JP2004323346A - 結晶化ガラス物品 - Google Patents

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Abstract

【目的】 施工時や運搬時の取扱いが容易で、ガラスカッターで切断でき、表面研磨なしに良好な外観品位を得ることができ安価な結晶化ガラス物品を提供することを目的とする。
【構成】 本発明の結晶化ガラス物品は、肉厚が１０ｍｍ以下の結晶化ガラス物品であって、軟化点よりも高い温度で熱処理すると軟化変形しながら表面から内部に向かって針状の結晶が析出する性質を有するガラス小体Ａの多数個と、軟化点よりも高い温度で熱処理すると軟化変形しながら表面から内部に向かって針状の結晶が析出する性質を有し、ガラス小体Ａよりも熱処理後の結晶化度が低いガラス小体Ｂの多数個とが融着一体化して結晶を析出してなり、ガラス小体Ａ及びガラス小体Ｂの平均粒径が２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、建築物の内外装材として使用される結晶化ガラス物品に関するものである。
軟化点よりも高い温度で熱処理すると軟化変形しながら表面から内部に向かって針状の結晶が析出する性質を有するガラス小体の多数個が融着一体化して結晶を析出してなる結晶化ガラス物品は、針状の結晶が種々の方向を向いているため、独特の表面テクスチャーを有し、建築物の内外装材として広く使用されている。
この結晶化ガラス物品は、粒径２〜５ｍｍのガラス小体を耐火性型枠内に集積し、熱処理することによって結晶化させて作製した板状体である（例えば、特許文献１参照。）。
特開昭４８−７８２１７号公報
従来、特許文献１に記載された結晶化ガラス物品は、肉厚が１５ｍｍ以上で非常に重いため施工時や運搬時の取扱いの際に多大な労力を要していた。また切断加工の際、専用の切断加工機が必要であるため、工場において予め切断加工を施す必要があり、施工現場において切断加工することが出来なかった。
また、この結晶化ガラス物品の肉厚を１０ｍｍ以下にすれば、前記の問題点は改善できるものの、平滑な表面を得ることができず、良好な外観品位を得るためには、表面研磨が必須である。また肉厚１０ｍｍ以下の結晶化ガラス物品は、肉厚が薄いため破壊強度が低く、表面研磨の際に破損しやすいため歩留まりが悪く製造コストが高くなるという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、施工時や運搬時の取扱いが容易で、ガラスカッターで切断でき、表面研磨なしに良好な外観品位を得ることができ安価な結晶化ガラス物品を提供することを目的とする。
本発明の結晶化ガラス物品は、肉厚が１０ｍｍ以下の結晶化ガラス物品であって、軟化点よりも高い温度で熱処理すると軟化変形しながら表面から内部に向かって針状の結晶が析出する性質を有するガラス小体Ａの多数個と、軟化点よりも高い温度で熱処理すると軟化変形しながら表面から内部に向かって針状の結晶が析出する性質を有し、ガラス小体Ａよりも熱処理後の結晶化度が低いガラス小体Ｂの多数個とが融着一体化して結晶を析出してなり、ガラス小体Ａ及びガラス小体Ｂの平均粒径が２ｍｍ以下であることを特徴とする。
本発明の結晶化ガラス物品は、肉厚が１０ｍｍ以下であるため、比較的軽量で施工時や運搬時の取扱いが容易で、また切断加工の際、専用の切断加工機が不要であり、施工現場においてガラスカッター等の汎用切断具で切断できる。また、軽量であるため、取付金具が不要で、接着剤による施工（全面接着張り）やサッシによる施工（四辺サッシ枠嵌め込み）が可能である。
