説明

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

【課題】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、並びに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。
【解決手段】質量百分率でSiO2 55.0〜65.0%、Al23 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−Al23−SiO2系結晶性ガラス及び結晶化ガラス。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、MgO−Al23−SiO2系結晶性ガラス、及びMgO−Al23−SiO2系結晶化ガラス、並びにこれらの結晶性ガラス及び結晶化ガラスの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
建築物の外装材及び内装材や、家具のトッププレート材及びオフィステーブルのトッププレート材に使用される結晶化ガラスには、化学的耐久性や機械的強度が高いこと、美しい外観を呈すること、及び安価に供給できることが求められている。このような結晶化ガラスとして、従来より種々の結晶化ガラスが提案されている。
【0003】
この代表例として、溶融ガラスを所望の形状に成形した後、結晶化熱処理することによって得られ、主結晶として、少なくともK(Li,Al)3(Al,Si)410(OH,F)2 (Lepidolite)、KLiMg2Si4102 (Tainiolite)、Li2Al2Si310、LiAlSi38、LixAlxSi3-x6(Virgilite)、β−LiAlSi26(β−スポジュメン固溶体Li2O・Al23・nSiO2[ただしn≧4])、Mg2Al4Si518(μ−cordierite)、KMg3(Si3AlO10)(OH)2(Phlogopite)、及びKMgAlSi410(OH)2(Leucophyllite)から選ばれる結晶の一種または二種以上を析出してなり、良好な化学的耐久性及び機械的強度を有する結晶化ガラスが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
一方、結晶化ガラスの生産方法としては、連続成形加工装置を用いた連続成形生産方法がある(例えば、特許文献2参照)。この生産方法によれば、従来要していた結晶化前のアニール工程を省略することができ、工程の簡略化、コスト低減を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2007−126299号公報
【特許文献2】特開2005−041726号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1に開示の結晶化ガラスは、主結晶の熱膨張係数があまり大きくないため、結晶化ガラスと共に用いられる他の建材(例えば、コンクリート)の熱膨張係数との差が大きく、建材として適当でない場合がある。
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。
【0007】
本発明は、上記の従来技術の諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。
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。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは種々の研究を行った結果、以下の手段により上記目的が達成できることを見出し、本発明として提案するものである。
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%、Al23 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−Al23−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%、Al23 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%、P25 0〜0.2%、Rb2O 1.0〜2.0%、Cs2O 0.1〜0.5%、MnO2 0.2〜0.8%、Fe23 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−Al23−SiO2系結晶性ガラスである。
【0009】
<3> 質量百分率でSiO2 55.0〜65.0%、Al23 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−Al23−SiO2系結晶化ガラスである。
<4> 各成分の質量含有量がSiO2 50.0〜60.0%、Al23 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%、P25 0〜0.2%、Rb2O 1.0〜2.0%、Cs2O 0.1〜0.5%、MnO2 0.2〜0.8%、Fe23 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−Al23−SiO2系結晶化ガラスである。
【0010】
<5> 少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)26(Diopside)、 MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si820(OH)!8H2O(Hydroxyapophyllite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410(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<3>又は<4>に記載のMgO−Al23−SiO2系結晶化ガラスである。
<6> <1>又は<2>に記載のMgO−Al23−SiO2系結晶性ガラスから、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)26(Diopside)、 MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si820(OH)!8H2O(Hydroxyapophyllite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410(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−Al23−SiO2系結晶化ガラスである。
【0011】
<7> 質量百分率でSiO2 55.0〜65.0%、Al23 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−Al23−SiO2系結晶性ガラスの製造方法である。
<8> 前記A工程が、各成分の質量含有量がSiO2 50.0〜60.0%、Al23 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%、P25 0〜0.2%、Rb2O 1.0〜2.0%、Cs2O 0.1〜0.5%、MnO2 0.2〜0.8%、Fe23 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−Al23−SiO2系結晶性ガラスの製造方法である。
