JP2538812B2 - フッ素金雲母ガラスセラミックスの製造方法 - Google Patents
フッ素金雲母ガラスセラミックスの製造方法Info
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- JP2538812B2 JP2538812B2 JP2417910A JP41791090A JP2538812B2 JP 2538812 B2 JP2538812 B2 JP 2538812B2 JP 2417910 A JP2417910 A JP 2417910A JP 41791090 A JP41791090 A JP 41791090A JP 2538812 B2 JP2538812 B2 JP 2538812B2
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- glass
- machinability
- fluorophlogopite
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Description
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は伊豆諸島新島などに産出
する抗火石の屑石を有効利用し、これを主原料として安
価で機械加工性の高いフッ素金雲母ガラスセラミックス
を製造する方法に関する。 【従来の技術】これまで、機械加工可能なフッ素金雲母
ガラスセラミックスは高価な、高品位のケイ砂（ＳｉＯ
２）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）、マグネ
シア（ＭｇＯ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、炭
酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）を原
料にして高温で長時間溶融することにより製造されてい
る［例えば、特願昭４６−４９８６４号参照］。そのた
め、きわめて高価な材料となり、やむおえず代替品を使
わざるを得ないという難点があった。さらに、従来品は
機械加工性が十分高いとはいえず、色は白色に限られて
いた。 【発明が解決しようとする課題】従来、機械部品などに
使われる機械加工可能なガラスセラミックスは、高価で
高品位の人工原料を高温で長時間溶融して製造するため
原燃料コストが高く、機械加工性の高いガラスセラミッ
クスを安価に供給することは困難であった。抗火石は伊
豆諸島新島に１０億トンという膨大な埋蔵量をもつ多孔
質の火山ガラスで、一部建材などに使われるほか大部分
を占める小さな屑石は用途がなく投棄されたままであ
る。新島では産業振興のため、抗火石を用いた特産品づ
くりが進められているが、特産工芸品用に適した機械加
工が容易な素材はこれまでできていない。 本発明は、
抗火石屑石を有効利用して、低コストで省エネルギー、
しかも機械加工性の高い着色フッ素金雲母ガラスセラミ
ックス製造方法を提供することを目的とする。 【課題を解決するための手段】未利用の抗火石屑石を主
原料とし、副原料には安価な低品位の炭酸カリウム（Ｋ
２ＣＯ３）、マグネシア（ＭｇＯ）、フッ化マグネシウ
ム（ＭｇＦ２）、ホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７）などを用い
て安価で、機械加工性の高い着色フッ素金雲母ガラスセ
ラミックを製造する。抗火石は主成分がガラス質のた
め、従来のガラスの主原料であるケイ砂に比べて溶融速
度がきわめて早いので燃料が節約できる。また、従来品
では多量に必要とするアルミナ原料は溶融困難で脈理な
どガラスの欠点が生じやすいが、アルミナを多量に含有
する抗火石を原料とすることで溶融が容易になり欠点の
少ないガラスができる。Ｎａ２Ｏ成分は機械加工性を低
下させるとして従来品にはＢ２Ｏ３成分の原料に高価な
ホウ酸が使われているが、本発明では安価なホウ砂が利
用できる。Ｆｅ２Ｏ３およびＳ成分はかならずしも必要
としないが、これを添加することで機械加工性はより向
上し、従来品より優れた機械加工性を示すとともに黄褐
色から黒褐色に着色したフッ素金雲母ガラスセラミック
スが得られる。 【作用】粉砕、分級した１ｍｍアンダ−抗火石粉１００
ｇにたいし、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）１０〜２０ｇ
