같이, B2O3, SiO2등을 공급하는 다른 원료 뱃치물질의 붕산, 무수붕산, 규사, 산화아연, 산화알루미늄, 산화비스무트 및 탄산바륨등으로 공지되어 있다.
더 많은 예비용융 산화물 입자가 통상적인 원료 뱃치입자에 첨가될수록, 백금화로부터의 백금의 부식이 더 많이 감소된다. 백금의 부식은 Pb3O4전부를 사용한 보통 약 20 내지 35ppm으로부터, 대부분의 Pb3O4를 대치함에 따라 약 4 또는 5 내지 15ppm까지 낮아질 수 있다.
납함유 유리를 예비용융 산화물을 포함하는 원료 뱃치물질로부터 제조하였으며, 혼합, 용융 및 정련은 통상적인 방법으로 행하였다.
다음과 같이 모든 Pb3O4를 예비용융 산화물 혼합물(들)로 대치하였다:
Figure kpo00002
괄호안에 나타내진 PbO-B2O3혼합물 또는 PbO-SiO2혼합물은 약 4 내지 30메쉬의 평균 입자크기를 갖는 예비용융 산화물 혼합 조성물들이다.
실시예에 지적된 바와 같이, Pb3O4거의 전부를 원료 뱃치로부터 제거하여 우수한 결과가 얻어졌다. 25%, 50% 또는 75%의 Pb3O4를 대치하는 것으로써 이익을 얻었다. 더 많은 Pb3O4가 대치될수록, 백금부식감소성과가 우수하였다.
다음표는 유리내의 예비용융 산화물 혼합물의 범위와 산화물의 범위를 나타낸다.
예비용융물의 범위
Figure kpo00003
상기 표에서,
L.B.E.=87.5중량% PbO-12.5중량% B2O3
L.M.S.=85중량% PbO-15중량% SiO2
T.L.S.=92중량% PbO-8중량% SiO2
원료 뱃치물질들을 이 분야에 공지된 바와 같은 통상적 방법으로 혼합하고 용융시켰다. 예컨대, 미합중국 특허 제3,947,279호(Carl J.Hudecek, Owens-Illinois, Inc.에 양도) 및 제3,973,975(J.Francel등, Owens-Illinois, Inc에 양도)에 납함유 유리들이 기술되어 있으며 상기 특허들을 참고로 인용한다.
예를들어, 일산화납과 실리카, 또는 일산화납과 붕산의 혼합물을 통상적 냉각벽표면 가열 내화물질 용융기내에서 가열하여, PbO와 B2O3, 또는 PbO와 SiO2의 예비용융 혼합물을 제조한다. 다음에 용융된 혼합물을 수냉각하고(water-fritted)건조하여 본 발명의 뱃치내에 주성분으로 사용되는 예비용융 혼합물을 제조한다.
PbO와 B2O3, 또는 PbO와 SiO2의 예비용융 산화물 혼합물을 제조하는 이 단계는 붕산납-아연의 최종생성 용융물, 또는 ZnO, BaO, Al2O3및 Bi2O3를 임의적으로 함유하는 다른 납 조성물에 제조보다 덜 중요하다.
PbO와 B2O3, 또는 PbO와 SiO2의 예비용융 산화물 혼합물의 제조단계는 일산화납 또는 붕산과 같은 저단가 원료물질을 사용할 수 있으며, 이들 혼합물들의 저-용융 공용 특성 및 그들 고유의 비-결정화 안정성 때문에 통상적 비-백금(내화물질)화로내에서 행해질 수 있다.
예비용융 산화물 혼합물과 정규 원료 뱃치물질을 사용하여 다음의 유리 조성물을 제조하였다:
PbO 75.42중량%
ZnO 12.10중량%
B2O38.35중량%
SiO22.13중량%
BaO 2.00중량%
붕산납(예비용융) 삼염기성 규산납 및 일규산납(전부 Hammond Lead Co.로부터 구입) 및 산화아연/탄산바륨 정규 원료물질을 사용하여 약 1000파운드의 상기 유리를 용융시켰다. 뱃치의 16.6%만이 예비용융되지 않은 물질이 있다.
