JPH1149520A - ガラスの溶融方法 - Google Patents
ガラスの溶融方法Info
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Abstract
酸化剤としての硝酸塩を含んだガラスバッチ原料を用い
るガラスの溶融では、溶融工程でメルティングセグレゲ
ーションが発生しやすく、また溶解炉から発生する排ガ
ス中に窒素酸化物量が含まれ、それが大気に放出されて
しまう。 【解決手段】 硝酸塩を含まないガラスバッチ原料に清
澄剤として五酸化アンチモンを添加させたものを溶融す
る。ガラス組成としては実質的にアルカリ金属酸化物を
含まない無アルカリガラス組成が適用できる。バッチ原
料に対して添加される五酸化アンチモンは0.1〜3重
量%が好ましい。
Description
に関し、特に無アルカリガラスの清澄方法に関する。ま
た、通常清澄剤として使用されるヒ素酸化物を使用しな
いガラスの清澄方法に関する。
の溶解工程の初期おいてそれ自身の分解による気体の発
生により泡を成長させ、溶融したガラスから中に含まれ
る泡の離脱を促進する効果を有するいわゆる清澄剤が添
加される。また、これらの成分は、溶融工程の後半にお
いては、残留した微小な泡中の気体を吸収し、その消失
を促進する効果も有する。
ガラスの場合には通常ボウ硝(Na2SO4)や硫酸カル
シウムが、無アルカリガラスの場合には通常亜ヒ酸(A
s2O3)が使用される。 As2O3が清澄作用を示すの
は、原料に添加されたAs2O3が昇温過程において周囲
から酸素を奪いAs2O5になり、それがより高温で再び
As2O3に戻る際に酸素を放出する効果による。そのた
め、清澄剤として亜ヒ酸を使用する場合には、原料の溶
解反応初期におけるAs2O3からAs2O5への変化を促
進するため、ガラスの原料中に酸化剤として通常硝酸塩
が合わせて加えられる。
As2O3と同様な効果を示すことが知られており、清澄
剤として使用されてきた。また、この場合も原料の溶解
反応初期における三酸化アンチモン(Sb2O3)から五
酸化アンチモン(Sb2O5)への変化を促進するため、
ガラスの原料中に酸化剤として通常硝酸塩が合わせて加
えられる。
傾向にあり、ガラスの清澄剤の分野でも、毒物であり有
害性の高いAs2O3をより有害性の低いSb2O3に転換
する動きが広まりつつある。また、この動きはAs2O3
を清澄剤として通常使用してきた光学ガラスやTFT液
晶基板として主に用いられている無アルカリガラスの分
野で顕著である。しかしながら、Sb2O3の清澄効果は
As2O3より弱く、通常As2O3を使用する場合より多
量に添加する必要がある。
進んでいる分野の内、無アルカリガラスの分野では、T
FT液晶の性能あるいはその製造工程の変化に合わせ、
より耐熱性の高い組成が使われるようになっているが、
そのことはガラスの溶融温度の上昇をもたらす。このよ
うに、高い溶融温度を必要とするガラスの清澄にSb2
O3を清澄剤として使用する場合には、より多量のSb2
O3の添加が必要となる。また、同時により多量の硝酸
塩の添加を必要とする。
の添加や硝酸塩の使用は、コストの上昇をもたらし好ま
しくない。また、多量の硝酸塩の使用は、排ガス中に多
量の窒素酸化物(NOx)の発生をもたらし、環境上か
らも好ましくない。さらに、このような多量の硝酸塩の
使用は、とりわけ無アルカリのガラス組成を溶融する場
合には原料のメルティングセグリゲーションを促進し、
溶解に悪影響を及ぼすので製造面からも好ましくない。
s2O3代替清澄剤として三酸化アンチモン(Sb2O3)
を使用する場合の問題点を解決し、コストの上昇やNO
xの放出を抑制し、製造面の問題が少ないAs2O3を使
用しないガラスの溶融方法を提供することを目的とす
る。
五酸化アンチモン(Sb2O5)を使用することを特徴と
するガラスの溶融方法である。
いことをもう一つの特徴とする。
が実質的にアルカリ金属酸化物を含有しない無アルカリ
ガラスである場合にとりわけ有効である。たとえばガラ
ス組成が、重量%で表示してSiO2 45〜70%、
Al2O3 7.5〜25%、B2O3 4〜17.5%、M
gO 0〜10%、CaO 0〜10%、SrO 0〜
10%、BaO 0〜30%、ZnO 0〜5%、Ti
O2 0〜5%、ZrO2 0〜5%からなる無アルカリ
ガラスであり、その歪点が620℃以上である場合に最
も有効である。
Sb2O3より清澄効果の大きいSb2O5を使用している
ため、より少量の添加で同様な清澄効果が得られる。ま
た、本発明においては、従来技術のSb2O3を使用する
場合、Sb2O3をSb2O5に変化させるために必須の硝
酸塩の添加が必ずしも必要でなく、これにより多量のN
Oxの放出を防ぐことができる。また、硝酸塩の添加が
不要であることは、ガラス組成によって、硝酸塩を多量
に原料に加えた場合に起こる原料のメルティングセグリ
ゲーションをも低減させることができる。
量に加えた場合には、硝酸塩は融点が低く低温から液相
を形成するため、原料中で溶けにくくかつ比重が小さい
ために分離しやすい珪石粉などのシリカ原料の遊離を促
進するためであり、硝酸塩を使用しないことにより、こ
のような現象が起こりにくくなるためと推定される。こ
れらの効果は、とりわけ溶融温度が高く清澄が困難な無
アルカリガラス、すなわち高い溶融温度を必要とする高
