JPS60180936A - 高強度耐熱ガラス製品の製造方法 - Google Patents
高強度耐熱ガラス製品の製造方法Info
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- JPS60180936A JPS60180936A JP3686484A JP3686484A JPS60180936A JP S60180936 A JPS60180936 A JP S60180936A JP 3686484 A JP3686484 A JP 3686484A JP 3686484 A JP3686484 A JP 3686484A JP S60180936 A JPS60180936 A JP S60180936A
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Classifications
-
- 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
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- C03C3/087—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal containing calcium oxide, e.g. common sheet or container glass
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- Chemical & Material Sciences (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】
本発明は、耐熱性の高いガラスに化学強化処理を施した
高強度耐熱ガラス製品の製造方法に関するものである。
高強度耐熱ガラス製品の製造方法に関するものである。
アルカリ金属イオンを含有するガラスを歪点以下の温度
で該アルカリイオンよりイオン半径の大形成させてガラ
スを強化する方法は公知である。
で該アルカリイオンよりイオン半径の大形成させてガラ
スを強化する方法は公知である。
しかしながら、通常の窓板ガラスや硼珪酸ガラスではイ
オン交換に１０時間以上もの長時間処理が必要なうえ、
イオン交換後の曲げ強度も３０００〜５０００ ｋｇ／
ｍ程度にすぎず、また処理後、表面に形成された圧縮歪
層は薄く、表面に傷を入れて強度を測定する加傷強度は
１０００〜２０００ｋｇ／ｃｄ以下に落ちてしまい、は
とんど効果は消失する。
オン交換に１０時間以上もの長時間処理が必要なうえ、
イオン交換後の曲げ強度も３０００〜５０００ ｋｇ／
ｍ程度にすぎず、また処理後、表面に形成された圧縮歪
層は薄く、表面に傷を入れて強度を測定する加傷強度は
１０００〜２０００ｋｇ／ｃｄ以下に落ちてしまい、は
とんど効果は消失する。
即ち、これらの強化されたガラス製品は、日常の取扱い
から生じる摩擦、引壕きて表面に傷が入ると大幅に強度
が低下してしまい実用的でない。
から生じる摩擦、引壕きて表面に傷が入ると大幅に強度
が低下してしまい実用的でない。
さらに、ガラス中のリチウムイオンをイオン半径のより
大きいカリウムイオンに置換させると強度的に高いガラ
スが得られるが、この場合ζリチウムイオンとカリウム
イオンのイオン半径が著しく異なるため、従来のガラス
組成ではイオン交換速度が遅く、処理に長時間を要する
。
大きいカリウムイオンに置換させると強度的に高いガラ
スが得られるが、この場合ζリチウムイオンとカリウム
イオンのイオン半径が著しく異なるため、従来のガラス
組成ではイオン交換速度が遅く、処理に長時間を要する
。
そのためイオン交換時間を短縮して強化できるガラス組
成の提案も数多くなされているが、いずれも交換しやす
いガラス成分としてＮａ４０ ％ Ｋｇ Ｏを多量に含
有しているため、熱膨張係数が高く、耐熱性が低いため
用途が限定された。
成の提案も数多くなされているが、いずれも交換しやす
いガラス成分としてＮａ４０ ％ Ｋｇ Ｏを多量に含
有しているため、熱膨張係数が高く、耐熱性が低いため
