JP5133964B2 - MgO−Al2O3−SiO2系結晶性ガラス及び結晶化ガラス、並びに該結晶性ガラス及び結晶化ガラスの製造方法 - Google Patents
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Description
また、該結晶化ガラスは、結晶性ガラスから結晶化ガラスになる結晶化熱処理時にガラスマトリックスが軟化流動し易いため、変形し易く、このため、特許文献2に開示の連続成形加工装置を用いた連続成形生産方法には相応しくない。
すなわち本発明は、短時間で結晶化し、成形したガラスの形状と表面状態を保持しつつ結晶化する、前記連続成形生産方法に適した結晶性ガラス、及び、機械的強度が優れ、建材用結晶化ガラスとして好適な熱膨張係数を有し、アルカリ金属酸化物の含有量が少なく優れた化学的耐久性を有する結晶化ガラスを提供することを目的とする。また、本発明は、該結晶性ガラス及び結晶化ガラスの製造方法を提供することを目的とする。
前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
<1> 質量百分率でSiO2 55.0〜65.0%、Al2O3 8.0〜14.0%、MgO 10.0〜20.0%、CaO 1.5〜6.0%、Li2O 1.0〜2.2%、Na2O 0.7〜3.0%、K2O 2.5〜4.0%、F 1.5〜3.0%を含む組成を有することを特徴とするMgO−Al2O3−SiO2系結晶性ガラスである。
<2> 各成分の質量含有量がSiO2 50.0〜60.0%、Al2O3 20.0〜30.0%、MgO 0〜0.5%、Li2O 3.0〜5.0%、Na2O 1.0〜3.0%、K2O 6.0〜9.0%、F 4.0〜6.0%、P2O5 0〜0.2%、Rb2O 1.0〜2.0%、Cs2O 0.1〜0.5%、MnO2 0.2〜0.8%、Fe2O3 0.1〜0.4%であるリチア雲母又はリチウムを含有する廃棄物が、全ガラス原料に対して質量百分率で25〜50%を占めることを特徴とする<1>に記載のMgO−Al2O3−SiO2系結晶性ガラスである。
<4> 各成分の質量含有量がSiO2 50.0〜60.0%、Al2O3 20.0〜30.0%、MgO 0〜0.5%、Li2O 3.0〜5.0%、Na2O 1.0〜3.0%、K2O 6.0〜9.0%、F 4.0〜6.0%、P2O5 0〜0.2%、Rb2O 1.0〜2.0%、Cs2O 0.1〜0.5%、MnO2 0.2〜0.8%、Fe2O3 0.1〜0.4%であるリチア雲母又はリチウムを含有する廃棄物が、全ガラス原料に対して質量百分率で25〜50%を占めることを特徴とする<3>に記載のMgO−Al2O3−SiO2系結晶化ガラスである。
<6> <1>又は<2>に記載のMgO−Al2O3−SiO2系結晶性ガラスから、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)、 MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si8O20(OH,F)・8H2O(Hydroxyapophyllite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、及びKAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)から選ばれる結晶の一種又は二種以上が析出されてなることを特徴とする<5>に記載のMgO−Al2O3−SiO2系結晶化ガラスである。
<8> 前記A工程が、各成分の質量含有量がSiO2 50.0〜60.0%、Al2O3 20.0〜30.0%、MgO 0〜0.5%、Li2O 3.0〜5.0%、Na2O 1.0〜3.0%、K2O 6.0〜9.0%、F 4.0〜6.0%、P2O5 0〜0.2%、Rb2O 1.0〜2.0%、Cs2O 0.1〜0.5%、MnO2 0.2〜0.8%、Fe2O3 0.1〜0.4%であるリチア雲母又はリチウムを含有する廃棄物を撹拌するA−1工程と、全ガラス原料に対して質量百分率で25〜50%量のA−1工程で得られた被撹拌物と、他のガラス原料とを混合し撹拌して、前記組成のガラス原料を調合するA−2工程と、を有することを特徴とする<7>に記載のMgO−Al2O3−SiO2系結晶性ガラスの製造方法である。
<10> 前記A工程が、各成分の質量含有量がSiO2 50.0〜60.0%、Al2O3 20.0〜30.0%、MgO 0〜0.5%、Li2O 3.0〜5.0%、Na2O 1.0〜3.0%、K2O 6.0〜9.0%、F 4.0〜6.0%、P2O5 0〜0.2%、Rb2O 1.0〜2.0%、Cs2O 0.1〜0.5%、MnO2 0.2〜0.8%、Fe2O3 0.1〜0.4%であるリチア雲母又はリチウムを含有する廃棄物を撹拌するA−1工程と、全ガラス原料に対して質量百分率で25〜50%量のA−1工程で得られた被撹拌物と、他のガラス原料とを混合し撹拌して、前記組成のガラス原料を調合するA−2工程と、を有することを特徴とする<9>に記載のMgO−Al2O3−SiO2系結晶化ガラスの製造方法である。
<11> 前記D工程は、結晶化熱処理により、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)、 MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si8O20(OH,F)・8H2O(Hydroxyapophyllite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、及びKAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)から選ばれる結晶の一種又は二種以上を析出させることを特徴とする<9>又は<10>に記載のMgO−Al2O3−SiO2系結晶化ガラスの製造方法である。
