JPH0624752A - 低いアルカリ含量を有するガラスの製造法 - Google Patents
低いアルカリ含量を有するガラスの製造法Info
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- JPH0624752A JPH0624752A JP5158192A JP15819293A JPH0624752A JP H0624752 A JPH0624752 A JP H0624752A JP 5158192 A JP5158192 A JP 5158192A JP 15819293 A JP15819293 A JP 15819293A JP H0624752 A JPH0624752 A JP H0624752A
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Classifications
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低いアルカリ含量を有するガラスの製造法を
提供する。 【構成】 燃料及び少なくとも３５容量％の酸素濃度を
有する酸化剤を燃焼させてガラス溶融帯域に熱を供給
し、且つガラス溶融帯域に少なくとも３０容量％の水蒸
気を含む雰囲気を設定するのに十分な燃焼生成物を発生
させ、そしてガラス溶融帯域の雰囲気の水蒸気濃度を３
０容量％以上に維持しながら溶融ガラス中に水を溶解さ
せてフラックスとして作用させる。
提供する。 【構成】 燃料及び少なくとも３５容量％の酸素濃度を
有する酸化剤を燃焼させてガラス溶融帯域に熱を供給
し、且つガラス溶融帯域に少なくとも３０容量％の水蒸
気を含む雰囲気を設定するのに十分な燃焼生成物を発生
させ、そしてガラス溶融帯域の雰囲気の水蒸気濃度を３
０容量％以上に維持しながら溶融ガラス中に水を溶解さ
せてフラックスとして作用させる。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、一般にはガラス製造の分野に
関し、特にはガラス形成性材料が溶融されるようなガラ
ス製造法の面に関する。
関し、特にはガラス形成性材料が溶融されるようなガラ
ス製造法の面に関する。
【０００２】
【発明の背景】ガラスの製造では、ガラス形成性材料が
ガラス溶融装置に供給されて溶融されて溶融ガラスにな
り、次いでその溶融ガラスは例えばガラス瓶の如き製品
を製造するために型に注入される。溶融ガラスは十分に
混合されること、またそれはガラス製造プロセスから高
品質ガラスが得られるようにスムーズに流動することが
重要である。高品質ガラスの製造を確実にするために、
ガラス溶融装置に仕込まれるガラス形成性材料の一部分
として粘度低下用フラックス材料が使用される。酸化ナ
トリウム、酸化カリウム及び酸化リチウムの如きアルカ
リ化合物が工業的なガラス製造法に使用される主なフラ
ックスである。
ガラス溶融装置に供給されて溶融されて溶融ガラスにな
り、次いでその溶融ガラスは例えばガラス瓶の如き製品
を製造するために型に注入される。溶融ガラスは十分に
混合されること、またそれはガラス製造プロセスから高
品質ガラスが得られるようにスムーズに流動することが
重要である。高品質ガラスの製造を確実にするために、
ガラス溶融装置に仕込まれるガラス形成性材料の一部分
として粘度低下用フラックス材料が使用される。酸化ナ
トリウム、酸化カリウム及び酸化リチウムの如きアルカ
リ化合物が工業的なガラス製造法に使用される主なフラ
ックスである。
【０００３】一般には、アルカリフラックス材料は、主
要なガラス形成性材料中の最も高価なものである。その
上、その不可欠な粘度低下及び他のガラスの有益な特性
を適切に達成するためには、有意量のフラックス材料が
使用されなければならない。例えば、典型的なソーダ石
灰珪酸塩ガラスでは、ガラスの約１３〜１６重量％がア
ルカリ金属例えば酸化ナトリウムである。かくして、ガ
ラスの製造で使用されるアルカリ酸化物フラックス材料
の量を減少させるのが好ましい。
要なガラス形成性材料中の最も高価なものである。その
上、その不可欠な粘度低下及び他のガラスの有益な特性
を適切に達成するためには、有意量のフラックス材料が
使用されなければならない。例えば、典型的なソーダ石
灰珪酸塩ガラスでは、ガラスの約１３〜１６重量％がア
ルカリ金属例えば酸化ナトリウムである。かくして、ガ
ラスの製造で使用されるアルカリ酸化物フラックス材料
の量を減少させるのが好ましい。
【０００４】水は、ガラスの分子構造にヒドロキシル基
を形成することによってガラス溶融操作において有効な
フラックス剤として作用することが知られている。ガラ
ス製造操作において溶融ガラスに増加した量のヒドロキ
シル基を供給しようとして、多数の方法が試みられた。
例えば、電熱式ガラス溶融炉において溶融ガラス中にス
チーム又は湿った空気がバブリングされ、水素の燃焼に
よる加熱が実施され、そして溶融間にガラスバッチに水
酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化リチウムの
如きアルカリヒドロキシル化合物が加えられた。これら
