JPS6021820A - ガラスの製造方法 - Google Patents
ガラスの製造方法Info
- Publication number
- JPS6021820A JPS6021820A JP12940483A JP12940483A JPS6021820A JP S6021820 A JPS6021820 A JP S6021820A JP 12940483 A JP12940483 A JP 12940483A JP 12940483 A JP12940483 A JP 12940483A JP S6021820 A JPS6021820 A JP S6021820A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- transition metal
- solution
- aqueous solution
- silicate
- 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
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- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はカラスの製造法に保シ、特に遷移金属元素を含
むケイ酸カラスを製造するのに好適な方法に関するもの
でるる。
むケイ酸カラスを製造するのに好適な方法に関するもの
でるる。
従来のガラス製造には溶融炉を用いて、ガラス原料を溶
融して反応させ、これを冷却固化する方法が一般的に使
われている。しかし、近年ジルコニウムや鉄などの遷移
金属元素を含むガラスが高い耐食性を有し、特にその耐
アルカリ性が浸れていることが明らかになってきた。特
にジルコニウムをガラスに飽加すると、耐アルカリ性が
著しく向上する。しかし、従来の溶融法では、工業的に
は２０モル九程度までしかジルコニウムを含有させるこ
とができず、また少量のガラスしか製造できない。第１
図に示すようにジルコニウムの含有量ｔもつと増ヤすこ
とかできれば耐食性はもつと良くなるが、溶融温良が高
くなシ、１５００ｔ：’を超えるため溶融法による製造
は困難でるる。また、鉄を多量に含有するガラスについ
ても高い耐食性を示すことが知られているが、ジルコニ
ウムと同様の理由によシ、溶融法による製造は困難でお
る。
融して反応させ、これを冷却固化する方法が一般的に使
われている。しかし、近年ジルコニウムや鉄などの遷移
金属元素を含むガラスが高い耐食性を有し、特にその耐
アルカリ性が浸れていることが明らかになってきた。特
にジルコニウムをガラスに飽加すると、耐アルカリ性が
著しく向上する。しかし、従来の溶融法では、工業的に
は２０モル九程度までしかジルコニウムを含有させるこ
とができず、また少量のガラスしか製造できない。第１
図に示すようにジルコニウムの含有量ｔもつと増ヤすこ
とかできれば耐食性はもつと良くなるが、溶融温良が高
くなシ、１５００ｔ：’を超えるため溶融法による製造
は困難でるる。また、鉄を多量に含有するガラスについ
ても高い耐食性を示すことが知られているが、ジルコニ
ウムと同様の理由によシ、溶融法による製造は困難でお
る。
本発明の目的は、高温での溶融をすることなく、ケイ戚
アルカリ溶液のゲル化反応を利用して低温で、遷移金属
元素を多重に含むガラス會製造する方法ｆ：長供するに
るる。
アルカリ溶液のゲル化反応を利用して低温で、遷移金属
元素を多重に含むガラス會製造する方法ｆ：長供するに
るる。
本発明は、ケイ酸ナトリウム水溶液がｉ４移金金属素イ
オンを含む水溶液と反応してゲル化し、これを乾燥する
と粒径１μｍ以下の微粒子が生成し、これを６００Ｃ〜
１００００の温度で焼成することにより遷移金属元素を
含有するガラスができることを実験しより確認し、この
プロセスｔ〃ラスの製造に応用したものでるる。
オンを含む水溶液と反応してゲル化し、これを乾燥する
