(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フュージョン法に用いられる本体を備えたアイソパイプにおいて、
前記本体が、１１８０℃および１．７３ＭＰａ（２５０psi ）において０．７×１０−６ｍ／ｍ／時よりも低い平均クリープ速度および６．９ＭＰａ（１０００psi ）において５．０×１０−６ｍ／ｍ／時よりも低い平均クリープ速度を有するジルコン耐火物であってＴｉＯ２を０．２重量％よりも多く含むジルコン耐火物を含み、前記平均クリープ速度が冪法則モデルを用いて決定されることを特徴とするアイソパイプ。
【請求項２】
前記１１８０℃および１．７３ＭＰａ（２５０psi ）における平均クリープ速度が０．６×１０−６ｍ／ｍ／時よりも低いことを特徴とする請求項１記載のアイソパイプ。
【請求項３】
前記１１８０℃および１．７３ＭＰａ（２５０psi ）における平均クリープ速度が０．５×１０−６ｍ／ｍ／時よりも低いことを特徴とする請求項１記載のアイソパイプ。
【請求項４】
１１８０℃および１．７３ＭＰａ（２５０psi ）における平均クリープ速度（ＭＣＲ）が、該平均クリープ速度に関する９５％信頼区間（ＣＢ）を、ＭＣＲに対するＣＢの比が０．５よりも小さい態様で有し、前記９５％信頼区間が冪法則モデルを用いて決定されることを特徴とする請求項１記載のアイソパイプ。
【請求項５】
１１８０℃および６．９ＭＰａ（１０００psi ）における平均クリープ速度が３．０×１０−６ｍ／ｍ／時よりも低いことを特徴とする請求項１記載のアイソパイプ。
【請求項６】
１１８０℃および６．９ＭＰａ（１０００psi ）における平均クリープ速度（ＭＣＲ）が、９５％信頼区間（ＣＢ）を、ＭＣＲに対するＣＢの比が０．５よりも小さい態様で有し、前記９５％信頼区間が冪法則モデルを用いて決定されることを特徴とする請求項１記載のアイソパイプ。
【請求項７】
フュージョン法に用いられる本体を備えたアイソパイプにおいて、
前記本体が、１１８０℃および１．７３ＭＰａ（２５０psi ）における平均クリープ速度（ＭＣＲ）と、該平均クリープ速度に関する９５％信頼区間（ＣＢ）とを、ＭＣＲに対するＣＢの比が０．５よりも小さい態様で有するジルコン耐火物であってＴｉＯ２を０．２重量％よりも多く含むジルコン耐火物を含み、前記ＭＣＲおよび前記ＣＢの双方が冪法則モデルを用いて決定され、
前記ジルコン耐火物が、１１８０℃および１．７３ＭＰａ（２５０psi ）において０．６×１０−６ｍ／ｍ／時よりも低い平均クリープ速度および１１８０℃および６．９ＭＰａ（１０００psi ）において３．０×１０−６ｍ／ｍ／時よりも低い平均クリープ速度を有することを特徴とするアイソパイプ。
【請求項８】
前記ジルコン耐火物が、１１８０℃および６．９ＭＰａ（１０００psi ）における平均クリープ速度（ＭＣＲ）と、該平均クリープ速度に関する９５％信頼区間（ＣＢ）とを、ＭＣＲに対するＣＢの比が０．５よりも小さい態様で有し、ＭＣＲおよび前記ＣＢが、冪法則モデルを用いて決定されることを特徴とする請求項７記載のアイソパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フュージョン法による板ガラスの製造に用いられるアイソパイプに関し，特に、かかるアイソパイプが使用中に示すサグ（垂れ下がり）をコントロールする技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ａ．フュージョン法
フュージョン法は、板ガラスを製造するためのガラス製造技術で用いられる基本的な手法の一つである。例えば非特許文献１を参照されたい。当業界において周知の他の方法、例えばフロート法およびスロット引上げ法と比較して、フュージョン法は、優れた平坦性と平滑性とを表面に備えた板ガラスを生成できる。その結果、フュージョン法は液晶表示装置（ＬＣＤ）の製造に用いられるガラス基板の製造において特に重要になってきている。
