Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラス及びその製造方法
【課題】 Ａｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３を清澄剤として使用しなくても、泡品位に優れたＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスとその製造方法を提供する。
【解決手段】 Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３を実質的に含有しないＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスであって、Ｃｌ、ＣｅＯ２及びＳｎＯ２の少なくとも１種を含有するとともに、Ｓ含有量がＳＯ３換算で１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【解決手段】 Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３を実質的に含有しないＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスであって、Ｃｌ、ＣｅＯ２及びＳｎＯ２の少なくとも１種を含有するとともに、Ｓ含有量がＳＯ３換算で１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスは、主結晶としてβ−石英固溶体（Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ｎＳｉＯ２［ただしｎ≧２］）やβ−スポジュメン固溶体（Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ｎＳｉＯ２［ただしｎ≧４］）を析出することから、膨張が極めて低く、また機械的強度が高いという特徴を有している。それゆえ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（結晶性ガラス）から、β−石英固溶体が析出した透明な結晶化ガラスとβ−スポジュメン固溶体を析出させた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、用途に応じて使い分けることができる。
【０００３】
このような特徴を生かし、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスは、従来、石油ストーブや薪ストーブ等の前面窓、カラーフィルターやイメージセンサー用基板等のハイテク製品用基板、電磁調理器やガス調理器等のトッププレート用基板、防火戸用窓ガラス、液晶プロジェクタ等の投影機や照明の光源ランプに使用される反射鏡基材、電子部品やプラズマディスプレイパネルの熱処理用セッター、電子レンジ用棚板、電子部品や精密機械部品等多種多様な用途に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２２８１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の結晶化ガラスを製造する場合、ガラスの高温粘性が高いことから、１６００℃を超える高温溶融が必要となる。粘性が高いガラスは泡が浮上し難いことから、ガラス融液中の泡を除去しにくい。そこでＡｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３が清澄剤として広く使用されている。ところでＡｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３は毒性が強く、ガラスの製造工程や廃ガラス処理時等に環境を汚染する可能性がある。その解決策として、Ａｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３の代わりにＳｎＯ２、ＣｅＯ２、Ｃｌ等を使用することが検討されている。例えば特許文献１にはＳｎＯ２とＣｌを清澄剤として併用したＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスが開示されている。
【０００６】
しかしながら、Ａｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３の代わりにＳｎＯ２、ＣｅＯ２、Ｃｌ等を清澄剤として用いても、必ずしも泡品位に優れたＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスを得ることができないという問題がある。特に、この傾向は連続生産のタンク窯で生産する場合に顕著に起こる。ラボでるつぼを用いて静置した条件で溶融すると泡品位の良いものが得られるのに対して、連続生産のタンク窯に適用した場合に、良い泡品位のものが得られないことが多い。
【０００７】
本発明の目的は、Ａｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３を清澄剤として使用しなくても、泡品位に優れたＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスとその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は種々の検討を行った結果、連続生産のタンク窯を用いて泡品位に優れたＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスを安定して得られない理由は、ガラス原料から混入するＳ（硫黄）のリボイルに原因があることを突き止めた。
【０００９】
つまりガラス融液中には原料等から混入するＳが不純物として含まれる。特にＬｉ２Ｏ原料として使用されるＬｉ２ＣＯ３には多量のＳが不純物として含まれることがある。またＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスは、ガラス融液のＳ溶解度が低いことから、Ｓが融液中で不安定な状態で存在する。そして僅かな状態の変化（例えば酸化還元、組成変化、温度変化）によってＳが容易にガス化してしまう。ラボでのるつぼ試験のような静置した状態で溶融する場合に比べて、連続生産のタンク窯では原料の投入条件や溶融条件の変動が大きく、また耐火物の溶出もあるため、ガラスの状態変化が起こりやすく、Ｓによるリボイルが生じやすくなり、良い泡品位の製品を得ることが困難である。
【００１０】
このような条件下にあっても、清澄剤としてＡｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３を使用する場合には、これらの清澄剤成分から放出される多量の清澄ガスによってガラス融液中のＳ分が除去され、融液中のＳ濃度が著しく低下する。また、Ａｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３が融液中に存在すると、これらの清澄剤成分がＳを酸化し、ＳをＳＯ４２−の状態でガラス融液中に安定して存在させる。それゆえＳＯ４２−がＳＯ２（gas）＋Ｏ２に分解し難く、ガス化を抑えることができる。
【００１１】
ところがＡｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３以外の清澄剤は、Ｓをガラス融液から除去する効果やＳをＳＯ４２−の状態でガラス融液中に安定して存在させる効果が小さい。その結果、Ｓがガラス融液中からＳＯ２ガス等となって発泡する、いわゆるリボイル現象が容易に起こる。例えばＳＯ３換算で１ｐｐｍのＳがガス化すると、数千〜数万個／ｋｇの泡になると計算されるため、いかにしてＳのリボイルを防ぐかが泡の少ないＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスを得る上で非常に重要となる。この重要性は、るつぼを用いたラボ試験レベルでは認識することが困難（白金るつぼを用いた場合、るつぼ成分の溶出がほとんど無いためＳによるリボイルが特に起こり難い）であり、連続生産のタンク窯でＡｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３を含まない条件で生産することで初めて認識された現象である。
【００１２】
本発明者等は、上記知見に基づき、本発明を提案するに至った。
【００１３】
即ち、本発明のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスは、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３を実質的に含有しないＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスであって、Ｃｌ、ＣｅＯ２及びＳｎＯ２の少なくとも１種を含有するとともに、Ｓ含有量がＳＯ３換算で１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする。本発明において「Ａｓ２Ｏ３及びＳｂ２Ｏ３を実質的に含有しない」とは、これらの成分の含有量が不純物も含めて各々１００ｐｐｍ以下であることを意味する。「Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラス」とは、Ｌｉ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２を必須成分として含有し、β−石英固溶体及び／又はβ−スポジュメン固溶体を主結晶として析出した結晶化ガラスを意味する。「Ｃｌ、ＣｅＯ２及びＳｎＯ２の少なくとも１種を含有する」とは、これらの成分を単独又は組み合わせて含み、その［含有量が合量で０．０２質量％以上であることを意味する。「Ｓ含有量」は、まず分析試料をＮａ２ＣＯ３でアルカリ融解して浸漬し、濾紙にて濾過し、次いでその液をイオン交換樹脂で撹拌し、再び濾過した後、イオンクロマトグラフィーにて測定することにより求めた値である。
【００１４】
本発明においては、Ｃｌを２００〜１５００ｐｐｍ含有することが好ましい。Ｃｌの含有量は板状の分析試料を鏡面研磨し、蛍光Ｘ線分析装置により測定することにより求めた値である。
【００１５】
上記構成を採用すれば、清澄性に優れた結晶化ガラスを得ることができる。
【００１６】
本発明においては、ＣｅＯ２を実質的に含有せず、且つＳｎＯ２を０．１〜０．５質量％含有することが好ましい。本発明において「ＣｅＯ２を実質的に含有しない」とは、ＣｅＯ２の含有量が不純物も含めて２００ｐｐｍ以下であることを意味する。
【００１７】
ＳｎＯ２やＣｅＯ２を清澄剤として使用した場合、結晶化ガラスが着色するおそれがある。結晶化ガラスが着色する機構の詳細は不明であるが、ガラスを結晶化させる熱処理段階で、ＳｎＯ２やＣｅＯ２が不純物であるＦｅを還元してしまうことによるものと思われる。特にＣｅＯ２についてはその影響が大きい。そこで上記構成を採用すれば、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの着色を効果的に防止することができる。またＣｌを使用しない場合には、成形設備等の腐食を効果的に回避することが可能になる。
【００１８】
またＳｎＯ２を添加することにより、ガラス中に溶存するＳＯ３量を減少させることができる。これは、清澄剤成分から放出される清澄ガスによってガラス融液中のＳ分が除去されるためと考える。またＳｎＯ２は、Ａｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３よりも高温で清澄ガスを放出する性質を有しており、温度の低い溶融初期には酸素を放出し難い。つまりＳｎＯ２を添加しても、溶融初期の雰囲気が酸化性になりにくい。Ｓは溶融初期に酸化雰囲気になると、ガラス融液に容易に溶け込み、残存Ｓ量が多くなりやすいことから、ＳｎＯ２を使用すれば、溶融初期のＳの溶け込みを効果的に抑制できると考えられる。
【００１９】
本発明においては、質量百分率で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １２〜３０％、Ｌｉ２Ｏ １〜６％、ＭｇＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜８％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＴｉＯ２ ０〜８％、ＺｒＯ２ ０〜７％、Ｐ２Ｏ５ ０〜７％含有することが好ましい。