と粒径１μｍ以下の微粒子が生成し、これを６００Ｃ〜
１００００の温度で焼成することにより遷移金属元素を
含有するガラスができることを実験しより確認し、この
プロセスｔ〃ラスの製造に応用したものでるる。
ケイ酸ナトリウム水溶液中ではケイ酸イオンの重合がナ
トリウムイオ／により阻害され、安定に存在している。
トリウムイオ／により阻害され、安定に存在している。
しかし、ケイ酸ナトリウム水溶液に敵が作用するとケイ
酸イオンの重合が生じる。
酸イオンの重合が生じる。
発明者らは酸の代わシに第４周期遷移金属元素、第５周
期遷移金属元素及び希土類元素のイオンによってもゲル
化が生じることを実験的に確認した。
期遷移金属元素及び希土類元素のイオンによってもゲル
化が生じることを実験的に確認した。
生じたゲルを乾燥させ、構成粒子紫走査型電子顕微鏡を
用いて観察したところいずれも０．１μｍ程展０微粒子
よシ構成されていることがわかった。
用いて観察したところいずれも０．１μｍ程展０微粒子
よシ構成されていることがわかった。
このような微粒子は＾い反応性を持って寂９、低温で容
易に焼成することができ、また、焼結による成型も容易
である。乾燥させたゲルは明確なＸ線回折パターンを示
さず、カラスと同様に非晶質であると考えられるが、乾
燥ゲル中の遷移金属元素のイｆ在状悪を明確にするため
、メスバウアー効果を用いてゲル中の鉄の存在状態を分
析した。メスバウアースペクトルは四極子分裂による２
本のピークを示した。このようｌ四極子分裂を示すメス
バウアースペクトルは、異性体シフトと四極子分裂の大
きさを使って表わすことができ、８２図に乾燥ゲル、３
００Ｃ及び６００Ｃで焼成した試料、及び溶融して作っ
た試料についての値とスペクトルの一例會示す。ｍ２図
に示されたように、乾燥ゲル中での鉄の、存在状態と溶
融して作った力２ス中での存在状態は類似してｐＢ、ａ
ｏｏｃ以上の温度で熱処理するとまったく同じとなシ、
溶融して得７′ｃガラスと同じ構造になっていると結論
できる。他の遷移金属元素については、詳構な存在状態
の分析はしていないが同様な状態にるると推にでき、ゲ
ル化時にすでにケイ酸格子中に化合していると考えられ
る。赤外吸収分析及び熱分析の結果からも他の存在状態
は見い出せなかった。
易に焼成することができ、また、焼結による成型も容易
である。乾燥させたゲルは明確なＸ線回折パターンを示
さず、カラスと同様に非晶質であると考えられるが、乾
燥ゲル中の遷移金属元素のイｆ在状悪を明確にするため
、メスバウアー効果を用いてゲル中の鉄の存在状態を分
析した。メスバウアースペクトルは四極子分裂による２
本のピークを示した。このようｌ四極子分裂を示すメス
バウアースペクトルは、異性体シフトと四極子分裂の大
きさを使って表わすことができ、８２図に乾燥ゲル、３
００Ｃ及び６００Ｃで焼成した試料、及び溶融して作っ
た試料についての値とスペクトルの一例會示す。ｍ２図
に示されたように、乾燥ゲル中での鉄の、存在状態と溶
融して作った力２ス中での存在状態は類似してｐＢ、ａ
ｏｏｃ以上の温度で熱処理するとまったく同じとなシ、
溶融して得７′ｃガラスと同じ構造になっていると結論
できる。他の遷移金属元素については、詳構な存在状態
の分析はしていないが同様な状態にるると推にでき、ゲ
ル化時にすでにケイ酸格子中に化合していると考えられ
る。赤外吸収分析及び熱分析の結果からも他の存在状態
は見い出せなかった。
ただアルカリ金属イオンはケイ酸アルカリ溶液中に化合
しないため、乾燥ゲル中に塩として残貿している。これ
らのアルカリ金属の塩は水溶性であるため、水洗により
容易に取シ除くことができる。
しないため、乾燥ゲル中に塩として残貿している。これ
らのアルカリ金属の塩は水溶性であるため、水洗により
容易に取シ除くことができる。
以上のように、ケイ酸アルカリ蓄液と遷移金属イオンと
のゲル化反応によシ、遷移金属元素はガラス中での存在
状態と類似の存在状態とな９、低温での焼成により、容
