JPH1135317A - ポルーサイト組成物の製造方法 - Google Patents
ポルーサイト組成物の製造方法Info
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- JPH1135317A JPH1135317A JP18870297A JP18870297A JPH1135317A JP H1135317 A JPH1135317 A JP H1135317A JP 18870297 A JP18870297 A JP 18870297A JP 18870297 A JP18870297 A JP 18870297A JP H1135317 A JPH1135317 A JP H1135317A
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- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高耐熱性、低熱膨張性のポルーサイト組成物を
大量かつ容易に得る。 【解決手段】ポルーサイト原料を、中空孔５を形成した
黒鉛電極４を備えたアーク溶融炉内で、該孔からアルゴ
ンガスを吹き込みながら、アーク溶融し、水中に出湯し
急冷する。
大量かつ容易に得る。 【解決手段】ポルーサイト原料を、中空孔５を形成した
黒鉛電極４を備えたアーク溶融炉内で、該孔からアルゴ
ンガスを吹き込みながら、アーク溶融し、水中に出湯し
急冷する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポルーサイト組成
物の製造方法に関するものである。
物の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高温耐火物セラミックス材料は、耐火性
という相反する用途からそれらの材料を合成し、形状化
するためにきわめて高い温度を必要とする。それら耐火
性の高い材料の製品を合成するには標準的な装置では難
しく、生産段階ではあまりに不経済であった。このよう
な状況は、鉄鋼窯、ガラス窯などの耐火物によく見られ
たが、ポルーサイトについても同様のことがいえる。ポ
ルーサイトは量論比でＣｓ2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・４ＳｉＯ
2 のアルミノシリケートの酸化物材料である。その融点
は、１９００〜２０００℃ともっとも耐火性の高いシリ
ケートである。この高い耐熱性に加えて、低弾性率、低
い熱膨張率（０〜１０００℃の温度範囲で２〜３×１０
-6／℃）を示す。したがって、熱衝撃にも強く、高温の
過酷な条件での使用に耐え得る材料である。このような
優れた物性を有するにもかかわらず、実用化にいたらな
い理由としては、この高い耐熱性故、合成、溶融しガラ
ス組成物を得ることが一般的な方法では困難であったこ
とによる。米国特許第３，７２３，１４０はポルーサイ
トが主結晶のガラスセラミックスの作製方法を開示して
いる。それによるとその前駆体となるガラスの作製には
ロジウムるつぼを用いジルコニア発熱体を電極として１
８００〜２０００℃の温度で溶融している。このような
合成方法では、急冷することが困難であり良好な非晶質
体を得ることが難しい。特に、生産段階において大量に
合成することはほとんど不可能である。また特開平５−
１５５６５７では、カリウムイオン等を含むゼオライト
中にセシウムイオンを置換、仮焼し低温でガラスを作製
後、セラミックスを作製する方法を開示している。しか
し、このような合成方法では低温で非晶質体を得ること
は可能であるが、製造工程の工程数が多く煩雑であると
いう問題がある。
という相反する用途からそれらの材料を合成し、形状化
するためにきわめて高い温度を必要とする。それら耐火
性の高い材料の製品を合成するには標準的な装置では難
しく、生産段階ではあまりに不経済であった。このよう
な状況は、鉄鋼窯、ガラス窯などの耐火物によく見られ
たが、ポルーサイトについても同様のことがいえる。ポ
ルーサイトは量論比でＣｓ2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・４ＳｉＯ
2 のアルミノシリケートの酸化物材料である。その融点