【００２０】
上記構成によれば、主結晶としてβ−石英固溶体やβ−スポジュメン固溶体を析出してなり、膨張が極めて低く、また機械的強度が高い結晶化ガラスを容易に得ることができる。
【００２１】
本発明においては、 Ａｌ２Ｏ３を２０．５〜３０質量％、ＳｎＯ２を０．１〜０．５質量％含有し、且つ質量比で３．７≦Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯ≦４．５の関係を満たすことが好ましい。
【００２２】
ＳｎＯ２はＣｅＯ２と同様、結晶化ガラスが着色するおそれがある。そこでＳｎＯ２を清澄剤として使用する場合には、上記組成範囲に限定することにより、着色の問題を低減することが可能になる。
【００２３】
また本発明のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法は、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３を実質的に含有しないＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法であって、ガラス原料バッチに塩化物、Ｃｅ化合物及びＳｎ化合物の少なくとも１種を添加するとともに、ガラス原料中に含まれるＳ含有量をＳＯ３換算で１５０ｐｐｍ以下に制限することを特徴とする。ここで「ガラス原料バッチ」とは、ガラス原料のうち、塩化物、Ｃｅ化合物及びＳｎ化合物を除いたものの混合物を意味する。「Ｃｅ化合物」とは、Ｃｅ元素を含む酸化物、塩化物、水酸化物、硝酸塩等を意味する。「Ｓｎ化合物」とは、Ｓｎ元素を含む酸化物、塩化物等を意味する。また「ガラス原料中に含まれるＳ含有量」は分析試料をＮａ２ＣＯ３でアルカリ融解して浸漬し、濾紙にて濾過し、次いでその液をイオン交換樹脂で撹拌し、再び濾過した後、イオンクロマトグラフィーにて測定した値をＳＯ３換算したものである。
【００２４】
本発明においては、ガラス原料バッチ１００質量％に対して、塩化物をＣｌ換算で０．０４〜０．３質量％添加することが好ましい。
【００２５】
上記構成を採用すれば、ガラスを十分に清澄することが可能になる。
【００２６】
本発明においては、Ｃｅ化合物を添加せず、且つＳｎＯ２を０．１〜０．５質量％添加することが好ましい。
【００２７】
上記構成によれば、着色のないＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスを得ることが容易になる。またＣｌを使用しない場合には、成形設備等の腐食を効果的に回避することが可能になる。
【００２８】
本発明においては、質量百分率で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １２〜３０％、Ｌｉ２Ｏ １〜６％、ＭｇＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜８％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＴｉＯ２ ０〜８％、ＺｒＯ２ ０〜７％、Ｐ２Ｏ５ ０〜７％含有するガラスとなるようにガラス原料バッチを調合することが好ましい。
【００２９】
上記構成によれば、主結晶としてβ−石英固溶体やβ−スポジュメン固溶体を析出してなり、膨張が極めて低く、また機械的強度が高い結晶化ガラスを容易に製造することができる。
【００３０】
本発明においては、 Ａｌ２Ｏ３を２０．５〜３０質量％、ＳｎＯ２を０．１〜０．５質量％含有し、且つ質量比で３．７≦Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯ≦４．５の関係を満たすガラスとなるようにガラス原料バッチを調合することが好ましい。
【００３１】
上記構成によれば、そこでＳｎＯ２を清澄剤として使用する場合であっても、着色の問題を低減することが可能になる。またＳｎＯ２を添加することにより、ガラス中に溶存するＳＯ３量を減少させることができる。
【００３２】
本発明においては、タンク窯でガラスを溶融することが好ましい。
【００３３】
上記構成によれば、Ｓのリボイルが起こりやすいタンク炉に適用することにより、本発明の効果を的確に享受できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、結晶化ガラスに含まれるＳ含有量が少ないことから、Ｓのリボイルが生じにくい。よってＡｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３を含有しなくても、泡品位に優れた結晶化ガラスを安定して得ることが可能である。
【００３５】
またＣｅＯ２及びＳｎＯ２の含有量を制限する構成とすれば、ガラスの着色を防止しながら、リボイルを効果的に抑制することが容易になる。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスは、Ａｓ２Ｏ３及びＳｂ２Ｏ３を実質的に含有しないことから、環境面で好ましいガラスである。そしてこれらの代替清澄剤としてＣｌ、ＣｅＯ２及び／又はＳｎＯ２を含有する。
【００３７】
Ａｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３を含有しない場合に生じる発泡の原因は、ガラス融液中に含まれるＳ成分である。従ってガラス融液中のＳ成分の含有量は少ないほど良い。本発明においては、Ｓ含有量はＳＯ３換算で１０ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ未満、８ｐｐｍ以下、８ｐｐｍ未満、５ｐｐｍ以下、特に好ましくは５ｐｐｍ未満である。
【００３８】
ガラス中のＳ量を低減する方法としては、Ｓ成分の少ない原料を使用する方法、ＳｉＯ２原料の粒度を厳密に管理する方法、バッチ溶解温度を最適化する方法、ガラス融液の水分量を高くする方法、溶融効率を最適化する方法等の手段を採用すればよい。なおこれらの手段の詳細については後述する。
【００３９】
また本発明のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスにおいて、清澄剤としてＣｌ、ＣｅＯ２及びＳｎＯ２の少なくとも１種を含有することができる。
【００４０】
Ｃｌは、ガラスを十分に清澄する能力を有しており、清澄剤として好ましいものである。十分な清澄性を確保するためにＣｌの含有量は２００〜１５００ｐｐｍ、特に４００〜１０００ｐｐｍ、さらには５００〜９００ｐｐｍとすることが好ましい。Ｃｌの含有量が少なすぎる場合は清澄性が不十分になる。一方、Ｃｌの含有量が多すぎるとＨＣｌとしての揮発量が多くなるため、窯の付帯設備が腐食されやすくなる。
【００４１】
ところでＣｌを使用すると、窯の付帯設備、特に成形設備が腐食され、成形効率が低下することがある。そこで成形設備の腐食問題を回避したい場合には、Ｃｌ以外の清澄剤、即ち、ＣｅＯ２やＳｎＯ２を使用すればよい。ただしこれらの成分は、ガラスを着色する傾向がある。特にＣｅＯ２は着色に対する影響が大きい。よってガラスの着色を防止したい場合には、ＣｅＯ２を実質的に含有せず、ＳｎＯ２を０．１〜０．５質量％にすることが好ましい。このような構成を採用すれば、例えばβ−石英固溶体が析出した透明な結晶化ガラスの場合、４００ｎｍにおける透過率が１．１ｍｍ厚で８３％以上、特に８５％以上となり易い。
【００４２】
本発明のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスにおける好適な組成範囲は、質量百分率でＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １２〜３０％、Ｌｉ２Ｏ １〜６％、ＭｇＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜８％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＴｉＯ２ ０〜８％、ＺｒＯ２ ０〜７％、Ｐ２Ｏ５ ０〜７％である。組成範囲をこのように限定した理由を述べる。なお以降は特に断りがない限り、「％」は「質量％」を意味する。
【００４３】
ＳｉＯ２はガラスの骨格を形成するとともに結晶を構成する成分であり、その含有量は５０〜８０％、好ましくは５２〜７７％、さらに好ましくは５４〜７５％である。ＳｉＯ２の含有量が少なすぎると熱膨張係数が大きくなり過ぎ、ＳｉＯ２の含有量が多すぎるとガラス溶融が困難になる。
【００４４】
Ａｌ２Ｏ３はガラスの骨格を形成するとともに結晶を構成する成分であり、その含有量は１２〜３０％、好ましくは１３〜２８％、さらに好ましくは１４〜２６％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が少ないと化学的耐久性が低下し、またガラスが失透し易くなる。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎるとガラスの粘度が大きくなり過ぎてガラス溶融が困難になる。
【００４５】
Ｌｉ２Ｏは結晶構成成分であり、結晶性に大きな影響を与えるとともに、ガラスの粘性を低下させる働きがある。またＬｉは溶融中で塩素と結合して比較的安定なＬｉＣｌとなり、これが揮発し清澄ガスとして作用する。このためＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスにおいては、清澄剤としてＣｌを単独で使用してもＬｉ２Ｏを多量に含有させておくことにより、十分な清澄力を得ることが可能となる。Ｌｉ２Ｏの含有量は１〜６％、好ましくは１．２〜５．５％、さらに好ましくは１．４〜５．０％である。特に、ＳｎＯ２やＣｅＯ２などの酸化物清澄剤を使用せず、清澄剤がＣｌ単独の場合は、Ｌｉ２Ｏを３％以上にすることが好ましい。Ｌｉ２Ｏの含有量が少なすぎるとガラスの結晶性が弱くなり、熱膨張係数が大きくなり過ぎる。また透明結晶化ガラスの場合には結晶物が白濁し易くなり、白色結晶化ガラスの場合には白色度低下が起こりやすくなる。加えてＣｌ単独での清澄が困難になる。一方、Ｌｉ２Ｏの含有量が多すぎると結晶性が強くなり過ぎて、ガラスが失透したり、準安定なβ−石英固溶体が得られなくなって結晶物が白濁したりして、透明結晶化ガラスを得ることができなくなる。なおＳｎＯ２を使用する場合には、２．５％以上であることが好ましい。
【００４６】
ＭｇＯの含有量は０〜５％、好ましくは０〜４．５％、さらに好ましくは０〜４％である。ＭｇＯの含有量が多すぎると結晶性が強くなり、析出結晶量が多くなって不純物着色が強くなり過ぎる。
【００４７】
ＺｎＯの含有量は０〜１０％、好ましくは０〜８％、より好ましくは０〜６％、さらに好ましくは０〜５％である。ＺｎＯの含有量が多すぎると結晶性が強くなり、析出結晶量が多くなって不純物着色が強くなり過ぎる。
【００４８】
またＭｇＯとＺｎＯの含有量は合量（合計量）で０〜１０％、特に０〜８％、さらには０〜６％であることが好ましい。これらの成分の合量が多すぎると結晶物の着色が強くなりやすい。
【００４９】
ＢａＯの含有量は０〜８％、好ましくは０．３〜７％、さらに好ましくは０．５〜６％である。ＢａＯの含有量が多すぎると結晶の析出を阻害するために十分な結晶量が得られず、熱膨張係数が大きくなり過ぎる。さらに透明結晶化ガラスを得る場合には結晶物が白濁し易くなる。
【００５０】
Ｎａ２Ｏの含有量は０〜５％、好ましくは０〜４％、さらに好ましくは０〜０．３５％である。Ｎａ２Ｏの含有量が多すぎると結晶性が弱くなって十分な結晶量が得られず、また熱膨張係数が大きくなり過ぎる。さらに透明結晶化ガラスを得る場合には結晶物が白濁し易くなる。
【００５１】
Ｋ２Ｏの含有量は０〜１０％、好ましくは０〜８％、より好ましくは０〜６％、さらに好ましくは０〜５％である。Ｋ２Ｏの含有量が多すぎると結晶性が弱くなって十分な結晶量が得られず、また熱膨張係数が大きくなり過ぎる。さらに透明結晶化ガラスを得る場合には結晶物が白濁し易くなる。
【００５２】
またＮａ２ＯとＫ２Ｏの含有量は合量（合計量）で０〜１２％、特に０〜１０％、さらには０〜８％であることが好ましい。これらの成分の合量が多すぎると熱膨張係数が大きくなりやすい。また透明結晶化ガラスを得る場合には結晶物が白濁し易くなる。 ＴｉＯ２は核形成剤であり、その含有量は０〜８％、好ましくは０．３〜７％、さらに好ましくは０．５〜６％であり、特にＳｎＯ２を含有する場合には１．５〜３％、１．６〜２．５％、特に１．７〜２．３％であることが望ましい。ＴｉＯ２の含有量が多すぎると不純物着色が著しくなる。