【０００３】
フュージョン法、厳密に言えばオーバーフロー・ダウンドローフュージョン法は、Stuart M.Dockerty の米国特許（特許文献１および２）の主題であり、それらの内容は引例としてここに組み入れられる。これら特許の方法の概略図が図１に示されている。図示のように、このシステムは、「アイソパイプ」として知られている、耐熱体１３内に形成されたコレクショントラフ１１に溶融ガラスを供給する供給パイプ９を備えている。
【０００４】
一旦安定状態の動作が得られると、溶融ガラスは供給パイプ９からトラフ１１に流れ、次にトラフ１１の両側の上縁からオーバーフローして、下方へ流動し次いでアイソパイプ１３の外側面に沿って内方へ流動する２枚のガラスシートを形成する。２枚のシートはアイソパイプ１３の底端１５で合流し、そこで１枚のシートに融合される。この１枚のシートは次に引っ張り装置（矢印１７で概略的に示されている）に送られ、この引っ張り装置は、上記シートを底端１５から下方へ引き出す速度によってガラスシートの厚さをコントロールする。引っ張り装置は、１枚のガラスシートが引っ張り装置に接触する以前に冷えて硬化するように、底端１５の下流の適当な位置に配置される。
【０００５】
図１から明らかなように、最終的なガラスシートの外表面は、工程のいかなる時点においても、アイソパイプ１３の外側面のいかなる部分にも接触しない。というよりも、ガラスシートの外表面は周囲の外気のみに触れている。最終的な１枚のガラスシートを構成する２枚のシートハーフの内表面はアイソパイプ１３に接触するが、これら内表面はアイソパイプ１３の底端１５において融合し、したがって最終的なシートの本体内部に埋め込まれる。このようにして、最終的なシートの両外面の優れた特性が得られる。
【０００６】
上述から明らかなように、アイソパイプ１３はフュージョン法の成功の鍵を握っている。特に、アイソパイプ１３の形状の変化が工程全体の成否に影響を及ぼすので、アイソパイプ１３の寸法安定性は極めて重要である。例えばOvermanの米国特許（特許文献３）および日本の特許公開公報（特許文献４）を参照されたい。
【０００７】
重要なのは、使用される環境条件によりアイソパイプが寸法変化を受けやすいことである。アイソパイプは１０００℃のオーダーおよびそれ以上の高温で動作する必要がある。さらに、オーバーフロー・ダウンドローフュージョン法の場合、アイソパイプは、自身の重量のみでなく、トラフ１１の両縁からオーバフローするおよびトラフ内の溶融ガラスの重量をも支えながら、かつ融合されたガラスが下方へ引っ張られるときにこの融合されたガラスを介してアイソパイプに逆伝達される少なくとも或る程度の張力を受けながら、上述のような高い温度で動作しなければならない。製造されるガラスシートの幅にもよるが、アイソパイプ１３の支えられていない長さは、１．５メートル以上にもなり得る。
【０００８】
このような過酷な条件に耐えるために、アイソパイプ１３は、耐火材料が静水圧（isostatically）で圧縮成形されたブロックから製造されてきた（「アイソ・パイプ」の名の由来）。特に静水圧圧縮成形されたジルコン耐火物が、フュージョン法のためのアイソパイプを作成するのに使用されてきた。当業界で周知の通り、ジルコン耐火物は、一義的にはＺｒＯ２とＳｉＯ２とからなる材料であり、例えばこのような材料においては、ＺｒＯ２・ＳｉＯ２または等価的にＺｒＳｉＯ４となる理論的材料組成を有する、ＺｒＯ２とＳｉＯ２が合わせて材料の少なくとも９５重量％を構成する材料である。このような高性能材料をもってしても、実際問題としてアイソパイプ１３はその実用寿命を縮める寸法変化を生じる。特にアイソパイプは、支えられていない中間部分が、支持されている両外端よりも下方へ垂れ下がるというサグを生じる。本発明は、このようなサグのコントロールに関するものである。
