JPH0565452B2 - - Google Patents

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JPH0565452B2
JPH0565452B2 JP62185799A JP18579987A JPH0565452B2 JP H0565452 B2 JPH0565452 B2 JP H0565452B2 JP 62185799 A JP62185799 A JP 62185799A JP 18579987 A JP18579987 A JP 18579987A JP H0565452 B2 JPH0565452 B2 JP H0565452B2
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JP
Japan
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powder
glass
melting point
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high melting
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JP62185799A
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English (en)
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JPS6428250A (en
Inventor
Yoshihiro Nakagawa
Yoshito Seto
Akitoshi Okabayashi
Hiroyuki Kimura
Takashi Shikata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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Publication of JPS6428250A publication Critical patent/JPS6428250A/ja
Publication of JPH0565452B2 publication Critical patent/JPH0565452B2/ja
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C10/00Devitrified 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
    • C03C10/0009Devitrified 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 silica as main constituent

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は建築用の内外装材として好適な結晶化
ガラス・高融点酸化物複合材とその製造方法に関
する。 (従来の技術) ガラスは表面光沢の優れた材料であるが、建材
としては強度的に問題のある材質で、従来より
種々の強化策がとられているが、その一つに結晶
化ガラスとする方法がある。 ところで結晶化ガラスの好適な製造方法に、本
出願人が「特願昭60−28415号」において提案し
たところの、ウオラストナイト晶析出組成のガラ
ス微粉末を加圧成形し、次いで熱処理して焼結す
る一方、軟化融着する粒子境界に結晶が発生しや
すいことを利用して結晶化を図る方法がある。 (発明が解決しようとする問題点) 叙上のガラス微粉末の加圧成形体を熱処理し、
粉末相互を軟化融着させ緻密化すると共に結晶化
を図る方法(以下焼結法と称す)では、粉末同士
の接触面積も大で多量の結晶が発生する。ところ
で結晶化ガラスの強度向上は析出結晶に起因する
ものであるから、多量の結晶析出の焼結法では強
度向上効果は大である。しかし結晶の物性から自
から強度に限界があり、製品の曲げ強さは600〜
700Kgf/cm2程度で、建材としてはより強力な材
質が望まれるのである。 それに焼結法では、使用の粉末ガラスの軟化点
と結晶化温度との差が過大である場合、焼結後の
結晶化段階での形状保持が困難であり、建材のよ
うな大形製品ではこの傾向が大きい。 また熱処理を、焼結温度を保持して焼結を終
え、次いで結晶化温度に昇温し同温度を保持する
2段式の熱処理だけでなく、能率化を図つて結晶
化温度への連続昇温の途中で焼結を完了させる1
段式の熱処理による場合、使用のガラス粉末が軟
化点と結晶化温度が接近したガラス粉末のとき
は、実質的に結晶化温度での焼結となり、結晶の
析出に伴う粘性の増大によつて粉末の軟化融着が
妨げられるのである。つまり単一のガラス粉末を
原料とする場合は、軟化点と結晶化温度とのバラ
ンスがなお問題点として残されているのである。 本発明は以上の問題点に鑑みなされたもので、
ガラス状の表面光沢を有すると共に、従来結晶化
ガラスに比し優れた強度を有する建材の提供と、
同建材を既述のような焼結阻害や形崩れの問題も
