JP2008248574A

JP2008248574A - ガラスレンガ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2008248574A
Application number: JP2007091383A
Authority: JP
Inventors: Akihito Yamada; 暁仁山田
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2008-10-16

Abstract

【課題】新たな外観を呈する建築用ガラスレンガとその製造方法を提供する。
【解決手段】建築用ガラスレンガ１０は、透光性ガラス小体が焼結一体化され、肉厚が７ｍｍで波長４００〜７００ｎｍの範囲における平均透過率が１５〜８５％の焼結ガラス体からなり、着色剤により、他の領域に対して、色調差がＬ＊ａ＊ｂ＊表色系色度でａ＊値が０．１、ｂ＊値が０．２、白色度Ｌ＊値が４．０以上であるように着色された着色透光領域１０ａ、１０ｂが形成されるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築用のガラスレンガ及びその製造方法に関するものである。

ガラスレンガは、化学的耐久性、機械的強度等の特性に優れており、また石材、人工石材の人研、陶板、タイル、着色ガラス等とは異なる新しい独特の外観を呈するデザインを追及する各種の提案がなされている。

耐火性容器内に複数個のガラス粒を充填し、熱処理して融着一体化する、いわゆる集積法によって作製された建築用ガラスレンガは、耐火性容器と接触する面が粗面となり、また、建築用ガラスレンガの中に多くの気泡を含有し、透光不透視となるため、焼成クレーレンガやガラスブロックとは異なった意匠性を有する。そのため、この建築用ガラスレンガは、その透光性を利用して床や壁の躯体に固定し、建築用ガラスレンガと躯体との間に光源（照明）を設置して誘導灯、歩道灯、足元灯の面材として使用されてきた（例えば、特許文献１及び２参照。）。また、特許文献３には、廃光学ガラスを使用したガラスレンガが開示されている。さらに、特許文献４には、熱膨張係数差が±１０×１０^-7／Ｋの範囲内で色の異なる２種以上のガラス粗粒及び／又は粉末を所定の色模の結晶化ガラス物品が開示されている。
特開２００２−３３００２号公報特開２００５−３００３３号公報特開２００２−５３３２３号公報特開平６−１３５７４０号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の従来の建築用ガラスレンガは、結晶析出により乳白色の色合いを呈するが、色調にムラを生じやすく、シビアな温度管理が要求されるという、問題点を有している。また、特許文献３に開示の従来のガラスレンガは、廃ガラスを溶融して成型するので、形状と気泡のコントロールの両立には不向きであるという、問題点を有している。また、特許文献４に開示の色模様入り結晶化ガラス物品は、色の異なる２種以上の色模様部分の熱膨張係数差が±１０×１０^-7／Ｋの範囲内であるが、熱膨張係数は９０×１０^-7／Ｋと大きく、屋外で使用時に熱衝撃により破損する虞がある。

本発明は上記事情に着目し、色調や形状などの外観デザインのコントロールが容易であり、屋外使用も可能であって、かつ新たな外観デザインを呈する建築用ガラスレンガとその製造方法を提供することにある。

本発明に係る建築用ガラスレンガは、透光性ガラス小体が焼結一体化され、肉厚を７ｍｍとした場合の波長４００〜７００ｎｍの範囲における平均透過率が１５〜８５％の焼結ガラス体からなり、着色剤により、他の領域に対して色調差がＬ＊ａ＊ｂ＊表色系色度における色座標による表現でａ＊値が０．１、ｂ＊値が０．２、白色度Ｌ＊値が４．０以上であるように着色された着色透光領域が形成されてなるものである。

着色剤により、他の領域に対して色調差がＬ＊ａ＊ｂ＊表色系色度における色座標による表現でａ＊値が０．１、ｂ＊値が０．２、白色度Ｌ＊値が４．０未満である建築用ガラスレンガであると、コントラストが小さくなる。本発明の建築用ガラスレンガは、着色剤により、他の領域に対して色調差がＬ＊ａ＊ｂ＊表色系色度における色座標による表現でａ＊値が０．１、ｂ＊値が０．２、白色度Ｌ＊値が４．０以上であるように着色された着色透光領域が形成されてなるものであることが、他の領域に対してコントラスト及び透光性を有する新たな外観デザインを実現するの上で重要である。