【０００９】
アイソパイプのサグの主な要因は、アイソパイプを形成している材料のクリープ速度ｄε／ｄｔである。当業界で周知の通り、多くの材料に関し、印加される応力σの関数としてのクリープ速度は、下式の冪法則の式によってモデル化することができる。すなわち、
ｄε／ｄｔ＝Ａσｎexp（Ｑ／Ｔ）            （１）
ここで、Ｔは温度であり、Ａ，ｎ，Ｑは材料によって定まる定数である。例えば、非特許文献２を参照されたい。クリープ速度は、歪みを微分したものであるから、その単位は、長さ／長さ／時間である。等式（１）においては、クリープ速度が累乗された応力、すなわちσｎに応じて変化するので、ここでは等式（１）を用いることを「冪法則モデル」と呼ぶ。
【００１０】
アイソパイプの作成に用いられる材料のクリープ速度を低下させると、使用中のサグが低減する結果となる。下記に詳述するように、本発明の或る態様によれば、０．２重量％よりも多くかつ０．４重量％よりも少ないチタニア（ＴｉＯ２）を含有する、例えばＴｉＯ２含有量が約０．３重量％である静水圧圧縮成形されたジルコン耐火物からアイソパイプを作成することによって、アイソパイプのサグを低減させることが可能であることが判明している。特に、このようなジルコン耐火物は、過去にアイソパイプを形成するのに用いられ、かつ約０．１重量％のチタニアを含有するジルコン耐火物よりも低い平均クリープ速度を示すことが判明している。
【００１１】
さらに、ジルコン耐火物のチタニア含有量を上述の範囲内にコントロールすると、使用中のアイソパイプのサグのモデル化において、等式（１）の冪法則モデルの有用性が著しく向上することも判明している。この有用性の向上は、特定のσとＴの値の組に関して等式（１）が評価される場合に、上記モデルによって予測される平均クリープ速度に関する信頼区間が９５％に改善されたことに由来する。このような改善された９５％の信頼区間はすなわち、使用中にアイソパイプが示すサグを、例えば測定可能な要素または別のモデル化手法を用いてより正確にモデル化することができることを意味する。より正確なモデル化により、実際の構造および試験に対して選択された最良の候補値だけを用いて数値設計を理論的に評価することができるので、優れたアイソパイプ構造を開発する能力が大幅に向上する。
【００１２】
Ｂ．ジルコン耐火物
上述のように、本発明は、特に限定された範囲内の濃度のチタニアを含むジルコン耐火物からなるアイソパイプに関するものである。Corhart Refractories Corporation（ケンタッキー州ルイスヴィル所在）は、ＴｉＯ２含有量の異なる種々のジルコン耐火物を提供している。例えば、CorhartのＺＳ−８３５製品は、０．２重量％のＴｉＯ２を含む仕様を有し、ＺＳ−８３５ＨＤ製品は、０．４重量％のＴｉＯ２を含み、Ｚｉｒｃｏｎ２０製品は、０．７重量％のＴｉＯ２を含み、ＺＳ−１３００製品は、１．２重量％のＴｉＯ２を含む仕様を有する。
【００１３】
原材料として、ジルコンは量の異なるチタニアを含むことができる。例えば特許文献５には、０．３４重量％のＴｉＯ２を含むジルコンがサンプルに用いられたことが報告され、特許文献６で用いられたジルコンは０．２９重量％のＴｉＯ２を含んでいた。特許文献７および８には、それぞれ０．２重量％のＴｉＯ２濃度を有するジルコンが記載されている。原材料としてのジルコン中に自然に存在するものに加えて、ＴｉＯ２はジルコン耐火物の製造に用いられる粘土の成分でもある。特許文献９および８を参照されたい。
【００１４】
