JPS5948773B2 - 溶融シリカおよびその製造方法 - Google Patents
溶融シリカおよびその製造方法Info
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- JPS5948773B2 JPS5948773B2 JP52136910A JP13691077A JPS5948773B2 JP S5948773 B2 JPS5948773 B2 JP S5948773B2 JP 52136910 A JP52136910 A JP 52136910A JP 13691077 A JP13691077 A JP 13691077A JP S5948773 B2 JPS5948773 B2 JP S5948773B2
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Classifications
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/10—Forming beads
- C03B19/1005—Forming solid beads
- C03B19/102—Forming solid beads by blowing a gas onto a stream of molten glass or onto particulate materials, e.g. pulverising
- C03B19/1025—Bead furnaces or burners
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/235—Heating the glass
- C03B5/2353—Heating the glass by combustion with pure oxygen or oxygen-enriched air, e.g. using oxy-fuel burners or oxygen lances
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
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- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/06—Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、溶融シリカおよびその製造方法に関する。
溶融シリカは、高純度Ｓ ｉ０２からなる均一なガラス
であり、他のアルミナ、マグネシア等の耐火材料に比べ
、熱膨張率が０．５〜１．ＯＸ １０−”７℃と小さく
、耐熱スポーリング性に優れているため電子産業用、耐
火物用材料として拡く使用されている。
であり、他のアルミナ、マグネシア等の耐火材料に比べ
、熱膨張率が０．５〜１．ＯＸ １０−”７℃と小さく
、耐熱スポーリング性に優れているため電子産業用、耐
火物用材料として拡く使用されている。
しかしながら、溶融シリカを１１００〜１６００℃の温
度領域で、例えば連続鋳造用浸漬ノズル、コークス製造
炉用炉材として長時間使用すると、溶融シリカの一部ま
たは全部がクリストバライトに転移し、溶融シリカ本来
の特性である耐熱スポーリング性を損う欠点があり、長
期にわたって使用することができなかった。
度領域で、例えば連続鋳造用浸漬ノズル、コークス製造
炉用炉材として長時間使用すると、溶融シリカの一部ま
たは全部がクリストバライトに転移し、溶融シリカ本来
の特性である耐熱スポーリング性を損う欠点があり、長
期にわたって使用することができなかった。
本発明者はこれらの欠点を解決するためいろいろ研究を
行った結果、従来溶融シリカのクリストバライトの転移
を促進する物質であるとされていたＡｌ２Ｏ３とＲ２０
（Ｎａ２０．に２０）等の成分を特定量含有する珪石や
珪砂等を原料とし、これを高温で溶融し均一な組成のガ
ラス質のものとすることによりその成形物を１２００℃
以上特に１５００℃程度の高温で使用しても、クリスト
バライト化が極めて小さく、かつ、同温度で耐熱スポー
リング性の優れた特性を有するという知見により本発明
に到達したものである。
行った結果、従来溶融シリカのクリストバライトの転移
を促進する物質であるとされていたＡｌ２Ｏ３とＲ２０
（Ｎａ２０．に２０）等の成分を特定量含有する珪石や
珪砂等を原料とし、これを高温で溶融し均一な組成のガ
