JPS62123043A - 赤外領域において良好な熱安定性および可変透過性を有する透明有色ガラスセラミツク - Google Patents
赤外領域において良好な熱安定性および可変透過性を有する透明有色ガラスセラミツクInfo
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- JPS62123043A JPS62123043A JP61253503A JP25350386A JPS62123043A JP S62123043 A JPS62123043 A JP S62123043A JP 61253503 A JP61253503 A JP 61253503A JP 25350386 A JP25350386 A JP 25350386A JP S62123043 A JPS62123043 A JP S62123043A
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
し褐色から暗赤色をヱし、0.8〜2゜6マイクロの赤
外領域において可変的に調整可能な透過性[a var
iabty adjustable transmis
sion]を有し、さらにホラ1〜プレート類の製造に
関して好ましいガラスセラミックに関する。
−類として使用されるガラスセラミックは、既λ口であ
り、商業的に有益である。これらのすべてのプレート類
は、T i 02 、MnO2,Fe2O3、N io
、coo、Cr203 、V205およびCub、(T
iO2はその核生成反応のため常に使用される)のよう
な着色性酸化物によって着色された、耐熱性石英[hi
gh−temper’atUre−quartz ]固
溶体が含まれるガラスセラミックに基づいている。これ
らの着色性酸化物による容色効果は、言わば可視波長領
域における吸収で必るが、十分に研究されている。例え
ば、可視波長領域において、透過に対するcoo、Cr
203 、N iOおよびFe2O3個々のまたC00
とMnO2およびCuOの結合による効果が西ドイツ公
開公報第1896858号に記載されている。
00〜700nmにおける光透過に関するCOO。
CuOからのそれぞれの有用な酸化物対の結合の効果が
研究されている。加えて、透過に関するV205の効果
と同様に三つの酸化物N;O,C○OおよびFe2O3
の効果も記載されている。
ラミックは赤外領域における良好な透過性を有すると言
われる。
する4つの酸化物coo、N !O,Fe203および
Mr102の結合効果が記載されている。
透過は、赤外線透過がときどき10%以下になるが、7
00〜800nmの波長領域において観察される。
の色合いがT i 02にV205を加えることによっ
て形成される褐色のガラスセラミックが記載されている
;そしてそれは存在する唯一の着色性酸化物は、低)震
度のFe2O3でめる。この透過は十分に特徴を表わさ
れていない、そしてそれはただ単に褐色は厚さ5mmの
試料におけるラムダ=8QQnmの透過の測定によって
特徴が表わされるべきであると仮定できる。赤外線領域
における透過に関するデータは存在しない。
英固溶木含有ガラスセラミックの可視領域にあ【プる、
着色性酸化物の透過に関する影響は十分に研究がなされ
ている、しかし、結果書類のいくつかは不十分である。
において紫ないしあるいは褐色から暗赤色を呈する約4
mmの厚さのホラ]・プレート類を製造することは可能
である。
$15るいはそれと同様な適用として使われる時、加熱
要素は作用している間はたやすく見ることができるが停
止状態では料理用表面によって隠される。
における透過に関する着色性酸化物の影響は、ただ非常
に不完全にしか研究されていない。
り市販されているガラスセラミック料理用表面(コーニ
ング D−ド9632)に関して、V205 テ着色さ
れたガラスセラミックは1から2.6マイクロの赤外線
領域において非常に高い透過を有することが知られてい
る、すなわち厚さ4mmの試料において約80%と言わ
れている。反対に酸化物CoO、N iO,MnO2お
よびFe2O3の結合によって着色された、ショット
カンパニー[5chott Co、コよりセラノ[CE
RAN ]という名で売られているガラスセラミック料
理用表面は、厚さ4mm試料に対して1.6マイクロの
波長で10%以下という、非常に低い赤外線透過を用い
ている。
験は、赤外線透過カリ31理システムの高い効率、言わ
ば短かい料理時間および低エネルギー消費などに関する
唯一の決定因子ではないことを示す。加熱要素(温度リ
ミッタ−[temperatlJrelimiter
]を有する)、料理用表面および料理用具はユニットと
して連体しているとみなされなければならないというこ
とは西ドイツ特許第2437026@で既に示されてい
る。
料理される食物までの熱流出に対する決定因子はなべ底
の質、すなわち吸収および反射の特性、平面性および料
理過程の間の熱源に対する垂直的運動である。なべか有
効な熱エネルギーを吸収しなくなればなる程(およびそ
