JPS627138B2

JPS627138B2 -

Info

Publication number: JPS627138B2
Application number: JP11791779A
Authority: JP
Inventors: Hisao Hatsuta
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 1979-09-17
Filing date: 1979-09-17
Publication date: 1987-02-16
Also published as: JPS5641852A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、耐摩耗性および耐衝撃性の優れたビ
ーズ用ガラス、特に、サンドミル等の分散機の分
散媒体として用いるに適した特性を有するビーズ
用ガラスの組成に関する。

近年、顔料塗料等の産業分野では、原料の分散
均質化工程で、ガラスビーズを分散媒体として用
いたサンドミル等の分散機が利用されている。サ
ンドミルは、撹拌用羽根を内蔵する容器内に原料
および直径0.5〜５mmのガラスビーズを仕込み、
上記羽根とガラスビーズの運動により原料を分散
均質化させるものである。

従来、このような分散機の分散媒体として用い
るビーズ材料としては、主として、Na₂O−CaO
−SiO₂系のガラスが利用されている。

しかし、この種のガラスは、耐摩耗性および耐
衝撃性等が悪く、分散機中で著しい摩耗や破損を
生じ、このため、分散効率を低下させるばかりで
なく、分散機の稼動能率を下げ、また、アルカリ
成分を溶出して原料のPH値を変化させるなどの欠
点を伴う。

本発明者等は、特開昭53−102325号公報に記載
のとおり、上記ガラスの欠点を改善したガラス、
すなわち、耐摩耗性等が優れ、また、上記PH値の
変化が小さい特性を有するSiO₂−Al₂O₃−CaO−
MgO−B₂O₃−ZrO₂−TiO₂系のガラスを発明した
が、このガラスは、耐衝撃性が十分に改善されて
いないため、低粘度の原料や撹拌用羽根の周速が
速い分散機に使用する場合は、衝撃的破損や摩耗
を生じ、割れたビーズが分散機の容器内に設けら
れた網目につまり、作業性を著しく低下させる。

なお、ガラス質以外の分散媒体としては、石英
質のオツタワサンドやジルコン質およびコランダ
ム質等のビースが知られているが、オツタワサン
ドは、天然品で品質が安定せず、また、不純物を
多く含有するため製品を汚染しやすい。また、ジ
ルコン質およびコランダム質のビーズは、非常に
高硬度のため分散機の容器や撹拌用羽根を激しく
消耗させ、しかも、高価であるため実用に供し難
い。

本発明者は、上記従来のガラスにみられる諸欠
点を解消する目的で試験研究を重ねた結果、
SiO₂−Al₂O₃−MgO−B₂O₃−TiO₂−弗化物系ガ
ラスにおいて、耐摩耗性および耐衝撃性の優れた
ガラス組成をみいだすことができ、本発明をなす
に至つた。

上記目的達成のための本発明にかかるガラスの
各成分の組成範囲は、重量百分率で、つぎのとお
りである。

SiO₂35.0〜55.0％、Al₂O₃15.0〜35.0％、
MgO7.0〜25.0％、B₂O₃0.5〜10.0％、TiO₂2.0〜
12.0％、CaO0〜20.0％、ただし、MgO＋
CaO15.0〜30.0％、ZrO₂＋La₂O₃＋Y₂O₃＋Ta₂O₅
＋Nb₂O₅＋WO₃0〜6.0％、および、一種または二
種以上の上記酸化物の一部または全部を置換した
弗化物のＦの合計0.2〜5.0％。

上記各成分の組成範囲の限定理由は、つぎのと
おりである。

SiO₂の含有量は、35％未満であると耐摩耗性
および耐衝撃性が悪化し、また、ガラスが失透を
生じやすく、このため慣用のビーズ成形法でガラ
スを真球に成形しにくくなり、また、55％を超え
ると溶融が困難となる。

Al₂O₃の含有量は、15％未満であると耐摩耗性
を悪化し、また、35％を超えると失透を生じやす
くなる。

本発明のガラスにおいて、MgOは、ガラスの
耐摩性を非常に向上させる成分であるが、その含
有量が７〜25％の範囲を超えて減少または増大す
るとその効果が乏しくなる。

B₂O₃は、ガラスの失透に対する安定性および
溶融性を向上させる重要な成分であるが、その含
有量が0.5％未満であると効果が乏しく、また10
％を超えると耐摩耗性を悪化する。

TiO₂は、ガラスの耐摩耗性および溶融性を向
上させるため必要であるが、その含有量が２％未
満では効果が少なく、また12％を超えるとガラス
が失透を生じやすくなる。

CaOは、MgOの一部置換または添加により20
％まで含有させることができるが、CaOとMgO
の合計量が15％未満であるとガラスの溶融が困難
となり、また、30％を超えると耐摩耗性が悪化す
る。

耐摩耗性および耐衝撃性の改善のために
ZrO₂、La₂O₃、Y₂O₃、Ta₂O₅、Nb₂O₃およびWO₃
を含有させることができるが、これらの成分の一
種または二種以上の合計量が６％を超えると失透
傾向の増大または原料費の増加をもたらすので好
ましくない。

一種または二種以上の上記酸化物の一部または
全部と置換した弗化物は、本発明のガラスにおけ
る重要な成分で耐摩耗性を劣化させることなく、
耐衝撃性を著しく向上させることができるが、上
記弗化物のＦの合計が0.2％未満であると上記効
果が顕著でなく、また、５％を超えるとガラスが
失透を生じやすくなり、前述のとおり、慣用のビ
ーズ成形法では真球に成形し難くなる。上記Ｆの
効果についての具体例を第１図に示す。これは、
重量で、SiO₂45.0％、Al₂O₃20.0％、MgO15.0
％、CaO7.0％、B₂O₃5.0％、TiO₂5.0％、ZrO₂3.0
％の組成からなるガラスにおいて、Ｏの一部をＦ
で置換した場合の衝撃破壊強度（測定法について
は後述する）の変化を示したものである。

