JPS62182135A - 赤外線透過ガラスセラミツクスおよびその製造方法 - Google Patents

赤外線透過ガラスセラミツクスおよびその製造方法

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JPS62182135A JP61022103A JP2210386A JPS62182135A JP S62182135 A JPS62182135 A JP S62182135A JP 61022103 A JP61022103 A JP 61022103A JP 2210386 A JP2210386 A JP 2210386A JP S62182135 A JPS62182135 A JP S62182135A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は赤外線透過ガラスセラミックスに関し。
特に調理器のトッププレートとして用いるに適したこの
種がラス↓ラミックスおよびその製造方法に関するもの
である。
〔従来技術〕
特公昭60−54896号(米国特許第4.211,8
20号)に示されるように、調理器のトッププレートと
して結晶化ガラスを用いることは公知である。上記特許
公報に示される結晶化ガラスは2重量%で2.5〜4.
51 Li2O、1〜2%Mg0 。
1〜2%Zn0 、19.!5〜21%Al2O3# 
66.5〜68 % SiO2 F 4〜5%T t 
O2および0.02〜0.2%v205を含み、その合
計が全組成の少なくとも98チからなっている。同結晶
化ガラスは2表面層にβ−石英固溶体結晶が析出され内
部にβ−スポジュメン結晶が析出されており、β−石英
固溶体結晶の熱膨張率がβ−スポジュメン結晶のそれよ
り低いため1表面圧縮が生じ、これによって機械的強度
を高めたことを特徴としたものである。
また、同特許公報記載の結晶化ガラスは、5mm厚にお
いてウオームブラウンの着色を呈し、 SOOnm波長
の光の透過率が20〜60%であるとしている。
〔従来技術の問題点〕
上記特許公報のガラスでは、β−スポジュメン結晶を析
出させているが、このようにβ−スポノユメン結晶が析
出すると結晶化ガラスが白濁化して、外観上問題がある
ばかりでなく、赤外線透過率が損なわれる。赤外線透過
率が損なわれると。
調理器の発生手段がそのトッププレートを透して識別で
きないため、火傷等の危険がある。
〔発明の目的〕
本発明の主な目的は、β−石英固溶体結晶のみを析出し
約3=厚で500 nm以下の可視光透過率が5チ以下
、 1500 nmの赤外線透過率が80%以上であり
、 20000 psi以上の曲げ強度を有しており、
外観が黒色であるため汚れが目立たず1発熱手段が作動
している時には、それをトッププレートを透して視覚で
確認できるため安全で、且つ熱効率の良い赤外線透過ガ
ラスセラミックスおよびその製造方法を提供することで
ある。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明の上記目的は、 SiO2Al2O5−Li20
系ガラスにV2O5を0.03〜0.5 % 、 Zn
Oを0.1〜0.9 % 。
MgOを0.1〜0.9%g Na2Oを0.1〜1%
の範囲に厳しく限定して含有せしめ、且つ熱処理工程を
充分にコントロールすることによって達成される。
V2O5は着色成分であり、これによって黒色に着色し
たガラスセラミックスは、わずかに赤色可視光を透過す
るためその下に配置されている発熱手段が作動している
時には、トッププレートを透してそれを視覚で確認でき
る。V2O5による着色は。
ガラス成形体段階では発現せず、このガラス成形体を熱
処理結晶化を完了させることにより初めて黒色を呈する
が、赤外線透過率の高いガラスセラミックスを得るため
には熱処理工程を充分にコントロールする必要がある。
即ち熱処理工程において結晶化の進行が速すぎたり、結
晶サイズが大きくなりすぎると結晶化後の色調に白い濁
りが発生し易くなり、赤外線透過率が著しく減少するた
め熱処理工程、すなわち具体的には核形成工程、結晶化
工程を限定された範囲の温度2時間で行なうことが重要
である。
また白い濁りの発生は、 Li2Op ZrO及びMg
Oの含有量によっても大いに影響を受ける。即ち白い濁
りは、β−スポジュメン結晶の部分的な析出によって生
じるが、ガラス組成の面で特にLi2Oが2.5%より
少なかったり、 ZrOとMgOが各々0.9チより多
くなるとかかるβ−スポジュメン結晶が析出し易くなり
赤外線透過率が低下するため本発明の所期の目的である
1 500 nmの赤外線透過率が80%以上の高い透