本発明の結晶性ガラス及び結晶化ガラスは、質量百分率でSiO2 55.0〜65.0%、Al2O3 8.0〜14.0%、MgO 10.0〜20.0%、CaO 1.5〜6.0%、Li2O 1.0〜2.2%、Na2O 0.7〜3.0%、K2O 2.5〜4.0%、F 1.5〜3.0%を含む組成を有することを特徴とする。
一方、Li2Oが2.2%より多いとβ−石英固溶体やβ−スポジュメン固溶体が析出し易くなり、これらの結晶種は熱膨張係数があまり大きくないため、得られた結晶化ガラスは建材として適当でない場合がある。
BaOの含有量は0〜5.0%が好ましい。BaOはフラックスとして有効だが、5.0%より多いとガラスが結晶化しにくい場合がある。
P2O5の含有量は0〜0.2%が好ましく、Rb2Oの含有量は0〜0.8%が好ましく、Cs2Oの含有量は0〜0.2%が好ましく、MnO2の含有量は0〜0.3%が好ましく、Fe2O3の含有量は0〜0.2%が好ましい。これらの成分は、後述するリチア雲母又はリチウムを含有する廃棄物をガラス原料として用いることにより含有させることができる。
機械的強度は、三点曲げ強度によって評価でき、500〜1000kg/cm2が好ましい。
熱膨張係数は、結晶化ガラスと共に用いられる他の建材の熱膨張係数との関係から、60×10-7〜140×10-7/℃が好ましい値である。
本発明に係る結晶性ガラスの製造方法は、ガラス原料を調合する工程(A工程)と、該ガラス原料を溶融して溶融ガラスを得る工程(B工程)と、該溶融ガラスを成形する工程(C工程)とを有する。
また、本発明に係る結晶化ガラスの製造方法は、上記3つの工程に加えて、更に、結晶性ガラスを結晶化熱処理する工程(D工程)を有する。
この場合、前記リチア雲母又はリチウムを含有する廃棄物を用いることによって、上記組成に加え、P2O5 0〜0.2%、Rb2O 0〜0.8%、Cs2O 0〜0.2%、MnO2 0〜0.3%、Fe2O3 0〜0.2%をガラス原料に含有させることができる。
溶融温度は、特に制限されないが、1400〜1600℃にすることができ、好ましくは1450〜1550℃にする。
すなわち、本発明の結晶化ガラスの製造方法においては、例えば上記公報に記載の結晶化ガラスの連続成形加工装置にあっては、ガラス原料が溶解装置で溶解され、この溶融ガラスが粘度制御装置と液面制御装置によって所定流速で失透防止装置を通過して、ロールアウト装置に導入され、圧延成形されて帯状板ガラスが成形され、この帯状板ガラスが直接連続的に自動的に結晶化装置に輸送され、この結晶化装置によって結晶化され、結晶化された帯状結晶化ガラス板が直接連続的に自動的に切断装置に輸送され、この切断装置によって所定の長さに自動的に切断される。つまり、原料溶解から切断までの工程が連続的に自動的に行われる態様が好ましい。
SiO2 ……………53〜58%
Al2O3 ……………21〜26%
MgO ……………0〜0.3%
Li2O ……………3.2〜4.6%
Na2O ……………1.7〜2.5%
K2O ……………7.0〜8.8%
F ……………4.2〜5.5%
P2O5 ……………0.07〜0.15%
Rb2O ……………1.2〜1.8%
Cs2O ……………0.1〜0.3%
MnO2 ……………0.3〜0.7%
Fe2O3 ……………0.15〜0.35%
ガラス原料を表1に示す試料番号1の組成に調合した後、坩堝に入れた。1550℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、360℃/時の速度で650℃まで昇温した。650℃で60分間保持した後、60℃/時の速度で860℃まで昇温した。860℃で30分間保持した後、炉冷した。
結果、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、KAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)の結晶を有する結晶化ガラスを得た。結晶化ガラス板の外観が綺麗で、色は白である。
ガラス原料を表1に示す試料番号2の組成に調合した後、坩堝に入れた。1550℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、360℃/時の速度で650℃まで昇温した。650℃で60分間保持した後、30℃/時の速度で860℃まで昇温した。860℃で60分間保持した後、炉冷した。
結果、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si8O20(OH,F)・8H2O(Hydroxyapophyllite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、KAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)の結晶を有する結晶化ガラスを得た。結晶化ガラス板の外観が綺麗で、色は白である。
ガラス原料を表1に示す試料番号3の組成に調合した後、坩堝に入れた。1550℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、360℃/時の速度で700℃まで昇温した。700℃で60分間保持した後、30℃/時の速度で860℃まで昇温した。860℃で60分間保持した後、炉冷した。
