JP3087262B2 - 結晶化ガラス - Google Patents

結晶化ガラス

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JP3087262B2 JP03137183A JP13718391A JP3087262B2 JP 3087262 B2 JP3087262 B2 JP 3087262B2 JP 03137183 A JP03137183 A JP 03137183A JP 13718391 A JP13718391 A JP 13718391A JP 3087262 B2 JP3087262 B2 JP 3087262B2
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宙行 山田
高宏 俣野
正幸 二宮
武宏 渋谷
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • C03C10/0054Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing PbO, SnO2, B2O3

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  • Glass Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は結晶化ガラスに関し、よ
り詳しくは建築材料として好適な結晶化ガラスに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、建物の外装材や内装材として
種々の結晶化ガラスが提案されており、例えば特開昭6
1−136938号にフォルステライト(2MgO・S
iO2)を主結晶として析出した結晶化ガラスが開示さ
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に、上記用途に用
いられる結晶化ガラスには、化学耐久性や機械的強度等
の特性に優れていることや、美しい外観を呈することが
要求される。
【0004】しかしながら上記したようなフォルステラ
イトを主結晶として析出した結晶化ガラスは、化学耐久
性や機械的強度の点で、これらの要求を十分に満足させ
るものではない。また上記特開昭61−136938号
に開示の結晶化ガラスは、結晶化熱処理後に表面に微細
な凹凸が残るために光沢のある美しい表面が得られず、
それゆえ研磨工程を必要とする。しかもこの結晶化ガラ
スは液相温度が高いため、成形温度域が非常に狭い。そ
れゆえ原ガラスの成形時に失透しやすくなり、歩留り良
く製造することが困難である。
【0005】本発明の目的は、建築材料に要求される諸
条件を満足し、しかも液相温度が低いために歩留り良く
製造することが可能な結晶化ガラスを提供することであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は種々の研究
を行った結果、ZnO及びZrO2 を必須成分として含
有し、フォルステライトよりも化学耐久性や機械的強度
に優れたガーナイト(ZnO・Al23 )を主結晶と
して析出させることにより、建築材料に要求される諸条
件を満足する結晶化ガラスが得られること、及びB2
3 の含有量を10.1%以上とすることにより、液相温
度を低くできることを見いだし、本発明として提案する
ものである。
【0007】即ち、本発明の結晶化ガラスは、重量%で
SiO2 40.0〜60.0%、Al23 14.0〜
25.0%、ZnO 0.1〜15.0%、MgO 0
〜12.0%、TiO2 0〜6.0%、ZrO2 0.6
〜4.0%、B23 10.1〜20.0%、Na2
+K2 O+Li2 O 2.0〜20.0%、CaO0〜
4.0%、BaO 0〜4.0%、As23 0〜1.
0%、Sb23 0〜1.0%の組成を有し、主結晶と
してガーナイトを析出してなることを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明の結晶化ガラスは、化学耐久性や機械的
強度に優れたガーナイトを主結晶として析出する。ま
た、一般にガラスマトリックス層中にSiO2 成分が多
いほど、ガラスの化学耐久性や機械的強度が高くなる
が、ガーナイトはその結晶中にSiO2 成分を含まない
ために、ガラスマトリックス相中に多量のSiO2 成分
が含まれることになる。それゆえ得られる結晶化ガラス
はこれらの特性に優れている。しかもガーナイトはCr
やNi等の着色元素を固溶しうる結晶であるため、これ
らの着色成分を添加することにより、鮮やかな色調を呈
する結晶化ガラスを得ることができる。
【0009】次に各組成を上記のように限定した理由を
以下に述べる。
【0010】SiO2 は化学耐久性を高める成分であ
り、その含有量は40.0〜60.0%、好ましくは4
2.0〜58.0%である。SiO2 が40.0%より
少ないと耐候性が著しく悪くなり、60.0%より多い
とガラスの溶融が困難になる。
【0011】Al23 はガーナイトの構成成分であ
り、その含有量は14.0〜25.0%、好ましくは1
4.5〜24.5%である。Al23 が14.0%よ
り少ないと結晶化しにくくなり、25.0%より多いと
ガラスの溶融性が悪くなる。
【0012】ZnOはガーナイトの構成成分であり、そ
の含有量は0.1〜15.0%、好ましくは0.5〜1
2.0%である。ZnOが0.1%より少ないとガーナ
イトが析出せず、15.0%より多いと液相温度が高く
なり、原ガラスの成形温度域が狭くなる。
【0013】MgOはガラスを安定化させる成分であ
り、その含有量は0〜12.0%、好ましくは0.1〜
10.0%である。MgOが12.0%より多いとフォ
ルステライト等の異種結晶が析出し、化学耐久性が低下
する。また結晶化ガラスが着色し難くなる。
【0014】なおガーナイトを主結晶として析出させる
ために、ZnOの含有量をMgOより多くすることが好
