JP2011178603A - Glass ceramic and production method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glass ceramic having excellent surface durability and having crystal phases of at least one kind of titanium oxide selected from the group consisting of anatase, rutile and brookite types and also of an alkali earth titanium phosphate compound, and to provide its production method, and a photocatalytic member and a hydrophilic member, containing the glass ceramic. <P>SOLUTION: The glass ceramic includes at least one selected from R<SB>0.5</SB>Ti<SB>2</SB>(PO<SB>4</SB>)<SB>3</SB>and their solid solutions and also either one or both of TiO<SB>2</SB>and its solid solutions. The decomposition activation index of methylene blue based on JIS R 1703-2:2007 is at least 3.0 nmol/L/min. (In the formula, R is at least one kind selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn). The glass ceramic is produced by a method including the steps of: mixing and melting raw materials to obtain a glass melt or a glass; and crystallizing it by keeping the temperature at which a crystallization nuclei are generated and grown in the melt or the glass. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガラスセラミックス、その利用、およびその製造方法に関する。特に好ましくは、光を照射することにより触媒作用を示す結晶相を含有するガラスセラミックス、その光触媒としての利用、及びその製造方法に関する。   The present invention relates to glass ceramics, use thereof, and manufacturing methods thereof. Particularly preferably, the present invention relates to a glass ceramic containing a crystal phase exhibiting a catalytic action when irradiated with light, its use as a photocatalyst, and a production method thereof.

光触媒は光を吸収してエネルギーの高い状態になり、このエネルギーを用いて反応物質に化学反応を起こす材料である。光触媒としては金属イオンや金属錯体等も用いられているが、特に二酸化チタン(TiO)をはじめとする半導体の無機化合物が光触媒として高い触媒活性を有することが知られており、最もよく使用されている。半導体は、通常、電気を通さないが、バンドギャップエネルギー以上のエネルギーの光が照射されると、電子が伝導帯に移動し、電子が抜けた正孔が生成され、これら電子と正孔によって強い酸化還元力を持つようになる。光触媒の持つこの酸化還元力は、汚れや汚染物質、悪臭成分などを分解・除去し、浄化する働きをする上、太陽光などを利用できるところから、エネルギーフリーな環境浄化技術として注目を浴びている。また、無機チタン化合物を含む成形体の表面は、光の照射により水が濡れ易い親水性を呈するため、雨等の水滴で洗浄される、いわゆるセルフクリーニング作用を有することが知られている。 A photocatalyst is a material that absorbs light and enters a high energy state, and uses this energy to cause a chemical reaction with a reactant. Metal ions and metal complexes are also used as photocatalysts. In particular, inorganic compounds of semiconductors such as titanium dioxide (TiO 2 ) are known to have high catalytic activity as photocatalysts, and are most often used. ing. Semiconductors normally do not conduct electricity, but when irradiated with light with energy higher than the band gap energy, electrons move to the conduction band, and holes that have lost electrons are generated, and these electrons and holes are strong. Has redox power. This oxidation-reduction power of photocatalysts has attracted attention as an energy-free environmental purification technology because it works by decomposing, removing, and purifying dirt, pollutants, and offensive odor components as well as using sunlight. Yes. Further, it is known that the surface of a molded body containing an inorganic titanium compound has a so-called self-cleaning action that is washed with water droplets such as rain because it exhibits hydrophilicity that allows water to easily get wet when irradiated with light.

