JPH013022A - 高硬度珪酸含有多成分ガラスの製造方法 - Google Patents
高硬度珪酸含有多成分ガラスの製造方法Info
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- JPH013022A JPH013022A JP62-156494A JP15649487A JPH013022A JP H013022 A JPH013022 A JP H013022A JP 15649487 A JP15649487 A JP 15649487A JP H013022 A JPH013022 A JP H013022A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、高硬度珪酸含有多成分ガラスの製造方法に関
するものである。本方法で製造された高硬度珪酸含有多
成分ガラスは硬度が高く、構造材（鎌維化し、複合材料
の素材とする等）、光学部品（光学素子、光通信用素子
等）、時計、航空機。
するものである。本方法で製造された高硬度珪酸含有多
成分ガラスは硬度が高く、構造材（鎌維化し、複合材料
の素材とする等）、光学部品（光学素子、光通信用素子
等）、時計、航空機。
高圧容器などの窓材などに使用出来る。
［従来の技術］
ガラスの硬度向上を目的とした方法には、■、結晶化法
■、窒素含有法
■、化学強化法などがある。
また硬度を向上させる方法として、本発明者らが昭和６
２年６月１２日付特許出願で示したように、珪酸含有多
成分ガラスの周囲に窒素化合物粉末を充填し、不活性ガ
ス雰囲気内で高温高圧で処理することは、高硬度化に非
常に効果がある。この方法で得られたガラスは、高温高
圧処理することによりガラス中に圧縮応力が残り、それ
によって硬度があがると同時に、ガラス中にオキシナイ
トライドガラスに近い構造（５ｌ−Ｎ）が形成され、さ
らに硬度が向上するという相乗効果によるものと考えら
れる。
２年６月１２日付特許出願で示したように、珪酸含有多
成分ガラスの周囲に窒素化合物粉末を充填し、不活性ガ
ス雰囲気内で高温高圧で処理することは、高硬度化に非
常に効果がある。この方法で得られたガラスは、高温高
圧処理することによりガラス中に圧縮応力が残り、それ
によって硬度があがると同時に、ガラス中にオキシナイ
トライドガラスに近い構造（５ｌ−Ｎ）が形成され、さ
らに硬度が向上するという相乗効果によるものと考えら
れる。
しかし、窒素化合物粉末は非常に高価であるうえに、前
述したような用途で過激な使用に耐えるガラスとしては
さらに硬度の向上が必要とされている。また、高硬度の
ガラスを容易に製造する方法の要望も極めて強い。
述したような用途で過激な使用に耐えるガラスとしては
さらに硬度の向上が必要とされている。また、高硬度の
ガラスを容易に製造する方法の要望も極めて強い。
［発明が解決しようとする問題点］
本発明はこれらの問題点を解決するため、高硬度珪酸含
有多成分ガラスを容易に製造する方法を提供するもので
ある。
有多成分ガラスを容易に製造する方法を提供するもので
ある。
［問題点を解決するための手段および作用］すなわち本
発明は、珪酸含有多成分ガラスの周囲に炭素粉末を充填
し、窒素ガス雰囲気内で、軟化点以上に加熱し、かつ１
０ ＭＰａ以上に加圧することによる高硬度珪酸含有多
成分ガラスの製造方法である。
発明は、珪酸含有多成分ガラスの周囲に炭素粉末を充填
し、窒素ガス雰囲気内で、軟化点以上に加熱し、かつ１
０ ＭＰａ以上に加圧することによる高硬度珪酸含有多
成分ガラスの製造方法である。
珪酸ａＲ多成分ガラスの周囲に窒素化合物粉末を充填し
、不活性ガス雰囲気内で高温・高圧で処理するだけで硬
度は向上する。しかし、本発明のようにさらに高硬度珪