過率を有するガラスセラミックスが得られなくなる。そ
のため本発明においては、β−石英固溶体結晶のみを析
出させ。
β−スポジュメン結晶を全く析出させないようにLi2
Oを2.5〜5.5 % 、 ZnOとMgOを各々0
.1〜069%に限定している。さらにLi2O、Zn
O、MgOの3成分は、ガラスセラミックスの機械的強
度にも影響を与え、各々の成分が上記の範囲からはずれ
る場合は2機械的強度が低下し、 20,000 ps
i以上の曲げ強度が得られなくなる。
また本発明では、 Na2Oを0.1〜1%含有するこ
とによってガラスの溶解性を良くすると同時にガラスセ
ラミックスの表面が光沢を持った平滑面になるため、ト
ップグレートとして表面の汚れの掃き取りが容易であり
、清潔な表面を長く維持できる。
従って本発明に係る赤外線透過ガラスセラミックスは2
重量百分率でSiO260〜72%、 Al2O314
〜28%、 Li2O2,5〜5.5%、 MgO0,
1〜0.9%、 ZnO0,1〜0.9% p TiO
23〜6%。
V2O50,03〜0.5 % p Na2O0,1〜
1 % y K2O0〜1%、 CaO0〜2% 、 
BaO0〜2%、PbO0〜2% 、 A32030〜
2%、zr020〜3%、P2O50〜3チからなり、
約3m厚で500 nm以下の可視光透過率が5%以下
、 1500 nmの赤外線透過率が80%以上であり
、20000psi以上の曲げ強度を有し、外観が黒色
を呈することを特徴とする。
更に本発明の赤外線透過ガラスセラミックスの製造方法
は、上記組成からなるガラスを所望の形状に成形した後
、650〜800℃の温度範囲で核形成するのに充分な
時間加熱し2次いで800〜950℃の温度範囲で結晶
化するのに充分な時間加熱し、室温まで冷却することを
特徴とする。
本発明において上記のように核形成工程及び結晶化工程
における温度と時間を十分にコントロールすることは高
い赤外線透過率を得るために重要である。すなわち核形
成温度が上記範囲からはずれると核形成が正常に行なわ
れなくなり次の結晶化がスムーズに進行しなくなる。ま
た結晶化温度が800℃以下になると時間がかかりすぎ
て不経済であり、950℃以上になるとβ−スポノユメ
ン結晶が析出し、白濁が生じ赤外線透過率が低下する。
尚、核形成温度での保持時間としては0.5〜3時間が
、結晶化温度での保持時間としては0.5〜5時間が適
当である。
本発明の赤外線透過ガラスセラミックスを構成する各成
分の含有量を上記のように限定した理由を以下に示す。
SiO2は60〜72%であり、60チより少ない場合
は、膨張係数が高くなりすぎるとともに機械的強度が低
くなり、72%より多い場合はガラスの溶解が困難とな
る。
Al2O3は14〜28%であり、14チより少ない場
合は、ガラスの化学耐久性が悪くなるとともに急速に失
透し易くなり、28%より多い場合は。
ガラスが固くなりすぎて均一なガラスが得られない0 Li20は、2.5〜5.5チであり、2.5%より少
ない一場合は膨張係数が高くなりすぎるとともに結晶物
に濁りが発生し、5.5%より多い場合は失透性が強く
なり、均一な結晶物が得られない。
MgO及びZnOが各々0.1%より少ない場合は。
黒色化が不足して可視光が透過しやすくなり。
0.9チより多い場合は、失透性が強くなり、結晶物に
白濁が発生し、赤外線透過率が低下する。
T i 02は、3〜6チであり、3チより少ない場合
は、結晶化が弱まり充分な結晶化が起こらず、6チより
多い場合は失透性が強く、均一な結晶物が得られなくな
る。
V2O5は、0.03〜0.5%であり、0.03%よ
り少ない場合は色調が薄くなるため可視光が透過しやす
くなり、0.5%より多い場合は色調が濃くなりすぎて
赤外線透過率が低下する。
Na2Oは、0.1〜1.0%であり、 0.1 %よ
り少ない場合は結晶物の表面に多量の結晶が析出し、光
沢が失なわれ汚れ易くなる。1.0係より多い場合は、
結晶性が弱まると共に膨張係数が高くなりすぎる。
更に上記成分以外にも本発明のガラスセラミックスの特
徴である高い赤外線透過率を維持する限り、K2Oを1
チまでe CaO+ BaO、PbO、AS203を各
々2%まで、 Zr02p P2O5を各々3チまで添
加可能であるが、各々上限値より多い場合は結晶化が弱
まると共に上記特性が損なわれる。またFe2O3@M
nO,Ni0eCoO+Cr205pCe02等の着色
成分を添加することは透過率が低下するため好ましくな
い。
実施例 以下に本発明の実施例を示す。
下表は2本発明のガラス組成とその熱処理工程の温度2
時間及び得られたがラスセラミックスの透過率2曲げ強
度を示したものである。
