JPH06329439A - Li2 O−Al2 O3 −SiO2 系結晶化ガラス - Google Patents

Li2 O−Al2 O3 −SiO2 系結晶化ガラス

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JPH06329439A
JPH06329439A JP14142193A JP14142193A JPH06329439A JP H06329439 A JPH06329439 A JP H06329439A JP 14142193 A JP14142193 A JP 14142193A JP 14142193 A JP14142193 A JP 14142193A JP H06329439 A JPH06329439 A JP H06329439A
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JP
Japan
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glass
crystallized glass
li2o
al2o3
sio
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JP14142193A
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Kiyoshi Kataki
清 片木
Makoto Matsumoto
誠 松本
Masayuki Ninomiya
正幸 二宮
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Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
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    • 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
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/097Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing phosphorus, niobium or tantalum
    • 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
    • C03C10/0036Devitrified 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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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、原ガラス製造時に失透物が
生じないLi2 O−Al23 −SiO2 系結晶化ガラ
スを提供することである。 【構成】 重量百分率で、SiO2 55.0〜70.0
%、Al2315.0〜30.0%、Li2 O 2.
5〜6.0%、ZnO 0.1〜0.9%、BaO
0.1〜0.9%、TiO2 1.3〜2.9%、ZrO
2 0.5〜4.0%、P25 0.1〜5.0%、Mg
O 0〜0.9%、Na2 O 0〜4.0%、K2
0〜4.0%の組成を有し、主結晶としてβ−石英固溶
体又はβ−スポジュメン固溶体を析出してなることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はLi2 O−Al23
SiO2 系結晶化ガラスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、石油、薪、その他のストーブ
の前面窓、カラーフィルターやイメージセンサ用基板等
のハイテク製品用基板、電子部品焼成用セッター、電子
レンジ用棚板、電磁調理器用トッププレート等の材料と
して、Li2 O−Al23 −SiO2 系の低膨張な結
晶化ガラスが用いられている。例えば特公昭39−21
049号公報、特公昭40−20182号公報、特開平
1−308845号公報等には、主結晶としてβ−石英
固溶体(Li2 O・Al23 ・nSiO2 [ただしn
≧2])やβ−スポジュメン固溶体(Li2 O・Al2
3 ・nSiO2[ただしn≧4])を析出してなるL
2 O−Al23 −SiO2 系結晶化ガラスが開示さ
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記したLi2 O−A
23 −SiO2 系結晶化ガラスは、熱膨張係数が低
く、また機械的強度も高いために優れた熱的特性を有し
ている。また結晶化工程における熱処理条件を変更する
ことによって析出結晶を変化させることができるため、
同一組成の原ガラスから、透明な結晶化ガラスと白色不
透明な結晶化ガラスの両方を製造することが可能であ
り、それぞれの用途に応じて使い分けることができるも
のである。
【0004】しかしながら従来のLi2 O−Al23
−SiO2 系結晶化ガラスは、結晶化前のガラス、いわ
ゆる原ガラスの製造時に失透物が生じ易く、原ガラスの
生産性が悪い。またストーブ全面窓やハイテク製品用基
板のように透明であることが要求される用途では、この
失透物による外観品位の低下が問題視されている。
【0005】本発明の目的は、原ガラス製造時に失透物
が生じないLi2 O−Al23 −SiO2 系結晶化ガ
ラスを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は種々の研究
を行った結果、少量のZnOとBaOを必須成分として
含むことによって上記目的が達成できることを見いだ
し、本発明として提案するものである。
【0007】本発明のLi2 O−Al23 −SiO2
系結晶化ガラスは、重量百分率で、SiO2 55.0〜
70.0%、Al23 15.0〜30.0%、Li2
O2.5〜6.0%、ZnO 0.1〜0.9%、Ba
O 0.1〜0.9%、TiO2 1.3〜2.9%、Z
rO2 0.5〜4.0%、P25 0.1〜5.0%、
MgO 0〜0.9%、Na2 O 0〜4.0%、K2
O 0〜4.0%の組成を有し、主結晶としてβ−石英
固溶体又はβ−スポジュメン固溶体をしてなることを特
徴とする。
【0008】
【作用】本発明において、組成範囲を上記のように限定
した理由を以下に述べる。
【0009】SiO2 はガラスのネットワークフォーマ
ーであるとともに結晶を構成する成分であるが、その含
有量が55.0%より少ないとガラスが失透し易くな
り、化学耐久性が悪くなる。一方、70.0%より多い
とガラスの溶解性が悪くなる。
【0010】Al23 は結晶を構成する成分である
が、15.0%より少ないとガラスの溶融性が悪くな
る。一方、30.0%より多いとガラスが失透し易くな
