JP2007131480A

JP2007131480A - 結晶化ガラス物品

Info

Publication number: JP2007131480A
Application number: JP2005325520A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Hashibe; 吉夫橋部; Noriaki Masuda; 紀彰益田; Takashi Ota; 貴太田
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2005-11-10
Publication date: 2007-05-31

Abstract

【課題】機械的および熱的な衝撃などで生じたクラックの成長が阻止され、ガラスの質感を持った結晶化ガラス物品を提供する。
【解決手段】本発明の結晶化ガラス物品は、ホウ珪酸系ガラスよりなる多数のガラス小体を熱処理して焼結することによって得られるものであって、多数のガラス小体が相互に融解焼結されたガラス部１０間の界面にシリカ系結晶１１が析出しており、肉厚を７ｍｍとしたときに、波長４００〜７００ｎｍの範囲における平均透過率が２５％以上で８０％以下になることを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築物の内外装材、床材等の化粧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。

内外装材、床材等の化粧材として用いる結晶化ガラス物品としては、結晶化ガラス建材（日本電気硝子株式会社製、商品名：ネオパリエ）が広く知られている。結晶化ガラス建材は、その意匠性から、天然石の代替品として用いられてきた。例えば、特許文献１には、天然大理石様結晶化ガラス及び天然石様結晶化ガラス製造用ガラス小体の開示がある。また、特許文献２には、ガラス体の製造方法の開示がある。
特開平６−２４７７４４号公報特開昭６３−２８８９２５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来の結晶化ガラス建材は、内部全体に亘って結晶が析出しており、外部からの可視光が表面近傍でほとんど反射してしまうため、ガラスよりは石材のイメージが強く、ガラスの質感に乏しかった。また、この結晶化ガラス建材は、先ず、熱処理して結晶が析出する特殊な専用材質を溶融窯で溶融し、水砕して粒状の結晶性ガラスを得、その結晶性ガラスを耐火性枠内に集積し、約１１００℃程度の高温で熱処理し、その後、表面を研磨し、所望のサイズに切断、面取り等の加工を行うといった非常に煩雑な製造工程を経るため、非常に高価なものになってしまうという問題点を有していた。

上記の問題点を解決するために、特許文献２で示されているようにソーダ石灰ガラスよりなる板ガラスやビンガラス等を粉砕し、粉体を集積した後に軟化流動を起こす温度で熱処理して、建材用ガラス物品を得たが、天然石材のような結晶粒の界面を持たないため、機械的および熱的な衝撃などで生じたクラックの成長を阻止することができなかった。

本発明は、結晶粒の界面で機械的および熱的な衝撃などで生じたクラックの成長が阻止され、ガラスの質感を持った結晶化ガラス物品を提供することを課題とするものである。

本発明の結晶化ガラス物品は、ホウ珪酸系ガラスよりなる多数のガラス小体を熱処理して焼結することによって得られる結晶化ガラス物品であって、ガラス小体が相互に融解焼結されたガラス部間の界面にシリカ系結晶が析出しており、肉厚を７ｍｍとしたときに、波長４００〜７００ｎｍの範囲における平均透過率が２５％以上で８０％以下になることを特徴とする。

本発明の結晶化ガラス物品は、ガラス小体のガラス組成としては、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系、Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系のホウ珪酸ガラスよりなることが好ましい。即ち、これらのホウ珪酸系ガラスは、３０〜３８０℃の温度範囲における熱膨張係数が６５×１０^-7／Ｋ以下と小さいので、熱処理工程における冷却時の熱衝撃や、激しい気温の変化による熱衝撃にも破損することがなく、また化学耐久性にも優れているため、屋外の使用にも好ましい。

更に、本発明の結晶化ガラス物品では、ガラス小体をＡｌ₂Ｏ₃の含有率が１０質量％以下のホウ珪酸系ガラス組成を有するものに調整することによって、焼結工程中のガラス部間の界面にシリカ系結晶が析出するため、得られた結晶化ガラス物品はその結晶が析出したガラス部間の界面でクラックの成長を阻止することができ、割れを進行させないものとなる。

また、本発明の結晶化ガラス物品で、析出結晶がシリカ系結晶のクリストバライト及び／又は石英よりなるものであると、それらの３０〜３８０℃の温度範囲における熱膨張係数が１００×１０^-7／Ｋ以上であるので残存ガラス相に圧縮応力が入り、機械的強度が高くなると考えられる。シリカ系結晶の析出状態としては、ガラス小体が相互に融解焼結されたガラス部間の界面の一部に析出していればよく、特に、融解焼結される前は空間を形成しており、ホウ珪酸ガラス小体が流動して最後に埋まることになる複数個のガラス小体が相互に融解焼結されたガラス部間の界面に比較的集中してシリカ系結晶が観察される。また、ガラスの質感を有する範囲であれば、シリカ系結晶がガラス部間の界面全体に析出しているものであってもよい。