易にガラス化する。このガラス体はまだ微粒子よシ構成
されているので、用途によシ微粒子のｉま使用ずなこと
もできるし、焼結等の方法に６よシ成型体を作ることも
できる。
のゲル化反応によシ、遷移金属元素はガラス中での存在
状態と類似の存在状態とな９、低温での焼成により、容
易にガラス化する。このガラス体はまだ微粒子よシ構成
されているので、用途によシ微粒子のｉま使用ずなこと
もできるし、焼結等の方法に６よシ成型体を作ることも
できる。
焼結をする場合には、ガラス転移点以上の温度に保持す
れば、粘性流ｄ’に生じるのでゲル化反応でできた均質
な微粒子は咎易に焼結し、均質なガラス体を形成できる
。この時、低融点の焼結助剤を加えて、焼結を促進また
は、焼結温［ｆ：低下させることも可能でるる。
れば、粘性流ｄ’に生じるのでゲル化反応でできた均質
な微粒子は咎易に焼結し、均質なガラス体を形成できる
。この時、低融点の焼結助剤を加えて、焼結を促進また
は、焼結温［ｆ：低下させることも可能でるる。
以下、本発明の一実施例を絹３図にょシ、説明する。本
実施例はＳｉｏｗ ’ｚｒｏ２ガラスの製造に適したも
ので、比較的低温でジルコニウムを含む、耐アルカリ性
ガラスを製造することを目的としている。
実施例はＳｉｏｗ ’ｚｒｏ２ガラスの製造に適したも
ので、比較的低温でジルコニウムを含む、耐アルカリ性
ガラスを製造することを目的としている。
ケイ酸ナトリウム溶液タンクｌ中には、ＪＩＳａ号相当
のナトリウム分の少ないケイ酸ナトリウム溶液が入って
いる。硝酸ジルコニウム水溶液タンク２中には硝酸ジル
コニウムを飽和濃度近くまで水に溶解させた水溶液が入
っている。各々のり７りの下部に設置されている弁３，
４を開くと、ケイ酸ナトリウム溶液及び硝酸ジルコニウ
ム溶液が、攪拌槽５に供給される。これらの溶液の供給
量は製造したいガラスの組成によシ決定さｔする。
のナトリウム分の少ないケイ酸ナトリウム溶液が入って
いる。硝酸ジルコニウム水溶液タンク２中には硝酸ジル
コニウムを飽和濃度近くまで水に溶解させた水溶液が入
っている。各々のり７りの下部に設置されている弁３，
４を開くと、ケイ酸ナトリウム溶液及び硝酸ジルコニウ
ム溶液が、攪拌槽５に供給される。これらの溶液の供給
量は製造したいガラスの組成によシ決定さｔする。
攪拌槽５中にはスクリューフィーダ６が設置されており
、供給されたケイ葭ソーダ水溶液と硝酸ジルコニル水溶
液を攪拌してゲル化を生じさせるとともに、生成したゲ
ルをベルトコンベア８に供給する。ベルトコンベア８に
供給されたゲルは、水洗シャワー７によシ水洗され、可
溶性の硝酸ナトリウムが除去でれる。水洗されたゲルは
乾燥用ヒーター９内に置かれたプレス型１０中に入才し
らｉＬ、１５Ｑｃ程匿の温度で乾ｆ＃、される。乾燥終
了後、プレス凰１ｏｖｃ入れられたまま、焼結用ヒータ
ー１３内に移され、加圧器１２によシ、ｘｏＯＫｆ／Ｃ
−０匿の圧力で加圧されながら、８００〜１０００Ｃの
温度で１時間程度焼結されて必要な形状とされる。
、供給されたケイ葭ソーダ水溶液と硝酸ジルコニル水溶
液を攪拌してゲル化を生じさせるとともに、生成したゲ
ルをベルトコンベア８に供給する。ベルトコンベア８に
供給されたゲルは、水洗シャワー７によシ水洗され、可
溶性の硝酸ナトリウムが除去でれる。水洗されたゲルは
乾燥用ヒーター９内に置かれたプレス型１０中に入才し
らｉＬ、１５Ｑｃ程匿の温度で乾ｆ＃、される。乾燥終
了後、プレス凰１ｏｖｃ入れられたまま、焼結用ヒータ
ー１３内に移され、加圧器１２によシ、ｘｏＯＫｆ／Ｃ
−０匿の圧力で加圧されながら、８００〜１０００Ｃの
温度で１時間程度焼結されて必要な形状とされる。
本実施例に依れば、８００Ｃ−１１）００Ｃ程度の温度
で真密度の１００九に近いＳｉＱ、−ＺｒＯ。
で真密度の１００九に近いＳｉＱ、−ＺｒＯ。
ガラスが製造できる。
次に、本発明の１也の実施例を第４図により説明する。
本実施ｐｕはＳ”Ｏｔ Ｆｅｔ Ｕｓ Ｎｓ＋ｚ Ｏガ
