JPH05208846A - 表面模様付着色ガラスセラミック品およびその製造方法 - Google Patents
表面模様付着色ガラスセラミック品およびその製造方法Info
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- JPH05208846A JPH05208846A JP4268332A JP26833292A JPH05208846A JP H05208846 A JPH05208846 A JP H05208846A JP 4268332 A JP4268332 A JP 4268332A JP 26833292 A JP26833292 A JP 26833292A JP H05208846 A JPH05208846 A JP H05208846A
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- 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
- C03C10/00—Devitrified 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
- C03C10/0018—Devitrified 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 monovalent metal oxide as main constituents
- C03C10/0027—Devitrified 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 monovalent metal oxide as main constituents containing SiO2, Al2O3, Li2O as main constituents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガラスセラミック品の製造方法において、美
的外観の優れた表面を有するガラスセラミック材料が提
供できる。 【構成】 (a)熱処理によってガラスセラミックボデ
ィに転換できるベース組成を有すると共に着色剤を含有
するガラスのバッチを溶融し、(b)その溶融物を冷却
すると同時に所望の形状の着色ガラスボディへと造形
し、(c)該着色ガラスボディを所望の大きさの着色ガ
ラス粒子に微粉砕し、(d)工程(a)におけるガラス
のベース組成と本質的に同じベース組成を有するガラス
のバッチを溶融し、(e)その溶融物を溶融状態のまま
所望の形物に形成し、(f)前記溶融形物の表面の少な
くとも一部の上に前記着色ガラス粒子を分散させ、
(g)前記溶融形物を冷却して固体ガラス品とし、
(h)ガラスが現場で結晶化するのに十分な時間、十分
な温度で前記固体ガラス品を熱処理する各工程から成
る。
的外観の優れた表面を有するガラスセラミック材料が提
供できる。 【構成】 (a)熱処理によってガラスセラミックボデ
ィに転換できるベース組成を有すると共に着色剤を含有
するガラスのバッチを溶融し、(b)その溶融物を冷却
すると同時に所望の形状の着色ガラスボディへと造形
し、(c)該着色ガラスボディを所望の大きさの着色ガ
ラス粒子に微粉砕し、(d)工程(a)におけるガラス
のベース組成と本質的に同じベース組成を有するガラス
のバッチを溶融し、(e)その溶融物を溶融状態のまま
所望の形物に形成し、(f)前記溶融形物の表面の少な
くとも一部の上に前記着色ガラス粒子を分散させ、
(g)前記溶融形物を冷却して固体ガラス品とし、
(h)ガラスが現場で結晶化するのに十分な時間、十分
な温度で前記固体ガラス品を熱処理する各工程から成
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は表面模様付着色ガラスセ
ラミック品およびその製造方法に関する。
ラミック品およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ガラスセラミック品の商業規模での製造
は、30年以上に亘って行われてきた。一般に、それら
のガラスセラミック品は、CO3 O4 ,Cr2 O3 ,C
uO,Fe2 O3 ,MnO2 ,NiOおよびV2 O5 な
どの遷移金属酸化物が先駆体ガラス組成に含まれていな
いかあるいは着色釉またはエナメルが表面に施されてい
ない場合、白色であった。色を付けると、たしかにガラ
スセラミック品に美しさとバリエーションが与えられる
が、白であろうと着色されていようと、大きなシート状
材料に固有である一様性をくずすことにより、ガラスセ
ラミック品、特に広い表面積を有する物品(例えば建築
用の大きなシート)の美的外観を向上させる試みが検討
された。白および着色ガラスセラミック材料の大きなシ
ートが、商標名PYRAMでコーニング社から建築クラ
ッド用に販売されているが、シートの表面外観を改良す
ることによって販売がのびると考えられた。
は、30年以上に亘って行われてきた。一般に、それら
のガラスセラミック品は、CO3 O4 ,Cr2 O3 ,C
uO,Fe2 O3 ,MnO2 ,NiOおよびV2 O5 な
どの遷移金属酸化物が先駆体ガラス組成に含まれていな
いかあるいは着色釉またはエナメルが表面に施されてい
ない場合、白色であった。色を付けると、たしかにガラ
スセラミック品に美しさとバリエーションが与えられる
が、白であろうと着色されていようと、大きなシート状
材料に固有である一様性をくずすことにより、ガラスセ
ラミック品、特に広い表面積を有する物品(例えば建築
用の大きなシート)の美的外観を向上させる試みが検討
された。白および着色ガラスセラミック材料の大きなシ
ートが、商標名PYRAMでコーニング社から建築クラ
ッド用に販売されているが、シートの表面外観を改良す
ることによって販売がのびると考えられた。
【0003】
【発明の目的】上記に鑑みて、本発明の目的は、多彩な
色を呈し、模様付表面外観を有するガラスセラミックボ
ディの製造方法を提供することである。
色を呈し、模様付表面外観を有するガラスセラミックボ
ディの製造方法を提供することである。
【0004】本発明のより特定的な目的は、建築クラッ
ド部材を製造するのに使用できる前記のような方法を提
供することである。
ド部材を製造するのに使用できる前記のような方法を提
供することである。
【0005】
【発明の構成】上記の目的は、以下の5つの基本的工程
から成る方法によって達成できる。
から成る方法によって達成できる。
【0006】(1)所望の色を示すガラスを調製する。 (2)そのガラスを所望の粒度の粒子にする。 (3)(1)のガラスに類似したベース組成を有するガ
ラスを溶融し、流し込み、そして所望の形状の溶融ガラ
ス品にする。 (4)(2)で得た粒子を前記溶融ガラス品の表面の頂
部に分散させる。 (5)(4)で得られた物を固体ガラス品へと冷却す
る。 (6)そして、核形成および結晶化を行うための熱処理
により、ガラス品をガラスセラミック品に転換する。
ラスを溶融し、流し込み、そして所望の形状の溶融ガラ
ス品にする。 (4)(2)で得た粒子を前記溶融ガラス品の表面の頂
部に分散させる。 (5)(4)で得られた物を固体ガラス品へと冷却す
る。 (6)そして、核形成および結晶化を行うための熱処理
により、ガラス品をガラスセラミック品に転換する。
【0007】着色ガラスを所望の粒度および粒度分布を
有する粒子に微粉砕するのは、グラインディングまたは
ミリングにより従来通りに行い得る。それらのプロセス
により、角張った断片およびガラス片が得られ、これら
は最終製品に美的価値を付与する。さらに、それらのプ
ロセスは、粒子を制御された画分サイズに容易に分離す
ることを可能にする。
有する粒子に微粉砕するのは、グラインディングまたは
ミリングにより従来通りに行い得る。それらのプロセス
により、角張った断片およびガラス片が得られ、これら
は最終製品に美的価値を付与する。さらに、それらのプ
ロセスは、粒子を制御された画分サイズに容易に分離す
ることを可能にする。
【0008】複数の粒子画分を取り込むことができ、そ
れによって大きなアスペクトの可変性が得られる。例え
ば、ある色の粗い画分をもう1つの色の細かい画分と組
み合わせることができる中間的な画分が望ましい。とい
うのは、それらは角張っている特性を保持し、それによ
って天然に産する岩の鉱物グレイン(mineralg
rain)に類似させることができるからである。より
細かい着色粒子は、全体にまだらとなる斑点をつけたよ
うな模様を生じさせ、あるいは、暗い色の場合は、個々
のグレインのまわりに発生する対流が部分的に溶融した
色を周囲の白色マトリックスにもち込んでいわゆる細胞
膜効果(“cell−membrane”effec
t)を生じさせるので、対流効果を作り出してしまう。
大変粗い粒子は、冷却前に溶融ガラス中に完全には沈み
込まないこともあり、その際は表面から突出してしまう
ことになる。大変細かい粒子は、溶融ガラスの表面から