の反対に)、そのエネルギーは、特定要求温度に設定さ
れた温度リミッタ−のスイッチが切れるまで加熱要素に
ますます戻される。
移動された熱エネルギーの比率は料理用表面の透過性特
性に依存する。なべ底も同様に熱上昇しながら熱伝導お
よび料理用表面の二次放射によって熱せられる。ざらに
、反則するなべ底の場合は、逆エネルギー移動が料理表
面の関数として生じる。
メーション(Schott −Information
) 2/84の両者において、このような料理システ
ムの最適化は、特になべの性質が違うために、非常に難
かしく、そして料理用表面の赤外線透過を変えることに
よって単に成し遂げられないことが論証された。
赤外線透過は確実に有害な条件になりえ、結果としてな
べ底の運動は有害に影響を及ぼされるかあるいは、もし
なべに吸収されない多飛な熱エネルキーは、料理用表面
を通して反射し、もどされるならその結果料理中極めて
しばしば温度リミッタ−スイッチが切れた状態になる。
率に関してなベナブシステムの依存をなるべく除くため
に、それ故、西ドイツ特許第2437026号は、ガラ
スセラミックに放熱−吸収エナメル層を上側に被覆する
ことか提唱されている。
適吸収の選択的調整も可能である。これは、エナメルが
ただ単に装飾の目的として使われるだけでなく、もつ〆
自由に選択されることができるという利点を持っている
。
、完全とみなされることはできない。将来、現在の料理
用表面加熱要素の特性と異なる放射特性を有し、および
/または異なるラジェータ一温度J′3よび特性のいく
つかの加熱範囲よりなる加熱システムが明瞭に予期され
ることができる。
表面の開発について考慮すべさである。
な場合においてホットプレートの異なる11さを1創る
ために、可視および赤外領域にあける上記放射透過の調
製可能性に関しとりまとめることができることは有利な
ことて必ろう。
れると、たとえ低出力でも加熱要素は目に見ることがで
きるが目はくらまず、特に、有害な放射から保護され、
さらに、加熱要素への通電を止めると、それは反射にお
いて黒色をヱするプレー1−により隠されるという再投
領域における光透過パターンを有するガラスセラミック
組成物を提供することにある。
理用表面およびなべにおける種々の特徴が異なる全体の
加熱システムを最適化するような着色性酸化物の異なる
金遣によって、透過が可変的に調整可能であるガラスセ
ラミック組成物を提供することにある。
おいて生じる温度/時間応力に関して十分な安定性を有
する耐熱性石英固溶体含有ガラスセラミックを1(?供
することにおる。
他の目的、本発明の特徴および利益は、本発明に屈する
それらの巧みな技術において、より十分に明白になるで
あろう。
および有利な点は、800nmから2.6マイクロの赤
外領域における)j過が種々調整可能て必り、その組成
(小咄%)が62〜68%のSiO2.19.5〜22
.5%の△1203.3゜0〜4.0%のL:20.1
.5〜3.5%のBaO,0,5〜2.5%のZnoお
よび1,5〜5.0%のTiO1加えて重量存在する他
の可能な酸化物を有し、そして色がMnO2、Fe20
3 、coo、N io、V205およびCr2O3に
よって生じる、耐熱性石英固溶体含有の透明な有色ガラ
スセラミックを提供することによりひとつの見地におい
て達成される。このガラスセラミックは、680’Cか
ら920℃の間の熱処理により出発ガラスより変化させ
られる。
方法で600nm付近までの可視領域におりる強力な吸
収および赤外領域における可変吸収か同時に達成され得
ないから、以前に使用された着色性酸化物の結合を拡大
さ′Iiなけれ(Sならない。
性酸化物については、600nm付近まで強く吸収し、
かつ10QQnm付近からは非常に透明で必り、その酸
化物Cr2O3は失透温度を生じさせかつ連合されたカ
ラスか処理され1qない故にCr2O3は非常に低濃度
でのみ使用され得る。
題が残っている、すなわち、より低い赤外透過を有する
組成物がN !−02,cooおよびFe2O3のよう
な他の酸化物を加えることによつで調製されうるのに反
して、v205のみ含有の組成は高い赤外透過としての
適用として使用され得る。
原子価のいくつかの酸化物を形成し、そしである酸化状
態から他の状態への遷移は、還元−酸化平衡のほんのわ
ずかな変化によって生じ得る。このように、v205と
他の多価陽イオンとの結合において、バナジウムの原子
価およびそれによる色変化は、酸化−還元平衡における
少しの変化においてさえも予期される。さらに、V20
5含有ガラスセラミツクの研究は、耐熱性石英固溶体安
定性に関し有害な効果をおよぼすことを示している。例
えば、米国特許第4,211,820@は、逆反応は考
えられないが、v205は耐熱性石英固溶体相からキー
タイト[Keatite ]固溶体相(同様に耐熱性思
切輝石[high−temperature−sp。
促進するらしいという事実を具申している。パンフォル
スト[panhorst ]とウイツシエルハウス[旧
chelhaus] (ゲラステケン、ピア1.
