JPH01119544A - 結晶化ガラス建材の製造方法 - Google Patents

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） 本発明は強度及び耐熱衝撃性に優れた結晶化ガラス建材
の製造方法に関する。

（従来の技術） 従来の結晶化ガラス製品の製造には、核形成剤を含むガ
ラス原料を溶融して溶融ガラスとし、同ガラスを各種の
手段により成形して後結晶化熱処理を施し、結晶を析出
させる溶解法や、本願出願人が、特願昭６０−２８４１
５０号において提案したところの、ウオラストナイト晶
を析出できる組成のガラスを微粉末とし、同粉末による
加圧成形体を熱処理して焼結する一方結晶化を図る方法
などがあり、上記先願の方法は、微粉の加圧成形体にあ
っては粒子の接触面積が総合的に広く、そのために、焼
結に際してガラスの軟化点をやや上回る程度の低温で軟
化融着ができ、また結晶化に際しては結晶の発生しやす
い融着界面の広いことから、多数の結晶が析出し、従っ
て結晶析出が容易でないような組成のガラスであっても
粉末原料として適用できると共に、多くの結晶析出によ
る強度の優れ・た結晶化ガラスを得ることができる方法
である。

それに溶解法では困難な色模様の表出、すなわち溶解原
料中にガラス着色剤を添加して溶融しても単なる着色ガ
ラスとなって色模様を形成しないのに比して、前記先願
の方法ではガラス微粉末にガラス着色剤粉末や、適度の
大きさの着色ガラス粉末を均一、あるいは不均一に分布
させるなどによって、建材として重要要素である色模様
の表出が容易にできるのである。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように、先願のガラス微粉末の焼結、結晶化によ
る方法は多くの利点を有するが、粉末として使用するガ
ラスの軟化点と結晶化温度とが接近している場合、実際
操業における焼結温度は結晶化温度域と重なり、焼結時
に結晶の成長が進行して結晶成長に伴う粘性増大のため
に、目的の軟化融着が充分進行せず、収縮緻密化が不充
分となるのである。

また軟化点と結晶化温度との差が大なるときは焼結後の
成形体が結晶化温度に到るまでに形崩れを起こす場合が
ある。

それに建材として、強度、耐熱衝撃性の向上は常に希求
されるところであり、本発明は上記の問題点や希求に鑑
みなされたものであって、色模様の表出が容易で、ガラ
ス粉末成形体の焼結、結晶化処理において常に充分な収
縮緻密化がなされると共に形崩れがなく、極めて優れた
強度を有し、また耐熱衝撃性にも優れる結晶化ガラス建
材の製造方法の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的達成のために本発明においては、それぞれ必須
成分として、重量百分率でＳｉｎｇ　：　６７〜８０％
、　ＣａＯ：５〜１０％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ：　１０〜
２０％、　ＭｇＯ＝　２〜８％を含存して成る第１原料
ガラス、 Ｓｉｎ寡：６７〜８０％、　　ｌ／！ｚ（ｈ：２５％以
下、Ｎａ２Ｏ＋ＫｔＯ：　　５””１５％ を含有して成る第２原料ガラス及び Ｓｉｎｇ　：　３５〜５５％、　　ＡＬｏｓ：５〜２０
％、ＣａＯ：２５〜５０％、　　ＭｇＯ：　　３〜１０
％を含をして成る第３原料ガラスの各々を、２００メツ
シュ以下の粒子が９０重量％以上を占める粒度構成の粉
末とし、３者を混合して第１原料ガラス粉末が３０〜８
０３１１％、第２原料ガラス粉末が１０〜７０重量％、
第３原料ガラス粉末が５〜４０重量％の範囲で含まれる
混合粉末として後成形し、次いで熱処理して焼結及び結
晶化を図り、主としてＳｉ０２品、ＣａＯ・５ｉ０２晶
、２ＣａＯ・Ａｊ！ｘ　０３・ＳｉＯ２晶を析出させる
ようにしているのである。

