JPS623041A - 希土類含有アルミノけい酸塩ガラスの製造法 - Google Patents

希土類含有アルミノけい酸塩ガラスの製造法

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JPS623041A
JPS623041A JP60023979A JP2397985A JPS623041A JP S623041 A JPS623041 A JP S623041A JP 60023979 A JP60023979 A JP 60023979A JP 2397985 A JP2397985 A JP 2397985A JP S623041 A JPS623041 A JP S623041A
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glass
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rare earth
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Sukeo Makishima
牧島 亮男
Hajime Kubo
肇 久保
Kojiro Shimodaira
下平 高次郎
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Original Assignee
National Institute for Research in Inorganic Material
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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
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/095—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing rare earths

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  • Organic Chemistry (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は1550’C以下の温度で浴融して製造し得ら
れる希土類含もアルミノけい酸塩ガラスの製造法に関す
る。
従来技術 シリカとアルミナからなるアルミノけい酸塩ガ作 ラスは、耐べが高く、機械的強度も良好であり、また耐
食性、耐風化性の優れたガラスである。しかし、この糸
のガラスを得るためには非常に高温を必要とする。
一般の炭化けい素発熱体を使用する電気炉では、155
0°C程度の温度までが限度であるために、この系のガ
ラスは一般の電気炉による溶融法では製造することがで
きなかった。
一般にアルカリ酸化物、アルカリ土類酸化物を含有させ
ると、溶融温度が低下し、1550°C程度の温度で、
一般の炭化けい素を発熱体として使用した電気炉を使用
してガラスを製造することが可能となる。しかし、アル
カリ酸化物、アルカリ土類酸化物を含有させると、耐熱
性2機械的性質。
耐化学性、耐食性及び耐風化性の諸性質を低下させる問
題点がある。
本発明者らはさきに、Y2O3を含有させろと、155
0℃程度の一般の電気炉を使用してガラスを製造し得ら
れると共に、得られるガラスは機械的に優れたものであ
ることを明らかにした。〔米国窯業協会誌61巻247
〜249頁(1978年)〕シかし、分離Y2O3は高
価であるため、それだけコスト高となる間重点があった
。
この問題点を解決するため、本発明者らはさきにY2O
3を製造する中間精製物であるイツトリウムコンセント
レートを利用すべく研究したところ、YzOsの原鉱石
、例えば七ツタイムより11t&’t、て得られるイツ
トリウムコンセントレートは、数10%のY2O3と、
残りはDy20. 、 Nd2O,r CeO2+Ho
 O+ Yb O、Sm2O3+ La20. + G
d2O,、Er20゜等の希土類酸化物ニジなっている
が、これをY2O3に代え添加使用してアルミノけい酸
塩ガラスを製造したところ、+1)Y2O5のほかの他
の含有不純物はアルミノけい酸塩ガラスの特性、特に耐
アルカリ性などに悪影響がない。(2)これを使用する
と分離Y2O3を使用した場合よシもガラスの溶融点を
約50℃低下し得られ、しかもその価格も百であるため
、安価となることが分った。(特願昭57−18049
8号) 本発明者らは史にコストダウンについて研究を重ねた結
果、光用に広く分散する火山灰のシラスは、その主成分
がアルミノけい酸塩のガラス賀のものであり、シラスの
二次堆稼物である二次シラスは、その化学組成がほぼ一
定であることに着目し、これを利用すべく検討を加えた
。二次シラスの化学組成を示すと次の通シである。
5i02  82.59モル%   75.87重’I
t%At20S9.16  #    14.28  
#Fe2O,0,92#    2.24  gCaO
1,54#    1.32  #JOO,49#  
  0.30  zNa20   3.35  t  
  3.18  zK20   1.95 1   2
.80  #このように、5i02とAl2O,の成分
合計は約92モル%で、大部分がアルミノけい酸塩であ
るので、Y2O5コンセントレート、二次シラス及ヒA
l2O3を原料としてガラスを製造することを試みたと
ころ、これらの成分のほかに上記二次シラスに含まれる
前記表にあるFe2O3+ CaO、MgO、Nd2O
。
K2Oが全量で約5モル以下含有するガラスが得られる
こと、及びこれを原料とすると、5in2+A!20.
を原料とした場合に比べて、ガラス溶融特高が約し3に
短縮し得られることが分った。これらの知見に基いて本
発明を完成した。
本発明の要旨は二次シラス30〜53重量%。
Aj2059〜30]1−ji%、Y2O3コンセント
レート23〜54i−11%を原料とし、これらの混合
物を加熱溶融してガラス化することを特徴とする希土類
含有アルミノけい酸塩ガラスの製造法にある。