結果、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si8O20(OH,F)・8H2O(Hydroxyapophyllite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、KAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)の結晶を有する結晶化ガラスを得た。結晶化ガラス板の外観が綺麗で、色は白である。
ガラス原料を表1に示す試料番号4の組成に調合した後、坩堝に入れた。1550℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、360℃/時の速度で700℃まで昇温した。700℃で30分間保持した後、120℃/時の速度で860℃まで昇温した。860℃で30分間保持した後、炉冷した。
結果、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、KAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)の結晶を有する結晶化ガラスを得た。結晶化ガラス板の外観が綺麗で、色は白である。
ガラス原料を表1に示す試料番号5の組成に調合した後、坩堝に入れた。1550℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、360℃/時の速度で700℃まで昇温した。700℃で30分間保持した後、120℃/時の速度で900℃まで昇温した。900℃で30分間保持した後、炉冷した。
結果、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、KAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)の結晶を有する結晶化ガラスを得た。結晶化ガラス板の外観が綺麗で、色は白である。
ガラス原料を表1に示す試料番号6の組成に調合した後、坩堝に入れた。1550℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、360℃/時の速度で700℃まで昇温した。700℃で30分間保持した後、60℃/時の速度で900℃まで昇温した。900℃で60分間保持した後、炉冷した。
結果、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、KAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)の結晶を有する結晶化ガラスを得た。結晶化ガラス板の外観が綺麗で、色は白である。
ガラス原料を表1に示す試料番号7の組成に調合した後、坩堝に入れた。1550℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、480℃/時の速度で700℃まで昇温した。700℃で30分間保持した後、120℃/時の速度で920℃まで昇温した。920℃で30分間保持した後、炉冷した。
結果、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、KAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)の結晶を有する結晶化ガラスを得た。結晶化ガラス板の外観が綺麗で、色は白である。
ガラス原料を表1に示す試料番号8の組成に調合した後、坩堝に入れた。1550℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、360℃/時の速度で700℃まで昇温した。700℃で30分間保持した後、120℃/時の速度で875℃まで昇温した。875℃で60分間保持した後、炉冷した。
結果、少なくともMgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、KAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)の結晶を有する結晶化ガラスを得た。結晶化ガラス板の外観が綺麗で、色が白である。
ガラス原料を表1に示す試料番号9の組成に調合した後、坩堝に入れた。1550℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、300℃/時の速度で650℃まで昇温した。650℃で30分間保持した後、120℃/時の速度で810℃まで昇温した。810℃で30分間保持した後、炉冷した。
結果、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、KAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)の結晶を有する結晶化ガラスを得た。結晶化ガラス板の外観が綺麗で、色は白である。
ガラス原料を表1に示す試料番号10の組成に調合した後、坩堝に入れた。1550℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、600℃/時の速度で700℃まで昇温した。700℃で30分間保持した後、120℃/時の速度で910℃まで昇温した。910℃で30分間保持した後、炉冷した。
