JPH04285028A - 低膨張透明結晶化ガラス - Google Patents
低膨張透明結晶化ガラスInfo
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- JPH04285028A JPH04285028A JP7462791A JP7462791A JPH04285028A JP H04285028 A JPH04285028 A JP H04285028A JP 7462791 A JP7462791 A JP 7462791A JP 7462791 A JP7462791 A JP 7462791A JP H04285028 A JPH04285028 A JP H04285028A
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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
- C03C10/0018—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 monovalent metal oxide as main constituents
- C03C10/0027—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 monovalent metal oxide as main constituents containing SiO2, Al2O3, Li2O as main constituents
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低膨張透明結晶化ガラ
スに関し、熱膨張係数が非常に小さく、耐熱衝撃性およ
び透明性に優れた無色の低膨張透明結晶化ガラスに関す
るものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、熱膨張係数が極めて小さく、耐熱
性に優れた低膨張材料が多方面から求められている。こ
のような特性をほぼ満足する既存の材料として、熱膨張
係数が−５×１０−７ Ｋ−１ と非常に小さな石英ガ
ラスが知られているが、融点が高いため製造が困難であ
り、一般に高価である。また、石英ガラスと熱膨張係数
がほぼ同じか、さらに小さく耐熱性に優れた低膨張材料
として、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２ 系の結晶化
ガラスが知られている。この系の結晶化ガラスは、数多
く研究されており、その一部には商品化されているもの
もある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この系
のガラスは、一般に黄色を呈するように着色されており
、外観上好ましくない。これまで、着色を少なくするた
めにはＦｅ２Ｏ３ を減らすことが行なわれてきた。す
なわち、Ｆｅ２Ｏ３ 成分をできるだけ含有しないよう
にした、純度の高い原料を使用する必要があり、このた
めコスト高を招いていた。 【０００４】本発明は、上記した従来の問題点を解決す
るためになされたもので、優れた透明性と、非常に小さ
な熱膨張係数に基づく優れた耐熱衝撃性を有する、無色
の低膨張透明結晶化ガラスを提供することを目的とする
。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明は、重量％で、３
．５〜５．５％のＬｉ２Ｏ、２０．５〜３０．０％のＡ
ｌ２Ｏ３、６０．０〜６９．５％のＳｉＯ２、１．５〜
３．０％のＴｉＯ２、１．７〜２．２％のＺｒＯ２、０
．０５〜２．０％のＡｓ２Ｏ３からなる組成を有し、か
つ上記成分の合計が全体の９４％以上であり、β−石英
固溶体結晶を主たる析出結晶とすることを特徴とする低
膨張透明結晶化ガラスである。 【０００６】本発明の結晶化ガラスは、上記組成を有す
る各ガラス原料を溶融してガラス体を得た後、該ガラス
体をさらに７００〜９００℃の温度域で熱処理すること
により得ることができる。前記熱処理により作製された
結晶化ガラスは、通常粒径が１００ｎｍ以下の微細な結
晶粒子をガラス相のマトリックス内に均一に分散させた