[Glastechn、 Ber、、 ] 56K
(1983)、Vol、1. Di)、 572〜
577)の論評において、無色ガラスセラミックと比較
すれば、一般にN ro、coosよびFe2O3の着
色性酸化物と結合したV205は変化を促進することも
示されている。
膨張係数の増加および色の変化に阻隔する。使用中の熱
膨張係数および色の変化は非常に狭い限定の中において
のみ耐え得るので、耐熱性石英含有ガラスセラミックか
らキータイト固溶体含有ガラスセラミックへの変化のよ
り速い開始は、料理用表面としてのv205含有組成物
の適用が損なわれることを意味する。
る;すなわち西ドイツ特許第2429563号において
明確化されたセラミック形成プログラムが何回か行なわ
れた、そして20’Cから700℃の間の一次熱膨張係
数の変化、α20/700・は、いくつかの変化過程の
関数として決定された。他の基準は、ショットインフォ
メーション2/84 [SChott−Informa
tion 2/84 ]に指示されl)る;すなわちこ
れによると、ガラスセラミックは特性の顕著な変化なし
に825℃において35時間の量温度一時間処理に耐え
るべきである。
N i O,CoO、Mn2O3およびFe2O3の結
合によって可能である。組成範囲を見つけ出すことが今
可能となる。本発明における組成を次の範囲に示す: 有益な範囲 好ましい範囲 S ! 02 62〜6864〜66A l
203 19.5〜22.5 21〜22
Li20 3.0〜4,0 3.4〜3.
8N 820 0.0〜1.0 0.6〜0
.8K2O 0.0〜i、o o、o
〜0.3Na2O+K2O 0.5〜1.5 0.7
〜1.1ZnO0.5〜3.5 2.0〜2.8Ca
OO,Q 〜1.0 0.0〜0.2BaO十〇aO
1,5〜4.0 2.0〜3.0Mg0
O,0〜O650,0〜0.22nO0,5〜2.
5 1.0〜1.6l−iQ2 1.
5〜5゜0 2.0〜2.8Z rQ2
0.0〜3.0 1.0〜1.8T i 02
+ Z r 02 3.5〜5.5 3.5〜5
.5M n 02 0.0〜0.40
0.0〜0.15Fe203 0.0〜0.2
0 0.0〜0.15coo o、o
−0,300,0〜0.3ONiQ
O,0〜0.30 0.0〜0.30V205
0.0〜o、ao o、o〜0.60Cr
2Q3 0.0〜0.20F
O,0〜0.20Sb203 0
.0〜2.0 0.8〜1.6A3203
0.0〜2.0 0.8〜1.6Sb203 +
AS203 0.5〜2.5 0.5〜2.5゜本発明は、次の
様に特徴づけられる。
熱膨張係数および湿度応力により透過の変化が少なく、
800nmから2.6マイクロの赤外領域における透過
が可変的に調整可能であり、オ質的に次の組成(重量%
)により、そして68C℃から920℃の間の熱処理に
よって本ガラスtラミック出発ガラスから変化した耐熱
性石英固澤体含有透明有色ガラスセラミック: 3iQ2 62〜68A1203
19.5〜22.5Li2O
3.0〜4.0Na20 0.