ジルコン製品中にチタニアを使用することについての論議は、Goerenz外の米国特許（特許文献１０）に見ることができ、そこには、（１）珪酸ジルコニウム煉瓦の耐食性を改善するために燐化合物を用いること、（２）かかる煉瓦の製造における焼成促進剤として二酸化チタンを用いることが記載されている。上記特許には、０．１重量％から５重量％までの範囲の二酸化チタンを添加することによって焼成を改善することができることが述べられているが、上記特許のすべての実施例では、１重量％を超える二酸化チタンが用いられ、その特許での好ましい組成は、９８重量％の珪酸ジルコニウムと、１．５重量％の二酸化チタンと、０．５重量％の燐化合物である。
【００１５】
Wehrenberg外の米国特許（特許文献１１）は、ジルコン耐火物の耐熱衝撃性を改善するためにジルコニア粉末を用いることに関するものである。チタニアは焼成中の粒子成長を促進させるのに用いられる。この特許は、０．１重量％から４重量％までの範囲のチタニア濃度をクレームしている。好ましいチタニア濃度は１重量％であり、ふくれが問題になるときには、僅か０．１重量％のチタニアが用いられる。この特許は、そのいくつかの実施例に関し、０．２重量％のチタニア濃度を有する「グロッグ」が出発材料として用いられたことを述べている。
【００１６】
重要なのは、ジルコン中のチタニアの使用に関する上述の特許文献の中で、ジルコン耐火物のクリープ速度をコントロールする手段として、または材料を表す冪法則モデルの能力を高める手段として、またはジルコン耐火物製のアイソパイプのサグを低減する最終目的を達成するための手段としてチタニア濃度を利用することに関するものが皆無ということである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】米国特許第３,３３８,６９６号明細書
【特許文献２】米国特許第３,６８２,６０９号明細書
【特許文献３】米国特許第３,４３７,４７０号明細書
【特許文献４】特開平１１−２４６２３０号公報
【特許文献５】米国特許第２,７５２,２５９号明細書
【特許文献６】米国特許第３,２８５,７５７号明細書
【特許文献７】米国特許第３,３４７,６８７号明細書
【特許文献８】米国特許第３,３５９,１２４号明細書
【特許文献９】米国特許第２,７４６,８７４号明細書
【特許文献１０】米国特許第５,４０７,８７３号明細書
【特許文献１１】米国特許第５,１２４,２８７号明細書
【非特許文献１】Varshneya,Arun K.,”Flat Glass，”Fundamentals of Inorganic Glasses, Academic Press,Boston,1994年第２０章、第４．２節、534-540頁
【非特許文献２】Kingery外、”Plastic Deformation,Viscous Flow,and Creep,” Introduction to Ceramics,第２版、John Wiley&Sons,New York,1976年、704-767頁、特に等式１４．９
【非特許文献３】Draper外、Applied Regression Analysis, John Wiley&Sons,New York,1981年、193-212頁
【非特許文献４】“Table Curve 3D:Automated Surface Fitting and Equation Discovery,” Version 3.0 for Windows（登録商標）(R)95 & NT,software and documentation,SPSS Inc.Chicago,1997年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上述に鑑み、本発明の目的は、フュージョン法に用いるための改善されたアイソパイプを提供することにある。特に、本発明の目的は、現存のアイソパイプよりもサグの少ないアイソパイプを提供することにある。