は、１９００〜２０００℃ともっとも耐火性の高いシリ
ケートである。この高い耐熱性に加えて、低弾性率、低
い熱膨張率（０〜１０００℃の温度範囲で２〜３×１０
-6／℃）を示す。したがって、熱衝撃にも強く、高温の
過酷な条件での使用に耐え得る材料である。このような
優れた物性を有するにもかかわらず、実用化にいたらな
い理由としては、この高い耐熱性故、合成、溶融しガラ
ス組成物を得ることが一般的な方法では困難であったこ
とによる。米国特許第３，７２３，１４０はポルーサイ
トが主結晶のガラスセラミックスの作製方法を開示して
いる。それによるとその前駆体となるガラスの作製には
ロジウムるつぼを用いジルコニア発熱体を電極として１
８００〜２０００℃の温度で溶融している。このような
合成方法では、急冷することが困難であり良好な非晶質
体を得ることが難しい。特に、生産段階において大量に
合成することはほとんど不可能である。また特開平５−
１５５６５７では、カリウムイオン等を含むゼオライト
中にセシウムイオンを置換、仮焼し低温でガラスを作製
後、セラミックスを作製する方法を開示している。しか
し、このような合成方法では低温で非晶質体を得ること
は可能であるが、製造工程の工程数が多く煩雑であると
いう問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの従
来の技術を背景とし、ポルーサイト組成のガラス組成物
を容易に作製し、提供することを目的とする。
来の技術を背景とし、ポルーサイト組成のガラス組成物
を容易に作製し、提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、従来技
術が持つ種々の問題点を解消しようとするものでポルー
サイト組成からなるガラス化組成物を容易に提供するも
のである。
術が持つ種々の問題点を解消しようとするものでポルー
サイト組成からなるガラス化組成物を容易に提供するも
のである。
【０００５】本発明は、前述の問題を解決すべくなされ
たものであり第１の発明はポルーサイト組成物を生成し
うる原料を、アーク溶融電気炉内で、８０容積％以上の
Ａｒ、ＨｅまたはＮｅのいずれかの雰囲気下でアーク溶
融し、ついで急冷すること特徴とするポルーサイト組成
物の製造方法であり、第２の発明はポルーサイト組成物
を生成しうる原料を黒鉛電極を備えたアーク溶融電気炉
内で８０容積％以上がＡｒ、ＨｅまたはＮｅのいずれか
１以上からなる不活性ガスを黒鉛電極の中心部長手方向
に形成した中空孔より吹き込みながらアーク溶融しつい
で急冷することを特徴とするポルーサイト組成物の製造
方法を提供するものである。
たものであり第１の発明はポルーサイト組成物を生成し
うる原料を、アーク溶融電気炉内で、８０容積％以上の
Ａｒ、ＨｅまたはＮｅのいずれかの雰囲気下でアーク溶
融し、ついで急冷すること特徴とするポルーサイト組成
物の製造方法であり、第２の発明はポルーサイト組成物
を生成しうる原料を黒鉛電極を備えたアーク溶融電気炉
内で８０容積％以上がＡｒ、ＨｅまたはＮｅのいずれか
１以上からなる不活性ガスを黒鉛電極の中心部長手方向
に形成した中空孔より吹き込みながらアーク溶融しつい
で急冷することを特徴とするポルーサイト組成物の製造
方法を提供するものである。
【０００６】このように、本発明は、ポルーサイト原料
を、アーク溶融電気炉内で、一般的な方法としては、８
０容積％以上のＡｒ、ＨｅまたはＮｅいずれか１以上の
雰囲気下で溶融すればよいのであり、そして望ましい具
体的な手段としては、中空部を形成した黒鉛電極を用
い、該電極の中空部より８０容積％以上がＡｒ、Ｈｅま
たはＮｅのいずれか１以上からなる不活性ガスを吹き込
みながらアーク溶融すればよいのである。
を、アーク溶融電気炉内で、一般的な方法としては、８
０容積％以上のＡｒ、ＨｅまたはＮｅいずれか１以上の
雰囲気下で溶融すればよいのであり、そして望ましい具
体的な手段としては、中空部を形成した黒鉛電極を用
い、該電極の中空部より８０容積％以上がＡｒ、Ｈｅま
たはＮｅのいずれか１以上からなる不活性ガスを吹き込
みながらアーク溶融すればよいのである。
【０００７】そして、これらの発明において、望ましい