0〜1.OK20 0.0〜1.0
Na2O+K2O 0.5〜1.58aO1,5
〜3.5 CaQ O,0〜1.0BaO+
CaO1,5〜4.0 MCl0 0.0〜0.52nO0
,5〜2.5 TiO2 1.5〜5. OZl”
02 o、C)−3,OTiO2+Z
r○2 3.5〜5.5MnO2
0.0〜0.40: Fe203
0.0”0.20CoO
O,0〜0.30x;o
o、o〜0.30’−V2O50,0〜0.80 Cr203 0.0〜0.20F
0.0〜0.20Sb2
03 0.0〜2. 0AS203
0.0〜2. 03b203+A3
203 0.5〜2.5。
ガラスセラミック: SiO264〜66 Al2O3 21〜22Li20
3.4〜3.8Na2O
0.6〜0.8K2O 0.
0〜0.3Na2O+K2O 0.7〜1.1
BaO2,0〜2.8 CaO0,0−0,2 BaO+CaO2,0〜3.0 MqO0,0−0,2 2nO1,0〜1.6 Tio2 2.0〜2.82rO21,0
〜1.8 T i 02 +ZrO23,5〜5.5MnO2
0.0〜0. 15Fe203
0.0〜0.15CoO
0.0−0.3ONiOO,C)−0,30 V205 0.0〜0.60Sb
203 0.8〜1.6AS203
0’、8〜1.6。
ラスセラミック: SiO2 64.50 A1203 21.40 Li2O 3.6O Na20 0.60 K2O 0.15 BaO2,30 ZnO1,20 TiO2 2.35MnO20.
0〜0.40Fe2O30.0〜0.2
1.60MnO2 0.