ラス被膜の製造に適したもので、比収的低温で妖を含む
高耐負性のケイ酸ノーダカラスｒ材料に被覆することｔ
目的として−る。
ラス被膜の製造に適したもので、比収的低温で妖を含む
高耐負性のケイ酸ノーダカラスｒ材料に被覆することｔ
目的として−る。
クイ峡ナトリウムｄ液タンクｌ中には、ＪＩＳａ号相当
のケイ酸ナトリウム溶液が人っている。
のケイ酸ナトリウム溶液が人っている。
ケイ峡ナトリウム＃ｉの組成についてｅよ、得たいガラ
ス中のナトリクム濃展により変えることかで＠ゐが、ナ
トリウムａ度か尚くなゐと耐艮性が悲くなるので、ナト
リウム首誓の大きいケイばナトリウム溶ｆｉ、Ｊａ：使
用することは実用的ではない。硝畝第二鉄水溶液タンク
２中にｑよ硝酸第二鉄を水に溶解さぜた溶液が人ってい
る。ケイばブートリウム溶液タックｌ中の下ｙＬめゐ弁
３を囲くとケイ酸ナトリウム溶液がカラス被覆したい材
料５上に滴下δれる。次に硝酸第二鉄水浴液タンク２の
下にφる弁４を開くと硝酸弗二鉄水溶欣か先にカラス被
覆したい材料５上に調下されたケイ酸ナトリウム上に供
給され、ゲル化反応が生じる。カラス被覆したい材料は
移送用ローラー６により移動ちせられ、それに伴いゲル
の膜７がガラス被覆したい材料５上に拡がる。ガラス鋏
覆したい材料５がゲルの膜７に覆われたら、加熱用ヒー
ター８上に移し、６００Ｃ〜８０００程度の温度で加熱
する払ゲルの膜はガラス被膜に変わる。
ス中のナトリクム濃展により変えることかで＠ゐが、ナ
トリウムａ度か尚くなゐと耐艮性が悲くなるので、ナト
リウム首誓の大きいケイばナトリウム溶ｆｉ、Ｊａ：使
用することは実用的ではない。硝畝第二鉄水溶液タンク
２中にｑよ硝酸第二鉄を水に溶解さぜた溶液が人ってい
る。ケイばブートリウム溶液タックｌ中の下ｙＬめゐ弁
３を囲くとケイ酸ナトリウム溶液がカラス被覆したい材
料５上に滴下δれる。次に硝酸第二鉄水浴液タンク２の
下にφる弁４を開くと硝酸弗二鉄水溶欣か先にカラス被
覆したい材料５上に調下されたケイ酸ナトリウム上に供
給され、ゲル化反応が生じる。カラス被覆したい材料は
移送用ローラー６により移動ちせられ、それに伴いゲル
の膜７がガラス被覆したい材料５上に拡がる。ガラス鋏
覆したい材料５がゲルの膜７に覆われたら、加熱用ヒー
ター８上に移し、６００Ｃ〜８０００程度の温度で加熱
する払ゲルの膜はガラス被膜に変わる。
本実施例に依れば、６００〜８００ Ｃ８度の温度で、
ｓ ｉｏ、 −ｙｅ２ｏ、 −Ｎａ、０ ガラス被ｇｔ
製造することができる。
ｓ ｉｏ、 −ｙｅ２ｏ、 −Ｎａ、０ ガラス被ｇｔ
製造することができる。
本発明によれば耐食性の高い遷移並属元紫を多量に含む
カラスを溶融温度以下の低諷で製造することができ、ま
た、溶融温度が高過ぎて浴融法しよっては作ることので
きない組成のガラスをも製造することができる。
カラスを溶融温度以下の低諷で製造することができ、ま
た、溶融温度が高過ぎて浴融法しよっては作ることので
きない組成のガラスをも製造することができる。
第１図は９６Ｃの２ＮＮａＯ）ｆ水溶液中で４時間処理
した時のジルコニウム首肩カラスの亘、を減を示す図、
＆！２図はケイ酸ナトリウム溶液と第二鉄イオンの反応
によって生じたゲルを乾燥させたもの’２ａｏｏｃで熱
処理した試料のメスバウアースペクトルと、乾燥ゲル、
３００１：’熱処理試料、６００Ｃ熱処理試料及び溶融
法により作った鉄を含むケイ酸ガジスのメスバウアース
ペクトルの異性体シフト及び四極子分裂の大きさを示す
図、第３図は本発明の一実施例の５ｉ０２−ＺｒＯ，ガ
ラスの製造に適用する場合を示す図、第４図は本発明の
一実施例の８ｉ０□−ル゛ｅ、 ｏ、 −Ｎ ａ、 ０
ガラス被膜の製造に適用する場合を示す図である。 ｌ・・・ケイ酸ナトリウム溶液タンク、２・・・硝酸ジ
ルコニル水溶液タンク、３・・・弁、４・・・弁、５・
・・攪拌槽、６・・・スクリューフィーダ、７・・・水
洗シャワー、８・・・ベルトコンベア、９・・・乾燥用