構造となっている。 【０００７】本発明の結晶化ガラスは、前記組成範囲の
ガラスを熱処理により結晶化させたものであるが、組成
および目的特性に応じて熱処理条件を適切に設定するこ
とが好ましい。 【０００８】また、結晶化のための熱処理は、いきなり
７００〜９００℃に保持する一段階の熱処理であって目
的とするような結晶化物が得られるが、より優れた透過
率を有する結晶化ガラスを得るために、二段階あるいは
それ以上の多段階熱処理を行なった方が、結晶粒径が小
さくなり、散乱による透過率低下が低減して、より透過
率の高い結晶化物が得られるので好ましい。 【０００９】ＴｉＯ２ を含むＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−
ＳｉＯ２ 系の結晶化ガラスでは、通常のガラス原料を
用いて製造する場合、不純物としてＦｅ２Ｏ３ が混入
し、これが結晶化ガラスの着色の原因となる。 【００１０】そこで本発明者らは、不純物としてＦｅ２
Ｏ３を含有するこの系の結晶化ガラスの着色の研究にお
いて、核形成剤として用いられるＺｒＯ２の含有量と、
結晶化ガラスの着色とに特異的な関係があることを見い
出した。同一の母胎ガラス組成におけるＺｒＯ２ の含
有量と結晶化ガラスの着色の度合を表わす刺激純度（標
準光Ｃ光による２°視野で測定した５．０ｍｍ厚換算値
）との関係の一例を図１に示す。 【００１１】図１より明らかなように、同一の母胎ガラ
スにおいては、ＺｒＯ２の含有量に対する刺激純度、す
なわち結晶化ガラスの着色は極小値を持ち、このときの
ＺｒＯ２量はＦｅ２Ｏ３の含有量とは関連しない。また
、結晶化ガラスの着色が最小となるＺｒＯ２の含有量は
、母胎ガラスの組成により若干異なるが、概ね１．７〜
２．２ｗｔ％のごく限られた範囲であることを見い出し
た。 【００１２】また、この着色は清澄剤として用いられる
Ａｓ２Ｏ３ の含有量にも影響されていることを見い出
した。同一の母胎ガラス組成におけるＡｓ２Ｏ３ の含
有量と結晶化ガラスの着色の度合を表わす刺激純度（標
準光Ｃ光による２°視野で測定した５．０ｍｍ厚換算値
）との関係の一例を図２に示す。 【００１３】図２より明らかなように、同一の母胎ガラ
スにおいては、Ａｓ２Ｏ３の含有量に対する刺激純度、
すなわち結晶化ガラスの着色は極小値を持ち、このとき
のＡｓ２Ｏ３量はＦｅ２Ｏ３の含有量とは関連しない。 また、結晶化ガラスの着色が最小となるＡｓ２Ｏ３の含
有量は、母胎ガラスの組成により若干異なるが、概ね０
．０５〜２．０ｗｔ％の範囲であることを見い出した。 【００１４】 【作用】このように本発明においては、核形成剤として
用いられるＺｒＯ２ 、および清澄剤として用いられる
Ａｓ２Ｏ３ の含有量を最適となるように調整すること
で、不純物であるＦｅ２Ｏ３を含有する通常のガラス原
料を用いてＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２ 系の無色
の結晶化ガラスを得ることが可能となるものである。 【００１５】また、結晶化ガラスの着色が指定されたと
き、核形成剤として用いるＺｒＯ２および清澄剤として
用いるＡｓ２Ｏ３の含有量を最適化することで、Ｆｅ２
Ｏ３の含有量の多い安価な原料が使用でき、製造コスト
の低減を図ることが可能である。 【００１６】次に、この発明の結晶化ガラスの組成範囲
の限定理由を説明する。 ＳｉＯ２ ： ＳｉＯ２が６９．５ｗｔ％を越える
とガラスの粘性が高くなり、溶融、成形が難しくなる。 また、結晶化のコントロールが困難となり、目的とする
結晶化ガラスが得られない。またＳｉＯ２が６０．０ｗ
ｔ％未満では、熱膨張係数が小さくなり、結晶化ガラス
の白濁が増加して透明性が低下する。したがって、Ｓｉ
Ｏ２は６０．０〜６９．５ｗｔ％とする。 【００１７】Ａｌ２Ｏ３ ： Ａｌ２Ｏ３が３０．０
ｗｔ％を越えるとガラスの粘性が高くなって、溶融、成
形が難しくなるとともに、熱膨張係数が大きくなる。ま
たＡｌ２Ｏ３が２０．５ｗｔ％未満では、結晶化ガラス
の白濁が増加して透明性が低下する。したがって、Ａｌ
２Ｏ３ は２０．５〜３０．０ｗｔ％とする。 【００１８】Ｌｉ２Ｏ ： Ｌｉ２Ｏが５．５ｗｔ
％を越えると熱処理時に急激な結晶化が起こり、目的と
する結晶化ガラスが得られない。また、Ｌｉ２Ｏが３．
５ｗｔ％未満では、白濁が増加して透明性が低下すると