【００５３】
ＺｒＯ２は核形成剤であり、その含有量は０〜７％、好ましくは０．５〜６％、さらに好ましくは１〜５％である。ＺｒＯ２の含有量が多すぎるとガラス溶融が困難になるとともに、ガラスの失透性が強くなる。
【００５４】
またＳｎＯ２を含有する場合には、ＴｉＯ２及びＺｒＯ２は合量で３．８〜５％であることが好ましい。
【００５５】
Ｐ２Ｏ５はガラスの結晶性を向上させるための成分であり、その含有量は０〜７％、好ましくは０〜６％、さらに好ましくは０〜５％である。Ｐ２Ｏ５の含有量が多すぎると熱膨張係数が大きくなり過ぎ、また透明結晶化ガラスを得る場合には結晶物が白濁し易くなる。
【００５６】
本発明のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスは、上記以外にも種々の成分を添加することが可能である。例えばＳｒＯやＣａＯを各々５％まで、Ｂ２Ｏ３を１０％まで含有しても良い。また着色剤としては、例えばＶ２Ｏ５を１．５％まで、好ましくは１．０％、さらに好ましくは０．８％まで含有することができる。なおＳｎＯ２を含有する場合には、ＳｒＯとＣａＯは、ＳｒＯ＋１．８４７ＣａＯが０．５以下、０．４以下、特に０．２以下の範囲を満たすことが好ましい。ＳｒＯ＋１．８４７ＣａＯが０．５を超えると、結晶化ガラスの着色の度合いが大きくなり、また白濁も生じやすくなる。
【００５７】
なお本発明においては、既述の通り環境上の理由からＡｓ２Ｏ３及びＳｂ２Ｏ３を実質的に含有させないことが重要である。その代替清澄剤としては、Ｃｌ、ＣｅＯ２及びＳｎＯ２を使用すればよい。ここで清澄剤の組み合わせは、要求される特性等に応じて適宜選択すればよい。例えばガラスの着色を防止した場合は、Ｃｌを使用するか、ＣｅＯ２及びＳｎＯ２の含有量を厳密に制限して使用することが好ましい。成形設備等の腐食を防止したい場合には、ＣｅＯ２やＳｎＯ２を使用することが好ましい。ガラスの着色及び成形設備の腐食の両方を防止したい場合には、Ｃｌ及びＣｅＯ２を使用せず、ＳｎＯ２のみを含有することが好ましい。
【００５８】
ところで本発明者等の調査によれば、結晶化ガラスにおけるガラスマトリックス相（残存ガラス相）中のＡｌ２Ｏ３量が多くなれば、ＳｎＯ２による着色が低減されることが明らかになった。ガラスマトリックス相中のＡｌ２Ｏ３量を多くするには、原ガラス組成におけるＡｌ２Ｏ３量を多くすることが有効である。ただし、原ガラス組成中のＡｌ２Ｏ３量のみを単純に増加させても、増加分のＡｌ２Ｏ３の多くは結晶構成成分として結晶相に分配されてしまい、ガラスマトリックス相中のＡｌ２Ｏ３量が増加し難い傾向にある。そこで本発明では、ＳｎＯ２を使用する場合、Ａｌ２Ｏ３を増加させると同時に、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ及びＺｎＯを特定範囲に限定することが望ましい。これは、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯは、Ａｌ２Ｏ３とともに結晶構成成分となる傾向があり、これらの成分の量を制限することで、結晶相に分配されるＡｌ２Ｏ３量を低減できることによる。具体的にはＡｌ２Ｏ３を２０．５〜３０％、ＳｎＯ２を０．１〜０．５％含有し、質量比でＬｉ２Ｏ、ＭｇＯ及びＺｎＯを３．７≦Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯ≦４．５の範囲に調整することが好ましい。この構成を採用することで、結晶化ガラスにおけるガラスマトリックス相中のＡｌ２Ｏ３量を増加させ、ＳｎＯ２による着色を効果的に低減することができる。なお、ＭｇＯとＺｎＯの係数は、各成分の含有量をＬｉ２Ｏモル換算にするためのものである。
【００５９】
なおＡｌ２Ｏ３の含有量は、２０．５〜３０％、２１〜２８％、特に２１．５〜２６％であることが好ましい。
【００６０】
上記構成において、Ａｌ２Ｏ３の含有量が２０．５％より少なくなると、ＳｎＯ２によるＴｉＯ２およびＦｅ２Ｏ３の着色の強まりを低減する効果が得られにくくなる。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎるとガラスの粘度が大きくなり過ぎてガラス溶融が困難になる。
【００６１】
上記構成において、ＳｎＯ２の含有量は０．１〜０．５％、０．１〜０．４％、特に０．１〜０．３％であることが好ましい。ＳｎＯ２の含有量が０．１％未満であると、清澄剤としての効果が得られにくくなる。一方、ＳｎＯ２の含有量が０．５％を超えると、着色が強くなりすぎて、結晶化ガラスが黄色味を帯びやすくなる。また、失透しやすくなる。
【００６２】
上記構成において、Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯは、３．７〜４．５、３．８〜４．４、特に３．８〜４．２の範囲を満たすことが好ましい。Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯが４．５を超えると、結晶化ガラスにおけるガラス相中のＡｌ２Ｏ３量が低減し、Ａｌ２Ｏ３による着色抑制の効果が得られにくくなる。一方、Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯが３．７未満になると、結晶化ガラスにおけるＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶の粒子径が大きくなって、白濁が生じやすくなる。結果として、結晶化ガラスの透明感が損なわれてしまうおそれがある。
【００６３】
次に上記Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスを製造するための本発明の方法を説明する。
【００６４】
まず所望の組成となるようにガラス原料バッチを調製する。ガラス組成としてはＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １２〜３０％、Ｌｉ２Ｏ １〜６％、ＭｇＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜８％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＴｉＯ２ ０〜８％、ＺｒＯ２ ０〜７％、Ｐ２Ｏ５ ０〜７％含有するガラスを例示することができる。このガラス組成範囲についての限定理由及び好適な範囲は既述の通りであるため、ここでは説明を割愛する。
【００６５】
さらにガラス原料バッチに、清澄剤として塩化物、Ｃｅ化合物及びＳｎ化合物の少なくとも１種を添加する。塩化物を添加する場合、その添加量はガラス原料バッチ１００質量％に対して、Ｃｌ換算で、０．０４〜０．３％、好ましくは０．０８〜０．２％、さらに好ましくは０．１〜０．１８％である。Ｃｅ化合物を添加する場合、その添加量はガラス原料バッチ中における含有量が、ＣｅＯ２換算で、０〜０．２％、好ましくは０〜０．１５％、さらに好ましくは０〜０．１％となるように添加する。Ｓｎ化合物を添加する場合、その添加量はガラス原料バッチ中における含有量が、ＳｎＯ２換算で、０〜０．５％、好ましくは０〜０．３％、さらに好ましくは０〜０．２％となるように添加する。なお既述の通り、ガラス原料にＡｓ２Ｏ３及びＳｂ２Ｏ３を添加しないことが重要である。またガラスの着色が厳密に規制される用途において、Ｓｎ化合物（ＳｎＯ２）を清澄剤として用いる場合は、Ａｌ２Ｏ３を２０．５〜３０％、ＳｎＯ２を０．１〜０．５％含有し、３．７≦Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯ≦４．５の範囲のガラスとなるように調製することが望ましい。このガラス組成範囲についての限定理由及び好適な範囲は既述の通りであるため、ここでは説明を割愛する。
【００６６】
ここで得られるガラス中のＳ量がＳＯ３換算で１０ｐｐｍ以下となるように、不純物として混入する原料中のＳをＳＯ３換算で１５０ｐｐｍ以下、好ましくは１００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは６０ｐｐｍ以下に制限する。原料中のＳ含有量を低減するには、純度の高いガラス原料を選択する、ガラス原料を前処理する等の手段を講じればよい。
【００６７】
次にガラス原料を溶融設備、特に連続生産可能なタンク窯にて溶融する。溶融条件は、上記組成のガラスの場合、最高温度１６００〜１８００℃で２０〜２００時間程度であることが好ましい。
【００６８】
続いてガラス融液を所望の形状に成形し、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶性ガラスを得る。成形方法としてはロール成形、プレス成形、フロート成形等、種々の方法を採用することができる。ここで「結晶性ガラス」とは、熱処理するとガラスマトリックス中から結晶を析出して結晶化ガラスとなる性質を有する非晶質のガラスを意味する。
【００６９】
続いてＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶性ガラスからなる成形体を７００〜８００℃で１〜４時間保持して核形成を行い、透明な結晶化ガラスとする場合は８００〜９５０℃で０．５〜３時間熱処理してβ−石英固溶体を析出させる。また白色不透明な結晶化ガラスとする場合は核形成後に１０５０〜１２５０℃で０．５〜２時間熱処理してβ−スポジュメン固溶体を析出させればよい。
【００７０】
このようにしてＡｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３を実質的に含有しないＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスを得ることができる。なお得られたＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスは、切断、研磨、曲げ加工、延伸成形等の後加工を施したり、表面に絵付けを施したりして種々の用途に供される。
【００７１】
なお結晶化ガラス中のＳ量を一層低下させる手段として、（１）ＳｉＯ２原料の粒度を調節する方法、（２）Ｃｌ存在下でガラス融液中の水分量を増大させる方法、（３）バッチ溶解温度を最適化する方法、（４）溶融効率を最適化する方法等を採用することができる。これらの方法を適宜組み合わせることにより、よりＳ含有量の少ない結晶化ガラスを得ることが可能となる。以下に各方法について詳述する。
【００７２】
（１）ＳｉＯ２原料の粒度を調節する方法
Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスのような低Ｓ溶解度ガラスの場合、ガラス融液中のＳ量は原料が溶解する初期溶融の条件に影響を受ける。Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスにおける原料の溶解過程を詳細に解析すると、まずＳｉＯ２成分の少ない初期融液が形成され、そこにＳｉＯ２原料が溶解していく。ここでガラス融液を酸性度の視点で見ると、ＳｉＯ２は酸性度が高い成分であるため初期融液は酸性度が低く、ＳｉＯ２原料の溶け込みに伴って酸性度が上昇する。Ｓはガラスの酸性度が低いほど融液に溶け込みやすいことから、初期融液の酸性度が低いほどＳを多く含むガラス融液になり易いと考えられる。言い換えれば初期の原料溶解段階でＳｉＯ２が溶解し易ければ、Ｓがガラス融液に溶け込み難くなる結果、Ｓに起因するリボイルが発生し難くなる。このような理由からＳｉＯ２原料の粒度を小さくしてＳｉＯ２原料が溶解し易くすることが望ましい。
【００７３】
具体的にはＳｉＯ２原料は、平均粒径が１８０μｍ以下、１２０μｍ以下、特に１００μｍ以下のものを使用することが好ましい。ただしＳｉＯ２原料の粒度が小さすぎると、原料を投入したときに表面のみが輻射熱により素早く溶けて、内部のＳ成分が揮発逸散し難くなる。結果としてガラス融液のＳ量が低下しないという事態を招く。そこでＳｉＯ２原料の溶解スピードが高くなりすぎないようにすることが好ましい。具体的にはＳｉＯ２原料の平均粒径は５０μｍ以上、特に６０μｍ以上であることが好ましい。ここでいう「平均粒径」とは様々な大きさの目開きの篩を用いて篩下に通る割合を測定し、目開きと篩下の通る割合のグラフを作成し、５０％量が通る目開きの大きさを意味する。
