JPH02120254A - 結晶化ガラス材およびその製造方法 - Google Patents
結晶化ガラス材およびその製造方法Info
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- JPH02120254A JPH02120254A JP27400088A JP27400088A JPH02120254A JP H02120254 A JPH02120254 A JP H02120254A JP 27400088 A JP27400088 A JP 27400088A JP 27400088 A JP27400088 A JP 27400088A JP H02120254 A JPH02120254 A JP H02120254A
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- Japan
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- glass powder
- powder
- point glass
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- Pending
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0036—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and a divalent metal oxide as main constituents
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- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
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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、建材や壁材等として使用される結晶化ガラス
材及びその製造方法間する。
材及びその製造方法間する。
(従来の技術)
従来、結晶化ガラス材の好適な製造方法として、特開昭
48−78217号公報に開示されているように、特定
組成のガラス粉粒体を耐火性成形型に集積し、成形型ご
とガラス軟化点より高温に加熱し、ガラス粉粒体を軟化
させて融着すると共に結晶化する方法(以下、集積法と
いう。)がある。
48−78217号公報に開示されているように、特定
組成のガラス粉粒体を耐火性成形型に集積し、成形型ご
とガラス軟化点より高温に加熱し、ガラス粉粒体を軟化
させて融着すると共に結晶化する方法(以下、集積法と
いう。)がある。
この方法によると、基地形成用のガラス粉粒体に適宜の
着色成分を含んだ模様形成用のガラス粉粒体を添加して
、これを集積し、熱処理することにより、任意の色模様
を有する結晶化ガラス材が容易に得られるという利点が
ある。
着色成分を含んだ模様形成用のガラス粉粒体を添加して
、これを集積し、熱処理することにより、任意の色模様
を有する結晶化ガラス材が容易に得られるという利点が
ある。
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、集積法によると、熱処理に際し、ガラス
粉粒体がほぼ同時に軟化融着するため、粉粒体の間に存
在した空気は軟化融着体中に閉じ込められ、気泡となっ
て残留する。この気泡は、粉粒体の粒子が小さいほど発
生量が多く、また相互に凝集して大きな気孔となる。
粉粒体がほぼ同時に軟化融着するため、粉粒体の間に存
在した空気は軟化融着体中に閉じ込められ、気泡となっ
て残留する。この気泡は、粉粒体の粒子が小さいほど発
生量が多く、また相互に凝集して大きな気孔となる。
軟化融着体中の気泡や気孔は、熱処理中に膨張するため
、結晶化ガラス材に膨れや割れを発生させる要因となる
。また、結晶化ガラス材は、通常その表面を平滑に研磨
して板材として使用することが多いため、ガラス材中に
気泡や気孔が多数存在すると、研磨後の表面に気泡や気
孔に起因した凹みが多数露呈し、製品欠陥となる。また
、気泡や気孔は、部材に作用する応力を負担することが
できず、強度の低下の要因となる。
、結晶化ガラス材に膨れや割れを発生させる要因となる
。また、結晶化ガラス材は、通常その表面を平滑に研磨
して板材として使用することが多いため、ガラス材中に
気泡や気孔が多数存在すると、研磨後の表面に気泡や気
孔に起因した凹みが多数露呈し、製品欠陥となる。また
、気泡や気孔は、部材に作用する応力を負担することが
できず、強度の低下の要因となる。
また、集積法は、ガラス粉粒体の集積体を軟化すると共
に結晶化するものであるから、熱処理時に集積体の軟化
による形部れを防止しなければならず、このため成形型
ごと熱処理に供しなければならない。すなわち、ガラス
粉粒体の集積から熱処理完了まで成形型単位で取り扱わ
なければならず、取り扱いが煩雑であり、生産性に劣る