17Fe203 0.18CoO
O,23NiO0,29Sb
203 1.50。
ラスセラミック: SiO265,20 Al2O3 21.20Li20
3.70 Na2O 0.60 K2O 0,20 BaO2,30 ZnO1,50 1−iQ2 2.35MnO20.
0〜0.40Fe2O30.0〜0.2
1.45MnO20,15Fe203
0.09CoO
O,12NiO0,15 V205 0.15Sb203
1.00。
ラスセラミック: SiO265,40 Al2O3 21.10Li2O
3.5O Na20 o、a。
0.08Fe203
0.04CoO 0.07NiQ
O,10V205
0.45Sb203 1
.000(6)本質的に次の組成から成る上記第1項に
記載のガラスセラミック: SiO264,90 Al2O3 21.80Li2O
3.50 Na2O 0.75 K2O 0.05 BaO2,40 ZnO1,20 TiO2 2.45 MnO20.0〜0.40Fe2O3 0.0〜0.2 1.60MrlO2
o、oaFe203 0.06 CoO 0.07NiO0,09 V205 0.25 Sb203 、 1.10。
ラスセラミック: SiO2 65.30 A I20s 21.20Li2O
3.70 Na2O 0.60 K2O 0.20 BaO2,30 ZnO1,45 TiO2 2.30 ZrO21,45 MnO20,03 Fe203 0.05 CoO 0.05NiO0,04 V205 0.30 Sb203 1.00。
ラスセラミック: 3i02 65.00Al2O3
21.40Li20
3.60Na2O 0.70
K2O 0.25BaO2,
35 ZnO1,30 TiO2 2.25MnO20.
0〜0.40Fe2O30.0〜0.2
1.60Fe2 03
0.03V2 05 0.4
0Sb203 1.200(9)
熱源と料理される物質間の熱交換用の熱交換用の料理用
表面を有する料理用具において、料理用表面が本質的に
上記第1項のガラスセラミックから成る改良。
の料理用具。
スの分析組成を示す。しかしながら、データは、ガラス
セラミック出発ガラスおるいはガラスセラミックにおけ
るこれらの酸化物の原子価表示を与えはしない。
スセラミックのいくつかの性質は第1表および第2表に
おいていくつかの実施態様として示される。ガラス工業
において標準化されている原料を使うことによって、出
発ガラスは172リットル石英陶器るつぼ中1620℃
で融解し、]620’Cで2時間清澄化し、白金るつぼ
中1550℃付近で3時間均質化することによって融解
される;その後約120X80X20mmのキャスティ
ングは、調製され、660’C付近で開始し、焼鈍炉に
おいて室温に冷却される。ガラスセラミックの性質を研
究するために、試料は毎分4℃で720℃まて加熱され
、720’Cにおいて1時間一定に保持される、毎分2
℃で880’Cまで加熱され、880’Cにおいて90
分一定に保持されそして、最後に炉のスイッチを切って
室温まで冷却された。
を用いることによって本発明を最も広い範囲まで利用す
ることができると信じられる。それ故、以下の好ましい
実施態様は、単に例示として構成されたものであって、
本発明の他の部分を何ら限定するものでない。以下の例
において、温度は今後セ氏度に訂正されないで示されて
いる:すなわちもし伯に表示されていな【プれば、すべ
ての部およびパーセンテージは重層「よるものである。
撃に対する抵抗の点から選ばれ、これらはホットプレー
ト類および料理用表面として使い得ることを示す。実施
例1および2の組成物は、本発明における、組成範囲外
にあるが、実施例3から8までは本発明を示す。
る組成範囲内にあり、モして料理様表面として使われか
つ市販されているガラスセラミックに相当する。このガ
ラスセラミックは標準放射加熱要素として使われる時、
効果的であることが実証されている、しかし、相対的に
強力な加熱要素の開発に関し、このガラスセラミックの
長期安定性において改善の余地がある:すなわちこれは
、−次膨張係数α200/700・にあける変化、およ
び前記セラミック形成プログラムに阻隔し、825℃で
35時時間法焼戻しに4つの変化過程における透過の変
化のためで必る。
。すなわち、我々の試験はこのガラスセラミックが、長
期間応力の条件下における色の不変性および一次膨張係
数の不変性に関し重要な問題に直面したことを示してい
る。これは第2表に示される結果より確められる。’′
gなりら、4つの変化過程後および825℃で35時間
焼戻し後の両方で、α200/700・および透過が相
当に変化している。
よび付加的な焼戻し俊の一次膨張係数の良好な不変性お
よび透過の少ない変化を示す。加えてこれらの例は16
00nlllの波長における透過か可変的に調製可能で
ある;すなわら、赤外透過が実施例の系において、実施
例3の7%から実施例8の80%まで一様に増加するこ
とを示す。
よび/または例の中でこれらの特別に用いられた作用す
る条件を変えることによって同様に成功を繰り返すこと
ができる。先の記述から当業者は、根本的特有なそれを
、本発明の精神および範囲から離れることなしに容易に
確かめることができる、そして多用な使用および条件を
応用することによって多用な変化と加減を作り出すこと
ができる。