また、本発明の建築用ガラスレンガでは、使用する着色剤はガラスに溶解する、Ｃｏ₃Ｏ₄、ＭｏＯ₃、Ｅｒ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂、ＮｉＯ、ＴｉＯ₂、ＦｅＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃の群のうち１以上を含むイオン系の着色剤により、着色されたとものであることが、ガラスの流動性を阻害しない点で好ましいが、ＺｒＳｉＯ₄などのピグメントでも１質量％までならば着色剤として使用することができる。この着色剤がＺｒＳｉＯ₄の場合、乳白色を呈し、Ｃｏ₃Ｏ₄の場合、青色を呈し、ＭｏＯ₃の場合、乳白色を呈し、Ｅｒ₂Ｏ₃の場合、桃色を呈し、ＣｅＯ₂の場合、桃色を呈し、ＮｉＯの場合、黄土色を呈し、ＴｉＯ₂の場合、黄色を呈し、ＦｅＯの場合、黒色を呈し、Ｆｅ₂Ｏ₃の場合、赤褐色を呈するものになる。また、これらのイオン系着色剤を組み合わせることで、様々な色を呈する建築用ガラスレンガを得ることができる。さらに、他の酸化物着色剤と組み合わせて用いると、多くの彩色が可能となる。

また、本発明の建築用ガラスレンガは、着色透光領域が、他の領域に向けて色が漸次的に薄くなるように形成されてなると、特定の着色透光領域と他の領域との境目の色調がグラデーションになり、従来にない意匠性を有する点で好ましい。

また、本発明の建築用ガラスレンガは、着色透光領域が、焼結体の表面から離れた内部領域に形成されてなると、着色透光領域がガラスレンガ内部の空間に浮かんでいるような錯覚を起こし、新たな意匠表現が可能となる。

本発明の建築用ガラスレンガとしては、焼成後に、波長４００〜７００ｎｍの範囲において、肉厚を７ｍｍとした場合の平均透過率が１５〜８５％となる透光性のガラス小体から焼結ガラス体を作製すると、内部で光が散乱し、意匠面からは目にやさしい散乱光が放射されることになるため好ましい。即ち、波長４００〜７００ｎｍの範囲において、肉厚７ｍｍで平均透過率が１５％より低いと、光源からの光がほとんど透過しないため、暗所における意匠面としては殆ど目立たないものとなり、例えば、誘導灯、歩道灯、足元灯等の機能を果たしにくく、平均透過率が８５％を超えると、施工した際、構造材が透けて見え、あるいは光源からの光が直接目に入るからである。

また、本発明の建材用ガラスレンガは、建築物の床面に使用した場合、意匠面が凹凸状であると、雨で濡れても滑りにくく、正反射率が２％以下であると、柔らかな光が放射され目にやさしいため好ましい。

また、本発明の建材用ガラスレンガは、ガラスが、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラスおよびアルミノホウケイ酸ガラスからなる群より選択される一種または二種以上のガラスからなるものであり、熱衝撃に強く、耐薬品性に優れているため、熱処理工程における冷却時の熱衝撃や、激しい気候変化による寒暖差に起因する熱衝撃でも破損することがなく、耐候性に優れている点で、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系あるいはＢ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系のガラスからなることが好ましい。

また、本発明の建材用ガラスレンガは、ガラスに１０²〜１０¹²個／ｋｇの気孔を有していると、波長４００〜７００ｎｍの範囲において、肉厚７ｍｍで平均透過率が１５〜８５％になるため好ましい。すなわち、ガラス物品内部の気孔が、光入射面からガラス物品に入射した光を反射あるいは散乱するため、気孔の量によって平均透過率を調整できるからである。また、本発明の建築用ガラスレンガは、１ｋｇあたり１０²〜１０¹²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。

また、本発明の建材用ガラスレンガは、波長４００〜７００ｎｍの範囲において、肉厚７ｍｍで平均透過率が１５〜８５％になれば、分相していても構わない。なお、平均透過率の好ましい範囲は３０〜８０％、さらに好ましくは４０〜６５％である。

本発明に係る建築用ガラスレンガの製造方法は、複数個のガラス小体と、該ガラス小体に対して、０．０１〜０．２質量％のイオン系着色剤と、該ガラス小体に対して０．０５〜３質量％のバインダーとを添加した混合物を混合攪拌して、複数個の着色剤付着ガラス小体を作製する混合工程と、複数個の該ガラス小体と、表面に前記着色剤を付着させていない複数個のガラス粒とを仕切材により分け隔てて耐火容器内に集積して部分着色部分着色透光ガラス集積層を形成する集積工程と、該部分着色透光ガラス集積層を焼成することにより焼結ガラス体を得る焼成工程とを有することを特徴とする。