。また、高価な耐熱性成形型を多数準備しなければなら
ず設備コストが高くなる。
に結晶化するものであるから、熱処理時に集積体の軟化
による形部れを防止しなければならず、このため成形型
ごと熱処理に供しなければならない。すなわち、ガラス
粉粒体の集積から熱処理完了まで成形型単位で取り扱わ
なければならず、取り扱いが煩雑であり、生産性に劣る
。また、高価な耐熱性成形型を多数準備しなければなら
ず設備コストが高くなる。
本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、気泡の含
有を可及的に抑制することができる結晶化ガラス材およ
び成形型ごとの取り扱いが不要な同ガラス材の製造方法
の提供を目的とする。
有を可及的に抑制することができる結晶化ガラス材およ
び成形型ごとの取り扱いが不要な同ガラス材の製造方法
の提供を目的とする。
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するためになされた本発明の結晶化ガラ
ス材は、低軟化点ガラス粉末と高軟化点ガラス粉末とが
低軟化点ガラス粉末の軟化融着後に融着一体化し、高軟
化点ガラス粉末の軟化点以上の温度で結晶化してなる結
晶化ガラス材であって、 前記低軟化点ガラス粉末は主成分が重量%でSiO□:
65〜80%、’ CaO: 5〜15%Alt03
:10%以下、Na2O+K2O: 10〜20%M
gO:10%以下 であり、前記高軟化点ガラス粉末は主成分が重量%で 5iOz 450〜65%、CaO: 15〜35%A
t、o3:10%以下、NazO+ KzO: 2〜1
0%であることを発明の構成とするものである。
ス材は、低軟化点ガラス粉末と高軟化点ガラス粉末とが
低軟化点ガラス粉末の軟化融着後に融着一体化し、高軟
化点ガラス粉末の軟化点以上の温度で結晶化してなる結
晶化ガラス材であって、 前記低軟化点ガラス粉末は主成分が重量%でSiO□:
65〜80%、’ CaO: 5〜15%Alt03
:10%以下、Na2O+K2O: 10〜20%M
gO:10%以下 であり、前記高軟化点ガラス粉末は主成分が重量%で 5iOz 450〜65%、CaO: 15〜35%A
t、o3:10%以下、NazO+ KzO: 2〜1
0%であることを発明の構成とするものである。
また、その好適な製造方法として、主成分が重量%で
Sing : 65〜80%、CaO: 5〜15%N
、o、 :10%以下、Na2O+K2O: 10〜
20%MgO:10%以下 である低軟化点ガラス粉末と、主成分が重量%で5iO
z : 50〜65%、CaO:15〜35%Nt03
:10%以下、Na2O+ KzO: 2〜10%であ
る高軟化点ガラス粉末との混合粉末を低軟化点ガラス粉
末の軟化点以上でかつ低軟化点ガラス粉末の結晶化開始
温度以下の温度で加圧成形し、高軟化点ガラス粉末の回
りに低軟化点ガラス粉末を軟化付着ないし融着させたガ
ラス粉末成形体を得、該成形体を高軟化点ガラス粉末の
軟化点以上の温度に加熱して結晶化することを発明の構
成とするものである。
、o、 :10%以下、Na2O+K2O: 10〜
20%MgO:10%以下 である低軟化点ガラス粉末と、主成分が重量%で5iO
z : 50〜65%、CaO:15〜35%Nt03
:10%以下、Na2O+ KzO: 2〜10%であ
る高軟化点ガラス粉末との混合粉末を低軟化点ガラス粉
末の軟化点以上でかつ低軟化点ガラス粉末の結晶化開始
温度以下の温度で加圧成形し、高軟化点ガラス粉末の回
りに低軟化点ガラス粉末を軟化付着ないし融着させたガ
ラス粉末成形体を得、該成形体を高軟化点ガラス粉末の
軟化点以上の温度に加熱して結晶化することを発明の構
成とするものである。
(作 用)
本発明の結晶化ガラス材は、低軟化点ガラス粉末と高軟
化点ガラス粉末とが低軟化点ガラス粉末の軟化融着後に
融着一体化し、結晶化したものであるから、低軟化点ガ
ラス粉末同士の軟化融着時に、ガラス粉末の間に存在し
た空気は未軟化状態の高軟化点ガラス粉末の粒子表面に
沿ってガラス粉末の外部へ排出され緻密化される。この
ため、両ガラス粉末の融着体中には気泡が残留し難く、
その結果、本発明の結晶化ガラス材中には、気泡や気孔
が可及的に排除されたものとなる。
化点ガラス粉末とが低軟化点ガラス粉末の軟化融着後に
融着一体化し、結晶化したものであるから、低軟化点ガ
ラス粉末同士の軟化融着時に、ガラス粉末の間に存在し
た空気は未軟化状態の高軟化点ガラス粉末の粒子表面に
沿ってガラス粉末の外部へ排出され緻密化される。この
ため、両ガラス粉末の融着体中には気泡が残留し難く、
その結果、本発明の結晶化ガラス材中には、気泡や気孔
が可及的に排除されたものとなる。
本発明で使用する低軟化点ガラス粉末は通常のソーダ石
灰ガラスの組成であり、一方、高軟化点ガラス粉末は軟
化と共に速やかに結晶化する組成としており、高軟化点
ガラス粉末の軟化点以上の温度で結晶化することにより
、同粉末自体も結晶化し、低軟化点ガラス粉末による緻
密化と相まって高強度化が容易に図られる。以下、各粉
末の主成分限定理由を下記に記す。単位は重量%である
。
灰ガラスの組成であり、一方、高軟化点ガラス粉末は軟