本発明において言うY2O3コンセントレートとは、Y
2O,の原鉱石、例えばゼノタイムを硫酸分解法または
アルカリ分解法によって得られる中間精製物である。ア
ルカリ分解法で示すと、ゼノタイムを徐々に、400°
Cの浴融した苛性ソーダに加える。反応は発熱反応で反
応終了後冷却して反応物を水で抽出してリン酸ソーダ、
過剰のアルカリは除去される。得られた希土類水酸化物
を少量の塩酸に溶解し、この溶液にしゆう酸を加えて希
土しゆう酸塩とし、これを900℃で焼成するイツトリ
ウムコンセントレートが得られる。その分析例を示すと
次の通りである。
イツトリウムコンセントレートの分析例(%)すなわち
、鉱石中の成分元素の!まで分離操作を行わないで含有
しているものである。
本発明のガラス原料において、二次シラスが:30重量
%より少ないと溶融温度が高くなり、1550゛Cでは
ガラス化できない。また、53劃i%を超えると希土類
含有アルミノけい酸塩ガラスの特性が発揮できなくなる
。
Aj!20.が9重量%より少ないとガラス化しなく、
:30重’i%を超えると溶融温度が高くなり、l55
0°Cではガラスが得られない。
v20!Iコンセントレートが23重量%より少ないと
希土類酸化物含有ガラスとしての特性が発揮できず、ま
た1550°Cではガラスが得られなく、54’mil
!’%を超えると結晶化してしまいガラスが得られない
。
従って、二次シラスは30〜53重量%、Al2O。
は9〜30重−!1%、Y2O3コンセントレートは2
3〜54重量%の範囲の量であることが必要である。
前記の原料のほかに、必要に応じTie2.13重量1
%、およびまたはZr0□9重量%を超えない蓋添加し
てもよい。Tie2の添加は耐化学性、耐食性、耐風化
性を高める作用をするが、13″ILf[%を超えると
結晶化してしまいガラスが得られない。ZrO2の添加
は耐化学性、耐食性、耐風化性。
機械的性質、耐熱性を高める作用をするが9重量%を超
えると結晶化してしまいガラスが得られない0 以上のような原料は1550”C以下の温度で溶解しガ
ラス化し、希土類含有アルミノけい酸塩ガラスが得られ
る。
実施例1゜ 二次シラス51゜93劃i%、 Al2O,12,60
重量%。
Y2O,コンセントレート35.47劃i%の割合で混
合したものを白金るつほに入れ、電気炉中で1500°
Cで2時間加熱溶融した後にアルミニウム板上に済し出
し放冷した。明るい薄褐色の泡のない透明なガラスが得
られた。
このガラスの熱膨張率は53゜I X 10−”/’C
であり、一般の窓ガラスよりもはるかに低熱膨張率であ
る。そのために窓ガラスとして使用する際の耐熱衝撃性
は一般のソーダ石灰系のガラス(熱膨張率は約90 x
 IF’ 1/’C)より高い。このガラスが溶融した
状態で炉外に白金るつぼを取シ出し、手引きによシガラ
ス繊維化を行ったところ、敷μm〜数簡の各極太さで1
m以上の長さのガラス繊維を容易に得ることができた。
密度は3.258 f/Cm5、ビイカース硬度は86
0 Ky/ wsで、硬いガラスである。
その化学組成は、原料割合から計算すると、SiO□3
9.40重重量′%、(以下%は重量) 、 Al2O
。
20.02%、 Fe、、031.16%、 CaO0
,69%、 Mg00.16%、 Na2O1,65%
、 K2O1,45%、イツトリアコンセントレー) 
35.47%でアル。
実施例2゜ 二次シラス36.08重量%、 Al2O,26,03
劃i。
イツトリアコンセントレート37.89 Xi%の割合
で混合したものを白金るつほに入れ、電気炉中で145
0°Cで1.5時間、続いて電気炉の温度を1500℃
にあけ20分間加熱溶融した後、アルミニウム板上に流
し出し放冷しだ。明るい薄褐色の透明なガラスが得られ
た。このガラスの熱膨張率は53.0XIO−’  し
・c、密度は3 、456 ?/cm’であった。
実施例3゜ 二次シラス40.28劃i1%、 Al2O,17,5
3重量%。
イツトリアコンセントレート42.19i11%の割合
で混合したものを白金るつぼに入れ、電気炉中で150
0°Cで1.5時間加熱溶融した後、アルミニウム板上
に流し出し放冷した。明るい薄褐色の泡のない透明なガ
ラスが得られた。このガラスの熱膨張率は59.2 X
 10−’ し°c、密度は:3.521 ? /Ca
11’であった。また、このガラスも実施例1と同様に
容易に繊維化することができた。
実施例4゜ 二次シラス30.19重量%、 A420.18.26
重量%。
イツトリアコンセントレート40.00重量%、 Ti
e、。
11.55重量%の割合で混合したものを白金るつぼに
入れ、これを電気炉中で1550°Cで1.5時間加熱
溶融した。この溶融物をアルミニウム板上に流し出し放
冷した。
赤味を帯びた茶褐色の泡のない透明なガラスが得られた
。このガラスの熱膨張率は56 X 10− ’ 1/
”C1密度は3.61217cm5であった。
実施例5゜ 二次シラス35.12ffk:量%、 A120317
.06重量%。
イツトリアコンセントレート39.11 f(匍%、Z
r028.71 重量%の割合で混合したものを白金る
つぼに入れ、これを電気炉中で1550°Cで1.5時
間加熱溶融した。この溶融物をアルミニウム板上に流し
出し放冷した。明るい薄褐色の泡のない透明なガラスが
得られた。このガラスの熱膨張率は53.OX 10−
’ 1/’(、密度は:う、6219/cm5であった
。
発明の効果 本発明の方法によると、二次シラス及びイツトリアコン
セントレートを使用するため、Y2O3金含有するアル
ミノけい酸塩が安価に得られ、且つ溶融温度も低いので
一般の電気炉で溶融し得られ、また加熱時間も短かくて
すみ、得られるガラスはアルミノけい酸塩ガラスの特性
をそのまま保有する優れた効果を有する。また得られる
ガラスは高弾性率を有し、耐アルカリ性が高いのでセメ
ントと抄合して使用することができる。そして、Fe2
o5とCeO2を含有するため紫外線吸取特性を有し、
紫外線吸収着色透明ガラスとしてサンルームの窓。
自動車用ルーフ窓、その他各種の理化学用の紫外線吸収
容器、窓材としても有効に使用し得られる。
特許出願人 科学技術庁無機材質研究所長  扁[( 後  藤     優 −−j:

