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JPH07172863A - 耐火性板ガラス - Google Patents

耐火性板ガラス

Info

Publication number
JPH07172863A
JPH07172863A JP6138094A JP6138094A JPH07172863A JP H07172863 A JPH07172863 A JP H07172863A JP 6138094 A JP6138094 A JP 6138094A JP 6138094 A JP6138094 A JP 6138094A JP H07172863 A JPH07172863 A JP H07172863A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
glass
less
plate glass
range
temperature
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.)
Pending
Application number
JP6138094A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeki Morimoto
繁樹 森本
Takako Honda
貴子 本田
Tadashi Noguchi
正 野口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Glass Co Ltd
Original Assignee
Central Glass Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Glass Co Ltd filed Critical Central Glass Co Ltd
Priority to JP6138094A priority Critical patent/JPH07172863A/ja
Publication of JPH07172863A publication Critical patent/JPH07172863A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • C03C3/093Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium containing zinc or zirconium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱性に富み、熱膨張率が適度に低くて強化
処理による耐火、耐熱性の更なる向上が図れ、耐水性に
優れ、かつ板ガラス用タンク窯でも製造可能な耐火性板
ガラスを提供する。 【構成】 重量%表示で、SiO2 57 〜66%、Al2O3 15〜
20%、B2O3 5〜 8%、MgO 4〜 7%、ZnO 2〜 7%、Na
2O 2.8〜9 %であり、重量比でAl2O3 /B2O3が 2.0〜4.
0 であることからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は建築用窓ガラスにかか
り、防火戸、防火窓用等に適用できる耐火性板ガラスに
関する。勿論耐火、耐熱性が要求され、火熱の影響を受
け易い部位のガラス材としても好適である。
【0002】
【従来技術とその問題点】本出願人の発明にかかる特公
平1−46460 号には低膨張ガラスに関し、重量%でSiO2
55〜68%、Al2O3 15〜24%、B2O3 2 〜8 %、MgO 3
〜10%、ZnO 3〜10%、および任意成分としてBaO 、Na
2Oを含み、(Al2O3+B2O3) /(MgO+ZnO +BaO +Na2O)
モル比を特定したフォトエッチングマスクに適用される
ガラスを提唱したが、耐火、耐熱性を狙いとしたガラス
ではなく、またアルカリ分 (Na2O)を任意成分とし、か
つ 2%以下とした点において本発明と基本的に異なる。
【0003】Na2O成分は通常板ガラス用タンク窯に採用
されるAl2O3 −SiO2(-ZrO2) 系耐火レンガの表面と反応
してSiO2−Al2O3 −Na2O系 (ネフェリン系) の高粘性保
護層が形成され、これが耐火レンガの浸食を抑制する。
さらにネフェリン系の層にZrO2が加わることにより、よ
り高粘性保護層が形成され浸食抑制作用が増大する。し
かるに、ガラス中にNa2O成分が皆無ないし僅少の場合は
前記保護層が形成されないため、浸食が著しく進行し、
耐火レンガ寿命を減退するとともに、浸食された耐火レ
ンガがいわゆる砂利や脈理を形成し、ガラス生産効率を
低落する。したがって本発明においてはNa2O成分を特定
量以上含有することを必須とするものである。
【0004】特公昭55−6588号には耐火性ガラス板また
はガラスセラミック板に関し、DIN.41O2に基づく灼熱試