のどれも、これらの方法のコスト高の故に大規模な工業
用炉においてアルカリフラックスを減少させるのに使用
されていない。
を形成することによってガラス溶融操作において有効な
フラックス剤として作用することが知られている。ガラ
ス製造操作において溶融ガラスに増加した量のヒドロキ
シル基を供給しようとして、多数の方法が試みられた。
例えば、電熱式ガラス溶融炉において溶融ガラス中にス
チーム又は湿った空気がバブリングされ、水素の燃焼に
よる加熱が実施され、そして溶融間にガラスバッチに水
酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化リチウムの
如きアルカリヒドロキシル化合物が加えられた。これら
のどれも、これらの方法のコスト高の故に大規模な工業
用炉においてアルカリフラックスを減少させるのに使用
されていない。
【０００５】従って、本発明の目的は、アルカリ含量が
減少したガラスの経済的な製造法を提供することであ
る。
減少したガラスの経済的な製造法を提供することであ
る。
【０００６】
【発明の概要】本明細書の開示を通読するときに当業者
には明らかになるであろう上記の目的及び他の目的は、
フラックスとして必要とされるアルカリの量を減少させ
ながらガラスを製造する方法において、（Ａ）ガラス形
成性材料をガラス溶融帯域に供給し、（Ｂ）燃料及び少
なくとも３５容量％の酸素濃度を有する酸化剤を燃焼さ
せてガラス溶融帯域に熱を供給し、且つガラス溶融帯域
に少なくとも３０容量％の水蒸気を含む雰囲気を設定す
るのに十分な燃焼反応生成物を発生させ、（Ｃ）ガラス
溶融帯域に供給される熱の適用によってガラス形成性材
料をガラス溶融帯域で溶融させて溶融ガラスを生成し、
（Ｄ）ガラス溶融帯域雰囲気の水蒸気濃度を３０容量％
以上に維持しながら溶融ガラス中に水を溶解させてフラ
ックスとして作用させ、（Ｅ）ガラス溶融帯域から溶融
ガラスを精製帯域に送り、且つ精製帯域に少なくとも３
０容量％の水蒸気濃度を有する雰囲気を維持し、そして
（Ｆ）精製帯域からの溶融ガラスを前炉に送り、且つ前
炉に少なくとも３０容量％の水蒸気濃度を有する雰囲気
を維持する、ことからなるガラスの製造法によって達成
される。
には明らかになるであろう上記の目的及び他の目的は、
フラックスとして必要とされるアルカリの量を減少させ
ながらガラスを製造する方法において、（Ａ）ガラス形
成性材料をガラス溶融帯域に供給し、（Ｂ）燃料及び少
なくとも３５容量％の酸素濃度を有する酸化剤を燃焼さ
せてガラス溶融帯域に熱を供給し、且つガラス溶融帯域
に少なくとも３０容量％の水蒸気を含む雰囲気を設定す
るのに十分な燃焼反応生成物を発生させ、（Ｃ）ガラス
溶融帯域に供給される熱の適用によってガラス形成性材
料をガラス溶融帯域で溶融させて溶融ガラスを生成し、
（Ｄ）ガラス溶融帯域雰囲気の水蒸気濃度を３０容量％
以上に維持しながら溶融ガラス中に水を溶解させてフラ
ックスとして作用させ、（Ｅ）ガラス溶融帯域から溶融
ガラスを精製帯域に送り、且つ精製帯域に少なくとも３
０容量％の水蒸気濃度を有する雰囲気を維持し、そして
（Ｆ）精製帯域からの溶融ガラスを前炉に送り、且つ前
炉に少なくとも３０容量％の水蒸気濃度を有する雰囲気
を維持する、ことからなるガラスの製造法によって達成
される。
【０００７】本発明の好ましい具体例では、精製帯域及
び前炉帯域の雰囲気中の水蒸気濃度を３０容量％以上に
維持するのを補助するために、精製帯域に熱及び水蒸気
を含めた燃焼反応生成物を提供するように精製帯域で燃
料及び少なくとも３５容量％の酸素濃度を有する酸化剤
が燃焼される。
び前炉帯域の雰囲気中の水蒸気濃度を３０容量％以上に
維持するのを補助するために、精製帯域に熱及び水蒸気
を含めた燃焼反応生成物を提供するように精製帯域で燃
料及び少なくとも３５容量％の酸素濃度を有する酸化剤
が燃焼される。
【０００８】本明細書における用語「ガラス溶融装置」
又は「ガラス溶融帯域」は、ガラス形成性材料が溶融さ
れて溶融ガラスになるところの炉又は炉の帯域を意味す
る。本明細書における用語「精製装置」又は「精製帯
域」は、ガラス溶融帯域で生成された溶融ガラスが小さ
なガスバブルの除去によって更に均質化され精製される
ところのガラス溶融炉の室又は帯域を意味する。本明細
書における用語「前炉」又は「前炉帯域」は、精製帯域
から伸びる１つ以上のチャンネルであって、一定流量の
溶融ガラスを１つ以上の成形機に供給するためにガラス
温度が所望の温度に低下され制御されるところのチャン
ネルを意味する。
又は「ガラス溶融帯域」は、ガラス形成性材料が溶融さ
れて溶融ガラスになるところの炉又は炉の帯域を意味す
る。本明細書における用語「精製装置」又は「精製帯
域」は、ガラス溶融帯域で生成された溶融ガラスが小さ
なガスバブルの除去によって更に均質化され精製される
ところのガラス溶融炉の室又は帯域を意味する。本明細
書における用語「前炉」又は「前炉帯域」は、精製帯域
から伸びる１つ以上のチャンネルであって、一定流量の
溶融ガラスを１つ以上の成形機に供給するためにガラス
温度が所望の温度に低下され制御されるところのチャン
ネルを意味する。