（作　　用） 本発明で使用の第１原料ガラスは低軟化点ガラスである
と共に、軟化点と結晶化温度との差が大なるように成分
組成を配慮したガラスであり、−方策２、第３原料ガラ
スは高軟化点ガラスであって、これら３種類の原料ガラ
ス微粉末の混合粉体による成形体を焼結すると、前記低
軟化点ガラス粉末のいち早い軟化によって粉末間の融着
一体化が効率よく進行するのである。この場合低軟化点
ガラス粉末のみでは結晶化温度への昇温において形崩れ
を起こすが、混在する未軟化乃至はやや軟化程度の前記
高軟化点ガラス粉末が形崩れを支えて形状を保持するの
である。そして上記高軟化点ガラス粉末は、温度上昇に
よって低軟化点ガラス粉末との間に成分移行を起こす。

すなわち、低軟化点側へ移行して成形体の緻密化を促進
するが、形崩れを生起する程ではない。

かくて焼結された成形体は結晶化温度に保持され結晶の
析出を促進される。

析出結晶は第１、第２原料ガラス粉末粒子のそれぞれ同
種粒子間や異種粒子間の焼結部分では主としてＳｉｎ、
晶が、そして第３原料ガラス粉末粒子同士や同ガラス粉
末粒子と第１、第２ガラス粉末粒子間の焼結部分では主
としてＣａＯ・ＳｉＯ２晶、２ＣａＯ・−Ａｊ！２Ｏｓ
・ＳｉＯ□　が析出するのである。

つまり第１、第２原料ガラス粉末の混合物の焼結、結晶
化で析出する結晶は成長速度が比較的遅いＳｉＯ□晶が
主体であり、高強度を得難い傾向にあることから、Ｃａ
Ｏを多量に含む前記第３原料ガラス粉末を上記第１、第
２原料ガラス粉末に混合して成長速度の速い結晶を多量
に析出させ強度の増加を図っているのである。

（実施例） 先ず各原料ガラスの必須成分の成分限定理由から述べる
。既述のように第１、第２原料ガラス粉末は、これらの
粉末粒子の焼結、結晶化において主としてＳｉｎ、晶が
析出するようにしたガラス粉末であり、従って成分限定
も同品の析出を前提としている。

第１原料ガラス（単位・重量％、以下同じ）ＳｉＯ□＝
６７〜８０％ ６７％未満ではＳｉ０ｇ結晶は析出せず、一方８０％を
越えると軟化点が高くなる。

ＣａＯ：　５〜１０％ ５％未満では軟化点が高くなり、一方１０％を越えると
ＳｉＯ□結晶が析出しにくくなる。

Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ：　１０〜２０％ １０％未満では軟化点が高くなり、一方２０％を越える
とＳｉＯ□結晶が析出しに（くなる。

ＭｇＯ：　　２〜８％ ２％未満ではＳｉ０ｇ結晶の成長が速くなり過ぎ、また
Ｎａｚｏ・３ＣａＯ・　６ＳｉＯ，結晶などを析出する
ようになる。

一方８％を越えるとＳｉＯ□結晶が析出しにくくなる。

第２原料ガラス Ｓｉｎｇ　：　６７〜８０％ ６７％未満ではＳｉＯ□結晶は析出せず、一方８０％を
越えると軟化点が高くなる。

１、Ｏｔ：２５％以下 ２５％を越えると５ｉ（ｈ結晶が析出にくくなる。

ＮａＪ＋Ｋ２Ｏ：　　５〜１５％ ５％未満では軟化点が高くなり過ぎるのであり、一方１
５％を越えると軟化点が低くなるのである。

第３原料ガラス 第３原料ガラス粉末は、既述のように同粉末粒子が前記
第１、第２粉末粒子との焼結、結晶化において主として
ＣａＯ・ＳｉＯ２晶、２ＣａＯ・　　＾２□０゜・Ｓｉ
Ｏ□　晶を多量に析出して強度を向上するものである。