化と共に速やかに結晶化する組成としており、高軟化点
ガラス粉末の軟化点以上の温度で結晶化することにより
、同粉末自体も結晶化し、低軟化点ガラス粉末による緻
密化と相まって高強度化が容易に図られる。以下、各粉
末の主成分限定理由を下記に記す。単位は重量%である
。
A、低軟化点ガラス粉末
Sing : 65〜80%
65%未満では結晶析出が速くなり、80%を越えると
軟化点が高くなる。
軟化点が高くなる。
CaO: 5〜15%
5%未満では結晶が析出し難(なり、一方15%を越え
ると結晶析出が速くなる。
ると結晶析出が速くなる。
/V20:l :10%以下
N2O3の添加量が増えるほど軟化点が高くなるので、
10%以下に止める。
10%以下に止める。
Na2O+K2O: 10〜20%
10%未満では軟化点が高くなり、一方20%を越える
と耐候性が劣化する。
と耐候性が劣化する。
MgO:10%以下
異結晶が出やすくなり好ましくないので10%以下に止
める。
める。
B、高軟化点ガラス粉末
5t(h : 50〜65%
50%未満では結晶析出が速くなり、一方65%を越え
ると軟化点が高くなり、低軟化点ガラス粉末との融着一
体化に時間がかかる。
ると軟化点が高くなり、低軟化点ガラス粉末との融着一
体化に時間がかかる。
CaO: 15〜35%
15%未満では結晶の析出量が少なくなり、一方35%
を越えると結晶析出が速くなる。
を越えると結晶析出が速くなる。
Ajzol :10%以下
N t O、Iの含有量が高いほど、軟化点が高くなり
、低軟化点ガラス粉末との融着一体化に時間がかかるの
で、10%以下に止める。
、低軟化点ガラス粉末との融着一体化に時間がかかるの
で、10%以下に止める。
Na2O+K2O: 2〜10%
2%未満では軟化点が高くなり、一方10%を越えると
軟化点が低くなり、結晶化熱処理の際に形削れが生じ易
くなる。
軟化点が低くなり、結晶化熱処理の際に形削れが生じ易
くなる。
低軟化点および高軟化点ガラス粉末の主成分は以上の通
りであるが、その他、着色剤や物性調整のためガラス工
業分野で通常添加される成分の含有が許容される。
りであるが、その他、着色剤や物性調整のためガラス工
業分野で通常添加される成分の含有が許容される。
また、本発明の製造方法によれば、前記高軟化点ガラス
粉末と低軟化点ガラス粉末との混合粉末を低軟化点ガラ
ス粉末の軟化点以上でかつ低軟化点ガラス粉末の結晶化
開始温度以下の温度で加圧するので、低軟化点ガラス粉
末は高軟化点ガラス粉末に隣接した状態で、それ自体が
軟化融着すると共に高軟化点ガラス粉末に付着し、同粉
末粒子表面に融着する。この際、ガラス粉末の間に存在
した空気は、未軟化状態の高軟化点ガラス粉末の表面を
伝わって外部に排出される。
粉末と低軟化点ガラス粉末との混合粉末を低軟化点ガラ
ス粉末の軟化点以上でかつ低軟化点ガラス粉末の結晶化
開始温度以下の温度で加圧するので、低軟化点ガラス粉
末は高軟化点ガラス粉末に隣接した状態で、それ自体が
軟化融着すると共に高軟化点ガラス粉末に付着し、同粉
末粒子表面に融着する。この際、ガラス粉末の間に存在
した空気は、未軟化状態の高軟化点ガラス粉末の表面を
伝わって外部に排出される。
このようにして低軟化点ガラス粉末と高軟化点ガラス粉
末との混合粉末は付着ないし融着一体化し、緻密なガラ
ス粉末成形体となる。このガラス粉末成形体は取扱い上
必要とされる十分な強度を有し、単独で取扱うことがで
きる。
末との混合粉末は付着ないし融着一体化し、緻密なガラ
ス粉末成形体となる。このガラス粉末成形体は取扱い上
必要とされる十分な強度を有し、単独で取扱うことがで
きる。
次に、ガラス粉末成形体を高軟化点ガラス粉末の軟化点
以上の温度に加熱するので、昇温過程で低軟化点ガラス
粉末と高軟化点ガラス粉末との融着が進行すると共に、
低軟化点ガラス粉末同士の軟化融着した部分、低軟化点
ガラス粉末と高軟化点ガラス粉末とが軟化融着した部分
および軟化した高軟化点ガラス粉末自体すなわちガラス
粉末成形体の全域に結晶が析出し、成長する。この際、
高軟化点ガラス粉末は速やかに結晶化する組成で構成し
ているため、高軟化点ガラス粉末の軟化点以上の温度で
結晶化してもガラス粉末成形体に著しい形削れは生じな
い。
以上の温度に加熱するので、昇温過程で低軟化点ガラス
粉末と高軟化点ガラス粉末との融着が進行すると共に、
低軟化点ガラス粉末同士の軟化融着した部分、低軟化点
ガラス粉末と高軟化点ガラス粉末とが軟化融着した部分
および軟化した高軟化点ガラス粉末自体すなわちガラス
粉末成形体の全域に結晶が析出し、成長する。この際、
高軟化点ガラス粉末は速やかに結晶化する組成で構成し
ているため、高軟化点ガラス粉末の軟化点以上の温度で
結晶化してもガラス粉末成形体に著しい形削れは生じな
い。
従って、ガラス粉末成形体を混合粉末の加圧成形に要し
た成形型ごと結晶化熱処理に供する必要はなく、ガラス
粉末成形体を単独で取り扱うことができ、作業が容易で
生産性に優れる。また、高価な耐熱性成形型を多数準備
する必要がない。
た成形型ごと結晶化熱処理に供する必要はなく、ガラス
粉末成形体を単独で取り扱うことができ、作業が容易で