酸含有多成分ガラスの製造を可能にするためには、珪酸
含有多成分ガラスの周囲に炭素粉末を充填し、窒素ガス
雰囲気内で、軟化点以上に加熱し、かつ１０ ＭＰａ以
上に加圧することが必要である。
、不活性ガス雰囲気内で高温・高圧で処理するだけで硬
度は向上する。しかし、本発明のようにさらに高硬度珪
酸含有多成分ガラスの製造を可能にするためには、珪酸
含有多成分ガラスの周囲に炭素粉末を充填し、窒素ガス
雰囲気内で、軟化点以上に加熱し、かつ１０ ＭＰａ以
上に加圧することが必要である。
ここで使用する珪酸含有多成分ガラスの種類は 。
特に限定はなく、例えばソーダガラス、鉛ガラス。
ホウケイ酸ガラスなどが好適に使用できる。また、珪酸
含有多成分ガラスは、いかなる方法で製造したものでも
よい。形状、大きさは、操作性の点で２０ｃｍ程度のあ
らかじめほぼ製品寸法に加工されていることが好ましい
が、特に制限はない。
含有多成分ガラスは、いかなる方法で製造したものでも
よい。形状、大きさは、操作性の点で２０ｃｍ程度のあ
らかじめほぼ製品寸法に加工されていることが好ましい
が、特に制限はない。
圧力は、珪酸含有多成分ガラスの大きさにもよるが、珪
酸含有多成分ガラス内に圧縮応力を残すために１０ Ｍ
Ｐａ以上を必要とする。
酸含有多成分ガラス内に圧縮応力を残すために１０ Ｍ
Ｐａ以上を必要とする。
処理？ＦＡ度は、珪酸含有多成分ガラスに流動性を持た
せるため、軟化点以上でなければならない。
せるため、軟化点以上でなければならない。
また雰囲気は窒素ガスを使用する。これは、珪酸含有多
成分ガラスの高硬度化のために非常に重要である。
成分ガラスの高硬度化のために非常に重要である。
さらに、珪酸含を多成分ガラスの周囲に炭素粉末を充填
する。これは珪酸含有多成分ガラスの高硬度化のためば
かりでなく、粉末を充填することで、初期形状を保った
高硬度珪酸含有多成分ガラスを製造することを可能とす
る意味においても非常に重要である。高温処理によって
ガラスが流動性を帯びても、まわりに粉末が存在してい
るため、流れ落ちることなく初期形状を保つことが出来
るのである。ここで使用する粉末の粒度は、約５０μｍ
〜５ｍａ＋が好ましい。５■を越えると、流動性のある
ガラスを高温処理前の形状に保持することが難しく、５
０μｍ未満では粉末が焼結し、強固になりすぎて、ガラ
スの取り出しが面倒になるためである。これらの約５０
μｍ〜５■の粉末は、完全には焼結しないので、ガラス
の取り出しが容易である。
する。これは珪酸含有多成分ガラスの高硬度化のためば
かりでなく、粉末を充填することで、初期形状を保った
高硬度珪酸含有多成分ガラスを製造することを可能とす
る意味においても非常に重要である。高温処理によって
ガラスが流動性を帯びても、まわりに粉末が存在してい
るため、流れ落ちることなく初期形状を保つことが出来
るのである。ここで使用する粉末の粒度は、約５０μｍ
〜５ｍａ＋が好ましい。５■を越えると、流動性のある
ガラスを高温処理前の形状に保持することが難しく、５
０μｍ未満では粉末が焼結し、強固になりすぎて、ガラ
スの取り出しが面倒になるためである。これらの約５０
μｍ〜５■の粉末は、完全には焼結しないので、ガラス
の取り出しが容易である。
本発明により高硬度珪酸含有多成分ガラスが製造出来る
理由は、珪酸含有多成分ガラスを原料とし、その周囲に
炭素粉末を充填し、窒素ガス雰囲気内で、軟化点以上に
加熱し、かつ１０ ＭＰａ以上に加圧することにより珪
酸含有多成分ガラス中に圧縮応力が残り、それによって
硬度があがると同時に、充填した炭素粉末の作用によっ
て珪酸含有多成分ガラス中の５ｔ−０の酸素が還元され
、結合が切れ、そこに雰囲気中の窒素が置換し５ｌ−Ｎ