ともに、ガラスの溶融、成形が難しくなる。したがって
、Ｌｉ２Ｏは３．５〜５．５ｗｔ％とする。 【００１９】ＴｉＯ２ ： ＴｉＯ２は核形成剤と
して必須成分であるが、ＴｉＯ２が３．０ｗｔ％を越え
ると結晶化促進の効果は変わらず、その強い紫外線吸収
のために結晶化ガラスの着色が濃くなり、透過率を低下
させる。また、ＴｉＯ２が１．５ｗｔ％未満では、難溶
となるとともに、結晶化促進の効果が十分に得られず、
目的とする結晶化ガラスが得られない。したがって、Ｔ
ｉＯ２は１．５〜３．０ｗｔ％とする。 【００２０】ＺｒＯ２ ： ＺｒＯ２は核形成剤とし
て必須成分であるが、ＺｒＯ２が２．２ｗｔ％越えると
未溶解物を生じ易くなり、溶解が困難となるとともに、
結晶化ガラスの着色が濃くなる。また、ＺｒＯ２が１．
７ｗｔ％未満では、結晶化促進の効果が十分得られず、
同様に着色が濃くなり透明性が低下する。したがって、
より高い透過率を有する結晶化ガラスを得るために、Ｚ
ｒＯ２は１．７〜２．２ｗｔ％とする。 【００２１】Ａｓ２Ｏ３ ： Ａｓ２Ｏ３は清澄剤
として有効であるが、２．０ｗｔ％を越えると結晶化ガ
ラスの着色が濃くなる。また、Ａｓ２Ｏ３が０．０５ｗ
ｔ％未満では同様に結晶化ガラスの着色が濃くなるとと
もに、十分な清澄効果が得られない。したがって、Ａｓ
２Ｏ３は０．０５〜２．０ｗｔ％とする。 【００２２】また、必須成分ではないが、次の各成分を
添加することにより、目的とする結晶化ガラスの特性を
向上させることができる。 Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏ ： Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏ
はガラスの溶解性を向上させるとともに、結晶化度を減
少させ熱膨張係数を調整することができる。しかし、各
々２．０ｗｔ％を越えて加えると白濁が増加して透明性
が低下するとともに、着色も濃くなる。透明性が良く、
かつ着色の薄い結晶化ガラスを得るためには、各々１．
５ｗｔ％以下とすることが好ましく、また合計で０．３
ｗｔ％以上２．０ｗｔ％以下とすることがより好適であ
る。 【００２３】ＭｇＯ ： ＭｇＯは少量の添加であ
ってもガラスの溶解性を向上させるとともに、熱膨張係
数を上昇させる。そのため、過度に加えると透過率を低
下させたり、結晶化時にクラックが発生し易くなるので
、３．０ｗｔ％以下にすることが好ましく、２．０ｗｔ
％以下とすることがより好適である。 【００２４】ＺｎＯ ： ＺｎＯは溶解性を向上さ
せるのに有効であるばかりでなく、結晶化温度を低下さ
せ、結晶粒径を微小化し、透明性をも向上させる。しか
し、ＺｎＯを過度に添加すると、ガラス徐冷時に失透を
起こしたり、熱処理のコントロールが困難になるので、
４．０ｗｔ％以下にすることが好ましく、２．０ｗｔ％
以下がより好適である。 【００２５】Ｐ２Ｏ５ ： Ｐ２Ｏ５はＺｒＯ２の
溶解を促進する成分であるが、４．０ｗｔ％を越えると
未溶解物が生じ、白濁が増加して透明性が低下する。し
たがって、Ｐ２Ｏ５は０〜４．０ｗｔ％とするのが好ま
しい。 【００２６】また、前記結晶化ガラスは、最終製品の性
質を損なわない範囲内で、その他の微量成分を添加する
こともできる。 【００２７】また、ガラス原料中の不純物として混入し
、結晶化ガラスの着色の原因となるＦｅ２Ｏ３を０．０
０５ｗｔ％未満にするには、Ｆｅ２Ｏ３含有分の少ない
高純度のガラス原料を用いることが必要であるが、これ
を用いるとコスト高を招くこととなる。一方、Ｆｅ２Ｏ
３の含有量が０．１ｗｔ％を越えると着色が濃くなりす
ぎるため、無色透明の結晶化ガラスとしては機能しなく
なる。したがって、より着色の少ない結晶化ガラスを得
るためには、Ｆｅ２Ｏ３の含有量が０．０６ｗｔ％以下
としたガラス原料を用いることが好ましい。 【００２８】 【実施例】以下に、実施例および比較例を挙げて本発明
をより具体的に説明する。まず、実施例１について説明
する。表１に示したガラス組成となるように、各ガラス
原料を調合した。ただし、０．０１６ｗｔ％のＦｅ２Ｏ
３ は分析値であり、ガラス原料中の不純物として混入
したものである。調合されたガラス原料を、白金るつぼ
に入れ、電気炉を用いて１５５０℃で加熱溶融し、型枠