【００１９】
上述およびその他の目的を達成するために、第１の態様による本発明は、アイソパイプの作成に従来用いられているジルコン耐火物よりも低いクリープ速度を示すジルコン耐火物からなるアイソパイプを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
第２の態様によれば、本発明は、アイソパイプの作成に従来用いられたジルコン耐火物と比較して、冪法則モデルによってより正確にモデル化することが可能なクリープ速度を有するジルコン耐火物からなるアイソパイプを提供する。
【００２１】
第３の態様によれば、本発明は、フュージョン法に用いるのに適した構成を有する本体を備えたアイソパイプを提供するものであり、この本体は、０．２重量％よりも多くかつ０．４重量％よりも少ない、好ましくは０．２５重量％よりも多くかつ０．３５重量％よりも少ない、最も好ましくは約０．３重量％の濃度のＴｉＯ２を意図的に含むジルコン耐火物からなる。
【００２２】
第４の態様によれば、本発明は、フュージョン法に用いるのに適した構成を有する本体を備えたアイソパイプを提供するものであり、この本体は、１１８０℃および１．７３ＭＰａ（２５０psi ）における平均クリープ速度（ＭＣＲ）が、０．７×１０−６インチ／インチ／時よりも低く、好ましくは０．６×１０−６インチ／インチ／時よりも低く、最も好ましくは０．５×１０−６インチ／インチ／時よりも低いジルコン耐火物からなり、上記ＭＣＲは冪法則モデル、すなわち、実験データに当てはまる冪法則モデルを用いて決定される。
【００２３】
この第４の態様によれば、ジルコン耐火物は、１１８０℃および６．９ＭＰａ（１０００psi ）におけるＭＣＲが、５×１０−６インチ／インチ／時よりも低く、好ましくは３×１０−６インチ／インチ／時よりも低く、ここでも上記ＭＣＲが冪法則モデルを用いて決定される。
【００２４】
第５の態様によれば、本発明は、フュージョン法に用いるのに適した外状を有する本体を備えたアイソパイプを提供するものであり、この本体は、１１８０℃および１．７３ＭＰａ（２５０psi ）におけるＭＣＲと、この平均クリープ速度に関する９５％信頼区間（ＣＢ）とを、ＭＣＲに対するＣＢの比が０．５よりも小さい態様で有するジルコン耐火物を含み、上記ＭＣＲおよびＣＢが、ともに冪法則モデルを用いて決定される。本発明のこれらの態様によれば、１１８０℃および６．９×ＭＰａ（１０００psi ）におけるＭＣＲに対するＣＢの比も０．５より小さいことが好ましく、上記温度および応力レベルにおけるＭＣＲに対するＣＢの比の計算に用いられるＭＣＲおよびＣＢの値も冪法則モデルを用いて決定される。
【００２５】
第６の態様によれば、本発明は板ガラスを製造するフュージョン法に用いられるアイソパイプのサグを低減する方法を提供するものであり、この方法は、０．２重量％よりも多くかつ０．４重量％よりも少なく、好ましくは０．２５重量％よりも多くかつ０．３５重量％よりも少なく、最も好ましくは約０．３重量％の濃度を有するＴｉＯ２を意図的に含むジルコン耐火物からアイソパイプを作成することよりなる。
【００２６】
本発明の上述した第１から第６までの態様は、単独で用いることもできるし、考えられるすべての組合せで用いることもできる。例えば、本発明の第３および第６の態様の組成上の限定（これら限定の基本値、より好ましい値、および最も好ましい値を含む）は、本発明の第４の態様の平均クリープ速度の限定（これら限定の基本値、より好ましい値、および最も好ましい値を含む）、および／または、本発明の第５の態様のＭＣＲに対するＣＢの比の限定（これら限定の基本圧力値、およびより好ましい圧力値を含む）と組み合わせることができる。同様に、本発明の第４の態様の平均クリープ速度の限定（これら限定の基本値、より好ましい値、および最も好ましい値を含む）は、本発明の第５の態様のＭＣＲに対するＣＢの比の限定（これら限定の基本圧力値、およびより好ましい圧力値を含む）と組み合わせることができる。
