專利名稱：結(jié)晶化的玻璃物品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可用作建筑物內(nèi)外裝飾材料的結(jié)晶化的玻璃物品。
背景技術(shù)：
結(jié)晶化的玻璃物品是通過(guò)多個(gè)玻璃小體熔融一體化后，析出結(jié)晶形成的。所述玻璃小體具有如下性質(zhì)，在高于軟化點(diǎn)的溫度對(duì)玻璃小體進(jìn)行熱處理時(shí)，玻璃小體軟化變形的同時(shí)會(huì)從其表面向內(nèi)部析出針狀結(jié)晶。該結(jié)晶化的玻璃物品的針狀結(jié)晶朝向各個(gè)方向，具有獨(dú)特的表面紋理，因而被廣泛用作建筑物的內(nèi)外裝飾材料。
該結(jié)晶化的玻璃物品是將粒徑為2～5mm的玻璃小體攤放在耐火模框內(nèi)，通過(guò)熱處理使其結(jié)晶化制成的板狀體。(例如參見(jiàn)專利文獻(xiàn)1特開(kāi)昭48-78217號(hào)公報(bào))專利文獻(xiàn)1所記載的結(jié)晶化的玻璃物品因厚度大于等于15mm而過(guò)重，施工時(shí)或搬運(yùn)時(shí)的操作中需要很大的勞力。另外，切割加工時(shí)需要專用的切割加工機(jī)，所以在施工現(xiàn)場(chǎng)不能進(jìn)行切割加工，而需要在工廠中預(yù)先實(shí)施切割加工。
若將該結(jié)晶化的玻璃物品制成厚度小于等于10mm，雖然可以改善上述問(wèn)題，但是不能得到平滑的表面，并且為了得到良好的外觀品質(zhì)，需要進(jìn)行表面研磨。另外，厚度小于等于10mm的結(jié)晶化的玻璃物品的問(wèn)題是，因厚度薄而導(dǎo)致其破壞強(qiáng)度小，在表面研磨時(shí)易于破損而使其成品率降低，從而增加了其制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種成本低的結(jié)晶化的玻璃物品，其施工時(shí)或搬運(yùn)時(shí)易于操作，可以用玻璃切刀切割，無(wú)需表面研磨即可獲得良好的外觀品質(zhì)，達(dá)到提供廉價(jià)的結(jié)晶化的玻璃物品的目的。
本發(fā)明的結(jié)晶化的玻璃物品是厚度小于等于10mm的結(jié)晶化的玻璃物品，其特征為，其是通過(guò)玻璃小體A(多個(gè))和玻璃小體B(多個(gè))熔融一體化后析出結(jié)晶形成的；所述玻璃小體A和所述玻璃小體B均具有在高于其軟化點(diǎn)的溫度進(jìn)行熱處理時(shí)，在玻璃小體軟化變形的同時(shí)會(huì)從其表面向內(nèi)部析出針狀結(jié)晶的性質(zhì)；玻璃小體A和玻璃小體B的平均粒徑都小于等于2mm，并且熱處理后，玻璃小體B的結(jié)晶度低于玻璃小體A。
本發(fā)明的結(jié)晶化玻璃物品的厚度小于等于10mm，所以比較輕，施工時(shí)或搬運(yùn)時(shí)易于操作，并且在切割加工時(shí)，不需要專用的切割加工機(jī)，在施工現(xiàn)場(chǎng)用玻璃刀等通用的切割工具就可以進(jìn)行切割。另外，因結(jié)晶化的玻璃物品的重量輕，不需要安裝固定裝置，可以通過(guò)粘合劑安裝(整體粘貼)或通過(guò)框架安裝(嵌入四邊框架)。
特別是在結(jié)晶化的玻璃物品的厚度大于等于2mm時(shí)，其機(jī)械強(qiáng)度高，所以是優(yōu)選的。優(yōu)選的厚度范圍為2～8mm。
另外，本發(fā)明的結(jié)晶化的玻璃物品是通過(guò)玻璃小體A(多個(gè))和玻璃小體B(多個(gè))熔融一體化后析出結(jié)晶形成的；所述玻璃小體A和所述玻璃小體B均具有在高于軟化點(diǎn)的溫度進(jìn)行熱處理時(shí)，在玻璃小體軟化變形的同時(shí)會(huì)從其表面向內(nèi)部析出針狀結(jié)晶的性質(zhì)；熱處理后，玻璃小體B的結(jié)晶度低于玻璃小體A，同時(shí)因?yàn)椴Ａ◇wA和玻璃小體B的平均粒徑都小于等于2mm，所以得到的結(jié)晶化的玻璃物品的厚度即使小于等于10mm也可以得到平滑的表面，得到無(wú)需表面研磨的良好的外觀品質(zhì)。因此，可以省去表面研磨所需的制造成本，而得到廉價(jià)的結(jié)晶化的玻璃物品。也就是說(shuō)，本發(fā)明的結(jié)晶化的玻璃物品中，若熱處理后結(jié)晶度低的玻璃小體B在熱處理時(shí)的軟化變形量大，這樣可以提高表面的平滑性。