用途が限定された。
また従来ではイオン交換強化されたガラスを再加熱した
場合、イオン交換により表面部分に形成された圧縮歪層
が次第に緩和され、強度低下はさけられない。通常、窓
板ガラるでは、１５ｏ°ｃ以上、硼珪酸ガラスでは２０
０℃以上の温度で長時。
場合、イオン交換により表面部分に形成された圧縮歪層
が次第に緩和され、強度低下はさけられない。通常、窓
板ガラるでは、１５ｏ°ｃ以上、硼珪酸ガラスでは２０
０℃以上の温度で長時。
間使用すると強度低下をきたす。
本発明は、本質的にＬｉ、Ｏ−Ａｌ、Ｏ，−Ｓｉｎ、系
のガラスにＭｇＯ又はＺｒＯ，の少なくとも一つを添加
したガラスをアルカリ金属の溶融塩中に浸漬させること
によって短時間でガラス中のリチウムイオンをそれより
イオン半径の大きなアルカリイオン、特にカリウムイオ
ンと交換させると共に、ガラス自体が低膨張で高温溶融
性のため耐熱性が高く、イオン交換後３００〜４００″
Ｃの再加熱に、も強度低下が少ないガラス製品の製造方
法を提供するものであある。
のガラスにＭｇＯ又はＺｒＯ，の少なくとも一つを添加
したガラスをアルカリ金属の溶融塩中に浸漬させること
によって短時間でガラス中のリチウムイオンをそれより
イオン半径の大きなアルカリイオン、特にカリウムイオ
ンと交換させると共に、ガラス自体が低膨張で高温溶融
性のため耐熱性が高く、イオン交換後３００〜４００″
Ｃの再加熱に、も強度低下が少ないガラス製品の製造方
法を提供するものであある。
さらに本発明によるガラス製品は、ＭｇＯ１ＺｒＯ１を
添加することによつてリチウムイオンのカリウムイオン
との交換量が増加すると同時に、ガラス表面に形成され
る圧縮歪層が深くなるため、曲げ強度が１００００ ｋ
ｇ汐前後、表面に傷を入れて強度を測定する加傷強度で
も５０００ ｋｇ／ｃ、１以上と高強度を維持できるも
のである。
添加することによつてリチウムイオンのカリウムイオン
との交換量が増加すると同時に、ガラス表面に形成され
る圧縮歪層が深くなるため、曲げ強度が１００００ ｋ
ｇ汐前後、表面に傷を入れて強度を測定する加傷強度で
も５０００ ｋｇ／ｃ、１以上と高強度を維持できるも
のである。
本発明方法において使用するガラス組成物は、重量百分
率で８１へ５０〜７５％、Ａｌ、０３１２〜８５％、Ｌ
ｉ、０２〜１０％、ＭｇＯ及びＺｒ０１ の少なくとも
一つ０．１〜８％、Ｐ＠Ｏｓ ０〜５％、ＺｎＯ、（！
ａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ％ｐｂｏ、Ｂ、０８、Ｔ１０．の
うち何れか１種または２種以上Ｏ〜７％、Ｎ＆、０、Ｋ
、０１ｓｂ、Ｏ，、Ａ８ｔＯａ、Ｆｌ、０１．、Ｆｅ１
ＯイＮｉｐ、Ｃｏｏｓ Ｏｒ＠Ｏ＠ｓ Ｍｎ０１．Ｖ、
０１ のうち何れか１種又は２種以上Ｏ〜３％から成る
ことを特徴としている。
率で８１へ５０〜７５％、Ａｌ、０３１２〜８５％、Ｌ
ｉ、０２〜１０％、ＭｇＯ及びＺｒ０１ の少なくとも
一つ０．１〜８％、Ｐ＠Ｏｓ ０〜５％、ＺｎＯ、（！
ａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ％ｐｂｏ、Ｂ、０８、Ｔ１０．の
うち何れか１種または２種以上Ｏ〜７％、Ｎ＆、０、Ｋ
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ＯイＮｉｐ、Ｃｏｏｓ Ｏｒ＠Ｏ＠ｓ Ｍｎ０１．Ｖ、
０１ のうち何れか１種又は２種以上Ｏ〜３％から成る
ことを特徴としている。
上記組成範囲の８１０．、Ａｌｌｏｇ、 Ｌｉ２Ｏ、Ｍ
ｇＯ、Ｚｒ０１゜ｐｒｏｓからなるガラスは、アルカリ
酸化物の含有量が低く 、５ｉＯ１、Ａｌｌ０婁 含有
量が高いためガラス構造が非常に安定しており、熱膨張
係数が低く、耐熱性に優れていると同時に、イオン交換
後の使用許容温度も３５０〜４００℃と高く、高強度、
高耐熱ガラスとして有効である。
ｇＯ、Ｚｒ０１゜ｐｒｏｓからなるガラスは、アルカリ
酸化物の含有量が低く 、５ｉＯ１、Ａｌｌ０婁 含有
量が高いためガラス構造が非常に安定しており、熱膨張
係数が低く、耐熱性に優れていると同時に、イオン交換
後の使用許容温度も３５０〜４００℃と高く、高強度、