ラス質のものとすることによりその成形物を１２００℃
以上特に１５００℃程度の高温で使用しても、クリスト
バライト化が極めて小さく、かつ、同温度で耐熱スポー
リング性の優れた特性を有するという知見により本発明
に到達したものである。
すなわち、本発明の第１の発明は、重量比で、Ａ１２０
３０．９〜３％、Ｒ２００，７〜２．５％およびＦｅ２
Ｏ３，ＭｇＯ，ＣａＯの不可避成分の合計量が０．１〜
０．５％、残部がＳｉＯ２である溶融シリカであり、そ
の第２発明は重量比で、Ａ７２０３０．９〜３％、 Ｒ
２００，７〜２．５％及びＦｅ２０３８Ｍｇ０２ＣａＯ
の不可避成分が合計量で０．１〜０．５％、残部がＳｉ
Ｏ２である溶融シリカ原料粉末を溶融炉に連続的に供給
すると共に水素と酸素のモル比が１．５二１〜２．０：
１である酸水素炎により高温溶融することを特徴とする
溶融シリカの製造法である。
３０．９〜３％、Ｒ２００，７〜２．５％およびＦｅ２
Ｏ３，ＭｇＯ，ＣａＯの不可避成分の合計量が０．１〜
０．５％、残部がＳｉＯ２である溶融シリカであり、そ
の第２発明は重量比で、Ａ７２０３０．９〜３％、 Ｒ
２００，７〜２．５％及びＦｅ２０３８Ｍｇ０２ＣａＯ
の不可避成分が合計量で０．１〜０．５％、残部がＳｉ
Ｏ２である溶融シリカ原料粉末を溶融炉に連続的に供給
すると共に水素と酸素のモル比が１．５二１〜２．０：
１である酸水素炎により高温溶融することを特徴とする
溶融シリカの製造法である。
以下、さらに詳しく本発明を説明する。
なお明細書中の％は重量基準で示した。
本発明の第１の発明の溶融シリカは、Ａ１２０３０．９
〜３．０％、 Ｒ２００，７〜２．５％、及びＦｅ２Ｏ
３゜ＭｇＯ，ＣａＯの不可避成分が合計量で０．１〜０
．５％含有した均一なガラス質のものである。
〜３．０％、 Ｒ２００，７〜２．５％、及びＦｅ２Ｏ
３゜ＭｇＯ，ＣａＯの不可避成分が合計量で０．１〜０
．５％含有した均一なガラス質のものである。
ここで、Ｒ２０はＮａ２Ｏおよびに２０の合計量であり
、また不可避成分とは原料珪石、珪砂等に含まれる不純
物でＦ ｅ２ ｏ３． ＭｇＯｔ ＣａＯの合計量であ
る。
、また不可避成分とは原料珪石、珪砂等に含まれる不純
物でＦ ｅ２ ｏ３． ＭｇＯｔ ＣａＯの合計量であ
る。
本発明の溶融シリカと従来品とを化学成分で比較すると
第１表のとおりである。
第１表のとおりである。
溶融シリカの化学成分の中Ａｌ２Ｏ３が０．９％未満の
もの及びＲ２０が０．７％未満のものは、加熱によるク
リストバライト化が大きい。
もの及びＲ２０が０．７％未満のものは、加熱によるク
リストバライト化が大きい。
又Ａｌ２Ｏ３が３％をこえると、クリストバライト化が
増加に転じ、Ｒ２０が２．５％をこえる範囲では溶融シ
リカの軟化点が小さくなるので好ましくない。
増加に転じ、Ｒ２０が２．５％をこえる範囲では溶融シ
リカの軟化点が小さくなるので好ましくない。
次に第２発明の製造方法について説明する。
本発明に用いられる原料は、５ｉ０２９５％以上含有す
る特定の化学成分を含有する珪石及び／又は珪砂を用い
るが、Ａｌ２Ｏ３およびＲ２Ｏ３が特定量の範囲より少
ない場合はこれにＡｌ２Ｏ３及びＲ２０の含有物質を添
加し、Ａｌ２Ｏ３が０．９〜３％。
る特定の化学成分を含有する珪石及び／又は珪砂を用い
るが、Ａｌ２Ｏ３およびＲ２Ｏ３が特定量の範囲より少
ない場合はこれにＡｌ２Ｏ３及びＲ２０の含有物質を添
加し、Ａｌ２Ｏ３が０．９〜３％。
Ｒ２０が０．７〜２．５％およびＦｅ２０３２Ｍｇ０２
ＣａＯの不可避成分が０．１〜０．５％含有す゛るよう
に調整した粉状のものが用いられる。
ＣａＯの不可避成分が０．１〜０．５％含有す゛るよう
に調整した粉状のものが用いられる。
Ａｌ２Ｏ３及びＲ２０の含有物質の具体例としては長石
があげられる。
があげられる。
原料組成物の珪石や珪砂等のＳｉＯ２の含有量を９５％
以上と限定した理由は、９５％未満のものは不純物のＦ
ｅ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＣａＯ等の含有量が多いので、Ａｌ
２Ｏ３およびＲ２０の含有物質を添加しても本発明に用
いる原料組成物とすることはできないからである。
以上と限定した理由は、９５％未満のものは不純物のＦ
ｅ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＣａＯ等の含有量が多いので、Ａｌ
２Ｏ３およびＲ２０の含有物質を添加しても本発明に用
いる原料組成物とすることはできないからである。