ヒーター、Ｉ Ｏ・・・プレス型、ｌｌ・・・ゲル体、
１２・・・加圧器、１３・・・焼結用ヒーター、１４・
・・生成力シス体。 代理人 弁理士 高橋明夫 通口 ￥２日 株源＠止度（町ｎ／ｓ） 弔３図 区グＺ１４− 一口／′
した時のジルコニウム首肩カラスの亘、を減を示す図、
＆！２図はケイ酸ナトリウム溶液と第二鉄イオンの反応
によって生じたゲルを乾燥させたもの’２ａｏｏｃで熱
処理した試料のメスバウアースペクトルと、乾燥ゲル、
３００１：’熱処理試料、６００Ｃ熱処理試料及び溶融
法により作った鉄を含むケイ酸ガジスのメスバウアース
ペクトルの異性体シフト及び四極子分裂の大きさを示す
図、第３図は本発明の一実施例の５ｉ０２−ＺｒＯ，ガ
ラスの製造に適用する場合を示す図、第４図は本発明の
一実施例の８ｉ０□−ル゛ｅ、 ｏ、 −Ｎ ａ、 ０
ガラス被膜の製造に適用する場合を示す図である。 ｌ・・・ケイ酸ナトリウム溶液タンク、２・・・硝酸ジ
ルコニル水溶液タンク、３・・・弁、４・・・弁、５・
・・攪拌槽、６・・・スクリューフィーダ、７・・・水
洗シャワー、８・・・ベルトコンベア、９・・・乾燥用
ヒーター、Ｉ Ｏ・・・プレス型、ｌｌ・・・ゲル体、
１２・・・加圧器、１３・・・焼結用ヒーター、１４・
・・生成力シス体。 代理人 弁理士 高橋明夫 通口 ￥２日 株源＠止度（町ｎ／ｓ） 弔３図 区グＺ１４− 一口／′
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、第４周期遷移金属元素、第５周期遷移金属元素及び
希土類元素を主要構成元素とするケイ酸カラスの製造に
おいて、第４周期遷移金属元素、第５周期遷移金属元素
及び希土類元素の水溶性塩の水溶液とケイ酸アルカル、
水溶液を混合してゲル体を得た後、熱処理することによ
りガラス体を得ることを特徴とするガラスの製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、ゲル体を得たのち
、これを水洗することを特徴とするガラスの製造方法。 ３、％許請求の範囲第１項において、熱処理時に加圧す
ることを特徴とするガラスの製造方法。 ４、特許請求の範囲第１項において、硝酸ジルコニウム
及び硝酸ジルコニルの水溶液を用いてケイ酸ナトリウム
水溶液と混合することを特徴とするガラスの製造方法。 ５、特許請求の範囲第１項において、硝酸第二鉄水溶液
を用いてケイ酸ナトリウム水ｆａ液と混合すること忙特
徴とするガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12940483A JPS6021820A (ja) | 1983-07-18 | 1983-07-18 | ガラスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12940483A JPS6021820A (ja) | 1983-07-18 | 1983-07-18 | ガラスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6021820A true JPS6021820A (ja) | 1985-02-04 |
Family
ID=15008713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12940483A Pending JPS6021820A (ja) | 1983-07-18 | 1983-07-18 | ガラスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6021820A (ja) |
-
1983
- 1983-07-18 JP JP12940483A patent/JPS6021820A/ja active Pending
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