高耐熱ガラスとして有効である。
上記ガラスにつき、その組成範囲の限定理由は次の通り
である。
である。
５１０８が５０％ 以下では、熱膨張係数が大きく、化
学耐久性が悪くなり、７５％ 以上では、ガラスの粘性
が高く、溶解、成形が困難となる。Ａ］Ｊｏｓは、イオ
ン交換を早める主要成分であり、１２％以下ではイオン
交換に時間がかかりすぎて実用的でなく、３５％以上で
は、ガラスが失透しやすくなる。Ｌｉ□０は２％以下で
はイオン交換による強度増大の効果が小さいうえ、ガラ
スの粘性が高すぎて溶解が困難となり、１０％以上では
熱膨張係数が大きくなると共に失透しやすくなる。Ｍｇ
Ｏ及びＺｒ０１がα１％以下では、イオン交換時間の短
縮に効果がなく、強度増大の効果も小さい。ＭｇＯが８
％以上では熱膨張係数が高くなりすぎるうえ、失透しや
すくなり、ｚｒＯ，が８％以上では、ガラスの粘性が高
くなりすぎて溶解が困難となるとともに失透しやすくな
る。Ｐ、０．は、Ｚｒ０１ の溶解を促進する効果があ
る赤、５％以上になるとガラスが失透しやすくなる。
学耐久性が悪くなり、７５％ 以上では、ガラスの粘性
が高く、溶解、成形が困難となる。Ａ］Ｊｏｓは、イオ
ン交換を早める主要成分であり、１２％以下ではイオン
交換に時間がかかりすぎて実用的でなく、３５％以上で
は、ガラスが失透しやすくなる。Ｌｉ□０は２％以下で
はイオン交換による強度増大の効果が小さいうえ、ガラ
スの粘性が高すぎて溶解が困難となり、１０％以上では
熱膨張係数が大きくなると共に失透しやすくなる。Ｍｇ
Ｏ及びＺｒ０１がα１％以下では、イオン交換時間の短
縮に効果がなく、強度増大の効果も小さい。ＭｇＯが８
％以上では熱膨張係数が高くなりすぎるうえ、失透しや
すくなり、ｚｒＯ，が８％以上では、ガラスの粘性が高
くなりすぎて溶解が困難となるとともに失透しやすくな
る。Ｐ、０．は、Ｚｒ０１ の溶解を促進する効果があ
る赤、５％以上になるとガラスが失透しやすくなる。
さらに、上記ガラス成分の他にガラスを安定化させ、溶
融をより容易にするため、あるいは着色のために他成分
を合量で１０重量％を越えない範囲で添加することがで
きる。すなわち溶融促進、消泡剤又は着色剤としてＮａ
、０１Ｋｓ Ｏ、Ｓｂｌへ、Ａｓ＋ＩＱＢ、Ｆｔ 、Ｏ
ｌｖ 、Ｆｅ１Ｑ、、ＮｉＯ、Ｃｏｏ ％ ０ｒｚＯ＠
、Ｍｎ鳴、ｖ、ｏ。
融をより容易にするため、あるいは着色のために他成分
を合量で１０重量％を越えない範囲で添加することがで
きる。すなわち溶融促進、消泡剤又は着色剤としてＮａ
、０１Ｋｓ Ｏ、Ｓｂｌへ、Ａｓ＋ＩＱＢ、Ｆｔ 、Ｏ
ｌｖ 、Ｆｅ１Ｑ、、ＮｉＯ、Ｃｏｏ ％ ０ｒｚＯ＠
、Ｍｎ鳴、ｖ、ｏ。
のうち何れか１種又は２種以上を０〜３重量％、ガラス
の安定化、各種特性改善のためＺｎＯ，ＯａＯ。
の安定化、各種特性改善のためＺｎＯ，ＯａＯ。
Ｂａｄ、 ５ｒＯ１ｐｂｏ、Ｂｔｕｓ 、Ｔｉ０１のう
ち何れか１種又は２種以上を０〜７重量％の範囲内で添
加することができる。しかしながら、これらの成分の合
量が１０重量％を越えるとリチウムイオンのカリウムイ
オンへの変換速度が小さくなり、強度も小さくなる。
ち何れか１種又は２種以上を０〜７重量％の範囲内で添
加することができる。しかしながら、これらの成分の合
量が１０重量％を越えるとリチウムイオンのカリウムイ
オンへの変換速度が小さくなり、強度も小さくなる。
本発明においては、前記のガラスを所定の形状に成型し
た後、３５０〜５５０℃に保持されたアルカリ金属の溶
融塩中に浸漬して１〜４時間処理せしめる。この処理に
よりガラス表面のリチウムイオンがこれより原子半径の
大なる溶融塩中のアルカリイオンと置換し、ガラス表面
に深い圧縮応力層ができ、その強度が増大する。こうし
て処理したガラスを溶融塩中から取り出し、室温まで冷
却した後、水洗して付着した残余のアルカリ塩を取り除
く。この場合、ガラスを上記アルカリ金属塩と接触させ
る温度が低いとアルカリ金属イオンの交換速度が小さく
なり、温度が高すぎると歪の緩和が起って強度が低下す
るのでガラスの歪点より低温度で行なうことが望ましい
。
た後、３５０〜５５０℃に保持されたアルカリ金属の溶
融塩中に浸漬して１〜４時間処理せしめる。この処理に
