(57)【要約】  ソーダ石灰ガラスの製造方法は、炭酸カルシウムを固相中において高温で焼成して、酸化カルシウムを形成し、二酸化炭素などのガスを放出する工程を含む。ケイ酸ナトリウムガラスは、ガス状反応生成物を放出すると同時に、液相中で別々に形成される。該酸化カルシウムと該ケイ酸ナトリウムガラス中間生成物は液相中で混合されて、ソーダ石灰ガラス融液を形成する。酸化カルシウムと混合する前にケイ酸ナトリウムガラスを中間生成物として形成することの利点は、少なくとも一つにはケイ酸ナトリウムガラスが比較的低粘度であるために、該ケイ酸ナトリウム中のガス状反応生成物の放出を促進することである。焼成工程、ケイ酸ナトリウム形成工程、及び／又は、最終混合工程は、さらにガスの放出を促進して気泡形成を低減させるために、減圧化で行われ得る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソーダ石灰ガラスを製造する方法であって、
（ａ）ガス状反応生成物を放出すると同時に、液相中に水の非存在下でケイ酸ナトリウムガラス（Ｎａ2ＳｉＯ3）を形成する工程、及び、
（ｂ）工程（ａ）のケイ酸ナトリウム生成物を他の原料と混合して、ソーダ石灰ガラス融液を形成する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記工程（ａ）及び／又は前記工程（ｂ）を減圧化で実施して、ガスの放出を促進する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記工程（ａ）が、シリカ（ＳｉＯ2）の存在下でソーダ灰（Ｎａ2ＣＯ3）を溶融して、前記ケイ酸ナトリウムガラスを形成し、二酸化炭素（ＣＯ2）ガスを放出することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ソーダ灰と前記シリカとが、約１：１〜約１：５のモル比である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記工程（ｂ）が、約９００℃〜約１７００℃の範囲の温度で実施される、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記工程（ａ）が、シリカ（ＳｉＯ2）及び蒸気（Ｈ2Ｏ）の存在下で塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を溶融して、前記ケイ酸ナトリウムガラスを形成し、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを放出する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記工程（ｂ）が、カレットガラス及び／又はシリカ（ＳｉＯ2）及び／又は酸化カルシウム（ＣａＯ）及び／又は他の微量成分を添加することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記工程（ｂ）が、混合物の溶解及び均質化を促進するために混合することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記工程（ｂ）が、約９００℃より大きい温度で実施される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ソーダ石灰ガラスを製造する方法であって、
（ａ）炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）を固相中において高温で焼成して、酸化カルシウム（ＣａＯ）を形成し、ガスを放出する工程、
（ｂ）ガス状反応生成物を放出すると同時に、液相中でケイ酸ナトリウムガラス（Ｎａ2ＳｉＯ3）を形成する工程、及び、
（ｃ）工程（ａ）の酸化カルシウム生成物を、工程（ｂ）のケイ酸ナトリウム生成物と液相中で混合して、ソーダ石灰ガラス融液を形成する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記工程（ａ）及び／又は前記工程（ｂ）及び／又は前記工程（ｃ）を減圧化で実施して、ガスの放出を促進する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記工程（ｂ）が、シリカの存在下で（ＳｉＯ2）ソーダ灰（Ｎａ2ＣＯ3）を溶融して、前記ケイ酸ナトリウムガラス形成し、二酸化炭素（ＣＯ2）ガスを放出することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記ソーダ灰と前記シリカとが、約１：１〜約１：５のモル比である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記工程（ｂ）が、約９００℃〜約１７００℃の範囲の温度で実施される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記工程（ｂ）が、シリカ（ＳｉＯ2）及び蒸気（Ｈ2Ｏ）の存在下で塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を溶融して、前記ケイ酸ナトリウムガラスを形成し、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを放出することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記工程（ａ）が、シリカの存在下で（ＳｉＯ2）炭酸カルシウムを焼成して、二酸化炭素（ＣＯ2）ガスを放出することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記工程（ａ）が、約８００℃〜約１３００℃の範囲の温度で実施される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記工程（ｃ）が、シリカ（ＳｉＯ2）を添加することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
