JPS5951487B2 - ガラス原料用アルミナの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガラス原料用アルミナの製造方法に関する。

更に詳細にはガラス製造時の溶融温度を低下せしめ、か
つ溶融速度を上昇せしめ得るガラス原料用アルミナの製
造方法に関するものである。

ガラス原料、としてのアルミナは １ 熱膨張係数を減じ、抗張力、耐摩耗性を増加し、光
沢をよくする。

２ 作業温度範囲を広め、失透を減じ、機械用作業に適
したガラスをつくり、更に耐風化性および耐酸、耐アル
カリ性を増す。

３ ガラス原料−中のシリカをアルミナで置換すると、
より展性に富み弾力のあるガラスをつくる。

等のガラスに種々の特性を付与することから近年該分野
への需要量は急増している。

一般にガラス原料用アルミナとしては水酸化アルミニウ
ム、あるいは暇焼アルミナが使用されているが、水酸化
アルミニウムは化学的活性が高く溶融が容易であるが、
相当量の水分を有するため溶融時に突吹現象を生起し操
業上制約を受ける。

それ故、暇焼アルミナが概して使用されているが、暇焼
アルミナは難溶で溶融温度が高く、炉や電極の寿命を著
しく短縮せしめ、加えて炉材によるガラスの汚染がさけ
がたいという欠点を有する。

かかる事情下に鑑み、本発明者らはガラス製造時に於い
て溶融温度が低く、かつ他の構成物質との相溶速度も速
いガラス原料用アルミナを得るべく鋭意検討した結果、
ホウ素化合物と水酸化アルミニウムおよび／または暇焼
アルミナを予め特定温度で焼成せしめることにより、上
記目的を全て満足するガラス原料用アルミナと成し得る
ことを見出し、遂に本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は水酸化アルミニウムまたはアルミナ
にホウ素化合物を添加して、５００℃以上の温度で焼成
し、Ｂ２Ｏ３として０．０５重量％以上のホウ素化合物
を含有せしめて成るガラス原料用アルミナの製造方法を
提供するにある。

以下、本発明方法を更に詳細に説明する。

本発明方法において用いられる水酸化アルミニウムまた
はアルミナとしては、その製造方法は特に限定されるも
のではないが、例えばバイヤー工程より得られる水酸化
アルミニウムあるいはアルミニウムアルコラードの加水
分解、アルミニウム塩とアルカリ、または酸とアルカリ
性アルミニウム塩との中和反応、アルミニウム塩と尿素
の反応等の公知方法により得られたゲル状水酸化アルミ
ニウム、或はこれら水酸化アルミニウム、ゲル状水酸化
アルミニウムを部分■焼あるいは■焼して得られたχ、
γ、ρ、θ、に等の遷移アルミナおよび、α−アルミナ
あるいはこれらの混合物等が挙げられる。

一方、水酸化アルミニウムおよび／またはアルミナと混
合焼成するホウ素化合物とは特に限定されるものではな
いが、一般にはホウ酸、酸化ホウ素、ホウ酸ナトリウム
、ホウ酸カリウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸マグネシ
ウム等が挙げられる。

本発明方法の実施に際し、ホウ素化合物は焼成後のアル
ミナに対しＢ２Ｏ３として０．０５重量％以上存在する
よう添加せしめる必要がある。

アルミナに対するＢ２Ｏ３としてのホウ素化合物の存在
量が０．０５重量％未満の場合にはアルミナのガラス組
成物に対する溶融性の改良効果は少なく、一方、アルミ
ナ中に共存せしめるＢ２Ｏ３としてのホウ素化合物の上
限は特に制限されず、用途によりその存在所要量を適宜
選択すればよいが、５重量％以上存在させても添加量に
見合うアルミナの溶融性の改善効果は顕著でない。

