JP5862952B2 - Method for producing borosilicate glass - Google Patents
Method for producing borosilicate glass Download PDFInfo
- Publication number
- JP5862952B2 JP5862952B2 JP2012118309A JP2012118309A JP5862952B2 JP 5862952 B2 JP5862952 B2 JP 5862952B2 JP 2012118309 A JP2012118309 A JP 2012118309A JP 2012118309 A JP2012118309 A JP 2012118309A JP 5862952 B2 JP5862952 B2 JP 5862952B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- partial pressure
- temperature
- atm
- chlorine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Description
本発明は、ホウ珪酸ガラスの製造方法に関し、具体的には塩素を清澄剤として使用するホウ珪酸ガラスの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing borosilicate glass, and more specifically to a method for producing borosilicate glass using chlorine as a fining agent.
一般的に、ホウ珪酸ガラスは、例えば、ガラス原料粉末であるバッチやガラスカレットを溶解させることにより得たガラス融液を所望の形状に成形し、その後、冷却することにより製造される。ホウ珪酸ガラスの製造方法において、例えばバッチから生じる分解ガスなどに起因する泡をガラス融液中から除去する清澄工程を如何に行うかが大きな課題となっている。 In general, borosilicate glass is produced, for example, by forming a glass melt obtained by dissolving a batch or glass cullet, which is a glass raw material powder, into a desired shape and then cooling. In the manufacturing method of borosilicate glass, how to perform a clarification process for removing bubbles caused by, for example, cracked gas generated from a batch from the glass melt has become a major issue.
従来、最も一般的な清澄方法としては、高温域でガスを発生させる清澄剤をガラス原料に添加しておき、清澄工程で清澄剤からガスを発生させることにより清澄する方法が挙げられる。清澄剤としては、酸化還元反応によってガスを発生させる酸化還元型清澄剤、分解することによりガスを発生させる分解型清澄剤、蒸発することによりガスを発生させる蒸発型清澄剤などが挙げられる。酸化還元型清澄剤の具体例としては、酸化ヒ素や酸化アンチモン等が挙げられる。分解型清澄剤の具体例としては、硫酸ナトリウムなどが挙げられる。蒸発型清澄剤の具体例としては、塩化ナトリウムなどが挙げられる。 Conventionally, as the most common clarification method, there is a method in which a clarification agent that generates gas in a high temperature region is added to a glass raw material and clarification is performed by generating gas from the clarification agent in a clarification step. Examples of the clarifier include a redox clarifier that generates gas by an oxidation-reduction reaction, a decomposer clarifier that generates gas by decomposition, and an evaporative clarifier that generates gas by evaporation. Specific examples of the redox clarifier include arsenic oxide and antimony oxide. Specific examples of the degradable fining agent include sodium sulfate. Specific examples of the evaporating fining agent include sodium chloride.
しかしながら、酸化還元型清澄剤である酸化アンチモンや酸化ヒ素は、環境負荷が高い化学物質であるため、使用が困難になってきている。 However, antimony oxide and arsenic oxide, which are redox clarifiers, are chemical substances that have a high environmental load, and thus have become difficult to use.
分解型清澄剤である硫酸ナトリウムは、ソーダ石灰ガラスの清澄には効果的である。しかしながら、硫酸ガスの溶解度が小さいホウ珪酸ガラスの溶融に用いた場合は、リボイルと呼ばれる泡の再沸現象が生じやすい。このため、硫酸ナトリウムなどの硫酸塩は、ホウ珪酸ガラスの清澄には不向きである。 Sodium sulfate, which is a degradable fining agent, is effective for clarification of soda lime glass. However, when used for melting borosilicate glass having a low solubility of sulfuric acid gas, a reboiling phenomenon of bubbles called reboyl tends to occur. For this reason, sulfates such as sodium sulfate are not suitable for clarifying borosilicate glass.
蒸発型清澄剤である塩化ナトリウムは、環境負荷が比較的小さく、硼珪酸ガラスの清澄にも好ましく用いられる。しかしながら、清澄剤として塩化ナトリウムを使用すると、溶融段階で塩化水素が発生し設備を腐食する問題がある。それゆえ塩化ナトリウムの使用量を減らすことが望まれている。ところが、塩化ナトリウムの使用量を減らすと、泡品位に優れたホウ珪酸ガラスを製造することが困難な場合がある。 Sodium chloride, which is an evaporative fining agent, has a relatively small environmental load and is preferably used for fining borosilicate glass. However, when sodium chloride is used as a fining agent, there is a problem that hydrogen chloride is generated in the melting stage and the equipment is corroded. It is therefore desirable to reduce the amount of sodium chloride used. However, when the amount of sodium chloride used is reduced, it may be difficult to produce a borosilicate glass excellent in foam quality.