の強い結合が生じ、より緻密なオキシナイトライドに近
い構造が形成され、さらに硬度が向上するという相乗効
果によるものと考えられる。
理由は、珪酸含有多成分ガラスを原料とし、その周囲に
炭素粉末を充填し、窒素ガス雰囲気内で、軟化点以上に
加熱し、かつ１０ ＭＰａ以上に加圧することにより珪
酸含有多成分ガラス中に圧縮応力が残り、それによって
硬度があがると同時に、充填した炭素粉末の作用によっ
て珪酸含有多成分ガラス中の５ｔ−０の酸素が還元され
、結合が切れ、そこに雰囲気中の窒素が置換し５ｌ−Ｎ
の強い結合が生じ、より緻密なオキシナイトライドに近
い構造が形成され、さらに硬度が向上するという相乗効
果によるものと考えられる。
また同時に、ヤング率等の強度も向上すると考えられる
。
。
以上のような高硬度珪酸含有多成分ガラスを製造する簡
便な装置として、ホットプレスおよびＨＩＰ（熱間静水
圧プレス）が挙げられる。ホットプレスの場合も、粉末
を充填していることにより、珪酸含有多成分ガラスは擬
ＨＩＰ状態におかれ、ＨＩＰとほぼ同様な効果が生まれ
る。ＨＩＰ装置で実施した場合、充填粉末はほとんど焼
結せずに残るため、ガラスの取り出しはホットプレスに
比べ非常に容易である。
便な装置として、ホットプレスおよびＨＩＰ（熱間静水
圧プレス）が挙げられる。ホットプレスの場合も、粉末
を充填していることにより、珪酸含有多成分ガラスは擬
ＨＩＰ状態におかれ、ＨＩＰとほぼ同様な効果が生まれ
る。ＨＩＰ装置で実施した場合、充填粉末はほとんど焼
結せずに残るため、ガラスの取り出しはホットプレスに
比べ非常に容易である。
本発明方法によって製造された高硬度珪酸含有多成分ガ
ラスは、圧縮応力が人っているため、加工性は比較的と
ぼしく、また、硬度測定の際にもクラックが入ってしま
い、正確な測定が困難な場合がある。この場合は、高硬
度珪酸含有多成分ガラスをガラス転移点以下の温度で熱
処理すると、圧縮応力が多少緩和されるので、加工性が
良好で、硬度測定の容易な高硬度珪酸含有多成分ガラス
が得られる。しかし、この熱処理は必ずしも必要という
ことではなく、初期形状において製品寸法に加工しであ
る場合や、硬度測定の容易な場合は省略することかでき
る。
ラスは、圧縮応力が人っているため、加工性は比較的と
ぼしく、また、硬度測定の際にもクラックが入ってしま
い、正確な測定が困難な場合がある。この場合は、高硬
度珪酸含有多成分ガラスをガラス転移点以下の温度で熱
処理すると、圧縮応力が多少緩和されるので、加工性が
良好で、硬度測定の容易な高硬度珪酸含有多成分ガラス
が得られる。しかし、この熱処理は必ずしも必要という
ことではなく、初期形状において製品寸法に加工しであ
る場合や、硬度測定の容易な場合は省略することかでき
る。
次に、本発明を図面にもとづき説明するが、−例を示す
ものであり、本発明はこれになんら限定されるものでは
ない。
ものであり、本発明はこれになんら限定されるものでは
ない。
第１図はホットプレスで高硬度珪酸含有多成分ガラスの
製造を行う場合の概念図である。珪酸含有多成分ガラス
■をあらかじめ製品に近い形状に加工しておき、炭素粉
末■の中にうめこんでセットする。これをカーボン押し
型■とカーボンバンチ■により高温、高圧処理をして高
硬度珪酸含有多成分ガラスを製造する。
製造を行う場合の概念図である。珪酸含有多成分ガラス
■をあらかじめ製品に近い形状に加工しておき、炭素粉
末■の中にうめこんでセットする。これをカーボン押し
型■とカーボンバンチ■により高温、高圧処理をして高
硬度珪酸含有多成分ガラスを製造する。
第２図は、ＨＩＰ （熱間静水圧プレス）装置を使用す
る場合の概念図である。基本的にはホットプレスと同じ
でありカーボンルツボ■内にセットする。