なお、本発明のガラスは、ガラスの特性を損な
うことなく、上記成分の他に、少量のBaO、
PbO、P₂O₅、Fe₂O₃、CeO₂や微量のNa₂O、K₂O
および脱泡剤（As₂O₃、Sb₂O₃、SO₃）等を含有さ
せることができる。

つぎに、本発明のガラスの実施例と従来のガラ
ス例とにつき、各種測定試験結果を第１表に示
す。

ここで、摩耗度は、日本光学硝子工業会規格に
よる試験法、すなわち、30×30×10mmの板状試料
を回転円盤にのせ、粒度20μのアルミナ質砥粒10
ｇと水20mlを与えながら５分間ラツピングした
後、標準ガラス（BK7）との摩耗減量の比を次式
から算出する方法にしたがつて得た値である。

摩耗度＝試料の摩耗減量／比重／標準ガラスの摩耗減量
／比重×100 摩耗減量は、直径1.5〜2.0mmのガラスビーズを
実容積で500mlと50％バライト水溶液500mlとを直
径120mmのステンレス製容器に入れ、直径100mmの
ステンレス製円盤が３個ついている撹拌用羽根を
周速12ｍ／ｓで回転させて、100時間運転後にお
けるガラスビーズの摩耗減量を当初の実容積に対
する百分率で示した値である。

また、破損量は、前記摩耗減量測定後、ガラス
中に含まれる破壊し、異形になつたガラス片をと
り出し、その量を重量百分率で示した値である。

衝撃破壊強度は、1.50±0.02ｍ／ｍのガラスビ
ーズを超硬金属製の台上にのせ、上部からハンマ
ーヘツド状の超硬金属製のおもりを落下させて破
壊したときのおもり重量およびおもり落下距離か
ら算出した値である。なお、測定は、ガラスビー
ズ１ケ毎に行い、同じ条件で５ケ全部破壊された
値を衝撃破壊強度とし、以下の式からもとめた値
である。

衝撃破壊強度（Kg／cm²）＝おもり重量×おもり落下距離／試料の体積 PH値は、420〜590μの粒度範囲に破砕したガラ
スを比重グラムの50倍量採り、20mlの純水を入れ
た石英ガラス製フラスコに投入し、振とう器で24
時間振とうさせた後、フラスコ中の溶液をPH測定
器で測定した値である。

上記実施例のガラスは、いずれも、酸化物、炭
酸塩、硝酸塩および弗化物等の原料を用いて調整
したバツチを通常の溶融装置により1400〜1500℃
の温度で溶融することによつて得ることができ
る。また、ビーズ成形は、炭素粉を混入したガラ
ス紛末を高温回転炉中を通過させて球状化する等
の慣用の方法によつて容易に行うことができる。

第１表から明らかなとおり、本発明の実施例の
ガラスは、従来の例(1)のNa₂O−CaO−SiO₂系ガ
ラスにくらべて、摩耗度が約４割以上減少してお
り、摩耗減量および破損量は1/5以下の値を示
し、かつ、衝撃破壊強度が約２倍以上である。ま
た、PH値は、Na₂O−CaO−SiO₂系ガラスの場合
には強いアルカリ性を示すのに対し、本発明のガ
ラスの場合には7.0〜8.5の範囲を示している。さ
らに、本発明のガラスは、従来の例(2)のSiO₂−
Al₂O−CaO₃−MgO、B₂O₃−ZrO₂−TiO₂系ガラ
スにくらべても、摩耗度および摩耗減量が減少し
ており、破損量は1/2以下の値を示し、かつ、衝
撃破壊強度が約1.5倍以上である。なお、表に掲
げてないが、ヌープ硬度は、ジルコン質およびび
コランダム質ビーズが1200〜1800Kg／mmであるの
に対して、本発明のガラスは、550〜670Kg／mmの
好適な数値範囲にある。

上述のとおり、本発明のガラスは、耐摩耗性お
よび耐衝撃性が優れているので、原料分散機の分
散媒体用ガラスビーズとして使用する場合、従来
のガラスビーズを使用する場合よりも分散効率を
向上し、分散機の稼動能率を高めることができ、
特に、低粘度の原料や撹拌用羽根の風速が速い分
散機に対して好適である。また、前記PH値の変化
が小さいため、原料の着色変化等の問題が極めて
少なく、さらに硬度が適度であるので、分散機の
容器や撹拌用羽根の損耗を軽減し、その寿命を長
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例であるSiO₂45.0
％、Al₂O₃20.0％、MgO15.0％、CaO7.0％、
B₂O₃5.0％、TiO₂0.5％およびZrO₂3.0％の組成の
ガラスにおいて、Ｏの一部をＦで置換した場合の
Ｆの量と衝撃破壊強度との関係を示す。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１重量百分率で、 SiO₂ 35.0〜55.0％、 Al₂O₃ 15.0〜35.0％、 MgO 7.0〜25.0％、 B₂O₃ 0.5〜10.0％、 TiO₂ 2.0〜12.0％、 CaO ０〜20.0％、ただし、MgO＋CaO 15.0〜30.0％、 ZrO₂＋La₂O₃＋Y₂O₃＋Ta₂O₅＋Nb₂O₅＋WO₃
０〜6.0％、および、一種または二種以上の上記酸化物の一
部または全部を置換した弗化物のＦの合計0.2〜
5.0％の組成からなることを特徴とするビーズ用
ガラス。