本発明の目的は、塩素化合物の使用量が少なくても、泡品位に優れたホウ珪酸ガラスを製造することが可能なホウ珪酸ガラスの製造方法を提供することである。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of the borosilicate glass which can manufacture the borosilicate glass excellent in foam quality, even if there is little usage-amount of a chlorine compound.
本発明者等の実験の結果、泡が拡大を開始する温度はガラス中の塩化物のガス分圧と水蒸気分圧によって決定されることが明らかとなった。そしてガラス融液中の塩素化合物のガス分圧と水蒸気分圧の和が0.50atmとなる温度条件を泡の拡大開始温度と仮定して、清澄工程をこの温度以上で行えばよいとの結論に至った。なお清澄剤の使用量を低減させる方法として、ガラス中の溶解水を利用する方法が特許文献1で提案されている。しかしながら同文献は、ソーダ石灰ガラスを対象としており、また塩素化合物と溶解水を組み合わせて使用する場合の清澄条件について具体的に示されていない。 As a result of experiments by the present inventors, it has been clarified that the temperature at which bubbles start to expand is determined by the gas partial pressure and the water vapor partial pressure of chloride in the glass. And the conclusion that the clarification process should be carried out above this temperature, assuming that the temperature condition where the sum of the gas partial pressure and the water vapor partial pressure of the chlorine compound in the glass melt is 0.50 atm is the bubble expansion start temperature. It came to. As a method for reducing the amount of fining agent used, Patent Document 1 proposes a method using dissolved water in glass. However, this document is directed to soda-lime glass, and does not specifically describe the refining conditions when a chlorine compound and dissolved water are used in combination.
即ち、本発明のホウ珪酸ガラスの製造方法は、塩素化合物を清澄剤として含むガラス原料バッチを調合するバッチ調合工程と、調合したバッチを溶融する溶融工程と、ガラス融液中に含まれる泡を除去する清澄工程と、ガラス融液を所定の形状に成形する成形工程とを含むホウ珪酸ガラスの製造方法であって、清澄工程におけるガラス融液の温度を、ガラス融液中の塩素化合物のガス分圧と水蒸気分圧の和が0.50atm以上となる温度に調節することを特徴とする。本発明における「ホウ珪酸ガラス」とは、SiO2とB2O3を主成分とするガラスを指し、具体的には質量%でSiO2 60〜85%、B2O3 8〜20%含有するガラスを指す。「ガラス融液中の塩素化合物のガス分圧」は、以下の式1で求められるガス分圧P1を意味する。「水蒸気分圧」は、以下の式2で求められるガス分圧P2を意味する。 That is, the method for producing a borosilicate glass of the present invention comprises a batch preparation step of preparing a glass raw material batch containing a chlorine compound as a fining agent, a melting step of melting the prepared batch, and bubbles contained in the glass melt. A method for producing a borosilicate glass comprising a refining step for removing and a forming step for forming a glass melt into a predetermined shape, wherein the temperature of the glass melt in the refining step is determined by the gas of a chlorine compound in the glass melt. The temperature is adjusted to a temperature at which the sum of partial pressure and water vapor partial pressure is 0.50 atm or more. “Borosilicate glass” in the present invention refers to glass mainly composed of SiO 2 and B 2 O 3 , and specifically contains SiO 2 60 to 85% and B 2 O 3 8 to 20% by mass%. Refers to the glass to be used. “The gas partial pressure of the chlorine compound in the glass melt” means the gas partial pressure P1 obtained by the following formula 1. The “water vapor partial pressure” means a gas partial pressure P2 obtained by the following formula 2.
P1=塩素化合物の蒸気圧×ガラス中の塩素量/塩素溶解度・・・式1
P2=(ガラス中のH2O量/H2O溶解度)2・・・式2
本発明においては、ガラス融液中の塩素化合物のガス分圧が0.45atm〜1.5atm、且つ水蒸気分圧が0.04atm〜0.3atmとなる温度で清澄することが好ましい。
P1 = Vapor pressure of chlorine compound × Amount of chlorine in glass / chlorine solubility: Formula 1
P2 = (H 2 O amount in glass / H 2 O solubility) 2 Formula 2
In the present invention, clarification is preferably performed at a temperature at which the gas partial pressure of the chlorine compound in the glass melt is 0.45 atm to 1.5 atm and the water vapor partial pressure is 0.04 atm to 0.3 atm.
本発明においては、前記塩素化合物がアルカリ金属塩化物であることが好ましく、特に塩化ナトリウムであることが望ましい。 In the present invention, the chlorine compound is preferably an alkali metal chloride, and particularly preferably sodium chloride.