【００２７】
本明細書および請求の範囲における用語「アイソパイプ」とは、板ガラスを製造するためのフュージョン法に用いられるいかなるシート形成搬送システムをも意味し、このシステムでは、配送システムを構成する要素の構成または数に関係なく、搬送システムの少なくとも一部が、融合の直前にガラスと接触することができる。また、ＭＣＲおよびＣＢの値は、冪法則モデルのような等式を測定データに当てはめることによってこれらの値を計算する標準統計手法を用いて決定される。例えば、非特許文献３を参照されたい。
【００２８】
さらに、ＴｉＯ２濃度に関連して用いられる場合の用語「意図的」とは、アイソパイプのサグをコントロールするためにＴｉＯ２濃度が作為的に選択されることを意味する。ただし、このときのＴｉＯ２濃度は、アイソパイプのサグをコントロールする、および／またはアイソパイプに使用されるジルコンのクリープ速度を表す冪乗法モデルの能力を向上させる、という意識的な意図に由来するものでない組成変動の結果として１種類以上のジルコン（アイソパイプを作るためのジルコンを含む）が持ち得たＴｉＯ２濃度に限られるものではない。
【００２９】
本発明のさらなる特徴および利点は、下記の詳細な記載に示されているが、その一部は、ここに記載された発明を実施することによって、当業者にはすでに明らかであろう。上述した一般的な記載および後述する詳細な記載は、単に本発明を例示したに過ぎず、特許請求の範囲に記載された本発明の本質および特徴を理解するための概要または枠組みを提供することを意図するものであることを理解されたい。添付図面は、本発明のさらなる理解のために用意されたものであって、本明細書に組み込まれかつ本明細書の一部を構成するものである。図面は、本発明の種々の態様を示し、明細書の記載とともに本発明の原理および動作の説明に資するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】平坦なガラスシートを製造するためのオーバーフロー・ダウンドロー式のフュージョン法に使用されるアイソパイプを示す概略図
【図２Ａ】０．１２重量％のＴｉＯ２濃度を有するジルコンサンプルのクリープ速度実測値を、温度と応力との関数として示す三次元的にプロットされたグラフ
【図２Ｂ】０．３０重量％のＴｉＯ２濃度を有するジルコンサンプルのクリープ速度実測値を、温度と応力との関数として示す三次元的にプロットされたグラフ
【図３Ａ】温度１１８０℃において０．１２重量％および０．３０重量％のＴｉＯ２濃度を有するジルコンサンプルにそれぞれ１．７３ＭＰａ（２５０psi ）の応力を加えたときのクリープ速度の差を示すグラフ
【図３Ｂ】温度１１８０℃において０．１２重量％および０．３０重量％のＴｉＯ２濃度を有するジルコンサンプルにそれぞれ６．９ＭＰａ（１０００psi ）の応力を加えたときのクリープ速度の差を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００３１】
上述のように、本発明は、フュージョン法に用いられるアイソパイプの作成のために、ＴｉＯ２含有量が０．２重量％よりも多く、かつ０．４重量％よりも少ないジルコン耐火物を用いることに関するものである。
【００３２】
かかるＴｉＯ２含有量により、当業界で現在使用されているジルコン耐火物よりも平均クリープ速度が低いジルコン耐火物が得られ、その結果、アイソパイプのサグが減少する。例えば、このジルコン耐火物は、１１８０℃および１．７３ＭＰａ（２５０psi ）において略０．５×１０−６インチ／インチ／時よりも低い平均クリープ速度を示す。
【００３３】