【０００９】
【発明の具体的な説明】本発明は、ガラス溶融工程間に
その雰囲気を変えることによってガラスの含水量を増加
させてガラスのアルカリ含量を経済的に減少させるとい
う従来の試みは雰囲気中に高い水分圧を達成する場合の
高いコストの故に成功しなかったという認識と、所定の
酸素富化酸化剤による燃焼によってガラス溶融雰囲気中
の水の分圧を増大させることができるという認識との結
合を具体化するものである。特に、スチームを使用して
水蒸気を雰囲気に加える従来の試みは、スチームが多量
のエネルギー入力を必要とするヒートシンクであるため
に失敗であった。本発明で規定した燃焼は、３つの有益
な効果を同時に達成する。第一に、燃焼は、ガラス溶融
装置にガラス形成性材料を溶融するための熱を提供す
る。第二に、燃焼は、燃焼の結果としてガラス溶融雰囲
気に水蒸気を提供する。第三に、本発明で規定した酸素
富化燃焼は、ガラス溶融装置に送られる窒素の量を減少
させ、かくしてガラス溶融雰囲気中の窒素の量を減少さ
せると共に消費される燃料の量を減少させる。というの
は、窒素のバラストがより長く加熱されるからである。
これは、ガラス溶融装置に提供された水分がガラス溶融
雰囲気に蓄積するのを可能にし、かくして雰囲気中の水
分圧を増大させそして最終的に溶融ガラス中の水濃度を
増大させ、これによってガラス製造に必要とされるアル
カリフラックスの量を減少させその結果として生成物ガ
ラスのアルカリ含量を減少させる。
その雰囲気を変えることによってガラスの含水量を増加
させてガラスのアルカリ含量を経済的に減少させるとい
う従来の試みは雰囲気中に高い水分圧を達成する場合の
高いコストの故に成功しなかったという認識と、所定の
酸素富化酸化剤による燃焼によってガラス溶融雰囲気中
の水の分圧を増大させることができるという認識との結
合を具体化するものである。特に、スチームを使用して
水蒸気を雰囲気に加える従来の試みは、スチームが多量
のエネルギー入力を必要とするヒートシンクであるため
に失敗であった。本発明で規定した燃焼は、３つの有益
な効果を同時に達成する。第一に、燃焼は、ガラス溶融
装置にガラス形成性材料を溶融するための熱を提供す
る。第二に、燃焼は、燃焼の結果としてガラス溶融雰囲
気に水蒸気を提供する。第三に、本発明で規定した酸素
富化燃焼は、ガラス溶融装置に送られる窒素の量を減少
させ、かくしてガラス溶融雰囲気中の窒素の量を減少さ
せると共に消費される燃料の量を減少させる。というの
は、窒素のバラストがより長く加熱されるからである。
これは、ガラス溶融装置に提供された水分がガラス溶融
雰囲気に蓄積するのを可能にし、かくして雰囲気中の水
分圧を増大させそして最終的に溶融ガラス中の水濃度を
増大させ、これによってガラス製造に必要とされるアル
カリフラックスの量を減少させその結果として生成物ガ
ラスのアルカリ含量を減少させる。
【００１０】本発明の方法は、任意の有効なガラス溶融
炉の配置で実施することができる。しかしながら、本発
明は、ガラス溶融装置において雰囲気と接触する溶融ガ
ラスバッチ材料の表面積を増大させるように設計された
ガラス溶融炉で実施されるのが好ましい。というのは、
これは、溶融ガラスへの水の溶解の促進を可能にするか
らである。１つのかようなガラス溶融炉は回転型ガラス
溶融炉である。他のかかる炉は、ガラス形成性材料が酸
素−燃料炎によって懸濁状態で溶融されるところの連行
流型ガラス溶融装置である。添付図面には、従来の十字
砲火型炉が示されている。ここで、添付図面に例示され
る十字砲火型ガラス溶融炉を参照しながら本発明の方法
を詳細に説明する。
炉の配置で実施することができる。しかしながら、本発
明は、ガラス溶融装置において雰囲気と接触する溶融ガ
ラスバッチ材料の表面積を増大させるように設計された
ガラス溶融炉で実施されるのが好ましい。というのは、
これは、溶融ガラスへの水の溶解の促進を可能にするか
らである。１つのかようなガラス溶融炉は回転型ガラス
溶融炉である。他のかかる炉は、ガラス形成性材料が酸
素−燃料炎によって懸濁状態で溶融されるところの連行
流型ガラス溶融装置である。添付図面には、従来の十字
砲火型炉が示されている。ここで、添付図面に例示され
る十字砲火型ガラス溶融炉を参照しながら本発明の方法
を詳細に説明する。
【００１１】図面を説明すると、ガラス製造炉系は、狭
窄通路６によって精製装置３及び前炉４と連通するガラ
ス溶融装置２を含む。また、ガラス溶融装置２は、ガラ
ス形成性材料を溶融させるためにガラス溶融装置に熱を
供給するように焚かれる１つ以上のバーナーも含む。図
面に例示される具体例には、ガラス溶融装置２の両側に
４個づつ配置されそして互いに向かい合った態様で炎を
出すように定められた８個のかかるバーナーが例示され
ている。また、図面に例示される具体例は、ガラス溶融
装置２から精製装置３に入る溶融ガラス形成性材料を精
製するための熱を精製装置３に提供するために精製装置
３の両側に１個づつ配置された２個のバーナーも含む。
窄通路６によって精製装置３及び前炉４と連通するガラ
ス溶融装置２を含む。また、ガラス溶融装置２は、ガラ
ス形成性材料を溶融させるためにガラス溶融装置に熱を