【００７４】
（２）ガラス融液中の水分量を調節する方法
本発明者等の調査では、Ｓ溶解度の低いＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスは、Ｓ溶解度の高いソーダ石灰ガラス等と異なり、単純に水分量を増加させてもガラス融液中のＳ含有量を低減することができない。ところがガラス融液中にＣｌが存在していれば、Ｓ含有量を著しく低下させることができる。この機構の詳細は不明であるが、水分とＣｌが共存するとＨＣｌガスが発生し、そのガス発生に伴いＳが揮発してガラス融液中のＳ含有量が低下すると考えられる。ガラス融液中の水分量が多いほどＳ量の低減効果が高くなる。ガラス融液中の水分量を増加させるには、含水量の高い原料を使用する、ガラス溶融の際の燃焼ガス中の水分量を増加させる、溶融ガラス中で水蒸気バブリングする等の方法を採用することができる。またガラス融液の水分量は、結晶化ガラスのβ−ＯＨ値で表すことができる。具体的な結晶化ガラスのβ−ＯＨ値は０．２／ｍｍ以上、特に０．３／ｍｍ以上、さらには０．３５／ｍｍ以上であることが好ましい。なおβ−ＯＨ値とは、以下の式により算出される値である。
【００７５】
β−ＯＨ値（／ｍｍ）＝｛ｌｏｇ（Ｔ３８５０／Ｔ３５００）｝／ｔ
Ｔ３８５０： ３８５０ｃｍ−１の透過率
Ｔ３５００： ３５００ｃｍ−１付近の吸収帯の最低透過率
ｔ： 試料の板厚（ｍｍ）
【００７６】
（３）バッチ溶解の温度を最適化する方法
バッチ溶解温度をｌｏｇη＝２．３〜３．０となる温度、特にｌｏｇη＝２．３〜２．９となる温度、さらにはｌｏｇη＝２．４〜２．９となる温度に設定することが望ましい。ここでηはｄＰａ・ｓである。バッチ溶解温度が高いと、バッチが溶けやすい状態となり、原料を投入したときに表面のみが輻射熱により素早く溶けて、内部のＳ成分が揮発逸散し難くなる。一方、バッチ溶解温度が低いとＳｉＯ２原料が溶けにくくなることから、酸性度の低い初期融液が形成され、Ｓ含有量が多くなりやすい。なおバッチ溶解温度は、ガラス溶融炉内に投入されたガラス原料バッチ付近の側壁を、放射温度計を用いて測定することができる。
【００７７】
（４）溶融効率を最適化する方法
溶融時間を長くすれば、ガラス融液中の未清澄泡を除去することが可能になる。またＳ量を低減することができる。ただし長時間の溶融は生産性を低下させ、安価なガラスを提供することが難しくなる。また溶融時間が長くなりすぎると、揮発によってガラス表面に異質層が形成されやすくなる。既述の通り、Ｓ溶解度の低いガラスでは組成変化といった僅かな状態の変化によってＳが容易にガス化する。このような事情から、溶融時間を適切に管理することが望ましい。溶融時間の指標として、溶融効率（溶融面積／流量）を採用することができる。具体的には、溶融効率は１．０〜５．０ｍ２／（ｔ／ｄａｙ）、特に１．５〜４．５ｍ２／（ｔ／ｄａｙ）であることが好ましい。
【実施例】
【００７８】
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
【００７９】
表１は本発明の実施例（試料Ｎｏ．２〜６、９〜１２）及び比較例（試料Ｎｏ．１、７、８）を示している。
【００８０】
【表１】
【００８１】
各試料は次のようにして調製した。
【００８２】
まず表１の組成となるように、珪砂、アルミナ、炭酸リチウム、硝酸バリウム、酸化マグネシウム、硝酸ソーダ、酸化チタン、酸化ジルコニウム等を調合し、さらに表に示す割合でＮａＣｌ、ＳｎＯ２及びＣｅＯ２を添加して均一に混合した。その後、この原料バッチを酸素燃焼による耐火物窯（連続生産用タンク窯）に入れ、溶解効率２．５ｍ２／（ｔ／ｄａｙ）で溶解した。なお表中の試料Ｎｏ．１〜３および９〜１２のＣｌ量「＜５０ｐｐｍ」は、不純物として含まれるＣｌ量が５０ｐｐｍ未満であることを示している。
【００８３】
次いで白金のスターラーによりガラス融液を攪拌した後、４ｍｍの厚さにロール成形し、さらに徐冷炉内で室温まで冷却した。
【００８４】
その後、所定の長さに切断して得られた結晶性ガラス試料について、ガラス中のＳＯ３量、Ｃｌ量、ＳｎＯ２量及びＣｅＯ２量を分析した。また撹拌によるリボイル発生の有無を評価した。結果を表１に示す。
【００８５】
表から明らかなように、原料中に含まれるＳＯ３量が１５０ｐｐｍ以下、或いはガラス中のＳＯ３量が１０ｐｐｍ以下である本発明の実施例は、撹拌によるリボイルが発生しなかった。
【００８６】
またガラス中のＳＯ３量が５ｐｐｍ未満のものは、製品泡が明らかに少なかった。試料Ｎｏ．４とＮｏ．６、試料Ｎｏ．１０とＮｏ．１２を比較すると、ガラス中のＳＯ３量が少ない方が製品泡は少ない。リボイルは主として撹拌時に生じるが、これ以外にも耐火物の界面などで僅かながら発生する。ガラス中のＳＯ３量が少ないと、この僅かに発生するリボイルも抑制できると考えられる。そのため、ガラス中のＳＯ３を５ｐｐｍ未満に抑えることができれば、さらに品位の高いガラスを得ることができることが分かる。
【００８７】
なおガラス中のＳＯ３量は、分析試料をＮａ２ＣＯ３でアルカリ融解して浸漬し、濾紙にて濾過し、次いでその液をイオン交換樹脂で撹拌し、再び濾過した後、イオンクロマトグラフィーにて測定することにより求めた値である。
【００８８】
ガラス中のＣｌ量、ＳｎＯ２量及びＣｅＯ２量は、板状に成形した試料を鏡面研磨し、蛍光Ｘ線分析装置により分析して得た値である。
【００８９】
撹拌によるリボイル発生の有無は、白金スターラーによる攪拌前に採取したガラスと成形後のガラスの泡数をそれぞれｋｇあたりの泡個数に換算し、成形後のガラスの泡数の個数の方が攪拌前のガラスの個数の２倍以上の場合にリボイルが生じていると評価した。
【００９０】
製品泡は、板状試料の側面から光を当てて泡を目視で観察し、ｋｇあたりの泡個数に換算したものである。
【００９１】
続いて結晶性ガラス試料を電気炉に入れ、各々次に述べる２つのスケジュールで熱処理を行って結晶化した後、炉冷した。
【００９２】
（１）核形成：７８０℃−２時間 → 結晶成長：９００℃−３時間
（２）核形成：７８０℃−２時間 → 結晶成長：１１６０℃−１時間
なお昇温速度は、室温から核形成温度までを３００℃／ｈ、核形成温度から結晶成長温度までを１００〜２００℃／ｈとした。
【００９３】
得られた各試料について、主結晶及び外観について評価した。また（１）のスケジュールで作製した透明な結晶化ガラス試料については、さらにβ−ＯＨ値及び４００ｎｍにおける透過率を測定した。
【００９４】
その結果、何れの試料も、スケジュール（１）で熱処理した時は、β−石英固溶体を主結晶として析出する透明な結晶化ガラスが得られた。スケジュール（２）で熱処理した時は、β−スポジュメン固溶体を主結晶として析出する白色不透明な結晶化ガラスが得られた。
【００９５】
またＣｅＯ２を含まず、しかもＬｉ２Ｏを３％以上含有する試料Ｎｏ．４、５は高い透過率が得られた。また３．７≦Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯ≦４．５の範囲内に調製されたＮｏ．９〜１２についても、ＳｎＯ２を含有しているにも関わらず、高い透過率が得られた。
【００９６】
なお主結晶はＸ線回折装置を用いて評価した。
【００９７】
外観は目視にて観察した。
【００９８】
β−ＯＨ値は、３ｍｍ厚にして鏡面研磨した板状試料を、赤外分光光度計（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ ＳｐｅｃｔｒｕｍＧＸ）を用いて測定した。
【００９９】
４００ｎｍにおける透過率は１．１ｍｍ厚にして鏡面研磨した板状試料を、分光光度計（ＵＶ３１００ＰＣ）を用いて測定した。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスは種々の用途に利用することができる。具体的には石油ストーブや薪ストーブ等の前面窓、カラーフィルターやイメージセンサー用基板等のハイテク製品用基板、電磁調理器やガス調理器等のトッププレート用基板、防火戸用窓ガラス、液晶プロジェクタ等の投影機や照明の光源ランプに使用される反射鏡基材、電子部品やプラズマディスプレイパネルの熱処理用セッター、電子レンジ用棚板、電子部品や精密機械部品等を例示することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスは、主結晶としてβ−石英固溶体（Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ｎＳｉＯ２［ただしｎ≧２］）やβ−スポジュメン固溶体（Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ｎＳｉＯ２［ただしｎ≧４］）を析出することから、膨張が極めて低く、また機械的強度が高いという特徴を有している。それゆえ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（結晶性ガラス）から、β−石英固溶体が析出した透明な結晶化ガラスとβ−スポジュメン固溶体を析出させた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、用途に応じて使い分けることができる。
【０００３】
このような特徴を生かし、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスは、従来、石油ストーブや薪ストーブ等の前面窓、カラーフィルターやイメージセンサー用基板等のハイテク製品用基板、電磁調理器やガス調理器等のトッププレート用基板、防火戸用窓ガラス、液晶プロジェクタ等の投影機や照明の光源ランプに使用される反射鏡基材、電子部品やプラズマディスプレイパネルの熱処理用セッター、電子レンジ用棚板、電子部品や精密機械部品等多種多様な用途に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２２８１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の結晶化ガラスを製造する場合、ガラスの高温粘性が高いことから、１６００℃を超える高温溶融が必要となる。粘性が高いガラスは泡が浮上し難いことから、ガラス融液中の泡を除去しにくい。そこでＡｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３が清澄剤として広く使用されている。ところでＡｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３は毒性が強く、ガラスの製造工程や廃ガラス処理時等に環境を汚染する可能性がある。その解決策として、Ａｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３の代わりにＳｎＯ２、ＣｅＯ２、Ｃｌ等を使用することが検討されている。例えば特許文献１にはＳｎＯ２とＣｌを清澄剤として併用したＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスが開示されている。
【０００６】
しかしながら、Ａｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３の代わりにＳｎＯ２、ＣｅＯ２、Ｃｌ等を清澄剤として用いても、必ずしも泡品位に優れたＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスを得ることができないという問題がある。特に、この傾向は連続生産のタンク窯で生産する場合に顕著に起こる。ラボでるつぼを用いて静置した条件で溶融すると泡品位の良いものが得られるのに対して、連続生産のタンク窯に適用した場合に、良い泡品位のものが得られないことが多い。
【０００７】
本発明の目的は、Ａｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３を清澄剤として使用しなくても、泡品位に優れたＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスとその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は種々の検討を行った結果、連続生産のタンク窯を用いて泡品位に優れたＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスを安定して得られない理由は、ガラス原料から混入するＳ（硫黄）のリボイルに原因があることを突き止めた。