さらに、かかるＴｉＯ２含有量により、この耐火物に、平均クリープ速度（ＭＣＲ）の５０％よりも小さい、すなわちＣＢ／ＭＣＲ＜０．５となる、平均クリープ速度に関する９５％信頼区間（confidence band、ＣＢ）が達成される。かかる信頼区間は、特定のアイソパイプのジルコン耐火物が異常に高いクリープ速度を示すことによりアイソパイプが許容できないサグを早期に呈する結果として寿命が短くなる可能性を小さくする。
【００３４】
ジルコン耐火物のＴｉＯ２含有量は、当業界で周知の種々の手法を用いて測定できる。例えばＴｉＯ２含有量は、Ｘ線蛍光分析（ＸＲＦ）を用いて測定できる。ジルコン耐火物のチタニア含有量は、必要なだけのＴｉＯ２をこの耐火物の調製に用いられるバッチ材料中に加えることによって、最終製品が所望のＴｉＯ２含有量を有するように調節することができる。その後に、現在知られている手法、あるいは、将来開発されるであろう改良された手法によって、ジルコン耐火物を調製することができる。
【００３５】
同様に、現在知られている手法、あるいは、将来開発されるであろう改良された手法によって、本発明のジルコン耐火物からアイソパイプを調製することができる。希望により、他の種々の方法を用いることもできるが、典型的には、機械加工によってアイソパイプをジルコン耐火物の単一のブロックから調製することができる。
【００３６】
何ら限定しようとするものではないが、下記の具体例によって本発明をさらに詳細に説明する。
【００３７】
０．１２重量％または０．３０重量％のＴｉＯ２を含有する複数ロットのジルコン耐火物をCorhart Refractories Corporation（ケンタッキー州ルイスヴィル所在）から入手した。各ロットは、別個に焼成されたことを表しており、かつ一般にアイソパイプを作成するのに適した寸法の材料から成る種々のブロック、すなわち長さ１．５メートル超のブロックを含んでいた。
【００３８】
０．１２重量％のＴｉＯ２を含有するブロックから取り出された１１７個のサンプルと、０．３０重量％のＴｉＯ２を含有するブロックから取り出された１４２個のサンプルとについてクリープテストを実施した。テストされる棒材料の両端を支持し、かつ中央部に負荷をかけるという三点曲げ手法を用いてクリープ速度を測定した。ポンド／平方インチ（psi）で表される印加応力は、ＡＳＴＭ  Ｃ−１５８に記載された手順によって測定した。特に、印加応力σは下式によって計算した。
【００３９】
σ＝３・ＡＬ・ＳＳ／（２・ＳＷ・ＳＨ２）
ここで、ＡＬは印加された負荷、ＳＳは支持径間、ＳＷはサンプルの長さ、ＳＨはサンプルの高さである。
【００４０】
棒を加熱し、その湾曲量を時間の関数として測定した。特定の負荷および温度に関し安定した状態に達したときに、時間に対する実際の変位量のプロットの勾配を計算することによって中央部の変位速度が得られた。特に、時間に対する歪みの「二次クリープ」部分に関して測定がなされた。例えば非特許文献２の７０７〜７０９頁を参照されたい。
【００４１】
次に、クリープ速度ｄε／ｄｔを下式から得た。
【００４２】
ｄε／ｄｔ＝ＤＲ・２・ＳＨ／ＳＳ２
ここで、ＳＨおよびＳＳは上記の通りであり、ＤＲは中央部の変位速度である。
【００４３】
図２Ａおよび図２Ｂはそれぞれ、０．１２重量％および０．３０重量％のＴｉＯ２を含むサンプルに関し、この方法で得たクリープ速度値の三次元的プロットである。ＴｉＯ２濃度の変更によって得られたデータのバラツキの減少がこれらの図から忽ち明らかになった。再現性のあるクリープ特性を有するアイソパイプの作成に関して、これらの図のデータは、０．３重量％近辺のＴｉＯ２含有量を有するジルコン耐火物が、０．１重量％近辺のＴｉＯ２含有量を有するジルコン耐火物よりもずっと良いことを明確に示している。
【００４４】