くる輻射熱によって容易に吹き飛ばされるため、実用的
ではない。
れによって大きなアスペクトの可変性が得られる。例え
ば、ある色の粗い画分をもう1つの色の細かい画分と組
み合わせることができる中間的な画分が望ましい。とい
うのは、それらは角張っている特性を保持し、それによ
って天然に産する岩の鉱物グレイン(mineralg
rain)に類似させることができるからである。より
細かい着色粒子は、全体にまだらとなる斑点をつけたよ
うな模様を生じさせ、あるいは、暗い色の場合は、個々
のグレインのまわりに発生する対流が部分的に溶融した
色を周囲の白色マトリックスにもち込んでいわゆる細胞
膜効果(“cell−membrane”effec
t)を生じさせるので、対流効果を作り出してしまう。
大変粗い粒子は、冷却前に溶融ガラス中に完全には沈み
込まないこともあり、その際は表面から突出してしまう
ことになる。大変細かい粒子は、溶融ガラスの表面から
くる輻射熱によって容易に吹き飛ばされるため、実用的
ではない。
【0009】本発明のプロセスを支える2つの基本ファ
クターは次の通りである。
クターは次の通りである。
【0010】(1)先駆体ガラスの粘度は2つの面で重
大なファクターである。 (a)小さいガラス粘度は、成形のためにガラスを搬送
する際(特にシートの圧伸成形または圧延などの成形プ
ロセス)に大変有利である。 (b)小さいガラス粘度は、着色ガラス粒子を混入する
際に有利である。というのは、該粒子がガラス表面に穏
やかに沈み込むことを可能にし、それによって平滑な表
面が得られるからである。
大なファクターである。 (a)小さいガラス粘度は、成形のためにガラスを搬送
する際(特にシートの圧伸成形または圧延などの成形プ
ロセス)に大変有利である。 (b)小さいガラス粘度は、着色ガラス粒子を混入する
際に有利である。というのは、該粒子がガラス表面に穏
やかに沈み込むことを可能にし、それによって平滑な表
面が得られるからである。
【0011】(2)熱膨張の不整合によってマトリック
スガラスの冷却中に着色粒子とガラスマトリックスが分
離してしまうのを防止し、クラッキングを生じさせる可
能性のある残留応力を減じるために、着色粒子の組成と
ガラスマトリックスの組成との間で密接な整合が必要で
ある。
スガラスの冷却中に着色粒子とガラスマトリックスが分
離してしまうのを防止し、クラッキングを生じさせる可
能性のある残留応力を減じるために、着色粒子の組成と
ガラスマトリックスの組成との間で密接な整合が必要で
ある。
【0012】前述したように、ガラスセラミックの大き
なシートが、商標名PYRAMで、建築クラッド部材と
して販売されている。このガラスセラミックは、先駆体
ガラスが供される熱処理に応じて、主要結晶相がβ−石
英固溶体かβ−ゆう輝石固溶体である。
なシートが、商標名PYRAMで、建築クラッド部材と
して販売されている。このガラスセラミックは、先駆体
ガラスが供される熱処理に応じて、主要結晶相がβ−石
英固溶体かβ−ゆう輝石固溶体である。
【0013】主要結晶相としてカナサイトを含むガラス
セラミックおよび主要結晶相としてフルオルリヒテライ
ト(fluorrichterite)を含むガラスセ
ラミックの大きなシートも形成できる。前者のタイプは
米国特許第4,386,162号に記載された範囲に入
り、後者のタイプは米国特許第4,467,039号お
よび第4,608,348号に開示されている。
セラミックおよび主要結晶相としてフルオルリヒテライ
ト(fluorrichterite)を含むガラスセ
ラミックの大きなシートも形成できる。前者のタイプは
米国特許第4,386,162号に記載された範囲に入
り、後者のタイプは米国特許第4,467,039号お
よび第4,608,348号に開示されている。
【0014】これらのガラスセラミック組成から大きな
シートを形成することができるが、建築クラッド用途に
より適した特性を有するガラスセラミックを発見するた
めの研究が続けられた。米国出願第07/772,12
7号は、リチウム二ケイ酸塩が主要結晶相かつしばしば
唯一の結晶相を構成するガラスセラミック品の製造を開
示している。そのガラスセラミックは、重量%で表わし
て、以下の組成から実質的に成る:8〜19%のLi2
O、0〜5%のNa2 O、0〜7%のK2 O、ここでN
a2 O+K2 Oは0〜8%、0〜10%のCaO、0〜
6%のSrO、0〜6%のBaO、ここでNa2 O+K
2 O+CaO+SrO+BaOは2〜12%、0〜7%
のZnO、0〜11%のAl2 O3 、ここでZnO+A
l2 O3は1.5〜11%、(Na2 O+K2 O+Ca
O+SrO+BaO)対(ZnO+Al2 O3 )のモル
比が0.075〜1.25の範囲、65〜80%のSi
O2 、核剤として1.5〜7%のP2 O5 および/また
は0.0001〜0.1%のPd。
シートを形成することができるが、建築クラッド用途に
より適した特性を有するガラスセラミックを発見するた
めの研究が続けられた。米国出願第07/772,12
7号は、リチウム二ケイ酸塩が主要結晶相かつしばしば
唯一の結晶相を構成するガラスセラミック品の製造を開
示している。そのガラスセラミックは、重量%で表わし
て、以下の組成から実質的に成る:8〜19%のLi2
O、0〜5%のNa2 O、0〜7%のK2 O、ここでN
a2 O+K2 Oは0〜8%、0〜10%のCaO、0〜
6%のSrO、0〜6%のBaO、ここでNa2 O+K
2 O+CaO+SrO+BaOは2〜12%、0〜7%
のZnO、0〜11%のAl2 O3 、ここでZnO+A
l2 O3は1.5〜11%、(Na2 O+K2 O+Ca
O+SrO+BaO)対(ZnO+Al2 O3 )のモル
比が0.075〜1.25の範囲、65〜80%のSi
O2 、核剤として1.5〜7%のP2 O5 および/また
は0.0001〜0.1%のPd。
【0015】先駆体ガラスからガラスセラミックへと結
晶化する際に大きい光沢を有する表面が形成されるガラ
スセラミックが、重量%で表わした実質的に以下の組成
から製造される:9〜18%のLi2 O、0〜7%のK
2 O、0〜8%のCaO、0〜6%のSrO、0〜6%
のBaO、ここでK2 O+CaO+SrO+BaOは2
〜10%、0〜7%のZnO、0〜10%のAl
2 O3 、ここでZnO+Al2 O3 は1.5〜10%、
(K2 O+CaO+SrO+BaO)対(ZnO+Al
2 O3 )のモル比は0.1〜0.8、65〜77%のS
iO2 、核剤として2〜6%のP2 O5 。前記特許出願
にはまた、ガラスセラミック品に色を付与するために、
CdS,カドミウム スルホセレニドまたは遷移金属酸
化物を合計で0.01〜7%加えることの有用性が開示
されている。該特許出願の全開示内容を本明細書に引用
する。
晶化する際に大きい光沢を有する表面が形成されるガラ
スセラミックが、重量%で表わした実質的に以下の組成
から製造される:9〜18%のLi2 O、0〜7%のK
2 O、0〜8%のCaO、0〜6%のSrO、0〜6%
のBaO、ここでK2 O+CaO+SrO+BaOは2
〜10%、0〜7%のZnO、0〜10%のAl
2 O3 、ここでZnO+Al2 O3 は1.5〜10%、
(K2 O+CaO+SrO+BaO)対(ZnO+Al
2 O3 )のモル比は0.1〜0.8、65〜77%のS
iO2 、核剤として2〜6%のP2 O5 。前記特許出願
にはまた、ガラスセラミック品に色を付与するために、
CdS,カドミウム スルホセレニドまたは遷移金属酸
化物を合計で0.01〜7%加えることの有用性が開示
されている。該特許出願の全開示内容を本明細書に引用
する。
【0016】前記米国出願第07/772,127号に
記載されているように、リチウム二ケイ酸塩(Li2 O
・2SiO2 )の化学量論値に近い組成を有するガラス
は、高温において溶融するのみであり、熱的に非常に不
安定である。すなわち、極めて失透しやすい。このた
め、今日まで、主要結晶相としてLi2 O・2SiO2
結晶を含むガラスセラミック品の商業規模の製造が妨げ
られてきた。それは、必要な物性のコントロールを行う
ために微細構造を調整しようとする要求があまりなかっ
たからである。従って、主要結晶相としてLi2 O・2
SiO2 を含む(しばしば核剤としてP2 O5 が用いら
れる)ガラスセラミック品の製造が業界で報告され、大
きい機械的強度が得られると言われているが、その基礎
ガラスが重大な程本質的に不安定であるため、商業生産
にとって必要な前記ガラスセラミック品の再現性のある
特性の獲得が妨げられている。しかしながら、Li2 O
・2SiO2 結晶が比較的均一に細かい粒状とされ、ガ
ラスセラミック品中に均質に分散されている場合に該ガ
ラスセラミック品は大きい機械的強度を有するため、主
要結晶相としてLi2 O・2SiO2 を含み、その物性
が再現性を有する満足のいくガラスセラミック品を与え
る先駆体ガラス組成および熱処理手順を考案するための
研究が試みられた。前記米国特許出願は、そのような研
究の結果を達成するものである。