に鋳込み徐冷して試料ガラスを得た。 【００２９】さらに、この試料ガラスを、電気炉に入れ
て７８０℃で１時間、８６０℃で１時間の２段階の加熱
処理をして、ガラス中に微結晶を析出させた。この時の
昇温速度は３００℃／ｈで行ない、ついで炉内で室温ま
で放冷した。得られた結晶化ガラスについて測定を行な
った結果、表１に示すとおり刺激純度は３．１％、可視
光透過率は８８．９％であり、無色透明であった。各結
晶化ガラスの析出結晶相はＸ線回析によりβ−石英固溶
体であることが確認され、また熱膨張係数は−３．２×
１０−７Ｋ−１ と低膨張であった。 【００３０】本発明における実施例により有られた結晶
化ガラスの組成、熱処理条件、および得られた結晶化ガ
ラスの５０〜８００℃の温度範囲における平均熱膨張係
数（α５０〜８００）、５．０ｍｍ厚での標準光Ｃ光に
よる２°視野で測定した可視光透過率（Ｙｃ）と刺激純
度（Ｐｅ）、および析出結晶相をＸ線回析により同定し
た結果を表１に示す。 【００３１】 【表１】 【００３２】実施例２〜８も実施例１と同様の方法で試
料ガラスを作製し、それぞれ表１に示す２段階の熱処理
条件で結晶化処理した。得られた結晶化ガラスは、Ｆｅ
２Ｏ３成分を０．０１２〜０．０６０ｗｔ％含有してい
るが、どれも刺激純度が４．５％以下であり、可視光透
過率は８５％以上と、無色透明であった。また、析出結
晶相は実施例１と同様にβ−石英固溶体であり、平均熱
膨張係数はその絶対値が６×１０−７Ｋ−１以下と低膨
張であった。 【００３３】比較例は、ＺｒＯ２の組成割合をこの発明
の範囲外とした、本発明に含まれない結晶化ガラスであ
る。実施例１と同様の方法で試料ガラスを作製し、それ
ぞれ表１に示す２段階の熱処理条件で結晶化処理した。 得られた結晶化ガラスの析出結晶相はβ−石英固溶体で
あり、平均膨張係数はその絶対値が６×１０−７Ｋ−１
以下と低膨張であるが、可視光透過率が８５％未満であ
り、さらに刺激純度が８．０％以上で、黄色く着色して
いた。 【００３４】以上の結果から明らかなように、比較例の
結晶化ガラスは、熱膨張係数は非常に小さいが、刺激純
度が大きく、また着色している。これに対して、この発
明で得られる結晶化ガラスは、非常に小さな熱膨張係数
と高い透過率を合わせ持ち、しかも低い刺激純度を有す
る無色の結晶化ガラスであることがわかる。 【００３５】 【発明の効果】以上のように、Ｆｅ２Ｏ３を多く含む通
常の安価なガラス原料を用いてＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−
ＳｉＯ２ 系の結晶化ガラスを製造すると、濃い黄色に
着色する。しかしながら、本発明においては、核形成剤
として用いられるＺｒＯ２ の含有量を前記のように低
く、しかも非常に狭い範囲に限定し、さらに組成範囲を
前記のように限定することにより、通常用いられている
Ｆｅ２Ｏ３が多く含まれた通常の各ガラス原料を使用し
て、熱膨張係数が非常に小さく、耐熱衝撃性および透明
性に優れた無色の低膨張透明結晶化ガラスを安価に得る
ことが可能となるものである。 【００３６】
スに関し、熱膨張係数が非常に小さく、耐熱衝撃性およ
び透明性に優れた無色の低膨張透明結晶化ガラスに関す
るものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、熱膨張係数が極めて小さく、耐熱
性に優れた低膨張材料が多方面から求められている。こ
のような特性をほぼ満足する既存の材料として、熱膨張
係数が−５×１０−７ Ｋ−１ と非常に小さな石英ガ
ラスが知られているが、融点が高いため製造が困難であ
り、一般に高価である。また、石英ガラスと熱膨張係数
がほぼ同じか、さらに小さく耐熱性に優れた低膨張材料
として、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２ 系の結晶化
ガラスが知られている。この系の結晶化ガラスは、数多
く研究されており、その一部には商品化されているもの
もある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この系
のガラスは、一般に黄色を呈するように着色されており
、外観上好ましくない。これまで、着色を少なくするた
めにはＦｅ２Ｏ３ を減らすことが行なわれてきた。す