験に耐え得る耐熱性があり、縁部に応圧力 (例えば急冷
等による) を有し、熱膨張率α (×10-7/℃) と弾性係
数E (Kg/cm2)の積が 1〜5Kg/cm2.℃であるガラス板
またはガラスセラミック板が開示されている。
【0005】本発明は前記α×Eの値において一致する
であろうことが推察されるが、本発明組成範囲は開示さ
れる実施例組成のいずれとも一致しない。概して当該公
知例は溶融する際の粘度−温度が高く、溶融均質化する
際に要する粘度 (略102 ポイズ) に対する温度が1800℃
前後を必要とし、さらに高温になるに従いB2O3の蒸発も
顕著になるので、通常のタンク窯、耐火レンガを採用し
たガラス製造には不適であり、製造コストを著しく高騰
するのに対し、本発明においては1600℃オーダーまたは
それ以下で済み、通常のタンク窯、耐火レンガの採用を
可能とするものである。
【0006】特開昭54−90318 号には耐高温変動性を備
えた熱的に高い残留応力を有するガラスに関し、転移
点、軟化点、処理温度、熱膨張係数等の熱物性を特定範
囲とし、かつ成分組成が重量%で、SiO2 61.6〜79.5
%、B2O3 1.0 〜10.5%、Al2O32.5〜14.0%、Na2O 1.
5 〜6.0 %、選択必須成分としてCaO 、MgO (3.1%以
下) 、ZnO 、BaO を含み、その和が 3.2〜17.9%、任意
成分としてZrO2、As2O3 、NaClを含むガラスが開示され
ている。
【0007】しかし前記成分組成をとってみても本発明
とはAl2O3 、MgO 成分範囲において不一致であり、さら
に該公知例開示実施例からみても殆どがAl2O3 /B2O3
において一致しない等、本発明とは基本的に別異の構成
からなるものである。
【0008】本発明は、耐火、耐熱性に富み、熱衝撃に
対して抵抗力があり、通常の板ガラスタンク窯、耐火レ
ンガで製造可能なガラス組成物であって、軟化点が850
℃以上と高く、熱膨張率が35×10-7/℃前後ないし60×
10-7/℃以下と適度に低く、従って熱膨張率30×10-7
℃前後またはそれ以下のパイレックス系ガラスと異なり
通常の板ガラス同様に風冷による強化処理が可能で (勿
論各種冷却媒体による強化、イオン交換による強化も可
能である) 、それにより耐火、耐熱性の更なる向上が図
れる耐火性板ガラスを提供するものである。
【0009】
【問題点を解決するための手段】本発明は、重量%表示
で、SiO2 57〜66%、Al2O3 15〜20%、B2O3 5
〜 8%、MgO 4〜 7%、ZnO 2〜 7%、Na2O
2.8〜 9%であり、重量比でAl2O3 /B2O3が 2.0〜4.0
であることからなる耐火性板ガラス、前記耐火性板ガラ
スにおいて、SiO2を 3%以下の範囲でTiO2および/また
はZrO2に、および/またはNa2Oを 0.5%以下の範囲でLi
2Oおよび/またはK2O に置換したこと、から構成され
る。
【0010】本発明においては軟化点が850 ℃以上で耐
熱性に富み、ガラスの膨張率が35×10-7/℃前後ないし
60×10-7/℃以下と適度に低く、従って通常の板ガラス
同様に風冷による強化処理が可能で、勿論各種冷却媒体
による強化、イオン交換による強化も容易で、それによ
り耐熱性をさらに向上でき、また102 ポイズ温度が1600
℃オーダーまたはそれ以下と公知のほう珪酸系ガラス
(いわゆるパイレックスガラス) に対し格段と低く、そ
の製造に際しては通常の板ガラス用タンク窯、耐火レン
ガが採用でき、かつガラスの耐水性 (重量減) はほう珪
酸系ガラスと遜色なく、かつ耐火レンガの浸食を抑制す
るという作用効果を奏する。
【0011】本発明においては、SiO2−Al2O3 −ZnO −
MgO の共融系とすることにより、比較的低い液相温度で
溶融できるようにし、さらにB2O3成分を適宜量導入する
ことにより液相温度を下げるとともにガラスの熱膨張率
も下げ、加えてNa2O成分の適宜量の導入により溶融を容
易とし、かつ耐火レンガへの浸食を抑制することを狙い
としたものである。
【0012】本成分系において、SiO2はガラス形成基本
成分であるが、重量%で66%を越えるとガラス融液の粘
性が増大し、ことに均質溶融性、清澄性が悪化し、57%
未満では失透の晶出傾向が大きくなるので57〜66%の範
囲、より好ましくは59〜66%とする。Al2O3 は高温域で
SiO2および二価成分と共融してガラス溶融を容易とし、
また成形も容易とする。さらにガラスの耐水性、耐薬品
性を向上するが、20%を越えると粘性が増大して溶融均
質化を困難とし、15%未満では耐水性、耐薬品性が劣化
するので、15〜20%の範囲とする。
【0013】B2O3はガラス溶融の際の溶剤として作用
し、かつガラスの熱膨張率を低減するが、 8%を越える
と却ってガラスの耐薬品性等を劣化し、また耐熱性を悪
化し、5 %未満では溶剤としての作用が不充分であり、
熱膨張率低減の作用も不充分であるので、 5〜8 %の範
囲とする。
【0014】MgO はガラスの熱膨張率を低く抑え、ガラ