表の&1〜10のガラス試料は次のように調製した。
表に示した組成になるように各原料を酸化物。
水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、硝酸塩等の形態で調
合し、均一混合後、白金ルツボを用いて電気炉において
1550〜1620℃で16 hrs溶融した。溶融し
たガラスの一部から直径5m+の無垢棒を成形すると共
に残りのガラスをカーボン定盤の上に流し、ステンレス
ローラーを用いて4fiの厚さの板ガラスに成形し2両
者を徐冷炉を用いて室温まで冷却した。徐冷した無垢棒
は、長さ50■に切断し、又板ガラスは、50++m+
角の角形に切り出し、それ等試料を電気炉中で核形成温
度域まで300℃/hrで昇温し、先記表に記載の核形
成温度に各時間保持し、その後結晶化温度域まで80℃
/hrで昇温し、先記表に記載の結晶化温度に各時間保
持した後炉冷した。こうして得られたガラスセラミック
スは、外観が黒色を呈し、白い濁りの発生は認められず
、光沢のある平滑面を有していた。また無垢棒の曲げ強
度を3点曲げ試験法により測定したところ35,500
〜64,000 psiの値が得られた。さらに板ガラ
スを3謹厚に光学研磨し分光光度計により透過率を測定
したところ1500 nmにおける赤外線透過率は81
96以上であった。
図面は2本発明品(試料A 4 )のガラスセラミック
スの透過率と波長との関係を示すグラフ、及び従来品の
同関係を示すグラフである。従来品は。
S i0267.5%、 Al2O320. O% 、
Li2O4,1% 。
MgO1,75%、 ZnO1,25%、 TiO24
5%、■2050.1% 、Na200.2%、K2O
0.1%、 As2O50,5%の組成のものを本発明
品と同じ方法で作製した。
両者の結晶構造を分析すると本発明品がβ−石英固溶体
結晶からなり外観が均一な黒色を呈しているのに対し、
従来品は、β−石英固溶体結晶と共にβ−スポジュメン
結晶を析出しており少々白濁が確認された。グラフから
れかるように本発明品は従来品と比較して高い赤外線透
過率を示している。
〔発明の効果〕
以上のように本発明による赤外線透過ガラスセラミック
スは、黒色で高い赤外線透過率と強度を有しており、且
つ熱効率にも優れているため特に調理器のトッププレー
トとして有用である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明品と従来品における透過率と波長の関係を
示すグラフである。 特許出願人 日本電気硝子株式会社 代表者岸田清 作

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量百分率でSiO_260〜72%、Al_2
    O_314〜28%、Li_2O2.5〜5.5%、M
    gO0.1〜0.9%、ZnO0.1〜0.9%、Ti
    O_23〜6%、V_2O_50.03〜0.5%、N
    a_2O0.1〜1%、K_2O0〜1%、CaO0〜
    2%、BaO0〜2%、PbO0〜2%、As_2O_
    30〜2%、ZrO_20〜3%、P_2O_50〜3
    %からなり、実質的にβ石英固溶体結晶のみが析出され
    た、約3mm厚で500nm以下の可視光透過率が5%
    以下、1500nmの赤外線透過率が80%以上であり
    、20,000psi以上の曲げ強度を有し、外観が黒
    色を呈する赤外線透過ガラスセラミックス。
  2. (2)重量百分率でSiO_260〜72%、Al_2
    O_314〜28%、Li_2O2.5〜5.5%、M
    gO0.1〜0.9%、ZnO0.1〜0.9%、Ti
    O_23〜6%、V_2O_50.03〜0.5%、N
    a_2O0.1〜1%、K_2O0〜1%、CaO0〜
    2%、BaO0〜2%、PbO0〜2%、As_2O_
    30〜2%、ZrO_20〜3%、P_2O_50〜3
    %からなるガラスを所望の形状に成形した後、650〜
    800℃の温度範囲で核形成するのに充分な時間加熱し
    、次いで800〜950℃の温度範囲で結晶化するのに
    充分な時間加熱し、室温まで冷却して完質的にβ石英固
    溶体結晶のみを析出させることからなる、約3mm厚で
    500nm以下の可視光透過率が5%以下、1500n
    mの赤外線透過率が80%以上であり、20000ps
    i以上の曲げ強度を有し、外観が黒色を呈する赤外線透
    過ガラスセラミックスの製造方法。
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