態様の１つは、アーク溶融した組成を水中に出湯し急冷
することであり、それが可能だということである。
態様の１つは、アーク溶融した組成を水中に出湯し急冷
することであり、それが可能だということである。
【０００８】また、他の望ましい態様の１つは、アーク
溶融する電気炉の内張り耐火物として熱溶融鋳造耐火物
を用いることであり、このようにすることにより不純物
成分の少ない高純度のポルーサイト組成物が得られる。
溶融する電気炉の内張り耐火物として熱溶融鋳造耐火物
を用いることであり、このようにすることにより不純物
成分の少ない高純度のポルーサイト組成物が得られる。
【０００９】このように、本発明において採用するアー
ク溶融電気炉の好ましい態様は、アーク溶融電気炉の内
張が溶融鋳造耐火物で構成されているものである。
ク溶融電気炉の好ましい態様は、アーク溶融電気炉の内
張が溶融鋳造耐火物で構成されているものである。
【００１０】まず、本発明の電気炉について、図１に示
したアーク溶融電気炉装置の断面図を参照して説明す
る。図１において、単相のアーク溶融電気炉は、水冷管
２が設けられた鉄製の窯１の内部に耐火物３により内張
りされ構成されている。そのアーク溶融炉の黒鉛電極４
の中心部に上下方向（長手方向）へ貫通孔５があり、こ
の貫通孔５上部からガスボンベ１０に充填されているＯ
2 ２０容積％以下のＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ等の気体６が吹き
込める構造になっている。黒鉛電極４は溶融組成物であ
るガラスの湯面位置の変化により上下、左右に移動で
き、またアーク溶融電気炉は図示されてないが内容物が
流し出せるよう傾動できる構造となっている。
したアーク溶融電気炉装置の断面図を参照して説明す
る。図１において、単相のアーク溶融電気炉は、水冷管
２が設けられた鉄製の窯１の内部に耐火物３により内張
りされ構成されている。そのアーク溶融炉の黒鉛電極４
の中心部に上下方向（長手方向）へ貫通孔５があり、こ
の貫通孔５上部からガスボンベ１０に充填されているＯ
2 ２０容積％以下のＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ等の気体６が吹き
込める構造になっている。黒鉛電極４は溶融組成物であ
るガラスの湯面位置の変化により上下、左右に移動で
き、またアーク溶融電気炉は図示されてないが内容物が
流し出せるよう傾動できる構造となっている。
【００１１】本発明に使用する耐火物は、高い温度にお
いても使用可能なアルミナ系、アルミナ−シリカ系ある
いはアルミナジルコニア系、ジルコニア系耐火物を用い
るのがよい。しかし、焼結煉瓦では２０００℃の高温に
なったときに、炉材から組成物が多量に混入し、高耐熱
性、低膨張率を兼ね備えた本発明で目的とする所望のポ
ルーサイト組成物が得られにくくなるため、２０００℃
でも使用可能である前記同系での熱溶融鋳造耐火物を使
用するのが好ましい。
いても使用可能なアルミナ系、アルミナ−シリカ系ある
いはアルミナジルコニア系、ジルコニア系耐火物を用い
るのがよい。しかし、焼結煉瓦では２０００℃の高温に
なったときに、炉材から組成物が多量に混入し、高耐熱
性、低膨張率を兼ね備えた本発明で目的とする所望のポ
ルーサイト組成物が得られにくくなるため、２０００℃
でも使用可能である前記同系での熱溶融鋳造耐火物を使
用するのが好ましい。
【００１２】原料粉末は、セシウム源としては炭酸セシ
ウム、硝酸セシウムなどのセシウム塩を用いることが好
ましい。そして、アルミナおよびシリカ源には天然で産
出するコランダム、ケイ砂などでよく、どの原料も純度
が９５％以上のものを使用した方が好ましい。純度を９
５％以上とすることが好ましい理由としては、純度が９
５以下であると原料中に含まれる不純物によりポルーサ
イトの耐熱性が低下するためである。使用するセシウム
塩は吸水性が高いため十分乾燥し混合するか、原料とな
る各種類の粉末を所定量混合後、一度１０００〜１２０
０℃位の低温で熱処理し、原料として使用する方が好ま
しい。ポルーサイトの量論比はモル比でＣｓ2 Ｏ：Ａｌ
2 Ｏ3 ：ＳｉＯ2 ＝１：１：４である。本発明で製造す