ス形成を容易とするうえで必須であるが、 7%を越える
とガラスの耐酸性等の耐久性を悪化させ、 4%未満では
溶融の際の清澄均質性を悪化させるので 4〜7 %とす
る。ZnO も比較的ガラスの熱膨張率を抑え、溶融の際の
高温粘性を低下させるうえで、またガラスの化学的耐久
性を良好にするので有効であるが、 7%を越えると失透
の晶出傾向が大きくなり、作業性を悪化させ、また 2%
未満では前記した機能が有効に作用し難いので、2 〜7
%の範囲とする。
【0015】Na2Oはガラス溶融に際する強力な溶剤であ
り、ガラスの溶融を容易とし、また前記したように耐火
レンガと反応し、レンガ表面に保護層を形成して耐火レ
ンガの浸食を抑制し、レンガ寿命を長く維持するうえで
肝要であるが、2.8 %未満ではその作用が不充分であ
り、4 %を越えるに従いガラスの熱膨張率が漸増傾向に
あるが9 %以下であれば60×10-7/℃以下程度と適度に
低く、通常の板ガラス同様に風冷による強化処理が可能
で、勿論各種冷却媒体による強化、イオン交換による強
化もでき、それにより更なる耐火、耐熱性の向上を図る
ことができる。特にレンガ表面に保護層を形成する点、
強化処理を容易にする点を考慮すれば 5〜9%の範囲で
導入するのが好ましい。
【0016】さらに重量比でAl2O3 /B2O3は2.0 〜4.0
の範囲で導入するもので、2.0 以上とすることによりガ
ラス溶融、成形の際の分相、白濁傾向を解消し、4.0 以
下とすることにより、ガラス溶融時の液相温度の上昇、
難溶傾向を抑制できる。より好ましくは2.0 〜3.0 の範
囲とするのが望ましい。
【0017】また、SiO2に替えTiO2、ZrO2を 3%以下の
範囲で導入したり、Na2Oに替え、Li 2O、K2O を0.5 %以
下の範囲で導入することができる。なお、CaO 、PbO の
導入は、ガラスの熱膨張率を上昇し、耐水性等を悪化さ
せる等の理由で好ましくない。
【0018】さらにBaO 成分を硝酸塩、硫酸塩のかたち
で若干導入すれば溶融の際の泡切れ、均質化に効果を奏
し、あるいは清澄剤として公知のAs2O3 、Sb2O3 等を若
干量加えることも何ら支承ない。
【0019】
【実施例】以下実施例を例示して本発明を詳述する。 〔試料調製〕SiO2源として珪砂を、Al2O3 源として水酸
化アルミニウムを、B2O3源としてホウ酸を、MgO 源とし
て炭酸マグネシウムを、ZnO 源として亜鉛華を、Na2O源
として炭酸ナトリウムを、Li2O源として炭酸リチウム
を、TiO2源としてアナテーゼ (TiO2) を、ZrO2源として
ジルコン砂を使用した。
【0020】これら原料を表1に示す実施例1 〜17の組
成に従って秤量、混合し、またいずれのケースにおいて
も清澄剤として亜砒酸をガラス100gに対し、0.5g以下の
範囲で添加混合したうえで、白金ルツボに充填し、これ
を抵抗加熱電気炉で1550〜1650℃、4 〜5 時間保持、溶
融し、次いでガラスをカーボンプレート上に流し出し、
さらに該ガラスを電気炉内で徐冷して試料を得た。
【0021】なお、比較例1 〜4 においてはセントラル
硝子 (株) 製または市販のガラスをそのまま採用し、湿
式分析により組成分析した。成分組成を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】〔試験〕前記ガラス試料は適宜切出して常
法により膨張計で熱膨張率、転移点、屈伏点を測定し、
粘度計でリトルトン点 (軟化点) 、および主な試料の高
温粘度を測定した。さらにJIS R-3501に基づくアルカリ
溶出試験によりNa2O溶出量 (/5gガラス) を測定し、か
つそのときの重量減 (%) を測定した。
【0024】さらに主な試料についてレンガ浸食試験を
行い、通常板ガラス製造用タンク窯に使用されるAl2O3
−SiO2−ZrO2系レンガを棒状に切出し、これを被検査試
料とした。
【0025】白金ルツボ内にガラス試料を充填したうえ
で電気炉内に配置し、各ガラスの10 2 ポイズ近辺の温度
(実施例においては1550℃〜1650℃、比較例1 において
は1450℃、比較例3 および比較例4 においては1600℃、
なお比較例2 においては102ポイズ温度が高すぎるので
不実施) において融液化したガラス中に前記被検査試料
を立設状態でセットし、当該温度で72時間保持し、その
後レンガ片を取出し放令して界面部分の薄片を作成し、
鏡下観察によりレンガの浸食状況、反応層 (ネフェリ
ン) の生成状況を調査した。ネフェリン層の形成が比較
的顕著なものを◎、前記程ではないがネフェリン層が認
められるものを○、層形成に到らないものを△、ネフェ
リンの生成が殆ど認められないものを×で評価し、また
レンガの浸食が僅少なものを◎、前記程ではないが侵食
が少ないものを○、浸食が明らかなものを△、著しいも
のを×で評価した。
【0026】結果を表1にまとめて示す。なお高温粘度
においては、粘度が102 ポイズを示す温度を表示した。