供給するように焚かれる１つ以上のバーナーも含む。図
面に例示される具体例には、ガラス溶融装置２の両側に
４個づつ配置されそして互いに向かい合った態様で炎を
出すように定められた８個のかかるバーナーが例示され
ている。また、図面に例示される具体例は、ガラス溶融
装置２から精製装置３に入る溶融ガラス形成性材料を精
製するための熱を精製装置３に提供するために精製装置
３の両側に１個づつ配置された２個のバーナーも含む。
【００１２】ガラス形成性材料は、供給装置１を経てガ
ラス溶融装置２に供給される。ガラス形成性材料は、典
型的には、砂、ソーダ灰、石灰石、ドロマイト、ベンガ
ラ及びくずガラス又はスクラップガラスの如き１種以上
の材料を含む。また、ガラス溶融装置２に供給されるガ
ラス形成性材料は、一般には、溶融間に反応して酸化物
を形成するアルカリ炭酸塩も含む。本発明の実施では、
ガラス溶融装置に供給されるアルカリ金属は、製造され
るガラスの含水量の０．０１％増加毎に０．２〜２．０
重量％程減少される。アルカリ酸化物の例は、酸化ナト
リウム、酸化カリウム及び酸化リチウムを包含する。
ラス溶融装置２に供給される。ガラス形成性材料は、典
型的には、砂、ソーダ灰、石灰石、ドロマイト、ベンガ
ラ及びくずガラス又はスクラップガラスの如き１種以上
の材料を含む。また、ガラス溶融装置２に供給されるガ
ラス形成性材料は、一般には、溶融間に反応して酸化物
を形成するアルカリ炭酸塩も含む。本発明の実施では、
ガラス溶融装置に供給されるアルカリ金属は、製造され
るガラスの含水量の０．０１％増加毎に０．２〜２．０
重量％程減少される。アルカリ酸化物の例は、酸化ナト
リウム、酸化カリウム及び酸化リチウムを包含する。
【００１３】バーナー５及び７には、冷却液流入口及び
流出口の他に適当な燃料管路及び酸化剤管路が設けられ
る（これらの部材は図示されていない）。１つの好まし
いバーナーは、アンダーソン氏の米国特許第４，９０
７，９６１号に記載されている。本発明の方法の実施に
使用することができる好適な燃料の例としては、メタ
ン、天然ガス、油及び水素が挙げられる。
流出口の他に適当な燃料管路及び酸化剤管路が設けられ
る（これらの部材は図示されていない）。１つの好まし
いバーナーは、アンダーソン氏の米国特許第４，９０
７，９６１号に記載されている。本発明の方法の実施に
使用することができる好適な燃料の例としては、メタ
ン、天然ガス、油及び水素が挙げられる。
【００１４】本発明の方法の実施に使用される酸化剤
は、少なくとも３５容量％の酸素を含みそして好ましく
は少なくとも５０容量％の酸素を含む。最も好ましく
は、酸化剤の酸素濃度は、酸化剤が少なくとも９９．５
容量％の酸素を含む工業等級純度の酸素である場合のよ
うに少なくとも９０％である。
は、少なくとも３５容量％の酸素を含みそして好ましく
は少なくとも５０容量％の酸素を含む。最も好ましく
は、酸化剤の酸素濃度は、酸化剤が少なくとも９９．５
容量％の酸素を含む工業等級純度の酸素である場合のよ
うに少なくとも９０％である。
【００１５】燃料及び酸化剤は、熱を発生させ且つガラ
ス溶融帯域２に燃焼反応生成物を提供するように燃焼さ
れる。 熱は、ガラス溶融帯域内に溶融ガラスのプール
を形成するためにガラス形成性材料を溶融させる作用を
する。燃焼反応生成物は、二酸化炭素及び水蒸気を含
む。空気を酸化剤として使用した場合に溶融ガラスプー
ルの上方のガラス溶融帯域雰囲気中に存在するよりも窒
素の圧力が低下されるために、ガラス溶融帯域雰囲気中
の水蒸気の濃度は、通常の方法で達成することができる
濃度よりも有意に増大される。少なくとも３０容量％好
ましくは少なくとも４０容量％の水蒸気濃度を有するガ
ラス溶融帯域雰囲気を形成するのに十分な燃焼反応生成
物がガラス溶融帯域雰囲気に供給される。ガラス溶融帯
域雰囲気中の水蒸気の全部が燃焼反応から生じる必要は
ない。例えば、ガラス溶融帯域雰囲気中で所望の水蒸気
濃度を達成するのを補助するために、スチームの形態に
あるような水蒸気をガラス溶融帯域雰囲気に供給するこ
とができる。
ス溶融帯域２に燃焼反応生成物を提供するように燃焼さ
れる。 熱は、ガラス溶融帯域内に溶融ガラスのプール
を形成するためにガラス形成性材料を溶融させる作用を
する。燃焼反応生成物は、二酸化炭素及び水蒸気を含
む。空気を酸化剤として使用した場合に溶融ガラスプー
ルの上方のガラス溶融帯域雰囲気中に存在するよりも窒
素の圧力が低下されるために、ガラス溶融帯域雰囲気中
の水蒸気の濃度は、通常の方法で達成することができる
濃度よりも有意に増大される。少なくとも３０容量％好
ましくは少なくとも４０容量％の水蒸気濃度を有するガ
ラス溶融帯域雰囲気を形成するのに十分な燃焼反応生成
物がガラス溶融帯域雰囲気に供給される。ガラス溶融帯
域雰囲気中の水蒸気の全部が燃焼反応から生じる必要は
ない。例えば、ガラス溶融帯域雰囲気中で所望の水蒸気
濃度を達成するのを補助するために、スチームの形態に
あるような水蒸気をガラス溶融帯域雰囲気に供給するこ
とができる。
【００１６】水はガラス溶融帯域においてＯＨ基として
溶融ガラス中に溶解され、そしてガラス溶融帯域雰囲気