前記工程（ｃ）が、カレットガラス及び／又は酸化カルシウム（ＣａＯ）及び／又は他の微量成分を添加することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項２０】
前記工程（ｃ）が、混合物の溶解及び均質化を促進するために混合することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項２１】
前記工程（ｃ）が、約９００℃より大きい温度で実施される、請求項１０に記載の方法。
【請求項２２】
前記工程（ｂ）が、水の非存在下で実施される、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ソーダ石灰ガラスを溶融及び精錬する方法に関し、特にケイ酸ナトリウムガラスを中間生成物として使用するような方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景及び本開示の概要）
ソーダ石灰ガラスは、ソーダ石灰シリカガラスとも呼ばれるが、ガラス容器及び他のガラス製品の製造において広く行き渡っている。原ガラス融液の形成は、典型的には、多様なガラス形成成分を高温で混合することを含む。ガスを外に出し固体を溶解することによってガラスを精錬するためには、ガラスの典型的な炉内滞留時間はおよそ２４時間である。同伴ガス気泡のない固形ガラス製品を製造するためには、ガスは最終的には外に出されなければならず、溶融ガラス中の気泡を除去する過程は「精錬」と呼ばれる。この炉内過程は、望ましくなく時間がかかるのに加えて、場所をかなりとるし入力エネルギーが高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本開示の一般的な目的は、従来の方法よりも迅速で入力エネルギーが少なくて済むソーダ石灰ガラスを製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、互いに別々に又は組み合わせて実施され得る多数の側面を具体化している。
本開示の側面に従って、ソーダ石灰ガラスを製造する方法は、（ａ）ガス状反応生成物を放出すると同時に、液相中に水の非存在下でケイ酸ナトリウムガラスを形成する工程、及び、（ｂ）工程（ａ）のケイ酸ナトリウムガラス反応生成物を他の原料と混合して、ソーダ石灰ガラス融液を形成する工程を含む。溶融ケイ酸ナトリウムガラスが（同じ温度でのソーダ石灰ガラスに対して又はそれと比較して）低粘度であることで、二酸化炭素などのガス状反応生成物の放出が可能とされ促進される。
【０００５】
本開示の他の側面に従って、ソーダ石灰ガラスを製造する方法は、炭酸カルシウムを固相中において高温で焼成して、酸化カルシウムを形成し、二酸化炭素などのガスを放出する工程を含む。ケイ酸ナトリウムガラスは、ガス状反応生成物を放出すると同時に、液相中で別々に形成される。焼成炭酸カルシウムとケイ酸ナトリウムガラス中間生成物は混合されて、ソーダ石灰ガラス融液を形成する。酸化カルシウムと混合する前にケイ酸ナトリウムガラスを中間生成物として形成することの利点は、少なくとも一つにはケイ酸ナトリウムガラスが（同じ温度でのソーダ石灰ガラスに対して又はそれと比較して）低粘度であるために、該ケイ酸ナトリウム中のガス状反応生成物の放出を促進することである。このように、該酸化カルシウム中間生成物及び／又は該ケイ酸ナトリウムガラス中間生成物が、部分的には完全には精錬されていない状況であって、部分的には完全にはガス及びガスの気泡が除かれていない状況であっても、混合段階の前に存在する。このことで、ソーダ石灰ガラス融液を生成する最終混合段階に必要な時間とエネルギーが大いに低減される。焼成工程、ケイ酸ナトリウムガラス形成工程、及び／又は、最終混合工程は、さらにガスの放出を促進して気泡形成を低減させるために、減圧化で行われ得る。
【０００６】
ある態様では、前記ケイ酸ナトリウムガラスは、シリカの存在下でソーダ灰を溶融することで形成されて、二酸化炭素ガスを放出する。他の態様では、該ケイ酸ナトリウムガラスは、塩化ナトリウムをシリカ及び蒸気の存在下で溶融することで形成されて、ケイ酸ナトリウムを形成し塩化水素ガスを放出する。
本開示は、その追加的な目的、特性、利点、及び側面と併せて、添付の特許請求の範囲、及び、添付の図面からもっともよく理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本開示のある例示的な態様に従うソーダ石灰ガラスを溶融及び精錬する基本的な方法のブロック図である。
【図２】図２は、図１の方法中の各段階に対する変更の機能ブロック図である。