【0012】
<9> 質量百分率でSiO2 55.0〜65.0%、Al23 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−Al23−SiO2系結晶化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%、Al23 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%、P25 0〜0.2%、Rb2O 1.0〜2.0%、Cs2O 0.1〜0.5%、MnO2 0.2〜0.8%、Fe23 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−Al23−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)26(Diopside)、 MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si820(OH)!8H2O(Hydroxyapophyllite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410(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−Al23−SiO2系結晶化ガラスの製造方法である。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、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ができる。また、本発明によれば、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ができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
≪結晶性ガラス及び結晶化ガラス≫
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%、Al23 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。
【0015】
本発明の結晶性ガラス及び結晶化ガラスの組成範囲を、上記のように限定した理由を以下に示す。以下、特に断りのない限り「%」は「質量%」を意味する。
【0016】
SiO2の含有量は55.0〜65.0%、好ましくは55.0〜60.0%である。SiO2が55.0%より少ないと、結晶化物の化学的耐久性が悪くなる場合があり、また、結晶化熱処理時にガラスが変形し易くなる。一方、SiO2が65.0%より多いと、ガラス溶融温度が高くなり作業上不利となる場合があり、また、結晶化熱処理時に亀裂が入ったり割れたりする場合がある。
【0017】
Al23の含有量は8.0〜14.0%、好ましくは10.0〜14.0%である。Al23が8.0%より少ないと、結晶化しにくくなる場合があり、また、結晶化熱処理時に亀裂が入ったり割れたりする場合がある。一方、Al23が14.0%より多いと、ガラス溶融が困難となり失透温度が上昇する場合があり、また、結晶化熱処理時に亀裂が入ったり割れたりする場合がある。
【0018】
MgOの含有量は10.0〜20.0%、好ましくは10.0〜15.0%である。MgOが10.0%より少ないと、ガラスの溶融温度が高くなり結晶化しにくくなる場合があり、また、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)の結晶が析出しにくい場合がある。さらに、結晶化熱処理時のガラス形状保持が困難となり変形し易く、また、結晶化熱処理時に亀裂が入ったり割れたりする場合がある。一方、MgOが20.0%より多いと、失透温度が上昇する場合がある。
【0019】
CaOの含有量は1.5〜6.0%、好ましくは2.0〜5.0%である。CaOは1.5%より少ないと、Ca(Mg,Al)(Si,Al)26(Diopside)結晶が析出しにくく、また、結晶化熱処理時のガラス形状保持が困難となり変形し易く、また、結晶化熱処理時に亀裂が入ったり割れたりする場合がある。一方、CaOが6.0%より多いと、Diopside以外の結晶が析出し易い。
【0020】
Li2Oの含有量は1.0〜2.2%、好ましくは1.0〜1.8%である。Li2Oはフラックスとして有効だが、1.0%より少ないとフラックスの効果が小さくなり、溶解性が悪くなり、また、板状への成形性に劣る。また、1.0%より少ないとK(Li,Al)3(Si,Al)410(Lepidolite−3T)結晶が析出しにくい。
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。
【0021】
Na2Oの含有量は0.7〜3.0%である。Na2Oはフラックスとして有効だが、0.7%より少ないとフラックスの効果が小さく、3.0%より多いと結晶化熱処理時のガラス形状保持が困難となり変形し易く、また、化学的耐久性が悪化する。
【0022】
2Oの含有量は2.5〜4.0%である。K2Oはフラックスとして有効だが、2.5%より少ないとフラックスの効果が小さく、4.0%より多いと結晶化熱処理時のガラス形状保持が困難となり変形し易く、また、化学的耐久性が悪化する。
【0023】
Fの含有量は1.5〜3.0%である。Fは、結晶化を促進し、また、フラックスとして有効だが、1.5%より少ないと、結晶化を促進する効果が小さく、また、フラックスの効果が小さい。一方、Fが3.0%より多いと、溶解炉の耐火物に対する侵食が激しい。
【0024】
本発明の結晶性ガラスは、上記の組成を有することにより、短時間で結晶化することができ、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ことができる。
【0025】
また、本発明の結晶化ガラスは、上記のごとく、アルカリ金属酸化物であるLi2O、Na2O、K2Oの含有量が総じて少ないので、優れた化学的耐久性を有する。
【0026】
本発明の結晶性ガラス及び結晶化ガラスは、上記組成に加え、BaO、P25、Rb2O、Cs2O、MnO2、Fe23を含有してもよい。
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。
25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、Fe23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。
【0027】
本発明の結晶性ガラス及び結晶化ガラスは、清澄剤として、1%未満の範囲内であれば、As23、Sb23の何れかが含まれていても構わない。また、3%未満のV25、Cr23、MnO2、Fe23、CoO、NiO、CuO等が、着色剤として含まれていても構わない。
【0028】
本発明の結晶性ガラス及び結晶化ガラスは、各成分の質量含有量がSiO2 50.0〜60.0%、Al23 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%、P25 0〜0.2%、Rb2O 1.0〜2.0%、Cs2O 0.1〜0.5%、MnO2 0.2〜0.8%、Fe23 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%を占めるものであることが好ましい。
【0029】