本発明においては、清澄工程におけるガラス融液の温度を1450℃〜1700℃となるように調整することが好ましい。 In this invention, it is preferable to adjust so that the temperature of the glass melt in a clarification process may be set to 1450 to 1700 degreeC.
本発明の方法によれば、塩素化合物と水分が効率的に作用する温度で清澄するものであるから、泡品位に優れたホウ珪酸ガラスを容易に作製することができる。それゆえ、従来に比べて少ない塩素化合物量でホウ珪酸ガラスを製造することが可能となる。 According to the method of the present invention, since clarification is performed at a temperature at which the chlorine compound and moisture act efficiently, a borosilicate glass excellent in foam quality can be easily produced. Therefore, borosilicate glass can be produced with a smaller amount of chlorine compound than in the past.
以下に本発明の方法を説明する。
[原料調合工程]
ガラス原料を秤量、混合し、バッチを調合する。具体的には、質量%でSiO2 60〜85%、B2O3 8〜20%含有するガラス、特に質量%でSiO2 60〜85%、B2O3 8〜20%、Al2O3 1〜 10%、CaO 0〜 5%、BaO 0〜 5%、Na2O 0.1〜 10%、K2O 0.1〜10%、さらに質量%でSiO2 65〜85%、B2O3 8〜20%、Al2O3 1〜 10%、CaO 0.1〜 5%、BaO 0.1〜 5%、Na2O 0.1〜 10%、K2O 0.1〜5%含有するガラスとなるようにガラス原料を調合することが好ましい。なおバッチは、生原料のみで構成してもよいが、必要に応じてガラスカレットを併用してもよい。
The method of the present invention will be described below.
[Raw material preparation process]
Glass raw materials are weighed and mixed to prepare a batch. Specifically, SiO 2 60 to 85% by mass%, B 2 O 3 8~20% glass containing, SiO 2 60 to 85%, especially by mass%, B 2 O 3 8~20% , Al 2 O 31 to 10%, CaO 0 to 5%, BaO 0 to 5%, Na 2 O 0.1 to 10%, K 2 O 0.1 to 10%, and further SiO 2 65 to 85% by mass%, B 2 O 3 8-20%, Al 2 O 3 1-10%, CaO 0.1-5%, BaO 0.1-5%, Na 2 O 0.1-10%, K 2 O 0.1 It is preferable to prepare the glass raw material so as to obtain 5% glass. In addition, although a batch may be comprised only with a raw material, you may use glass cullet together as needed.
ガラス原料の一部に塩素化合物を使用する。ガラス中に残存する塩素量はバッチに添加する塩素化合物の種類に依存しないため、どのような形で添加してもよいが、毒性や刺激性が小さいとの理由から、塩化ナトリウム等のアルカリ金属塩化物が好適に使用できる。また塩素化合物の含有量は、ガラス化後のCl含有量が0.02〜0.30質量%、特に0.05〜0.20質量%となるように添加することが好ましい。
[溶融工程]
調合したガラス原料を、溶融炉に投入し、溶融する。溶融温度は1350〜1550℃程度であることが好ましい。
[清澄工程]
ガラス融液中の塩素化合物のガス分圧P1と水蒸気圧P2の和(P1+P2)が0.5atm以上、好ましくはP1+P2が0.8atm以上となる温度で清澄を行う。また塩素化合物のガス分圧P1が0.45atm〜1.5atm、特に0.5atm〜1.0atm、さらに0.55atm〜0.8atmとなる温度で清澄することが好ましく、水蒸気分圧P2が0.04atm〜0.3atm、特に0.06atm〜0.25atm、さらに0.08atm〜0.2atmとなる温度で清澄することが好ましい。
Chlorine compounds are used as part of the glass raw material. The amount of chlorine remaining in the glass does not depend on the type of chlorine compound added to the batch, so it can be added in any form, but because of its low toxicity and irritation, alkali metals such as sodium chloride Chloride can be used preferably. The content of the chlorine compound is preferably added so that the Cl content after vitrification is 0.02 to 0.30 mass%, particularly 0.05 to 0.20 mass%.
[Melting process]
The prepared glass material is put into a melting furnace and melted. The melting temperature is preferably about 1350 to 1550 ° C.
[Clarification process]
Clarification is performed at a temperature at which the sum (P1 + P2) of the gas partial pressure P1 and the water vapor pressure P2 of the chlorine compound in the glass melt is 0.5 atm or higher, preferably P1 + P2 is 0.8 atm or higher. Further, it is preferable to clarify at a temperature at which the gas partial pressure P1 of the chlorine compound is 0.45 atm to 1.5 atm, particularly 0.5 atm to 1.0 atm, and further 0.55 atm to 0.8 atm, and the water vapor partial pressure P2 is 0. It is preferable to clarify at a temperature of 0.04 atm to 0.3 atm, particularly 0.06 atm to 0.25 atm, and further 0.08 atm to 0.2 atm.