記載されているように、リチウム二ケイ酸塩(Li2 O
・2SiO2 )の化学量論値に近い組成を有するガラス
は、高温において溶融するのみであり、熱的に非常に不
安定である。すなわち、極めて失透しやすい。このた
め、今日まで、主要結晶相としてLi2 O・2SiO2
結晶を含むガラスセラミック品の商業規模の製造が妨げ
られてきた。それは、必要な物性のコントロールを行う
ために微細構造を調整しようとする要求があまりなかっ
たからである。従って、主要結晶相としてLi2 O・2
SiO2 を含む(しばしば核剤としてP2 O5 が用いら
れる)ガラスセラミック品の製造が業界で報告され、大
きい機械的強度が得られると言われているが、その基礎
ガラスが重大な程本質的に不安定であるため、商業生産
にとって必要な前記ガラスセラミック品の再現性のある
特性の獲得が妨げられている。しかしながら、Li2 O
・2SiO2 結晶が比較的均一に細かい粒状とされ、ガ
ラスセラミック品中に均質に分散されている場合に該ガ
ラスセラミック品は大きい機械的強度を有するため、主
要結晶相としてLi2 O・2SiO2 を含み、その物性
が再現性を有する満足のいくガラスセラミック品を与え
る先駆体ガラス組成および熱処理手順を考案するための
研究が試みられた。前記米国特許出願は、そのような研
究の結果を達成するものである。
【0017】本発明のガラスセラミック品の大きい強度
および靭性並びに任意に光沢表面と共に、その基礎ガラ
スの比較的容易な溶融性および成形性は、建築クラッド
部材として有用であることを示している。大きい強度お
よび靭性により、本発明のガラスセラミックは、従来の
セラミック材料に比べて、より薄い断面とより大きい表
面積の部材に使用できる。さらに、大きい靭性により、
シートに現場で刻み目をつけたり切断したりでき、それ
によって設置が容易かつ低コストとなる。
および靭性並びに任意に光沢表面と共に、その基礎ガラ
スの比較的容易な溶融性および成形性は、建築クラッド
部材として有用であることを示している。大きい強度お
よび靭性により、本発明のガラスセラミックは、従来の
セラミック材料に比べて、より薄い断面とより大きい表
面積の部材に使用できる。さらに、大きい靭性により、
シートに現場で刻み目をつけたり切断したりでき、それ
によって設置が容易かつ低コストとなる。
【0018】主要結晶相としてLi2 O・2SiO2 を
含むガラスセラミック品は白色である。しかしながら、
前記米国特許出願に見られるように、約0.01〜7重
量%のCdS,カドミウム スルホセレニドおよび遷移
金属酸化物、特に(Co3 O4 ,Cr2 O3 ,CuO,
Fe2 O3 ,MnO2 ,NiOおよびV2 O5 の有用性
が開示されている)を基礎ガラスに加えることによって
着色できる。
含むガラスセラミック品は白色である。しかしながら、
前記米国特許出願に見られるように、約0.01〜7重
量%のCdS,カドミウム スルホセレニドおよび遷移
金属酸化物、特に(Co3 O4 ,Cr2 O3 ,CuO,
Fe2 O3 ,MnO2 ,NiOおよびV2 O5 の有用性
が開示されている)を基礎ガラスに加えることによって
着色できる。
【0019】前記米国特許出願に開示されたガラスセラ
ミック組成の有する特性は、該ガラスセラミックを建築
クラッド部材として使用するのに適したものとするの
で、それらは本発明の好ましい実施態様を構成する。従
って、以下、本発明を、それら組成を特に参照しながら
説明する。
ミック組成の有する特性は、該ガラスセラミックを建築
クラッド部材として使用するのに適したものとするの
で、それらは本発明の好ましい実施態様を構成する。従
って、以下、本発明を、それら組成を特に参照しながら
説明する。
【0020】上述したように、前記米国特許出願に記載
されたリチウム二ケイ酸塩ガラスセラミックは、非常に
大きい機械的強度(研磨バーサンプルにおいて22〜3
6kpsiの範囲の破壊係数が測定されている)と大きい靭
性(4.2MPa/mまでのKIC値が測定されている)を有
する。これらの機械的特性は、その粒子自体が大きい強
度と靭性を有するので、先駆体ガラスのマトリックスに
先駆体ガラスの断片を混入させても、大きく低下するこ
とはない。このように、研究室において製造された多彩
な色のサンプルにおいて約19〜24kpsiの破壊係数が
測定された。それらの大きい強度および靭性値により、
薄い断面の建築クラッド部材として有用となり、その薄
さはシート重量が小さいことを表わし、設置のコストお
よび容易性の観点から有利である。
されたリチウム二ケイ酸塩ガラスセラミックは、非常に
大きい機械的強度(研磨バーサンプルにおいて22〜3
6kpsiの範囲の破壊係数が測定されている)と大きい靭
性(4.2MPa/mまでのKIC値が測定されている)を有
する。これらの機械的特性は、その粒子自体が大きい強
度と靭性を有するので、先駆体ガラスのマトリックスに
先駆体ガラスの断片を混入させても、大きく低下するこ
とはない。このように、研究室において製造された多彩
な色のサンプルにおいて約19〜24kpsiの破壊係数が
測定された。それらの大きい強度および靭性値により、
薄い断面の建築クラッド部材として有用となり、その薄
さはシート重量が小さいことを表わし、設置のコストお
よび容易性の観点から有利である。
【0021】光沢のある表面およびボディの半透明性
は、本発明の材料に非常に魅力的な外観を付与する。さ
らに、表面の光沢の強度は、最大熱処理(結晶化)温度
を管理することによって変えられる。半透明性は建築ク
ラッド部材に深さそしてそれによって第三の次元を付加
するので、重要な美的特性である。
は、本発明の材料に非常に魅力的な外観を付与する。さ
らに、表面の光沢の強度は、最大熱処理(結晶化)温度
を管理することによって変えられる。半透明性は建築ク
ラッド部材に深さそしてそれによって第三の次元を付加
するので、重要な美的特性である。
【0022】前述した4つの基本ファクターを得るため
に、ガラス粒子は、ガラスセラミックボディの先駆体を
構成するベースガラスの組成と近似した組成を有する。
よって、多彩な表面の色を有し、表面模様付外観を有す
るガラスセラミックボディは次のような一般的工程に従
って製造される: (a)熱処理によってガラスセラミックに転換でき、着
色剤を含むガラスのバッチを溶融し、(b)その溶融物
を冷却すると共に所望の形状のガラスボディに造形し、
(c)そのガラスボディを所望の粒度の粒子に微粉砕
し、(d)工程(1)におけるベース組成に類似するベ
ース組成を有し、工程(1)におけるガラスに含まれて
いるものとは異なる着色剤を含むかあるいは着色剤を含
まないガラスのバッチを溶融し、(e)その溶融物を溶
融状態のまま所望の形物にし、(f)その溶融ガラス形
物の表面の少なくとも一部の上に前記着色ガラスの粒子
を分散させ、(g)前記ガラスの粒子を頂部に有する前
記溶融ガラス形物を冷却して固体ガラス品とし、この時
前記溶融ガラス形物は冷却中に、異なった形状の固体ガ
ラス品へと任意に二次成形し、その後、(h)前記固体
ガラス品および該固体ガラス品の少なくとも一部の上に
配された前記着色ガラスの粒子が現場で結晶化するのに
十分な時間、十分な温度で前記固体ガラス品を熱処理す
る。
に、ガラス粒子は、ガラスセラミックボディの先駆体を
構成するベースガラスの組成と近似した組成を有する。
よって、多彩な表面の色を有し、表面模様付外観を有す
るガラスセラミックボディは次のような一般的工程に従
って製造される: (a)熱処理によってガラスセラミックに転換でき、着
色剤を含むガラスのバッチを溶融し、(b)その溶融物
を冷却すると共に所望の形状のガラスボディに造形し、
(c)そのガラスボディを所望の粒度の粒子に微粉砕
し、(d)工程(1)におけるベース組成に類似するベ
ース組成を有し、工程(1)におけるガラスに含まれて
いるものとは異なる着色剤を含むかあるいは着色剤を含
まないガラスのバッチを溶融し、(e)その溶融物を溶
融状態のまま所望の形物にし、(f)その溶融ガラス形
物の表面の少なくとも一部の上に前記着色ガラスの粒子
を分散させ、(g)前記ガラスの粒子を頂部に有する前
記溶融ガラス形物を冷却して固体ガラス品とし、この時
前記溶融ガラス形物は冷却中に、異なった形状の固体ガ
ラス品へと任意に二次成形し、その後、(h)前記固体
ガラス品および該固体ガラス品の少なくとも一部の上に
配された前記着色ガラスの粒子が現場で結晶化するのに
十分な時間、十分な温度で前記固体ガラス品を熱処理す
る。
【0023】最も一般的には、工程(h)の熱処理は2
つのステージで行われる。第1のステージにおいて、前
記ガラスの粒子を頂部に有する前記固体ガラス品を核形
成が起こる温度(すなわち、ガラスのアニール点付近お
よびそれより若干高い温度)まで加熱する。その後、温
度をガラスの軟化点より高い温度まで上げて核上に結晶
を成長させる。ガラスセラミック業界で周知のように、
核形成温度および結晶化温度は先駆体ガラスの組成に依
存する。核形成温度は約475〜900℃の範囲にあ
り、結晶化温度は約750〜1100℃の範囲にある。