生産性に優れる。また、高価な耐熱性成形型を多数準備
する必要がない。
(実施例)
以下、本発明の結晶化ガラス材をその製造方法と共に説
明する。
明する。
まず、本発明において使用するガラス粉末について説明
する。
する。
低軟化点ガラス粉末および高軟化点ガラス粉末の主成分
については既述の通りであるが、後者はそのガラス軟化
点が800℃程度以上となるように成分を調整すること
が望ましい。低軟化点ガラス粉末は、通常のソーダ石灰
ガラスの組成であり、軟化点が600〜750°C1結
晶化開始温度が800″C程度以下だからである。
については既述の通りであるが、後者はそのガラス軟化
点が800℃程度以上となるように成分を調整すること
が望ましい。低軟化点ガラス粉末は、通常のソーダ石灰
ガラスの組成であり、軟化点が600〜750°C1結
晶化開始温度が800″C程度以下だからである。
尚、ガラス粉末は、所期組成のガラスを溶製し、これを
水砕し、更に粉砕することによって得られるが、低軟化
点ガラス粉末原料としてはソーダ石灰ガラスのカレット
(屑ガラス)を利用することができる。
水砕し、更に粉砕することによって得られるが、低軟化
点ガラス粉末原料としてはソーダ石灰ガラスのカレット
(屑ガラス)を利用することができる。
前記低軟化点および高軟化点ガラス粉末の粒度は、粒度
が小さいほど、またその量が多いほど低軟化点ガラス粉
末同士の軟化融着が容易となり、また高軟化点ガラス粉
末との融着が容易となり、ひいてはガラス粉末成形体の
緻密化および結晶化が促進される。このため、ガラス粉
末の粒度は、200メツシユ以下の粉末を80%以上(
好ましくは90%以上)占めるようにしておくことが望
ましい。
が小さいほど、またその量が多いほど低軟化点ガラス粉
末同士の軟化融着が容易となり、また高軟化点ガラス粉
末との融着が容易となり、ひいてはガラス粉末成形体の
緻密化および結晶化が促進される。このため、ガラス粉
末の粒度は、200メツシユ以下の粉末を80%以上(
好ましくは90%以上)占めるようにしておくことが望
ましい。
前記低軟化点ガラス粉末と高軟化点ガラス粉末との混合
粉末における両粉末の配合割合は、前記低軟化点ガラス
粉末が20〜90重量%となるようにすることが望まし
い。20%未満では高軟化点ガラス粉末との融着不足、
ガラス粉末成形体の緻密化不足を招来する。一方、90
%を越えると熱処理時のガラス粉末成形体の形状保持が
不十分となり、また該成形体中の気泡の排出作用が不足
する。
粉末における両粉末の配合割合は、前記低軟化点ガラス
粉末が20〜90重量%となるようにすることが望まし
い。20%未満では高軟化点ガラス粉末との融着不足、
ガラス粉末成形体の緻密化不足を招来する。一方、90
%を越えると熱処理時のガラス粉末成形体の形状保持が
不十分となり、また該成形体中の気泡の排出作用が不足
する。
低軟化点ガラス粉末および、又は高軟化点ガラス粉末の
一部又は全部には着色成分を含有させた着色ガラス粉末
を使用することができる。かかる低軟化点着色ガラス粉
末と高軟化点着色ガラス粉末との混合粉末(以下、着色
混合粉末という。)を使用することにより、又その複数
種を組み合せて使用することにより、種々の着色結晶化
ガラス材や色模様材の結晶化ガラス材を得ることができ
る。
一部又は全部には着色成分を含有させた着色ガラス粉末
を使用することができる。かかる低軟化点着色ガラス粉
末と高軟化点着色ガラス粉末との混合粉末(以下、着色
混合粉末という。)を使用することにより、又その複数
種を組み合せて使用することにより、種々の着色結晶化
ガラス材や色模様材の結晶化ガラス材を得ることができ
る。
尚、着色成分を含有しない低軟化点ガラス粉末と高軟化
点ガラス粉末との混合粉末に金属酸化物の着色剤(通常
、200メツシユ以下の微粉が使用される。)を添加混
合した添加混合粉末を使用することによっても、着色結
晶化ガラス材の製造が可能である0着色剤は、結晶化ガ
ラス材に要求される物性(特に強度)を低下させない範
囲で添加されるが、その添加量の一例を下記に示す。添
加量は添加混合粉末に対するものであり、単位は重量%
である。
点ガラス粉末との混合粉末に金属酸化物の着色剤(通常
、200メツシユ以下の微粉が使用される。)を添加混
合した添加混合粉末を使用することによっても、着色結
晶化ガラス材の製造が可能である0着色剤は、結晶化ガ
ラス材に要求される物性(特に強度)を低下させない範
囲で添加されるが、その添加量の一例を下記に示す。添
加量は添加混合粉末に対するものであり、単位は重量%
である。
Cr=03 、CuO、Mn0z ・・・1%以下
CoO・・・3%以下 FeO、Fe3O4、FezOz ”’10%以下ま
た、斑点状の着色模様を形成するには、4〜100メツ
シユの粗粒の低軟化点およ)び、又は高軟化点ガラス粉
末を使用すればよい。尚、粗粒の着色ガラス粉末の使用
量は、既述の通り、ガラス粉末は20メツシユ以下の粉
末を80%以上占めるようにすることが望ましいため、
粉末全量に対し20%以下に止めておくことが好ましい
。
CoO・・・3%以下 FeO、Fe3O4、FezOz ”’10%以下ま