るポルーサイト組成物はＣｓ2 Ｏ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ
2 の金属酸化物組成が、モル比でＣｓ2 Ｏ：ｘＡｌ2 Ｏ
3 ：ｙＳｉＯ2 がｘ＝０．５〜１、ｙ＝２〜８であるこ
とが好ましい。化学組成比を上記の様に限定した理由と
して、ｘ＜０．５、ｙ＜２あるいはｘ＞１、ｙ＞８で
は、目的のポルーサイト以外に他のセシウムアルミニウ
ムシリケートであるＣｓＡｌＳｉＯ4 やムライト、また
は出発原料となっているアルミナ、シリカが混合相とし
て得られ、ポルーサイトの利点である高耐熱性、低い熱
膨張率を損なうためである。
ウム、硝酸セシウムなどのセシウム塩を用いることが好
ましい。そして、アルミナおよびシリカ源には天然で産
出するコランダム、ケイ砂などでよく、どの原料も純度
が９５％以上のものを使用した方が好ましい。純度を９
５％以上とすることが好ましい理由としては、純度が９
５以下であると原料中に含まれる不純物によりポルーサ
イトの耐熱性が低下するためである。使用するセシウム
塩は吸水性が高いため十分乾燥し混合するか、原料とな
る各種類の粉末を所定量混合後、一度１０００〜１２０
０℃位の低温で熱処理し、原料として使用する方が好ま
しい。ポルーサイトの量論比はモル比でＣｓ2 Ｏ：Ａｌ
2 Ｏ3 ：ＳｉＯ2 ＝１：１：４である。本発明で製造す
るポルーサイト組成物はＣｓ2 Ｏ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ
2 の金属酸化物組成が、モル比でＣｓ2 Ｏ：ｘＡｌ2 Ｏ
3 ：ｙＳｉＯ2 がｘ＝０．５〜１、ｙ＝２〜８であるこ
とが好ましい。化学組成比を上記の様に限定した理由と
して、ｘ＜０．５、ｙ＜２あるいはｘ＞１、ｙ＞８で
は、目的のポルーサイト以外に他のセシウムアルミニウ
ムシリケートであるＣｓＡｌＳｉＯ4 やムライト、また
は出発原料となっているアルミナ、シリカが混合相とし
て得られ、ポルーサイトの利点である高耐熱性、低い熱
膨張率を損なうためである。
【００１３】溶融方法については、前述のアーク溶融電
気炉の中に原料投入口から原料７を投入し、初期の段階
は黒鉛電極同士を接触させてアーク放電加熱により溶解
する。そして、生成した溶融ガラスの増加に伴い、少し
ずつ黒鉛電極の間隔を広げていく。その黒鉛電極は溶融
ガラスに接触していても溶融は可能であるが、好ましく
は溶融ガラスの溶融液面より２０〜３０ｍｍ上方に離し
て行うのがよい。そして黒鉛電極の中心部よりＯ2 ２０
容積％以下のＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅなどの気体を吹き込み、
前記ガスのプラズマ化による放電加熱から数万℃の温度
を容易に得ることができ、ポルーサイト組成のガラス化
物を得ることができる。
気炉の中に原料投入口から原料７を投入し、初期の段階
は黒鉛電極同士を接触させてアーク放電加熱により溶解
する。そして、生成した溶融ガラスの増加に伴い、少し
ずつ黒鉛電極の間隔を広げていく。その黒鉛電極は溶融
ガラスに接触していても溶融は可能であるが、好ましく
は溶融ガラスの溶融液面より２０〜３０ｍｍ上方に離し
て行うのがよい。そして黒鉛電極の中心部よりＯ2 ２０
容積％以下のＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅなどの気体を吹き込み、
前記ガスのプラズマ化による放電加熱から数万℃の温度
を容易に得ることができ、ポルーサイト組成のガラス化
物を得ることができる。
【００１４】本発明でこのアーク溶融は、溶融中におけ
る雰囲気として、前記不活性ガスの雰囲気となればよい
のであるが、具体的には黒鉛電極として中空電極を用い
ることで望ましく達成しうる。
る雰囲気として、前記不活性ガスの雰囲気となればよい
のであるが、具体的には黒鉛電極として中空電極を用い
ることで望ましく達成しうる。
【００１５】黒鉛電極の中心に設けられた貫通孔は、黒
鉛電極の直径に対して１／２〜１／３でよく、電極先端
もしくは先端近傍でガスが放出される構造となっていれ
ばよい。供給されるガスが安定してプラズマ化されるた
めに構造はガスが漏れないような構造にする必要がある
ので、このような点からすれば、ガスの供給は電極先端