但是，玻璃小體A和玻璃小體B的平均粒徑大于2mm時(shí)，即使熱處理時(shí)的軟化變形量大，結(jié)晶化玻璃物品在不進(jìn)行表面研磨的情況下，其表面平滑性也不能達(dá)到良好的外觀品質(zhì)的水平。
另外，在煅燒結(jié)晶化玻璃物品時(shí)，將所述玻璃小體A和玻璃小體B混合的玻璃小體攤放在由耐火材料制的?？騼?nèi)，以使煅燒的結(jié)晶化的玻璃物品的厚度均勻，如果玻璃小體A和玻璃小體B的平均粒徑大于2mm，則混合的玻璃小體在耐火材料制的?？騼?nèi)很難鋪攤得平整、均勻，導(dǎo)致結(jié)晶化的玻璃物品的厚度偏差擴(kuò)大，所以不是優(yōu)選的。
玻璃小體A和玻璃小體B的平均粒徑的優(yōu)選范圍為0.5～1.5mm。玻璃小體A和玻璃小體B的最大粒徑為4mm，優(yōu)選為3mm，更優(yōu)選為2mm。為防止混入鐵粉等異物，優(yōu)選除去小于0.5mm的玻璃小體。
熱處理后，玻璃小體A與玻璃小體B的結(jié)晶度的差大于等于5質(zhì)量％時(shí)，在熱處理時(shí)玻璃小體B的軟化變形量增大，即使結(jié)晶化的玻璃物品的厚度小于等于5mm，在不進(jìn)行表面研磨的情況下也可以獲得良好的外觀品質(zhì)，并且因玻璃小體A形成的部分和玻璃小體B形成的部分配合在一起而出現(xiàn)花紋，所以是優(yōu)選的。特別是在結(jié)晶度的差小于等于25質(zhì)量％時(shí)，玻璃小體A與玻璃小體B的軟化變形量不會(huì)過(guò)于接近，可以得到良好的外觀品質(zhì)，所以是優(yōu)選的。結(jié)晶度的差優(yōu)選的范圍是15質(zhì)量％～25質(zhì)量％。
另外，優(yōu)選熱處理后的玻璃小體A的結(jié)晶度為25質(zhì)量％～35質(zhì)量％，因?yàn)檫@種情況下，即使結(jié)晶化玻璃物品的厚度小于等于10mm，也可以得到較滿意的機(jī)械強(qiáng)度。另外，所述結(jié)晶度是按下述方法測(cè)定的。即通過(guò)攤放法使粒徑為1～5mm的玻璃小體形成結(jié)晶，然后粉碎所得到的結(jié)晶化的玻璃，根據(jù)Ohlberg-Stricler法，使用粉末X射線衍射裝置進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算。
玻璃小體B相對(duì)于玻璃小體A的質(zhì)量比(＝玻璃小體B/玻璃小體A)優(yōu)選為10％～1000％，玻璃小體B相對(duì)于玻璃小體A的質(zhì)量比小于10％時(shí)，由于在熱處理時(shí)玻璃小體B的軟化變形量小，這樣在不進(jìn)行表面研磨的情況下就得不到良好的外觀品質(zhì)。并且板狀的結(jié)晶化的玻璃物品容易發(fā)生彎曲。
玻璃小體B相對(duì)于玻璃小體A的質(zhì)量比大于1000％時(shí)，結(jié)晶化的玻璃物品的機(jī)械強(qiáng)度降低，并且在應(yīng)用時(shí)，因透明而易于看到物品的主體或粘合劑，所以不是優(yōu)選的。玻璃小體B相對(duì)于玻璃小體A的質(zhì)量比優(yōu)選的范圍是11％～900％，更優(yōu)選的范圍是25％～400％。
本發(fā)明的結(jié)晶化的玻璃物品優(yōu)選使用10質(zhì)量％～90質(zhì)量％的玻璃小體A和90質(zhì)量％～10質(zhì)量％的玻璃小體B，除這些玻璃小體之外，還可以添加熱處理后結(jié)晶度低于玻璃小體A的玻璃小體。
玻璃小體A的使用量?jī)?yōu)選的范圍是20質(zhì)量％～80質(zhì)量％，更優(yōu)選的范圍是30質(zhì)量％～70質(zhì)量％。玻璃小體B的使用量?jī)?yōu)選的范圍是80質(zhì)量％～20質(zhì)量％，更優(yōu)選的范圍是70質(zhì)量％～30質(zhì)量％。