なわち、Ｆｅ２Ｏ３ 成分をできるだけ含有しないよう
にした、純度の高い原料を使用する必要があり、このた
めコスト高を招いていた。 【０００４】本発明は、上記した従来の問題点を解決す
るためになされたもので、優れた透明性と、非常に小さ
な熱膨張係数に基づく優れた耐熱衝撃性を有する、無色
の低膨張透明結晶化ガラスを提供することを目的とする
。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明は、重量％で、３
．５〜５．５％のＬｉ２Ｏ、２０．５〜３０．０％のＡ
ｌ２Ｏ３、６０．０〜６９．５％のＳｉＯ２、１．５〜
３．０％のＴｉＯ２、１．７〜２．２％のＺｒＯ２、０
．０５〜２．０％のＡｓ２Ｏ３からなる組成を有し、か
つ上記成分の合計が全体の９４％以上であり、β−石英
固溶体結晶を主たる析出結晶とすることを特徴とする低
膨張透明結晶化ガラスである。 【０００６】本発明の結晶化ガラスは、上記組成を有す
る各ガラス原料を溶融してガラス体を得た後、該ガラス
体をさらに７００〜９００℃の温度域で熱処理すること
により得ることができる。前記熱処理により作製された
結晶化ガラスは、通常粒径が１００ｎｍ以下の微細な結
晶粒子をガラス相のマトリックス内に均一に分散させた
構造となっている。 【０００７】本発明の結晶化ガラスは、前記組成範囲の
ガラスを熱処理により結晶化させたものであるが、組成
および目的特性に応じて熱処理条件を適切に設定するこ
とが好ましい。 【０００８】また、結晶化のための熱処理は、いきなり
７００〜９００℃に保持する一段階の熱処理であって目
的とするような結晶化物が得られるが、より優れた透過
率を有する結晶化ガラスを得るために、二段階あるいは
それ以上の多段階熱処理を行なった方が、結晶粒径が小
さくなり、散乱による透過率低下が低減して、より透過
率の高い結晶化物が得られるので好ましい。 【０００９】ＴｉＯ２ を含むＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−
ＳｉＯ２ 系の結晶化ガラスでは、通常のガラス原料を
用いて製造する場合、不純物としてＦｅ２Ｏ３ が混入
し、これが結晶化ガラスの着色の原因となる。 【００１０】そこで本発明者らは、不純物としてＦｅ２
Ｏ３を含有するこの系の結晶化ガラスの着色の研究にお
いて、核形成剤として用いられるＺｒＯ２の含有量と、
結晶化ガラスの着色とに特異的な関係があることを見い
出した。同一の母胎ガラス組成におけるＺｒＯ２ の含
有量と結晶化ガラスの着色の度合を表わす刺激純度（標
準光Ｃ光による２°視野で測定した５．０ｍｍ厚換算値
）との関係の一例を図１に示す。 【００１１】図１より明らかなように、同一の母胎ガラ
スにおいては、ＺｒＯ２の含有量に対する刺激純度、す
なわち結晶化ガラスの着色は極小値を持ち、このときの
ＺｒＯ２量はＦｅ２Ｏ３の含有量とは関連しない。また
、結晶化ガラスの着色が最小となるＺｒＯ２の含有量は
、母胎ガラスの組成により若干異なるが、概ね１．７〜
２．２ｗｔ％のごく限られた範囲であることを見い出し
た。 【００１２】また、この着色は清澄剤として用いられる
Ａｓ２Ｏ３ の含有量にも影響されていることを見い出
した。同一の母胎ガラス組成におけるＡｓ２Ｏ３ の含
有量と結晶化ガラスの着色の度合を表わす刺激純度（標
準光Ｃ光による２°視野で測定した５．０ｍｍ厚換算値
）との関係の一例を図２に示す。 【００１３】図２より明らかなように、同一の母胎ガラ
スにおいては、Ａｓ２Ｏ３の含有量に対する刺激純度、
すなわち結晶化ガラスの着色は極小値を持ち、このとき
のＡｓ２Ｏ３量はＦｅ２Ｏ３の含有量とは関連しない。 また、結晶化ガラスの着色が最小となるＡｓ２Ｏ３の含
有量は、母胎ガラスの組成により若干異なるが、概ね０
．０５〜２．０ｗｔ％の範囲であることを見い出した。 【００１４】 【作用】このように本発明においては、核形成剤として
用いられるＺｒＯ２ 、および清澄剤として用いられる
Ａｓ２Ｏ３ の含有量を最適となるように調整すること
で、不純物であるＦｅ２Ｏ３を含有する通常のガラス原
料を用いてＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２ 系の無色