又原料組成物中に含まれるＡｌ２Ｏ３が０．９％未満、
Ｒ２０が０．７％未満に限定した理由は、得られる溶融
シリカが１４００〜１５００℃で殆んどクリストバライ
トに転移し好ましくなく、一方Ａｌ２Ｏ３が３％をこえ
ると、クリストバライト化が増加すること、又Ｒ２０が
２．５％をこえると溶融シリカの軟化点が低下するから
である。
Ｒ２０が０．７％未満に限定した理由は、得られる溶融
シリカが１４００〜１５００℃で殆んどクリストバライ
トに転移し好ましくなく、一方Ａｌ２Ｏ３が３％をこえ
ると、クリストバライト化が増加すること、又Ｒ２０が
２．５％をこえると溶融シリカの軟化点が低下するから
である。
又不可避成分が０．１％未満であると高純度のＳｉＯ２
原料のみを溶融することになり、製品となる溶融シリカ
を加熱した場合の結晶化（クリストバライト化）を抑制
する役割をするＡｌ１２０３およびＲ２０の必要量を添
加することはできない。
原料のみを溶融することになり、製品となる溶融シリカ
を加熱した場合の結晶化（クリストバライト化）を抑制
する役割をするＡｌ１２０３およびＲ２０の必要量を添
加することはできない。
又０．５％をこえると、不純物であるＦ ｅ ２０３
、ＭｇＯ。
、ＭｇＯ。
ＣａＯ等の不可避成分が多くなり、これらはＳｉＯ□と
は異物質であるので、溶融シリカを加熱する場合、結晶
化の核となりクリストバライト化を促進するので好まし
くない。
は異物質であるので、溶融シリカを加熱する場合、結晶
化の核となりクリストバライト化を促進するので好まし
くない。
従って珪石や珪砂を選択すると共に添加する長石の種類
や量を選択して調整する必要がある。
や量を選択して調整する必要がある。
本発明の原料を溶融炉に供給して酸水素炎により加熱し
溶融するので、その粒度としては、１ｍｍ以下の粉末が
好ましい。
溶融するので、その粒度としては、１ｍｍ以下の粉末が
好ましい。
次に、前記した原料を溶融炉の上部バーナーから酸素と
水素と共に連続的に炉内に供給し酸水素炎により加熱溶
融し、溶融炉内に溶融体のプールを形成し炉底よりイン
ゴットとして取り出すことにより本発明品が得られる。
水素と共に連続的に炉内に供給し酸水素炎により加熱溶
融し、溶融炉内に溶融体のプールを形成し炉底よりイン
ゴットとして取り出すことにより本発明品が得られる。
なお水素は、水素のみのガスが好ましいが、これに限ら
れるものではなく、水素を主成分として含有するガスで
あってもよく、これを酸素により燃焼させ、加熱溶融す
る。
れるものではなく、水素を主成分として含有するガスで
あってもよく、これを酸素により燃焼させ、加熱溶融す
る。
酸水素炎の水素と酸素のモル比は１．５：１〜２．０
： １の範囲が好ましい。
： １の範囲が好ましい。
その理由は水素と酸素のモル比が酸素に対し１，５未満
では水素が少なく、高温例えば１９００℃以上の温度が
得られず、２をこえると酸素が不足しシリカの溶融に必
要な温度が得られないからである。
では水素が少なく、高温例えば１９００℃以上の温度が
得られず、２をこえると酸素が不足しシリカの溶融に必
要な温度が得られないからである。
さらに説明すると、一般的に水素と酸素は次の反応式で
燃焼する。
燃焼する。
２Ｈ２＋０２→２Ｈ２０
モル比がＨ２１０□＝２の場合は理論モル比であるが、
Ｈ２１０２＜１．５の場合は強酸化炎となり、１９００
℃以上の温度が得られない。
Ｈ２１０２＜１．５の場合は強酸化炎となり、１９００
℃以上の温度が得られない。
従って完全なガラス状のものが得られないのでクリスト
バライト化しやすく、耐熱スポーリング性等にすぐれた
ものは得られない。
バライト化しやすく、耐熱スポーリング性等にすぐれた
ものは得られない。
Ｈ２１０□〉２の場合は還元炎となりすぎるので、Ｈ２
１０２＝２の場合と同様に完全なガラス状のものを製造
するのに必要な温度が得られない。
１０２＝２の場合と同様に完全なガラス状のものを製造
するのに必要な温度が得られない。
本発明品の溶融シリカは、実施例第２表第４表に示すよ
うに、加熱した際にそのクリストバライト化は、温度１
３５０℃近傍より起り、１５００℃の高温下においても
僅か２０％程度である。
うに、加熱した際にそのクリストバライト化は、温度１
３５０℃近傍より起り、１５００℃の高温下においても
僅か２０％程度である。
この現象は、加熱時の雰囲気が空気、酸化、還元のいず
れであっても得られるが、特に還元雰囲気下の加熱にお
いてクリストバライト化し難い特性がある。
れであっても得られるが、特に還元雰囲気下の加熱にお
いてクリストバライト化し難い特性がある。