一般的には、ガラス融液中にはSO2、O2、CO2及びN2など複数のガス種が存在し、これらの合計圧力(ガラス融液中の総圧力)が1atmを超えると泡の拡大が生じる。ガラスに清澄剤が添加されている場合、清澄ガスがガラス融液中の総圧力を上昇させる。 In general, there are a plurality of gas species such as SO 2 , O 2 , CO 2 and N 2 in the glass melt, and if the total pressure (total pressure in the glass melt) exceeds 1 atm, bubbles are generated. Expansion occurs. When a fining agent is added to the glass, the fining gas raises the total pressure in the glass melt.
本発明においては、この役割を塩素化合物や水分が担うことになる。溶融条件によって多少変わるが、塩素化合物のガス分圧P1と水蒸気圧P2の和が0.5atm以上となる温度において、泡内部への塩素化合物や水分の拡散量が多くなり、泡が拡大し始める。逆にP1+P2が0.5atm未満となる温度の場合は、泡内部への塩素化合物や水分の拡散量が十分でない。つまり泡が拡大し難い温度域であることから、このような温度では十分な清澄効果が期待できない。 In the present invention, this role is played by chlorine compounds and moisture. Although it varies somewhat depending on the melting conditions, at a temperature at which the sum of the gas partial pressure P1 and the water vapor pressure P2 of the chlorine compound is 0.5 atm or more, the amount of diffusion of the chlorine compound and water into the bubbles increases and the bubbles start to expand. . On the other hand, when the temperature is such that P1 + P2 is less than 0.5 atm, the diffusion amount of chlorine compound and moisture into the foam is not sufficient. In other words, since the bubbles are in a temperature range in which expansion is difficult, a sufficient clarification effect cannot be expected at such temperatures.
P1及びP2は以下の式1、式2で求められる。 P1 and P2 are obtained by the following formulas 1 and 2.
P1=塩素化合物の蒸気圧×ガラス中の塩素量/塩素溶解度・・・式1
P2=(ガラス中のH2O量/H2O溶解度)2・・・式2
ここで塩素化合物(純物質)の蒸気圧は、以下に示すアントワン式を利用して求められる。
P1 = Vapor pressure of chlorine compound × Amount of chlorine in glass / chlorine solubility: Formula 1
P2 = (H 2 O amount in glass / H 2 O solubility) 2 Formula 2
Here, the vapor pressure of the chlorine compound (pure substance) is obtained by using the following Antoine equation.
log10P=A−B/(T+C)・・・式3
式3に示されたA、B及びCはアントワン定数と呼ばれる物質固有の数値である。例えば、絶対温度Tにおける塩化ナトリウムの蒸気圧PNaClは、StullによるVapor Pressure of Pure Substances Organic Compounds, Ind. Eng. Chem., 39, 517−540 (1947)に記載されたアントワン定数を引用すると以下の式で表される。
log 10 P = A−B / (T + C) Equation 3
A, B, and C shown in Formula 3 are numerical values specific to the substance called Antoine constants. For example, the vapor pressure P NaCl of sodium chloride at an absolute temperature T can be obtained from Vapor Pressure of Pure Substitutes Organic Compounds, Ind. By Stull. Eng. Chem. , 39, 517-540 (1947), it is expressed by the following equation.
PNaCl(atm)=0.987×10(5.07−8390/(T−82.6))
ガラス中の塩素量は、蛍光X線分析装置によって測定する。また、塩素溶解度は以下の方法によって求めることができる。通常、酸化物原料、炭酸塩原料、硝酸塩原料としてバッチに添加される原料の一部を塩化物原料に置き換え、塩化物原料を過剰に添加したバッチを調合する。このガラス原料を密閉した白金容器内で種々の温度で溶融し、溶融後のガラスに残存する塩素量を蛍光X線分析装置により測定する。このようにして、各温度における塩素溶解度を得ることができる。例えば、後述する表1に示した組成のガラスの絶対温度Tにおける塩素溶解度は以下の式で表される。
P NaCl (atm) = 0.987 × 10 (5.07-8390 / (T-82.6))
The amount of chlorine in the glass is measured with a fluorescent X-ray analyzer. Chlorine solubility can be determined by the following method. Usually, a part of raw materials added to the batch as an oxide raw material, carbonate raw material, and nitrate raw material is replaced with a chloride raw material, and a batch in which an excessive amount of chloride raw material is added is prepared. This glass raw material is melted at various temperatures in a sealed platinum container, and the amount of chlorine remaining in the glass after melting is measured by a fluorescent X-ray analyzer. In this way, the chlorine solubility at each temperature can be obtained. For example, the chlorine solubility at the absolute temperature T of the glass having the composition shown in Table 1 described later is represented by the following formula.