本發(fā)明的結(jié)晶化的玻璃物品中，玻璃小體B形成的部分比玻璃小體A形成的部分易于透光，若所述玻璃小體B形成的部分在厚度為1mm時(shí)的可見(jiàn)光的平均透光率大于等于35％，則結(jié)晶化的玻璃物品的透光性得到提高，適于作為透光不透視材料而應(yīng)用于需要具有隱蔽性和藝術(shù)性的用途上。另外，本發(fā)明所說(shuō)的平均透光率是通過(guò)如下方法測(cè)定的。通過(guò)攤放法使粒徑為1～5mm的玻璃小體形成結(jié)晶，得到的結(jié)晶化的玻璃制成厚度為1mm的樣品，將該樣品進(jìn)行鏡面研磨后，用分光光度計(jì)以10×15mm的測(cè)定面積在300～700nm的波長(zhǎng)范圍進(jìn)行測(cè)定。
下面，說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)晶化的玻璃物品的制造方法。
首先，準(zhǔn)備多個(gè)2種或2種以上的玻璃小體，該玻璃小體在高于軟化點(diǎn)的溫度進(jìn)行熱處理時(shí)，在玻璃小體軟化變形的同時(shí)會(huì)從其表面向內(nèi)部析出針狀結(jié)晶。調(diào)節(jié)各玻璃小體的組成，使其結(jié)晶化后的結(jié)晶度不同。
作為玻璃小體A或玻璃小體B，可以使用具有各種不同組成的物質(zhì)，例如以質(zhì)量％計(jì)，可以使用組成為SiO240％～75％、Al2O32％～15％、CaO3％～20％、ZnO0～15％、BaO0～20％、B2O30～10％、Na2O+K2O+Li2O2％～20％，并析出作為主結(jié)晶的β-硅灰石(β-CaO·SiO2)的結(jié)晶性玻璃或組成為SiO245％～75％、Al2O30～25％、CaO1％～20％、MgO0.5％～17％、BaO0～18％、ZnO 0～18％、Na2O1％～15％、K2O0～7％、Li2O0～5％、B2O30～10％、P2O50～10％，并析出作為主結(jié)晶的透輝石(CaO·MgO·2SiO2)的結(jié)晶性玻璃。
可以通過(guò)SiO2以外的結(jié)晶組成成分控制結(jié)晶度，對(duì)于析出β-硅灰石的結(jié)晶性玻璃，可以通過(guò)減少CaO的量來(lái)降低結(jié)晶度。對(duì)于析出透輝石的結(jié)晶性玻璃，可以通過(guò)減少CaO和/或MgO的量來(lái)降低結(jié)晶度。
對(duì)于析出β-硅灰石的結(jié)晶性玻璃，玻璃小體A優(yōu)選的CaO的量為13質(zhì)量％～20質(zhì)量％，玻璃小體B優(yōu)選的CaO的量為5質(zhì)量％～10質(zhì)量％。
對(duì)于析出透輝石的結(jié)晶性玻璃，玻璃小體A優(yōu)選的CaO的量為5質(zhì)量％～15質(zhì)量％，優(yōu)選的MgO的量為3質(zhì)量％～13質(zhì)量％，玻璃小體B優(yōu)選的CaO的量為1質(zhì)量％～4質(zhì)量％，優(yōu)選的MgO的量為0.5質(zhì)量％～2.5質(zhì)量％。
另外，玻璃小體A和玻璃小體B主要由析出相同結(jié)晶的結(jié)晶性玻璃的話，顆粒和顆粒的交界處不易產(chǎn)生應(yīng)力，所以是優(yōu)選的。
除上述成分以外，還可以添加小于等于5質(zhì)量％的CeO2、Sb2O3、As2O3、SnO2、PbO、P2O5等。
然后，將準(zhǔn)備的玻璃小體A和玻璃小體B混合，攤放在耐火材料制的?？蛑?。隨后，在高于玻璃小體A和B的軟化點(diǎn)的溫度進(jìn)行熱處理，玻璃小體A和B軟化變形，并彼此熔融成一體。玻璃小體A和B幾乎同時(shí)從玻璃小體表面向內(nèi)部析出針狀結(jié)晶，但是此時(shí)兩者的結(jié)晶狀態(tài)存在差異。這樣得到的結(jié)晶化的玻璃物品中，形成了結(jié)晶度不同的多個(gè)部分，基于各部分間透光率的差而出現(xiàn)紋理。優(yōu)選所述熱處理溫度為1000～1200℃，保持時(shí)間為30分鐘～3小時(shí)。