る場合の概念図である。基本的にはホットプレスと同じ
でありカーボンルツボ■内にセットする。
以上のような方法により、容易に高硬度珪酸含有多成分
ガラスを製造することが出来る。
ガラスを製造することが出来る。
［実施例］
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するか、−
例を示すものであり、本発明はこれらの実施例になんら
限定されるものではない。
例を示すものであり、本発明はこれらの実施例になんら
限定されるものではない。
（実施例１〜４．比較例１〜４）
直径５０ａ＋ｍ、高さ２０１１１＋Ｉ＋のソーダガラス
（軟化点７２０℃、硬度４．１５ ＧＰａ） 、 ８１
９６５ｉ０２パイレツクスガラス（コーニング社製、ホ
ウケイ酸ガラス、ｖＸ化点８２０℃硬度４．９０ ＧＰ
ａ） 、鉛ガラス（軟化点４００℃、硬度５．６１ Ｇ
Ｐａ） 、 ９６％ ５Ｉ０２バイコールガラス（コー
ニング社製、ホウケイ酸ガラス、軟化点１５３０℃、硬
度５．７４ ＧＰａ）を第１図に示すようにホットプレ
ス用カーボン押し型にセットした。この時、充填粉末は
実施例１〜４ては炭素粉末（粒度５０〜１００μｍ）を
、比較例１〜４では窒化硼素粉末（粒度５０〜１００μ
ｍ）を使用した。ホットプレスの圧力１時間はそれぞれ
１０ ＭＰａ、 １時間とし、雰囲気は実施例１〜４
では窒素ガス、比較例１〜４ではアルゴンガスとし、処
理；３度を軟化点以上とした。得られた高硬度珪酸含有
多成分ガラスの硬度および処理温度を表１に示した。ガ
ラスの硬度はビッカース硬度計を用いて荷重２５ｇで測
定した。なお、ホットプレスの昇温、降温の速度は２０
０℃／Ｉｌｒとした。
（軟化点７２０℃、硬度４．１５ ＧＰａ） 、 ８１
９６５ｉ０２パイレツクスガラス（コーニング社製、ホ
ウケイ酸ガラス、ｖＸ化点８２０℃硬度４．９０ ＧＰ
ａ） 、鉛ガラス（軟化点４００℃、硬度５．６１ Ｇ
Ｐａ） 、 ９６％ ５Ｉ０２バイコールガラス（コー
ニング社製、ホウケイ酸ガラス、軟化点１５３０℃、硬
度５．７４ ＧＰａ）を第１図に示すようにホットプレ
ス用カーボン押し型にセットした。この時、充填粉末は
実施例１〜４ては炭素粉末（粒度５０〜１００μｍ）を
、比較例１〜４では窒化硼素粉末（粒度５０〜１００μ
ｍ）を使用した。ホットプレスの圧力１時間はそれぞれ
１０ ＭＰａ、 １時間とし、雰囲気は実施例１〜４
では窒素ガス、比較例１〜４ではアルゴンガスとし、処
理；３度を軟化点以上とした。得られた高硬度珪酸含有
多成分ガラスの硬度および処理温度を表１に示した。ガ
ラスの硬度はビッカース硬度計を用いて荷重２５ｇで測
定した。なお、ホットプレスの昇温、降温の速度は２０
０℃／Ｉｌｒとした。
（実施例５〜８．比較例５〜８）
５０＋ｎｍＸ ５０ｍｍ Ｘ ２０＋ｎｍの直方体で、
実施例１〜４で用いたものと同種の珪酸含有多成分ガラ
スを、第２図に示すようにＨＩＰ処理用カーボンルツボ
内にセントした。この時、充填粉末は実施例５〜８では
炭素粉末（粒度０．１〜０．５ｍｍ）を、比較例５〜８
では窒化珪素粉末（粒度０，１〜０．５ｍｍ）を使用し
た。ＨＩＰ処理の圧力１時間、雰囲気は、それぞれ１０
０ＭＰａ、 １時間とし、雰囲気は実施例５〜８では
窒素ガス、比較例５〜８ではアルゴンガスとし、得られ
た高硬度珪酸含有多成分ガラスの硬度および処理温度を
表２に示した。ガラスの硬度はビッカース硬度計を用い
て荷重２５ｇで測定した。
実施例１〜４で用いたものと同種の珪酸含有多成分ガラ
スを、第２図に示すようにＨＩＰ処理用カーボンルツボ
内にセントした。この時、充填粉末は実施例５〜８では
炭素粉末（粒度０．１〜０．５ｍｍ）を、比較例５〜８
では窒化珪素粉末（粒度０，１〜０．５ｍｍ）を使用し