た、斑点状の着色模様を形成するには、4〜100メツ
シユの粗粒の低軟化点およ)び、又は高軟化点ガラス粉
末を使用すればよい。尚、粗粒の着色ガラス粉末の使用
量は、既述の通り、ガラス粉末は20メツシユ以下の粉
末を80%以上占めるようにすることが望ましいため、
粉末全量に対し20%以下に止めておくことが好ましい
。
本発明の結晶化ガラス材を製造するには、以上説明した
混合粉末(着色混合粉末、添加混合粉末を含む。)によ
って、まずガラス粉末成形体を成形する。
混合粉末(着色混合粉末、添加混合粉末を含む。)によ
って、まずガラス粉末成形体を成形する。
ガラス粉末成形体の成形方法としては、例えば第1図に
示すように、成形型1 (金型)に混合粉末2を入れた
後、上型3を嵌入し、常温で加圧成形する方法(常温加
圧成形法)、該混合粉末2を低軟化点ガラス粉末の軟化
点以上でかつ同粉末の結晶化開始温度以下の温度(以下
、緻密化温度という。〉で加熱すると共に加圧成形する
方法(高温加圧成形法)がある。ガラス粉末成形体は成
形後、成形型から取り出され、熱処理炉に装入され、後
述の熱処理に供される。尚、成形後、成形型に入れたま
ま熱処理を行うこともできるが、取り扱いが煩雑となり
、成形型も耐熱性の良好なものが必要となる。
示すように、成形型1 (金型)に混合粉末2を入れた
後、上型3を嵌入し、常温で加圧成形する方法(常温加
圧成形法)、該混合粉末2を低軟化点ガラス粉末の軟化
点以上でかつ同粉末の結晶化開始温度以下の温度(以下
、緻密化温度という。〉で加熱すると共に加圧成形する
方法(高温加圧成形法)がある。ガラス粉末成形体は成
形後、成形型から取り出され、熱処理炉に装入され、後
述の熱処理に供される。尚、成形後、成形型に入れたま
ま熱処理を行うこともできるが、取り扱いが煩雑となり
、成形型も耐熱性の良好なものが必要となる。
常温加圧成形法による場合、通常、粉末同士が接触する
程度(相対密度で50%以上が望ましい。
程度(相対密度で50%以上が望ましい。
)に加圧され、また取扱い上の強度(曲げ強度10kg
f / c+11以上が望ましい。)の確保や成形性
の向上のため、混合粉末にバインダが数%添加混合され
る。大形の成形体を得る場合は、強度確保のためバイン
ダの添加は必須となる。バインダとしては有機系のもの
、例えばポリビニルアルコール(PVA)が通常使用さ
れる。
f / c+11以上が望ましい。)の確保や成形性
の向上のため、混合粉末にバインダが数%添加混合され
る。大形の成形体を得る場合は、強度確保のためバイン
ダの添加は必須となる。バインダとしては有機系のもの
、例えばポリビニルアルコール(PVA)が通常使用さ
れる。
常温で加圧成形されたガラス粉末成形体は、第2図中の
実線で示すような熱処理に供される。
実線で示すような熱処理に供される。
C区間はバインダ中の水分、有機溶媒を排除するための
乾燥区間である。
乾燥区間である。
b区間は脱バインダ区間であり、300〜400°Cに
保持することによって、バインダの高分子成分を分解し
、ガス化して成形体外へ排出する。成形体中にバインダ
が残留すると、爾後の熱処理区間で膨れや割れが発生し
たり、製品物性を低下させるため、バインダはほぼ完全
に除去する必要がある。
保持することによって、バインダの高分子成分を分解し
、ガス化して成形体外へ排出する。成形体中にバインダ
が残留すると、爾後の熱処理区間で膨れや割れが発生し
たり、製品物性を低下させるため、バインダはほぼ完全
に除去する必要がある。
C区間は緻密化区間であり、緻密化温度(通常、600
〜800’C)で低軟化点ガラス粉末同士が軟化融着す
ると共に高軟化点ガラス粉末に付着ないし粒子表面に融
着する。同図ではCは連続的な昇温状態として示されて
いるが、緻密化温度範囲のある温度で保持して十分に軟
化融着させた後、次の区間へ移行してもよい。
〜800’C)で低軟化点ガラス粉末同士が軟化融着す
ると共に高軟化点ガラス粉末に付着ないし粒子表面に融
着する。同図ではCは連続的な昇温状態として示されて
いるが、緻密化温度範囲のある温度で保持して十分に軟
化融着させた後、次の区間へ移行してもよい。
d区間は結晶化区間であり、高軟化点ガラス粉末の軟化
点以上の温度(以下、結晶化温度という。
点以上の温度(以下、結晶化温度という。
)に保持して高軟化点ガラス粉末を軟化すると共に既に
軟化している低軟化点ガラス粉末との融着を促進させ、
低軟化点ガラス粉末同士が軟化融着した部分や低軟化点
ガラス粉末と高軟化点ガラス粉末とが融着した部分さら
に軟化した高軟化点ガラス粉末自体を結晶化させる。尚
、結晶化温度を高軟化点ガラス粉末の軟化点から著しく
高温側に設定すると結晶化速度が低下し、ガラス粉末成
形体に形削れが生じ易くなるので、結晶化温度は高軟化
点ガラス粉末の軟化点から200 ’C程度高温範囲内
(通常、800〜1000°Cの間)に設定するのがよ
い。
軟化している低軟化点ガラス粉末との融着を促進させ、
低軟化点ガラス粉末同士が軟化融着した部分や低軟化点
ガラス粉末と高軟化点ガラス粉末とが融着した部分さら
に軟化した高軟化点ガラス粉末自体を結晶化させる。尚