中の水蒸気濃度は３０容量％以上に維持される。水は、
フラックス剤として作用しかくしてアルカリ酸化物フラ
ックスの必要性を減少させる。一般には、本発明の方法
によって製造されるガラスの含水量は、ソーダ−石灰−
珪酸塩ガラスの場合に少なくとも３００ｐｐｍそして好
ましくは少なくとも４００ｐｐｍである。
溶融ガラス中に溶解され、そしてガラス溶融帯域雰囲気
中の水蒸気濃度は３０容量％以上に維持される。水は、
フラックス剤として作用しかくしてアルカリ酸化物フラ
ックスの必要性を減少させる。一般には、本発明の方法
によって製造されるガラスの含水量は、ソーダ−石灰−
珪酸塩ガラスの場合に少なくとも３００ｐｐｍそして好
ましくは少なくとも４００ｐｐｍである。
【００１７】水は、溶融ガラス中に溶解させるために多
数の方法でそこに通すことができる。ガラス溶融帯域内
の高含水量の雰囲気は、水がその雰囲気から溶融ガラス
に入るようにさせる。溶融ガラスへの水の溶解速度は、
溶融ガラスと雰囲気との間の界面を増加することによっ
て、また雰囲気中の水の分圧を増大することによって向
上させることができる。更に、ガラス溶融帯域において
スチームの形態にあるような水蒸気を溶融ガラスにバブ
リングさせてガラス−水接触面を増加し且つ溶融ガラス
を撹拌し、かくしてその界面を更に増加させることがで
きる。他の水溶解度向上法は、ガラス溶融装置の回転で
ある。更に他の水溶解度向上法は、ガラス形成性材料を
酸素−燃料炎によって懸濁状態で溶融させることであ
る。酸素−燃料炎は、燃料と少なくとも３５％の酸素濃
度を有する酸化剤との燃焼によって生じた炎である。こ
の方法で、ガラス形成性材料は、高温酸素−燃料炎を生
じる流体の力によって懸濁されてその炎を通される。
数の方法でそこに通すことができる。ガラス溶融帯域内
の高含水量の雰囲気は、水がその雰囲気から溶融ガラス
に入るようにさせる。溶融ガラスへの水の溶解速度は、
溶融ガラスと雰囲気との間の界面を増加することによっ
て、また雰囲気中の水の分圧を増大することによって向
上させることができる。更に、ガラス溶融帯域において
スチームの形態にあるような水蒸気を溶融ガラスにバブ
リングさせてガラス−水接触面を増加し且つ溶融ガラス
を撹拌し、かくしてその界面を更に増加させることがで
きる。他の水溶解度向上法は、ガラス溶融装置の回転で
ある。更に他の水溶解度向上法は、ガラス形成性材料を
酸素−燃料炎によって懸濁状態で溶融させることであ
る。酸素−燃料炎は、燃料と少なくとも３５％の酸素濃
度を有する酸化剤との燃焼によって生じた炎である。こ
の方法で、ガラス形成性材料は、高温酸素−燃料炎を生
じる流体の力によって懸濁されてその炎を通される。
【００１８】ガラス形成性材料がガラス溶融装置２を通
過した後、それらは、溶融状態で狭窄通路６を経て精製
帯域３にそしてそこから前炉４に送られる。精製帯域３
では、溶融ガラスは、残留する小さいガスバブルを除去
することによって更に均質化され精製される。精製ガラ
スは前炉４に分配され、そこでガラス温度は成形のため
に所望の温度に低下される。前炉４からの溶融ガラス
は、例えば繊維、瓶及びシートガラスの如きガラス勢品
の製造のためにガラス製品製造装置系に直接送ることが
できる。
過した後、それらは、溶融状態で狭窄通路６を経て精製
帯域３にそしてそこから前炉４に送られる。精製帯域３
では、溶融ガラスは、残留する小さいガスバブルを除去
することによって更に均質化され精製される。精製ガラ
スは前炉４に分配され、そこでガラス温度は成形のため
に所望の温度に低下される。前炉４からの溶融ガラス
は、例えば繊維、瓶及びシートガラスの如きガラス勢品
の製造のためにガラス製品製造装置系に直接送ることが
できる。
【００１９】最終溶融ガラスの高い含水量を確保するた
めに、精製帯域３及び前炉帯域４の両方における雰囲気
は、少なくとも３０容量％の水蒸気濃度を有する。かか
る雰囲気は、上記の如くして燃焼を実施して熱をガラス
溶融帯域２に供給すると同じ態様で、燃料を少なくとも
３５容量％の酸素好ましくは少なくとも５０％の酸素最
も好ましくは少なくとも９０％の酸素を含む酸化剤で燃
焼させることによって前炉４又は精製帯域３のどちらか
に最も都合よく供給することができる。上記の酸化剤に
よる燃料の燃焼は、前炉又は精製帯域に熱を供給するの
みならず、かかる帯域に水蒸気も供給しそして最も重要
なことには著しく減少した容量の窒素も供給する。この
減少した容量の窒素の供給によって、その雰囲気に供給
される比較的少量の水が高い分圧を有し且つ容易に維持
することができ、かくして低アルカリガラスの経済的な
製造が可能になるのである。精製装置で冷却が必要とさ
れる場合には、従来の精製装置で実施されるように過剰
空気よりもむしろスチームの注入が好ましい。
めに、精製帯域３及び前炉帯域４の両方における雰囲気
は、少なくとも３０容量％の水蒸気濃度を有する。かか
る雰囲気は、上記の如くして燃焼を実施して熱をガラス
溶融帯域２に供給すると同じ態様で、燃料を少なくとも
３５容量％の酸素好ましくは少なくとも５０％の酸素最
も好ましくは少なくとも９０％の酸素を含む酸化剤で燃
焼させることによって前炉４又は精製帯域３のどちらか