該焼成は５００℃以上の温度条件下、好ましくは１１０
０〜１４００℃の温度範囲で少なくとも数分以上加熱実
施され、使用される焼成炉については該焼成温度が得ら
れるものであればその型式は限定されるものではないが
、通常ロータリーキルン、反射炉、トンネルキルン、ロ
ーラーハースキルンあるいは電気炉等を用いればよい。

焼成温度が５００℃より低い場合にはアルミナのガラス
組成物に対する溶融性の改良効果は少なく、他方１４０
０℃を超える場合には添加ホウ素化合物の揮散が激しく
、例えばキルン壁のレンガの損耗が大きいなど好ましく
ない。

本発明方法の実施に当ってはバイヤ一工程より得られた
水酸化アルミニウムをロータリーキルンで焼成する一連
の工程過程で、ホウ素化合物を添加せしめ焼成する方法
がアルミナに対するホウ素化合物の均一な混合焼成が達
成されることと経済性の点より最も推奨される方法であ
る。

ガラス組成物としてホウ素化合物を添加し、溶解温度を
低下せしめる方法は当業界で周く知られる所であるが、
予めガラス原料用アルミナ中に特定の焼成温度でホウ素
化合物を混合焼成せしめたホウ素化合物含有アルミナを
ガラス用組成物として用いることは新規であり、かつこ
の方法によれば驚Ｘべきことに、従来法で該アルミナ中
のホウ素化合物と同等あるいはそれ以上量混合によって
存在せしめた場合よりも著しい溶融温度の低下、溶融速
度の加速効果を発揮する。

本発明方法により得られたホウ素化合物含有アルミナが
何故このような効果を発現し得るのか未だ詳らかではな
いが、焼成によりホウ酸アルミニウムやホウ酸ナトリウ
ムの如き低溶融点物質がアルミナ粒子間および粒子表面
に分散生成し、これが溶融時に触媒的作用でアルミナの
共融をそくし、その結果として溶融速度を速め、溶融温
度の低下効果を発揮するものと推察される。

以上詳述した如く本発明方法は予め水酸化アルミニウム
にあるいはアルミナにホウ素化合物を添加し、焼成する
という極めて簡便な処理により、ガラス原料としての使
用時に於ける溶融温度を低下し、加えて溶融速度を促進
することを可能ならしめたもので、その工業的価値は頗
る大なるものである。

以下、実施例により本発明方法を更に詳細に説明するが
、実施例は本発明方法の一実施態様を示すものであり、
これにより本発明方法は限定されるものではない。

実施例 １ バイヤー法で得られた水酸化アルミニウムにホウ酸をア
ルミナに対して１重量％添加しロータリーキルン中で１
２００℃の温度で焼成し結晶中心粒径的３μのα−アル
ミナを得た。

このアルミナ中のホウ素含有量はＢ２Ｏ３換算で０．５
重量％であった。

この様にして得たホウ素化合物含有アルミナ２２重量％
に５１０２６２重量％、Ｃａ０１０重量％、Ｍｇ０６重
量％を混合調合し、ルツボに挿入後、電気炉中で１５５
０℃で１時間溶解したところ、未溶解物のない均一なガ
ラスが得られた。

比較のため、水酸化アルミニウムの焼成時にホウ酸を添
加せず上記条件で焼成した結晶中心粒径的３μのα−ア
ルミナを用い、ガラス用原料の調金時にＢ２Ｏ３換算で
アルミナに対する添加量が０．５重量％相当量のホウ酸
を添加した他は上述の実施例１と同様の組成を有するガ
ラス原料を実施例１と同様にして溶融したところ１時間
では完全に溶融せず、完全に溶融するためには１６１０
℃の温度が必要であった。

実施例 ２ 実施例１で用いたと同様のホウ素含有アルミナ３重量％
、ＳｉＯ□８０重量％、Ｎａ２Ｏ５重量％およびＢ２０
３１２重量％を調合し、ルツボに挿入後電気炉中で１５
８０℃で１時間溶融したところ、未溶解物のない均一な
ガラスが得られた。

