JP6407725B2 - 透明な色の薄いリチウムアルミニウムシリケートガラスセラミックおよびその使用 - Google Patents
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Description
Li2O 3.2〜4.2
Na2O+K2O 0.1〜1.5
MgO 0.2〜1.0
CaO+SrO 0〜1.5
BaO 0〜1.5
CaO+SrO+BaO 0.2〜2
ZnO 1〜2.5
Al2O3 19〜23
SiO2 64〜68
TiO2 1.6〜2.5未満
ZrO2 1.2〜2.0未満
SnO2 0〜0.5
Nd2O3 0.005〜0.15
Fe2O3 0.01超〜0.03
別の実施形態によれば、透明なリチウムアルミニウムシリケートガラスセラミック、またはそれから生成された物品は、好ましくは、酸化物に基づくwt%で以下を含有する、ガラスセラミックの組成を有する:
Li2O 3.2〜4.0未満
Na2O+K2O 0.2〜1.2
MgO 0.3〜0.9
CaO+SrO 0.05〜1.5
BaO 0〜1.5
CaO+SrO+BaO 0.4〜1.8
ZnO 1.5超〜2.2
B2O3 0〜1
Al2O3 20〜23
SiO2 65〜68
TiO2 1.6〜2.5未満
ZrO2 1.5〜2.0未満
SnO2 0超〜0.5
TiO2+ZrO2+SnO2 3.5〜5
P2O5 0〜2
Nd2O3 0.005〜0.1
Fe2O3 0.013超〜0.025
別の実施形態によれば、透明なリチウムアルミニウムシリケートガラスセラミック、またはそれから生成された物品は、好ましくは、酸化物に基づくwt%で以下を含有する、ガラスセラミックの組成を有する:
Li2O 3.2〜4.0未満
Na2O+K2O 0.2〜1.2
MgO 0.3〜0.9
CaO+SrO 0.05〜1.5
BaO 0〜1.5
CaO+SrO+BaO 0.4〜1.8
ZnO 1.5超〜2.2
B2O3 0〜1
Al2O3 20〜23
SiO2 65〜68
TiO2 1.6〜2.5未満
ZrO2 1.5〜2.0未満
SnO2 0超〜0.5
TiO2+ZrO2+SnO2 3.5〜5
P2O5 0〜2
Nd2O3 0.005〜0.1
Fe2O3 0.011超〜0.025
溶融性および耐失透性を改善するために、1wt%以下のB2O3および2wt%以下のP2O5を含有することができる。より高い含量はガラスセラミックの化学的安定性および時間/温度耐性のために不利である。ガラスセラミックは、好ましくはB2O3およびP2O3を技術的に含んでいない、すなわち含量が0.3wt%未満になっている。
Li2O 3.4〜3.9
Na2O+K2O 0.2〜1.0
MgO 0.4〜0.9
CaO+SrO 0.1〜1.2
BaO 0〜1.3
CaO+SrO+BaO 0.6〜1.6
ZnO 1.5超〜2.0
B2O3 0〜1
Al2O3 20〜23
SiO2 65〜68
TiO2 1.8〜2.5未満
ZrO2 1.5〜1.9
SnO2 0.08〜0.25
TiO2+ZrO2+SnO2 3.6〜4.8
P2O5 0〜1
Nd2O3 0.01〜0.1
Fe2O3 0.013超〜0.022
短いセラミック化時間を使用して良好な透明度で経済的な生成をさらに改善するために、透明なリチウムアルミニウムシリケートガラスセラミック、またはそれから生成された物品は、酸化物に基づくwt%で以下を含有する、ガラスセラミックの特に好ましい組成を有する:
Li2O 3.4〜3.9
Na2O+K2O 0.2〜1.0
MgO 0.4〜0.9
CaO+SrO 0.1〜1.2
BaO 0〜1.3
CaO+SrO+BaO 0.6〜1.6
ZnO 1.5超〜2.0
B2O3 0〜1
Al2O3 20〜23
SiO2 65〜68
TiO2 1.8〜2.5未満
ZrO2 1.5〜1.9
SnO2 0.05〜0.25未満
TiO2+ZrO2+SnO2 3.6〜4.8
P2O5 0〜1
Nd2O3 0.01〜0.1
Fe2O3 0.011超〜0.022
上記で言及した組成例において、列挙した成分は合計組成の少なくとも98wt%、通常99wt%になることを考慮すべきである。複数の元素、たとえばF、Cl、B、P、アルカリRb、Cs、または元素、たとえばMn、Hfは、大規模生産において使用されるバッチ原料中の通常の不純物である。たとえば元素W、Nb、Y、Mo、希土類、Biからなる他の化合物が少量で含有されていてもよい。
LASガラスセラミックの好ましい使用は、たとえば暖炉覗き窓、耐火板ガラス、ディスプレイパネル、クックトップ、ならびに、機械的または弾道学的な保護効果を有する安全板ガラスである。
a)室温から600℃までの20分での急速加熱、
b)5℃/分の加熱速度での600℃から核形成温度Tnucleationまでの温度上昇、Tnucleationでの30分の保持時間tnucleation、2.5℃/分での800℃へのさらなる加熱、
c)2.5℃/分の加熱速度でのTnucleationから最大温度Tmaxまでの温度上昇、Tmaxでの10分の保持時間tmax、
d)6℃/分での700℃への冷却、その後の室温への急速冷却。
a)室温から720℃までの10分での急速加熱、
b)720から810℃までの36分での温度上昇、
c)810℃から最大温度920℃までの10分での温度上昇、Tmaxにおける7分の保持時間、
d)780℃までの4.5分での冷却、その後の除熱による室温への急速冷却。
Claims (41)
- 主結晶相として高温石英混晶を含有し、
・不可避の原料不純物を除いてヒ素およびアンチモンを含まず、
・(酸化物に基づくwt%で)以下の成分を含有し:
TiO2 1.6〜2.5未満
Nd2O3 0.005〜0.15
MgO 0.2〜1.0
ZnO 1〜2.5
CaO+SrO 0〜1.5
BaO 0〜1.5
かつ、次の条件B1を伴い:
MgO+ZnO>CaO+SrO+BaO
さらに、次の条件B2が当てはまり:
1<(MgO+ZnO)/(CaO+SrO+BaO)<3