に最も都合よく供給することができる。上記の酸化剤に
よる燃料の燃焼は、前炉又は精製帯域に熱を供給するの
みならず、かかる帯域に水蒸気も供給しそして最も重要
なことには著しく減少した容量の窒素も供給する。この
減少した容量の窒素の供給によって、その雰囲気に供給
される比較的少量の水が高い分圧を有し且つ容易に維持
することができ、かくして低アルカリガラスの経済的な
製造が可能になるのである。精製装置で冷却が必要とさ
れる場合には、従来の精製装置で実施されるように過剰
空気よりもむしろスチームの注入が好ましい。
【００２０】本発明の方法によって製造されたガラス製
品は、低下した濃度のアルカリ酸化物及び増加した量の
水分を含有する。増大した水濃度はたいして大きくなる
必要はない。というのは、水は溶融ガラス中において単
位重量基準でアルカリの約５０〜２００倍のフラックシ
ング能を示し、しかしてガラス中のアルカリ酸化物の重
量が本発明の実施でガラス中に溶解された追加的な水の
重量の５０〜２００倍程減少されるからである。
品は、低下した濃度のアルカリ酸化物及び増加した量の
水分を含有する。増大した水濃度はたいして大きくなる
必要はない。というのは、水は溶融ガラス中において単
位重量基準でアルカリの約５０〜２００倍のフラックシ
ング能を示し、しかしてガラス中のアルカリ酸化物の重
量が本発明の実施でガラス中に溶解された追加的な水の
重量の５０〜２００倍程減少されるからである。
【００２１】
【実施例】次の実施例は、例示又は比較目的で提供され
るものであって、いかなる点においても本発明を限定す
るものではない。
るものであって、いかなる点においても本発明を限定す
るものではない。
【００２２】添付図面に示したと同様なガラス製造装置
系において、主成分として砂、石灰及びソーダ灰を含む
ガラス形成性材料を６６トン／日のガラス製造速度で処
理した。天然ガスを空気で１２．４百万ＢＴＵ／ｈｒの
燃焼速度で燃焼させることによって提供される熱によっ
て、ガラス形成性材料を溶融させた。ガラス溶融装置の
雰囲気は、１６容量％の水、７１容量％の窒素、１０容
量％の二酸化窒素及び３容量％の酸素を含んでいた。精
製帯域及び前炉帯域の両方における雰囲気は、２０容量
未満の水を含有していた。ガラスを成形してガラス瓶に
した。このガラスを分析すると、４３０ｐｐｍの水及び
１４．８重量％のアルカリを含有することが分かった。
天然ガスを工業等級純度の酸素で１１．１百万ＢＴＵ／
ｈｒの燃焼速度で燃焼させることによって熱を提供した
ことを除いて、上記の操作を反復した。ガラス溶融装置
の雰囲気は、３９容量％の水、３４容量％の窒素、２５
容量％の二酸化窒素及び２容量％の酸素を含んでいた。
しかしながら、精製帯域及び前炉帯域の両方における雰
囲気は、２０容量未満の水を含有していた。約２００時
間の酸素燃焼後に、ガラスの含水量は僅かに５４０ｐｐ
ｍであって、これは、溶融装置の雰囲気を基にして平衡
水条件を達成できるかどうかの場合である７５２ｐｐｍ
よりも有意に少ない。本発明は、水はガラス溶融帯域だ
けで完全には溶解されないか又は水は下流側の帯域で溶
融ガラスから逃散するので、高い含水量を有する低アル
カリガラスを効率的に製造するには溶融装置での単なる
酸素燃焼では不十分でるという発見からなっている。
系において、主成分として砂、石灰及びソーダ灰を含む
ガラス形成性材料を６６トン／日のガラス製造速度で処
理した。天然ガスを空気で１２．４百万ＢＴＵ／ｈｒの
燃焼速度で燃焼させることによって提供される熱によっ
て、ガラス形成性材料を溶融させた。ガラス溶融装置の
雰囲気は、１６容量％の水、７１容量％の窒素、１０容
量％の二酸化窒素及び３容量％の酸素を含んでいた。精
製帯域及び前炉帯域の両方における雰囲気は、２０容量
未満の水を含有していた。ガラスを成形してガラス瓶に
した。このガラスを分析すると、４３０ｐｐｍの水及び
１４．８重量％のアルカリを含有することが分かった。
天然ガスを工業等級純度の酸素で１１．１百万ＢＴＵ／
ｈｒの燃焼速度で燃焼させることによって熱を提供した
ことを除いて、上記の操作を反復した。ガラス溶融装置
の雰囲気は、３９容量％の水、３４容量％の窒素、２５
容量％の二酸化窒素及び２容量％の酸素を含んでいた。
しかしながら、精製帯域及び前炉帯域の両方における雰
囲気は、２０容量未満の水を含有していた。約２００時
間の酸素燃焼後に、ガラスの含水量は僅かに５４０ｐｐ
ｍであって、これは、溶融装置の雰囲気を基にして平衡
水条件を達成できるかどうかの場合である７５２ｐｐｍ
よりも有意に少ない。本発明は、水はガラス溶融帯域だ
けで完全には溶解されないか又は水は下流側の帯域で溶
融ガラスから逃散するので、高い含水量を有する低アル
カリガラスを効率的に製造するには溶融装置での単なる
酸素燃焼では不十分でるという発見からなっている。
【００２３】本発明の有効性を例示するために、３つの
帯域の各々の雰囲気が２０容量％未満の水を含有するよ
うな通常の空気燃焼を使用して、また３つの帯域の各々
の雰囲気が３０容量％以上の水を含有するような純酸素
燃焼を使用した本発明の実施でソーダー石灰ガラス又は