よりガラス表面のリチウムイオンがこれより原子半径の
大なる溶融塩中のアルカリイオンと置換し、ガラス表面
に深い圧縮応力層ができ、その強度が増大する。こうし
て処理したガラスを溶融塩中から取り出し、室温まで冷
却した後、水洗して付着した残余のアルカリ塩を取り除
く。この場合、ガラスを上記アルカリ金属塩と接触させ
る温度が低いとアルカリ金属イオンの交換速度が小さく
なり、温度が高すぎると歪の緩和が起って強度が低下す
るのでガラスの歪点より低温度で行なうことが望ましい
。
イオン交換に用いるアルカリ金属塩には、特に限定がな
く、硫酸塩、亜硫酸塩、重硫酸塩、ハロゲン化物又はこ
れらの化合物などいずれの塩でも使用可能であるが、低
温でイオン交換を行なう場合は、硝酸カリウム、硝酸ナ
トリウムが適当である。
く、硫酸塩、亜硫酸塩、重硫酸塩、ハロゲン化物又はこ
れらの化合物などいずれの塩でも使用可能であるが、低
温でイオン交換を行なう場合は、硝酸カリウム、硝酸ナ
トリウムが適当である。
上表は、各試料を４５０℃に保たれた硝酸カリウム溶融
塩中に４時間浸漬させた結果を示すもので、曲げ強度が
７０００〜１２０００１ｔｙ／ｍ、加傷強度が５０００
に９／ｄ以上と高＜、３５０℃で５時間再加熱しても強
度の低下が著しく防止されている。
塩中に４時間浸漬させた結果を示すもので、曲げ強度が
７０００〜１２０００１ｔｙ／ｍ、加傷強度が５０００
に９／ｄ以上と高＜、３５０℃で５時間再加熱しても強
度の低下が著しく防止されている。
なお曲げ強度は、ガラス棒の両端を支持し中央部に集中
加重を掛けて測定し、加傷強度は、＃６００のサンドペ
ーパーによって上記ガラス棒に傷をつけて測定した。
加重を掛けて測定し、加傷強度は、＃６００のサンドペ
ーパーによって上記ガラス棒に傷をつけて測定した。
以上のように本発明によるガラス製品は、高強度で耐熱
性に優れ、再加熱にも強度低下が少ないため、精密部品
や調理機器等各種工業材料に好適である。
性に優れ、再加熱にも強度低下が少ないため、精密部品
や調理機器等各種工業材料に好適である。
特許出願人 日本電気硝子株式会社
代表者 長 崎 準 −
Claims (1)
- （１）重量百分率で、５ｉ０１５０〜７５％、Ａ１．ｏ
、１２〜゛３５％、Ｌｉ１０２〜１０％、ＭｇＯ及びＺ
ｒ０ｇ の少なくとも１つα１〜８％、ｐ、ｏ、０〜５
％、ＺｎＯＸ０ａＯ。 ＥａＯｌＳｒＯｌＰｂＯ％ Ｂｔ Ｏｘ、Ｔｉｅ、のう
ち何れが１種又は２種以上Ｏ〜７％、Ｎａｇ ＯＸＫｇ
ＯＸ５ｂｌ Ｏ＠、Ａｓｇ Ｏ＠ ％ Ｆｇ、（！１
ｇ 、Ｆｅ１０ｇ、ＮｉＯＸ（１！ｏｏ ％ ０ｒｌＯ
１、Ｍｎ０１、■！０６のうち何れか１種又は２種以上
０〜３％、からなるガラスを、そのガラス中のリチウム
イオンより原子半径の大きいアルカリ金属の塩と接触さ
せることを特徴とする高強度耐熱ガラス製品の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3686484A JPS60180936A (ja) | 1984-02-27 | 1984-02-27 | 高強度耐熱ガラス製品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3686484A JPS60180936A (ja) | 1984-02-27 | 1984-02-27 | 高強度耐熱ガラス製品の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60180936A true JPS60180936A (ja) | 1985-09-14 |
Family
ID=12481647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3686484A Pending JPS60180936A (ja) | 1984-02-27 | 1984-02-27 | 高強度耐熱ガラス製品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS60180936A (ja) |
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