十分な核形成に必要な時間は核形成工程の温度に直接関
係する。核形成は、通常、温度が高い程より急速にな
る。同様に、結晶化も、一般的に、温度が上がる程より
急速に起こる。商業的実施においては、通常、急速な核
形成および結晶化を望みながら物品の熱歪を最少限にし
ようとするため、十分な核形成が約0.5〜4時間に亘
って行われる核形成温度と、約1〜8時間に亘る結晶化
が用いられる。個々の温度において実質的にある時間と
どめておく必要はない。温度は、核形成範囲および結晶
化範囲を通るようにゆっくりと上昇させ得る。先駆体品
を、核形成および結晶成長が起こるのに十分な時間前記
範囲の温度にさらすことが必要なだけである。
つのステージで行われる。第1のステージにおいて、前
記ガラスの粒子を頂部に有する前記固体ガラス品を核形
成が起こる温度(すなわち、ガラスのアニール点付近お
よびそれより若干高い温度)まで加熱する。その後、温
度をガラスの軟化点より高い温度まで上げて核上に結晶
を成長させる。ガラスセラミック業界で周知のように、
核形成温度および結晶化温度は先駆体ガラスの組成に依
存する。核形成温度は約475〜900℃の範囲にあ
り、結晶化温度は約750〜1100℃の範囲にある。
十分な核形成に必要な時間は核形成工程の温度に直接関
係する。核形成は、通常、温度が高い程より急速にな
る。同様に、結晶化も、一般的に、温度が上がる程より
急速に起こる。商業的実施においては、通常、急速な核
形成および結晶化を望みながら物品の熱歪を最少限にし
ようとするため、十分な核形成が約0.5〜4時間に亘
って行われる核形成温度と、約1〜8時間に亘る結晶化
が用いられる。個々の温度において実質的にある時間と
どめておく必要はない。温度は、核形成範囲および結晶
化範囲を通るようにゆっくりと上昇させ得る。先駆体品
を、核形成および結晶成長が起こるのに十分な時間前記
範囲の温度にさらすことが必要なだけである。
【0024】以下の記載は、特に好ましい組成の例を用
いて本発明の方法を説明したものである。ここでは、主
要結晶相としてLi2 O・2SiO2 を含むガラスセラ
ミックについて記載している。
いて本発明の方法を説明したものである。ここでは、主
要結晶相としてLi2 O・2SiO2 を含むガラスセラ
ミックについて記載している。
【0025】(1)酸化物基準の重量%で表わして、L
i2 O:8〜19%、Na2 O:0〜5%、K2 O:0
〜7%、Na2 O+K2 O:0〜8%、CaO:0〜1
0%、SrO:0〜6%、BaO:0〜6%、Na2 O
+K2 O+CaO+SrO+BaO:2〜12%、Zn
O:0〜7%、Al2 O3 :0〜11%、ZnO+Al
2 O3 :1.5〜11%、ここで(Na2 O+K2 O+
CaO+SrO+BaO)と(ZnO+Al2 O3 )の
モル比が0.075〜1.25の範囲、SiO2 :65
〜80%、核剤としてP2 O5 :1.5〜7%および/
またはPd:0.0001〜0.1%、並びに着色剤:
0.01〜7%から実質的に成るガラスのバッチを溶融
し、(2)その溶融物を冷却すると同時に所望の形状の
ガラスボディへと造形し、(3)該ガラスボディを所望
の粒度のガラス粒子に微粉砕し、(4)酸化物基準の重
量%で表わして、Li2 O:8〜19%、Na2 O:0
〜5%、K2 O:0〜7%、Na2 O+K2 O:0〜8
%、CaO:0〜10%、SrO:0〜6%、BaO:
0〜6%、Na2 O+K2 O+CaO+SrO+Ba
O:2〜12%、ZnO:0〜7%、Al2 O3 :0〜
11%、ZnO+Al2 O3 :1.5〜11%、ここで
(Na2 O+K2 O+CaO+SrO+BaO)と(Z
nO+Al2 O3 )のモル比が0.075〜1.25の
範囲、SiO2 :65〜80%、核剤としてP2 O5 :
1.5〜7%および/またはPd:0.0001〜0.
1%、そして任意に着色剤:0.01〜7%から実質的
に成るガラスのバッチを溶融し、(5)その溶融物を溶
融状態のまま所望の形物に形成し、(6)前記溶融ガラ
ス形物の表面上に前記着色ガラスの粒子を分散させ、
(7)前記溶融ガラス形物を冷却し、そして任意に固体
ガラス品へと二次成形し、その後、(8)前記ガラス品
および前記着色ガラスの粒子が現場で結晶化するのに十
分な時間、十分な温度で前記ガラス品を熱処理する。
i2 O:8〜19%、Na2 O:0〜5%、K2 O:0
〜7%、Na2 O+K2 O:0〜8%、CaO:0〜1
0%、SrO:0〜6%、BaO:0〜6%、Na2 O
+K2 O+CaO+SrO+BaO:2〜12%、Zn
O:0〜7%、Al2 O3 :0〜11%、ZnO+Al
2 O3 :1.5〜11%、ここで(Na2 O+K2 O+
CaO+SrO+BaO)と(ZnO+Al2 O3 )の
モル比が0.075〜1.25の範囲、SiO2 :65
〜80%、核剤としてP2 O5 :1.5〜7%および/
またはPd:0.0001〜0.1%、並びに着色剤:
0.01〜7%から実質的に成るガラスのバッチを溶融
し、(2)その溶融物を冷却すると同時に所望の形状の
ガラスボディへと造形し、(3)該ガラスボディを所望
の粒度のガラス粒子に微粉砕し、(4)酸化物基準の重
量%で表わして、Li2 O:8〜19%、Na2 O:0
〜5%、K2 O:0〜7%、Na2 O+K2 O:0〜8
%、CaO:0〜10%、SrO:0〜6%、BaO:
0〜6%、Na2 O+K2 O+CaO+SrO+Ba
O:2〜12%、ZnO:0〜7%、Al2 O3 :0〜
11%、ZnO+Al2 O3 :1.5〜11%、ここで
(Na2 O+K2 O+CaO+SrO+BaO)と(Z
nO+Al2 O3 )のモル比が0.075〜1.25の
範囲、SiO2 :65〜80%、核剤としてP2 O5 :
1.5〜7%および/またはPd:0.0001〜0.
1%、そして任意に着色剤:0.01〜7%から実質的
に成るガラスのバッチを溶融し、(5)その溶融物を溶
融状態のまま所望の形物に形成し、(6)前記溶融ガラ
ス形物の表面上に前記着色ガラスの粒子を分散させ、
(7)前記溶融ガラス形物を冷却し、そして任意に固体
ガラス品へと二次成形し、その後、(8)前記ガラス品
および前記着色ガラスの粒子が現場で結晶化するのに十
分な時間、十分な温度で前記ガラス品を熱処理する。
【0026】最も望ましい物性を得るために、その表面
に着色ガラスの粒子を有するガラス形物をまず約475
〜700℃の範囲の温度に、核が形成されるのに十分な
時間さらし、その後、約750〜1100℃の範囲の温
度に、前記核上に結晶が成長するのに十分な時間さら
す。より詳述すると、工程(8)は2つの要素を含む。
核形成処理とそれにつづく結晶化熱処理である。Li2
O・2SiO2 結晶含有品に関する最も好ましいプラク
ティスでは、約450〜600℃の核形成温度に1時間
を超える時間(通常約3時間)に亘ってさらし、750
〜1000℃の結晶化温度に約1〜4時間の範囲の時間
に亘ってさらす。
に着色ガラスの粒子を有するガラス形物をまず約475
〜700℃の範囲の温度に、核が形成されるのに十分な
時間さらし、その後、約750〜1100℃の範囲の温
度に、前記核上に結晶が成長するのに十分な時間さら
す。より詳述すると、工程(8)は2つの要素を含む。
核形成処理とそれにつづく結晶化熱処理である。Li2
O・2SiO2 結晶含有品に関する最も好ましいプラク
ティスでは、約450〜600℃の核形成温度に1時間
を超える時間(通常約3時間)に亘ってさらし、750
〜1000℃の結晶化温度に約1〜4時間の範囲の時間
に亘ってさらす。
【0027】セルフグレージング(self−glaz
ing)の最終(final)リチウム二ケイ酸塩含有
ガラスセラミック製品が望まれる場合、ベース先駆体ガ
ラス組成は、酸化物基準の重量%で表わして、9〜18
%のLi2 O;0〜7%のK2 O、0〜8%のCaO、
0〜6%のSrOおよび0〜6%のBaOから成る群よ
り選択された1以上の要素を合計で2〜10%;0〜7
%のZnO、0〜10%のAl2 O3 、ここでZnO+
Al2 O3 は1.5〜10%、(K2 O+CaO+Sr
O+BaO)と(ZnO+Al2 O3 )のモル比が0.
1〜0.8の範囲、65〜77%のSiO2 、並びに核
剤として2〜6%のP2 O5 から実質的に成る。3%ま
でのZrO2 を任意に加えると、最終製品の半透明性を
制御するのに有用である。すなわち、取り込まれている
粒子の半透明性を下げることにより、ベースガラスとの
コントラストが向上する。
ing)の最終(final)リチウム二ケイ酸塩含有
ガラスセラミック製品が望まれる場合、ベース先駆体ガ
ラス組成は、酸化物基準の重量%で表わして、9〜18
%のLi2 O;0〜7%のK2 O、0〜8%のCaO、
0〜6%のSrOおよび0〜6%のBaOから成る群よ
り選択された1以上の要素を合計で2〜10%;0〜7
%のZnO、0〜10%のAl2 O3 、ここでZnO+
Al2 O3 は1.5〜10%、(K2 O+CaO+Sr
O+BaO)と(ZnO+Al2 O3 )のモル比が0.