ましい。
【0015】TiO2 は核形成剤であり、その含有量は
0〜6.0%、好ましくは0.1〜5.0%である。T
iO2 が 6.0%より多いと結晶の成長速度が著しく
速くなり、結晶量のコントロールが困難になる。
【0016】ZrO2 も核形成剤であり、その含有量は
0.6〜4.0%、好ましくは0.6〜3.5%であ
る。ZrO2 が0.6%より少ないと核形成が不十分と
なり、結晶の析出が表面付近に偏るため、流動性が低下
する。それゆえ表面に微細な凹凸が残って光沢が得られ
なくなる。一方ZrO2 が4.0%より多いと失透が起
こりやすくなり、ガラスを安定して溶融することが困難
になる。
【0017】B23 はガラスの溶融性を向上させ、液
相温度を下げる効果があり、その含有量は10.1〜2
0.0%、好ましくは10.1〜18.0%である。B
23 が10.1%より少ないとガラスの溶融性が劣っ
て液相温度が高くなり、原ガラスの成形時に失透しやす
くなる。一方、20.0%より多いと結晶化しにくくな
る。
【0018】Na2 OとK2 OとLi2 Oは合量で2.
0〜20.0%、好ましくは2.5〜19.5%含有す
る。Na2 OとK2 OとLi2 Oの合量が2.0%より
少ないとガラスの溶融性が劣り、20.0%より多いと
結晶化しにくくなる。
【0019】CaOとBaOの含有量はそれぞれ0〜
4.0%である。CaO及びBaOがそれぞれ4.0%
より多いと結晶化しにくくなる。
【0020】As23 及びSb23 は清澄剤として
それぞれ0〜1.0%含有する。なお、本発明の結晶化
ガラスは、上記した成分以外にもCoO、NiO、Fe
23 、MnO2 、Cr23 、CeO2等の着色酸化
物を10%まで添加することが可能である。
【0021】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
【0022】表1は本発明の実施例(試料No. 1〜5)
及び比較例(試料No. 6)を示している。
【0023】
【表1】
【0024】表のNo. 1〜6の各試料は次のようにして
調製した。表中の組成になるように調合した原料バッチ
を白金坩堝を使用して1500〜1580℃で12〜1
6時間溶融した後、溶融ガラスをカーボン台上に流し出
し、ローラーを用いて板状に成形した。次にこの板状物
を120℃/hの昇温速度で950℃〜1100℃まで
加熱し、1時間保持した後、試料を得た。
【0025】表から明らかなように、実施例である試料
No. 1〜5は、主結晶としてガーナイトを析出し、耐酸
性が0.1〜0.5mg/cm2 、耐アルカリ性が0.
5〜1.2mg/cm2 、曲げ強度が1050〜120
0kg/cm2 であり、液相温度が980〜1060℃
であった。また試料No. 1、2が白色、試料No. 3が緑
色、試料No. 4が青色、試料No. 5がピンク色を呈し、
各試料とも、光沢のある美しい表面を有していた。
【0026】これに対して比較例である試料No. 6は、
主結晶としてフォルステライトを析出し、耐酸性が7.
5mg/cm2 、耐アルカリ性が3.2mg/cm2
曲げ強度が800kg/cm2 であり、液相温度が12
00℃であった。また色調は白色を呈していたが、表面
光沢は得られなかった。
【0027】これらの事実は、本発明の結晶化ガラス
が、主結晶としてガーナイトを析出するために化学耐久
性や機械的強度に優れ、また美しい外観を呈し、しかも
23 を10.1%以上含有するために液相温度が低
いことを示している。
【0028】なお表中の析出結晶はX線回折により求
め、耐酸性、耐アルカリ性はそれぞれ90℃、1%のH
2 SO4 、NaOHの水溶液中に25×25×5mmの
試料(鏡面研磨品)を24時間浸漬した後の重量減によ
り評価した。曲げ強度は10×70×8mmの試料を用
いて三点荷重法により測定した。また液相温度は白金製
ボートにガラスを入れて温度傾斜炉内で15時間保持し
た後、測定した。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明の結晶化ガラ
スは、化学耐久性や機械的強度に優れ、また美しい外観
を呈するために建築材料として好適である。しかも本発
明の結晶化ガラスは、液相温度が低く、原ガラスの成形
時に失透し難いために歩留り良く製造することが可能で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋谷 武宏 滋賀県大津市晴嵐2丁目7番1号 日本 電気硝子株式会社内 審査官 ▲高崎▼ 久子 (56)参考文献 特開 平4−198041(JP,A) 特開 平4−119942(JP,A) 特開 平3−177333(JP,A) 特開 平2−92840(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03C 10/00 - 10/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%でSiO2 40.0〜60.0
    %、Al23 14.0〜25.0%、ZnO 0.1
    〜15.0%、MgO 0〜12.0%、TiO2 0〜
    6.0%、ZrO2 0.6〜4.0%、B23 10.
    1〜20.0%、Na2 O+K2 O+Li2 O 2.0
    〜20.0%、CaO 0〜4.0%、BaO 0〜
    4.0%、As230〜1.0%、Sb23 0〜
    1.0%の組成を有し、主結晶としてガーナイトを析出
    してなることを特徴とする結晶化ガラス。
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CN116199424A (zh) * 2023-03-13 2023-06-02 海南大学 一种微晶玻璃及其制备方法和应用
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