市販のデータ解析パッケージすなわち非特許文献４（以後、「ＴＡＢＬＥ  ＣＵＲＶＥ  ３Ｄプログラム」と呼ぶ）を用いると、等式（１）の冪法則モデルは図２Ａおよび図２Ｂのデータに当てはまった。二つのケースにおいてこのようにして得られる、材料によって定まる定数Ａ，ｎ，Ｑの値が表１に示されている。
【００４５】
これらの定数およびＴＡＢＬＥ  ＣＵＲＶＥ  ３Ｄプログラムを用いて、一般にアイソパイプが使用時に曝されるであろう温度と応力のレベルを表す、温度１１８０℃と応力１．７３ＭＰａ（２５０psi ）に関する平均クリープ速度および９５％信頼区間を求めた。この解析の結果が図３Ａに示されている。
【００４６】
この図から、二つの重要な事実が明らかである。第１に、ＴｉＯ２の含有量を０．１２重量％から０．３０重量％に増加させた結果として、平均クリープ速度が実質的に低減した。このことは、従来から用いられているよりもＴｉＯ２含有量の多いジルコン耐火物からなるアイソパイプの方が、使用中のサグが少なく、非常に望ましい結果を示すことを意味する。さらに、ＴｉＯ２の含有量を増加させることによって、９５％信頼区間のサイズも実質的に狭められた。これは、ジルコン耐火物の個々のブロックから作られる個々のアイソパイプのクリープ速度が、材料のＴｉＯ２含有量を増加させなかった場合よりも増加させた場合の方が予測クリープ速度に近くなりやすいということを意味する。製造設定時の予測精度が計画および作業の効率化に寄与するので、さらに別の非常に望ましい結果がもたらされる。
【００４７】
ＴｉＯ２含有量がクリープ速度をコントロールする効果をさらに立証するために、再び表１の内容とＴＡＢＬＥ  ＣＵＲＶＥ  ３Ｄプログラムとを用いて平均クリープ速度および９５％信頼区間を応力６．９ＭＰａ（１０００psi ）についても測定した。その結果は図３Ｂに示されている。これより高い応力レベルの場合、ＴｉＯ２含有量を増加させることによって達成される平均クリープ速度の低下はさらに著しい。
【００４８】
表２は、ＴＡＢＬＥ  ＣＵＲＶＥ  ３Ｄプログラムを用いて、図２に関する平均クリープ速度および９５％信頼区間を測定した結果の集計である。このデータを得るために用いられた、ＴｉＯ２含有量が０．２重量％よりも多いジルコン耐火物と少ないジルコン耐火物とは、表２に示されたものと同様のＭＣＲ値とＣＢ値とを示すであろう。特に、ジルコン耐火物のＴｉＯ２含有量が０．２重量％よりも多い場合に、従来用いられたジルコン耐火物と比較して、ＭＣＲ値およびＣＢ／ＭＣＲ値が低くなった。この改善された特性は、ＴｉＯ２含有量が０．３重量％を超えても持続された。しかしながら、ジルコン耐火物のＴｉＯ２含有量が約０．４重量％に達すると、アイソパイプとガラスとの境界面に酸素の気泡が発生する可能性がある。したがって、本発明によれば、ジルコン耐火物のＴｉＯ２含有量を、０．２重量％を超え、０．４重量％未満とすべきである。
【００４９】
以上、本発明の特定の実施の形態について説明したが、当業者であれば、本発明の精神および範囲を逸脱することなく本明細書から実施例の種々の変更が可能であることは明らかである。添付の特許請求の範囲は、個々に説明した特定の実施例のみでなく、かかる変形、変更および均等物をもカバーすることを意図するものである。
【表１】
0005319513.tif 000002
【表２】
0005319513.tif 000003
【符号の説明】
【００５０】
１１    コレクショントラフ
１３    アイソパイプ
１５    底端
【図１】
0005319513.tif 000004
【図２Ａ】
0005319513.tif 000005
【図２Ｂ】
0005319513.tif 000006
【図３Ａ】
0005319513.tif 000007
【図３Ｂ】
0005319513.tif 000008