って化学耐久性が悪くなる。
【0011】Li2 Oは結晶を構成する成分であるが、
2.5%より少ないと所望の結晶が析出し難くなる。一
方、6.0%より多いとガラスの化学耐久性が悪くな
る。
【0012】ZnOは結晶を析出し易くさせる成分であ
るとともに、失透防止のための成分であるが、0.1%
より少ないと化学耐久性が悪くなり、また失透物が発生
し易くなる。一方、0.9%より多い場合もガラスが失
透し易くなるとともに、色調が褐色になり透明性が損な
われる。
【0013】BaOは溶解性を向上させて失透物の発生
を防止する成分であるであるが、0.1%より少ないと
ガラスの溶解性が悪くなり、また0.9%より多くても
失透物が発生し易くなったり、熱膨張係数が高くなって
熱的特性が低下する。
【0014】TiO2 は核形成剤として作用するが、
1.3%より少ないと結晶化が安定して起こらず、結晶
が粗大になる結果、化学耐久性が悪くなる。一方、2.
9%より多いと色調が褐色になり、透明性が損なわれ
る。
【0015】ZrO2 は核形成剤として作用するが、
0.5%より少ないと結晶化が安定して起こらず、結晶
が粗大になる。一方、4.0%より多いとガラス中に失
透物が発生し易くなる。
【0016】なおTiO2 とZrO2 の合量は、2.0
〜6.9%の範囲にあることが望ましい。これらの合量
が2.0%より少ないと十分に核形成が起こらず、結晶
が粗大となって化学耐久性が悪くなり、6.9%より多
いとガラスの溶解性が悪くなるとともに、色調が褐色に
なって透明性が損なわれる。
【0017】P25 は、核形成剤として含有されるZ
rO2 の難溶解性を著しく改善するする効果があるが、
0.1%より少ないとその効果がない。一方、5.0%
より多いとガラスが分相し易くなって均一なガラスが得
られない。
【0018】MgOは結晶を析出し易くするための成分
であるが、0.9%より多いと熱膨張係数が大きくなり
過ぎる。
【0019】Na2 O及びK2 Oはガラスの溶解性を向
上させる効果があるが、各々4.0%より多いと化学耐
久性が著しく悪くなる。またこれら成分の合量が7.0
%を超えると結晶物の誘電損失が上がってしまう。
【0020】更に、本発明のLi2 O−Al23 −S
iO2 系結晶化ガラスは、上記成分以外にもAs2
3 、CaO、PbO等の成分を各々2%以下含有させる
ことによって、ガラスの溶解性、作業性、均一性を向上
させることができる。またこれらの特性に加え、ガラス
の安定化の改善のためにF2 、Cl2 、SO3 、Fe2
3 のうち何れか1種又は2種以上を合量で0.5%以
下含有することが可能である。
【0021】
【実施例】以下、本発明のLi2 O−Al23 −Si
2 系結晶化ガラスを実施例に基づいて説明する。
【0022】表1及び表2は、本発明の実施例(試料N
o.1〜5)及び比較例(試料No.6〜7)を示して
いる。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】表中の各試料は次のようにして調製した。
【0026】表の組成になるようにガラス原料を調合
し、白金坩堝を用いて1580℃で16時間溶解した
後、カーボン台上に流し出し、ローラー成形して板状の
原ガラスを得た。次いで各原ガラスを、以下に示すよう
な2種類の熱処理条件でそれぞれ結晶化させた後、炉冷
して試料を得た。 (熱処理条件1) 300℃/時の速度で740℃まで
昇温し、その温度で2時間保持して核形成を行い、次い
で80℃/時の速度で850℃まで昇温し、その温度で
2時間保持して結晶成長を行った。 (熱処理条件2) 300℃/時の速度で740℃まで
昇温し、その温度で2時間保持して核形成を行い、次い
で80℃/時の速度で1180℃まで昇温し、その温度
で1時間保持して結晶成長を行った。
【0027】次に、得られた試料を用いて外観、主結晶
及び熱膨張係数について評価した。また原ガラスを用い
て失透物の発生数を測定した。これらの結果を表に示
す。
【0028】表から明らかなように、全ての試料におい
て、熱処理条件1では透明な外観を有し、主結晶がβ−
石英固溶体であり、また−4.0〜−2.0×10-7
℃の熱膨張係数を示した。また熱処理条件2では白色不
透明の外観を有し、主結晶がβ−スポジュメン固溶体で
あり、また9.0〜12.5×10-7/℃の熱膨張係数
を示した。
【0029】しかしながら失透物の発生数については、
本発明の実施例である試料No.1〜5は失透物が全く
認められなかったのに対して、比較例である試料No.
6及び7はそれぞれ500個/10cm2 及び450個
/10cm2 もあった。
【0030】これらの事実は、本発明のLi2 O−Al
23 −SiO2 系結晶化ガラスが、少量のBaOとZ
nOを必須成分として含有するために、失透物の発生が
防止されることを示している。
【0031】なお主結晶は粉末X線回折法により求め、
熱膨張係数は差動検出式相対膨張計より算出した。また
失透物の発生数は次のようにして評価した。まず各試料
の原ガラス100gを、白金坩堝を用いて1450℃の
溶融炉中で1時間保持して溶解し、次いで1350℃に
降温して24時間保持した。続いて白金坩堝よりガラス
を取り出してアニールした後、実体顕微鏡にてガラス中
の失透物を観察することにより評価した。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のLi2
−Al23 −SiO2 系結晶化ガラスは、原ガラスの
製造工程で失透物が発生しないため、原ガラスの生産性
を大幅に向上させることができる。
【0033】しかも失透物による外観品位の低下がない
ため、ストーブ全面窓やハイテク製品用基板として好適
である。さらに従来のLi2 O−Al23 −SiO2
系結晶化ガラスと同様に熱膨張係数が非常に低いため、
電子部品焼成用セッター、電子レンジ用棚板、電磁調理
器用トッププレート等多くの工業用材料として使用する
ことが可能である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量百分率で、SiO2 55.0〜7
    0.0%、Al2315.0〜30.0%、Li2
    2.5〜6.0%、ZnO 0.1〜0.9%、Ba
    O 0.1〜0.9%、TiO2 1.3〜2.9%、Z
    rO2 0.5〜4.0%、P25 0.1〜5.0%、
    MgO 0〜0.9%、Na2 O 0〜4.0%、K2
    O 0〜4.0%の組成を有し、主結晶としてβ−石英
    固溶体又はβ−スポジュメン固溶体を析出してなること
    を特徴とするLi2 O−Al23 −SiO2 系結晶化
    ガラス。
JP14142193A 1993-05-19 1993-05-19 Li2 O−Al2 O3 −SiO2 系結晶化ガラス Pending JPH06329439A (ja)

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