結果、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、KAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)の結晶を有する結晶化ガラスを得た。結晶化ガラス板の外観が綺麗で、色は白である。
ガラス原料を表2に示す試料番号11の組成に調合した後、坩堝に入れた。1550℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、600℃/時の速度で700℃まで昇温した。700℃で30分間保持した後、120℃/時の速度で910℃まで昇温した。910℃で30分間保持した後、炉冷した。
結果、少なくともMgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、KAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)の結晶を有する結晶化ガラスを得た。結晶化ガラス板の外観が綺麗で、色は白である。
しかし、結晶化熱処理時にガラスが変形した。そのため、連続成形生産方式に適しない。
ガラス原料を表2に示す試料番号12の組成に調合した後、坩堝に入れた。1580℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、300℃/時の速度で700℃まで昇温した。700℃で60分間保持した後、120℃/時の速度で880℃まで昇温した。880℃で60分間保持した後、炉冷した。
結果、少なくともMgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、KAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)の結晶を有する結晶化ガラスを得た。結晶化ガラス板の色は白である。
しかし、結晶化熱処理時にガラスに亀裂が入った。そのため、製品にならない。
ガラス原料を表2に示す試料番号13の組成に調合した後、坩堝に入れた。1580℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、300℃/時の速度で700℃まで昇温した。700℃で30分間保持した後、60℃/時の速度で860℃まで昇温した。860℃で60分間保持した後、炉冷した。
結果、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si8O20(OH,F)・8H2O(Hydroxyapophyllite)の結晶を有する結晶化ガラスを得た。結晶化ガラス板の色は白である。
しかし、結晶化熱処理時にガラスが割れた。そのため、製品にならない。
ガラス原料を表2に示す試料番号14の組成に調合した後、坩堝に入れた。1580℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、300℃/時の速度で720℃まで昇温した。720℃で30分間保持した後、60℃/時の速度で980℃まで昇温した。980℃で30分間保持した後、炉冷した。
結果、少なくともMgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、KAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)の結晶を有する結晶化ガラスを得た。結晶化ガラス板の色は白である。
しかし、結晶化熱処理時にガラスが割れた。そのため、製品にならない。
ガラス原料を表2に示す試料番号15の組成に調合した後、坩堝に入れた。1580℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、300℃/時の速度で720℃まで昇温した。720℃で30分間保持した後、60℃/時の速度で880℃まで昇温した。880℃で30分間保持した後、炉冷した。
結果、結晶がほとんど析出されなかった。結晶化ガラス板は半透明である。
また、結晶化熱処理時にガラスが変形した。また、結晶化熱処理時にガラスが割れた。そのため、製品にならない。
ガラス原料を表2に示す試料番号16の組成に調合した後、坩堝に入れた。1550℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、300℃/時の速度で650℃まで昇温した。650℃で30分間保持した後、120℃/時の速度で860℃まで昇温した。860℃で30分間保持した後、炉冷した。
結果、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、KAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)、及びLiAlSi2O6(β−Spodumene)の結晶を有する結晶化ガラスを得た。結晶化ガラス板の外観が綺麗で、色は白である。
しかし、目標結晶以外の結晶であるLiAlSi2O6(β−Spodumene)が析出したため、熱膨張係数が低く、建材としてよくない。
ガラス原料を表2に示す試料番号17の組成に調合した後、坩堝に入れた。1550℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、360℃/時の速度で650℃まで昇温した。650℃で60分間保持した後、60℃/時の速度で840℃まで昇温した。840℃で30分間保持した後、炉冷した。