새로운 백금 용융기내에서의 이 작업뒤에 즉시 예비용융 되지않은 정규 원료 뱃치를 사용하여 1000-lb.“대조”작업을 수행한다. 매시간마다 시료를 회수하고, 실험실적으로 분쇄하고 성질 및 백금함량을 시험하였다.
결과는 다음과 같았다:
1. 유리의 백금함량은 다음과 같았다:
Figure kpo00004
위의 결과는 예비용융 뱃치의 경우 백금함량이 훨씬 낮다는 것을 보여준다.
1.예비용융 뱃치의 유리성질:
Figure kpo00005
이 유리는 접착용 유리에 대한 탁월한 성질들을 가졌다.

Claims (7)

  1. (A) 하기 접착용 유리 조성물을 제공하기 위하여 원료 뱃치성분들을 공급하고; (B) PbO와 B2O3의 예비용융 산화물 조성 혼합물 또는 PbO와 SiO2의 예비용융 혼합물 또는 PbO, B2O3및 SiO2의 예비용융 혼합물 또는 그들의 혼합물을 원료 뱃치성분들과 예비혼합(이때, 예비용융 산화물 조성 혼합물은 도면의 3상도해의 ABCD 선상에 존재하고, 원료 뱃치내에 50중량% 이상의 Pb3O4는 예비용융된 산화물 조성물에 의해 대체됨)하는 단계들로 구성됨을 특징으로 하여, 하기 산화물을 하기 중량퍼센트로 제공하는 원료 뱃치물질을 함유하는 Pb3O4가 없는 접착용 유리 조성물을 백금 용융기내에서 제조하는 방법.
    Figure kpo00006
  2. 제1항에 있어서, 3상 도해의 EF 선위에 존재하는 예비용융 산화물 조성 혼합물을 원료 뱃치성분들과 혼합하는 방법.
  3. PbO와 B2O3를 함유하고 PbO와 SiO2를 함유할 수 있는 산화물들의 예비용융 혼합물을 붕산납 유리 원료 뱃치를 제공하는 원료 뱃치성분들속에 혼합하는 단계를 포함하며, 산화물의 잔여량은 산화물 또는 탄산염을 함유하는 원료 뱃치성분들로부터 공급하고 원료 뱃치내에 Pb3O475중량% 이상의 예비용융 산화물 조성물로 대체됨을 특징으로 하여, 유리 제조를 위한 산화물이 하기 중량퍼센트로 공급된 하기 원료 뱃치성분들로 구성되는 붕산납 원료 뱃치 유리 조성물을 제조하는 방법.
    Figure kpo00007
  4. (a) 원료 뱃치성분들(Pb3O4또는 산화물 PbO를 제외함)을 공급하고 이들 성분들을 (b) PbO와 SiO2, 또는 PbO와 B2O3, 또는 PbO, SiO2및 B2O3또는 그들의 혼합물로 구성되는 예비용융 산화물 조성물의 백금부식감소 유효량과 혼합(이때, 예비용융 산화물 조성물은 도면의 3상 도해의 ABCD 선상에 존재하고 예비용융 산화물 조성물은 원료 뱃치내에서 모든 Pb3O4를 대체시킴)하는 단계로 구성됨을 특징으로 하여, 하기 산화물을 하기 중량퍼센트로 제공하는 원료 뱃치물질을 함유하는 납-함유 접착용 유리를 용융하는데 사용되는 백금 용융기내의 백금부식을 감소시키는 방법.
    Figure kpo00008
  5. 제3항에 있어서, 산화물의 예비용융 혼합물이 87.5중량% PbO와 12.5중량% B2O3의 예비용융 혼합물의 20중량% 내지 100중량% 범위인 방법.
  6. 제5항에 있어서, 85중량% PbO와 15중량% SiO2의 혼합물이 0 내지 80중량% 함유되어 있는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 혼합물이 92중량% PbO와 8중량% SiO2의 예비용융 산화물 0 내지 80중량%로 함유하는 방법.
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