鉛ガラスを製造するのに、添付図面に示したと同様なガ
ラス製造装置系が使用された。計算した結果は百分率単
位で表１に与えられているが、ここでカラム１及び３は
通常の空気燃焼でそれぞれ製造されたソーダ石灰鉛ガラ
スの分析を示し、カラム２はソーダ石灰ガラスの分析を
表わし、そしてカラム４は本発明の上記の実施で製造し
た鉛ガラスの分析を表わす。
帯域の各々の雰囲気が２０容量％未満の水を含有するよ
うな通常の空気燃焼を使用して、また３つの帯域の各々
の雰囲気が３０容量％以上の水を含有するような純酸素
燃焼を使用した本発明の実施でソーダー石灰ガラス又は
鉛ガラスを製造するのに、添付図面に示したと同様なガ
ラス製造装置系が使用された。計算した結果は百分率単
位で表１に与えられているが、ここでカラム１及び３は
通常の空気燃焼でそれぞれ製造されたソーダ石灰鉛ガラ
スの分析を示し、カラム２はソーダ石灰ガラスの分析を
表わし、そしてカラム４は本発明の上記の実施で製造し
た鉛ガラスの分析を表わす。
【００２４】
【表１】 表 Ｉ １ ２ ３ ４ Ｈ2 Ｏ 0.03 0.05 0.02 0.04 Ｎａ2 Ｏ 15 13 7 6 Ｋ2 Ｏ 2 2 5 4 ＭｇＯ 3 3 - - ＣａＯ 6 6 - - ＰｂＯ - - 28 28 Ａｌ2 Ｏ3 2 2 1 1 Ｂ2 Ｏ3 1 1 - - ＳｉＯ2 71 71 59 59
【００２５】溶融ガラスが前炉を通過した後に、ガラス
の高い含水量を減少させるのが望ましい場合がある。こ
れは、瓶の如きガラス製品の製造においては低い含水量
を有するガラスの方が迅速に剛化するためである。その
上、低いアルカリ含量及び低い含水量の両方を有するガ
ラスの方が化学的により耐久性である。本発明の方法に
よって製造される溶融ガラスの含水量を減少させる１つ
の方法は、前炉の下流側部分で又は前炉を通過した後で
しかし成形機に入る前に溶融ガラスの表面上に乾燥空気
の如き乾燥流体を通過させることによるものである。乾
燥とは、３００ｐｐｍ未満の水を有することを意味す
る。この態様で、低いアルカリ含量及び低い含水量の両
方を有するガラスを使用してガラス製品が製造される。
の高い含水量を減少させるのが望ましい場合がある。こ
れは、瓶の如きガラス製品の製造においては低い含水量
を有するガラスの方が迅速に剛化するためである。その
上、低いアルカリ含量及び低い含水量の両方を有するガ
ラスの方が化学的により耐久性である。本発明の方法に
よって製造される溶融ガラスの含水量を減少させる１つ
の方法は、前炉の下流側部分で又は前炉を通過した後で
しかし成形機に入る前に溶融ガラスの表面上に乾燥空気
の如き乾燥流体を通過させることによるものである。乾
燥とは、３００ｐｐｍ未満の水を有することを意味す
る。この態様で、低いアルカリ含量及び低い含水量の両
方を有するガラスを使用してガラス製品が製造される。
【００２６】本発明のもう１つの具体例では、溶融ガラ
スは、３０容量％未満の水蒸気を含有する雰囲気と接触
させずにガラス溶融帯域から１つ以上の成形機に送給す
ることができる。この具体例の精確な規定は、フラック
スとして必要とされるアルカリの量を減少させながらガ
ラスを製造する方法において、（Ａ）ガラス形成性材料
をガラス溶融帯域に供給し、（Ｂ）燃料及び少なくとも
３５容量％の酸素濃度を有する酸化剤を燃焼させてガラ
ス溶融帯域に熱を供給し、且つガラス溶融帯域に少なく
とも３０容量％の水蒸気を含む雰囲気を設定するのに十
分な燃焼反応生成物を発生させ、（Ｃ）ガラス溶融帯域
に供給される熱の適用によってガラス形成性材料をガラ
ス溶融帯域で溶融させて溶融ガラスを生成し、（Ｄ）ガ
ラス溶融帯域雰囲気の水蒸気濃度を３０容量％以上に維
持しながら溶融ガラス中に水を溶解させてフラックスと
して作用させ、そして（Ｅ）溶融ガラスを、３０容量％
未満の水蒸気を含有する雰囲気と接触させないようにし
ながら成形機に送る、ことからなるガラスの製造法、で
ある。上記の工程（Ｅ）を達成する１つの方法は、ガラ
ス溶融帯域と成形機との間で精製帯域及び前炉帯域のす
べてにおける雰囲気を３０容量％以上の水蒸気を有する
ように維持しながら溶融ガラスを精製帯域及び／又は前
炉帯域に通すことである。
スは、３０容量％未満の水蒸気を含有する雰囲気と接触
させずにガラス溶融帯域から１つ以上の成形機に送給す
ることができる。この具体例の精確な規定は、フラック
スとして必要とされるアルカリの量を減少させながらガ
ラスを製造する方法において、（Ａ）ガラス形成性材料
をガラス溶融帯域に供給し、（Ｂ）燃料及び少なくとも
３５容量％の酸素濃度を有する酸化剤を燃焼させてガラ
ス溶融帯域に熱を供給し、且つガラス溶融帯域に少なく
とも３０容量％の水蒸気を含む雰囲気を設定するのに十
分な燃焼反応生成物を発生させ、（Ｃ）ガラス溶融帯域
に供給される熱の適用によってガラス形成性材料をガラ
ス溶融帯域で溶融させて溶融ガラスを生成し、（Ｄ）ガ
ラス溶融帯域雰囲気の水蒸気濃度を３０容量％以上に維
持しながら溶融ガラス中に水を溶解させてフラックスと
して作用させ、そして（Ｅ）溶融ガラスを、３０容量％
未満の水蒸気を含有する雰囲気と接触させないようにし
ながら成形機に送る、ことからなるガラスの製造法、で