塩素溶解度(質量%)=exp(3.34×1000/T−3.06)・・・式4
ガラス中のH2O量は、IR分光分析法によって測定されるガラス中のβ−OH値で代用することができる。β−OH値の測定は以下のようにして行う。
Chlorine solubility (mass%) = exp (3.34 × 1000 / T−3.06) Equation 4
The amount of H 2 O in the glass can be substituted by the β-OH value in the glass measured by IR spectroscopy. The β-OH value is measured as follows.
まずガラスの2.7〜2.9μmの吸収スペクトルを測定する。次にこの範囲の透過率の最小値をT1とし、また2.5μmでの透過率をT0とする。このようにして求めたT1、T0とガラス試料の厚みd(mm)を以下の式5に代入すると、ガラス中のβ−OH値を算出することができる。 First, an absorption spectrum of 2.7 to 2.9 μm of glass is measured. Then the minimum value of the transmittance of this range as T 1, and also the transmittance at 2.5μm and T 0. By substituting T 1 and T 0 thus obtained and the thickness d (mm) of the glass sample into the following formula 5, the β-OH value in the glass can be calculated.
β−OH値=1/d×log10(T0/T1)・・・式5
H2O溶解度は以下の方法によって求めることができる。まず所定のH2O分圧(P3)の雰囲気でガラスを長時間(例えば48時間)熱処理し、熱処理後の水分量(C)を上記の方法及び式5により求める。次いで式6を用いてH2O溶解度(S)を算出する。
β-OH value = 1 / d × log 10 (T 0 / T 1 ) Equation 5
H 2 O solubility can be determined by the following method. First, the glass is heat-treated for a long time (for example, 48 hours) in an atmosphere of a predetermined H 2 O partial pressure (P3), and the moisture content (C) after the heat treatment is obtained by the above method and Equation 5. Next, H 2 O solubility (S) is calculated using Equation 6.
S=C/√P3・・・式6
例えば、後述する表1に示した組成のガラスの絶対温度TにおけるH2O溶解度は以下の式で表される。
S = C / √P3 Equation 6
For example, the H 2 O solubility at the absolute temperature T of the glass having the composition shown in Table 1 described later is represented by the following formula.
H2O溶解度(mm−1)=exp(0.959×1000/T−0.244)
上記範囲に満たない温度で清澄すると、泡が拡大し難く、十分な清澄効果が得にくくなる。一方、上記範囲を超える温度で清澄すると、溶融炉に過度の負担をかける虞がある。
H 2 O solubility (mm −1 ) = exp (0.959 × 1000 / T−0.244)
When clarification is performed at a temperature less than the above range, bubbles are difficult to expand and a sufficient clarification effect is difficult to obtain. On the other hand, if clarification is performed at a temperature exceeding the above range, there is a risk of placing an excessive burden on the melting furnace.
ここで清澄温度を、P1+P2が0.5atm以上となる温度になるように調整する方法を紹介する。通常ホットスポットと呼ばれる最高温度地点で清澄工程は行われる。目標とするガス分圧を得るためには、この地点からガラス生地を採取し、その塩素量及びH2O量を測定し、塩素化合物のガス分圧P1と水蒸気分圧P2を求める。このようにしてP1+P2を確認し、この値に応じて清澄温度を変更する。この作業を繰り返すことで、目標とするガス分圧に相当する清澄温度に調整することができる。 Here, a method for adjusting the fining temperature so that P1 + P2 becomes a temperature of 0.5 atm or more will be introduced. The clarification process is usually performed at a maximum temperature point called a hot spot. In order to obtain the target gas partial pressure, glass dough is collected from this point, the chlorine content and the H 2 O content are measured, and the gas partial pressure P1 and the water vapor partial pressure P2 of the chlorine compound are obtained. In this way, P1 + P2 is confirmed, and the fining temperature is changed according to this value. By repeating this operation, the clarification temperature corresponding to the target gas partial pressure can be adjusted.