在本發(fā)明的結(jié)晶化的玻璃物品的制造過(guò)程中，可以通過(guò)向玻璃小體的原料中添加著色氧化物，或者預(yù)先使無(wú)機(jī)顏料粉末附著于玻璃小體表面，對(duì)結(jié)晶化的玻璃物品實(shí)施著色。
實(shí)施例下面就實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)晶化玻璃物品。表1表示實(shí)施例1～3和比較例1、2。
表1

實(shí)施例1首先，于1400～1500℃，將組成如下的玻璃原料混合物熔融16小時(shí)，以質(zhì)量％計(jì)，原料混合物的組成為，SiO259.0％、Al2O37.0％、CaO18.0％、ZnO6.5％、BaO4.6％、B2O30.6％、Na2O2.0％、K2O1.0％、Li2O1.0％、Sb2O30.3％。然后，將該熔融的玻璃投入水中，進(jìn)行水淬后，將得到的水淬物分級(jí)，得到粒徑小于等于2mm(平均粒徑為1mm)的玻璃小體A。如果對(duì)該玻璃小體A進(jìn)行熱處理，可析出主結(jié)晶β-硅灰石，成為白色結(jié)晶化的玻璃，其結(jié)晶度為30質(zhì)量％，厚度為1mm時(shí)的平均透光率為23％。
另外，按照上述同樣的方法，將組成如下的玻璃原料混合物熔融，以質(zhì)量％計(jì)，該原料混合物的組成為，SiO265.0％、Al2O36.0％、CaO8.5％、ZnO4.5％、BaO12.0％、B2O30.5％、Na2O3.0％、K2O0.5％。水淬后，進(jìn)行分級(jí)，得到粒徑為1～2mm(平均粒徑為1.5mm)的玻璃小體B。如果對(duì)該玻璃小體B進(jìn)行熱處理，析出主結(jié)晶β-硅灰石，成為乳白色結(jié)晶化玻璃，其結(jié)晶度為10質(zhì)量％，厚度為1mm時(shí)的平均透光率為50％。
然后，將60質(zhì)量％的玻璃小體A和40質(zhì)量％的玻璃小體B均勻混合，攤放到莫來(lái)石制的?？騼?nèi)，然后于1100℃，熱處理2小時(shí)，得到厚度為5mm，900×1200mm的板狀結(jié)晶化的玻璃物品。
實(shí)施例2
除將80質(zhì)量％的玻璃小體A和20質(zhì)量％的玻璃小體B均勻混合，制成厚度為8mm之外，其它與實(shí)施例1同樣地制得結(jié)晶化的玻璃物品。
實(shí)施例3除將20質(zhì)量％的玻璃小體A和80質(zhì)量％的玻璃小體B混合，制成厚度為3mm之外，其它與實(shí)施例1同樣地制得結(jié)晶化的玻璃物品。
比較例1除使用100質(zhì)量％的玻璃小體A之外，其它與實(shí)施例1同樣地制造比較例的結(jié)晶化的玻璃物品。
比較例2除將60質(zhì)量％的粒徑為2～5mm(平均粒徑為3.5mm)的玻璃小體A和粒徑為2～5mm(平均粒徑為3.5mm)的玻璃小體B混合之外，其它與實(shí)施例1同樣地制造結(jié)晶化的玻璃物品。
如表1所示，實(shí)施例1～3的結(jié)晶化的玻璃物品的彎曲強(qiáng)度大，具有充分的機(jī)械強(qiáng)度，且具有平滑的表面，沒(méi)有出現(xiàn)彎曲。并且用玻璃切刀可以簡(jiǎn)單地進(jìn)行切割。
另一方面，比較例1、2的結(jié)晶化的玻璃物品雖然彎曲強(qiáng)度大，具有充分的機(jī)械強(qiáng)度，但其表面的平滑性差。尤其是比較例1的結(jié)晶化的玻璃物品中出現(xiàn)1mm到3mm的凸?fàn)顝澢?br> 析出的結(jié)晶通過(guò)粉末X射線衍射法鑒定。結(jié)晶度按如下方法測(cè)定，即通過(guò)攤放法使粒徑為1～5mm的玻璃小體形成結(jié)晶，然后，將得到的結(jié)晶化玻璃進(jìn)行粉碎，根據(jù)Ohlberg-Stricler法用粉末X射線衍射裝置測(cè)定。
彎曲強(qiáng)度通過(guò)使用10×50×250mm大小的樣品，采用3點(diǎn)彎曲法(間距200mm)測(cè)定。將表面沒(méi)有出現(xiàn)玻璃小體的凹凸、具有平滑的表面的樣品定為“○”，表面有玻璃小體的凹凸、表面平滑性差的樣品定為“×”。
