JPH0696461B2 - 表面を強化したガラス - Google Patents
表面を強化したガラスInfo
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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
- C03C3/00—Glass compositions
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- C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
- C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
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- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ガラスの表面を結晶化してなり、すぐれた機
械的強度と科学的耐久性とを有する表面を強化したガラ
スに関する。
械的強度と科学的耐久性とを有する表面を強化したガラ
スに関する。
（従来の技術） 従来、アルカリ金属のイオン交換によるガラスの化学強
化は、高温型イオン交換と低温型イオン交換との二つの
方法に大別されるが、実用性の面から低温型イオン交換
による化学強化がよりよく知られている。この低温型イ
オン交換による方法は、たとえばLi2OまたはNa2O成分を
含むガラスを、300〜450℃の温度領域でNaまたはＫの硝
酸塩溶融液に浸漬してイオン交換反応をおこし、この際
アルカリイオンの占有容積の差によりガラス表面層に圧
縮応力が発生し、これが冷却後のガラス表面層に残留す
る。この方法では素材ガラスの強度約300〜500kg/cm2も
２倍ないし３倍する約1000kg/cm2程度に強化される。
化は、高温型イオン交換と低温型イオン交換との二つの
方法に大別されるが、実用性の面から低温型イオン交換
による化学強化がよりよく知られている。この低温型イ
オン交換による方法は、たとえばLi2OまたはNa2O成分を
含むガラスを、300〜450℃の温度領域でNaまたはＫの硝
酸塩溶融液に浸漬してイオン交換反応をおこし、この際
アルカリイオンの占有容積の差によりガラス表面層に圧
縮応力が発生し、これが冷却後のガラス表面層に残留す
る。この方法では素材ガラスの強度約300〜500kg/cm2も
２倍ないし３倍する約1000kg/cm2程度に強化される。
（発明が解決しようとする問題点） 上記のようにイオン交換法により強化されたガラスは、
その表面の圧縮応力層が約10〜300μｍと薄く、かつ表
面に局在しているために、外部からの機械的衝撃に弱い
という欠点があり、また化学的耐久性については多少の
改善効果は認められるが、十分満足できるものではな
い。
その表面の圧縮応力層が約10〜300μｍと薄く、かつ表
面に局在しているために、外部からの機械的衝撃に弱い
という欠点があり、また化学的耐久性については多少の
改善効果は認められるが、十分満足できるものではな
い。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、ガラス表
面のイオン交換だけでなく結晶化させることにより、ガ
ラス表面の圧縮応力を拡大し、かつ化学的耐久性を向上
させた表面を強化したガラスを提供することを目的とす
る。
面のイオン交換だけでなく結晶化させることにより、ガ
ラス表面の圧縮応力を拡大し、かつ化学的耐久性を向上
させた表面を強化したガラスを提供することを目的とす
る。
（問題点を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するために、ガラスを結晶化
し易い組成に調整し、ガラスの表面に結晶核になり易い
成分を挿入して反応させ、結晶化させるようになしたも
のである。すなわち、アルカリ−シリカ系のガラス組成
にBaO,CaO,MgOZnO,ZrO2の少なくとも１種を添加したガ
ラスを、結晶核となる成分を含む溶融塩に浸漬してガラ
ス表面成分の一部を置換した後、熱処理して表面を結晶
化させたことを特徴とする表面を強化したガラスであ
る。たとえば、 イ 重量百分率でSiO245〜75％，Al2O3１〜５％，Na2O
５〜15％，K2O０〜６％，Li2O０〜６％，Na2O+K2O+Li2O
５〜20％，B2O3１〜５％,BaO,CaO,MgO,ZnO,ZrO2の少な
くとも１種２〜10％を含有するガラスを、HF塩およびH3
PO4溶融塩に浸漬した後、熱処理して表面を結晶化させ
て強化したガラス、また ロ 重量百分率でSiO245〜75％，Al2O3３〜13％，Na2O
５〜15％，K2O０〜６％，Li2O０〜６％，Na2O+K2O+Li2O
５〜20％，B2O3１〜５％,BaO,CaO,MgO,ZnO,ZrO2の少な
くとも１種２〜10％を含有するガラスを、KNO3溶融塩お
よびH3PO4溶融塩に浸漬した後、熱処理して表面を結晶
化させて強化したガラスである。
し易い組成に調整し、ガラスの表面に結晶核になり易い
成分を挿入して反応させ、結晶化させるようになしたも
のである。すなわち、アルカリ−シリカ系のガラス組成
にBaO,CaO,MgOZnO,ZrO2の少なくとも１種を添加したガ
ラスを、結晶核となる成分を含む溶融塩に浸漬してガラ
ス表面成分の一部を置換した後、熱処理して表面を結晶
化させたことを特徴とする表面を強化したガラスであ
