JP5253409B2 - 透明、無色の、チタニアを含まない、ベータ・石英・ガラス・セラミック材料 - Google Patents
透明、無色の、チタニアを含まない、ベータ・石英・ガラス・セラミック材料 Download PDFInfo
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Description
一般的には1550℃〜1750℃で行なわれる、出発原料および/またはガラスカレットなどのバッチ材料を溶融する第1の工程、
得られた溶融ガラスを冷却し、所望の形状へと成形する第2の工程、および
適切な加熱処理を行うことにより、前記成形および冷却されたガラスを結晶化またはセラミック化する第3の工程(上記の核生成および結晶成長の段階を含む)。
から実質的になる、全組成の酸化物基準の重量%で表示された組成を有し、
前記組成が、不可避的な微量を除いて、二酸化チタン、酸化ヒ素、酸化アンチモンおよびリン酸塩を実質的に含まないことを特徴とする、
ガラス・セラミック材料を提供する。
前記ガラス・セラミック材料の前駆体である、リチウムアルミノケイ酸塩ガラス、または、それ自体がリチウムアルミノケイ酸塩ガラスの前駆体である、ミネラルチャージを、セラミック化を確実にする条件下で、加熱処理する工程を有してなり、
前記ガラスまたは前記ミネラルチャージの組成が、上述の本発明の第1の態様のガラス・セラミック材料のものに対応することを特徴とする、
方法である。
(a)リチウムアルミノケイ酸塩ガラスまたはこれらガラスの前駆体であるミネラルチャージを溶融し、その後得られた溶融ガラスを清澄させる工程であって、前記ガラスまたは前記チャージが少なくとも1種類の清澄剤を有効であって過剰ではない量で含むものである工程と、
(b)得られた、前記清澄させた溶融ガラスを冷却すると同時に、それを、目的とする物品の所望の形状に成形する工程と、
(c)前記成形されたガラスをセラミック化する工程と、
を順に有してなり、
前記ガラスまたは前記ミネラルチャージが、溶融の際に、上述の本発明の第1の態様のガラス・セラミック材料のもの(上述のガラス・セラミック材料の具体的な実施の形態のものを含むが、それらに限定されない)に対応する組成を有することを特徴とする。
から実質的になる、酸化物基準の重量%で表示され、
前記組成が、不可避的な微量を除いて、二酸化チタン、酸化ヒ素、酸化アンチモンおよびリン酸塩を実質的に含まない、
ガラス・セラミック材料を提供する。
当業者は、一般に、高い透明度には90を超えるL*値が必要であり、わずかに黄色がかった着色には2未満のa*値が必要であることを認識している。12を超えるb*値は、一般に、乳白色の外観と関係することが観察されている。
(1)課題となるガラス・セラミック材料は、LAS系である。それらは、β−石英固溶体の本質的構成物質として、Li2O、Al2O3およびSiO2を含み、それらに透明性と低い熱膨張率を与える。必須構成物質に望ましい範囲は狭い。それは、次のように決定される:
(A)最終製品の特性(高い透明度と低い熱膨張率)、およびその最終製品を得る方法の実施手段(溶融工程およびセラミック化時間)に関する利点を得るため、SiO2含量は66重量%〜72重量%に制限される。SiO2含量は、67.7重量%〜70.7重量%が有利である;
(B)Al2O3含量は、18.3重量%〜24重量%に制限され、18.7重量%〜21重量%が有利である。前記Al2O3含量が低すぎる場合(<18.3重量%)、最終製品の透明度は低下しすぎ、セラミック化は遅くなりすぎる。前記Al2O3含量が高すぎる場合(>24重量%)、溶融およびセラミック化を行うことは困難であり、前記ガラスの形成の間に失透現象が見られる;
(C)Li2O含量は、2.2重量%〜5重量%に制限され、2.5重量%〜3.6重量%が有利である。最小限の2.2重量%のLi2Oは、低い熱膨張率を有する透明なガラス・セラミックを得るため、および、セラミック化時間を最小限に抑えるために必要である。Li2O含量が高すぎる場合には、失透現象が見られうる。