た。ＨＩＰ処理の圧力１時間、雰囲気は、それぞれ１０
０ＭＰａ、 １時間とし、雰囲気は実施例５〜８では
窒素ガス、比較例５〜８ではアルゴンガスとし、得られ
た高硬度珪酸含有多成分ガラスの硬度および処理温度を
表２に示した。ガラスの硬度はビッカース硬度計を用い
て荷重２５ｇで測定した。
なお、ＨＩＰの昇ｌａ Ｓ降温の速度は２００℃／ＩＩ
「とした。
「とした。
［発明の効果］
本発明のように、珪酸含有多成分ガラスを炭素粉末の中
にうめこんで、窒素ガス雰囲気内で高温。
にうめこんで、窒素ガス雰囲気内で高温。
高圧で処理することにより、
・初期形状をほぼ保ったまま
・短時間で、容易に
・高硬度珪酸含有多成分ガラスが製造出来る。
第１図はホットプレスによる、第２図はＨＩＰによる本
発明の実施状況の一例を示す概念図である。 ■■・・・珪酸含有多成分ガラス ■■・・・炭素粉末 ■・・・・・・カーボン押し型 ■・・・・・・カーボンバンチ ■・・・・・・カーボンルツボ 特許出願人 東洋・！す達工業株式会社第１図 第２図
発明の実施状況の一例を示す概念図である。 ■■・・・珪酸含有多成分ガラス ■■・・・炭素粉末 ■・・・・・・カーボン押し型 ■・・・・・・カーボンバンチ ■・・・・・・カーボンルツボ 特許出願人 東洋・！す達工業株式会社第１図 第２図
Claims (1)
- 珪酸含有多成分ガラスの周囲に炭素粉末を充填し、該ガ
ラスを窒素ガス雰囲気内で、軟化点以上に加熱し、かつ
１０ＭＰａ以上に加圧することを特徴とする、高硬度珪
酸含有多成分ガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15649487A JPS643022A (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Production of silicon-containing multicomponent glass of high hardness |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15649487A JPS643022A (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Production of silicon-containing multicomponent glass of high hardness |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH013022A true JPH013022A (ja) | 1989-01-06 |
| JPS643022A JPS643022A (en) | 1989-01-06 |
Family
ID=15628978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15649487A Pending JPS643022A (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Production of silicon-containing multicomponent glass of high hardness |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS643022A (ja) |
-
1987
- 1987-06-25 JP JP15649487A patent/JPS643022A/ja active Pending
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