とする方が制御し易い。この黒鉛電極の孔より吹き込ま
れる気体は、濃度の高いＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅが好ましく、
Ｎ2 やＯ2 は好ましくない。その理由は、Ｎ2ガスの濃
度が高いとポルーサイト組成物中に窒化物が生成され、
高耐熱性、低膨張性が損なわれるからであり、またＯ2
ガス濃度が高いと黒鉛電極と反応して生成するＣＯが増
え、溶融組成物との接触によりＮ2 ガスの影響と同様
に、高耐熱性、低膨張性が損なわれるからである。特
に、ＡｒとＯ2 の混合気体を使用する場合には、さらに
Ｏ2 の割合が高いほど高い酸化度を得られるが、発生す
るプラズマが不安定となり、高い温度を得ることが難し
くなるので好ましくない。
鉛電極の直径に対して１／２〜１／３でよく、電極先端
もしくは先端近傍でガスが放出される構造となっていれ
ばよい。供給されるガスが安定してプラズマ化されるた
めに構造はガスが漏れないような構造にする必要がある
ので、このような点からすれば、ガスの供給は電極先端
とする方が制御し易い。この黒鉛電極の孔より吹き込ま
れる気体は、濃度の高いＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅが好ましく、
Ｎ2 やＯ2 は好ましくない。その理由は、Ｎ2ガスの濃
度が高いとポルーサイト組成物中に窒化物が生成され、
高耐熱性、低膨張性が損なわれるからであり、またＯ2
ガス濃度が高いと黒鉛電極と反応して生成するＣＯが増
え、溶融組成物との接触によりＮ2 ガスの影響と同様
に、高耐熱性、低膨張性が損なわれるからである。特
に、ＡｒとＯ2 の混合気体を使用する場合には、さらに
Ｏ2 の割合が高いほど高い酸化度を得られるが、発生す
るプラズマが不安定となり、高い温度を得ることが難し
くなるので好ましくない。
【００１６】このような観点から、本発明においてアー
ク溶融下に導入されるガスとしては、純度が８０容積％
以上がＡｒ、ＨｅまたはＮｅの１種または２種以上から
なるものの使用が必要で、特に９０容積％以上の純度の
ものの使用が望ましい。黒鉛電極は、ガラス化原料の溶
融初期においては黒鉛電極が接触した状態でのアーク放
電によりガラス湯面に接した状態で配置する。この段階
では黒鉛による溶融ガラス組成物の炭素成分による汚染
は少しあるが、ガラス溶融物が生成すれば黒鉛電極を上
昇させ、電極間隔を広げてＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅなどの気体
を吹き込みプラズマ化し、加熱するので、不純物や着色
の少ないガラスを得ることができる。ガラスの溶融の
際、プラズマイオン発生に必要な気体の流量は、１０リ
ットル／ｍｉｎ程度必要である。その流量が少ないとア
ーク放電が大きくなり、また多いとプラズマが安定しな
いため好ましくない。
ク溶融下に導入されるガスとしては、純度が８０容積％
以上がＡｒ、ＨｅまたはＮｅの１種または２種以上から
なるものの使用が必要で、特に９０容積％以上の純度の
ものの使用が望ましい。黒鉛電極は、ガラス化原料の溶
融初期においては黒鉛電極が接触した状態でのアーク放
電によりガラス湯面に接した状態で配置する。この段階
では黒鉛による溶融ガラス組成物の炭素成分による汚染
は少しあるが、ガラス溶融物が生成すれば黒鉛電極を上
昇させ、電極間隔を広げてＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅなどの気体
を吹き込みプラズマ化し、加熱するので、不純物や着色
の少ないガラスを得ることができる。ガラスの溶融の
際、プラズマイオン発生に必要な気体の流量は、１０リ
ットル／ｍｉｎ程度必要である。その流量が少ないとア
ーク放電が大きくなり、また多いとプラズマが安定しな
いため好ましくない。
【００１７】以上の方法により十分溶融されたポルーサ
イト組成物をもたらすガラスはアーク溶融炉を傾動して
出湯口９より水中に出湯することにより、ガラスカレッ
トを得ることが可能となる。
イト組成物をもたらすガラスはアーク溶融炉を傾動して
出湯口９より水中に出湯することにより、ガラスカレッ
トを得ることが可能となる。
【００１８】このように、本発明のアーク溶融法は高い