ラミックホットプレート製造における使用に適合した工
業的に有益な組成を供給するものである。
Claims (10)
- (1)特にホットプレート製造に対して、その中に一時
熱膨張係数および温度応力により透過の変化が少なく、
800nmから2.6マイクロの赤外領域における透過
が可変的に調整可能であり、本質的に次の組成(重量%
)により、そして680℃から920℃の間の熱処理に
よって本ガラスセラミック出発ガラスから変化した耐熱
性石英固溶体含有透明有色ガラスセラミック: SiO_2 62〜68 Al_2O_3 19.5〜22.5 Li_2O 3.0〜4.0 Na_2O 0.0〜1.0 K_2O 0.0〜1.0 Na_2O+K_2O 0.5〜1.5 BaO 1.5〜3.5 CaO 0.0〜1.0 BaO+CaO 1.5〜4.0 MgO 0.0〜0.5 ZnO 0.5〜2.5 TiO_2 1.5〜5.0 ZrO_2 0.0〜3.0 TiO_2+ZrO_2 3.5〜5.5 MnO_2 0.0〜0.40 Fe_2O_3 0.0〜0.20 CoO 0.0〜0.30 NiO 0.0〜0.30 V_2O_5 0.0〜0.80 Cr_2O_3 0.0〜0.20 F 0.0〜0.20 Sb_2O_3 0.0〜2.0 As_2O_3 0.0〜2.0 Sb_2O_3+As_2O_3 0.5〜2.5。 - (2)本質的に次の組成から成る特許請求の範囲第1項
に記載のガラスセラミック: SiO_2 64〜66 Al_2O_3 21〜22 Li_2O 3.4〜3.8 Na_2O 0.6〜0.8 K_2O 0.0〜0.3 Na2O+K_2O 0.7〜1.1 BaO 2.0〜2.8 CaO 0.0〜0.2 BaO+CaO 2.0〜3.0 MgO 0.0〜0.2 ZnO 1.0〜1.6 TiO_2 2.0〜2.8 ZrO_2 1.0〜1.8 TiO_2+ZrO_2 3.5〜5.5 MnO_2 0.0〜0.15 Fe_2O_3 0.0〜0.15 CoO 0.0〜0.30 NiO 0.0〜0.30 V_2O_5 0.0〜0.60 Sb_2O_3 0.8〜1.6 As_2O_3 0.8〜1.6。 - (3)本質的に次の組成から成る特許請求の範囲第1項
に記載のガラスセラミック: SiO_2 64.50 Al_2O_3 21.40 Li_2O 3.60 Na_2O 0.60 K_2O 0.15 BaO 2.30 ZnO 1.20 TiO_2 2.3 0 ZrO_2 1.60 MnO_2 0.17 Fe_2O_3 0.18 CoO 0.23 NiO 0.29 Sb_2O_3 1.50。 - (4)本質的に次の組成から成る特許請求の範囲第1項
に記載のガラスセラミック: SiO_2 65.20 Al2O_3 21.20 Li_2O 3.70 Na_2O 0.60 K_2O 0.20 BaO 2.30 ZnO 1.50 TiO_2 2.30 ZrO_2 1.45 MnO_2 0.15 Fe_2O_3 0.09 CoO 0.12 NiO 0.15 V_2O_5 0.15 Sb_2O3 1.00。 - (5)本質的に次の組成から成る特許請求の範囲第1項
に記載のガラスセラミック: SiO_2 65.40 Al_2O_3 21.10 Li_2O 3.50 Na_2O 0.80 K_2O 0.25 BaO 2.35 ZnO 1.30 TiO_2 2.25 ZrO_2 1.58 MnO_2 0.08 Fe_2O_3 0.04 CoO 0.07 NiO 0.10 V_2O_5 0.45 Sb_2O_3 1.00。 - (6)本質的に次の組成から成る特許請求の範囲第1項
に記載のガラスセラミック: SiO_2 64.90 Al_2O_3 21.80 Li_2O 3.50 Na_2O 0.75 K_2O 0.05 BaO 2.40 ZnO 1.20 TiO_2 2.40 ZrO_2 1.60 MnO_2 0.08 Fe_2O_3 0.06 CoO 0.07 NiO 0.09 V_2O_5 0.25 Sb_2O_3 1.10。 - (7)本質的に次の組成から成る特許請求の範囲第1項
に記載のガラスセラミック: SiO_2 65.30 Al_2O3 21.20 Li_2O 3.70 Na_2O 0.60 K_2O 0.20 BaO 2.30 ZnO 1.45 TiO_2 2.30 ZrO_2 1.45 MnO_2 0.03 Fe_2O_3 0.05 CoO 0.05 NiO 0.04 V_2O_5 0.30 Sb_2O_3 1.00。 - (8)本質的に次の組成から成る特許請求の範囲第1項
に記載のガラスセラミック: SiO_2 65.00 Al_2O_3 21.40 Li_2O 3.60 Na2O 0.70 K_2O 0.25 BaO 2.35 ZnO 1.30 TiO_2 2.20 ZrO_2 1.60 Fe_2O_3 0.03 V_2O_5 0.40 Sb_2O_3 1.20。 - (9)熱源と料理される物質間の熱交換用の料理用表面
を有する料理用具において、料理用表面が本質的に特許
請求の範囲第1項のガラスセラミックから成る改良。 - (10)ホットプレートの形態である特許請求の範囲第
9項に記載の料理用具。
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