【0027】〔結果〕表1において、実施例1〜17は本
発明に関するもの、比較例1 、比較例4 はセントラル硝
子 (株) 製のソーダ石灰シリカ系フロートガラス、およ
びフォトマスク用ガラス、比較例2 、比較例3 は市販の
ほう珪酸系 (パイレックス) ガラス、およびアルミノほ
う珪酸系 (スープレマックス) ガラスである。
【0028】なお比較例2 のレンガ浸食試験において
(表1中*印で示す) 、102 ポイズを得るのに1850℃以
上の温度が必要であり、通常の電気炉では当該温度が得
られないので試験を断念した。ちなみに1650℃での試験
を実施したが、ガラス粘度が高く流動性、反応性に欠け
るため浸食や反応の痕跡が認められなかった。
【0029】本実施例においては軟化点が850 ℃以上で
耐熱性に富み、膨張率が35×10-7/℃前後ないし60×10
-7/℃以下と適度に低く、従って通常の強化手段による
強化が可能であり、それにより耐熱性の更なる向上が図
れ、かつ耐水性 (重量減) が0.01%以下ないし0.03%台
とほう珪酸系ガラスと遜色なく、また102 ポイズ温度が
1600℃オーダーまたはそれ以下と公知のほう珪酸系ガラ
スに対し格段と低く、むしろソーダ石灰系ガラスの温度
に近接し、かつレンガ浸食試験においてネフェリン層を
生成して耐火レンガの浸食を抑制するという作用効果を
奏する。特に実施例2、4、5において前記効果が顕著
である。
【0030】比較例1 は勿論耐火、耐熱性を有さないが
参考のために示したものである。比較例2 は前記したよ
うに102 ポイズ温度が高く、相応の溶融温度を必要と
し、かつB2O3も顕著に揮発するので特殊な耐火レンガよ
りなる専用の溶融窯を必要とし、必然的に製造コストも
高騰し、生産効率も悪い。
【0031】比較例3 はNa2O分が僅少なため、レンガ浸
食試験における反応物 (ネフェリン) の生成が認められ
ず、比較例4 はNa2O分が過少で反応物は生成したが、保
護層を形成するには到らず、いずれもレンガの浸食が明
らかであり、あるいは著しい。
【0032】
【発明の効果】本発明においては軟化点が850 ℃以上で
耐熱性に富み、膨張率が35×10-7/℃前後ないし60×10
-7/℃以下と比較的低く、従って通常の強化手段による
強化が可能であり、それにより耐熱性の更なる向上が図
れ、かつ耐水性 (重量減) が0.01%以下ないし0.03%台
とほう珪酸系ガラスと遜色なく、また102 ポイズ温度が
1600℃台またはそれ以下と公知のほう珪酸系ガラスに対
し格段と低く、さらにレンガ浸食試験においてネフェリ
ン層を生成して耐火レンガの浸食を抑制するという効果
を奏する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%表示で、SiO2 57〜66%、 Al2O3 15〜20%、 B2O3 5〜 8%、 MgO 4〜 7%、 ZnO 2〜 7%、 Na2O 2.8〜 9%であり、重量比でAl2O3 /B2O3が 2.0
    〜4.0 であることを特徴とする耐火性板ガラス。
  2. 【請求項2】SiO2を 3%以下の範囲でTiO2および/また
    はZrO2に、および/またはNa2Oを 0.5%以下の範囲でLi
    2Oおよび/またはK2O に置換したことを特徴とする請求
    項1記載の耐火性板ガラス。
JP6138094A 1993-10-27 1994-03-30 耐火性板ガラス Pending JPH07172863A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6138094A JPH07172863A (ja) 1993-10-27 1994-03-30 耐火性板ガラス

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26886393 1993-10-27
JP5-268863 1993-10-27
JP6138094A JPH07172863A (ja) 1993-10-27 1994-03-30 耐火性板ガラス

Publications (1)

Publication Number Publication Date
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Family

ID=26402424

Family Applications (1)

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JP6138094A Pending JPH07172863A (ja) 1993-10-27 1994-03-30 耐火性板ガラス

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JP (1) JPH07172863A (ja)

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