特に、肉厚が２ｍｍ以上であると機械的強度が高いため好ましい。肉厚の好ましい範囲は、２〜８ｍｍである。
また、本発明の結晶化ガラス物品は、軟化点よりも高い温度で熱処理すると軟化変形しながら表面から内部に向かって針状の結晶が析出する性質を有するガラス小体Ａの多数個と、軟化点よりも高い温度で熱処理すると軟化変形しながら表面から内部に向かって針状の結晶が析出する性質を有し、ガラス小体Ａより熱処理後の結晶化度が低いガラス小体Ｂの多数個とが融着一体化して結晶を析出してなり、ガラス小体Ａ及びガラス小体Ｂの平均粒径が２ｍｍ以下であるため、肉厚が１０ｍｍ以下であっても平滑な表面を得ることができ、表面研磨なしに良好な外観品位を得ることができる。したがって、表面研磨にかかる製造コストをなくすことができ安価な結晶化ガラス物品を得ることができる。すなわち、本発明の結晶化ガラス物品は、熱処理後の結晶化度が低いガラス小体Ｂの熱処理時の軟化変形量が多くなるため表面の平滑性が向上する。
ただし、ガラス小体Ａ及びガラス小体Ｂの平均粒径が２ｍｍよりも大きい場合は、熱処理時の軟化変形量が多くなっても、表面研磨なしに良好な外観品位になるまでの表面の平滑性が得られない。
また結晶化ガラス物品を焼成する際には、上記したガラス小体Ａとガラス小体Ｂとを混合したガラス小体を、焼成された結晶化ガラス物品の肉厚が均一になるように耐火物製の型枠内に集積するが、ガラス小体Ａ及びガラス小体Ｂの平均粒径が２ｍｍよりも大きいと、混合したガラス小体を耐火物製の型枠内で均一に均すことが困難であり、その結果結晶化ガラス物品の肉厚のばらつきが大きくなるため好ましくない。
ガラス小体Ａ又はガラス小体Ｂの平均粒径の好ましい範囲は、０．５〜１．５ｍｍである。また、ガラス小体Ａ又はガラス小体Ｂの最大粒径は、４ｍｍ、好ましくは３ｍｍ、さらに好ましくは２ｍｍである。また、鉄粉等の異物の混入を防止するために、０．５ｍｍよりも小さいガラス小体を除去することが望ましい。
また、本発明の結晶化ガラス物品は、ガラス小体Ａの熱処理後の結晶化度とガラス小体Ｂの熱処理後の結晶化度との差が５質量％以上であると、ガラス小体Ｂの熱処理時の軟化変形量が多くなり、肉厚が５ｍｍ以下であっても、表面研磨なしに良好な外観品位を得ることができる。また、ガラス小体Ａにより形成された部分とガラス小体Ｂにより形成された部分による模様が現出するため好ましい。特に、結晶化度の差が２５質量％以下であると、ガラス小体Ａとガラス小体Ｂとの軟化変形量に差がつきすぎず、良好な外観品位が得られるため好ましい。結晶化度の差の好ましい範囲は１５〜２５質量％である。
また、ガラス小体Ａの熱処理後の結晶化度が２５〜３５質量％であると、肉厚が１０ｍｍ以下であっても、所望の機械的強度が得られるため好ましい。尚、上記した結晶化度は、粒径１〜５ｍｍのガラス小体を集積法によって結晶化させて、得られた結晶化ガラスを粉砕し、粉末Ｘ線回折装置を用いてハロー法（Ｏｈｌｂｅｒｇ−Ｓｔｒｉｃｌｅｒ法）によって測定して求められる。
また、ガラス小体Ａに対するガラス小体Ｂの質量比率（＝ガラス小体Ｂ／ガラス小体Ａ）が１０〜１０００％であると好ましく、ガラス小体Ａに対するガラス小体Ｂの質量比率が１０％よりも低いと、ガラス小体Ｂの熱処理時の軟化変形量が少なく、表面研磨なしに良好な外観品を得ることができない。また、板状の結晶化ガラス物品に反りが発生しやすくなる。