結(jié)晶化玻璃物品的曲度，通過(guò)如下方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。把無(wú)彎曲的條形尺貼放在板狀體的表面上，用量隙規(guī)測(cè)定尺與表面之間產(chǎn)生的最大縫隙，每1m距離內(nèi)，縫隙小于等于1mm的評(píng)定為良好，縫隙大于1mm的則評(píng)定為不良。
如上所述，本發(fā)明的結(jié)晶化的玻璃物品的重量輕，所以施工時(shí)或搬運(yùn)時(shí)易于操作，并且在切割加工時(shí)，不需要專用的切割加工機(jī)，在施工現(xiàn)場(chǎng)用玻璃刀等通用的切割工具就可以進(jìn)行切割，另外，不需要安裝固定裝置，可以通過(guò)粘合劑進(jìn)行安裝或通過(guò)框架進(jìn)行安裝。同時(shí)，物品的厚度即使小于等于10mm，也可以得到平滑的表面，可以在不進(jìn)行表面研磨的情況下得到良好的外觀品質(zhì)，這樣可以省去表面研磨所需的制造成本，而得到成本低的結(jié)晶化的玻璃物品。因此，本發(fā)明的結(jié)晶化的玻璃物品適合用于建筑物的內(nèi)外裝飾材料，特別適于需要具有隱蔽性和藝術(shù)性的用途上。
權(quán)利要求
1.結(jié)晶化的玻璃物品，其是厚度小于等于10mm的結(jié)晶化玻璃物品，其特征為，其是通過(guò)多個(gè)玻璃小體A和多個(gè)玻璃小體B熔融一體化后析出結(jié)晶形成的；所述玻璃小體A和所述玻璃小體B均具有以高于軟化點(diǎn)的溫度進(jìn)行熱處理時(shí)，在玻璃小體軟化變形的同時(shí)會(huì)從其表面向內(nèi)部析出針狀結(jié)晶的性質(zhì)；玻璃小體A和玻璃小體B的平均粒徑都小于等于2mm，熱處理后，玻璃小體B的結(jié)晶度低于玻璃小體A。
2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)晶化的玻璃物品，其特征為，熱處理后，所述玻璃小體A的結(jié)晶度與所述玻璃小體B的結(jié)晶度的差大于等于5質(zhì)量％。
3.如權(quán)利要求1或2所述的結(jié)晶化的玻璃物品，其特征為，所述玻璃小體B相對(duì)于所述玻璃小體A的質(zhì)量比為10％～1000％。
4.如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的結(jié)晶化的玻璃物品，其特征為，所述玻璃小體B形成的部分比所述玻璃小體A形成的部分易于透光，所述玻璃小體B形成的部分在厚度為1mm時(shí)的可見(jiàn)光的平均透光率大于等于35％。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供結(jié)晶化的玻璃物品，其施工時(shí)或搬運(yùn)時(shí)易于操作、可以用玻璃切刀切割、具有無(wú)需表面研磨的良好的外觀品質(zhì)，并且成本低。本發(fā)明的結(jié)晶化的玻璃物品是厚度小于等于10mm的結(jié)晶化的玻璃物品，其特征為，其是通過(guò)玻璃小體A(多個(gè))和玻璃小體B(多個(gè))熔融一體化后析出結(jié)晶形成的；所述玻璃小體A和所述玻璃小體B均具有以高于軟化點(diǎn)的溫度進(jìn)行熱處理時(shí)，在玻璃小體軟化變形的同時(shí)會(huì)從其表面向內(nèi)部析出針狀結(jié)晶的性質(zhì)；玻璃小體A和玻璃小體B的平均粒徑都小于等于2mm，熱處理后，玻璃小體B的結(jié)晶度低于玻璃小體A。
文檔編號(hào)C03C10/00GK1535928SQ20041003106
公開(kāi)日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2004年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月11日
發(fā)明者馬場(chǎng)康弘, 奧村哲也, 關(guān)芳和, 也 申請(qǐng)人:日本電氣硝子株式會(huì)社