なお塩素化合物を清澄剤として使用する本発明においては、1450℃以上で清澄することが好ましい。このようにすれば塩素化合物(例えば塩化ナトリウム)の蒸気圧が1atmを超え、ガラス融液から泡内部への拡散が顕著になり、泡の拡大が容易になるためである。また一般的なホウケイ酸ガラスの粘性を考慮すると、ガラス融液を1500℃以上に加熱することがより好ましい。しかしながら、ガラス融液を加熱し過ぎると、ガラス溶融炉の損傷が激しくなることや、ガラス品位が悪化する場合があり、ガラス融液を加熱する温度は1700℃以下とすることが好ましい。
[成形工程]
ガラス融液を、所定の形状に成形し、徐冷して、ホウ珪酸ガラスからなる泡のないガラス物品を得る。成形方法は特に限定されるものではなく、例えば管状に成形する場合には、ダンナー法、ダウンドロー法、アップドロー法等を採用することができる。
In the present invention in which a chlorine compound is used as a clarifier, clarification is preferably performed at 1450 ° C. or higher. This is because the vapor pressure of the chlorine compound (for example, sodium chloride) exceeds 1 atm, the diffusion from the glass melt into the bubbles becomes remarkable, and the expansion of the bubbles becomes easy. In consideration of the viscosity of general borosilicate glass, it is more preferable to heat the glass melt to 1500 ° C. or higher. However, if the glass melt is heated too much, the glass melting furnace may be severely damaged or the glass quality may deteriorate, and the temperature at which the glass melt is heated is preferably 1700 ° C. or lower.
[Molding process]
A glass melt is formed into a predetermined shape and slowly cooled to obtain a bubble-free glass article made of borosilicate glass. The molding method is not particularly limited. For example, when molding into a tubular shape, a Dunner method, a downdraw method, an updraw method, or the like can be employed.
また必要に応じて、得られたガラス物品に、端面処理等の後加工を施すことができる。 Moreover, post-processing, such as an end surface process, can be given to the obtained glass article as needed.
(実験1)
塩素化合物の清澄機構は、Detlef KoepselによるSolubility and Vaporization of Halogenides, Glastech. Ber. Glass Sci. Technol)., 73 C2, p43−50 (2000)で報告されている。この報告では、前述の式1がモデル式として示されている。
(Experiment 1)
The clarification mechanism of chlorinated compounds is described by Solefity and Vaporization of Halogenides, Glatech. Ber. Glass Sci. Technol. , 73 C2, p43-50 (2000). In this report, Equation 1 described above is shown as a model equation.
このモデル式においては、ある温度でのガラス中の塩素化合物のガス分圧が、添加した塩素化合物(純物質)の蒸気圧、ガラス中の塩素量とその溶解度の比によって決定され、塩素化合物の分圧が1atmを越えると、ガラス融液中から泡中にガスが拡散し、泡が拡大、浮上脱泡することでガラス融液中から泡を除去することができるとされている。 In this model equation, the gas partial pressure of the chlorine compound in the glass at a certain temperature is determined by the vapor pressure of the added chlorine compound (pure substance), the amount of chlorine in the glass and the ratio of its solubility, and the chlorine compound When the partial pressure exceeds 1 atm, gas is diffused from the glass melt into the bubbles, the bubbles expand, and the bubbles are lifted and defoamed so that the bubbles can be removed from the glass melt.
そこで、このモデル式の妥当性について検証を行った。実験には、表1に示すベース組成を有し、且つ0.08質量%及び0.14質量%のClを含有するガラスカレットを用いた。なおガラスカレット中の塩素量は、蛍光X線分析装置によって確認した。 Therefore, the validity of this model formula was verified. In the experiment, glass cullet having the base composition shown in Table 1 and containing 0.08% by mass and 0.14% by mass of Cl was used. The amount of chlorine in the glass cullet was confirmed by a fluorescent X-ray analyzer.
まずガラスカレットを1450℃に保たれた電気炉に入れ、5分間保持した後、1650℃まで昇温することにより、ガラスを溶融、清澄した。この溶融、清澄工程において、ガラス中に含まれる泡を観察し、泡径と温度との関係を評価した。 First, the glass cullet was put in an electric furnace maintained at 1450 ° C., held for 5 minutes, and then heated to 1650 ° C. to melt and clarify the glass. In this melting and refining process, bubbles contained in the glass were observed, and the relationship between the bubble diameter and temperature was evaluated.
泡径と温度の関係を図1に示す。その結果、図1から、塩素量が多いほど泡の拡大する速度が大きくなることが分かった。
(実験2)
実験1と同様にして、0.12質量%及び0.13質量%のClを含有するガラスカレットを用い、同様の評価を行った。
The relationship between the bubble diameter and temperature is shown in FIG. As a result, it was found from FIG. 1 that the larger the amount of chlorine, the greater the speed at which bubbles expand.
(Experiment 2)
In the same manner as in Experiment 1, the same evaluation was performed using glass cullet containing 0.12% by mass and 0.13% by mass of Cl.