またガラス小体Ａに対するガラス小体Ｂの質量比率が１０００％よりも高いと、機械的強度が低くなり、また施工時に躯体や接着剤が透けて見えやすくなるため好ましくない。ガラス小体Ａに対するガラス小体Ｂの質量比率の好ましい範囲は、１１〜９００％であり、さらに好ましい範囲は、２５〜４００％である。
また、本発明の結晶化ガラス物品は、ガラス小体Ａを１０〜９０質量％、ガラス小体Ｂを９０〜１０質量％使用してなると好ましく、これらのガラス小体以外にもガラス小体Ａよりも熱処理後の結晶化度が低いガラス小体を加えてもよい。
ガラス小体Ａの好ましい範囲は、２０〜８０質量％、さらに好ましい範囲は、３０〜７０％である。また、ガラス小体Ｂの好ましい範囲は、８０〜２０質量％、さらに好ましい範囲は、７０〜３０％である。
本発明の結晶化ガラス物品は、ガラス小体Ｂにより形成された部分がガラス小体Ａにより形成された部分よりも光を透過しやすく、前記ガラス小体Ｂにより形成された部分が、厚さ１ｍｍにおいて３５％以上の可視光の平均透過率を有すると、結晶化ガラス物品の透光性が向上し、透光不透視材料としてプライバシー性や意匠性が要求される用途に好適である。なお本発明でいう平均透過率とは、粒径１〜５ｍｍのガラス小体を集積法によって結晶化させ、得られた結晶化ガラスから厚さ１ｍｍの試料を作製し、この試料を鏡面研磨した後、分光光度計を用いて１０×１５ｍｍの測定面積で３００〜７００ｎｍの波長域において測定したものである。
次に、本発明の結晶化ガラス物品を製造する方法を説明する。
まず、軟化点より高い温度で熱処理すると軟化変形しながら表面から内部に向かって針状の結晶が析出する２種以上のガラス小体を複数個用意する。このとき結晶化後の結晶化度が異なるように、各ガラス小体の組成を調整する。
ガラス小体Ａ又はガラス小体Ｂとしては種々の組成を有するものが使用でき、例えば質量％で、ＳｉＯ２ ４０〜７５％、Ａｌ２ Ｏ３ ２〜１５％、ＣａＯ ３〜２０％、ＺｎＯ ０〜１５％、ＢａＯ ０〜２０％、Ｂ２ Ｏ３ ０〜１０％、Ｎａ２ Ｏ＋Ｋ２ Ｏ＋Ｌｉ２ Ｏ ２〜２０％の組成を有し、主結晶としてβ−ウォラストナイト（β−ＣａＯ・ＳｉＯ２ ）を析出する結晶性ガラスや、ＳｉＯ２ ４５〜７５％、Ａｌ２ Ｏ３ ０〜２５％、ＣａＯ １〜２０％、ＭｇＯ ０．５〜１７％、ＢａＯ ０〜１８％、ＺｎＯ ０〜１８％、Ｎａ２ Ｏ １〜１５％、Ｋ２ Ｏ ０〜７％、Ｌｉ２ Ｏ ０〜５％、Ｂ２ Ｏ３ ０〜１０％、Ｐ２ Ｏ５ ０〜１０％の組成を有し、主結晶としてディオプサイド（ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２ ）を析出する結晶性ガラスが使用できる。
尚、結晶化度は、ＳｉＯ２以外の結晶構成成分によってコントロールでき、β−ウォラストナイトを析出する結晶性ガラスの場合、ＣａＯ量を減らすことによって結晶化度を下げることができる。また、ディオプサイドを析出する結晶性ガラスの場合は、ＣａＯ及び／又はＭｇＯ量を減らすことによって結晶化度を下げることができる。
従って、β−ウォラストナイトを析出する結晶性ガラスの場合、ガラス小体Ａの好適なＣａＯ量は、１３〜２０質量％であり、ガラス小体Ｂの好適なＣａＯ量は、５〜１０質量％である。
また、ディオプサイドを析出する結晶性ガラスの場合、ガラス小体Ａの好適なＣａＯ量は、５〜１５質量％、好適なＭｇＯ量は、３〜１３質量％であり、ガラス小体Ｂの好適なＣａＯ量は、１〜４質量％、好適なＭｇＯ量は、０．５〜２．５質量％である。