の結晶化ガラスを得ることが可能となるものである。 【００１５】また、結晶化ガラスの着色が指定されたと
き、核形成剤として用いるＺｒＯ２および清澄剤として
用いるＡｓ２Ｏ３の含有量を最適化することで、Ｆｅ２
Ｏ３の含有量の多い安価な原料が使用でき、製造コスト
の低減を図ることが可能である。 【００１６】次に、この発明の結晶化ガラスの組成範囲
の限定理由を説明する。 ＳｉＯ２ ： ＳｉＯ２が６９．５ｗｔ％を越える
とガラスの粘性が高くなり、溶融、成形が難しくなる。 また、結晶化のコントロールが困難となり、目的とする
結晶化ガラスが得られない。またＳｉＯ２が６０．０ｗ
ｔ％未満では、熱膨張係数が小さくなり、結晶化ガラス
の白濁が増加して透明性が低下する。したがって、Ｓｉ
Ｏ２は６０．０〜６９．５ｗｔ％とする。 【００１７】Ａｌ２Ｏ３ ： Ａｌ２Ｏ３が３０．０
ｗｔ％を越えるとガラスの粘性が高くなって、溶融、成
形が難しくなるとともに、熱膨張係数が大きくなる。ま
たＡｌ２Ｏ３が２０．５ｗｔ％未満では、結晶化ガラス
の白濁が増加して透明性が低下する。したがって、Ａｌ
２Ｏ３ は２０．５〜３０．０ｗｔ％とする。 【００１８】Ｌｉ２Ｏ ： Ｌｉ２Ｏが５．５ｗｔ
％を越えると熱処理時に急激な結晶化が起こり、目的と
する結晶化ガラスが得られない。また、Ｌｉ２Ｏが３．
５ｗｔ％未満では、白濁が増加して透明性が低下すると
ともに、ガラスの溶融、成形が難しくなる。したがって
、Ｌｉ２Ｏは３．５〜５．５ｗｔ％とする。 【００１９】ＴｉＯ２ ： ＴｉＯ２は核形成剤と
して必須成分であるが、ＴｉＯ２が３．０ｗｔ％を越え
ると結晶化促進の効果は変わらず、その強い紫外線吸収
のために結晶化ガラスの着色が濃くなり、透過率を低下
させる。また、ＴｉＯ２が１．５ｗｔ％未満では、難溶
となるとともに、結晶化促進の効果が十分に得られず、
目的とする結晶化ガラスが得られない。したがって、Ｔ
ｉＯ２は１．５〜３．０ｗｔ％とする。 【００２０】ＺｒＯ２ ： ＺｒＯ２は核形成剤とし
て必須成分であるが、ＺｒＯ２が２．２ｗｔ％越えると
未溶解物を生じ易くなり、溶解が困難となるとともに、
結晶化ガラスの着色が濃くなる。また、ＺｒＯ２が１．
７ｗｔ％未満では、結晶化促進の効果が十分得られず、
同様に着色が濃くなり透明性が低下する。したがって、
より高い透過率を有する結晶化ガラスを得るために、Ｚ
ｒＯ２は１．７〜２．２ｗｔ％とする。 【００２１】Ａｓ２Ｏ３ ： Ａｓ２Ｏ３は清澄剤
として有効であるが、２．０ｗｔ％を越えると結晶化ガ
ラスの着色が濃くなる。また、Ａｓ２Ｏ３が０．０５ｗ
ｔ％未満では同様に結晶化ガラスの着色が濃くなるとと
もに、十分な清澄効果が得られない。したがって、Ａｓ
２Ｏ３は０．０５〜２．０ｗｔ％とする。 【００２２】また、必須成分ではないが、次の各成分を
添加することにより、目的とする結晶化ガラスの特性を
向上させることができる。 Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏ ： Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏ
はガラスの溶解性を向上させるとともに、結晶化度を減
少させ熱膨張係数を調整することができる。しかし、各
々２．０ｗｔ％を越えて加えると白濁が増加して透明性
が低下するとともに、着色も濃くなる。透明性が良く、
かつ着色の薄い結晶化ガラスを得るためには、各々１．
５ｗｔ％以下とすることが好ましく、また合計で０．３
ｗｔ％以上２．０ｗｔ％以下とすることがより好適であ
る。 【００２３】ＭｇＯ ： ＭｇＯは少量の添加であ
ってもガラスの溶解性を向上させるとともに、熱膨張係
数を上昇させる。そのため、過度に加えると透過率を低
下させたり、結晶化時にクラックが発生し易くなるので
、３．０ｗｔ％以下にすることが好ましく、２．０ｗｔ
％以下とすることがより好適である。 【００２４】ＺｎＯ ： ＺｎＯは溶解性を向上さ
せるのに有効であるばかりでなく、結晶化温度を低下さ
せ、結晶粒径を微小化し、透明性をも向上させる。しか
し、ＺｎＯを過度に添加すると、ガラス徐冷時に失透を
起こしたり、熱処理のコントロールが困難になるので、
４．０ｗｔ％以下にすることが好ましく、２．０ｗｔ％
以下がより好適である。 【００２５】Ｐ２Ｏ５ ： Ｐ２Ｏ５はＺｒＯ２の