泡径と温度の関係を図2に示す。本実験では、実験1と異なり、塩素量が多いにも関わらず、泡の拡大する速度が小さくなる場合があることが分かった。
(実験3)
本発明者等は実験1、2を考察した結果、泡の拡大開始には塩素量だけでなく、ガラス中の水分が大きく影響していると推測した。そこで表2に示すように、塩素量が等しく、水分量が異なるガラスカレットを用いて、実験1と同様の実験を行った。結果を図3に示す。
The relationship between the bubble diameter and temperature is shown in FIG. In this experiment, it was found that unlike the experiment 1, the speed at which the bubbles expand may be small in spite of the large amount of chlorine.
(Experiment 3)
As a result of considering Experiments 1 and 2, the present inventors speculated that not only the amount of chlorine but also the moisture in the glass had a great influence on the start of expansion of bubbles. Therefore, as shown in Table 2, an experiment similar to Experiment 1 was performed using glass cullet having the same chlorine content and different moisture content. The results are shown in FIG.
図3から、ガラス中の水分量が多い方が泡の拡大する速度が大きくなることが見いだされ、ガラス中の水分量が清澄に寄与することが明らかとなった。
(実験4)
塩素化合物のガス分圧P1及び水蒸気分圧P2を種々の値に調節して、これらの分圧と清澄効果の関係を調査した。
From FIG. 3, it was found that the larger the amount of moisture in the glass, the larger the rate of expansion of bubbles, and it became clear that the amount of moisture in the glass contributes to clarification.
(Experiment 4)
The gas partial pressure P1 and water vapor partial pressure P2 of the chlorine compound were adjusted to various values, and the relationship between these partial pressures and the clarification effect was investigated.
まず表3の組成となるようにガラス原料を秤量、混合して原料バッチ(A〜D)を準備した。なお各原料バッチには、塩素化合物として塩化ナトリウムを添加した。また水分量は、アルミナ原料として使用する水酸化アルミニウムとアルミナの使用割合を変更することで調節した。 First, glass raw materials were weighed and mixed so as to have the composition shown in Table 3 to prepare raw material batches (A to D). In each raw material batch, sodium chloride was added as a chlorine compound. The amount of water was adjusted by changing the proportion of aluminum hydroxide and alumina used as the alumina raw material.
このようにして調合した原料バッチを1500℃に保たれた電気炉に入れ、1500℃で2時間加熱した後、10分以内に1550℃まで昇温し、この温度で2時間保った。その後、得られたガラス融液を冷却してガラス試料A〜Dを得た。 The raw material batch thus prepared was placed in an electric furnace maintained at 1500 ° C., heated at 1500 ° C. for 2 hours, heated to 1550 ° C. within 10 minutes, and maintained at this temperature for 2 hours. Thereafter, the obtained glass melt was cooled to obtain glass samples A to D.
このようにして得られた各ガラス試料について、ガラスの水分量(β−OH値)を求めた。また1550℃における塩素化合物のガス分圧P1及び水蒸気分圧P2を、式1及び式2を使用して算出した。 The glass moisture content (β-OH value) was determined for each glass sample thus obtained. Further, the gas partial pressure P1 and the water vapor partial pressure P2 of the chlorine compound at 1550 ° C. were calculated using Equations 1 and 2.
さらにガラス試料A〜Dの中央部分を切り出し、泡数密度を測定した。結果を表4に示す。またガラス融液中の塩素化合物のガス分圧P1と水蒸気圧P2の和と、泡数密度の関係を図4に示す。 Furthermore, the center part of glass sample AD was cut out, and the bubble number density was measured. The results are shown in Table 4. FIG. 4 shows the relationship between the sum of the gas partial pressure P1 and water vapor pressure P2 of the chlorine compound in the glass melt and the bubble number density.
表4及び図4から明らかなように、P1+P2が0.5atm以上であるガラス試料C及びDは泡数密度が著しく少なかった。この結果から、P1+P2が0.5atm以上となる温度で清澄すれば、効果的に泡を除去できることが分かる。 As is apparent from Table 4 and FIG. 4, glass samples C and D having P1 + P2 of 0.5 atm or more had a remarkably low bubble number density. From this result, it can be seen that bubbles can be effectively removed if clarification is performed at a temperature at which P1 + P2 is 0.5 atm or more.
なおβ−OH値は、ガラス試料を板厚1.0mmに加工し、2.7〜2.9μmの吸収スペクトルにおける透過率の最小値T1、及び2.5μmでの透過率T0を求めた後、式5を利用して算出した。 The β-OH value is obtained by processing a glass sample to a plate thickness of 1.0 mm, and obtaining the minimum transmittance T 1 in an absorption spectrum of 2.7 to 2.9 μm and the transmittance T 0 at 2.5 μm. After that, the calculation was performed using Equation 5.
泡数密度はガラス塊の中央部分に含まれる泡を顕微鏡によって計測する方法で評価した。 The bubble number density was evaluated by a method of measuring bubbles contained in the central part of the glass lump with a microscope.