、結晶化温度を高軟化点ガラス粉末の軟化点から著しく
高温側に設定すると結晶化速度が低下し、ガラス粉末成
形体に形削れが生じ易くなるので、結晶化温度は高軟化
点ガラス粉末の軟化点から200 ’C程度高温範囲内
(通常、800〜1000°Cの間)に設定するのがよ
い。
C区間は結晶化後の徐冷区間である。
高温加圧成形法によれば緻密化温度で成形型内のガラス
粉末を加圧するので、バインダを一切使用することなく
、低軟化点ガラス粉末同士が軟化融着すると共に高軟化
点ガラス粉末に付着ないし融着し、単独で取り扱い可能
な相対密度50%以上、曲げ強度10 kg f /
c4以上のガラス粉末成形体が容易に得られる。この場
合、加圧成形温度に急速加熱すればよく、成形時間もご
く短時間で(数分程度)でよい。
粉末を加圧するので、バインダを一切使用することなく
、低軟化点ガラス粉末同士が軟化融着すると共に高軟化
点ガラス粉末に付着ないし融着し、単独で取り扱い可能
な相対密度50%以上、曲げ強度10 kg f /
c4以上のガラス粉末成形体が容易に得られる。この場
合、加圧成形温度に急速加熱すればよく、成形時間もご
く短時間で(数分程度)でよい。
加圧成形後、ガラス粉末成形体は、成形型から取り出さ
れ、熱処理炉に速やかに装入されるが、−旦、常温まで
冷却した場合は第2図中の破線で示すように、C区間の
緻密化温度に急速加熱して以後の熱処理を行うことがで
き、常温加圧成形法において必要とされるa −b区間
の加熱を省略することができる。a −b区間は通常長
時間を要するため、高温加圧成形法は、生産性に極めて
優れる。例えば、700 cm角、20〜30ffII
11厚の板状結晶化ガラス材を得るのにa −b区間は
70〜80時間必要であり、たとえガラス粉末成形体を
熱処理前に予め乾燥しておいたとしても、脱バインダの
ため40〜50時間の加熱を要する。
れ、熱処理炉に速やかに装入されるが、−旦、常温まで
冷却した場合は第2図中の破線で示すように、C区間の
緻密化温度に急速加熱して以後の熱処理を行うことがで
き、常温加圧成形法において必要とされるa −b区間
の加熱を省略することができる。a −b区間は通常長
時間を要するため、高温加圧成形法は、生産性に極めて
優れる。例えば、700 cm角、20〜30ffII
11厚の板状結晶化ガラス材を得るのにa −b区間は
70〜80時間必要であり、たとえガラス粉末成形体を
熱処理前に予め乾燥しておいたとしても、脱バインダの
ため40〜50時間の加熱を要する。
高温加圧成形法において、混合粉末の加熱成形方法とし
ては、常温の成形型に常温の混合粉末を入れ、成形型ご
と所期の温度に加熱した後、5 kgfoct以上の圧
力で加圧成形する方法が一般的である。この場合、通常
、成形型に備えられたヒータにより、あるいは成形型ご
と加熱炉に入れて加熱される。この他、種々の加熱成形
方法を採ることができる。例えば、 ■ 所定温度に加熱された混合粉末を常温の成形型に入
れて加圧成形する方法。
ては、常温の成形型に常温の混合粉末を入れ、成形型ご
と所期の温度に加熱した後、5 kgfoct以上の圧
力で加圧成形する方法が一般的である。この場合、通常
、成形型に備えられたヒータにより、あるいは成形型ご
と加熱炉に入れて加熱される。この他、種々の加熱成形
方法を採ることができる。例えば、 ■ 所定温度に加熱された混合粉末を常温の成形型に入
れて加圧成形する方法。
■ 所定温度に加熱した成形型に常温の混合粉末を入れ
、成形型の保有する熱によって加熱すると共に加圧成形
する方法。
、成形型の保有する熱によって加熱すると共に加圧成形
する方法。
■ 常温の成形型に常温の混合粉末を入れ、その表面の
みを電熱輻射、赤外線放射、バーナによる直接加熱など
によって所定温度に加熱し加圧成形する方法。
みを電熱輻射、赤外線放射、バーナによる直接加熱など
によって所定温度に加熱し加圧成形する方法。
がある。また、一対の熱ロールによって常温の混合粉末
を所定温度に加熱すると共に加圧成形することも可能で
ある。尚、ここに常温とは低軟化点ガラス粉末の軟化温
度未満の温度で予熱された状態を含む。
を所定温度に加熱すると共に加圧成形することも可能で
ある。尚、ここに常温とは低軟化点ガラス粉末の軟化温
度未満の温度で予熱された状態を含む。
成形型には、低軟化点ガラス粉末の粘着防止のため、ジ
ルコンサイド、黒鉛等の塗型剤やセラミック粉末等をコ
ーティングしたり、セラミックシートを被着するなどの
処理を施しておくことが望ましい。
ルコンサイド、黒鉛等の塗型剤やセラミック粉末等をコ
ーティングしたり、セラミックシートを被着するなどの
処理を施しておくことが望ましい。
次に具体的実施例について説明する。
(1)第1表に示した組成、粒度の各種ガラス粉末を調
整した。
整した。
第1表
(2)第1表のガラス粉末を第2表の配合によって混合
粉末を調整し、同表の成形条件によって350 X35
0 ff1ff+(厚さ20〜25M)の板状ガラス粉
末成形体を製造した。尚、同表中Nα1は常温加圧成形
法によるもの、Na2は高温加圧成形法によるものであ
る。バインダとしてはPVAの3%水溶液を混合粉末重
量に対して12%使用した。