また、ガラス小体Ａとガラス小体Ｂは、主に同じ結晶を析出する結晶性ガラスからなると、粒子境界での歪が発生しにくいため好ましい。
上記した成分以外にも、ＣｅＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＰｂＯ、Ｐ２Ｏ５等を５質量％以内であれば添加しても構わない。
次に、用意したガラス小体Ａとガラス小体Ｂを混合して、耐火物製の型枠内に集積する。その後、ガラス小体Ａ、Ｂの軟化点より高い温度で熱処理すると、ガラス小体Ａ、Ｂが軟化変形してガラス小体同士が融着一体化する。またほぼ同時にガラス小体の表面から内部に向かって針状の結晶を析出するが、このときガラス小体ＡとＢの結晶状態に差が生じる。このようにして得られる結晶化ガラス物品に結晶化度の異なる複数の部分が形成され、各部分間の透過率の差に基づいて模様が現出する。尚、上記した熱処理温度は、１０００〜１２００℃、保持時間は３０分〜３時間であることが好ましい。
また、本発明の結晶化ガラス物品を製造する際に、ガラス小体の原料中に着色酸化物を添加したり、あるいは無機顔料粉末をガラス小体の表面に付着させておくことにより、結晶化ガラス物品に着色を施すことが可能である。
以下、本発明の結晶化ガラス物品を実施例に基づいて説明する。表１は、実施例１〜３及び比較例１、２を示す。
（実施例１）
まず、質量％でＳｉＯ２ ５９．０％、Ａｌ２ Ｏ３ ７．０％、ＣａＯ １８．０％、ＺｎＯ ６．５％、ＢａＯ ４．６％、Ｂ２ Ｏ３ ０．６％、Ｎａ２ Ｏ ２．０％、Ｋ２ Ｏ １．０％、Ｌｉ２ Ｏ １．０％、Ｓｂ２ Ｏ３ ０．３％の組成になるように調合したガラス原料混合物を、１４００〜１５００℃で１６時間溶融した。次いでこの溶融ガラスを水中に投下して水砕した後、得られた水砕物を分級して粒径２ｍｍ以下、（平均粒径１ｍｍ）のガラス小体Ａを得た。このガラス小体Ａは、熱処理すると、主結晶としてβ−ウオラストナイトを析出し、結晶化度が３０質量％、厚さ１ｍｍにおける平均透過率が２３％の白色の結晶化ガラスとなるものである。
また、質量％でＳｉＯ２ ６５．０％、Ａｌ２ Ｏ３ ６．０％、ＣａＯ ８．５％、ＺｎＯ ４．５％、ＢａＯ １２．０％、Ｂ２ Ｏ３ ０．５％、Ｎａ２ Ｏ ３．０％、Ｋ２ Ｏ ０．５％の組成になるように調合したガラス原料混合物を、上記と同様にして溶融し、水砕した後、分級して粒径１〜２ｍｍ、（平均粒径１．５ｍｍ）のガラス小体Ｂを得た。このガラス小体Ｂは、熱処理すると、主結晶としてβ−ウオラストナイトを析出し、結晶化度が１０％、厚さ１ｍｍにおける平均透過率が５０％の乳白色の結晶化ガラスとなるものである。
次いでガラス小体Ａ６０質量％とガラス小体Ｂ４０質量％を均一に混合し、ムライト製の型枠内に集積した後、１１００℃で２時間熱処理することによって肉厚５ｍｍで、９００×１２００ｍｍの板状の結晶化ガラス物品を得た。
（実施例２）
ガラス小体Ａ８０質量％とガラス小体Ｂ２０質量％を混合し、肉厚を８ｍｍに作製した以外は、実施例１と同様にして結晶化ガラス物品を得た。
（実施例３）
ガラス小体Ａ２０質量％とガラス小体Ｂ８０質量％を混合し、肉厚を３ｍｍに作製した以外は、実施例１と同様にして結晶化ガラス物品を得た。
（比較例１）
ガラス小体Ａ１００質量％を使用した以外は、実施例１と同様にして比較例の結晶化ガラス物品を作製した。
（比較例２）
粒径が２〜５ｍｍ、（平均粒径３．５ｍｍ）のガラス小体Ａ６０質量％及び粒径が２〜５ｍｍ、（平均粒径３．５ｍｍ）のガラス小体Ｂを混合した以外は、実施例１と同様にして結晶化ガラス物品を作製した。