Ｓｉｎｇ　：　３５〜５５％ ３５％未満では、早期に結晶化するため、第１原料の軟
化のみでは製品の緻密化が不充分となる。

５５％を越えると、結晶量が減少し、強度と硬さの面で
不足をきたす。

Ａ２□Ｏ１：５〜２０％ ５％未満では、結晶化速度が大きくなり過ぎ、製品の緻
密化が不充分となり易く、一方、２０％を越えると、結
晶を均一に析出させることが困難となる。

ＣａＯ：　２５〜５０％ 強度と硬さを得るための結晶量を確保するために２５％
以上は必要であるが、５０％を越えると、結晶化速度が
大きくなり過ぎ、製品の緻密化が不充分となる。

ＭｇＯ：　　３〜１０％ 本原料成分系は、比較的結晶化速度が大きく、緻密化が
不充分となり易いが、ＭｇＯを含有させることにより、
適正な結晶化速度に制御できる。その目的のためには３
％以上が必要とされるが、１０％を越えると結晶化が不
充分となる。

なお上記３種の原料ガラスはそれぞれガラス着色剤や物
性調整用成分の含有が可能であるが、原料ガラスとして
の物性を適正に保つために、各ガラス共必須成分の合計
量が９０％以上であることが好ましく、ガラス着色剤を
例示すると、Ｆｅｄ。

Ｆｅ２Ｏ１、Ｆｅ＝Ｏｎ　、ＮｉＯ、Ｃｏｏ　、Ｃｒ２
Ｏｉ　、ＣｕＯ１Ｍｎ０　、　ＭｎＯ□などがある。

次にガラス粉末の粒度について述べると、上記３種の低
高軟化点のガラス粉末共、２００メツシュ以下の微粒子
が９０重量％以上を占める粒度構成の粉末とするのであ
り、このように限定したことによって、低軟化点ガラス
粉末の軟化による粉末間の一体化が、同ガラス粉末の軟
化点をやや上回る程度の低温で開始進行することを確実
とすると共に、低高軟化点ガラスの両粉末間の成分移行
が充分行われて良好な収縮緻密化状態が得られかつ多量
の結晶が析出するのであって、粉末粒子が大きいときは
、上記成分移行はあまり期待できないのである。

か（て粒度調整された各ガラス粉末は配合され混合され
るが、その配合比と限定理由は次のとおりである。

第１原料ガラス粉末＝３０〜８０重量％３０重量％未満
では結晶量が過多となり製品の艶が低下する。一方８０
重量％を越えると結晶量が少なく強度が不足する。

第２原料ガラス粉末：１０〜７０重量％１０重量％未満
ではＳｉ２３晶が少な（なり耐熱衝撃性が劣化する。一
方３０重量％を越えると製品の緻密化が悪くなる。

第３原料ガラス粉末：５〜４０重量％ 重量％メガラス粉末の成長を促進し、結晶量を増加して
強度を増すものであるが、５重量％未満では上記の効果
は不充分で、一方４０重量％を越えるとＳｉＯ□晶の析
出がなく、耐熱衝撃性の劣化を招来する。

上記配合比で混合された原料ガラスの混合粉末は、成形
型を用い常温で加圧成形する常温プレス法、金型やロー
ルを用い低軟化点ガラス粉末の軟化点近傍に加熱した混
合粉末を加圧成形する熱間プレス法などによって成形す
ることができる。

前記常温成形では粉末に粘結剤たとえばポリビニルアル
コール（ＰＶＡ）溶液を添加しておくと、成形を容易と
すると共に成形体の強度を向上する。

また熱間プレス法では粘結剤を必要とせず強度の高い成
形体が得られ、プレス温度は５００°Ｃ〜７００℃で適
当である。

なお上記成形に当って、色模様形成用のを色ガラス粉末
あるいは着色剤粉末を均−若しくは不均一に前記混合粉
末に添加することによって製品に色模様を表出すること
ができる。