【０００９】
つまりガラス融液中には原料等から混入するＳが不純物として含まれる。特にＬｉ２Ｏ原料として使用されるＬｉ２ＣＯ３には多量のＳが不純物として含まれることがある。またＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスは、ガラス融液のＳ溶解度が低いことから、Ｓが融液中で不安定な状態で存在する。そして僅かな状態の変化（例えば酸化還元、組成変化、温度変化）によってＳが容易にガス化してしまう。ラボでのるつぼ試験のような静置した状態で溶融する場合に比べて、連続生産のタンク窯では原料の投入条件や溶融条件の変動が大きく、また耐火物の溶出もあるため、ガラスの状態変化が起こりやすく、Ｓによるリボイルが生じやすくなり、良い泡品位の製品を得ることが困難である。
【００１０】
このような条件下にあっても、清澄剤としてＡｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３を使用する場合には、これらの清澄剤成分から放出される多量の清澄ガスによってガラス融液中のＳ分が除去され、融液中のＳ濃度が著しく低下する。また、Ａｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３が融液中に存在すると、これらの清澄剤成分がＳを酸化し、ＳをＳＯ４２−の状態でガラス融液中に安定して存在させる。それゆえＳＯ４２−がＳＯ２（gas）＋Ｏ２に分解し難く、ガス化を抑えることができる。
【００１１】
ところがＡｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３以外の清澄剤は、Ｓをガラス融液から除去する効果やＳをＳＯ４２−の状態でガラス融液中に安定して存在させる効果が小さい。その結果、Ｓがガラス融液中からＳＯ２ガス等となって発泡する、いわゆるリボイル現象が容易に起こる。例えばＳＯ３換算で１ｐｐｍのＳがガス化すると、数千〜数万個／ｋｇの泡になると計算されるため、いかにしてＳのリボイルを防ぐかが泡の少ないＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスを得る上で非常に重要となる。この重要性は、るつぼを用いたラボ試験レベルでは認識することが困難（白金るつぼを用いた場合、るつぼ成分の溶出がほとんど無いためＳによるリボイルが特に起こり難い）であり、連続生産のタンク窯でＡｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３を含まない条件で生産することで初めて認識された現象である。
【００１２】
本発明者等は、上記知見に基づき、本発明を提案するに至った。
【００１３】
即ち、本発明のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスは、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３を実質的に含有しないＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスであって、Ｃｌ、ＣｅＯ２及びＳｎＯ２の少なくとも１種を含有するとともに、Ｓ含有量がＳＯ３換算で１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする。本発明において「Ａｓ２Ｏ３及びＳｂ２Ｏ３を実質的に含有しない」とは、これらの成分の含有量が不純物も含めて各々１００ｐｐｍ以下であることを意味する。「Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラス」とは、Ｌｉ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２を必須成分として含有し、β−石英固溶体及び／又はβ−スポジュメン固溶体を主結晶として析出した結晶化ガラスを意味する。「Ｃｌ、ＣｅＯ２及びＳｎＯ２の少なくとも１種を含有する」とは、これらの成分を単独又は組み合わせて含み、その［含有量が合量で０．０２質量％以上であることを意味する。「Ｓ含有量」は、まず分析試料をＮａ２ＣＯ３でアルカリ融解して浸漬し、濾紙にて濾過し、次いでその液をイオン交換樹脂で撹拌し、再び濾過した後、イオンクロマトグラフィーにて測定することにより求めた値である。
【００１４】
本発明においては、Ｃｌを２００〜１５００ｐｐｍ含有することが好ましい。Ｃｌの含有量は板状の分析試料を鏡面研磨し、蛍光Ｘ線分析装置により測定することにより求めた値である。
【００１５】
上記構成を採用すれば、清澄性に優れた結晶化ガラスを得ることができる。
【００１６】
本発明においては、ＣｅＯ２を実質的に含有せず、且つＳｎＯ２を０．１〜０．５質量％含有することが好ましい。本発明において「ＣｅＯ２を実質的に含有しない」とは、ＣｅＯ２の含有量が不純物も含めて２００ｐｐｍ以下であることを意味する。
【００１７】
ＳｎＯ２やＣｅＯ２を清澄剤として使用した場合、結晶化ガラスが着色するおそれがある。結晶化ガラスが着色する機構の詳細は不明であるが、ガラスを結晶化させる熱処理段階で、ＳｎＯ２やＣｅＯ２が不純物であるＦｅを還元してしまうことによるものと思われる。特にＣｅＯ２についてはその影響が大きい。そこで上記構成を採用すれば、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの着色を効果的に防止することができる。またＣｌを使用しない場合には、成形設備等の腐食を効果的に回避することが可能になる。
【００１８】
またＳｎＯ２を添加することにより、ガラス中に溶存するＳＯ３量を減少させることができる。これは、清澄剤成分から放出される清澄ガスによってガラス融液中のＳ分が除去されるためと考える。またＳｎＯ２は、Ａｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３よりも高温で清澄ガスを放出する性質を有しており、温度の低い溶融初期には酸素を放出し難い。つまりＳｎＯ２を添加しても、溶融初期の雰囲気が酸化性になりにくい。Ｓは溶融初期に酸化雰囲気になると、ガラス融液に容易に溶け込み、残存Ｓ量が多くなりやすいことから、ＳｎＯ２を使用すれば、溶融初期のＳの溶け込みを効果的に抑制できると考えられる。
【００１９】
本発明においては、質量百分率で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １２〜３０％、Ｌｉ２Ｏ １〜６％、ＭｇＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜８％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＴｉＯ２ ０〜８％、ＺｒＯ２ ０〜７％、Ｐ２Ｏ５ ０〜７％含有することが好ましい。
【００２０】
上記構成によれば、主結晶としてβ−石英固溶体やβ−スポジュメン固溶体を析出してなり、膨張が極めて低く、また機械的強度が高い結晶化ガラスを容易に得ることができる。
【００２１】
本発明においては、 Ａｌ２Ｏ３を２０．５〜３０質量％、ＳｎＯ２を０．１〜０．５質量％含有し、且つ質量比で３．７≦Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯ≦４．５の関係を満たすことが好ましい。
【００２２】
ＳｎＯ２はＣｅＯ２と同様、結晶化ガラスが着色するおそれがある。そこでＳｎＯ２を清澄剤として使用する場合には、上記組成範囲に限定することにより、着色の問題を低減することが可能になる。
【００２３】
また本発明のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法は、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３を実質的に含有しないＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法であって、ガラス原料バッチに塩化物、Ｃｅ化合物及びＳｎ化合物の少なくとも１種を添加するとともに、ガラス原料中に含まれるＳ含有量をＳＯ３換算で１５０ｐｐｍ以下に制限することを特徴とする。ここで「ガラス原料バッチ」とは、ガラス原料のうち、塩化物、Ｃｅ化合物及びＳｎ化合物を除いたものの混合物を意味する。「Ｃｅ化合物」とは、Ｃｅ元素を含む酸化物、塩化物、水酸化物、硝酸塩等を意味する。「Ｓｎ化合物」とは、Ｓｎ元素を含む酸化物、塩化物等を意味する。また「ガラス原料中に含まれるＳ含有量」は分析試料をＮａ２ＣＯ３でアルカリ融解して浸漬し、濾紙にて濾過し、次いでその液をイオン交換樹脂で撹拌し、再び濾過した後、イオンクロマトグラフィーにて測定した値をＳＯ３換算したものである。
【００２４】
本発明においては、ガラス原料バッチ１００質量％に対して、塩化物をＣｌ換算で０．０４〜０．３質量％添加することが好ましい。
【００２５】
上記構成を採用すれば、ガラスを十分に清澄することが可能になる。
【００２６】
本発明においては、Ｃｅ化合物を添加せず、且つＳｎＯ２を０．１〜０．５質量％添加することが好ましい。
【００２７】
上記構成によれば、着色のないＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスを得ることが容易になる。またＣｌを使用しない場合には、成形設備等の腐食を効果的に回避することが可能になる。
【００２８】
本発明においては、質量百分率で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １２〜３０％、Ｌｉ２Ｏ １〜６％、ＭｇＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜８％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＴｉＯ２ ０〜８％、ＺｒＯ２ ０〜７％、Ｐ２Ｏ５ ０〜７％含有するガラスとなるようにガラス原料バッチを調合することが好ましい。
【００２９】
上記構成によれば、主結晶としてβ−石英固溶体やβ−スポジュメン固溶体を析出してなり、膨張が極めて低く、また機械的強度が高い結晶化ガラスを容易に製造することができる。
【００３０】
本発明においては、 Ａｌ２Ｏ３を２０．５〜３０質量％、ＳｎＯ２を０．１〜０．５質量％含有し、且つ質量比で３．７≦Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯ≦４．５の関係を満たすガラスとなるようにガラス原料バッチを調合することが好ましい。
【００３１】
上記構成によれば、そこでＳｎＯ２を清澄剤として使用する場合であっても、着色の問題を低減することが可能になる。またＳｎＯ２を添加することにより、ガラス中に溶存するＳＯ３量を減少させることができる。
【００３２】
本発明においては、タンク窯でガラスを溶融することが好ましい。
【００３３】
上記構成によれば、Ｓのリボイルが起こりやすいタンク炉に適用することにより、本発明の効果を的確に享受できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、結晶化ガラスに含まれるＳ含有量が少ないことから、Ｓのリボイルが生じにくい。よってＡｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３を含有しなくても、泡品位に優れた結晶化ガラスを安定して得ることが可能である。
【００３５】
またＣｅＯ２及びＳｎＯ２の含有量を制限する構成とすれば、ガラスの着色を防止しながら、リボイルを効果的に抑制することが容易になる。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスは、Ａｓ２Ｏ３及びＳｂ２Ｏ３を実質的に含有しないことから、環境面で好ましいガラスである。そしてこれらの代替清澄剤としてＣｌ、ＣｅＯ２及び／又はＳｎＯ２を含有する。
【００３７】
Ａｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３を含有しない場合に生じる発泡の原因は、ガラス融液中に含まれるＳ成分である。従ってガラス融液中のＳ成分の含有量は少ないほど良い。本発明においては、Ｓ含有量はＳＯ３換算で１０ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ未満、８ｐｐｍ以下、８ｐｐｍ未満、５ｐｐｍ以下、特に好ましくは５ｐｐｍ未満である。