本発明で、複数個のガラス小体を作製する混合工程とは、複数個のガラス小体と、ガラス小体に対して０．０１〜０．２質量％のイオン系着色剤と、該ガラス小体に対して０．０５〜３質量％のバインダーを添加した混合物を、ミキサーを用いて混合攪拌して、複数個の着色剤付着ガラス小体を作製することを意味している。この際に使用するバインダーとしては、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙ−ＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ：ＰＶＡ)等が使用可能であり、その添加量としては、ガラス小体に対して０．０５〜３質量％が適量である。

また、本発明の建築用ガラスレンガの製造方法では、混合工程が、複数個のガラス小体の表面に、着色剤を付着させるものであるが、着色剤はガラスに溶解するものであり、Ｃｏ₃Ｏ₄、ＭｏＯ₃、Ｅｒ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂、ＮｉＯ、ＴｉＯ₂、ＦｅＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃の群のうち１以上を含むイオン系の着色剤により、着色されたとものであることが、ガラスの流動性を阻害しない点で好ましいが、ＺｒＳｉＯ₄などのピグメントでも１質量％までならば着色剤として使用できる。

また、本発明で部分着色透光ガラス集積層を形成するための耐火容器としては、１２００℃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。また、耐火性セラミックスシートを使用する場合、ガラスレンガ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することが、融着を防止する上で好適である。

本発明の建材用ガラスレンガの製造方法では、７００〜１１００℃、好ましくは８００〜１０００℃で熱処理する。熱処理温度が７００℃より低いと、ガラスの軟化流動が充分に行われず、機械的強度が低くなり、１１００℃を超えると、焼結ガラス体の気孔が少なくなり、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、ガラス小体と離型材との反応性が高くなり、ガラス小体と耐火性容器とが融着しやすくなるため好ましくない。

また、本発明の建材用ガラスレンガの製造方法は、ガラスがリボイルする温度範囲内で熱処理すると、ガラス小体の間隙が残存することによって生じる気孔に加えて、リボイルにより焼結ガラス体の内部に新たに気孔が生成されるため好ましい。ガラス内部に溶存していたガスが気孔となってリボイルの現れ始める温度は、ガラスの軟化点よりも約５０℃高い温度である。熱処理温度をさらに上昇させると、それに伴い、ガラス内部での気孔の生成がさらに活発になるが、ガラスの粘度も低下するため、生成した気孔は、次第に大きくなり、浮上してガラスの外部に放出されてしまう。ここでは、ガラスがリボイルする温度範囲とは、ガラス内部に溶存していたガスが気孔となって現れ始めてからガラスの外部に放出されてしまうまでの温度範囲を指し、例えば、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系ガラスでは、約８００〜１０００℃となる。

上記本発明の建築用ガラスレンガは、透光性ガラス小体が焼結一体化され、肉厚を７ｍｍとした場合の波長４００〜７００ｎｍの範囲における平均透過率が１５〜８５％の焼結ガラス体からなり、ＺｒＳｉＯ₄、Ｃｏ₃Ｏ₄、ＭｏＯ₃、Ｅｒ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂、ＮｉＯ、ＴｉＯ₂、ＦｅＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃の群のうち１以上を含むイオン系着色剤により、他の領域に対して色調差がＬ＊ａ＊ｂ＊表色系色度における色座標による表現でａ＊値が０．１、ｂ＊値が０．２、白色度Ｌ＊値が４．０以上であるように着色された着色透光領域が形成されてなるので、新たな外観デザインを呈する建築用ガラスレンガを提供することができる。

また、本発明の着色透光領域が、焼結体の一方から他方に向けて色が漸次的に薄くなるように形成されてなる建築用ガラスレンガによれば、特定の着色透光領域と他の領域との境目の色調がグラデーションになるので、新たな意匠を呈する建築用ガラスレンガを提供することができる。

また、本発明の着色透光領域が、焼結体の表面から離れた内部領域に形成されてなる建築用ガラスレンガによれば、着色透光領域がガラスレンガ内部の空間に浮かんでいるような錯覚を起こし、新たな表現が可能となるので、今までにない意匠の壁面を構成することができる。