1〜0.8の範囲、65〜77%のSiO2 、並びに核
剤として2〜6%のP2 O5 から実質的に成る。3%ま
でのZrO2 を任意に加えると、最終製品の半透明性を
制御するのに有用である。すなわち、取り込まれている
粒子の半透明性を下げることにより、ベースガラスとの
コントラストが向上する。
【0028】一般に、溶融ガラスの表面に分散された着
色粒子の大きさは、約9.51mmから74ミクロン(す
なわち米国標準篩サイズで0.375インチから200
メッシュ)の範囲である。しかしながら、上述したよう
に、非常に粗い粒子は、冷却する前に溶融物中に完全に
は沈み込まないことがあり、一方、非常に細かい粉末状
のものは、溶融ガラスの頂部に分散される際に吹き飛ば
されやすい。従って、好ましくは、着色粒子は約3.5
メッシュ(5.66mm)から80メッシュ(177ミク
ロン)の範囲の大きさとされる。
色粒子の大きさは、約9.51mmから74ミクロン(す
なわち米国標準篩サイズで0.375インチから200
メッシュ)の範囲である。しかしながら、上述したよう
に、非常に粗い粒子は、冷却する前に溶融物中に完全に
は沈み込まないことがあり、一方、非常に細かい粉末状
のものは、溶融ガラスの頂部に分散される際に吹き飛ば
されやすい。従って、好ましくは、着色粒子は約3.5
メッシュ(5.66mm)から80メッシュ(177ミク
ロン)の範囲の大きさとされる。
【0029】その表面と共にガラスセラミックボディも
着色すべき場合、0.01〜7%の着色剤を先駆体ガラ
スのベース組成に加える。そのような着色剤は、しばし
ば、CdS,カドミウム スルホセレニド(cadmi
um sulfoselenide),CeO2 ,Co
3 O4 ,Cr2 O3 ,CuO,Fe2 O3 ,MnO2,
NiOおよびV2 O5 から成る群より選択される。
着色すべき場合、0.01〜7%の着色剤を先駆体ガラ
スのベース組成に加える。そのような着色剤は、しばし
ば、CdS,カドミウム スルホセレニド(cadmi
um sulfoselenide),CeO2 ,Co
3 O4 ,Cr2 O3 ,CuO,Fe2 O3 ,MnO2,
NiOおよびV2 O5 から成る群より選択される。
【0030】
【実施例】本発明を以下の実施例に基づいてさらに詳細
に説明する。
に説明する。
【0031】表1は、本発明に係る一群のガラス組成を
酸化物基準の重量部で表わしたものである。各成分の合
計がほぼ100となるので、便宜上、表中の各数値は重
量%を表わしていると考えてもさしつかえないと思われ
る。実際のバッチ成分は、互いに溶融した際に、適切な
割合の所望の酸化物に転換されるどのような材料(酸化
物あるいは他の化合物)から構成されてもよい。例え
ば、Li2 CO3 はLi2 Oの供給源となり、AlPO
4 はAl2 O3 およびP2 O5 両方の供給源となり得
る。
酸化物基準の重量部で表わしたものである。各成分の合
計がほぼ100となるので、便宜上、表中の各数値は重
量%を表わしていると考えてもさしつかえないと思われ
る。実際のバッチ成分は、互いに溶融した際に、適切な
割合の所望の酸化物に転換されるどのような材料(酸化
物あるいは他の化合物)から構成されてもよい。例え
ば、Li2 CO3 はLi2 Oの供給源となり、AlPO
4 はAl2 O3 およびP2 O5 両方の供給源となり得
る。
【0032】例1〜4は、主要結晶相としてLi2 O・
2SiO2 を含むセルフグレージングガラスセラミック
を形成できる組成を示している。例5は、商標名PYR
AMで販売されているガラスセラミック製品を形成でき
る組成を示し、例6および7は、主要結晶相としてそれ
ぞれカナサイト(canasite)およびフルオルリ
ヒテライト(fluorrichterite)を含む
ガラスセラミックを形成できる組成を示している。
2SiO2 を含むセルフグレージングガラスセラミック
を形成できる組成を示している。例5は、商標名PYR
AMで販売されているガラスセラミック製品を形成でき
る組成を示し、例6および7は、主要結晶相としてそれ
ぞれカナサイト(canasite)およびフルオルリ
ヒテライト(fluorrichterite)を含む
ガラスセラミックを形成できる組成を示している。
【0033】
【表1】
【0034】表2は、表1のガラスのバッチに加える一
群の着色剤を重量%で表わしている。さらに表2は、そ
れら着色剤を単体あるいは組合せで含むガラスの粒子を
表1のガラスの溶融物の表面に分散させ、得られた溶融
物を冷却してガラスボディとし、それを熱処理してガラ
スセラミックボディとした後に示す色を表わしている。
色A〜Jは着色剤をガラス1〜4に加えた際の結果、色
K〜Mは着色剤をガラス5に加えた際の結果、色N〜S
は着色剤をガラス6に加えた際の結果、色Tは着色剤を
ガラス7に加えた際の結果、色R,SおよびUは、Cd
SおよびSeをガラスバッチに加えてガラス中にカドミ
ウム スルホセレニドを形成した際の結果を示してい
る。
群の着色剤を重量%で表わしている。さらに表2は、そ
れら着色剤を単体あるいは組合せで含むガラスの粒子を
表1のガラスの溶融物の表面に分散させ、得られた溶融
物を冷却してガラスボディとし、それを熱処理してガラ
スセラミックボディとした後に示す色を表わしている。
色A〜Jは着色剤をガラス1〜4に加えた際の結果、色
K〜Mは着色剤をガラス5に加えた際の結果、色N〜S
は着色剤をガラス6に加えた際の結果、色Tは着色剤を
ガラス7に加えた際の結果、色R,SおよびUは、Cd
SおよびSeをガラスバッチに加えてガラス中にカドミ
ウム スルホセレニドを形成した際の結果を示してい
る。
【0035】
【表2】
【0036】表1に示したガラスのバッチ成分を配合
し、均質な溶融物を得る助けとするために互いにボール
ミル混練し、プラチナるつぼに充填した。該るつぼを約
1450℃で運転される炉に入れ、バッチを約16時間
に亘って溶融し、得られた溶融物を、約5″×5″×
0.5″(約12.7cm×12.7cm×1.3cm)の寸
法を有するスチールモールドに注いだ。
し、均質な溶融物を得る助けとするために互いにボール
ミル混練し、プラチナるつぼに充填した。該るつぼを約
1450℃で運転される炉に入れ、バッチを約16時間
に亘って溶融し、得られた溶融物を、約5″×5″×
0.5″(約12.7cm×12.7cm×1.3cm)の寸
法を有するスチールモールドに注いだ。
【0037】表2に示した遷移金属酸化物またはCdS
およびSeを表1のガラスのバッチ成分に加えたものを
配合し、均質な溶融物を得る助けとするために互いにボ
ールミル混練し、プラチナるつぼに充填した。該るつぼ
を約1450℃で運転される炉に入れ、バッチを約16
時間溶融し、得られた溶融物を水道水の浴に細い流れの
形態で注いだ。それによって、そのガラスの流れはガラ
スの細かい粒子へと解体していった。これをガラス業界
では“ドリゲージング(drigaging)”と称す
る。得られたガラス粒子をミル粉砕し、表3に示す種々
のメッシュ画分へと篩分けした。
およびSeを表1のガラスのバッチ成分に加えたものを
配合し、均質な溶融物を得る助けとするために互いにボ
ールミル混練し、プラチナるつぼに充填した。該るつぼ
を約1450℃で運転される炉に入れ、バッチを約16
時間溶融し、得られた溶融物を水道水の浴に細い流れの
形態で注いだ。それによって、そのガラスの流れはガラ
スの細かい粒子へと解体していった。これをガラス業界
では“ドリゲージング(drigaging)”と称す
る。得られたガラス粒子をミル粉砕し、表3に示す種々
のメッシュ画分へと篩分けした。
【0038】
【表3】
【0039】ガラス粒子をスチールモールド内の前記溶
融物の表面上に分散させ、その溶融物を約450℃で運
転されるアニーラーに移した。
融物の表面上に分散させ、その溶融物を約450℃で運
転されるアニーラーに移した。
【0040】上記の記載は実験室でのものであるが、本
発明に使用できるガラスは商業規模の溶融装置で溶融
し、従来のガラス溶融および成形プラクティスによって
所望の形物に形成できることは理解されよう。例えば、
前述したように、建築クラッド部材用のシートが圧伸
(draw)または圧延(roll)できる。組成を十
分な高温で、均質溶融物を形成するのに十分な時間加熱
し、その後、得られた溶融物を冷却すると共にガラスボ
ディに造形するだけでよい。ドリゲージングは便宜上使
用した。所望ならば、着色ガラスを単にボディに形成
し、次に微粉砕して所望の粒度とすることもできる。
発明に使用できるガラスは商業規模の溶融装置で溶融
し、従来のガラス溶融および成形プラクティスによって
所望の形物に形成できることは理解されよう。例えば、