成形体の熱処理は８００″Ｃ〜１０００°Ｃに昇温して
同温度を保つ結晶化処理により、焼結及び結晶化を行う
ことができる。

次に本発明の具体的実施例を示す。

■　各原料ガラスの組成（重量％）を下記第１表に掲げ
る。

第１表 ■　原料ガラス粉末粒度 第１、第２、第３原料ガラス粉末共２００メツシュ以下
の粒子を９８重量％含む粉末。

■　混合比 実施例 第１原料ガラス粉末・・・・・・・・・４０重量％第２
原料ガラス粉末・・・・・・・・・４０重量％第３原料
ガラス粉末・・・・・・・・・２０重量％比較例 第１原料ガラス粉末・・・・・・・・・５０重量％第２
原料ガラス粉末・・・・・・・・・５０重量％■　成形
方法及び成形寸法 実施例、比較側弁熱間プレス法（６１０″Ｃ）で３００
Ｘ３００　Ｘ２５　（ｍｌ）に成形した。

■　熱処理 実施例・・・・・・９００℃Ｘ２Ｈｒ 比較例・・・・・・９００°ＣＸ２Ｈｒ■結果 上記実施例、比較例の物性を下記第２表に示す。

第　　２　　表 第１、第２原料ガラス粉末による比較例に比して、更に
第３原料ガラス粉末を含む実施例は極めて優れた抗折強
さを示し、析出結晶は主としてＳｉ２３晶、−ＣａＯ−
５ｉ０２晶及び２ＣａＯ・Ａ１．０．・５ｉ０２晶であ
り、前記５ｉ（ｈ晶を有して耐熱衝撃性にも優れている
。なお、比較例は析出結晶が主とじて５ｉ０１晶であり
、優れた耐熱衝撃性を有する結晶化ガラス建材として用
いることができる。

（発明の効果） 以上に説明したように、本発明は低高軟化点のガラス微
粉末を混合して用いるのであるから、比較的低温で焼結
ができると共に充分に緻密化ができ、しかも結晶化への
昇温において形崩れをしないので大型建材も健全に製造
し得るのである。

加えて製品は、成分組成特定の３種のガラス粉末の混合
物の結晶化により優れた耐熱衝撃性と共に高強度をも合
せ有するものであり、しかもこれらの特性の調整も３種
の原料ガラス粉末の配合によって容易にできる。

更には原料のガラス微粉末に着色ガラス粉末や着色剤等
を混合することによって色模様の表出も容易であるなど
、本発明は多くの利点を有してその工業的価値は著大で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）それぞれ必須成分として、重量百分率でＳｉＯ＿
   ２：６７〜８０％、ＣａＯ：５〜１０％、Ｎａ＿２Ｏ＋
   Ｋ＿２Ｏ：１０〜２０％、ＭｇＯ：２〜８％を含有して
   成る第１原料ガラス、 ＳｉＯ＿２：６７〜８０％、Ａｌ＿２Ｏ＿３：２５％以
   下、Ｎａ＿２Ｏ＋Ｋ＿２Ｏ：５〜１５％ を含有して成る第２原料ガラス及び ＳｉＯ＿２：３５〜５５％、Ａｌ＿２Ｏ＿３：５〜２０
   ％、ＣａＯ：２５〜５０％、ＭｇＯ：３〜１０％を含有
   して成る第３原料ガラスの各々を、２００メッシュ以下
   の粒子が９０重量％以上を占める粒度構成の粉末とし、
   ３者を混合して第１原料ガラス粉末が３０〜８０重量％
   、第２原料ガラス粉末が１０〜７０重量％、第３原料ガ
   ラス粉末が５〜４０重量％の範囲で含まれる混合粉末と
   して後成形し、次いで熱処理して焼結及び結晶化を図り
   、主としてＳｉＯ＿２晶、ＣａＯ・ＳｉＯ＿２晶、２Ｃ
   ａＯ・Ａｌ＿２Ｏ＿３・ＳｉＯ＿２晶を析出させること
   を特徴とする結晶化ガラス建材の製造方法。