溶解を促進する成分であるが、４．０ｗｔ％を越えると
未溶解物が生じ、白濁が増加して透明性が低下する。し
たがって、Ｐ２Ｏ５は０〜４．０ｗｔ％とするのが好ま
しい。 【００２６】また、前記結晶化ガラスは、最終製品の性
質を損なわない範囲内で、その他の微量成分を添加する
こともできる。 【００２７】また、ガラス原料中の不純物として混入し
、結晶化ガラスの着色の原因となるＦｅ２Ｏ３を０．０
０５ｗｔ％未満にするには、Ｆｅ２Ｏ３含有分の少ない
高純度のガラス原料を用いることが必要であるが、これ
を用いるとコスト高を招くこととなる。一方、Ｆｅ２Ｏ
３の含有量が０．１ｗｔ％を越えると着色が濃くなりす
ぎるため、無色透明の結晶化ガラスとしては機能しなく
なる。したがって、より着色の少ない結晶化ガラスを得
るためには、Ｆｅ２Ｏ３の含有量が０．０６ｗｔ％以下
としたガラス原料を用いることが好ましい。 【００２８】 【実施例】以下に、実施例および比較例を挙げて本発明
をより具体的に説明する。まず、実施例１について説明
する。表１に示したガラス組成となるように、各ガラス
原料を調合した。ただし、０．０１６ｗｔ％のＦｅ２Ｏ
３ は分析値であり、ガラス原料中の不純物として混入
したものである。調合されたガラス原料を、白金るつぼ
に入れ、電気炉を用いて１５５０℃で加熱溶融し、型枠
に鋳込み徐冷して試料ガラスを得た。 【００２９】さらに、この試料ガラスを、電気炉に入れ
て７８０℃で１時間、８６０℃で１時間の２段階の加熱
処理をして、ガラス中に微結晶を析出させた。この時の
昇温速度は３００℃／ｈで行ない、ついで炉内で室温ま
で放冷した。得られた結晶化ガラスについて測定を行な
った結果、表１に示すとおり刺激純度は３．１％、可視
光透過率は８８．９％であり、無色透明であった。各結
晶化ガラスの析出結晶相はＸ線回析によりβ−石英固溶
体であることが確認され、また熱膨張係数は−３．２×
１０−７Ｋ−１ と低膨張であった。 【００３０】本発明における実施例により有られた結晶
化ガラスの組成、熱処理条件、および得られた結晶化ガ
ラスの５０〜８００℃の温度範囲における平均熱膨張係
数（α５０〜８００）、５．０ｍｍ厚での標準光Ｃ光に
よる２°視野で測定した可視光透過率（Ｙｃ）と刺激純
度（Ｐｅ）、および析出結晶相をＸ線回析により同定し
た結果を表１に示す。 【００３１】 【表１】 【００３２】実施例２〜８も実施例１と同様の方法で試
料ガラスを作製し、それぞれ表１に示す２段階の熱処理
条件で結晶化処理した。得られた結晶化ガラスは、Ｆｅ
２Ｏ３成分を０．０１２〜０．０６０ｗｔ％含有してい
るが、どれも刺激純度が４．５％以下であり、可視光透
過率は８５％以上と、無色透明であった。また、析出結
晶相は実施例１と同様にβ−石英固溶体であり、平均熱
膨張係数はその絶対値が６×１０−７Ｋ−１以下と低膨
張であった。 【００３３】比較例は、ＺｒＯ２の組成割合をこの発明
の範囲外とした、本発明に含まれない結晶化ガラスであ
る。実施例１と同様の方法で試料ガラスを作製し、それ
ぞれ表１に示す２段階の熱処理条件で結晶化処理した。 得られた結晶化ガラスの析出結晶相はβ−石英固溶体で
あり、平均膨張係数はその絶対値が６×１０−７Ｋ−１
以下と低膨張であるが、可視光透過率が８５％未満であ
り、さらに刺激純度が８．０％以上で、黄色く着色して
いた。 【００３４】以上の結果から明らかなように、比較例の
結晶化ガラスは、熱膨張係数は非常に小さいが、刺激純
度が大きく、また着色している。これに対して、この発
明で得られる結晶化ガラスは、非常に小さな熱膨張係数
と高い透過率を合わせ持ち、しかも低い刺激純度を有す
る無色の結晶化ガラスであることがわかる。 【００３５】 【発明の効果】以上のように、Ｆｅ２Ｏ３を多く含む通
常の安価なガラス原料を用いてＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−
ＳｉＯ２ 系の結晶化ガラスを製造すると、濃い黄色に
着色する。しかしながら、本発明においては、核形成剤
として用いられるＺｒＯ２ の含有量を前記のように低
く、しかも非常に狭い範囲に限定し、さらに組成範囲を
前記のように限定することにより、通常用いられている
Ｆｅ２Ｏ３が多く含まれた通常の各ガラス原料を使用し
て、熱膨張係数が非常に小さく、耐熱衝撃性および透明