る。たとえば、 イ 重量百分率でSiO245〜75％，Al2O3１〜５％，Na2O
５〜15％，K2O０〜６％，Li2O０〜６％，Na2O+K2O+Li2O
５〜20％，B2O3１〜５％,BaO,CaO,MgO,ZnO,ZrO2の少な
くとも１種２〜10％を含有するガラスを、HF塩およびH3
PO4溶融塩に浸漬した後、熱処理して表面を結晶化させ
て強化したガラス、また ロ 重量百分率でSiO245〜75％，Al2O3３〜13％，Na2O
５〜15％，K2O０〜６％，Li2O０〜６％，Na2O+K2O+Li2O
５〜20％，B2O3１〜５％,BaO,CaO,MgO,ZnO,ZrO2の少な
くとも１種２〜10％を含有するガラスを、KNO3溶融塩お
よびH3PO4溶融塩に浸漬した後、熱処理して表面を結晶
化させて強化したガラスである。
イ項，ロ項において、SiO2はガラスとして安定化するた
めに45％以上含有されるが、75％を超えるとイオンの挿
入に支障がある。Ba,CaMg,Zn,Zrは酸化物として単独ま
たは混合して２〜10％添加されるが、Ba＞Ca＞Mg＞Zn＞
Zrの順にイオン効果がある。アルカリ成分としてNa2O,K
2O,Li2Oの合量が20％を超えると、熱膨張係数が大きく
なり熱的に弱くなる。B2O3はフラックスとして添加され
るが、５％を超えるとガラスの分相現象が発生する。
めに45％以上含有されるが、75％を超えるとイオンの挿
入に支障がある。Ba,CaMg,Zn,Zrは酸化物として単独ま
たは混合して２〜10％添加されるが、Ba＞Ca＞Mg＞Zn＞
Zrの順にイオン効果がある。アルカリ成分としてNa2O,K
2O,Li2Oの合量が20％を超えると、熱膨張係数が大きく
なり熱的に弱くなる。B2O3はフラックスとして添加され
るが、５％を超えるとガラスの分相現象が発生する。
イ項においてAl2O3はガラスの分相を抑制するために１
〜５％添加され、ロ項においてAl2O3はAl(PO4)の結晶生
成のために３〜13％添加されるが、３％未満では結晶が
発生せず、13％を超えても効果はない。
〜５％添加され、ロ項においてAl2O3はAl(PO4)の結晶生
成のために３〜13％添加されるが、３％未満では結晶が
発生せず、13％を超えても効果はない。
（作用） 上記のように、BaO,CaO,MgO,ZnO,ZrO2の少なくとも１種
を添加して結晶化しやすい組成に調整されたガラスをF,
PO4といった結晶核となる成分を含む溶融塩に浸漬し、
ガラス表面にこれら結晶核になりやすい成分を挿入して
上記BaO,CaO,MgO,ZnO,ZrO2との反応により結晶層が生成
されるので、ガラス表面の圧縮応力が拡大され、機械的
強度および化学的耐久性が向上する。
を添加して結晶化しやすい組成に調整されたガラスをF,
PO4といった結晶核となる成分を含む溶融塩に浸漬し、
ガラス表面にこれら結晶核になりやすい成分を挿入して
上記BaO,CaO,MgO,ZnO,ZrO2との反応により結晶層が生成
されるので、ガラス表面の圧縮応力が拡大され、機械的
強度および化学的耐久性が向上する。
（実施例） 実施例1. 重量百分率でSiO269％，Al2O3３％，Na2O12％，K2O1.5
％，B2O33.5％,BaO6％,CaO5％を含有するガラスを、HF
塩（25℃）に約30分間、H3PO4溶融塩（500℃）に約３時
間それぞれ浸漬させた後、約500℃の温度に約５時間保
持して結晶化させると、ガラス表面から300〜500μｍの
厚さの層にR2・F(PO4)（ただし、本実施例１におけるＲ
は、Ba,Ca）の結晶相が生成される。このガラスの化学
的耐久性は温度60℃、湿度90％の雰囲気中に放置して、
ガラス表面に淡い白曇りが発生するまでの所要時間が約
170時間であり、また機械的強度は1650kg/cm2である。
％，B2O33.5％,BaO6％,CaO5％を含有するガラスを、HF
塩（25℃）に約30分間、H3PO4溶融塩（500℃）に約３時
間それぞれ浸漬させた後、約500℃の温度に約５時間保
持して結晶化させると、ガラス表面から300〜500μｍの
厚さの層にR2・F(PO4)（ただし、本実施例１におけるＲ
は、Ba,Ca）の結晶相が生成される。このガラスの化学
的耐久性は温度60℃、湿度90％の雰囲気中に放置して、
ガラス表面に淡い白曇りが発生するまでの所要時間が約
170時間であり、また機械的強度は1650kg/cm2である。
実施例2. 重量百分率でSiO267.5％，Al2O36.5％，Na2O14％，K2O
１％，B2O3２％,ZnO6.8％，ZrO22.2％を含有するガラス
を、KNO3溶融塩（350℃）に約１時間、H3PO4溶融塩（55
0℃）に約３時間それぞれ浸漬させた後、約550℃の温度
に７〜10時間保持して結晶化させると、ガラス表面から
500μｍの厚さの層にR(PO4)（ただし、本実施例２にお
けるＲは、ZnまたはZr）とAl(PO4)との結晶が点在す
る。このガラスの化学的耐久性は温度60℃、湿度90％の
雰囲気内に放置して、ガラス表面に淡い白曇りが発生す
るまでの所要時間が120〜145時間であり、また機械的強
度は1800kg/cm2である。
１％，B2O3２％,ZnO6.8％，ZrO22.2％を含有するガラス
を、KNO3溶融塩（350℃）に約１時間、H3PO4溶融塩（55
0℃）に約３時間それぞれ浸漬させた後、約550℃の温度
に７〜10時間保持して結晶化させると、ガラス表面から
500μｍの厚さの層にR(PO4)（ただし、本実施例２にお
けるＲは、ZnまたはZr）とAl(PO4)との結晶が点在す