耐熱性を有する無アルカリガラスの場合に有効に発揮さ
れる。
ン酸化物の全量は、その脱泡効果から酸化物ベースで
0.1重量%以上が好ましく、さらに0.3重量%以上
が好ましい。また、添加量の上限値については3重量%
以下とするのが好ましい。3重量%を越えると溶融のリ
ボイル現象が生じやすくなり、脱泡の効果はむしろ低下
すると同時に原料コストが大きくなる。
成になる原料に、表2に示した清澄剤を添加し原料を調
合した。表2の一部(硝酸塩の欄が「使用」の例)の場
合には、酸化剤としてBaOを硝酸塩の形で原料に使用
し、硝酸塩の欄が「使用せず」の例では、BaOを炭酸
塩の形で原料に使用した。その他の原料としては、珪石
粉、アルミナ、ホウ酸を用い、マグネシウム、カルシウ
ムおよびストロンチウム成分は炭酸塩を用いた。
を用いて1600℃で3時間溶融した後、融液をステン
レス板上に流し出して板状に成形し、その後室温まで徐
冷した。得られたガラス中に含まれる泡数を計測した結
果を表3に示す。泡の存在密度は場所によって必ずしも
一定でないため、泡数の計測は板状ガラスの中央部5c
m角の同一場所について計測し、100g当たりの数に
換算した。
らかなように、Sb2O5の添加により脱泡が促進されて
おり、その効果は添加量が0.5%以上でより明確に現
れることが分かる。本発明の実施例1〜5では、硝酸塩
が添加されなくても清澄効果があるのに対して、比較例
のSb2O3およびAs2O3の場合は、硝酸塩が添加され
ないと泡数が大きくなることが分かる。実施例2および
比較例2の結果から、Sb2O5の場合、泡数はAs2O3
に比べて多いが、その分多量に添加する必要があること
が推測される。
酸塩を使用した場合にはSb2O5はSb2O3と比較して
清澄効果がやや大きい(泡数が少なくなる)ことが分か
る。さらに、硝酸塩を使用しない実施例3と比較例6と
の比較では、Sb2O5の場合は脱泡効果が大きいのに対
して、Sb2O3は脱泡効果が極めて小さくなることが分
かる。
じ条件で溶融した後、融液を流し出さずに冷却した場合
の、ガラス表面のるつぼ壁際に帯状に残った珪石粉の未
溶解のおよその幅を測定した結果を示す。これは、原料
の溶解時にメルティングセグリゲーションにより表面に
浮遊した珪石粉の溶け残りであり、メルティングセグリ
ゲーションの程度の指標、すなわちメルティングセグリ
ゲーションが激しいほど多量の珪石粉が浮遊し多量の帯
状の珪石粉未溶解を生じ、メルティングセグリゲーショ
ンが弱いものはその幅が小さいことを定性的に示したも
のである。
ない方が珪石粉の未溶解の幅が小さく、メルティングセ
グリゲーションの程度が弱いことを示している。
られている三酸化アンチモン(Sb2O3)に代えて五酸
化アンチモン(Sb2O5)を用いたので、ガラス原料に
より少ない添加量で所定の脱泡ができる。
対して酸化剤として働く硝酸塩を添加しないことによ
り、溶融工程でのメルティングセグリゲーションを起こ
しにくくし、これにより原料未溶解に起因する溶融欠点
の生成を抑制するとともに、ガラス溶融に際して発生す
る排ガス中の窒素酸化物(NOx)量を抑制して、その
放出量を少なくすることができる。
化物が実質的に含まない高い溶融温度を必要とする組成
のガラスを泡の発生を抑制して溶融することができる。
Claims (7)
- 【請求項1】 清澄剤として五酸化アンチモンを使用す
ることを特徴とするガラスの溶融方法。 - 【請求項2】 前記ガラスの原料中に硝酸塩を含有しな
い請求項1に記載のガラスの溶融方法。 - 【請求項3】 前記ガラス組成が、実質的にアルカリ金
属酸化物を含有しない無アルカリガラスである請求項1
または2に記載のガラスの溶融方法。 - 【請求項4】 前記ガラス組成が、重量%で表示して、
SiO2 45〜70%、Al2O3 7.5〜25%、B
2O3 4〜17.5%、MgO 0〜10%、CaO
0〜10%、SrO 0〜10%、BaO 0〜30
%、ZnO 0〜5%、TiO2 0〜5%、ZrO2
0〜5%からなり、実質的にアルカリ金属酸化物を含有
しない無アルカリガラスである請求項1〜3のいずれか
の項に記載のガラスの溶融方法。 - 【請求項5】 前記ガラスの歪点が620℃以上である
請求項4に記載のガラスの溶融方法。 - 【請求項6】 前記ガラス中のアンチモン酸化物の全量
が、酸化物ベースで0.1〜3重量%である請求項1〜
5のいずれかの項に記載のガラスの溶融方法。 - 【請求項7】 前記ガラス中のアンチモン酸化物の全量
が、酸化物ベースで0.3〜3重量%である請求項6に
記載のガラスの溶融方法。
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---|---|---|---|
JP20474997A JP3965728B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 無アルカリガラス板の製造方法 |
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-
1997
- 1997-07-30 JP JP20474997A patent/JP3965728B2/ja not_active Expired - Fee Related
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