性に優れた無色の低膨張透明結晶化ガラスを安価に得る
ことが可能となるものである。 【００３６】
【図１】 ＺｒＯ２の含有量と刺激純度との
関係を示す図。
関係を示す図。
【図２】 Ａｓ２Ｏ３の含有量と刺激純度と
の関係を示す図。
の関係を示す図。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、３．５〜５．５％のＬ
ｉ２Ｏ、２０．５〜３０．０％のＡｌ２Ｏ３、６０．０
〜６９．５％のＳｉＯ２、１．５〜３．０％のＴｉＯ２
、１．７〜２．２％のＺｒＯ２、０．０５〜２．０％の
Ａｓ２Ｏ３からなる組成を有し、かつ上記成分の合計が
全体の９４％以上であり、β−石英固溶体結晶を主たる
析出結晶とすることを特徴とする低膨張透明結晶化ガラ
ス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7462791A JPH04285028A (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 低膨張透明結晶化ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7462791A JPH04285028A (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 低膨張透明結晶化ガラス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04285028A true JPH04285028A (ja) | 1992-10-09 |
Family
ID=13552625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7462791A Pending JPH04285028A (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 低膨張透明結晶化ガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04285028A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014188991A1 (ja) * | 2013-05-23 | 2014-11-27 | 日本電気硝子株式会社 | フィラー粉末及びその製造方法 |
| JP2015127288A (ja) * | 2013-05-23 | 2015-07-09 | 日本電気硝子株式会社 | フィラー粉末および樹脂組成物 |
| JP2015214440A (ja) * | 2014-05-09 | 2015-12-03 | 日本電気硝子株式会社 | フィラー粉末の製造方法 |
| CN105283426A (zh) * | 2013-05-23 | 2016-01-27 | 日本电气硝子株式会社 | 填料粉末及其制造方法 |
| JP2022013903A (ja) * | 2020-07-02 | 2022-01-18 | ショット アクチエンゲゼルシャフト | 高石英固溶体を主要結晶相とする透明で無着色のリチウムアルミノシリケートガラスセラミック物品、該物品の製造方法およびその使用 |
| EP4495076A1 (de) * | 2023-07-19 | 2025-01-22 | Schott Ag | Transparente lithiumaluminiumsilikat-glaskeramik |
-
1991
- 1991-03-14 JP JP7462791A patent/JPH04285028A/ja active Pending
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| US10023720B2 (en) | 2013-05-23 | 2018-07-17 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Filler powder and method for manufacturing same |
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