なく、焼結手段で製造する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、本発明の結晶化ガラ
ス・高融点酸化物複合材では、 必須成分として重量百分率で、 SiO2:65〜80%、 CaO:5〜15%、 Na2O+K2O:10〜30%、 MgO:2〜8% を含有して成る結晶化ガラスの基地中に、結晶質
高融点酸化物粒子が分散含有されて成ることを構
成とするものであり、その製造方法においては、 必須成分として重量百分率で、 SiO2:65〜80%、 CaO:5〜15%、 Na2O+K2O:10〜30%、 MgO:2〜8% を含有して成るガラスの、200メツシユ以下の粒
子が90重量%以上を占める粒度構成の粉末と、結
晶室高融点酸化物の、200メツシユ以下の粒子が
90重量%以上を占める粒度構成の粉末とを混合し
て混合粉体を得、該粉体を成形して後熱処理して
焼結と結晶化を行なうことを構成とするものであ
る。 (作用) 本発明の結晶化ガラス・高融点酸化物複合材に
おいて、基地中に分散含有される結晶質高融点酸
化物粒子は、結晶化ガラスにおける析出結晶と同
様材質を強化するものであるが、融点も上記析出
結晶より高く、同結晶に比し強化作用は大きい。 また製造に際しては、使用のガラス粉末が結晶
の成長抑制成分のMgOを配し成分を特定して焼
結を容易としたガラス粉末であり、同粉末のみで
は結晶化熱処理時に生起する成形体の型崩れを、
混合されている結晶質高融点酸化物粉末が防止す
るのである。また、結晶質高融点酸化物粉末を混
合することにより、ガラス粉末の焼結(軟化融
着)の際に、粉末の間に存する空気が未軟化の結
晶質高融点酸化物粒子の表面に沿つて成形体の外
部に排出されるため、成形体ひいては結晶化熱処
理後の複合材を容易に緻密化することができる。 なお上記ガラス粉末及び酸化物粉末は共に微粉
を用いるのであり、これによつて粉末としたガラ
スの軟化点をやや上回る程度の低温で焼結が開始
進行すると共に、温度の上昇に伴い酸化物への成
分移行も行われ、成形体の良好な収縮緻密化状態
が得られるのである。 (実施例) 先ず粉末として使用するガラスの成分限定理由
から述べる。 SiO2:65〜80% SiO2はガラス構成の骨格成分であり、65%未
満では結晶化速度の調整が難しく、一方80%を超
えると粘性が高くなり過ぎて緻密化が悪くなる。 CaO:5〜15% CaOは融点、軟化点を下げ、ガラス化を容易と
する成分であるが、15%を超える結晶化速度が速
くなり、焼結体の緻密化が不充分となる。一方5
%未満では結晶化しにくくなる。 Na2O+K2O:10〜30% Na2O及びK2Oも共に融点、軟化点を下げガ
ラス化を容易にする成分であり、両者の合計で10
%未満では軟化点が高くなると共に結晶化が速く
なり、焼結体の収縮緻密化が不足し、また30%を
超えると結晶化が不充分となる。 MgO:2〜8% MgOは結晶の成長を抑制する成分であるが、
2%未満では抑制効果が十分ではなく、また8%
を超える添加はMgOを含んだ結晶が析出しやす
くなる。 以上の成分を上記特定範囲において適宜選択す
ることにより、結晶化し難いガラス、軟化点と結
晶化温度との差が大きいガラス、あるいは軟化収
縮開始温度付近では結晶化速度の遅いガラスを得
ることができる。 なお上記成分の和は90%以上が望ましく、上記
成分以外の成分、たとえばガラス着色剤などを10
%以内で含有することも可能である。 次に結晶質高融点酸化物について述べると、同
酸化物は上記ガラスの軟化点より少なくとも500
℃は高い融点をもつと共に、上記ガラスとの濡れ
性のよいものがよく、例えばAl2O3系、SiO2系の
酸化物が適当であり、具体的に例示すると、アル
ミナ、カオリン、長石、珪石などがある。 上記原料ガラス及び酸化物はいずれも200メツ
シユ以下の微粉が90重量%以上を占める粒度構成
の粉末として混合するのであり、このような微粉
とする理由は既述のように、使用ガラス粉末の軟
化点をやや上回る程度の低温で焼結が開始進行す
ると共に、温度上昇に伴うガラスと酸化物間の成
分移動によつて、充分な一体緻密化を行わせるた
めである。 それに酸化物粉末は細かい程、研磨後の製品の
表面光沢がよくなるもので、200メツシユを超え
る粗い粒子が10重量%を超えて含まれると光沢が
極端に悪くなるのであり、このことも上記の粒度
限定理由の一つである。 かくて粒度調整された粉末は混合されるが、そ
の混合比は、酸化物粉末5〜40重量%、残部ガラ
ス粉末とすることが望ましい。 すなわち酸化物粉末5重量%未満では熱処理
時、成形体の形崩れ防止に寄与できず、40重量%
を超えると成形体構成粒子の一体緻密化に支障を
来たす。なお30重量%を超えると表面光沢の低下
が著しくなるので、光沢面からは30重量%以下が
望ましい。 なお上記混合粉末に、色模様の付与を目的とし
て有色酸化物粉末を均一にまたは不均一に混入さ
せることも可能であり、着色効果や製品物性への
影響を考慮して、有色酸化物及びその添加量を例
示すると、 Cr2O3、CuO、MnO2は1重量%以下、CoOは
3重量%以下、FeO、Fe2O3、NiOは10重量%以
下が適量である。 かくて配合された混合粉末の成形は通常の加圧