【００３８】
ガラス中のＳ量を低減する方法としては、Ｓ成分の少ない原料を使用する方法、ＳｉＯ２原料の粒度を厳密に管理する方法、バッチ溶解温度を最適化する方法、ガラス融液の水分量を高くする方法、溶融効率を最適化する方法等の手段を採用すればよい。なおこれらの手段の詳細については後述する。
【００３９】
また本発明のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスにおいて、清澄剤としてＣｌ、ＣｅＯ２及びＳｎＯ２の少なくとも１種を含有することができる。
【００４０】
Ｃｌは、ガラスを十分に清澄する能力を有しており、清澄剤として好ましいものである。十分な清澄性を確保するためにＣｌの含有量は２００〜１５００ｐｐｍ、特に４００〜１０００ｐｐｍ、さらには５００〜９００ｐｐｍとすることが好ましい。Ｃｌの含有量が少なすぎる場合は清澄性が不十分になる。一方、Ｃｌの含有量が多すぎるとＨＣｌとしての揮発量が多くなるため、窯の付帯設備が腐食されやすくなる。
【００４１】
ところでＣｌを使用すると、窯の付帯設備、特に成形設備が腐食され、成形効率が低下することがある。そこで成形設備の腐食問題を回避したい場合には、Ｃｌ以外の清澄剤、即ち、ＣｅＯ２やＳｎＯ２を使用すればよい。ただしこれらの成分は、ガラスを着色する傾向がある。特にＣｅＯ２は着色に対する影響が大きい。よってガラスの着色を防止したい場合には、ＣｅＯ２を実質的に含有せず、ＳｎＯ２を０．１〜０．５質量％にすることが好ましい。このような構成を採用すれば、例えばβ−石英固溶体が析出した透明な結晶化ガラスの場合、４００ｎｍにおける透過率が１．１ｍｍ厚で８３％以上、特に８５％以上となり易い。
【００４２】
本発明のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスにおける好適な組成範囲は、質量百分率でＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １２〜３０％、Ｌｉ２Ｏ １〜６％、ＭｇＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜８％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＴｉＯ２ ０〜８％、ＺｒＯ２ ０〜７％、Ｐ２Ｏ５ ０〜７％である。組成範囲をこのように限定した理由を述べる。なお以降は特に断りがない限り、「％」は「質量％」を意味する。
【００４３】
ＳｉＯ２はガラスの骨格を形成するとともに結晶を構成する成分であり、その含有量は５０〜８０％、好ましくは５２〜７７％、さらに好ましくは５４〜７５％である。ＳｉＯ２の含有量が少なすぎると熱膨張係数が大きくなり過ぎ、ＳｉＯ２の含有量が多すぎるとガラス溶融が困難になる。
【００４４】
Ａｌ２Ｏ３はガラスの骨格を形成するとともに結晶を構成する成分であり、その含有量は１２〜３０％、好ましくは１３〜２８％、さらに好ましくは１４〜２６％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が少ないと化学的耐久性が低下し、またガラスが失透し易くなる。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎるとガラスの粘度が大きくなり過ぎてガラス溶融が困難になる。
【００４５】
Ｌｉ２Ｏは結晶構成成分であり、結晶性に大きな影響を与えるとともに、ガラスの粘性を低下させる働きがある。またＬｉは溶融中で塩素と結合して比較的安定なＬｉＣｌとなり、これが揮発し清澄ガスとして作用する。このためＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスにおいては、清澄剤としてＣｌを単独で使用してもＬｉ２Ｏを多量に含有させておくことにより、十分な清澄力を得ることが可能となる。Ｌｉ２Ｏの含有量は１〜６％、好ましくは１．２〜５．５％、さらに好ましくは１．４〜５．０％である。特に、ＳｎＯ２やＣｅＯ２などの酸化物清澄剤を使用せず、清澄剤がＣｌ単独の場合は、Ｌｉ２Ｏを３％以上にすることが好ましい。Ｌｉ２Ｏの含有量が少なすぎるとガラスの結晶性が弱くなり、熱膨張係数が大きくなり過ぎる。また透明結晶化ガラスの場合には結晶物が白濁し易くなり、白色結晶化ガラスの場合には白色度低下が起こりやすくなる。加えてＣｌ単独での清澄が困難になる。一方、Ｌｉ２Ｏの含有量が多すぎると結晶性が強くなり過ぎて、ガラスが失透したり、準安定なβ−石英固溶体が得られなくなって結晶物が白濁したりして、透明結晶化ガラスを得ることができなくなる。なおＳｎＯ２を使用する場合には、２．５％以上であることが好ましい。
【００４６】
ＭｇＯの含有量は０〜５％、好ましくは０〜４．５％、さらに好ましくは０〜４％である。ＭｇＯの含有量が多すぎると結晶性が強くなり、析出結晶量が多くなって不純物着色が強くなり過ぎる。
【００４７】
ＺｎＯの含有量は０〜１０％、好ましくは０〜８％、より好ましくは０〜６％、さらに好ましくは０〜５％である。ＺｎＯの含有量が多すぎると結晶性が強くなり、析出結晶量が多くなって不純物着色が強くなり過ぎる。
【００４８】
またＭｇＯとＺｎＯの含有量は合量（合計量）で０〜１０％、特に０〜８％、さらには０〜６％であることが好ましい。これらの成分の合量が多すぎると結晶物の着色が強くなりやすい。
【００４９】
ＢａＯの含有量は０〜８％、好ましくは０．３〜７％、さらに好ましくは０．５〜６％である。ＢａＯの含有量が多すぎると結晶の析出を阻害するために十分な結晶量が得られず、熱膨張係数が大きくなり過ぎる。さらに透明結晶化ガラスを得る場合には結晶物が白濁し易くなる。
【００５０】
Ｎａ２Ｏの含有量は０〜５％、好ましくは０〜４％、さらに好ましくは０〜０．３５％である。Ｎａ２Ｏの含有量が多すぎると結晶性が弱くなって十分な結晶量が得られず、また熱膨張係数が大きくなり過ぎる。さらに透明結晶化ガラスを得る場合には結晶物が白濁し易くなる。
【００５１】
Ｋ２Ｏの含有量は０〜１０％、好ましくは０〜８％、より好ましくは０〜６％、さらに好ましくは０〜５％である。Ｋ２Ｏの含有量が多すぎると結晶性が弱くなって十分な結晶量が得られず、また熱膨張係数が大きくなり過ぎる。さらに透明結晶化ガラスを得る場合には結晶物が白濁し易くなる。
【００５２】
またＮａ２ＯとＫ２Ｏの含有量は合量（合計量）で０〜１２％、特に０〜１０％、さらには０〜８％であることが好ましい。これらの成分の合量が多すぎると熱膨張係数が大きくなりやすい。また透明結晶化ガラスを得る場合には結晶物が白濁し易くなる。 ＴｉＯ２は核形成剤であり、その含有量は０〜８％、好ましくは０．３〜７％、さらに好ましくは０．５〜６％であり、特にＳｎＯ２を含有する場合には１．５〜３％、１．６〜２．５％、特に１．７〜２．３％であることが望ましい。ＴｉＯ２の含有量が多すぎると不純物着色が著しくなる。
【００５３】
ＺｒＯ２は核形成剤であり、その含有量は０〜７％、好ましくは０．５〜６％、さらに好ましくは１〜５％である。ＺｒＯ２の含有量が多すぎるとガラス溶融が困難になるとともに、ガラスの失透性が強くなる。
【００５４】
またＳｎＯ２を含有する場合には、ＴｉＯ２及びＺｒＯ２は合量で３．８〜５％であることが好ましい。
【００５５】
Ｐ２Ｏ５はガラスの結晶性を向上させるための成分であり、その含有量は０〜７％、好ましくは０〜６％、さらに好ましくは０〜５％である。Ｐ２Ｏ５の含有量が多すぎると熱膨張係数が大きくなり過ぎ、また透明結晶化ガラスを得る場合には結晶物が白濁し易くなる。
【００５６】
本発明のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスは、上記以外にも種々の成分を添加することが可能である。例えばＳｒＯやＣａＯを各々５％まで、Ｂ２Ｏ３を１０％まで含有しても良い。また着色剤としては、例えばＶ２Ｏ５を１．５％まで、好ましくは１．０％、さらに好ましくは０．８％まで含有することができる。なおＳｎＯ２を含有する場合には、ＳｒＯとＣａＯは、ＳｒＯ＋１．８４７ＣａＯが０．５以下、０．４以下、特に０．２以下の範囲を満たすことが好ましい。ＳｒＯ＋１．８４７ＣａＯが０．５を超えると、結晶化ガラスの着色の度合いが大きくなり、また白濁も生じやすくなる。
【００５７】
なお本発明においては、既述の通り環境上の理由からＡｓ２Ｏ３及びＳｂ２Ｏ３を実質的に含有させないことが重要である。その代替清澄剤としては、Ｃｌ、ＣｅＯ２及びＳｎＯ２を使用すればよい。ここで清澄剤の組み合わせは、要求される特性等に応じて適宜選択すればよい。例えばガラスの着色を防止した場合は、Ｃｌを使用するか、ＣｅＯ２及びＳｎＯ２の含有量を厳密に制限して使用することが好ましい。成形設備等の腐食を防止したい場合には、ＣｅＯ２やＳｎＯ２を使用することが好ましい。ガラスの着色及び成形設備の腐食の両方を防止したい場合には、Ｃｌ及びＣｅＯ２を使用せず、ＳｎＯ２のみを含有することが好ましい。
【００５８】
ところで本発明者等の調査によれば、結晶化ガラスにおけるガラスマトリックス相（残存ガラス相）中のＡｌ２Ｏ３量が多くなれば、ＳｎＯ２による着色が低減されることが明らかになった。ガラスマトリックス相中のＡｌ２Ｏ３量を多くするには、原ガラス組成におけるＡｌ２Ｏ３量を多くすることが有効である。ただし、原ガラス組成中のＡｌ２Ｏ３量のみを単純に増加させても、増加分のＡｌ２Ｏ３の多くは結晶構成成分として結晶相に分配されてしまい、ガラスマトリックス相中のＡｌ２Ｏ３量が増加し難い傾向にある。そこで本発明では、ＳｎＯ２を使用する場合、Ａｌ２Ｏ３を増加させると同時に、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ及びＺｎＯを特定範囲に限定することが望ましい。これは、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯは、Ａｌ２Ｏ３とともに結晶構成成分となる傾向があり、これらの成分の量を制限することで、結晶相に分配されるＡｌ２Ｏ３量を低減できることによる。具体的にはＡｌ２Ｏ３を２０．５〜３０％、ＳｎＯ２を０．１〜０．５％含有し、質量比でＬｉ２Ｏ、ＭｇＯ及びＺｎＯを３．７≦Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯ≦４．５の範囲に調整することが好ましい。この構成を採用することで、結晶化ガラスにおけるガラスマトリックス相中のＡｌ２Ｏ３量を増加させ、ＳｎＯ２による着色を効果的に低減することができる。なお、ＭｇＯとＺｎＯの係数は、各成分の含有量をＬｉ２Ｏモル換算にするためのものである。
【００５９】
なおＡｌ２Ｏ３の含有量は、２０．５〜３０％、２１〜２８％、特に２１．５〜２６％であることが好ましい。
【００６０】
上記構成において、Ａｌ２Ｏ３の含有量が２０．５％より少なくなると、ＳｎＯ２によるＴｉＯ２およびＦｅ２Ｏ３の着色の強まりを低減する効果が得られにくくなる。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎるとガラスの粘度が大きくなり過ぎてガラス溶融が困難になる。
【００６１】
上記構成において、ＳｎＯ２の含有量は０．１〜０．５％、０．１〜０．４％、特に０．１〜０．３％であることが好ましい。ＳｎＯ２の含有量が０．１％未満であると、清澄剤としての効果が得られにくくなる。一方、ＳｎＯ２の含有量が０．５％を超えると、着色が強くなりすぎて、結晶化ガラスが黄色味を帯びやすくなる。また、失透しやすくなる。
【００６２】
上記構成において、Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯは、３．７〜４．５、３．８〜４．４、特に３．８〜４．２の範囲を満たすことが好ましい。Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯが４．５を超えると、結晶化ガラスにおけるガラス相中のＡｌ２Ｏ３量が低減し、Ａｌ２Ｏ３による着色抑制の効果が得られにくくなる。一方、Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯが３．７未満になると、結晶化ガラスにおけるＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶の粒子径が大きくなって、白濁が生じやすくなる。結果として、結晶化ガラスの透明感が損なわれてしまうおそれがある。