前述したように、建築クラッド部材用のシートが圧伸
(draw)または圧延(roll)できる。組成を十
分な高温で、均質溶融物を形成するのに十分な時間加熱
し、その後、得られた溶融物を冷却すると共にガラスボ
ディに造形するだけでよい。ドリゲージングは便宜上使
用した。所望ならば、着色ガラスを単にボディに形成
し、次に微粉砕して所望の粒度とすることもできる。
【0041】得られたガラスボディをアニーラーから取
り出し、テストを目的として該ガラスボディからサンプ
ルを切り出し(例えば破壊係数を測定するためのテスト
バーなど)、それらのサンプルと残りのガラスボディを
表4に示す熱処理に供し、それによってガラスを現場で
結晶化させてガラスセラミックボディとした。
り出し、テストを目的として該ガラスボディからサンプ
ルを切り出し(例えば破壊係数を測定するためのテスト
バーなど)、それらのサンプルと残りのガラスボディを
表4に示す熱処理に供し、それによってガラスを現場で
結晶化させてガラスセラミックボディとした。
【0042】
【表4】
【0043】例10 表2の着色剤Gを表1のガラス3のバッチ成分に加えた
ものを配合し、互いにボールミル混練し、そしてプラチ
ナるつぼに充填した。該るつぼを約1450℃で運転さ
れる炉に移し、バッチを約16時間溶融し、そして約
5″×5″×0.5″(約12.7cm×12.7cm×
1.3cm)の寸法を有するスチールモールドに注いだ。
ものを配合し、互いにボールミル混練し、そしてプラチ
ナるつぼに充填した。該るつぼを約1450℃で運転さ
れる炉に移し、バッチを約16時間溶融し、そして約
5″×5″×0.5″(約12.7cm×12.7cm×
1.3cm)の寸法を有するスチールモールドに注いだ。
【0044】表2の着色剤Iを表1のガラス3のバッチ
成分に加えたものを配合し、互いにボールミル混練し、
そしてプラチナるつぼに充填した。該るつぼを約145
0℃で運転される炉に移し、バッチを約16時間溶融
し、得られた溶融物を水道水の浴にドリゲージングし、
得られたガラス粒子をメッシュ画分3にミル粉砕した。
それらのガラス粒子をスチールモールド中の溶融ガラス
の頂部に分散させ、それを約450℃で運転されるアニ
ーラーに入れた。その後、得られたガラスボディを下記
の熱処理に供してガラスを現場で結晶化させた。
成分に加えたものを配合し、互いにボールミル混練し、
そしてプラチナるつぼに充填した。該るつぼを約145
0℃で運転される炉に移し、バッチを約16時間溶融
し、得られた溶融物を水道水の浴にドリゲージングし、
得られたガラス粒子をメッシュ画分3にミル粉砕した。
それらのガラス粒子をスチールモールド中の溶融ガラス
の頂部に分散させ、それを約450℃で運転されるアニ
ーラーに入れた。その後、得られたガラスボディを下記
の熱処理に供してガラスを現場で結晶化させた。
【0045】熱処理:室温から480℃まで300℃/
時の割合で加熱、480℃に4時間保持、480℃から
850℃まで4時間かけて加熱、その後、炉の冷える割
合で室温まで冷却。
時の割合で加熱、480℃に4時間保持、480℃から
850℃まで4時間かけて加熱、その後、炉の冷える割
合で室温まで冷却。
【0046】最終ガラスセラミックボディは、ペイルグ
レーブラウンの本体部分(内側部分)と、アイシーアク
ア色(icy aqua color)のスポットを有
する多彩な表面から成っていた。
レーブラウンの本体部分(内側部分)と、アイシーアク
ア色(icy aqua color)のスポットを有
する多彩な表面から成っていた。
【0047】例11 表1のガラス3のベース組成を有し、表2の着色剤Hが
添加された溶融ガラスボディを例10と同様にして調製
した。アラス3のベース組成を有し、着色剤Iが添加さ
れたガラスの粒子をメッシュ画分4で調製した。ガラス
3のベース組成を有し、着色剤Jが加えられたガラスの
粒子をメッシュ画分3で調製した。着色剤Iを含むガラ
ス粒子を溶融ガラスボディの一部の上に散布し、着色剤
Jを含むガラス粒子を溶融ガラスボディの第2の部分の
上に分散された。その後、該ガラスボディをアニール
し、例10の熱処理スケジュールを用いて現場で結晶化
させた。
添加された溶融ガラスボディを例10と同様にして調製
した。アラス3のベース組成を有し、着色剤Iが添加さ
れたガラスの粒子をメッシュ画分4で調製した。ガラス
3のベース組成を有し、着色剤Jが加えられたガラスの
粒子をメッシュ画分3で調製した。着色剤Iを含むガラ
ス粒子を溶融ガラスボディの一部の上に散布し、着色剤
Jを含むガラス粒子を溶融ガラスボディの第2の部分の
上に分散された。その後、該ガラスボディをアニール
し、例10の熱処理スケジュールを用いて現場で結晶化
させた。
【0048】最終製品は、ライトスチールブルーの本体
部分(内側部分)と、一部がアイシーアクア色のスポッ
トを有し、第2の部分がミントグリーンのスポットを有
する表面から成っていた。
部分(内側部分)と、一部がアイシーアクア色のスポッ
トを有し、第2の部分がミントグリーンのスポットを有
する表面から成っていた。
【0049】例12 表1のガラス4のベース組成を有する溶融ガラスボディ
を例10と同様にして調製した。ガラス4のベース組成
を有し、着色剤Lを加えられたガラスの粒子をメッシュ
画分4で調製した。それらのガラス粒子を、室温から8
50℃まで100℃/時の割合で加熱し、その温度に1
時間保持し、次に、炉の冷える割合で室温まで冷却する
ことによって、現場で結晶化させた。得られた結晶化粒
子を溶融ガラスボディの頂部に分散させ、その後該ガラ
スボディをアニールし、前記ガラス粒子に用いたのと同
じ熱処理によって現場で結晶化させた。
を例10と同様にして調製した。ガラス4のベース組成
を有し、着色剤Lを加えられたガラスの粒子をメッシュ
画分4で調製した。それらのガラス粒子を、室温から8
50℃まで100℃/時の割合で加熱し、その温度に1
時間保持し、次に、炉の冷える割合で室温まで冷却する
ことによって、現場で結晶化させた。得られた結晶化粒
子を溶融ガラスボディの頂部に分散させ、その後該ガラ
スボディをアニールし、前記ガラス粒子に用いたのと同
じ熱処理によって現場で結晶化させた。
【0050】最終製品は、白い本体部分(内側部分)と
ブラウンのスポットを有する多彩な表面から成ってい
た。
ブラウンのスポットを有する多彩な表面から成ってい
た。
【0051】例13 表1のガラス5のバッチ成分に表2の着色剤Kを加えた
ものを配合し、互いに十分に混合し、プラチナるつぼに
充填した。このるつぼを約1625℃で運転される炉に
入れ、バッチを約16時間溶融し、その後約5″×5″
×1.5″(約12.7cm×12.7cm×3.8cm)の
寸法を有するスチールモールドに注ぎ、そこで溶融状態
に保持した。
ものを配合し、互いに十分に混合し、プラチナるつぼに
充填した。このるつぼを約1625℃で運転される炉に
入れ、バッチを約16時間溶融し、その後約5″×5″
×1.5″(約12.7cm×12.7cm×3.8cm)の
寸法を有するスチールモールドに注ぎ、そこで溶融状態
に保持した。
【0052】表1のガラス5のバッチ成分を配合し、互
いに十分に混合し、プラチナるつぼに充填した。そのる
つぼを約1625℃で運転される炉に入れ、バッチを1
6時間溶融し、その後スチールモールドに注いだ。得ら
れたガラスをミル粉砕し、篩分けしてメッシュ画分4と
した。それらのガラス粒子を、スチールモールド中の着
色剤K含有溶融ガラス5の頂部に散布した。
いに十分に混合し、プラチナるつぼに充填した。そのる
つぼを約1625℃で運転される炉に入れ、バッチを1
6時間溶融し、その後スチールモールドに注いだ。得ら
れたガラスをミル粉砕し、篩分けしてメッシュ画分4と
した。それらのガラス粒子を、スチールモールド中の着
色剤K含有溶融ガラス5の頂部に散布した。
【0053】得られた溶融ガラスボディを冷却し、スチ
ールモールドから取り出し、そして約660℃で運転さ
れるアニーラーに移した。その後、ガラスボディを以下
の結晶化熱処理に供した。
ールモールドから取り出し、そして約660℃で運転さ
れるアニーラーに移した。その後、ガラスボディを以下
の結晶化熱処理に供した。
【0054】(1)室温から750℃まで300℃/時
の割合で加熱。 (2)その温度に1.5時間保持。 (3)300℃/時の割合で950℃まで加熱。 (4)その温度に1.5時間保持。 (5)炉の冷える割合で室温まで冷却。
の割合で加熱。 (2)その温度に1.5時間保持。 (3)300℃/時の割合で950℃まで加熱。 (4)その温度に1.5時間保持。 (5)炉の冷える割合で室温まで冷却。
【0055】最終製品はベージュの本体部分(内側部
分)と白のスポットの入った多彩な表面から成ってい