また、本発明の結晶化ガラス物品では、シリカ系結晶を微量に析出させることによって、波長４００〜７００ｎｍの範囲において、肉厚７ｍｍで平均透過率が２５〜８０％と調整することができるため、ガラスの質感に富むことになる。即ち、波長４００〜７００ｎｍの範囲において、肉厚７ｍｍで平均透過率が２５％より低いと、可視光が表面近傍でほとんど反射してしまうため、ガラスの質感が得られず、平均透過率が８０％を超えると、施工した際、構造材が透けて見えるため外観上好ましくないものになる。

また、本発明の結晶化ガラス物品は、１ｋｇあたり１００〜１０¹²個の気泡を含有するものであると透光不透視となるため、透光性を有しながら人物や物体を明瞭に視認することができないという、いわゆるプライバシー性が得られやすいとともに、ガラスレンガ構築体の背面側に光源を設置した場合、光源からの光がガラスレンガ中の気泡によって散乱されて、意匠面側からあたかもガラスレンガ自体が発光しているように見えるため意匠的に好ましい。気泡の数が１ｋｇあたり１００個よりも少ないガラスからなると上記した効果が得られにくく、１ｋｇあたり１０¹²個よりも多いガラスからなると、肉厚７ｍｍで可視光線の平均透過率が１５％よりも低くなりやすいとともに機械的強度が損なわれやすい。なお、気泡とは０．０１ｍｍ以上の直径を有するものを指す。

本発明の結晶化ガラス物品は、一種または二種以上のホウ珪酸系ガラスよりなる薄片状、小片状または粒状のガラス小体を複数個用意し、耐火性セラミックスシートを施した耐火性容器内にガラス小体を充填し、８００〜１０００℃の温度で熱処理することによって得られる。また、薄片状、小片状または粒状のホウ珪酸系ガラスに予め、着色顔料粉末を所定量混合することによって、結晶化ガラス物品を着色することも可能である。

本発明の結晶化ガラス物品は、ホウ珪酸系ガラスの軟化点以上の温度、すなわち、９００〜１０００℃の熱処理温度によって得られる。熱処理温度が９００℃より低いと、軟化流動が充分に行われずガラス小体相互の融解焼結が不十分となり、ガラス部間の界面にシリカ系結晶も析出しないため、機械的強度が低くなる。一方、熱処理温度が１０００℃を超えると、析出した結晶が溶け出し、可視光の透過率が高くなって、施工時に構造材が透けて見え、また、ホウ珪酸系ガラスと耐火性セラミックスシートの離型材との反応性が高くなり、離型材の付着が発生し、更にホウ珪酸系ガラスと耐火性容器とが融着しやすくなるため好ましくない。

耐火性容器は、１１００℃以下の温度で軟化変形しない材質が好ましく、ムライト、コージエライト、アルミナセラミックス製等の耐火性容器が好適である。

耐火性セラミックスシートは、結晶化ガラス物品と耐火性容器との離型材として作用するものであれば何ら制限なく使用できるが、特にシリカ、ムライト、アルミナ等のファイバーシートが好ましく、単独あるいは組み合わせて用いてもよい。

また、耐火性セラミックスシートを耐火性容器内に施す方法は、シートを箱型にする方法、シートを分割して容器の内壁に設置する方法があるが、前もって容器の内壁にアルミナ等の微粉末をエアースプレー塗装、刷毛塗装、浸漬塗装等の方法による塗布が、融着を防止する上で好適である。

以上説明したように、本発明の結晶化ガラス物品は、焼結されたガラス部間の粒界にシリカ系結晶が析出しており、肉厚を７ｍｍとしたときに、波長４００〜７００ｎｍの範囲における平均透過率が２５％以上で８０％以下になるものであり、好ましくはＡｌ₂Ｏ₃が１０質量％以下よりなるホウ珪酸系ガラス（３０〜３８０℃の温度範囲で熱膨張係数が６５×１０^-7／Ｋ以下）を使用し、それを耐火性容器内に充填して、熱処理するとクリストバライト及び／又は石英よりなる微量のシリカ系結晶が析出しているものであるため、熱処理工程における冷却時の熱衝撃や、激しい気温の変化による熱衝撃にも破損することがなく、またガラス部間の界面で機械的および熱的な衝撃などで生じたクラックの成長が阻止され、ガラスの質感に富んだ、内外装材あるいは床材等の化粧材として好適な建材用の結晶化ガラス物品を提供することができる。