結果、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、KAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)の結晶を有する結晶化ガラスを得た。結晶化ガラス板の外観が綺麗で、色は白である。
しかし、結晶化熱処理時にガラスが変形した。そのため、連続成形生産方式に適しない。
ガラス原料を表2に示す試料番号18の組成に調合した後、坩堝に入れた。1550℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、360℃/時の速度で650℃まで昇温した。650℃で60分間保持した後、60℃/時の速度で830℃まで昇温した。830℃で30分間保持した後、炉冷した。
結果、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、KAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)の結晶を有する結晶化ガラスを得た。結晶化ガラス板の外観が綺麗で、色は白である。
しかし、結晶化熱処理時にガラスが変形した。そのため、連続成形生産方式に適しない。
ガラス原料を表2に示す試料番号19の組成に調合した後、坩堝に入れた。1580℃でガラス原料を溶融して、250mm×250mm×18mmの板状に成形した。冷却後、ガラス板を熱処理炉に入れて、200℃で10分間保持した後、120℃/時の速度で700℃まで昇温した。700℃で60分間保持した後、120℃/時の速度で950℃まで昇温した。950℃で120分間保持した後、炉冷した。
結果、少なくともMgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、KAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)の結晶を有する結晶化ガラスを得た。結晶化ガラス板の外観が綺麗で、色はベージュである。
しかし、短時間で結晶化できなかった。また、結晶化熱処理時にガラスが変形した。また、結晶化熱処理時にガラスが割れた。そのため、製品にならない。
表1及び表2中に示す結晶相A〜Iはそれぞれ次の結晶を表す。
A:Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)
B:MgSiO3(Enstatite)
C:MgSiO3(Clinoenstatite)
D:KCa4Si8O20(OH,F)・8H2O(Hydroxyapophyllite)
E:K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)
F:K(Si3Al)O8(Sanidine)
G:KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)
H:KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)
I:KAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)
機械的強度は、三点曲げ強度測定装置により測定した。
色調は目視により評価した。
熱膨張係数は、20mm×5mm×5mmの大きさに加工した結晶化ガラス試料を用いて、30〜400℃の温度域での平均線熱膨張係数を測定した。
耐酸性及び耐アルカリ性は、1.5mm×1.5mm×10mmの大きさに加工した結晶化ガラス試料を用いて、1%H2SO4又は1%NaOHに、25℃で650時間浸漬後の重量減(質量%)により評価した。
なお、結晶化熱処理時にガラスに亀裂が入ったり、ガラスが割れたりした試料については、機械的強度、熱膨張係数、耐酸性及び耐アルカリ性の測定を行わなかった。
Claims (11)
- 質量百分率でSiO2 55.0〜65.0%、Al2O3 8.0〜14.0%、MgO 10.0〜20.0%、CaO 1.5〜6.0%、Li2O 1.0〜2.2%、Na2O 0.7〜3.0%、K2O 2.5〜4.0%、F 1.5〜3.0%を含む組成を有することを特徴とするMgO−Al2O3−SiO2系結晶性ガラス。
- 各成分の質量含有量がSiO2 50.0〜60.0%、Al2O3 20.0〜30.0%、MgO 0〜0.5%、Li2O 3.0〜5.0%、Na2O 1.0〜3.0%、K2O 6.0〜9.0%、F 4.0〜6.0%、P2O5 0〜0.2%、Rb2O 1.0〜2.0%、Cs2O 0.1〜0.5%、MnO2 0.2〜0.8%、Fe2O3 0.1〜0.4%であるリチア雲母又はリチウムを含有する廃棄物が、全ガラス原料に対して質量百分率で25〜50%を占めることを特徴とする請求項1に記載のMgO−Al2O3−SiO2系結晶性ガラス。
- 質量百分率でSiO2 55.0〜65.0%、Al2O3 8.0〜14.0%、MgO 10.0〜20.0%、CaO 1.5〜6.0%、Li2O 1.0〜2.2%、Na2O 0.7〜3.0%、K2O 2.5〜4.0%、F 1.5〜3.0%を含む組成を有することを特徴とするMgO−Al2O3−SiO2系結晶化ガラス。
- 各成分の質量含有量がSiO2 50.0〜60.0%、Al2O3 20.0〜30.0%、MgO 0〜0.5%、Li2O 3.0〜5.0%、Na2O 1.0〜3.0%、K2O 6.0〜9.0%、F 4.0〜6.0%、P2O5 0〜0.2%、Rb2O 1.0〜2.0%、Cs2O 0.1〜0.5%、MnO2 0.2〜0.8%、Fe2O3 0.1〜0.4%であるリチア雲母又はリチウムを含有する廃棄物が、全ガラス原料に対して質量百分率で25〜50%を占めることを特徴とする請求項3に記載のMgO−Al2O3−SiO2系結晶化ガラス。