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)二次シラス 30〜53重量%、Al_2O_3 
    9〜30重量%、Y_2O_3コンセントレート 23
    〜54重量%を原料とし、これらの混合物を加熱溶融し
    てガラス化することを特徴とする希土類含有アルミノけ
    い酸塩ガラスの製造法。 2)二次シラス 30〜53重量%、Al_2O_3 
    9〜30重量%、Y_2O_3コンセントレート 23
    〜54重量%のほか、更にTiO_2 13重量%また
    は及びZrO_2 9重量%を超えない量添加し、これ
    を加熱溶融してガラス化することを特徴とする希土類含
    有アルミノけい酸塩ガラスの製造法。
JP60023979A 1985-02-09 1985-02-09 希土類含有アルミノけい酸塩ガラスの製造法 Granted JPS623041A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7179526B2 (en) * 2002-08-02 2007-02-20 3M Innovative Properties Company Plasma spraying
US7507268B2 (en) * 2001-08-02 2009-03-24 3M Innovative Properties Company Al2O3-Y2O3-ZrO2/HfO2 materials, and methods of making and using the same
US7563293B2 (en) * 2001-08-02 2009-07-21 3M Innovative Properties Company Al2O3-rare earth oxide-ZrO2/HfO2 materials, and methods of making and using the same

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US7179526B2 (en) * 2002-08-02 2007-02-20 3M Innovative Properties Company Plasma spraying

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