表１に示すように、実施例１〜３の結晶化ガラス物品は、曲げ強度が高く、充分な機械的強度を有し、平滑な表面を有し、反りもなかった。また、ガラスカッターで簡単に切断できた。
一方、比較例１、２の結晶化ガラス物品は、曲げ強度が高く、充分な機械的強度を有するものの、表面の平滑性が悪かった。特に、比較例１の結晶化ガラス物品は、１ｍあたり３ｍｍの凸状の反りがあった。
なお析出結晶は粉末Ｘ線回折法によって同定した。結晶化度は、粒径１〜５ｍｍのガラス小体を集積法によって結晶化させて、得られた結晶化ガラスを粉砕し、粉末Ｘ線回折装置を用いてハロー法（Ｏｈｌｂｅｒｇ−Ｓｔｒｉｃｌｅｒ法）によって測定した。
曲げ強度は、１０×５０×２５０ｍｍの大きさの試料を用い、３点曲げ法（スパン：２００ｍｍ）により測定した。また、表面にガラス小体の凹凸がなく、平滑な表面を有するものを“○”とし、表面にガラス小体の凹凸があり、表面の平滑性が悪いものを“×”とした。
また、結晶化ガラス物品の反りは、板状体の表面に反りのない棒状の定規を当て、定規と表面との間に出来た最大の隙間を、隙間ゲージを用いて測定し、１ｍあたり１ｍｍ以下であれば良く、１ｍあたり１ｍｍよりも大きければ、反りによる不良品として評価した。
以上説明したように、本発明の結晶化ガラス物品は、比較的軽量であるため、施工時や運搬時の取扱いが容易で、切断加工の際、専用の切断加工機が不要であり、施工現場においてガラスカッター等の汎用切断具で切断でき、取付金具が不要で、接着剤による施工やサッシによる施工が可能である。また、肉厚が１０ｍｍ以下であっても平滑な表面を得ることができ、表面研磨なしに良好な外観品位を得ることができ、表面研磨にかかる製造コストをなくすことができ安価な結晶化ガラス物品を得ることができる。したがって、本発明の結晶化ガラス物品は、建築物の内外装材に、特にプライバシー性や意匠性を要求される用途に好適である。

Claims (4)

  1. 肉厚が１０ｍｍ以下の結晶化ガラス物品であって、軟化点よりも高い温度で熱処理すると軟化変形しながら表面から内部に向かって針状の結晶が析出する性質を有するガラス小体Ａの多数個と、軟化点よりも高い温度で熱処理すると軟化変形しながら表面から内部に向かって針状の結晶が析出する性質を有し、ガラス小体Ａよりも熱処理後の結晶化度が低いガラス小体Ｂの多数個とが融着一体化して結晶を析出してなり、ガラス小体Ａ及びガラス小体Ｂの平均粒径が２ｍｍ以下である結晶化ガラス物品。
  2. ガラス小体Ａの熱処理後の結晶化度とガラス小体Ｂの熱処理後の結晶化度との差が５質量％以上である請求項１に記載の結晶化ガラス物品。
  3. ガラス小体Ａに対するガラス小体Ｂの質量比率が１０〜１０００％である請求項１又は２に記載の結晶化ガラス物品。
  4. ガラス小体Ｂにより形成された部分がガラス小体Ａにより形成された部分よりも光を透過しやすく、前記ガラス小体Ｂにより形成された部分が、厚さ１ｍｍにおいて３５％以上の可視光の平均透過率を有する請求項１〜３のいずれかに記載の結晶化ガラス物品。
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JP2010095428A (ja) * 2008-10-20 2010-04-30 Nippon Electric Glass Co Ltd 建築用結晶化ガラス物品及びその製造方法

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