る。このガラスの化学的耐久性は温度60℃、湿度90％の
雰囲気内に放置して、ガラス表面に淡い白曇りが発生す
るまでの所要時間が120〜145時間であり、また機械的強
度は1800kg/cm2である。
上記の実施例において本発明のガラスは、化学的耐久
性、すなわち温度60℃、湿度90％の雰囲気内に放置して
ガラス表面に淡い白曇りが発生するまでの所要時間が、
従来の約70時間から、120〜170時間へ大幅に向上し、か
つ機械的強度も素材ガラスの数倍に強化されたことが認
められる。
性、すなわち温度60℃、湿度90％の雰囲気内に放置して
ガラス表面に淡い白曇りが発生するまでの所要時間が、
従来の約70時間から、120〜170時間へ大幅に向上し、か
つ機械的強度も素材ガラスの数倍に強化されたことが認
められる。
以上のように本発明は、結晶化し易い組成に調整された
アルカリ−シリカ系ガラスを所定の溶融塩に浸漬した
後、熱処理して表面を結晶化したもので、すぐれた機械
的強度と化学的耐久性とを有している。
アルカリ−シリカ系ガラスを所定の溶融塩に浸漬した
後、熱処理して表面を結晶化したもので、すぐれた機械
的強度と化学的耐久性とを有している。
Claims (3)
- 【請求項１】アルカリ−シリカ系のガラス組成にBaO,Ca
O,MgO,ZnO,ZrO2の少なくとも１種を添加したガラスを、
結晶核となる成分を含む溶融塩に浸漬してガラス表面成
分の一部を置換した後、熱処理したことにより表面に結
晶相が生成されていることを特徴とする表面を強化した
ガラス。 - 【請求項２】前記ガラスが重量百分率で、SiO245〜75
％，Al2O3１〜５％，Na2O５〜15％，K2O０〜６％，Li2O
０〜６％，Na2O+K2O+Li2O５〜20％，B2O3１〜５％,BaO,
CaO,MgO,ZnO,ZrO2の少なくとも１種２〜10％を含有する
ものであり、前記溶融塩がHF塩およびH3PO4溶融塩であ
る請求項１記載の表面を強化したガラス。 - 【請求項３】前記ガラスが重量百分率で、SiO245〜75
％，Al2O3３〜13％，Na2O５〜15％，K2O０〜６％，Li2O
０〜６％，Na2O+K2O+Li2O５〜20％，B2O3１〜５％,BaO,
CaO,MgO,ZnO,ZrO2の少なくとも１種２〜10％を含有する
ものであり、前記溶融塩がKNO3溶融塩およびH3PO4溶融
塩である請求項１記載の表面を強化したガラス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62307308A JPH0696461B2 (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | 表面を強化したガラス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62307308A JPH0696461B2 (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | 表面を強化したガラス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01148730A JPH01148730A (ja) | 1989-06-12 |
| JPH0696461B2 true JPH0696461B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=17967585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62307308A Expired - Lifetime JPH0696461B2 (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | 表面を強化したガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0696461B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2727399B1 (fr) * | 1994-10-13 | 1997-01-31 | Saint Gobain Vitrage | Compositions de verre silico-sodo-calciques et leurs applications |
| FR2725714B1 (fr) * | 1994-10-13 | 1997-01-10 | Saint Gobain Vitrage | Compositions de verre silico-sodo-calciques et leurs applications |
| CN101921054A (zh) * | 2010-09-09 | 2010-12-22 | 浙江大学 | 一种用于玻璃的化学钢化增强的熔盐及其应用工艺 |
| CN103864283A (zh) * | 2014-03-10 | 2014-06-18 | 中国洛阳浮法玻璃集团有限责任公司 | 一种薄玻璃化学钢化的离子交换工艺及熔盐 |
-
1987
- 1987-12-04 JP JP62307308A patent/JPH0696461B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01148730A (ja) | 1989-06-12 |
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