本発明の方法は、医療用、理化学用、その他あらゆる用途で使用されるホウ珪酸ガラスの製造方法として好適である。 The method of the present invention is suitable as a method for producing a borosilicate glass used for medical purposes, physics and chemistry, and any other applications.
Claims (5)
The temperature of the glass melt in a clarification process is adjusted so that it may become 1450 to 1700 degreeC, The manufacturing method of the borosilicate glass in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012118309A JP5862952B2 (en) | 2012-05-24 | 2012-05-24 | Method for producing borosilicate glass |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012118309A JP5862952B2 (en) | 2012-05-24 | 2012-05-24 | Method for producing borosilicate glass |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013245124A JP2013245124A (en) | 2013-12-09 |
JP5862952B2 true JP5862952B2 (en) | 2016-02-16 |
Family
ID=49845187
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012118309A Active JP5862952B2 (en) | 2012-05-24 | 2012-05-24 | Method for producing borosilicate glass |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5862952B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017048091A (en) * | 2015-09-03 | 2017-03-09 | 日本電気硝子株式会社 | Borosilicate glass for pharmaceutical container |
WO2017038738A1 (en) * | 2015-09-03 | 2017-03-09 | 日本電気硝子株式会社 | Borosilicate glass for medicine containers, glass tube for medicine containers and method for producing medicine container |
JP6653076B2 (en) * | 2015-10-22 | 2020-02-26 | 日本電気硝子株式会社 | Glass tube for pharmaceutical container and method for producing the same |
JP6765638B2 (en) * | 2016-11-25 | 2020-10-07 | 日本電気硝子株式会社 | Heating device and glass supply pipe |
CN114804618B (en) * | 2022-04-23 | 2023-11-28 | 绵竹市红森玻璃制品有限责任公司 | Glass composite clarifying agent and preparation method and application thereof |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000128572A (en) * | 1998-10-26 | 2000-05-09 | Nippon Electric Glass Co Ltd | Borosilicate glass and its production |
JP2003300750A (en) * | 2002-02-05 | 2003-10-21 | Nippon Electric Glass Co Ltd | Glass composition |
JP2008105860A (en) * | 2005-01-31 | 2008-05-08 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Process for producing glass |
WO2007020824A1 (en) * | 2005-08-15 | 2007-02-22 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | Glass composition and process for producing glass composition |
JP5757209B2 (en) * | 2010-09-28 | 2015-07-29 | 日本電気硝子株式会社 | Method for producing borosilicate glass |
-
2012
- 2012-05-24 JP JP2012118309A patent/JP5862952B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013245124A (en) | 2013-12-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5483821B2 (en) | Glass substrate for display device and display device | |
JP5267464B2 (en) | Method for producing alkali-free glass | |
JP5862952B2 (en) | Method for producing borosilicate glass | |
EP3190096B1 (en) | Borosilicate glass for pharmaceutical container and glass tube for pharmaceutical container | |
US9359244B2 (en) | Alumina-rich glasses and methods for making the same | |
WO2017038738A1 (en) | Borosilicate glass for medicine containers, glass tube for medicine containers and method for producing medicine container | |
JP2021512843A (en) | Composition for glass, glass with low inclusion content, its manufacturing method and use | |
JP5359824B2 (en) | Clarification method of alkali-free glass | |
WO2011105246A1 (en) | Process for production of las-system crystalline glass | |
CN111183120B (en) | Method for manufacturing glass plate | |
CN107721152B (en) | Clarifying agent for touch screen cover plate glass and preparation method for touch screen cover plate glass | |
CN109890771B (en) | Alkali-free glass and method for producing same | |
JP5757209B2 (en) | Method for producing borosilicate glass | |
CN109052928B (en) | Glass clarifying agent, boroaluminosilicate glass, preparation method of boroaluminosilicate glass, glass substrate and display | |
WO2014069177A1 (en) | Medicinal glass and medicinal glass tube | |
JP4466371B2 (en) | Glass and glass manufacturing method | |
WO2017115728A1 (en) | Method for manufacturing aluminoborosilicate glass for drug containers | |
JP5484220B2 (en) | Glass substrate for display device and display device | |
JP5293195B2 (en) | Clarification method of alkali-free glass | |
JPWO2006064878A1 (en) | Glass composition and method for producing the same | |
CN105916821B (en) | Method for producing silicate glass, and silica raw material for silicate glass | |
CN111499185B (en) | Composite clarifying agent, borosilicate glass and preparation method thereof | |
WO2018116709A1 (en) | Borosilicate glass for medical containers | |
JP2004075498A (en) | Oxide-based glass and its manufacturing method | |
JP2001328819A (en) | Method for producing glass |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150402 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150904 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150908 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151102 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20151203 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151216 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5862952 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |