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公開番号2025081592
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-27
出願番号2025026814,2022529646
出願日2025-02-21,2020-11-20
発明の名称ガラス、ガラスの製造方法およびガラス溶融炉
出願人ショットアクチエンゲゼルシャフト,SCHOTT AG
代理人アインゼル・フェリックス=ラインハルト,個人,個人,個人
主分類C03B 5/225 20060101AFI20250520BHJP(ガラス;鉱物またはスラグウール)
要約【課題】マイクロメートル範囲の介在物の数が低減されたガラス素子、その製造方法、そのためのガラス溶融炉、およびその運転方法を提示する。
【解決手段】ガラス素子、好ましくはホウケイ酸ガラス製のガラス素子であって、ガラス1kg当たりに含まれる2μm～10μmのサイズの介在物が50個以下である、ガラス素子に関する。その製造方法は、原料混合物を加温してガラス融液とするステップおよび/またはガラス融液をコンディショニングするステップの間に、a)電極に周波数1kHz～200kHzの交流電流を印加して、ガラス融液を電気抵抗加熱すること、b)ガラス融液と接触している接触面は、ZrO2の割合が70重量%超である溶融鋳造酸化ジルコニウム材料の形態の接触材料を30%以上含むこと、およびc)ガラス融液の底部領域で、ガラス融液の底部材料の体積流量の1%～50%を引き抜くこと、のうち少なくとも1つが満たされるようにする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ガラス素子、好ましくはホウケイ酸ガラス製のガラス素子であって、前記ガラス素子は、ガラス１ｋｇ当たりに含まれる２μｍ以上１０μｍ以下のサイズの介在物が５０個以下である、ガラス素子。
続きを表示（約 2,200 文字）【請求項２】
前記ガラス素子は、ガラス１ｋｇ当たりに含まれる５００ｎｍ以上１０μｍ以下のサイズの、好ましくは５０ｎｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下のサイズの介在物が２０００個以下、好ましくは１０００個以下、より好ましくは５００個以下、より好ましくは２５０個以下、より好ましくは１００個以下、より好ましくは５０個以下である、請求項１記載のガラス素子。
【請求項３】
前記ガラス素子は、ガラス１ｋｇ当たりに含まれる２０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下、最も好ましくは５０μｍ以下のサイズおよび／または２μｍ以上、好ましくは５０ｎｍ以上のサイズの介在物が５０個以下である、請求項１または２記載のガラス素子。
【請求項４】
前記ガラス素子は、ガラス１ｋｇ当たり４０個以下、好ましくは３０個以下、より好ましくは２０個以下、最も好ましくは１０個以下の介在物を含む、請求項１から３までのいずれか１項記載のガラス素子。
【請求項５】
前記介在物は金属介在物を含み、前記ガラス素子は、ガラス１ｋｇ当たりに含まれる５μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下、最も好ましくは５０μｍ以下のサイズの金属介在物が４０個以下、好ましくは３０個以下、より好ましくは２０個以下、より好ましくは１０個以下、最も好ましくは５個以下である、請求項１から４までのいずれか１項記載のガラス素子。
【請求項６】
前記介在物は非金属介在物を含み、前記ガラス素子は、ガラス１ｋｇ当たりに含まれる２μｍ以上１０μｍ以下、好ましくは２μｍ以上２０μｍ以下、より好ましくは２μｍ以上３０μｍ以下、より好ましくは２μｍ以上４０μｍ以下、最も好ましくは２μｍ以上５０μｍ以下のサイズの非金属介在物が２５個以下、好ましくは１５個以下、より好ましくは８個以下、より好ましくは１個以下、より好ましくは０．１個以下、より好ましくは０．０５個以下、最も好ましくは０．００個である、請求項１から５までのいずれか１項記載のガラス素子。
【請求項７】
前記介在物は気泡を含み、前記ガラス素子は、ガラス１ｋｇ当たりに含まれる１０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下、最も好ましくは５０μｍ以下および／または２μｍ以上、好ましくは５０ｎｍ以上のサイズの気泡が２５個以下、好ましくは１５個以下、より好ましくは８個以下、より好ましくは１個以下、より好ましくは０．１個以下、より好ましくは０．０５個以下、最も好ましくは０．００個である、請求項１から６までのいずれか１項記載のガラス素子。
【請求項８】
前記ガラス素子の組成は、重量％単位で以下：
ＳｉＯ
２
６０～９０％、好ましくは７６％～９０％；
Ｂ
２
Ｏ
３
０～２０％；
Ａｌ
２
Ｏ
３
０～２０％；
Ｌｉ
２
Ｏ０～１０％；
Ｎａ
２
Ｏ０～１０％；
Ｋ
２
Ｏ０～１０％；
ＭｇＯ０～１０％；
ＣａＯ０～１０％；
ＳｒＯ０～１０％；および
ＢａＯ０～１０％
を有する、請求項１から７までのいずれか１項記載のガラス素子。
【請求項９】
前記ガラス素子は、以下の特徴：
ｉ）前記ガラス素子の重量が、０．０１ｋｇ～３５０ｋｇ、好ましくは０．１ｋｇ～２０ｋｇ、より好ましくは０．５ｋｇ～１５ｋｇ、最も好ましくは１．０ｋｇ～１０ｋｇであること、
ｉｉ）前記ガラス素子が板ガラスの形態で提供される場合、前記ガラス素子の厚さが、０．０１ｃｍ～１０ｃｍ、好ましくは０．１ｃｍ～５ｃｍ、より好ましくは０．１５ｃｍ～２．５ｃｍ、最も好ましくは０．２ｃｍ～０．４ｃｍであること、
ｉｉｉ）前記ガラス素子が板ガラスの形態で提供される場合、前記ガラス素子の長さおよび幅が、それぞれ１ｃｍ～５００ｃｍ、好ましくは３ｃｍ～４００ｃｍ、より好ましくは５ｃｍ～１００ｃｍ、より好ましくは２０ｃｍ～７０ｃｍ、最も好ましくは４０ｃｍ～６０ｃｍであること、
ｉｖ）厚さ６．５ｍｍの板ガラスの形態のガラス素子で正規化した前記ガラス素子の波長４００ｎｍ～８００ｎｍにおける透過率が、７０％以上、より好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上、最も好ましくは９５％以上であること、および
ｖ）前記ガラス素子が、５０μｍ超、好ましくは４０μｍ超、より好ましくは３０μｍ超、より好ましくは２０μｍ超、最も好ましくは１０μｍ超のサイズの介在物を含まないこと、
のうちの１つ以上を有する、請求項１から８までのいずれか１項記載のガラス素子。
【請求項１０】
前記ガラス素子は、板ガラスまたはガラス管の形態で提供されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のガラス素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス素子、好ましくはホウケイ酸ガラス製のガラス素子に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【０００２】
本発明はさらに、ガラス素子、好ましくはホウケイ酸ガラス製のガラス素子の製造方法に関する。
【０００３】
本発明はさらに、ガラス溶融炉、ガラス溶融炉の運転方法、ならびに該方法および／または該ガラス溶融炉を用いて製造された、好ましくはホウケイ酸ガラス製の、好ましくはホウケイ酸板ガラスの形態のガラス素子に関する。
【０００４】
本発明は、総じてあらゆるガラス素子に適用可能であるが、以下に、板ガラスの形態のガラス素子に関して説明する。
【０００５】