粉末を調整し、同表の成形条件によって350 X35
0 ff1ff+(厚さ20〜25M)の板状ガラス粉
末成形体を製造した。尚、同表中Nα1は常温加圧成形
法によるもの、Na2は高温加圧成形法によるものであ
る。バインダとしてはPVAの3%水溶液を混合粉末重
量に対して12%使用した。
第2表
(注)A・・・低軟化点ガラス粉末
B・・・高軟化点ガラス粉末
(3)成形後、ガラス粉末成形体を成形用金型から取り
出して加熱炉に装入し、下記の熱処理に供した。
出して加熱炉に装入し、下記の熱処理に供した。
〈階1〉
a 乾燥
ステップ加熱によって行った。
40℃X10Hr、 80°CX 1011r、 60
″(x5Hr80°CX10Hr、 120℃X5Hr
b 脱バインダ 120°Cより20℃/ Hrで400°Cに昇温し3
0Hr保持した。
″(x5Hr80°CX10Hr、 120℃X5Hr
b 脱バインダ 120°Cより20℃/ Hrで400°Cに昇温し3
0Hr保持した。
400″Cより40°C/Hrで600°Cに昇温し、
成形体の温度を均一化するため2Hr保持した。
成形体の温度を均一化するため2Hr保持した。
C緻密化および結晶化
600℃より30°C/Hrで900°Cに昇温し、5
Hr保持した。その後、徐冷した。
Hr保持した。その後、徐冷した。
くNα2〉
成形後、成形用金型から取り出した成形体を速やかに6
00°Cに保持した加熱炉に装入し、2時間保持した後
、30°C/Hrで850°Cに昇温し、10時間保持
して徐冷した。
00°Cに保持した加熱炉に装入し、2時間保持した後
、30°C/Hrで850°Cに昇温し、10時間保持
して徐冷した。
(4)得られた結晶化ガラス材の断面を肉眼で観察した
結果、随1およびNα2とも気泡や気孔は皆無であった
。また、曲げ強度を測定したところ、Na 1は830
kgf/c+d、 No、2は790 kgf/cf
flであり、従来の集積法によるものが前記公報によれ
ば450 kgf/cd程度であるのに比べて、著しい
強度の向上が認められた。また、吸水率を調べた結果、
両者ともほぼ0であった。また、特性X線による粉末X
線回折によって析出結晶を固定したところ、主としてウ
オラストナイト(CaO−5iO2)品であった。その
他にクリストバライト(Sing)品やジオプサイド(
MgO−CaO・2Si(h)品の析出も若干見られた
。
結果、随1およびNα2とも気泡や気孔は皆無であった
。また、曲げ強度を測定したところ、Na 1は830
kgf/c+d、 No、2は790 kgf/cf
flであり、従来の集積法によるものが前記公報によれ
ば450 kgf/cd程度であるのに比べて、著しい
強度の向上が認められた。また、吸水率を調べた結果、
両者ともほぼ0であった。また、特性X線による粉末X
線回折によって析出結晶を固定したところ、主としてウ
オラストナイト(CaO−5iO2)品であった。その
他にクリストバライト(Sing)品やジオプサイド(
MgO−CaO・2Si(h)品の析出も若干見られた
。
(発明の効果)
以上説明した通り、本発明の結晶化ガラス材は、低軟化
点ガラス粉末と高軟化点ガラス粉末とが低軟化点ガラス
粉末の軟化融着後に融着一体化し、結晶化したものであ
るの)ら、低軟化点ガラス粉末同士の軟化融着時にガラ
ス粉末の間に存在した空気は未軟化状態の高軟化点ガラ
ス粉末表面に沿って外部に排出され、組織中に気孔や気
泡がほとんど存在しないものとなる。
点ガラス粉末と高軟化点ガラス粉末とが低軟化点ガラス
粉末の軟化融着後に融着一体化し、結晶化したものであ
るの)ら、低軟化点ガラス粉末同士の軟化融着時にガラ
ス粉末の間に存在した空気は未軟化状態の高軟化点ガラ
ス粉末表面に沿って外部に排出され、組織中に気孔や気
泡がほとんど存在しないものとなる。
また、高軟化点ガラス粉末は軟化と共に結晶化が開始す
る組成としているので、高軟化点ガラス粉末の軟化点以
上の温度で結晶化熱処理することにより、ガラス質のま
まで残存するガラス粉末部分がほとんどなく、強度およ
びその均一性の向上が著しい。
る組成としているので、高軟化点ガラス粉末の軟化点以
上の温度で結晶化熱処理することにより、ガラス質のま
まで残存するガラス粉末部分がほとんどなく、強度およ
びその均一性の向上が著しい。
一方、本発明の製造方法によれば、バインダを一切使用
することなく、単独で取り扱いの可能な強度の大きいガ
ラス粉末成形体を容易に得ることができるので、熱処理
に際して長時間の加熱を要する脱バインダが不要となり
生産性に極めて優れる。しかも、ガラス粉末成形体の結
晶化を高軟化点ガラス粉末の軟化以上の温度で行っても
、低軟化点ガラス粉末はすでに軟化融着状態にあり、高
軟化点ガラス粉末は軟化と共に低軟化点ガラス粉末と融
着して結晶化し、高温の結晶化熱処理に際しても成形体
の形状が保持され形部れが生じにくい。このため、成形
型ごと熱処理に供する必要がなく、生産性の向上、設備
コストの低減を図ることができる。
することなく、単独で取り扱いの可能な強度の大きいガ
ラス粉末成形体を容易に得ることができるので、熱処理
に際して長時間の加熱を要する脱バインダが不要となり