【図３】図３は、図１の方法中の各段階に対する変更の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（好ましい態様の詳細な説明）
図１は、本開示のある例示的な態様に従って、ソーダ石灰シリカガラスとも呼ばれるソーダ石灰ガラスを製造する方法を説明している。該方法の第１の段階１０は、固体状態（固相）で原材料を焼成することを含む。ある態様では、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）が石灰石の形態などで投入され、加熱されて二酸化炭素（ＣＯ2）を放出する。この工程は、約８００℃〜約１３００℃の温度で実施されてもよい。図２における第２の態様１０ａでは、最終混合段階における焼成生成物の溶解度は、シリカ（ＳｉＯ2）の存在下で焼成して、該混合段階でより容易に溶解される少なくともある程度のケイ酸カルシウム（ＣａＯ−ＳｉＯ2）を形成することにより改善され得る。この焼成段階１０又は１０ａは、二酸化炭素の放出を増進するために、減圧（真空）下で実施され得る。
【０００９】
前記方法の第２の段階は、投入原料の溶融、反応、及び精錬、並びに、液（溶融）相中でのケイ酸ナトリウムガラスの生成を含む。このケイ酸ナトリウムガラスは、水に溶解されていないという意味では、「乾燥」ガラスである。図１のある態様２０では、ソーダ灰（Ｎａ2ＣＯ3）はシリカと高温で混ぜ合わされて、ケイ酸ナトリウムガラス（Ｎａ2Ｏ−ＳｉＯ2）を生成し二酸化炭素を放出する。該ソーダ灰とシリカとは、約１：１〜約１：５のモル比であり得る。図３の別の態様２０ａでは、ケイ酸ナトリウムガラスは、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が蒸気（Ｈ2Ｏ）及びシリカ（ＳｉＯ2）と反応して、ケイ酸ナトリウムガラスを生成し、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを放出することによって形成される。この段階２０又は２０ａは、好ましくは、約９００℃〜１７００℃などの高温で起こる。この段階は、二酸化炭素又は塩化水素ガス生成物の放出を促進するために、低圧（真空）下で実施され得る。該ケイ酸ナトリウムガラスが比較的（すなわち、ケイ酸ナトリウムガラスが液相中に水の非存在下で存在するケイ酸ナトリウムガラスのガラス転移点を超える同じ温度での典型的なソーダ石灰ガラスの粘度に対して又はそれと比較して）低粘度であることで、気泡の形成なしにガス状反応生成物の放出が容易に促進され可能になる。
【００１０】
図１の第３の段階３０では、段階１０又は１０ａの酸化カルシウム生成物が、段階２０又は２０ａの液体生成物と混合される。段階２０又は２０ａのケイ酸ナトリウムガラス生成物が比較的低粘度であることで、混合、溶解、均質化、及び、段階３０における残余ガスの放出が促進される。例えば、すでに溶融したケイ酸ナトリウムガラスの温度は、融点がより高い成分（ＣａＯは２５７２℃で溶融し、ＳｉＯ2は１６００℃〜１７２５℃でガラス（融液）に移行する）が混合されその中に溶解された場合には、１５００℃より低い。段階３０は、混合物の溶解及び均質化を促進するために、例えばかき混ぜなどの機械的撹拌によって、混合することを含み得る。段階３０は、ガスの放出を促進するために、減圧（真空）下で実施され得る。この段階は、約９００℃より大きい温度で実施され得る。追加の原材料４０は、段階３０で添加され得て、例えば、所望のガラス融液中シリカレベルを達成するためのシリカ、並びに／又は、着色剤、酸化カルシウム（ＣａＯ）、カレット（リサイクル）ガラス、及び／若しくは、他の微量成分などの他の添加剤が添加される。
【００１１】
段階１０及び１０ａは、図１及び２に説明され、上で代替手段として述べられたものであるが、これらの段階は、必要ならば組み合わせることができる。同様に、段階２０及び２０ａは、代替手段であり得るか、又は、組み合わされ得る。また、当然のことながら、「段階」は図面中で議論され示されたが、本開示の方法は、好ましくは、例えば段階３０からの連続的産出を供給する速度で同時にかつ供給段階３０と一緒に行われる、段階１０及び２０の連続法でもある。換言すれば、好ましくは、段階１０及び２０への原材料の連続送り込み（ｉｎｆｅｅｄ）、例えば、段階１０及び２０から段階３０への中間反応生成物の連続供給、必要であれば段階４０での追加の原材料の連続送り込み、及び、段階３０からさらなるガラス製造段階へのソーダ石灰ガラスの連続取出し（ｏｕｔｆｅｅｄ）が行われる。
【００１２】
本図面で説明される全過程は、従来技術において典型的に必要とされる２４時間の滞留時間に対して約３〜４時間で、そして、従来技術で典型的な１トンあたり２．２メガジュールの推定理論エネルギーに対して１トンあたり約１．５メガジュールの理論推定入力エネルギーで、実施することができる。
【００１３】
したがって、先に述べた目的及び目標のすべてを十分に達成するソーダ石灰ガラスの製造方法が開示された。本開示は、現在の好ましい態様とともに提示されて、代替手段及び変更が議論された。前述の説明を考慮すれば、他の代替手段及び変更は、容易に当業者の頭に浮かぶだろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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