上記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することにより、本発明の結晶性ガラス及び結晶化ガラスにおけるSiO2、Al23、MgO、Li2O、Na2O、K2O、Fの各含有量の一部または全部を、結晶性ガラス及び結晶化ガラスに含有させることができる。さらに、P25、Rb2O、Cs2O、MnO2、Fe23を結晶性ガラス及び結晶化ガラスに含有させることができる。
【0030】
上記リチア雲母又はリチウムを含有する廃棄物は、全ガラス原料に対して質量百分率で25〜50%を占めることが好ましい。50%を超えると全ガラス原料の組成調整が難しくなり、25%未満だと製造コスト抑制の効果が薄くなる。
【0031】
本発明の結晶化ガラスは、主結晶としてCa(Mg,Al)(Si,Al)26(Diopside)、 MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si820(OH)!8H2O(Hydroxyapophyllite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410(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が好ましい。
【0032】
本発明の結晶化ガラスは、上記の結晶種の少なくとも一種を有することにより、機械的強度が優れ、また、建材用結晶化ガラスとして好適な熱膨張係数を有する。
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。
【0033】
本発明の結晶化ガラスは、短時間で結晶化することができ、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ことができる理由により、Ca(Mg,Al)(Si,Al)26(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KMg3(Si3Al)O10(OH)2(Biotite−1M)、及びKMg3(Si3Al)O10(OH)2(Phlogopite−2M1)を含むものが好ましく、Ca(Mg,Al)(Si,Al)26(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、及びMgSiO3(Clinoenstatite)を含むものがより好ましい。
【0034】
≪結晶性ガラス及び結晶化ガラスの製造方法≫
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。
【0035】
本発明の結晶性ガラスは、結晶化速度が速く、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ものであるので、本発明の結晶化ガラスの製造に好適に用いることができる。
【0036】
本発明の結晶性ガラス及び結晶化ガラスの製造方法においては、SiO2 55.0〜65.0%、Al23 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ガラス原料を用いる。
【0037】
上記のガラス原料としては、成分組成がSiO2 50.0〜60.0%、Al23 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%、P25 0〜0.2%、Rb2O 1.0〜2.0%、Cs2O 0.1〜0.5%、MnO2 0.2〜0.8%、Fe23 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好適に用いられる。当該廃棄物としては、例えば、希少金属の採掘で出た鉱山廃棄物が挙げられる。
【0038】
前記リチア雲母又はリチウムを含有する廃棄物は、全ガラス原料の25〜50%用いられることが好ましい。50%を超えると、全ガラス原料の組成調整が難しくなり、25%未満だと、製造コスト抑制の効果が薄くなる。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は、環境保全の観点からも好ましいことである。
【0039】
以下、本発明の結晶性ガラス及び結晶化ガラスの製造方法における各工程を説明する。
【0040】
A工程は、SiO2 55.0〜65.0%、Al23 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工程である。
【0041】
前記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場合は、リチア雲母又はリチウムを含有する廃棄物を撹拌し(A−1工程)、次いで、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、上記組成となるようにガラス原料を調合する(A−2工程)。
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、P25 0〜0.2%、Rb2O 0〜0.8%、Cs2O 0〜0.2%、MnO2 0〜0.3%、Fe23 0〜0.2%をガラス原料に含有させることができる。
【0042】
A工程において、着色剤として、V25、Cr23、MnO2、Fe23、CoO、NiO、CuO等の遷移元素の酸化物を添加することができる。また、清澄剤として、As23、Sb23を添加することができる。
【0043】
B工程は、A工程で得られたガラス原料を溶融し、溶融ガラスを得る工程である。例えば、坩堝窯、デイタンク窯、又はタンク窯などの溶融装置を用いて、当技術分野において公知の方法を適用し、溶融ガラスを得ることができる。
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。
【0044】
C工程は、B工程で得られた溶融ガラスを成形し、結晶性ガラスを得る工程である。溶融ガラスを成形する方法としては、特に制限されず、当技術分野において公知の方法を適用し、例えば、帯状板に圧延成形することができる。
【0045】
D工程は、C工程で得られた結晶性ガラスを熱処理して、結晶を析出させ成長させることにより、結晶化ガラスとする工程である。結晶化熱処理により、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)26(Diopside)、 MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si820(OH)!8H2O(Hydroxyapophyllite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410(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が好ましい。
【0046】
D工程の結晶化熱処理の昇温速度、保持温度、保持時間は特に制限されず、所望の結晶が充分に析出し成長しうる条件を適宜選択することができる。生産性の観点からは、昇温速度は速いことが好ましく、保持時間は短いことが好ましい。
【0047】
本発明の結晶化ガラスの製造方法は、結晶化前のアニール工程を要さず、特開2005−041726号公報に記載の結晶化ガラスの連続成形加工装置を用いた連続成形生産方法とすることができ、工程の簡略化、コスト低減を図ることができる。
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。
【0048】
本発明の結晶化ガラスの製造方法を用いて得られた結晶化ガラスは、切断、研磨、表面加工などの後加工を施して、建材や家具のトッププレート材などの用途に供することができる。
【実施例】
【0049】