（Ｋ２Ｏとして５〜１０ｇ）、マグネシア（ＭｇＯ）５
〜２０ｇ、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）５〜２０
ｇ、ほう砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７、無水として）５〜１０
ｇ、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）０〜４、芒硝（Ｎａ２Ｓ
Ｏ４）０〜８ｇ（Ｓとして０〜２ｇ）配合したバッチを
１４５０℃で２時間溶融すると均質なガラスが生成す
る。このガラスを１１００〜１２００℃で１〜８時間熱
処理するとガラス全体に均一に結晶が析出した褐色の結
晶化ガラスが得られる。この主結晶はフッ素金雲母（Ｋ
Ｍｇ３ＡｌＳｉ３Ｏ１０Ｆ２）である。抗火石粉１００
ｇにたいし各副原料の割合が上記の範囲を外れるときは
フッ素金雲母の結晶成長が不十分で機械加工性が著しく
低下する。鉄およびイオウ分は、未添加でも従来品と同
等の機械加工性が得られるが、適当量の添加により大幅
に機械加工性が向上するとともに黄褐色から黒褐色に着
色する。酸化鉄と芒硝のかわりに硫化鉄を用いることも
できる。同一化学組成のフッ素金雲母ガラスセラミック
ス原料を均一に溶融するには、一般原料を使用した場合
１４５０℃で４時間以上かかるが、抗火石を主原料とす
れば１４５０℃、２時間で十分である。熱処理温度は、
１１００℃以下では結晶成長がきわめて遅く、１２００
℃以上ではフッ素金雲母結晶が再溶融してしまうため高
い機械加工性は得られない。 【実施例】表１に示す化学組成の１ｍｍアンダ−抗火石
粉を主原料とした本発明の実施例を表２および３に示
す。自動乳鉢で１時間混合した各調合原料をルツボに入
れ電気炉中で溶融し、板状に成形したガラスを熱処理し
て褐色のフッ素金雲母ガラスセラミックスを製造した。
鉄やイオウ分が未添加のものは黄褐色に、添加したもの
は黒褐色に変わった。抗火石にたいする炭酸カリウム、
マグネシア、フッ化マグネシウム、無水ホウ砂の配合割
合は表２のＢが適正で、最も機械加工性が良好であっ
た。また、鉄やイオウ分を適量添加するとさらに機械加
工性が向上した。表２のＢの調合組成について熱処理温
度、熱処理時間を変えて機械加工性を調べた結果が表４
である。１１３０〜１２００℃の温度で２〜８時間熱処
理したものが比較的機械加工性が高かった。低めの温度
では長時間熱処理する必要があり、高めの温度では短時
間でも高い機械加工性が得られた。機械加工性の低いも
のはフッ素金雲母結晶が小さく、機械加工性が最も高い
ものは結晶の大きさが１０〜２０μｍまで成長してい
た。本発明で得たフッ素金雲母ガラスセラミックスの特
性値を従来品と比較して表４に示す。機械加工性試験は
径５ｍｍの超硬ドリルを回転速度５２０ｒｐｍで、７ｋ
ｇの荷重をかけながら１分間試料に穴をあけ、その深さ
をノギスで測り切込速度（ｍｍ／ｍｉｎ）として表わし
た。熱膨張係数は常温から４００℃までの平均値であ
る。ショア硬度はショア硬さ試験機で測定した。 【発明の効果】本発明は膨大な埋蔵量をもち、大量に投
棄されている抗火石屑石の有効利用を可能にするととも
に、従来品より低コストで、より機械加工性の高いフッ
素金雲母ガラスセラミックスを市場に供給することに効
果がある。フッ素金雲母ガラスセラミックスの原料の６
０ｗｔ．％以上に抗火石を利用でき、副原料も低品位の
ものでよく、特にホウ酸原料はホウ砂に置き換えること
ができるので、原料コストを大幅に低減する効果があ
る。抗火石はガラス質なので溶融性に優れ、溶融速度は
一般原料の２倍以上なので燃料の節約に効果がある。発
明品は従来品より機械加工性に優れ、切込速度は６０％
も向上したので、機械加工費の低減に効果がある。褐色
に着色することで、地域の特産工芸品用として適した素
材を提供することに効果がある。
する抗火石の屑石を有効利用し、これを主原料として安
価で機械加工性の高いフッ素金雲母ガラスセラミックス
を製造する方法に関する。 【従来の技術】これまで、機械加工可能なフッ素金雲母
ガラスセラミックスは高価な、高品位のケイ砂（ＳｉＯ
２）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）、マグネ
シア（ＭｇＯ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、炭
酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）を原
料にして高温で長時間溶融することにより製造されてい
る［例えば、特願昭４６−４９８６４号参照］。そのた
め、きわめて高価な材料となり、やむおえず代替品を使
わざるを得ないという難点があった。さらに、従来品は
機械加工性が十分高いとはいえず、色は白色に限られて
いた。 【発明が解決しようとする課題】従来、機械部品などに
使われる機械加工可能なガラスセラミックスは、高価で
高品位の人工原料を高温で長時間溶融して製造するため
原燃料コストが高く、機械加工性の高いガラスセラミッ
クスを安価に供給することは困難であった。抗火石は伊
豆諸島新島に１０億トンという膨大な埋蔵量をもつ多孔
質の火山ガラスで、一部建材などに使われるほか大部分
を占める小さな屑石は用途がなく投棄されたままであ
る。新島では産業振興のため、抗火石を用いた特産品づ
くりが進められているが、特産工芸品用に適した機械加
工が容易な素材はこれまでできていない。 本発明は、
抗火石屑石を有効利用して、低コストで省エネルギー、
しかも機械加工性の高い着色フッ素金雲母ガラスセラミ
ックス製造方法を提供することを目的とする。 【課題を解決するための手段】未利用の抗火石屑石を主
原料とし、副原料には安価な低品位の炭酸カリウム（Ｋ
２ＣＯ３）、マグネシア（ＭｇＯ）、フッ化マグネシウ
ム（ＭｇＦ２）、ホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７）などを用い
て安価で、機械加工性の高い着色フッ素金雲母ガラスセ
ラミックを製造する。抗火石は主成分がガラス質のた
め、従来のガラスの主原料であるケイ砂に比べて溶融速
度がきわめて早いので燃料が節約できる。また、従来品
では多量に必要とするアルミナ原料は溶融困難で脈理な
どガラスの欠点が生じやすいが、アルミナを多量に含有
する抗火石を原料とすることで溶融が容易になり欠点の
少ないガラスができる。Ｎａ２Ｏ成分は機械加工性を低
下させるとして従来品にはＢ２Ｏ３成分の原料に高価な
ホウ酸が使われているが、本発明では安価なホウ砂が利
用できる。Ｆｅ２Ｏ３およびＳ成分はかならずしも必要
としないが、これを添加することで機械加工性はより向
上し、従来品より優れた機械加工性を示すとともに黄褐
色から黒褐色に着色したフッ素金雲母ガラスセラミック
スが得られる。 【作用】粉砕、分級した１ｍｍアンダ−抗火石粉１００
ｇにたいし、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）１０〜２０ｇ
（Ｋ２Ｏとして５〜１０ｇ）、マグネシア（ＭｇＯ）５
〜２０ｇ、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）５〜２０
ｇ、ほう砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７、無水として）５〜１０
ｇ、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）０〜４、芒硝（Ｎａ２Ｓ
Ｏ４）０〜８ｇ（Ｓとして０〜２ｇ）配合したバッチを
１４５０℃で２時間溶融すると均質なガラスが生成す
る。このガラスを１１００〜１２００℃で１〜８時間熱
処理するとガラス全体に均一に結晶が析出した褐色の結
晶化ガラスが得られる。この主結晶はフッ素金雲母（Ｋ
Ｍｇ３ＡｌＳｉ３Ｏ１０Ｆ２）である。抗火石粉１００
ｇにたいし各副原料の割合が上記の範囲を外れるときは
フッ素金雲母の結晶成長が不十分で機械加工性が著しく
低下する。鉄およびイオウ分は、未添加でも従来品と同
等の機械加工性が得られるが、適当量の添加により大幅
に機械加工性が向上するとともに黄褐色から黒褐色に着
色する。酸化鉄と芒硝のかわりに硫化鉄を用いることも
できる。同一化学組成のフッ素金雲母ガラスセラミック
ス原料を均一に溶融するには、一般原料を使用した場合
１４５０℃で４時間以上かかるが、抗火石を主原料とす
れば１４５０℃、２時間で十分である。熱処理温度は、
１１００℃以下では結晶成長がきわめて遅く、１２００
℃以上ではフッ素金雲母結晶が再溶融してしまうため高
い機械加工性は得られない。 【実施例】表１に示す化学組成の１ｍｍアンダ−抗火石
粉を主原料とした本発明の実施例を表２および３に示
す。自動乳鉢で１時間混合した各調合原料をルツボに入
れ電気炉中で溶融し、板状に成形したガラスを熱処理し