一方、従来の溶融シリカは１４００〜１５００℃の温度
領域ではその殆んどがクリストバライトに転移し、耐熱
スポーリング性が低下するため普及されていなかった。
領域ではその殆んどがクリストバライトに転移し、耐熱
スポーリング性が低下するため普及されていなかった。
本発明の溶融シリカは、１２００°Ｃ以上の温度でクリ
ストバライト化が小さいため単独もしくは従来の溶融シ
リカあるいはその他の耐火材料と配合して種々の用途に
用いることができる。
ストバライト化が小さいため単独もしくは従来の溶融シ
リカあるいはその他の耐火材料と配合して種々の用途に
用いることができる。
その用途としては具体的には連続鋳造用浸漬ノズル、コ
ークス製造炉用炉材、ストッパーヘッド、定盤のコーテ
ィング材料、ガラス工業用炉村なとあげられる。
ークス製造炉用炉材、ストッパーヘッド、定盤のコーテ
ィング材料、ガラス工業用炉村なとあげられる。
さらに各種耐火材料例えばＣ，ＳｉＣ。ＺｒＯ２、Ｚ
ｒ０２ 、Ｓ １０２ 、 Ａ１２ｏ３２ＭｇＯ。
ｒ０２ 、Ｓ １０２ 、 Ａ１２ｏ３２ＭｇＯ。
３Ａ７０ ・２Ｓ ｔ ０２ 、Ｓ ｉ ｓ Ｎ１．
Ｂ Ｎ等への添加３ 材料としての使用が期待できる。
Ｂ Ｎ等への添加３ 材料としての使用が期待できる。
。以下、本発明を実施例により説明す
る。
る。
実施例１、比較例１
白珪石Ａ８９重量部と長石Ｂ１１重量部とを混合した粒
度１ ｍｍ以下の原料Ｃを溶融炉に連続的に投原すると
共に、純度９２．２４容量％の水素と酸素とをＮ２：０
□−１，８：１の割合で吹込み温度１９５０〜２０００
℃で溶融した。
度１ ｍｍ以下の原料Ｃを溶融炉に連続的に投原すると
共に、純度９２．２４容量％の水素と酸素とをＮ２：０
□−１，８：１の割合で吹込み温度１９５０〜２０００
℃で溶融した。
得られた本発明品の溶融シリカＤは全く非晶質でいわゆ
るガラス状のものであった。
るガラス状のものであった。
原料及び溶融シリカの成分を第１表に示す。
なお比較のために白珪石Ｅを用いた以外は実施例１と同
様に行い従来品の溶融シリカＦを得た。
様に行い従来品の溶融シリカＦを得た。
これらの化学成分の分析値を第１表に示す。
次に、この溶融シリカＤおよびＦを粒度２９７〜１４９
μに調整し、空気中およびＣＯガ゛ス中１２００〜１５
００℃温度で、３時間加熱処理した後にクリストバライ
トの転移量（至）を測定した。
μに調整し、空気中およびＣＯガ゛ス中１２００〜１５
００℃温度で、３時間加熱処理した後にクリストバライ
トの転移量（至）を測定した。
結果を第２表に示す。
クリストバライトの測定は、Ｘ線回析によりクリストバ
ライト（２θ＝２１．９°）のピークを測定する方法（
セラミックデータブック１９７３．Ｐ３６６記載の「石
英ガラスの失透の測定方法」）によった。
ライト（２θ＝２１．９°）のピークを測定する方法（
セラミックデータブック１９７３．Ｐ３６６記載の「石
英ガラスの失透の測定方法」）によった。
実施例２、比較例２
２００μ以下の粒度の珪砂Ｇを用いた以外は実施例１と
同様な方法で行い本発明品の溶融シリカＨを得た。
同様な方法で行い本発明品の溶融シリカＨを得た。
これは全てガラス質であった。比較のために白珪石■を
用いた以外は同様に行い比較品の溶融シリカＪを得た。
用いた以外は同様に行い比較品の溶融シリカＪを得た。
これらの化学成分の分析値を第３表に示す。
次に、この溶融シリカを空気中およびＣＯガス中１２０
０〜１５００℃の温度で３時間加熱処理した後に、クリ
ストバライトの転移量をｍ１ｌｆｆｌした。
０〜１５００℃の温度で３時間加熱処理した後に、クリ
ストバライトの転移量をｍ１ｌｆｆｌした。
測定法は実施例１と同様である。
結果を第４表に示す。
比較例３〜５
実施例１に用いた白珪石Ａと長石Ｂとの割合をそれぞれ
比較例３では８０重量部と２０重量部、比較例４では７
５重量部と２５重量部、比較例５では７０重量部と３０
重量部とした以外は実施例１と同様に行った。
比較例３では８０重量部と２０重量部、比較例４では７
５重量部と２５重量部、比較例５では７０重量部と３０
重量部とした以外は実施例１と同様に行った。
次に得られた溶融シリカを空気中及びＣＯガス中で１２
００〜１５００℃の温度で３時間加熱処理をし、クリス
トバライトの転移量を測定した。
００〜１５００℃の温度で３時間加熱処理をし、クリス
トバライトの転移量を測定した。
これらの原料の化学分析値を第５表に、加熱試験による
クリストバライトの転移量を第６表に示す。
クリストバライトの転移量を第６表に示す。