成形に依ることができる。なおこの加圧成形には
成形型を用い常温で加圧する常温成形、金型やロ
ールを用い、ガラス粉末の軟化点近傍(通常は軟
化点よりやや低い温度)に加熱した混合粉末を加
圧成形する高温成形があり、前記常温成形では成
形体の取扱時の形状保持のためにバインダー、例
えばポリビニルアルコール(PVA)溶液などを
加える。これに対し、高温成形ではガラス粉末が
バインダーとして働き、特にバインダーの添加な
しに強度の大きい成形体が得られる。 かくして得られた成形体の熱処理は、ガラス粉
末の結晶化温度に昇温して同温度を保ち、焼結及
び結晶化を行わせることも、あるいは結晶化温度
以下の適宜の温度で焼結し、結晶化する熱処理と
することも可能である。 次に本発明の具体的実施例を示す。 実施例に供した粉末原料とその組成及び粒度を
下記第1表に掲げる。
【表】 上記原料を用い、下記第2表に示す原料配合及
び成形条件で、同表中のNo.〜の成形体を得
た。但し成形体寸法はいずれも、350×350×20〜
25(mm)である。
【表】 上記の〜の成形体を、850℃×4Hr(昇温30
℃/Hr)の熱処理を行つたところ、形崩れしな
い焼結体(基地ガラスは結晶化していた)を得
た。各焼結体の曲げ強さは第3表に示すとおりで
ある。
【表】 なお、第1表に示した組成のガラス粉末及びア
ルミナ粉末を用いて下記第4表に示す原料配合及
び成形条件で、同表中のNo.〜の成形体(350
×350×20〜25mm)を得、同成形体に850℃×4Hr
(昇温30℃/Hr)の熱処理を行つたところ、いず
れも形崩れしない焼結体を得た。曲げ強さは第5
表のとおりである。
【表】 但しガラス粉末の平均粒径は9.7μm(約1600メ
ツシユ)、アルミナの平均粒径は1.2μm(約14000
メツシュ相当)である。
【表】 但し、はCoO含有のため青色に着色されてい
る。また上記焼結体中の結晶を調査したところ、
いずれもAl2O3晶と、Na2O・Al2O3・2SiO2結晶
であつた。上記のガラス粉末単独での熱処理で
は、SiO2結晶やNa2O・3CaO・6SiO2結晶が析出
することを考えると、Na2O・Al2O3・2SiO2
晶はガラスとアルミナの反応によつて生成したと
推定できる。 なお鉄分が0.03%以下のアルミナを用いると、
製品の白色度をアツプすることを付記する。 (発明の効果) 本発明の結晶化ガラス・高融点酸化物複合材に
よれば、焼結容易な特定成分の結晶化ガラス基地
中に結晶質高融点酸化物粒子が分散含有されてい
るので、結晶化ガラスにおける析出結晶に比べて
結晶質高融点酸化物粒子の強化作用が大きいた
め、結晶質高融点酸化物粒子による緻密化作用と
相まつて高強度化を図ることができる。また、本
発明の製造方法によれば、焼結容易な特定成分の
ガラス粉末を用いると共に特定粒度構成のガラス
粉末と結晶質高融点酸化物粉末とを用いるので、
比較的低温でガラス粉末の焼結が開始し、ガラス
粉末の間の空気が未軟化の結晶質高融点酸化物粒
子表面に沿つて容易に排出され、緻密化が容易で
あると共に、結晶質高融点酸化物粒子の型崩れ防
止作用によつて緻密で形状精度の良好な高強度複
合材を容易に製造することができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 必須成分として重量百分率で、 SiO2:65〜80%、 CaO:5〜15%、 Na2O+K2O:10〜30%、 MgO:2〜8% を含有して成る結晶化ガラスの基地中に、結晶質
    高融点酸化物粒子が含有されて成ることを特徴と
    する結晶化ガラス・高融点酸化物複合材。 2 必須成分として重量百分率で、 SiO2:65〜80%、 CaO:5〜15%、 Na2O+K2O:10〜30%、 MgO:2〜8% を含有して成るガラスの、200メツシユ以下の粒
    子が90重量%以上を占める粒度構成の粉末と、結
    晶室高融点酸化物の、200メツシユ以下の粒子が
    90重量%以上を占める粒度構成の粉末とを混合し
    て混合粉体を得、該粉体を成形して後熱処理して
    焼結と結晶化を行なうことを特徴とする結晶化ガ
    ラス・高融点酸化物複合材の製造方法。 3 前記混合粉体が、結晶質高融点酸化物粉末5
    〜40重量%、残部前記のガラス粉末から成ること
    を特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の結晶
    化ガラス・高融点酸化物複合材の製造方法。
JP18579987A 1987-07-24 1987-07-24 Composite material of glass and high-melting oxide and production thereof Granted JPS6428250A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60131844A (ja) * 1983-12-20 1985-07-13 Ishizuka Glass Ltd 乳白色ガラスの製造方法

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