【００６３】
次に上記Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスを製造するための本発明の方法を説明する。
【００６４】
まず所望の組成となるようにガラス原料バッチを調製する。ガラス組成としてはＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １２〜３０％、Ｌｉ２Ｏ １〜６％、ＭｇＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜８％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＴｉＯ２ ０〜８％、ＺｒＯ２ ０〜７％、Ｐ２Ｏ５ ０〜７％含有するガラスを例示することができる。このガラス組成範囲についての限定理由及び好適な範囲は既述の通りであるため、ここでは説明を割愛する。
【００６５】
さらにガラス原料バッチに、清澄剤として塩化物、Ｃｅ化合物及びＳｎ化合物の少なくとも１種を添加する。塩化物を添加する場合、その添加量はガラス原料バッチ１００質量％に対して、Ｃｌ換算で、０．０４〜０．３％、好ましくは０．０８〜０．２％、さらに好ましくは０．１〜０．１８％である。Ｃｅ化合物を添加する場合、その添加量はガラス原料バッチ中における含有量が、ＣｅＯ２換算で、０〜０．２％、好ましくは０〜０．１５％、さらに好ましくは０〜０．１％となるように添加する。Ｓｎ化合物を添加する場合、その添加量はガラス原料バッチ中における含有量が、ＳｎＯ２換算で、０〜０．５％、好ましくは０〜０．３％、さらに好ましくは０〜０．２％となるように添加する。なお既述の通り、ガラス原料にＡｓ２Ｏ３及びＳｂ２Ｏ３を添加しないことが重要である。またガラスの着色が厳密に規制される用途において、Ｓｎ化合物（ＳｎＯ２）を清澄剤として用いる場合は、Ａｌ２Ｏ３を２０．５〜３０％、ＳｎＯ２を０．１〜０．５％含有し、３．７≦Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯ≦４．５の範囲のガラスとなるように調製することが望ましい。このガラス組成範囲についての限定理由及び好適な範囲は既述の通りであるため、ここでは説明を割愛する。
【００６６】
ここで得られるガラス中のＳ量がＳＯ３換算で１０ｐｐｍ以下となるように、不純物として混入する原料中のＳをＳＯ３換算で１５０ｐｐｍ以下、好ましくは１００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは６０ｐｐｍ以下に制限する。原料中のＳ含有量を低減するには、純度の高いガラス原料を選択する、ガラス原料を前処理する等の手段を講じればよい。
【００６７】
次にガラス原料を溶融設備、特に連続生産可能なタンク窯にて溶融する。溶融条件は、上記組成のガラスの場合、最高温度１６００〜１８００℃で２０〜２００時間程度であることが好ましい。
【００６８】
続いてガラス融液を所望の形状に成形し、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶性ガラスを得る。成形方法としてはロール成形、プレス成形、フロート成形等、種々の方法を採用することができる。ここで「結晶性ガラス」とは、熱処理するとガラスマトリックス中から結晶を析出して結晶化ガラスとなる性質を有する非晶質のガラスを意味する。
【００６９】
続いてＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶性ガラスからなる成形体を７００〜８００℃で１〜４時間保持して核形成を行い、透明な結晶化ガラスとする場合は８００〜９５０℃で０．５〜３時間熱処理してβ−石英固溶体を析出させる。また白色不透明な結晶化ガラスとする場合は核形成後に１０５０〜１２５０℃で０．５〜２時間熱処理してβ−スポジュメン固溶体を析出させればよい。
【００７０】
このようにしてＡｓ２Ｏ３やＳｂ２Ｏ３を実質的に含有しないＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスを得ることができる。なお得られたＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスは、切断、研磨、曲げ加工、延伸成形等の後加工を施したり、表面に絵付けを施したりして種々の用途に供される。
【００７１】
なお結晶化ガラス中のＳ量を一層低下させる手段として、（１）ＳｉＯ２原料の粒度を調節する方法、（２）Ｃｌ存在下でガラス融液中の水分量を増大させる方法、（３）バッチ溶解温度を最適化する方法、（４）溶融効率を最適化する方法等を採用することができる。これらの方法を適宜組み合わせることにより、よりＳ含有量の少ない結晶化ガラスを得ることが可能となる。以下に各方法について詳述する。
【００７２】
（１）ＳｉＯ２原料の粒度を調節する方法
Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスのような低Ｓ溶解度ガラスの場合、ガラス融液中のＳ量は原料が溶解する初期溶融の条件に影響を受ける。Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスにおける原料の溶解過程を詳細に解析すると、まずＳｉＯ２成分の少ない初期融液が形成され、そこにＳｉＯ２原料が溶解していく。ここでガラス融液を酸性度の視点で見ると、ＳｉＯ２は酸性度が高い成分であるため初期融液は酸性度が低く、ＳｉＯ２原料の溶け込みに伴って酸性度が上昇する。Ｓはガラスの酸性度が低いほど融液に溶け込みやすいことから、初期融液の酸性度が低いほどＳを多く含むガラス融液になり易いと考えられる。言い換えれば初期の原料溶解段階でＳｉＯ２が溶解し易ければ、Ｓがガラス融液に溶け込み難くなる結果、Ｓに起因するリボイルが発生し難くなる。このような理由からＳｉＯ２原料の粒度を小さくしてＳｉＯ２原料が溶解し易くすることが望ましい。
【００７３】
具体的にはＳｉＯ２原料は、平均粒径が１８０μｍ以下、１２０μｍ以下、特に１００μｍ以下のものを使用することが好ましい。ただしＳｉＯ２原料の粒度が小さすぎると、原料を投入したときに表面のみが輻射熱により素早く溶けて、内部のＳ成分が揮発逸散し難くなる。結果としてガラス融液のＳ量が低下しないという事態を招く。そこでＳｉＯ２原料の溶解スピードが高くなりすぎないようにすることが好ましい。具体的にはＳｉＯ２原料の平均粒径は５０μｍ以上、特に６０μｍ以上であることが好ましい。ここでいう「平均粒径」とは様々な大きさの目開きの篩を用いて篩下に通る割合を測定し、目開きと篩下の通る割合のグラフを作成し、５０％量が通る目開きの大きさを意味する。
【００７４】
（２）ガラス融液中の水分量を調節する方法
本発明者等の調査では、Ｓ溶解度の低いＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスは、Ｓ溶解度の高いソーダ石灰ガラス等と異なり、単純に水分量を増加させてもガラス融液中のＳ含有量を低減することができない。ところがガラス融液中にＣｌが存在していれば、Ｓ含有量を著しく低下させることができる。この機構の詳細は不明であるが、水分とＣｌが共存するとＨＣｌガスが発生し、そのガス発生に伴いＳが揮発してガラス融液中のＳ含有量が低下すると考えられる。ガラス融液中の水分量が多いほどＳ量の低減効果が高くなる。ガラス融液中の水分量を増加させるには、含水量の高い原料を使用する、ガラス溶融の際の燃焼ガス中の水分量を増加させる、溶融ガラス中で水蒸気バブリングする等の方法を採用することができる。またガラス融液の水分量は、結晶化ガラスのβ−ＯＨ値で表すことができる。具体的な結晶化ガラスのβ−ＯＨ値は０．２／ｍｍ以上、特に０．３／ｍｍ以上、さらには０．３５／ｍｍ以上であることが好ましい。なおβ−ＯＨ値とは、以下の式により算出される値である。
【００７５】
β−ＯＨ値（／ｍｍ）＝｛ｌｏｇ（Ｔ３８５０／Ｔ３５００）｝／ｔ
Ｔ３８５０： ３８５０ｃｍ−１の透過率
Ｔ３５００： ３５００ｃｍ−１付近の吸収帯の最低透過率
ｔ： 試料の板厚（ｍｍ）
【００７６】
（３）バッチ溶解の温度を最適化する方法
バッチ溶解温度をｌｏｇη＝２．３〜３．０となる温度、特にｌｏｇη＝２．３〜２．９となる温度、さらにはｌｏｇη＝２．４〜２．９となる温度に設定することが望ましい。ここでηはｄＰａ・ｓである。バッチ溶解温度が高いと、バッチが溶けやすい状態となり、原料を投入したときに表面のみが輻射熱により素早く溶けて、内部のＳ成分が揮発逸散し難くなる。一方、バッチ溶解温度が低いとＳｉＯ２原料が溶けにくくなることから、酸性度の低い初期融液が形成され、Ｓ含有量が多くなりやすい。なおバッチ溶解温度は、ガラス溶融炉内に投入されたガラス原料バッチ付近の側壁を、放射温度計を用いて測定することができる。
【００７７】
（４）溶融効率を最適化する方法
溶融時間を長くすれば、ガラス融液中の未清澄泡を除去することが可能になる。またＳ量を低減することができる。ただし長時間の溶融は生産性を低下させ、安価なガラスを提供することが難しくなる。また溶融時間が長くなりすぎると、揮発によってガラス表面に異質層が形成されやすくなる。既述の通り、Ｓ溶解度の低いガラスでは組成変化といった僅かな状態の変化によってＳが容易にガス化する。このような事情から、溶融時間を適切に管理することが望ましい。溶融時間の指標として、溶融効率（溶融面積／流量）を採用することができる。具体的には、溶融効率は１．０〜５．０ｍ２／（ｔ／ｄａｙ）、特に１．５〜４．５ｍ２／（ｔ／ｄａｙ）であることが好ましい。
【実施例】
【００７８】
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
【００７９】
表１は本発明の実施例（試料Ｎｏ．２〜６、９〜１２）及び比較例（試料Ｎｏ．１、７、８）を示している。
【００８０】
【表１】
【００８１】
各試料は次のようにして調製した。
【００８２】
まず表１の組成となるように、珪砂、アルミナ、炭酸リチウム、硝酸バリウム、酸化マグネシウム、硝酸ソーダ、酸化チタン、酸化ジルコニウム等を調合し、さらに表に示す割合でＮａＣｌ、ＳｎＯ２及びＣｅＯ２を添加して均一に混合した。その後、この原料バッチを酸素燃焼による耐火物窯（連続生産用タンク窯）に入れ、溶解効率２．５ｍ２／（ｔ／ｄａｙ）で溶解した。なお表中の試料Ｎｏ．１〜３および９〜１２のＣｌ量「＜５０ｐｐｍ」は、不純物として含まれるＣｌ量が５０ｐｐｍ未満であることを示している。
【００８３】
次いで白金のスターラーによりガラス融液を攪拌した後、４ｍｍの厚さにロール成形し、さらに徐冷炉内で室温まで冷却した。
【００８４】
その後、所定の長さに切断して得られた結晶性ガラス試料について、ガラス中のＳＯ３量、Ｃｌ量、ＳｎＯ２量及びＣｅＯ２量を分析した。また撹拌によるリボイル発生の有無を評価した。結果を表１に示す。
【００８５】
表から明らかなように、原料中に含まれるＳＯ３量が１５０ｐｐｍ以下、或いはガラス中のＳＯ３量が１０ｐｐｍ以下である本発明の実施例は、撹拌によるリボイルが発生しなかった。
【００８６】
またガラス中のＳＯ３量が５ｐｐｍ未満のものは、製品泡が明らかに少なかった。試料Ｎｏ．４とＮｏ．６、試料Ｎｏ．１０とＮｏ．１２を比較すると、ガラス中のＳＯ３量が少ない方が製品泡は少ない。リボイルは主として撹拌時に生じるが、これ以外にも耐火物の界面などで僅かながら発生する。ガラス中のＳＯ３量が少ないと、この僅かに発生するリボイルも抑制できると考えられる。そのため、ガラス中のＳＯ３を５ｐｐｍ未満に抑えることができれば、さらに品位の高いガラスを得ることができることが分かる。
【００８７】
なおガラス中のＳＯ３量は、分析試料をＮａ２ＣＯ３でアルカリ融解して浸漬し、濾紙にて濾過し、次いでその液をイオン交換樹脂で撹拌し、再び濾過した後、イオンクロマトグラフィーにて測定することにより求めた値である。
【００８８】
ガラス中のＣｌ量、ＳｎＯ２量及びＣｅＯ２量は、板状に成形した試料を鏡面研磨し、蛍光Ｘ線分析装置により分析して得た値である。
【００８９】
撹拌によるリボイル発生の有無は、白金スターラーによる攪拌前に採取したガラスと成形後のガラスの泡数をそれぞれｋｇあたりの泡個数に換算し、成形後のガラスの泡数の個数の方が攪拌前のガラスの個数の２倍以上の場合にリボイルが生じていると評価した。
【００９０】
製品泡は、板状試料の側面から光を当てて泡を目視で観察し、ｋｇあたりの泡個数に換算したものである。