- 少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)、 MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si8O20(OH,F)・8H2O(Hydroxyapophyllite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、及びKAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)から選ばれる結晶の一種又は二種以上を有することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のMgO−Al2O3−SiO2系結晶化ガラス。
- 請求項1又は請求項2に記載のMgO−Al2O3−SiO2系結晶性ガラスから、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)、 MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si8O20(OH,F)・8H2O(Hydroxyapophyllite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、及びKAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)から選ばれる結晶の一種又は二種以上が析出されてなることを特徴とする請求項5に記載のMgO−Al2O3−SiO2系結晶化ガラス。
- 質量百分率でSiO2 55.0〜65.0%、Al2O3 8.0〜14.0%、MgO 10.0〜20.0%、CaO 1.5〜6.0%、Li2O 1.0〜2.2%、Na2O 0.7〜3.0%、K2O 2.5〜4.0%、F 1.5〜3.0%を含む組成となるようにガラス原料を調合するA工程と、
A工程で得られたガラス原料を溶融して溶融ガラスを得るB工程と、
B工程で得られた溶融ガラスを成形するC工程と、
を有することを特徴とするMgO−Al2O3−SiO2系結晶性ガラスの製造方法。 - 前記A工程が、
各成分の質量含有量がSiO2 50.0〜60.0%、Al2O3 20.0〜30.0%、MgO 0〜0.5%、Li2O 3.0〜5.0%、Na2O 1.0〜3.0%、K2O 6.0〜9.0%、F 4.0〜6.0%、P2O5 0〜0.2%、Rb2O 1.0〜2.0%、Cs2O 0.1〜0.5%、MnO2 0.2〜0.8%、Fe2O3 0.1〜0.4%であるリチア雲母又はリチウムを含有する廃棄物を撹拌するA−1工程と、
全ガラス原料に対して質量百分率で25〜50%量のA−1工程で得られた被撹拌物と、他のガラス原料とを混合し撹拌して、前記組成のガラス原料を調合するA−2工程と、
を有することを特徴とする請求項7に記載のMgO−Al2O3−SiO2系結晶性ガラスの製造方法。 - 質量百分率でSiO2 55.0〜65.0%、Al2O3 8.0〜14.0%、MgO 10.0〜20.0%、CaO 1.5〜6.0%、Li2O 1.0〜2.2%、Na2O 0.7〜3.0%、K2O 2.5〜4.0%、F 1.5〜3.0%を含む組成となるようにガラス原料を調合するA工程と、
A工程で得られたガラス原料を溶融して溶融ガラスを得るB工程と、
B工程で得られた溶融ガラスを成形して結晶性ガラスを得るC工程と、
C工程で得られた結晶性ガラスを結晶化熱処理するD工程と、
を有することを特徴とするMgO−Al2O3−SiO2系結晶化ガラスの製造方法。 - 前記A工程が、
各成分の質量含有量がSiO2 50.0〜60.0%、Al2O3 20.0〜30.0%、MgO 0〜0.5%、Li2O 3.0〜5.0%、Na2O 1.0〜3.0%、K2O 6.0〜9.0%、F 4.0〜6.0%、P2O5 0〜0.2%、Rb2O 1.0〜2.0%、Cs2O 0.1〜0.5%、MnO2 0.2〜0.8%、Fe2O3 0.1〜0.4%であるリチア雲母又はリチウムを含有する廃棄物を撹拌するA−1工程と、
全ガラス原料に対して質量百分率で25〜50%量のA−1工程で得られた被撹拌物と、他のガラス原料とを混合し撹拌して、前記組成のガラス原料を調合するA−2工程と、
を有することを特徴とする請求項9に記載のMgO−Al2O3−SiO2系結晶化ガラスの製造方法。 - 前記D工程は、結晶化熱処理により、
少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)2O6(Diopside)、 MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si8O20(OH,F)・8H2O(Hydroxyapophyllite)、K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(Lepidolite−3T)、K(Si3Al)O8(Sanidine)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)、及びKAl2Si3AlO10(OH)2(Muscovite−1M)から選ばれる結晶の一種又は二種以上を析出させることを特徴とする請求項9又は請求項10に記載のMgO−Al2O3−SiO2系結晶化ガラスの製造方法。
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