本発明に係る建築用ガラスレンガの製造方法は、複数個のガラス小体と、該ガラス小体に対して、０．０１〜０．２質量％のイオン系着色剤と、該ガラス小体に対して０．０５〜３質量％のバインダーとを添加した混合物を混合攪拌して、複数個の着色剤付着ガラス小体を作製する混合工程と、複数個の該ガラス小体と、表面に前記着色剤を付着させていない複数個のガラス粒とを仕切材により分け隔てて耐火容器内に集積して部分着色透光ガラス集積層を形成する集積工程と、該部分着色透光ガラス集積層を焼成することにより焼結ガラス体を得る焼成工程とを有し、好ましくは着色剤がＺｒＳｉＯ₄、Ｃｏ₃Ｏ₄、ＭｏＯ₃、Ｅｒ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂、ＮｉＯ、ＴｉＯ₂、ＦｅＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃の群のうち１以上を含むものであるので、上記本発明の建築用ガラスレンガを効率よく作製することが可能となる。

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明の実施形態を説明する。

本実施例に係る建材用ガラスレンガ１０は、図１の中央に示す外観を呈するもので、２００ｍｍ×１００ｍｍ×１５０ｍｍの寸法を有し、右半分がイオン系着色材のＣｏ₃Ｏ₄による青色の着色透光領域１０ａ、左半分が無着色透光領域１０ｂとなって、その境目がグラデーションになっているものである。また建材用ガラスレンガ１０は、内部に気孔を約５×１０⁴個／ｋｇの割合で有しているため、無着色透光領域１０ｂは肉厚が７ｍｍで波長４００〜７００ｎｍの範囲における平均透過率が３０％で、青色の着色透光領域１０ａは平均透過率が１０％である。さらに建材用ガラスレンガ１０は、３０〜３８０℃における平均熱膨張係数が５５×１０^-7／Ｋであり、熱衝撃に強く、かつ耐薬品性に優れているものでもある。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。

本実施例に係る建材用ガラスレンガ１０は、焼結ガラス体の表色系色度における色座標のａ＊値が−０．４０、ｂ＊値が−１．７０であって、かつ白色度Ｌ＊値が３９．００であるため、図１に並べて示すように、色合いが一定でムラのない意匠面を有するものである。建材用ガラスレンガ１０は、質量％で、ＳｉＯ₂ ７０．２％、Ａｌ₂Ｏ₃ ５．４％、Ｂ₂Ｏ₃ １３．５％、ＣａＯ０．５％、ＢａＯ１．５％、Ｎａ₂Ｏ６．７％、Ｋ₂Ｏ２．２％の組成を有する最大３０ｍｍの薄片状のガラス小体が焼結一体化されたものである。

それに対して、比較例として、図１に並べて示すように、結晶析出による着色方法で作製した従来のガラスレンガ１は、温度の影響を受けて結晶析出の程度に差異により、色合いにムラが生じるので、製品であるガラスレンガ間の色合いムラが顕著である。また、全体を同じ着色剤で着色したガラスレンガ２は、レンガ単体の意匠としてはありふれたものである。

次に、本発明の建築用ガラスレンガ１０を製造する方法を説明する。

上記本発明の建築用ガラスレンガ１０を製造する場合、まず、質量％で、ＳｉＯ₂ ７０．２％、Ａｌ₂Ｏ₃ ５．４％、Ｂ₂Ｏ₃ １３．５％、ＣａＯ０．５％、ＢａＯ１．５％、Ｎａ₂Ｏ６．７％、Ｋ₂Ｏ２．２％の組成を有する最大３０ｍｍの薄片状の透光性ガラス小体を作製する。このガラス小体に対して０．００５質量％のイオン系着色剤であるＣｏ₃Ｏ₄と、バインダーとしてＰＶＡをガラス小体に対して約１％添加した混合物を混合攪拌し、着色剤付着ガラス小体を作製する。次に、図２（Ａ）に示すように、内寸が２００×１００×１５０ｍｍ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、放置乾燥させた後、ＳｉＯ₂ ５２質量％、Ａｌ₂Ｏ₃ ４２質量％、有機バインダー６質量％のセラミックファイバーシートを容器の寸法に加工し、容器の内壁面に載置して耐火性容器１１を作製する。次いで、図２（Ｂ）に示すように、その耐火性容器１１内に、複数個の着色剤付着ガラス小体１２と、表面に前記着色剤を付着させていない複数個のガラス小体１３とをアクリル製の仕切材１４により分け隔てて耐火容器１１内に集積した後、この仕切材１４を上方に引き抜くことで、図２（Ｃ）に示す部分着色透光ガラス集積層１５を形成する。次いで、内部に部分着色透光ガラス集積層１５を形成した耐火性容器１１を、９５０℃で５時間熱処理して、１９７×９７×６０ｍｍのブロック状の焼結ガラス体からなる建築用ガラスレンガ１０を得た。