生産性に極めて優れる。しかも、ガラス粉末成形体の結
晶化を高軟化点ガラス粉末の軟化以上の温度で行っても
、低軟化点ガラス粉末はすでに軟化融着状態にあり、高
軟化点ガラス粉末は軟化と共に低軟化点ガラス粉末と融
着して結晶化し、高温の結晶化熱処理に際しても成形体
の形状が保持され形部れが生じにくい。このため、成形
型ごと熱処理に供する必要がなく、生産性の向上、設備
コストの低減を図ることができる。
第1図はガラス粉末成形体の成形要領を示す成形型の断
面図、第2図は本発明の結晶化ガラス材の熱処理の一例
を示す熱処理線図である。
面図、第2図は本発明の結晶化ガラス材の熱処理の一例
を示す熱処理線図である。
Claims (2)
- (1)低軟化点ガラス粉末と高軟化点ガラス粉末とが低
軟化点ガラス粉末の軟化融着後に融着一体化し、高軟化
点ガラス粉末の軟化点以上の温度で結晶化してなる結晶
化ガラス材であって、前記低軟化点ガラス粉末は主成分
が重量%でSiO_2:65〜80%、CaO:5〜1
5%Al_2O_3:10%以下、Na_2O+K_2
O:10〜20%MgO:10%以下 であり、前記高軟化点ガラス粉末は主成分が重量%で SiO_2:50〜65%、CaO:15〜35%Al
_2O_3:10%以下、Na_2O+K_2O:2〜
10%であることを特徴とする結晶化ガラス材。 - (2)主成分が重量%で SiO_2:65〜80%、CaO:5〜15%Al_
2O_3:10%以下、Na_2O+K_2O:10〜
20%MgO:10%以下 である低軟化点ガラス粉末と、主成分が重量%で SiO_2:50〜65%、CaO:15〜35%Al
_2O_3:10%以下、Na_2O+K_2O:2〜
10%である高軟化点ガラス粉末との混合粉末を低軟化
点ガラス粉末の軟化点以上でかつ低軟化点ガラス粉末の
結晶化開始温度以下の温度で加圧成形し、高軟化点ガラ
ス粉末の回りに低軟化点ガラス粉末を軟化付着ないし融
着させたガラス粉末成形体を得、該成形体を高軟化点ガ
ラス粉末の軟化点以上の温度に加熱して結晶化すること
を特徴とする結晶化ガラス材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27400088A JPH02120254A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 結晶化ガラス材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27400088A JPH02120254A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 結晶化ガラス材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02120254A true JPH02120254A (ja) | 1990-05-08 |
Family
ID=17535554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27400088A Pending JPH02120254A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 結晶化ガラス材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02120254A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109455910A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-03-12 | 惠州市彩玉微晶新材有限公司 | 一种微晶玻璃去泡及花纹图案定制工艺 |
| US10710918B1 (en) | 2018-02-19 | 2020-07-14 | Owens-Brockway Glass Container Inc. | Method of manufacturing a hollow glass article having a container shape |
-
1988
- 1988-10-28 JP JP27400088A patent/JPH02120254A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10710918B1 (en) | 2018-02-19 | 2020-07-14 | Owens-Brockway Glass Container Inc. | Method of manufacturing a hollow glass article having a container shape |
| CN109455910A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-03-12 | 惠州市彩玉微晶新材有限公司 | 一种微晶玻璃去泡及花纹图案定制工艺 |
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