た。
分)と白のスポットの入った多彩な表面から成ってい
た。
【0056】例14 表1のガラス6のバッチ成分を配合し、互いにボールミ
ル混練し、プラチナるつぼに充填した。このるつぼを約
1325℃で運転される炉に入れ、バッチを3.5時間
溶融し、その後約5″×5″×0.5″(約12.7cm
×12.7cm×1.3cm)の寸法を有するスチールモー
ルドに注いだ。
ル混練し、プラチナるつぼに充填した。このるつぼを約
1325℃で運転される炉に入れ、バッチを3.5時間
溶融し、その後約5″×5″×0.5″(約12.7cm
×12.7cm×1.3cm)の寸法を有するスチールモー
ルドに注いだ。
【0057】ガラス6のベース組成を有し、着色剤Pを
加えたガラスの粒子をメッシュ画分3Aで調製した。ガ
ラス6のベース組成を有し、着色剤Sを加えたガラスの
粒子をメッシュ画分4で調製した。それらのガラス粒子
をスチールモールド中の溶融ガラスの頂部に散布し、そ
れを約500℃で運転されるアニーラーに入れた。その
後、ガラスボディを以下の熱処理に供して現場で結晶化
した:室温から850℃まで100℃/時の割合で加熱
し、その温度に1時間保持し、その後、炉の冷える割合
で室温まで冷却。
加えたガラスの粒子をメッシュ画分3Aで調製した。ガ
ラス6のベース組成を有し、着色剤Sを加えたガラスの
粒子をメッシュ画分4で調製した。それらのガラス粒子
をスチールモールド中の溶融ガラスの頂部に散布し、そ
れを約500℃で運転されるアニーラーに入れた。その
後、ガラスボディを以下の熱処理に供して現場で結晶化
した:室温から850℃まで100℃/時の割合で加熱
し、その温度に1時間保持し、その後、炉の冷える割合
で室温まで冷却。
【0058】最終ガラスセラミックボディは、ペイルホ
ワイトの本体部分(内側部分)とダークブラウンおよび
オレンジのスポットを有する多彩な表面から成ってい
た。
ワイトの本体部分(内側部分)とダークブラウンおよび
オレンジのスポットを有する多彩な表面から成ってい
た。
【0059】例15 表1のガラス7のバッチ成分を配合し、互いにボールミ
ル混練し、プラチナるつぼに充填した。このるつぼを約
1425℃で運転される炉に入れ、バッチを約4時間溶
融し、その後スチールモールドに注いだ。
ル混練し、プラチナるつぼに充填した。このるつぼを約
1425℃で運転される炉に入れ、バッチを約4時間溶
融し、その後スチールモールドに注いだ。
【0060】ガラス7のベース組成を有し、着色剤Tを
加えたガラスの粒子をメッシュ画分3Aで調製した。ガ
ラス7のベース組成を有し、着色剤Uを加えたガラスの
粒子をメッシュ画分4で調製した。それらのガラス粒子
をスチールモールド中の溶融ガラスボディの頂部に散布
し、600℃で運転されるアニーラーに入れた。その
後、ガラスボディを以下の熱処理に供した:室温から9
80℃まで100℃/時の割合で加熱し、その温度に2
時間保持し、その後、炉の冷える割合で冷却。
加えたガラスの粒子をメッシュ画分3Aで調製した。ガ
ラス7のベース組成を有し、着色剤Uを加えたガラスの
粒子をメッシュ画分4で調製した。それらのガラス粒子
をスチールモールド中の溶融ガラスボディの頂部に散布
し、600℃で運転されるアニーラーに入れた。その
後、ガラスボディを以下の熱処理に供した:室温から9
80℃まで100℃/時の割合で加熱し、その温度に2
時間保持し、その後、炉の冷える割合で冷却。
【0061】最終製品は、白の本体部分(内側部分)と
ペイルブルーのスポットを有する多彩な表面から成って
いた。
ペイルブルーのスポットを有する多彩な表面から成って
いた。
フロントページの続き (72)発明者 リナ マリア エチェヴェリア アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14830 コーニング スペンサー ヒル ロード 42ビー
Claims (26)
- 【請求項1】 内側部分と表面層から成るガラスセラミ
ック品であって、前記表面層の少なくとも一部が、着色
剤の存在により生じる多彩な色を有する表面模様付外観
を有し、前記内側部分と前記表面層が本質的に同じベー
ス組成と本質的に同じ結晶相を有していることを特徴と
するガラスセラミック品。 - 【請求項2】 β−石英固溶体、β−ゆう輝石固溶体、
リチウム二ケイ酸塩、カナサイトおよびフルオルリヒテ
ライトから成る群より選択された結晶が、前記内側部分
および前記表面層の主要結晶相を構成することを特徴と
する請求項1記載のガラスセラミック品。 - 【請求項3】 前記表面層に含まれる着色剤が合計約
0.01〜7重量%の量で存在し、該着色剤がCdS,
カドミウム スルホセレニド,CeO2 ,Co3 O4 ,
Cr2 O3 ,CuO,Fe2 O3 ,MnO2 ,NiO,
V2 O5 およびそれらの混合物から成る群より選択され
ることを特徴とする請求項1記載のガラスセラミック
品。 - 【請求項4】 前記内側部分もまた、合計約0.01〜
7重量%の量で存在する着色剤によって着色されてお
り、その着色剤は、CdS,カドミウム スルホセレニ
ド,CeO2 ,Co3 O4 ,Cr2 O3 ,CuO,Fe
2 O3 ,MnO2 ,NiO,V2 O5 およびそれらの混
合物から成る群より選択されることを特徴とする請求項
1記載のガラスセラミック品。 - 【請求項5】 リチウム二ケイ酸塩結晶が主要結晶相を
構成し、前記内側部分および前記表面層が共に実質的に
以下に示すベース組成を有することを特徴とする請求項
2記載のガラスセラミック品。酸化物基準の重量%で表
わして、 Li2 O:8〜19%、Na2 O:0〜5%、K2 O:
0〜7%、Na2 O+K2 O:0〜8%、CaO:0〜
10%、SrO:0〜6%、BaO:0〜6%、Na2
O+K2 O+CaO+SrO+BaO:2〜12%、Z
nO:0〜7%、Al2 O3 :0〜11%、ZnO+A
l2 O3 :1.5〜11%、ここで(Na2 O+K2 O
+CaO+SrO+BaO)と(ZnO+Al2 O3 )
のモル比が0.075〜1.25の範囲、SiO2 :6
5〜80%、核剤としてP2 O5:1.5〜7%および
/またはPd:0.0001〜0.1%。 - 【請求項6】 前記表面層に含まれる着色剤の量が合計
で約0.01〜7重量%であり、該着色剤がCdS,カ
ドミウム スルホセレニド,CeO2 ,Co3 O4 ,C
r2 O3 ,CuO,Fe2 O3 ,MnO2 ,NiO,V
2 O5 およびそれらの混合物から成る群より選択される
ことを特徴とする請求項5記載のガラスセラミック品。 - 【請求項7】 前記内側部分もまた、合計約0.01〜
7重量%の量で存在する着色剤によって着色されてお
り、その着色剤は、CdS,カドミウム スルホセレニ
ド,CeO2 ,Co3 O4 ,Cr2 O3 ,CuO,Fe
2 O3 ,MnO2 ,NiO,V2 O5 およびそれらの混
合物から成る群より選択されることを特徴とする請求項
5記載のガラスセラミック品。 - 【請求項8】 前記ガラスセラミック品がセルフグレー
ジングされており、前記内側部分および前記表面層が共
に実質的に以下に示すベース組成を有することを特徴と
する請求項5記載のガラスセラミック品。酸化物基準の
重量%で表わして、9〜18%のLi2 O;0〜7%の
K2 O、0〜8%のCaO、0〜6%のSrOおよび0
〜6%のBaOから成る群より選択される少なくとも1
つの要素であってその合計が2〜10%;0〜7%のZ
nO、0〜10%のAl2 O3 、ここでZnO+Al2
O3 は1.5〜10%;(K2 O+CaO+SrO+B
aO)と(ZnO+Al2 O3 )のモル比が0.1〜
0.8の範囲;65〜77%のSiO2 ;そして核剤と
して2〜6%のP2O5 。 - 【請求項9】 前記表面層に含まれる着色剤が合計約
0.01〜7重量%の量で存在し、該着色剤がCdS,
カドミウム スルホセレニド,CeO2 ,Co3 O4 ,
Cr2 O3 ,CuO,Fe2 O3 ,MnO2 ,NiO,
V2 O5 およびそれらの混合物から成る群より選択され
ることを特徴とする請求項8記載のガラスセラミック
品。 - 【請求項10】 前記内側部分もまた、合計約0.01
〜7重量%の量で存在する着色剤によって着色されてお
り、その着色剤は、CdS,カドミウム スルホセレニ
ド,CeO2 ,Co3 O4 ,Cr2 O3 ,CuO,Fe
2 O3 ,MnO2 ,NiO,V2 O5 およびそれらの混
合物から成る群より選択されることを特徴とする請求項
8記載のガラスセラミック品。 - 【請求項11】 内側部分と表面層から成るガラスセラ
ミック品であって、前記表面層の少なくとも一部が、着