得られた建築用ガラスレンガ１０は、図１の中央に示すように、右半分がＣｏ₃Ｏ₄による青色の着色透光領域１０ａ、左半分が無着色透光領域１０ｂになっており、青色透光領域１０ａは、表色系色度における色座標のａ＊値が−０．２±０．１、ｂ＊値が−１．１±０．２であって、かつ白色度Ｌ＊値が２４．５±４．０であり、無着色透光領域１０ｂは、色座標のａ＊値が−０．３±０．２、ｂ＊値が−０．９±０．２であって、かつ白色度Ｌ＊値が１８．５±１．５を呈するツートーンの意匠面を有するものになった。

気孔量は、作製したガラス塊を約３０×３０×１０ｍｍに切断し、その質量を測定し、次いで、その中に存在する気孔数をカウントし、単位質量当たりの個数に換算して求めた。

また、３０〜３８０℃における平均熱膨張係数は、株式会社リガク製の熱機械分析装置（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、株式会社島津製作所製の分光光度計（ＵＶ２５００ＰＣ）で測定した。

本発明によれば、透光性ガラス小体が焼結一体化され、肉厚が７ｍｍで波長４００〜７００ｎｍの範囲における平均透過率が１５〜８５％の焼結ガラス体からなり、イオン系着色剤により、他の領域に対して色調差がＬ＊ａ＊ｂ＊表色系色度における色座標による表現でａ＊値が０．１、ｂ＊値が０．２、白色度Ｌ＊値が４．０以上であるように着色された着色透光領域が形成されてなる建築用ガラスレンガを提供することができる。

本発明のガラスレンガ及び従来のガラスレンガの説明図。本発明に係るガラスレンガの製造方法の説明図。

符号の説明

１従来の無着色ガラスレンガ
２従来の着色ガラスレンガ
１０本発明のガラスレンガ
１０ａ着色透光領域
１０ｂ無着色透光領域
１１耐火性容器
１２着色剤付着ガラス小体
１３着色剤を未着のガラス小体
１４仕切材
１５部分着色透光ガラス集積層

Claims

透光性ガラス小体が焼結一体化され、肉厚を７ｍｍとした場合の波長４００〜７００ｎｍの範囲における平均透過率が１５〜８５％の焼結ガラス体からなり、着色剤により、他の領域に対して色調差がＬ＊ａ＊ｂ＊表色系色度における色座標による表現でａ＊値が０．１、ｂ＊値が０．２、白色度Ｌ＊値が４．０以上であるように着色された着色透光領域が形成されてなる建築用ガラスレンガ。
着色剤は、ＺｒＳｉＯ₄、Ｃｏ₃Ｏ₄、ＭｏＯ₃、Ｅｒ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂、ＮｉＯ、ＴｉＯ₂、ＦｅＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃の群のうち１以上を含むものであることを特徴とする請求項１に記載の建築用ガラスレンガ。
着色透光領域が、他の領域に向けて色が漸次的に薄くなるように形成されてなる請求項１または請求項２に記載の建築用ガラスレンガ。
着色透光領域が、焼結体の表面から離れた内部領域に形成されてなる請求項１または請求項２に記載の建築用ガラスレンガ。
複数個のガラス小体と、該ガラス小体に対して、０．０１〜０．２質量％のイオン系着色剤と、該ガラス小体に対して０．０５〜３質量％のバインダーとを添加した混合物を混合攪拌して、複数個の着色剤付着ガラス小体を作製する混合工程と、複数個の該ガラス小体と、表面に前記着色剤を付着させていない複数個のガラス粒とを仕切材により分け隔てて耐火容器内に集積して部分着色透光ガラス集積層を形成する集積工程と、該部分着色透光ガラス集積層を焼成することにより焼結ガラス体を得る焼成工程とを有する建築用ガラスレンガの製造方法。
混合工程が、複数個のガラス小体の表面に、ＺｒＳｉＯ₄、Ｃｏ₃Ｏ₄、ＭｏＯ₃、Ｅｒ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂、ＮｉＯ、ＴｉＯ₂、ＦｅＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃の群のうち１以上を含むイオン系着色剤を付着させるものである請求項５に記載の建築用ガラスレンガの製造方法。