【００９１】
続いて結晶性ガラス試料を電気炉に入れ、各々次に述べる２つのスケジュールで熱処理を行って結晶化した後、炉冷した。
【００９２】
（１）核形成：７８０℃−２時間 → 結晶成長：９００℃−３時間
（２）核形成：７８０℃−２時間 → 結晶成長：１１６０℃−１時間
なお昇温速度は、室温から核形成温度までを３００℃／ｈ、核形成温度から結晶成長温度までを１００〜２００℃／ｈとした。
【００９３】
得られた各試料について、主結晶及び外観について評価した。また（１）のスケジュールで作製した透明な結晶化ガラス試料については、さらにβ−ＯＨ値及び４００ｎｍにおける透過率を測定した。
【００９４】
その結果、何れの試料も、スケジュール（１）で熱処理した時は、β−石英固溶体を主結晶として析出する透明な結晶化ガラスが得られた。スケジュール（２）で熱処理した時は、β−スポジュメン固溶体を主結晶として析出する白色不透明な結晶化ガラスが得られた。
【００９５】
またＣｅＯ２を含まず、しかもＬｉ２Ｏを３％以上含有する試料Ｎｏ．４、５は高い透過率が得られた。また３．７≦Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯ≦４．５の範囲内に調製されたＮｏ．９〜１２についても、ＳｎＯ２を含有しているにも関わらず、高い透過率が得られた。
【００９６】
なお主結晶はＸ線回折装置を用いて評価した。
【００９７】
外観は目視にて観察した。
【００９８】
β−ＯＨ値は、３ｍｍ厚にして鏡面研磨した板状試料を、赤外分光光度計（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ ＳｐｅｃｔｒｕｍＧＸ）を用いて測定した。
【００９９】
４００ｎｍにおける透過率は１．１ｍｍ厚にして鏡面研磨した板状試料を、分光光度計（ＵＶ３１００ＰＣ）を用いて測定した。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスは種々の用途に利用することができる。具体的には石油ストーブや薪ストーブ等の前面窓、カラーフィルターやイメージセンサー用基板等のハイテク製品用基板、電磁調理器やガス調理器等のトッププレート用基板、防火戸用窓ガラス、液晶プロジェクタ等の投影機や照明の光源ランプに使用される反射鏡基材、電子部品やプラズマディスプレイパネルの熱処理用セッター、電子レンジ用棚板、電子部品や精密機械部品等を例示することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３を実質的に含有しないＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスであって、Ｃｌ、ＣｅＯ２及びＳｎＯ２の少なくとも１種を含有するとともに、Ｓ含有量がＳＯ３換算で１０ｐｐｍ以下であることを特徴とするＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラス。
【請求項２】
Ｃｌを２００〜１５００ｐｐｍ含有することを特徴とする請求項１に記載のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラス。
【請求項３】
ＣｅＯ２を実質的に含有せず、且つＳｎＯ２を０．１〜０．５質量％含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラス。
【請求項４】
質量百分率で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １２〜３０％、Ｌｉ２Ｏ １〜６％、ＭｇＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜８％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＴｉＯ２ ０〜８％、ＺｒＯ２ ０〜７％、Ｐ２Ｏ５ ０〜７％含有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラス。
【請求項５】
Ａｌ２Ｏ３を２０．５〜３０質量％、ＳｎＯ２を０．１〜０．５質量％含有し、且つ質量比で３．７≦Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯ≦４．５の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜４の何れか記載のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラス。
【請求項６】
Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３を実質的に含有しないＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法であって、ガラス原料バッチに塩化物、Ｃｅ化合物及びＳｎ化合物の少なくとも１種を添加するとともに、ガラス原料中に含まれるＳ含有量をＳＯ３換算で１５０ｐｐｍ以下に制限することを特徴とするＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法。
【請求項７】
ガラス原料バッチ１００質量％に対して、塩化物をＣｌ換算で０．０４〜０．３質量％添加することを特徴とする請求項６に記載のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法。
【請求項８】
Ｃｅ化合物を添加せず、且つＳｎＯ２を０．１〜０．５質量％添加することを特徴とする請求項６又は７に記載のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法。
【請求項９】
質量百分率で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １２〜３０％、Ｌｉ２Ｏ １〜６％、ＭｇＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜８％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＴｉＯ２ ０〜８％、ＺｒＯ２ ０〜７％、Ｐ２Ｏ５ ０〜７％含有するガラスとなるようにガラス原料バッチを調合することを特徴とする請求項６〜８の何れかに記載のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法。
【請求項１０】
Ａｌ２Ｏ３を２０．５〜３０質量％、ＳｎＯ２を０．１〜０．５質量％含有し、且つ質量比で３．７≦Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯ≦４．５の関係を満たすガラスとなるようにガラス原料バッチを調合することを特徴とする請求項６〜９の何れかに記載のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法。
【請求項１１】
タンク窯でガラスを溶融することを特徴とする請求項６〜１０の何れかに記載のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法。
【請求項１】
Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３を実質的に含有しないＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスであって、Ｃｌ、ＣｅＯ２及びＳｎＯ２の少なくとも１種を含有するとともに、Ｓ含有量がＳＯ３換算で１０ｐｐｍ以下であることを特徴とするＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラス。
【請求項２】
Ｃｌを２００〜１５００ｐｐｍ含有することを特徴とする請求項１に記載のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラス。
【請求項３】
ＣｅＯ２を実質的に含有せず、且つＳｎＯ２を０．１〜０．５質量％含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラス。
【請求項４】
質量百分率で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １２〜３０％、Ｌｉ２Ｏ １〜６％、ＭｇＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜８％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＴｉＯ２ ０〜８％、ＺｒＯ２ ０〜７％、Ｐ２Ｏ５ ０〜７％含有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラス。
【請求項５】
Ａｌ２Ｏ３を２０．５〜３０質量％、ＳｎＯ２を０．１〜０．５質量％含有し、且つ質量比で３．７≦Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯ≦４．５の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜４の何れか記載のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラス。
【請求項６】
Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３を実質的に含有しないＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法であって、ガラス原料バッチに塩化物、Ｃｅ化合物及びＳｎ化合物の少なくとも１種を添加するとともに、ガラス原料中に含まれるＳ含有量をＳＯ３換算で１５０ｐｐｍ以下に制限することを特徴とするＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法。
【請求項７】
ガラス原料バッチ１００質量％に対して、塩化物をＣｌ換算で０．０４〜０．３質量％添加することを特徴とする請求項６に記載のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法。
【請求項８】
Ｃｅ化合物を添加せず、且つＳｎＯ２を０．１〜０．５質量％添加することを特徴とする請求項６又は７に記載のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法。
【請求項９】
質量百分率で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １２〜３０％、Ｌｉ２Ｏ １〜６％、ＭｇＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜８％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＴｉＯ２ ０〜８％、ＺｒＯ２ ０〜７％、Ｐ２Ｏ５ ０〜７％含有するガラスとなるようにガラス原料バッチを調合することを特徴とする請求項６〜８の何れかに記載のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法。
【請求項１０】
Ａｌ２Ｏ３を２０．５〜３０質量％、ＳｎＯ２を０．１〜０．５質量％含有し、且つ質量比で３．７≦Ｌｉ２Ｏ＋０．７４１ＭｇＯ＋０．３６７ＺｎＯ≦４．５の関係を満たすガラスとなるようにガラス原料バッチを調合することを特徴とする請求項６〜９の何れかに記載のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法。
【請求項１１】
タンク窯でガラスを溶融することを特徴とする請求項６〜１０の何れかに記載のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法。
【公開番号】特開２０１２−１２２９０（Ｐ２０１２−１２２９０Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８６１１（Ｐ２０１１−１１８６１１）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
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