温度を容易に得られ、水冷などの方法で急冷が容易であ
る。したがって、２０００℃という温度が必要なポルー
サイト組成のガラスを容易かつ大量に得ることが可能と
なる。
温度を容易に得られ、水冷などの方法で急冷が容易であ
る。したがって、２０００℃という温度が必要なポルー
サイト組成のガラスを容易かつ大量に得ることが可能と
なる。
【００１９】
【実施例】本発明は、以下の実施例でさらに詳しく説明
するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定され
るものではない。
するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定され
るものではない。
【００２０】（実施例１）ポルーサイトガラス組成物を
合成するために、原料として炭酸セシウム、低ソーダア
ルミナ、高純度ケイ砂を溶融後、モル比で１：１：４と
なるように混合した。これを図１に示した内張りがアル
ミナシリカ系の溶融鋳造耐火物（重量分析値で、アルミ
ナ７９％、シリカ１６％、その他５％からなる旭硝子株
式会社製耐火物ＣＢ−Ｍ）のアーク溶融電気炉に投入し
た。溶解初期段階では、黒鉛電極を接触させ、その接触
アーク放電により溶解した。ある程度溶融物が生成され
たあと、少しずつ電極を広げ、上昇させ、Ａｒガス（濃
度９５％以上）を黒鉛電極（外径１５０ｍｍ）の孔（内
径５０ｍｍ）から１０リットル／ｍｉｎ流しながらプラ
ズマ放電により完全に溶融した。この溶融物を電気炉を
傾動させて水槽中に流し込み、ガラスカレットを得た。
合成するために、原料として炭酸セシウム、低ソーダア
ルミナ、高純度ケイ砂を溶融後、モル比で１：１：４と
なるように混合した。これを図１に示した内張りがアル
ミナシリカ系の溶融鋳造耐火物（重量分析値で、アルミ
ナ７９％、シリカ１６％、その他５％からなる旭硝子株
式会社製耐火物ＣＢ−Ｍ）のアーク溶融電気炉に投入し
た。溶解初期段階では、黒鉛電極を接触させ、その接触
アーク放電により溶解した。ある程度溶融物が生成され
たあと、少しずつ電極を広げ、上昇させ、Ａｒガス（濃
度９５％以上）を黒鉛電極（外径１５０ｍｍ）の孔（内
径５０ｍｍ）から１０リットル／ｍｉｎ流しながらプラ
ズマ放電により完全に溶融した。この溶融物を電気炉を
傾動させて水槽中に流し込み、ガラスカレットを得た。
【００２１】得られたポルーサイト組成ガラスは無色透
明であった。溶融後のガラス組成Ｃｓ2 Ｏ：Ａｌ2 Ｏ
3 ：ＳｉＯ2 は１：１．１：４．５となっていた。この
ガラスを１４００℃で結晶化、粉砕し、粉末Ｘ線回折に
より同定を行ったところ、ポルーサイトの単一相であっ
た。この粉末を１０００ｋｇ／ｃｍ2 で成形し、１５０
０℃で熱処理後、熱膨張率を測定した結果２．７×１０
-6／℃と低膨張であった。
明であった。溶融後のガラス組成Ｃｓ2 Ｏ：Ａｌ2 Ｏ
3 ：ＳｉＯ2 は１：１．１：４．５となっていた。この
ガラスを１４００℃で結晶化、粉砕し、粉末Ｘ線回折に
より同定を行ったところ、ポルーサイトの単一相であっ
た。この粉末を１０００ｋｇ／ｃｍ2 で成形し、１５０
０℃で熱処理後、熱膨張率を測定した結果２．７×１０
-6／℃と低膨張であった。
【００２２】（実施例２）ポルーサイトガラス組成物を
合成するために、原料として炭酸セシウム、低ソーダア
ルミナ、高純度ケイ砂を溶融後、モル比で１．１：１：
４となるように混合した。これを一度、抵抗加熱電気炉
を用い、１２００℃で熱処理し、解砕した。その粉末を
図１に示した内張りがアルミナ−ジルコニア系溶融鋳造
耐火物（重量分析値で、アルミナ４６％、ジルコニア４
１％、シリカ１２％、その他１％からなる旭硝子株式会
社製耐火物ＺＢ−１７１１）のアーク溶融電気炉に投入
した。溶解初期段階では、黒鉛電極を接触させ、その接
触アーク放電により溶解した。ある程度溶融物が生成さ
れたあと、少しずつ電極を広げ、上昇させ、Ａｒガス
（濃度９５％以上）を黒鉛電極（外径１５０ｍｍ）の孔
（内径５０ｍｍ）から１０リットル／ｍｉｎ流しながら
プラズマ放電により完全に溶融した。この溶融物を電気
炉を傾動させて水槽中に流し込み、ガラスカレットを得
た。
合成するために、原料として炭酸セシウム、低ソーダア