以下、実施例に基づいて本発明の結晶化ガラス物品を説明する。

本発明の結晶化ガラス物品であるガラスレンガは、２００ｍｍ×１００ｍｍ×１５０ｍｍの寸法を有し、その内部組織の拡大を図１に示すように、多数のガラス小体が互いに融解焼結されたガラス部１０間の界面に、シリカ系結晶であるクリストバライト結晶１１が部分的に析出した状態を示している。特に、複数個のガラス小体が相互に融解焼結されたガラス部間の界面に比較的集中してシリカ系結晶が観察されるものである。このガラスレンガ１０は、肉厚を７ｍｍとしたときに、波長４００〜７００ｎｍの範囲における平均透過率が３０％である。厚さ１００ｍｍ前後の実際のガラスレンガでの平均透過率は数％程度になるので、構造材が透けて見えることがなく、意匠的に好ましい。

次に、本発明の結晶化ガラス物品の実施例及びその製造方法、比較例について説明する。以下の表１、２は本発明の実施例１〜５、比較例１〜３をそれぞれ示している。これらの表中、ＢＳ系はＢ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系、ＢＡＳ系はＢ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系、ＣＳ系はＣａＯ−ＳｉＯ₂系結晶化ガラス、ＮＣＳ系はＮａ₂Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ₂系、Ｃｒｉｓｔ．はクリストバライト、Ｑ．は石英をそれぞれ示している。

上記に示す実施例１〜５の結晶化ガラス物品としてのガラスレンガには、ホウ珪酸系ガラスよりなる板ガラス、耐熱容器、耐熱ビンガラス等を粗砕して使用した。まず、内寸が約２００ｍｍ×１００ｍｍ×１５０ｍｍのコージエライト製容器の内壁に、アルミナのスラリーを刷毛で塗布し、次いで、ムライト製のファイバーシートを施し、その耐火性容器内に３０ｍｍ以下の小片状の表１及び２に示す材質のガラスを各々充填し、表に示す温度で５時間熱処理し、実施例１〜５及び比較例１〜３に示すブロック状のガラスレンガを得た。

３０〜３８０℃における平均熱膨張係数はＢｒｕｋｅｒＡＸＳ社製ディラトメータにて測定した。波長４００〜７００ｎｍの範囲における、肉厚７ｍｍでの平均透過率は、光学研磨された２０×２０×７ｍｍの試料を作製し、分光光度計（株式会社島津製作所製ＵＶ２５００ＰＣ）で測定した。析出結晶量は、理学製薄膜Ｘ線回折装置を用いて３回積算測定によるＸ線回折強度によって決定した。例えば、シリカ系結晶のクリストバライトの場合、ＪＣＰＤＳカードで最強強度である（１０１）のピーク強度をＣＰＳで表した。

比較例１の結晶化ガラスよりなるガラスレンガは、熱処理工程における冷却時の破損は無かったが、β−ＣａＯ・ＳｉＯ₂結晶が多量に析出しているため、平均透過率が低く、ガラスの質感に乏しかった。比較例２は、Ｎａ₂Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ₂系ガラスを使用しているため、熱膨張係数が９０×１０^-7／Ｋと高く、熱処理工程における冷却時の破損が発生した。また、比較例３は、熱処理温度が高いため、平均透過率が９０％と高く、施工時に構造材が透けて見えた。

これに対し、実施例１〜５の結晶化ガラスレンガは、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量が１０質量％以下の組成を有し、熱膨張係数が６５×１０^-7／Ｋ以下のガラス小体を用いているため、熱処理工程における冷却時の破損が無く、また、シリカ系結晶が微量析出しているため、平均透過率が２５〜８０％の範囲内にあり、ガラスの質感に富んだ結晶化ガラス物品となった。

本発明に係る結晶化ガラス物品のシリカ系結晶析出部位の拡大説明図である。

符号の説明

１０ガラス部
１１シリカ系結晶

Claims

ホウ珪酸系ガラスよりなる多数のガラス小体を熱処理して焼結することによって得られる結晶化ガラス物品であって、前記ガラス小体が相互に融解焼結されたガラス部間の界面にシリカ系結晶が析出しており、肉厚を７ｍｍとしたときに、波長４００〜７００ｎｍの範囲における平均透過率が２５％以上で８０％以下になることを特徴とする結晶化ガラス物品。
シリカ系結晶が、クリストバライト及び／又は石英よりなることを特徴とする請求項１に記載の結晶化ガラス物品。
ガラス小体は、Ａｌ₂Ｏ₃の含有率が１０質量％以下のホウ珪酸系ガラス組成を有するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の結晶化ガラス物品。