JPH0349161B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、電気絶縁体用強化ガラス誘電体の製
法に係る。 一般に使用されている方法に従えば、ガラス誘
電体に熱焼入処理（thermal tempering）を施す
ことにより、該誘電体の表面に高い圧縮応力を与
えその内部に高い引張応力を与えることができ
る。この結果誘電体の機械的抵抗は焼なましガラ
ス（annealed glass）に比較して著しく改良さ
れ、特にすぐれた引張強度を示す。しかし乍ら、
ある場合、例えば激しい衝撃時には高い内部応力
が生じその結果誘電体の殆ど全体に破裂が生じる
ことが確認されている。この誘電体の破裂は絶縁
体の残留機械的強度に格別或いは危険な影響を及
ぼすものではないが、その漏洩線は電極間の空間
で遠ざけられる。 本発明の目的は、引張強度に損傷を与えること
なく衝撃抵抗が改良された誘電体から絶縁体を形
成することである。 本発明の目的は、また、電気絶縁体用強化ガラ
ス誘電体の製法を提供することであり、該方法
は、第１段階として該誘電体に燃焼入を施して
200MPa〜400MPaの範囲の最大表面圧縮応力と
100MPaより大きい最大内部引張応力とを生じさ
せ、第２段階として、前記熱焼入れによる最大表
面圧縮応力及び最大内部引張応力を50％〜80％緩
和し次いで最大表面圧縮応力が増大して200MPa
〜500MPaとなり且つ最大内部引張応力が10MPa
〜50MPaとなるような温度及び時間の条件下で
該誘電体の少なくとも一部に化学的焼入
（chemical tempering）を施すことを特徴とす
る。温度はガラスが変形するオーダであり、前記
条件下における化学的焼入処理はイオン交換によ
り数10マイクロメータの拡散深度にまで達する。
留意すべき点として、上述の方法は厚さ10mmのオ
ーダの絶縁体用ガラス誘電体に適用される。該方
法は、かなり大きい熱焼入応力及び特に処理温度
に関する化学的焼入の上記したような条件に耐え
得ない薄型ガラスには適用されず、たとえ適用し
たとしてもイオン交換による拡散深度はまつたく
不十分となる。 本発明の構成上、化学的焼入れは、熱焼入され
た誘電体上に室温でアルカリ塩を主成分とする溶
液を塗布し、該誘電体を乾燥させ、300℃〜500℃
の範囲の温度で数時間加熱することによつて実施
される。 他の可能な化学的焼入方法については後述す
る。本発明の目的はまた、上述の方法によつて得
られた誘電体から形成された電気絶縁体を提供す
ることである。該誘電体は、上記２種類の焼入れ
を施されたゾーンが、 −熱焼入のみを施された絶縁体の表面圧縮応力よ
りも大であるかまたこれに等しい極めて大きい
表面圧縮応力を有し、しかもこれが１mm以上の
厚さにまで及び、 −上記の厚さ以上の部分では、熱焼入のみを施さ
れた絶縁体の引張応力よりもかなり小さい内部
引張応力を有する ことを特徴とする。 この結果、本発明に従つて処理された絶縁体の
ゾーンは、引張強度に損傷を与えることなく衝撃
抵抗が改良されるのである。 本発明の他の特徴及び利点は、平均厚さ10mmの
ソーダ石灰ガラス板に適用された本発明方法の実
施例に関する以下の記載から明らかになろう。 第１，２及び３図は、３個のサンプルＡ，Ｂ，
Ｃに於ける応力分布曲線（単位：メガパスカル
MPa）を示すものであり、 −サンプルＡは先行技術の熱焼入を施したもの、 −サンプルＢは化学的焼入を施したもの、 −サンプルＣはサンプルＡと同様に熱焼入を施し
た後にサンプルＢと同様に化学的焼入を施した
ものである。 サンプルＡは加圧空気の通風により熱焼入を施
した。曲線Ａは誘電体Ａの引張応力および圧縮応
力の分布を示す。 サンプルＢは以下の条件下で化学的焼入れを施
した。すなわち室温で以下の組成： H₂O：77％ 澱粉：３％ KNO₃：８％ K₂HPO₄：12％ を有する溶液中に焼なまされたサンプルを浸漬し
た。 この溶液はガラスを極めて良好に濡らし、導電
体は調節可能な粘度を有する液体フイルムで完全
に被覆される。乾燥処理を行つた後、450℃の温
度で８時間熱処理を行う。 第２図の曲線Ｂは、誘電体Ｂの引張応力及び圧
縮応力の分布を示す。 サンプルＣはＡと類似の熱処理を施した後、Ｂ
と類似の化学的処理を施した。曲線Ｃで示される