ルミナ、高純度ケイ砂を溶融後、モル比で１．１：１：
４となるように混合した。これを一度、抵抗加熱電気炉
を用い、１２００℃で熱処理し、解砕した。その粉末を
図１に示した内張りがアルミナ−ジルコニア系溶融鋳造
耐火物（重量分析値で、アルミナ４６％、ジルコニア４
１％、シリカ１２％、その他１％からなる旭硝子株式会
社製耐火物ＺＢ−１７１１）のアーク溶融電気炉に投入
した。溶解初期段階では、黒鉛電極を接触させ、その接
触アーク放電により溶解した。ある程度溶融物が生成さ
れたあと、少しずつ電極を広げ、上昇させ、Ａｒガス
（濃度９５％以上）を黒鉛電極（外径１５０ｍｍ）の孔
（内径５０ｍｍ）から１０リットル／ｍｉｎ流しながら
プラズマ放電により完全に溶融した。この溶融物を電気
炉を傾動させて水槽中に流し込み、ガラスカレットを得
た。
【００２３】得られたポルーサイト組成ガラスは若干黄
色みを帯びていたが透明であった。溶融後のガラス組成
は、ほぼ量論比となっていた。そして、ガラス内部のジ
ルコニアの混入量は０．５ｗｔ％以下であった。このガ
ラスを１４００℃で結晶化した。結晶化したガラスを粉
砕し、粉末Ｘ線回折により同定を行ったところ、ポルー
サイトの単一相であった。この粉末を１０００ｋｇ／ｃ
ｍ2 で成形し、１５００℃で熱処理後、熱膨張率を測定
した結果２．５×１０-6／℃と低膨張であった。
色みを帯びていたが透明であった。溶融後のガラス組成
は、ほぼ量論比となっていた。そして、ガラス内部のジ
ルコニアの混入量は０．５ｗｔ％以下であった。このガ
ラスを１４００℃で結晶化した。結晶化したガラスを粉
砕し、粉末Ｘ線回折により同定を行ったところ、ポルー
サイトの単一相であった。この粉末を１０００ｋｇ／ｃ
ｍ2 で成形し、１５００℃で熱処理後、熱膨張率を測定
した結果２．５×１０-6／℃と低膨張であった。
【００２４】（比較例）ポルーサイトガラス組成物を合
成するために、原料として炭酸セシウム、低ソーダアル
ミナ、高純度ケイ砂を溶融後、モル比で１：１：４とな
るように混合した。これを図１に示した内張りがアルミ
ナシリカ系の溶融鋳造耐火物（重量分析値で、アルミナ
７９％、シリカ１６％、その他５％からなる旭硝子株式
会社製耐火物ＣＢ−Ｍ）のアーク溶融電気炉に投入し
た。溶解初期段階では、黒鉛電極を接触させ、その接触
アーク放電により溶解した。ある程度溶融物が生成され
たあと、少しずつ電極を広げ、上昇させ、Ｏ2 ３０容積
％Ａｒガス（濃度９５５以上）を黒鉛電極（外径１５０
ｍｍ）の孔（内径５０ｍｍ）から１０リットル／ｍｉｎ
流しながら完全に溶融した。この溶融物を電気炉を傾動
させて水槽中に流し込み、ガラスカレットを得た。
成するために、原料として炭酸セシウム、低ソーダアル
ミナ、高純度ケイ砂を溶融後、モル比で１：１：４とな
るように混合した。これを図１に示した内張りがアルミ
ナシリカ系の溶融鋳造耐火物（重量分析値で、アルミナ
７９％、シリカ１６％、その他５％からなる旭硝子株式
会社製耐火物ＣＢ−Ｍ）のアーク溶融電気炉に投入し
た。溶解初期段階では、黒鉛電極を接触させ、その接触
アーク放電により溶解した。ある程度溶融物が生成され
たあと、少しずつ電極を広げ、上昇させ、Ｏ2 ３０容積
％Ａｒガス（濃度９５５以上）を黒鉛電極（外径１５０
ｍｍ）の孔（内径５０ｍｍ）から１０リットル／ｍｉｎ
流しながら完全に溶融した。この溶融物を電気炉を傾動
させて水槽中に流し込み、ガラスカレットを得た。
【００２５】得られたポルーサイト組成ガラスは黒みが
かっていた。溶融後のガラス組成Ｃｓ2 Ｏ：Ａｌ2 Ｏ
3 ：ＳｉＯ2 は１：１．１：４．３となっており不純物
として炭素成分が０．５％混入していた。このガラスを
１４００℃で結晶化、粉砕し、粉末Ｘ線回折により同定
を行ったところ、ポルーサイトの単一相であった。この
粉末を１０００ｋｇ／ｃｍ2 で成形し、１５００℃で熱
処理後、熱膨張率を測定した結果３．７×１０-6／℃で
あった。また、得られた焼結体中に多数の気泡が確認さ
れた。
かっていた。溶融後のガラス組成Ｃｓ2 Ｏ：Ａｌ2 Ｏ
3 ：ＳｉＯ2 は１：１．１：４．３となっており不純物
として炭素成分が０．５％混入していた。このガラスを
１４００℃で結晶化、粉砕し、粉末Ｘ線回折により同定