色剤の存在により生じる多彩な色を有する表面模様付外
観を有するガラスセラミック品の製造方法において、 (a)熱処理によってガラスセラミックボディに転換で
きるベース組成を有すると共に着色剤を含有するガラス
のバッチを溶融し、 (b)その溶融物を冷却すると同時に所望の形状の着色
ガラスボディへと造形し、 (c)該着色ガラスボディを所望の大きさの着色ガラス
粒子に微粉砕し、 (d)工程(a)におけるガラスのベース組成と本質的
に同じベース組成を有するガラスのバッチを溶融し、 (e)その溶融物を溶融状態のまま所望の形物に形成
し、 (f)前記溶融形物の表面の少なくとも一部の上に前記
着色ガラス粒子を分散させ、 (g)前記溶融形物を冷却して固体ガラス品とし、この
時前記溶融形物は冷却中に、異なった形状の固体ガラス
品へと任意に二次成形し、その後、 (h)前記固体ガラス品および該固体ガラス品の少なく
とも一部の上に配された前記着色ガラス粒子が現場で結
晶化するのに十分な時間、十分な温度で前記固体ガラス
品を熱処理し、それによって、多彩な色を有する表面模
様付外観を有する表面層および内側部分から成るガラス
セラミック品を形成する、各工程から成ることを特徴と
する方法。 - 【請求項12】 β−石英固溶体、β−ゆう輝石固溶
体、リチウム二ケイ酸塩、カナサイトおよびフルオルリ
ヒテライトから成る群より選択された結晶が、前記内側
部分および前記表面層の主要結晶相を構成することを特
徴とする請求項11記載の方法。 - 【請求項13】 前記着色ガラス粒子に含まれる着色剤
の量が合計で約0.01〜7重量%であり、該着色剤が
CdS,カドミウム スルホセレニド,CeO2 ,Co
3 O4 ,Cr2 O3 ,CuO,Fe2 O3 ,MnO2 ,
NiO,V2O5 およびそれらの混合物から成る群より
選択されることを特徴とする請求項11記載の方法。 - 【請求項14】 前記内側部分もまた、合計約0.01
〜7重量%の量で存在する着色剤によって着色されてお
り、その着色剤は、CdS,カドミウム スルホセレニ
ド,CeO2 ,Co3 O4 ,Cr2 O3 ,CuO,Fe
2 O3 ,MnO2 ,NiO,V2 O5 およびそれらの混
合物から成る群より選択されることを特徴とする請求項
11記載の方法。 - 【請求項15】 前記ガラス粒子を頂部に有した前記固
体ガラスボディを約750〜1100℃まで加熱して、
前記固体ガラスボディおよび前記ガラス粒子を現場で結
晶化させることを特徴とする請求項12記載の方法。 - 【請求項16】 前記ガラス粒子を頂部に有した前記固
体ガラスボディをまず約475〜900℃まで加熱し
て、前記固体ガラスボディおよび前記ガラス粒子内に核
を形成することを特徴とする請求項15記載の方法。 - 【請求項17】 リチウム二ケイ酸塩結晶が主要結晶相
を構成し、前記内側部分および前記表面層が共に実質的
に以下に示すベース組成を有することを特徴とする請求
項12記載の方法。酸化物基準の重量%で表わして、 Li2 O:8〜19%、Na2 O:0〜5%、K2 O:
0〜7%、ここでNa2 O+K2 O:0〜8%、Ca
O:0〜10%、SrO:0〜6%、BaO:0〜6
%、ここでNa2 O+K2 O+CaO+SrO+Ba
O:2〜12%、ZnO:0〜7%、Al2 O3 :0〜
11%、ここでZnO+Al2 O3 :1.5〜11%、
ここで(Na2 O+K2 O+CaO+SrO+BaO)
と(ZnO+Al2 O3 )のモル比が0.075〜1.
25の範囲、SiO2 :65〜80%、核剤としてP2
O5 :1.5〜7%および/またはPd:0.0001
〜0.1%。 - 【請求項18】 前記ガラス粒子を頂部に有した前記固
体ガラスボディをまず約475〜700℃の範囲の温度
まで加熱して、前記固体ガラスボディおよび前記ガラス
粒子内に核を形成し、その後前記ガラス粒子を頂部に有
した前記固体ガラスボディを約750〜1000℃の範
囲の温度まで加熱して結晶化を起こさせることを特徴と
する請求項17記載の方法。 - 【請求項19】 前記表面層に含まれる着色剤の量が合
計で約0.01〜7重量%であり、該着色剤がCdS,
カドミウム スルホセレニド,CeO2 ,Co3 O4 ,
Cr2 O3 ,CuO,Fe2 O3 ,MnO2 ,NiO,
V2 O5 およびそれらの混合物から成る群より選択され
ることを特徴とする請求項17記載の方法。 - 【請求項20】 前記内側部分もまた、合計約0.01
〜7重量%の量で存在する着色剤によって着色されてお
り、その着色剤は、CdS,カドミウム スルホセレニ
ド,CeO2 ,Co3 O4 ,Cr2 O3 ,CuO,Fe
2 O3 ,MnO2 ,NiO,V2 O5 およびそれらの混
合物から成る群より選択されることを特徴とする請求項
17記載の方法。 - 【請求項21】 前記ガラスセラミック品がセルフグレ
ージングされており、前記内側部分および前記表面層が
共に実質的に以下に示すベース組成を有することを特徴
とする請求項17記載の方法。酸化物基準の重量%で表
わして、9〜18%のLi2 O;0〜7%のK2 O、0
〜8%のCaO、0〜6%のSrOおよび0〜6%のB
aOから成る群より選択される少なくとも1つの要素で
あってその合計が2〜10%;0〜7%のZnO、0〜
10%のAl2 O3 、ここでZnO+Al2 O3 は1.
5〜10%;(K2 O+CaO+SrO+BaO)と
(ZnO+Al2 O3 )のモル比が0.1〜0.8の範
囲;65〜77%のSiO2 ;そして核剤として2〜6
%のP2O5 。 - 【請求項22】 前記ガラス粒子を頂部に有した前記固
体ガラスボディをまず約475〜700℃の範囲の温度
まで加熱して、前記固体ガラスボディおよび前記ガラス
粒子内に核を形成し、その後前記ガラス粒子を頂部に有
した前記固体ガラスボディを約750〜1000℃の範
囲の温度まで加熱して結晶化を起こさせることを特徴と
する請求項21記載の方法。 - 【請求項23】 前記表面層に含まれる着色剤の量が合
計で約0.01〜7重量%であり、該着色剤がCdS,
カドミウム スルホセレニド,CeO2 ,Co3 O4 ,
Cr2 O3 ,CuO,Fe2 O3 ,MnO2 ,NiO,
V2 O5 およびそれらの混合物から成る群より選択され
ることを特徴とする請求項21記載の方法。 - 【請求項24】 前記内側部分もまた、合計約0.01
〜7重量%の量で存在する着色剤によって着色されてお
り、その着色剤は、CdS,カドミウム スルホセレニ
ド,CeO2 ,Co3 O4 ,Cr2 O3 ,CuO,Fe
2 O3 ,MnO2 ,NiO,V2 O5 およびそれらの混
合物から成る群より選択されることを特徴とする請求項
21記載の方法。 - 【請求項25】 前記着色ガラス粒子の大きさが約9.
51mmから74ミクロンの範囲にあることを特徴とする
請求項11記載の方法。 - 【請求項26】 前記着色ガラス粒子の大きさが約5.
66mmから177ミクロンの範囲にあることを特徴とす
る請求項25記載の方法。
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US07/772,216 US5176961A (en) | 1991-10-07 | 1991-10-07 | Colored, textured glass-ceramic articles |
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Publications (1)
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---|---|
JPH05208846A true JPH05208846A (ja) | 1993-08-20 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4268332A Withdrawn JPH05208846A (ja) | 1991-10-07 | 1992-10-07 | 表面模様付着色ガラスセラミック品およびその製造方法 |
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---|---|
US (1) | US5176961A (ja) |
EP (1) | EP0536572B1 (ja) |
JP (1) | JPH05208846A (ja) |
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HK (1) | HK104196A (ja) |
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