ガラスを製造するガラス溶融炉は、一般に、いわゆるガラスバッチと呼ばれる原料からガラス融液を形成する溶融または加温部と、このガラス融液に清澄処理を施して、溶融または加温工程後になおも残る残留気泡をガラス融液から除去する後続の清澄部と、清澄ガラス融液のさらなるコンディショニングの役割を果たす下流のコンディショニング部とから構成されている。溶融プロセス全体に必要な温度は、ガラスの種類に大きく依存する。例えば窓ガラスやガラス容器の製造に使われるソーダライムガラスは、例えばディスプレイ用の特殊ガラスやガラスセラミックに比べてかなり低い温度で溶融される。このようなガラス溶融炉のコンディショニング部は、作業槽として、あるいは流路システムや分配装置システムとして設計することができる。通常、ガラス溶融炉の壁材には耐火材が使用され、その多くはアルミニウム－ジルコニウム－シリケート材からなる。しかし、このような材料を壁材や溶融接触材として使用すると、ガラス融液中に気泡および／または脈理が生じ、最終的にガラス製品の不良品となり得ることが知られている。
【０００６】
また、例えば溶融槽の壁材から剥離した粒子などのさらなる欠陥によっても、例えばフロートホウケイ酸ガラスにマイクロメートル範囲の相応する介在物が生じ、このガラスは各種用途に適さなくなる。公知の方法で製造されたフロートホウケイ酸ガラス製の板ガラスのサンプルには、支障となる金属や非金属の介在物や気泡が広いサイズ分布で多数存在している。５０μｍ超のサイズの介在物は、従来の光学的な検出方法で選別することが可能である。一方で、５０μｍ以下のサイズの介在物は、検出が非常に困難であり、通常は訓練を受けた人が多大な手間をかけないと特定、定量および判定することができない。
【０００７】
したがって、本発明の課題は、マイクロメートル範囲の介在物の数が低減されたガラス素子、好ましくは板ガラスを提供し、かつ該ガラス素子、好ましくは板ガラスの製造方法、ガラス溶融炉、およびマイクロメートル範囲の介在物の数を大幅に低減させるガラス溶融炉の運転方法を提示することである。
【０００８】
本発明のさらなる課題は、代替的なガラス素子、好ましくは板ガラス、ガラス素子、好ましくは板ガラスの代替的な製造方法、代替的なガラス溶融炉、およびガラス溶融炉の代替的な運転方法を提示することである。
【０００９】
本発明は、ガラス素子、好ましくはホウケイ酸ガラス製のガラス素子であって、該ガラス素子は、ガラス１ｋｇ当たりに含まれる２μｍ以上１０μｍ以下のサイズの介在物が５０個以下であるガラス素子により、上記課題を解決するものである。
【００１０】
本発明は、ガラス素子の、好ましくは請求項１から１２までのいずれか１項記載の、好ましくはホウケイ酸ガラス製のガラス素子の製造方法であって、該方法は、
ｉ）重量％単位で、以下：
ＳｉＯ
２
６０～９０％、好ましくは７６％～９０％；
Ｂ
２
Ｏ
３
０～２０％；
Ａｌ
２
Ｏ
３
０～２０％；
Ｌｉ
２
Ｏ０～１０％；
Ｎａ
２
Ｏ０～１０％；
Ｋ
２
Ｏ０～１０％；
ＭｇＯ０～１０％；
ＣａＯ０～１０％；
ＳｒＯ０～１０％；および
ＢａＯ０～１０％；
を含む混合物を提供するステップと、
ｉｉ）混合物を加温してガラス融液とするステップと、
ｉｉｉ）ガラス融液をコンディショニングするステップと、
ｉｖ）ガラス融液を冷却してガラス素子を提供するステップと
を含み、ここで、ステップｉｉ）および／またはｉｉｉ）の間に、以下の条件：
ａ）電極に加熱用電流を印加して電気抵抗加熱することによりガラス融液を少なくとも部分的に加熱および／または加温し、加熱用電流として周波数１ｋＨｚ～２００ｋＨｚの交流電流を使用すること、
ｂ）ガラス融液と接触している接触面は、ＺｒＯ
２
の割合が７０重量％超である溶融鋳造酸化ジルコニウム材料、好ましくはＺｒＯ
２
の割合が８５重量％超である溶融鋳造酸化ジルコニウム材料の形態の接触材料を３０％以上含むこと、および
ｃ）ガラス融液の底部領域で、ガラス融液の底部材料から体積流量の１％～５０％を引き抜くこと
のうち少なくとも１つ、好ましくはすべてが満たされる方法により、上記課題を解決するものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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