を行ったところ、ポルーサイトの単一相であった。この
粉末を１０００ｋｇ／ｃｍ2 で成形し、１５００℃で熱
処理後、熱膨張率を測定した結果３．７×１０-6／℃で
あった。また、得られた焼結体中に多数の気泡が確認さ
れた。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、高耐熱性、低熱膨張性
を有するポルーサイト組成物をその特性を損なうことな
く、大量にかつ容易に得ることができる。
を有するポルーサイト組成物をその特性を損なうことな
く、大量にかつ容易に得ることができる。
【図１】本発明方法に使用するアーク溶融電気炉の断面
説明図
説明図
１：窯 ２：水冷管 ３：耐火物 ４：黒鉛電極 ５：貫通孔 ６：気体 ７：ガラス原料 ８：溶融ガラス ９：出湯口 １０：ガスボンベ
Claims (5)
- 【請求項１】ポルーサイト組成物を生成しうる原料をア
ーク溶融電気炉内で８０容積％以上のＡｒ、Ｈｅまたは
Ｎｅのいずれか１つ以上の雰囲気下でアーク溶融し、つ
いで急冷することを特徴とするポルーサイト組成物の製
造方法。 - 【請求項２】ポルーサイト組成物を生成しうる原料を、
黒鉛電極を備えたアーク溶融電気炉内で、８０容積％以
上がＡｒ、ＨｅまたはＮｅのいずれか１つ以上からなる
不活性ガスを黒鉛電極の中心部長手方向に形成した中空
孔より吹き込みながらアーク溶融し、ついで急冷するこ
とを特徴とするポルーサイト組成物の製造方法。 - 【請求項３】ポルーサイト組成物が、Ｃｓ2 Ｏ：ｘＡｌ
2 Ｏ3 ：ｙＳｉＯ2 （ここでｘ＝０．５〜１、ｙ＝２〜
８）からなるセシウムアルミノシリケートである請求項
１または２記載のポルーサイト組成物の製造方法。 - 【請求項４】アーク溶融後水中に出湯し、急冷すること
を特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のポルーサイ
ト組成物の製造方法。 - 【請求項５】アーク溶融を、熱溶融鋳造耐火物を内張り
とした電気炉内で行うことを特徴とする請求項１〜４の
いずれかに記載のポルーサイト組成物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18870297A JPH1135317A (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | ポルーサイト組成物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18870297A JPH1135317A (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | ポルーサイト組成物の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1135317A true JPH1135317A (ja) | 1999-02-09 |
Family
ID=16228326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18870297A Ceased JPH1135317A (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | ポルーサイト組成物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1135317A (ja) |
-
1997
- 1997-07-14 JP JP18870297A patent/JPH1135317A/ja not_active Ceased
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060123 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060207 |
|
| A045 | Written measure of dismissal of application |
Effective date: 20060627 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045 |