(4)CeO2、WO3、MoO3、およびNb2O5は、単独でまたは組み合わせて、清澄剤として使用して差し支えない。CeO 2 の量は、0〜1重量%であり、0〜<1重量%が有利である。WO 3 +MoO 3 で表されるタングステンおよび/またはモリブデンの酸化物の合計量は、以下の理由から、1重量%未満に制限される:限定量の両方の構成成分は、合計量が1重量%を超える場合に、溶融物の清澄を補助するために用いることができ、1550℃〜1750℃の温度でガラス溶融物中に非常に多数の比較的小さい泡が形成され、それらの泡は、除去することが非常に困難である。したがって、非常に大量で使用すると、WO 3 とMoO 3 の効果はマイナスとなりうる。加えて、両方の構成成分、特にMoO 3 は、あまりに大量で使用する場合には、最終的なガラス・セラミック中に異なる種類の着色を生じうる。CeO2+WO3+MoO3の量は、1%未満に制限される。その量を超えると、黄色い色合いの外観が観察されうる。CeO2および/またはWO3および/またはMoO3の量は、0.6重量%未満に制限することが有利である。Nb2O5は、3重量%までの量で使用して差し支えなく、1重量%までの量が有利である。CeO2+WO3+MoO3+Nb2O5の量は、これも黄色い色合いの外観に起因して3重量%までに制限される。
MgO 0〜3
ZnO 0〜4、かつ、MgO+ZnO:2.2〜4.6
かつ、有利には、MgO+ZnO:2.7〜4.4
一方、ZnOは、通常、完全にではなく、一部のみが結晶相に入り込むことが知られている。結晶相に入らない、一部のZnOは、SrOおよび/またはBaOによって生じうるのと同様の影響を伴って、残留ガラス相中に残る。したがって、それらの連成衝撃(coupled impact)に起因して、ZnO、SrOおよびBaOの合計量もまた制限されることが好ましい。本発明者らは、最適な透明度および熱膨張率(CTE)を有するガラス・セラミック材料を得るためには、ZnO+SrO+BaOの合計量が4重量%を超えないことが好ましいことを見出した。本発明者らはまた、融解性、均質な微細構造、および表面のひび割れ防止に関して、少なくとも1重量%のZnO+SrO+BaOが存在することが好ましいことも見出した。よって、本発明のガラス・セラミック材料は、ZnO、SrOおよびBaOを次の重量%で含む:
ZnO:0〜4(かつ、MgO+ZnO:2.2〜4.6)
SrO:0〜2.5
BaO:0〜2.5、かつ、好ましくはZnO+SrO+BaO:1〜4
かつ、非常に好ましくはZnO+SrO+BaO:1〜3.5
その量は、次の2つの条件:(i)MgO+ZnO:2.7重量%〜4.4重量%、および(ii) ZnO+BaO+SrO:1.0重量%〜3.5重量%のうち、少なくとも1つ、望ましくは2つを満たすことが、特に好ましい。
上記一般組成および上記有利な組成については、さらに、(a)MgO+ZnO:2.7〜4.4;および/または(b)ZnO+BaO+SrO:1〜4(実際には、さらに好ましくは:1〜3.5)を有することが好ましい。
(i)リチウムアルミノケイ酸塩ガラス、またはこのようなガラスの前駆体であるミネラルチャージを溶融し、その後、得られた溶融ガラスを清澄させる工程であって、前記ガラスまたは前記チャージが少なくとも1種類の清澄剤を有効量であって過剰ではない量で含むものである工程と、
(ii) 得られた、前記清澄させた溶融ガラスを冷却すると同時に、それを、想定される物品の所望の形状に成形する工程と、
(iii)前記成形されたガラスをセラミック化する工程と、
を有してなる。
(3mmの厚さのサンプルに、標準光Cの下で透過させることにより測定)。「透明」という用語は、550nm〜800nmの波長で、3mmの厚さのサンプルの少なくとも80%の透過に相当する。「非常に透明」という用語は、380nm〜800nmの波長で同様のものに相当する。すべての「無色の」サンプルについての色点を表1に示す。
Claims (4)
- 前記組成中のMgO、ZnO、SrOおよびBaOの重量%が、(i)MgO+ZnO:2.2〜4.6、および/または(ii)ZnO+BaO+SrO:1〜4になることを特徴とする請求項1または2記載のガラス・セラミック材料。
- 料理板、調理器具、電子レンジのプレート、暖炉の窓、防火扉または窓、乾留炉または触媒炉用の覗き窓、レンズ物品、食卓用の食器類または建築要素である、請求項1〜3いずれか1項記載のガラス・セラミック材料で作られた物品。
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