以下に実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は以下に示す実施例に限定されるものではない。特に断りのない限り「%」は「質量%」を意味する。
【0050】
各実施例及び比較例において、リチア雲母又はリチウムを含有する廃棄物を全ガラス原料に対して25〜45%用い、表1及び表2に示す各試料番号の組成になるようにガラス原料を調合した。用いたリチア雲母又はリチウムを含有する廃棄物は、入手した時期によって組成に多少のばらつきがあったが、含まれる各成分は下記の組成(質量含有量)の範囲であった。
SiO2 ……………53〜58%
Al23 ……………21〜26%
MgO ……………0〜0.3%
Li2O ……………3.2〜4.6%
Na2O ……………1.7〜2.5%
2O ……………7.0〜8.8%
F ……………4.2〜5.5%
25 ……………0.07〜0.15%
Rb2O ……………1.2〜1.8%
Cs2O ……………0.1〜0.3%
MnO2 ……………0.3〜0.7%
Fe23 ……………0.15〜0.35%
【0051】
[実施例1]
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)26(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410(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。
【0052】
[実施例2]
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)26(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si820(OH)!8H2O(Hydroxyapophyllite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410 (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。
【0053】
[実施例3]
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)26(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si820(OH)!8H2O(Hydroxyapophyllite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410 (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。
【0054】
[実施例4]
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)26(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410(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。
【0055】
[実施例5]
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)26(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410(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。
【0056】
[実施例6]
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)26(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410(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。
【0057】
[実施例7]
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)26(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410(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。
【0058】
[実施例8]
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)410(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。
【0059】
[実施例9]
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)26(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410(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。
【0060】
[実施例10]
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)26(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。
【0061】
[比較例1]
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)410(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。
【0062】
[比較例2]
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。
【0063】
[比較例3]
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)26(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si820(OH)!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。
【0064】
[比較例4]
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。
【0065】
[比較例5]
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。
【0066】
[比較例6]
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)26(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410(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LiAlSi26(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LiAlSi26(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。
【0067】
[比較例7]
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)26(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410(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。