本発明品の溶融シリカは、比較品と比較すると、その化
学成分中Ｓ ｉ０２含有量を小とし、Ａ Ａ’ ２０３
。
学成分中Ｓ ｉ０２含有量を小とし、Ａ Ａ’ ２０３
。
Ｎａ２Ｏ，に２０の化学成分を多くしたことを特徴とす
るもので、これは加熱によるクリストバライトへの転移
量が少なく、特に１４００〜１６００℃の高温化でかつ
ＣＯガスのような還元雰囲気下において、その効果が著
しい。
るもので、これは加熱によるクリストバライトへの転移
量が少なく、特に１４００〜１６００℃の高温化でかつ
ＣＯガスのような還元雰囲気下において、その効果が著
しい。
このことから、溶融シリカの新しい用途を期待すること
が可能であり工業的に有用である。
が可能であり工業的に有用である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量比で、Ａ７２０３０．９〜３％、Ｒ２００，７
〜２．５％およびＦｅ ２０ａ 、 ＭｇＯ、ＣａＯの
不可避成分が合計量で０．１〜０．５％含有してなる溶
融シリカ。 ２ 重量比でＡ１２０３０．９〜３％、Ｒ２００，７〜
２．５％およびＦｅ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＣａＯの不可避成
分が合計量で０．１〜０．５％、残部がＳ ｉ０２であ
る溶融シリカ原料粉末を溶融炉に連続的に供給すると共
に水素と酸素のモル比が１．５：１〜２．０二１である
酸水素炎により高温溶融することを特徴とする溶融シリ
カの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52136910A JPS5948773B2 (ja) | 1977-11-15 | 1977-11-15 | 溶融シリカおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52136910A JPS5948773B2 (ja) | 1977-11-15 | 1977-11-15 | 溶融シリカおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5469126A JPS5469126A (en) | 1979-06-02 |
| JPS5948773B2 true JPS5948773B2 (ja) | 1984-11-28 |
Family
ID=15186424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52136910A Expired JPS5948773B2 (ja) | 1977-11-15 | 1977-11-15 | 溶融シリカおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5948773B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6021827A (ja) * | 1983-07-13 | 1985-02-04 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 不透明石英ガラスの製造法 |
| JPH04200840A (ja) * | 1990-11-29 | 1992-07-21 | Kubota Corp | 鋳造用金型の塗型材 |
| CN101090944B (zh) * | 2005-01-13 | 2012-05-30 | 住友电木株式会社 | 半导体密封用环氧树脂组合物及半导体装置 |
| US10604437B2 (en) * | 2014-10-20 | 2020-03-31 | Navus Automation, Inc. | Fused silica furnace system and method for continuous production of fused silica |
| JP7130903B2 (ja) * | 2018-06-04 | 2022-09-06 | 東京窯業株式会社 | 低融点非鉄金属用耐火材 |
-
1977
- 1977-11-15 JP JP52136910A patent/JPS5948773B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5469126A (en) | 1979-06-02 |
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