ように、サンプルＣでは非常に有利な応力分布が
得られ、この分布は実質的にＡ及びＢの各分布の
代数和と異なり、以下のように所望の機械的特性
をサンプルＣに与える。即ち、一方で内部引張応
力は比較的小であるため激しい衝撃時の破裂が回
避され得、他方では表面圧縮応力が比較的大きく
且つ比較的深いところまで及ぶので、このガラス
は非常に良い引張強度をもつていることになる。 当然のことながら熱焼入れ及び化学的焼入れの
各条件は上記した例に限定されない。 熱焼入の条件は、ガラスの組成及び送風空気の
温度、相対湿度に応じて変更し得る。 化学的焼入に使用される溶液は下記の組成（重
量パーセントで示す）： H₂O：70％〜90％ 澱粉：２％〜10％ KNO₃：４％〜12％ K₂HPO₄＋KCl＋K₂SO₄：４％〜20％ から選択され得る。 澱粉は、同等の乳化可能な膠剤型の任意の結合
剤で置き換えてもよい。 加熱は数時間持続され得、その温度は300℃〜
500℃の範囲であり得る。 こうして処理条件を換えることにより３種の誘
電体A′，B′，C′が得られる。該誘電体A′，B′，
C′の機械的特性を下記第表に示す。

【表】 本発明で実施される化学的焼入方法は以下の利
点を有する工業的工程であることに留意された
い。 即ち、 −出発物質が溶液なのでアルカリ塩と有機結合剤
との使用量は少量である。 −乾燥後のフイルムの接着性は極めて良好である
ため、処理ゾーンの操作が容易である。 −ガラス内のイオン拡散深度は、他の既知の化学
的焼入れ方法、例えば粉末状の塩の混合物をス
プレイして該粉末の少なくとも一部が溶融する
に十分な温度まで加熱する方法、または所定の
試薬で飽和した熱い溶液を冷たい誘電体にスプ
レイする方法により得られる拡散深度に匹敵す
る。 本発明方法の実施方法の委細に拘らず、得られ
る誘電体C′は誘電体Ｃと同種の機械的特性を有す
る。 本発明の改良に従えば、化学的焼入れ中に処理
ゾーンに電界を加えることにより化学的焼入のイ
オン交換を更に強化することができる。 絶縁体はその全体に本発明の処理を施してもよ
いし、或いはまた激しい衝撃を受け易い部分にの
み本発明の二重焼入れを施してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１乃至３図は、３個のサンプルＡ，Ｂ，Ｃの
応力分布曲線（単位：メガパスカル）である。 ｅ……厚さ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 200MPa〜500MPaの最大表面圧縮応力と
   10MPa〜50MPaの最大内部引張応力とを有し、
   且つ厚さ１mm以上の表面圧縮応力層を有する電気
   絶縁体用強化ガラス誘電体の製造方法であつて、 ガラス誘電体を熱焼入れして、ガラス誘電体に
   200MPa〜400MPaの最大表面圧縮応力と
   100MPaより大きい最大内部引張応力とを生じさ
   せる段階と、 前記熱焼入れにより生じた最大表面圧縮応力及
   び最大内部引張応力を50〜80％緩和し次いで最大
   表面圧縮応力が増大して200MPa〜500MPaとな
   り且つ最大内部引張応力が10MPa〜50MPaとな
   るように、熱焼入した前記ガラス誘電体の少なく
   とも一部分にアルカリ塩を含有する溶液を室温で
   塗布し、乾燥し、更に300〜500℃の温度で加熱す
   ることから成る化学的焼入れを実施する段階とを
   包含することを特徴とする方法。 ２ 化学的焼入れ処理中に、該処理ゾーンに電界
   を加えることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の方法。 ３ アルカリ塩を主成分とする溶液は下記の組成
   （重量パーセントで示す）： H₂O：70％〜90％ 澱粉：２％〜10％ KNO₃：４％〜12％ K₂HPO₄＋KCl＋K₂SO₄：４％〜20％ を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の方法。 ４ 前記溶液は下記の組成（重量パーセントで示
   す）： H₂O：77％ 澱粉：３％ KNO₃：８％ K₂HPO₄：12％ を有することを特徴とする特許請求の範囲第３項
   に記載の方法。