ある。上記の工程（Ｅ）を達成する１つの方法は、ガラ
ス溶融帯域と成形機との間で精製帯域及び前炉帯域のす
べてにおける雰囲気を３０容量％以上の水蒸気を有する
ように維持しながら溶融ガラスを精製帯域及び／又は前
炉帯域に通すことである。
【００２７】ここに本発明の使用によって、低いアルカ
リ含量を有ししかもなおガラス製品を効率的に製造する
のに十分なフラックシング能を有するガラスを製造する
ことができる。ある種の好ましい具体例に関して本発明
を詳細に説明したけれども、当業者には特許請求の範囲
の精神及び範囲内に本発明の他の具体例が存在すること
が認識されよう。
リ含量を有ししかもなおガラス製品を効率的に製造する
のに十分なフラックシング能を有するガラスを製造する
ことができる。ある種の好ましい具体例に関して本発明
を詳細に説明したけれども、当業者には特許請求の範囲
の精神及び範囲内に本発明の他の具体例が存在すること
が認識されよう。
【図１】本発明の方法を実施することができる１つのガ
ラス製造炉装置系の断面図である。
ラス製造炉装置系の断面図である。
１ 供給装置 ２ ガラス溶融装置 ３ 精製装置 ４ 前炉 ５ バーナー ６ 狭窄通路 ７ バーナー
Claims (12)
- 【請求項１】 フラックスとして必要とされるアルカリ
の量を減少させながらガラスを製造する方法において、 （Ａ）ガラス形成性材料をガラス溶融帯域に供給し、 （Ｂ）燃料及び少なくとも３５容量％の酸素濃度を有す
る酸化剤を燃焼させてガラス溶融帯域に熱を供給し、且
つガラス溶融帯域に少なくとも３０容量％の水蒸気を含
む雰囲気を設定するのに十分な燃焼反応生成物を発生さ
せ、 （Ｃ）ガラス溶融帯域に供給される熱の適用によってガ
ラス形成性材料をガラス溶融帯域で溶融させて溶融ガラ
スを生成し、 （Ｄ）ガラス溶融帯域雰囲気の水蒸気濃度を３０容量％
以上に維持しながら溶融ガラス中に水を溶解させてフラ
ックスとして作用させ、 （Ｅ）ガラス溶融帯域から溶融ガラスを精製帯域に送
り、且つ精製帯域に少なくとも３０容量％の水蒸気濃度
を有する雰囲気を維持し、そして （Ｆ）精製帯域からの溶融ガラスを前炉に送り、且つ前
炉に少なくとも３０容量％の水蒸気濃度を有する雰囲気
を維持する、ことからなるガラスの製造法。 - 【請求項２】 ガラス溶融帯域雰囲気中に水蒸気を供給
することを更に含む請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 ガラス溶融帯域において溶融ガラス中に
水蒸気をバブリングさせることを更に含む請求項１記載
の方法。 - 【請求項４】 熱が、燃料及び少なくとも３５容量％の
酸素濃度を有する酸化剤を燃焼させることによってガラ
ス溶融帯域に供給される請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 ガラス形成性材料をガラス溶融帯域にお
いて転動させることを更に含む請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 酸化剤が少なくとも９０％の酸素濃度を
有する請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 酸化剤が工業等級純度の酸素である請求
項１記載の方法。 - 【請求項８】 ガラス形成性材料が、酸素−燃料炎によ
って懸濁状態で溶融される請求項１記載の方法。 - 【請求項９】 溶融ガラスの表面上に３００ｐｐｍ未満
の水分を含有する乾燥流体を通し、その後に溶融ガラス
を成形機に送ることを更に含む請求項１記載の方法。 - 【請求項１０】 溶融ガラス中のアルカリ酸化物の重量
が、溶融ガラス中に溶解された水の重量の５０〜２００
倍程減少される請求項１記載の方法。 - 【請求項１１】 フラックスとして必要とされるアルカ
リの量を減少させながらガラスを製造する方法におい
て、 （Ａ）ガラス形成性材料をガラス溶融帯域に供給し、 （Ｂ）燃料及び少なくとも３５容量％の酸素濃度を有す
る酸化剤を燃焼させてガラス溶融帯域に熱を供給し、且
つガラス溶融帯域に少なくとも３０容量％の水蒸気を含
む雰囲気を設定するのに十分な燃焼反応生成物を発生さ
せ、 （Ｃ）ガラス溶融帯域に供給される熱の適用によってガ
ラス形成性材料をガラス溶融帯域で溶融させて溶融ガラ
スを生成し、 （Ｄ）ガラス溶融帯域雰囲気の水蒸気濃度を３０容量％
以上に維持しながら溶融ガラス中に水を溶解させてフラ
ックスとして作用させ、そして （Ｅ）溶融ガラスを、３０容量％未満の水蒸気を含有す
る雰囲気と接触させないようにしながら成形機に送る、
ことからなるガラスの製造法。 - 【請求項１２】 工程（Ｅ）が、ガラス溶融帯域からの
溶融ガラスを精製帯域に送り且つ精製帯域に少なくとも
３０容量％の水蒸気濃度を有する雰囲気を維持し、そし
て精製帯域からの溶融ガラスを前炉帯域に送り且つ前炉
帯域に少なくとも３０容量％の水蒸気濃度を有する雰囲
気を維持し、その後に溶融ガラスを成形機に送ることに
よって実施される請求項１１記載の方法。
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