【0068】
[比較例8]
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)26(Diopside)、MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410(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。
【0069】
[比較例9]
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)410(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。
【0070】
表1及び表2に、実験例1〜10、及び比較例1〜9の試料の成分組成、結晶相、結晶成長温度/時間、機械的強度、色調、熱膨張係数、耐酸性、耐アルカリ性を示す。
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)26(Diopside)
B:MgSiO3(Enstatite)
C:MgSiO3(Clinoenstatite)
D:KCa4Si820(OH)!8H2O(Hydroxyapophyllite)
E:K(Li,Al)3(Si,Al)410(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)
【0071】
ここで、結晶種は、X線回折により評価した。
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。
【0072】
【表1】

【0073】
【表2】

【0074】
表1及び表2に示す通り、本発明の結晶化ガラスは、短時間で結晶化し、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、優れた化学的耐久性を有する。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
質量百分率でSiO2 55.0〜65.0%、Al23 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−Al23−SiO2系結晶性ガラス。
【請求項2】
各成分の質量含有量がSiO2 50.0〜60.0%、Al23 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%、P25 0〜0.2%、Rb2O 1.0〜2.0%、Cs2O 0.1〜0.5%、MnO2 0.2〜0.8%、Fe23 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−Al23−SiO2系結晶性ガラス。
【請求項3】
質量百分率でSiO2 55.0〜65.0%、Al23 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−Al23−SiO2系結晶化ガラス。
【請求項4】
各成分の質量含有量がSiO2 50.0〜60.0%、Al23 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%、P25 0〜0.2%、Rb2O 1.0〜2.0%、Cs2O 0.1〜0.5%、MnO2 0.2〜0.8%、Fe23 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−Al23−SiO2系結晶化ガラス。
【請求項5】
少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)26(Diopside)、 MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si820(OH)!8H2O(Hydroxyapophyllite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410(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−Al23−SiO2系結晶化ガラス。
【請求項6】
請求項1又は請求項2に記載のMgO−Al23−SiO2系結晶性ガラスから、少なくともCa(Mg,Al)(Si,Al)26(Diopside)、 MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si820(OH)!8H2O(Hydroxyapophyllite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410(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−Al23−SiO2系結晶化ガラス。
【請求項7】
質量百分率でSiO2 55.0〜65.0%、Al23 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−Al23−SiO2系結晶性ガラスの製造方法。
【請求項8】
前記A工程が、
各成分の質量含有量がSiO2 50.0〜60.0%、Al23 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%、P25 0〜0.2%、Rb2O 1.0〜2.0%、Cs2O 0.1〜0.5%、MnO2 0.2〜0.8%、Fe23 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−Al23−SiO2系結晶性ガラスの製造方法。
【請求項9】
質量百分率でSiO2 55.0〜65.0%、Al23 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−Al23−SiO2系結晶化ガラスの製造方法。
【請求項10】
前記A工程が、
各成分の質量含有量がSiO2 50.0〜60.0%、Al23 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%、P25 0〜0.2%、Rb2O 1.0〜2.0%、Cs2O 0.1〜0.5%、MnO2 0.2〜0.8%、Fe23 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−Al23−SiO2系結晶化ガラスの製造方法。
【請求項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)26(Diopside)、 MgSiO3(Enstatite)、MgSiO3(Clinoenstatite)、KCa4Si820(OH)!8H2O(Hydroxyapophyllite)、K(Li,Al)3(Si,Al)410(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−Al23−SiO2系結晶化ガラスの製造方法。

【公開番号】特開2011−98863(P2011−98863A)
【公開日】平成23年5月19日(2011.5.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−254932(P2009−254932)
【出願日】平成21年11月6日(2009.11.6)
【出願人】(502295490)湖州大享玻璃制品有限公司 (6)
【出願人】(503267973)大享容器工業股▲分▼有限公司 (4)
【Fターム(参考)】