比較のため実施例１で比較に用いたホウ素を含有しない
アルミナを用い、上記実施例２と同様のガラス原料組成
で溶融したところ、１５８０℃１時間では完全に溶融せ
ず、完全に溶融するためには１６５０℃の温度が必要で
あった。

実施例 ３ 実施例１で用いたと同様のホウ素含有アルミナ２０重量
％、３１０２６０重量％、Ｎａ２０１０重量％、オヨび
Ｂ２０３１０重量％を調合し、ルツボに挿入後電気炉中
で１４３０℃で溶融したところ１時間で未溶解物のない
均一なガラスが得られた。

比較のため、実施例１で比較に用いたホウ素を含有しな
いアルミナを用い、上記実施例３と同様のガラス原料組
成で溶融したところ１４３０℃１時間では完全に溶融せ
ず、完全に溶融するためには１５００℃の温度が必要で
あった。

実施例 ４ バイヤー法で得られた水酸化アルミニウムにホウ酸ナト
リウムをアルミナに対して２重量％添加し、ロータリー
キルン中で１２５０℃の温度で焼成し、結晶中心径約３
μのα−アルミナを得た。

このアルミナ中のホウ素含有量はＢ２Ｏ３換算で１．１
重量％であった。

この様にして得たホウ素化合物含有アルミナ１５重量％
に５１０２６０重量％、Ｎａ２０１５重量％およびＢ２
０３１０重量％を調合し、ルツボに挿入後電気炉中で１
４５０℃で溶解した所、１時間で未溶解物のない均一な
ガラスが得られた。

比較のためホウ素化合物を含有しないアルミナ（焼成条
件は上記と同じ）を用いた他は上述の実施例４と同様の
ガラス原料組成を用いて同様条件で溶解した所、完全に
溶融するためには３時間が必要であった。

比較例 １ 実施例１での水酸化アルミニウムの焼成温度を４００℃
にした他は実施例１と同様にしてホウ素化合物含有アル
ミナを得た。

このアルミナ中のホウ素含有量はＢ２Ｏ３として０．５
重量％であり、結晶形は主にχ−アルミナであった。

この様にして得たアルミナを実施例１と同一組成で同一
溶融条件で溶解させた所、１時間で完全に溶融せしめる
には１６００℃の温度が必要であった。

またこの溶融物中には泡が多く発生していた。

比較例 ２ 実施例１と同様にしてアルミナ中のホウ素含有量がＢ２
Ｏ３として０．０２重量％の結晶中心径約３μのα−ア
ルミナを得、これを実施例１と同一組成、同一溶解条件
で溶解させた所、完全に溶融せしめるには１６１０℃の
温度が必要であった。

比較例 ３ 実施例１で比較に用いたホウ素を含有しないアルミナに
ホウ酸アルミニウムを５％混合した他は実施例１と同様
の組成を有するガラス原料を実施例１と同様にして溶融
したところ、１時間で完全に溶融せしめるためには、１
６１０℃の温度が必要であった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水酸化アルミニウムまたはアルミナにホウ素化合物
   を添加して、５００℃以上の温度で焼成し、Ｂ２Ｏ３と
   して０．０５重量％以上のホウ素化合物を含有せしめて
   成るガラス原料用アルミナの製造方法。 ２ ホウ素化合物がホウ酸、酸化ホウ素、ホウ酸すＩ・
   リウム、ホウ酸カリウム、ホウ酸カルシウムおよびホウ
   酸マグネシウムよりなる群から選んだものである特許請
   求の範囲第１項記載のガラス原料用アルミナの製造方法
   。 ３ 水酸化アルミニウムまたはアルミナとホウ素化合物
   の焼成にロータリーキルンを用いる特許請求の範囲第１
   項記載のガラス原料用アルミナの製造方法。