て褐色のフッ素金雲母ガラスセラミックスを製造した。
鉄やイオウ分が未添加のものは黄褐色に、添加したもの
は黒褐色に変わった。抗火石にたいする炭酸カリウム、
マグネシア、フッ化マグネシウム、無水ホウ砂の配合割
合は表２のＢが適正で、最も機械加工性が良好であっ
た。また、鉄やイオウ分を適量添加するとさらに機械加
工性が向上した。表２のＢの調合組成について熱処理温
度、熱処理時間を変えて機械加工性を調べた結果が表４
である。１１３０〜１２００℃の温度で２〜８時間熱処
理したものが比較的機械加工性が高かった。低めの温度
では長時間熱処理する必要があり、高めの温度では短時
間でも高い機械加工性が得られた。機械加工性の低いも
のはフッ素金雲母結晶が小さく、機械加工性が最も高い
ものは結晶の大きさが１０〜２０μｍまで成長してい
た。本発明で得たフッ素金雲母ガラスセラミックスの特
性値を従来品と比較して表４に示す。機械加工性試験は
径５ｍｍの超硬ドリルを回転速度５２０ｒｐｍで、７ｋ
ｇの荷重をかけながら１分間試料に穴をあけ、その深さ
をノギスで測り切込速度（ｍｍ／ｍｉｎ）として表わし
た。熱膨張係数は常温から４００℃までの平均値であ
る。ショア硬度はショア硬さ試験機で測定した。 【発明の効果】本発明は膨大な埋蔵量をもち、大量に投
棄されている抗火石屑石の有効利用を可能にするととも
に、従来品より低コストで、より機械加工性の高いフッ
素金雲母ガラスセラミックスを市場に供給することに効
果がある。フッ素金雲母ガラスセラミックスの原料の６
０ｗｔ．％以上に抗火石を利用でき、副原料も低品位の
ものでよく、特にホウ酸原料はホウ砂に置き換えること
ができるので、原料コストを大幅に低減する効果があ
る。抗火石はガラス質なので溶融性に優れ、溶融速度は
一般原料の２倍以上なので燃料の節約に効果がある。発
明品は従来品より機械加工性に優れ、切込速度は６０％
も向上したので、機械加工費の低減に効果がある。褐色
に着色することで、地域の特産工芸品用として適した素
材を提供することに効果がある。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 「１」抗火石１００重量部にＭｇＯ成分１０〜３０、Ｋ
２Ｏ成分５〜１５、Ｆ成分３〜１０、Ｂ２Ｏ３成分２〜
１０、Ｎａ２Ｏ成分０〜１０、Ｆｅ２Ｏ３成分０〜４、
Ｓ成分０〜２各重量部配合し、溶融して得たガラスを熱
処理して結晶化させることを特徴とする機械加工性に優
れたフッ素金雲母ガラスセラミックスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2417910A JP2538812B2 (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | フッ素金雲母ガラスセラミックスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2417910A JP2538812B2 (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | フッ素金雲母ガラスセラミックスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH072546A JPH072546A (ja) | 1995-01-06 |
| JP2538812B2 true JP2538812B2 (ja) | 1996-10-02 |
Family
ID=18525914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2417910A Expired - Fee Related JP2538812B2 (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | フッ素金雲母ガラスセラミックスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2538812B2 (ja) |
-
1990
- 1990-12-19 JP JP2417910A patent/JP2538812B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH072546A (ja) | 1995-01-06 |
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