アルカリ土類成分の合計CaO+SrO+BaOは、0.2〜2wt%であり、SnO2を少なくとも0.05wt%含み、
・4mm厚さの研磨試料について:
DIN5033に従って測定した光透過率Y(明度)が81%より高く、
さらに、ASTM D1003による濁り(ヘイズ)の測定値が1.5%未満、および/または、CIELAB表色系における色相c * が5.5未満であることを特徴とする、透明なLi2O−Al2O3−SiO 2 (LAS)ガラスセラミック。 - さらに、前記条件B2に関して、以下が当てはまる:
1.5<(MgO+ZnO)/(CaO+SrO+BaO)<3
ことを特徴とする、請求項1に記載の透明なLASガラスセラミック。 - さらに、前記TiO2量が1.8wt%〜2.5wt%未満であることを特徴とする、請求項1または2に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、前記BaO量が少なくとも0.1wt%であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、CaO+SrOの合計が0.05〜1.5wt%であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、前記SrO量が0.05〜1.5wt%であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、前記CaO量が0.05〜0.8wt%であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、アルカリ土類成分の合計CaO+SrO+BaOが0.4〜1.8wt%であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、60〜85wt%の高温石英混晶の結晶相含量を特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、45nm未満の前記高温石英混晶の平均結晶子サイズを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、核形成剤TiO2、ZrO2および/またはSnO2の混晶である、二次結晶相を含有することを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、キータイト混晶型の結晶である、二次結晶相を含有することを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、二次結晶相の含量が8%未満であることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、成分Li2O、Al2O3およびSiO2を、(酸化物に基づくwt%で)以下の量で含有する:Li2O 3.2〜4.2
Al2O3 19〜23
SiO2 64〜68
ことを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。 - さらに、(酸化物に基づくwt%で)以下の成分を含有する:
Na2O+K2O 0.1〜1.5
ことを特徴とする、請求項1〜14のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。 - さらに、1.2〜2wt%のZrO2を含有することを特徴とする、請求項1〜15のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、1.2wt%〜2wt%未満のZrO2を含有することを特徴とする、請求項1〜15のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、0.05〜0.50wt%のSnO2を含有することを特徴とする、請求項1〜17のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、SnO2の量が0.08〜0.25wt%であることを特徴とする、請求項1〜18のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、SnO2の量が0.05wt%〜0.25wt%未満であることを特徴とする、請求項1〜18のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、SnO2の量が0.1wt%超〜0.25wt%であることを特徴とする、請求項1〜18のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、SnO2の量が0.05wt%超〜0.2wt%であることを特徴とする、請求項1〜20のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、(酸化物に基づくwt%で)以下の成分を含有する:
TiO2+ZrO2+SnO2 3.5〜5wt%
ことを特徴とする、請求項1〜22のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。 - さらに、0.01wt%〜0.03wt%のFe2O3を含有することを特徴とする、請求項1〜23のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、0.01wt%超〜0.03wt%のFe2O3を含有することを特徴とする、請求項1〜24のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、清澄剤として、最大で1.5wt%の含量で溶融物のためのバッチに添加される、以下の群:SnO2、硫酸塩化合物またはハライド化合物の少なくとも1つを含有することを特徴とする、請求項1〜25のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、ハライド化合物を清澄剤として含有しないことを特徴とする、請求項1〜26のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、(酸化物に基づくwt%で)以下の成分を含有する:
Li2O 3.2〜4.2
Na2O+K2O 0.1〜1.5
MgO 0.2〜1.0
CaO+SrO 0〜1.5
BaO 0〜1.5
CaO+SrO+BaO 0.2〜2
ZnO 1〜2.5
Al2O3 19〜23
SiO2 64〜68
TiO2 1.6〜2.5未満
ZrO2 1.2〜2.0未満
SnO2 0.05〜0.5
Nd2O3 0.005〜0.15
Fe2O3 0.01超〜0.03
ことを特徴とする、請求項1に記載の透明なLASガラスセラミック。 - さらに、(酸化物に基づくwt%で)以下の成分を含有する:
Li2O 3.2〜4.0未満
Na2O+K2O 0.2〜1.2
MgO 0.3〜0.9
CaO+SrO 0.05〜1.5
BaO 0〜1.5
CaO+SrO+BaO 0.4〜1.8
ZnO 1.5超〜2.2
B2O3 0〜1
Al2O3 20〜23
SiO2 65〜68
TiO2 1.6〜2.5未満
ZrO2 1.5〜2.0未満
SnO2 0.05〜0.5
TiO2+ZrO2+SnO2 3.5〜5
P2O5 0〜2
Nd2O3 0.005〜0.1
Fe2O3 0.013超〜0.025
ことを特徴とする、請求項1に記載の透明なLASガラスセラミック。 - さらに、(酸化物に基づくwt%で)以下の成分を含有する:
Li2O 3.2〜4.0未満
Na2O+K2O 0.2〜1.2
MgO 0.3〜0.9
CaO+SrO 0.05〜1.5
BaO 0〜1.5
CaO+SrO+BaO 0.4〜1.8
ZnO 1.5超〜2.2
B2O3 0〜1
Al2O3 20〜23
SiO2 65〜68
TiO2 1.6〜2.5未満
ZrO2 1.5〜2.0未満
SnO2 0.05〜0.5
TiO2+ZrO2+SnO2 3.5〜5
P2O5 0〜2
Nd2O3 0.005〜0.1
Fe2O3 0.011超〜0.025
ことを特徴とする、請求項1に記載の透明なLASガラスセラミック。 - さらに、(酸化物に基づくwt%で)以下の成分を含有する:
Li2O 3.4〜3.9
Na2O+K2O 0.2〜1.0
MgO 0.4〜0.9
CaO+SrO 0.1〜1.2
BaO 0〜1.3
CaO+SrO+BaO 0.6〜1.6
ZnO 1.5超〜2.0
B2O3 0〜1
Al2O3 20〜23
SiO2 65〜68
TiO2 1.8〜2.5未満
ZrO2 1.5〜1.9
SnO2 0.08〜0.25
TiO2+ZrO2+SnO2 3.6〜4.8
P2O5 0〜1
Nd2O3 0.01〜0.1
Fe2O3 0.013超〜0.022
ことを特徴とする、請求項1に記載の透明なLASガラスセラミック。 - さらに、(酸化物に基づくwt%で)以下の成分を含有する:
Li2O 3.4〜3.9
Na2O+K2O 0.2〜1.0
MgO 0.4〜0.9
CaO+SrO 0.1〜1.2
BaO 0〜1.3
CaO+SrO+BaO 0.6〜1.6
ZnO 1.5超〜2.0
B2O3 0〜1
Al2O3 20〜23
SiO2 65〜68
TiO2 1.8〜2.5未満
ZrO2 1.5〜1.9
SnO2 0.05〜0.25未満
TiO2+ZrO2+SnO2 3.6〜4.8
P2O5 0〜1
Nd2O3 0.01〜0.1
Fe2O3 0.011超〜0.022
ことを特徴とする、請求項1に記載の透明なLASガラスセラミック。 - さらに、5.5未満の色相c*を有することを特徴とする、請求項1〜32のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、81%より高い光透過率Yを有し、LASガラスセラミックの4mm厚さの研磨試料について、1.5%未満のASTM D1003による濁り(ヘイズ)の測定値の視覚阻害性の散乱がないことを特徴とする、請求項1〜33のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、前記光透過率Yが82%より高く、前記色相c*が5未満であり、LASガラスセラミックの4mm厚さの研磨試料について、ASTM D1003による濁り(ヘイズ)の測定値が1.5%未満であることを特徴とする、請求項1〜34のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、
・1770℃未満の102温度、および/または
・1325℃以下の加工温度VA、および/または
・前記加工温度VAより少なくとも10℃低い失透上限(OEG)
を特徴とする、請求項1〜35のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。 - さらに、kgあたり2未満の泡を有することを特徴とする、請求項1〜36のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- さらに、プレートまたはパネルの形状で存在することを特徴とする、請求項1〜37のいずれか1項に記載の透明なLASガラスセラミック。
- 暖炉覗き窓、防火ガラス、安全ガラス、ベーキングオーブン覗き窓またはクックトップとしての、請求項1〜38のいずれか1項に記載のLASガラスセラミックの使用。
- 90分未満の急速セラミック化がなされ、その結果、ガラスセラミックは、82%より高い光透過率YとLASガラスセラミックの4mm厚さの研磨試料について、1.5%未満のASTM D1003による濁り(ヘイズ)の測定値と5未満の色相c*を得ることを特徴とする、請求項1〜38のいずれか1項に記載のLASガラスセラミックの製造方法。
- 高温清澄化がなされ、その結果、ガラスセラミックは、kgあたり2未満の泡を有することを特徴とする、請求項40に記載のLASガラスセラミックの製造方法。
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