一方、酸化チタン(TiO)など光触媒活性を有する無機化合物は、非常に微細な粉末であり、そのままでは利用が困難であるため、実際に使用されるときには、塗料にして基材の表面にコーティングしたり、真空蒸着、スパッタリング、プラズマなどの手法で膜状に形成するなどして利用する場合が殆どである。
例えば、特開2008−81712号公報には、基材の表面に無機チタン化合物層を形成するために用いられる塗布剤として、合成樹脂を分散相とする水性エマルジョンに高濃度の無機チタン化合物が含まれた光触媒性塗布剤が開示されている。また、特開2007−230812号公報にはガスフロースパッタリングによりTiOのターゲットを用いて成膜された光触媒酸化チタン薄膜が開示されている。その他、コーティングや膜の形をとらず無機チタン化合物を基材中に含ませる技術としては、例えば、特開平9−315837号公報に、SiO、Al、CaO、MgO、B、ZrO、及びTiOの各成分を所定量含有する光触媒用ガラスが開示されている。
On the other hand, an inorganic compound having photocatalytic activity such as titanium oxide (TiO 2 ) is a very fine powder and is difficult to use as it is. In most cases, it is used in the form of a film by a method such as vacuum deposition, sputtering, or plasma.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-81712 includes a high concentration inorganic titanium compound in an aqueous emulsion having a synthetic resin as a dispersed phase as a coating agent used to form an inorganic titanium compound layer on the surface of a substrate. An improved photocatalytic coating is disclosed. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-230812 discloses a photocatalytic titanium oxide thin film formed by gas flow sputtering using a TiO y target. In addition, as a technique for including an inorganic titanium compound in the substrate without taking the form of a coating or a film, for example, in JP-A-9-315837, SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, MgO, B 2 O 3 , glass for photocatalysts containing a predetermined amount of each component of ZrO 2 and TiO 2 is disclosed.

しかしながら、基材の表面に無機チタン化合物を塗布し又はコーティングする場合には、塗布膜やコーティング層の耐久性が十分ではなく、塗布膜やコーティング層が基材から剥離するおそれがあった。例えば、特開2008−81712で開示される光触媒性塗布剤を用いて塗布膜を形成する場合、塗布膜に残留している樹脂や有機バインダが、紫外線等によって分解されたり、無機チタン化合物の触媒作用で酸化還元されたりする結果、塗布膜の耐久性が経時的に劣化しやすい。また、上記の無機チタン化合物触媒は、十分な光触媒活性を引き出すためにはナノサイズの微粒子が必要であるが、このような超微粒子は作製するコストが高く、凝集しやすいという問題点があった。   However, when the inorganic titanium compound is applied or coated on the surface of the substrate, the durability of the coating film or coating layer is not sufficient, and the coating film or coating layer may be peeled off from the substrate. For example, when a coating film is formed using a photocatalytic coating agent disclosed in JP-A-2008-81712, a resin or an organic binder remaining in the coating film is decomposed by ultraviolet rays or the like, or a catalyst of an inorganic titanium compound As a result of being oxidized and reduced by the action, the durability of the coating film tends to deteriorate over time. In addition, the inorganic titanium compound catalyst described above requires nano-sized fine particles in order to bring out sufficient photocatalytic activity. However, such ultra-fine particles are expensive to produce and have a problem that they tend to aggregate. .

また、特開2007−230812で開示された、いわゆるドライプロセス法と呼ばれる成膜法を利用した光触媒部材も、膜として形成されるものなので、剥離によって光触媒特性が劣化してしまう憂いがあるだけでなく、高価な装置による緻密な雰囲気の制御が必要となり、製造コストが非常に高くなってしまう問題があった。   Moreover, since the photocatalyst member using a film forming method called a so-called dry process method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-230812 is also formed as a film, there is only a concern that the photocatalytic characteristics deteriorate due to peeling. In addition, there is a problem in that a precise atmosphere control by an expensive device is required, and the manufacturing cost becomes very high.

また、特開平9−315837で開示される光触媒用ガラスでは、酸化チタンは結晶構造を有しておらず、アモルファスの形でガラス中に存在するため、その光触媒特性が不充分であった。   In addition, in the photocatalyst glass disclosed in JP-A-9-315837, titanium oxide does not have a crystal structure and exists in the glass in an amorphous form, so that its photocatalytic properties are insufficient.

これらの課題、すなわち光触媒特性を有する結晶の生成とその固定化を一括で解決する技術として、ガラスの中からTiO等の光触媒結晶を析出させる技術がある。ガラス全体に光触媒結晶を分散させた結晶化ガラスは、表面の亀裂や剥離などの経時変化が殆どなく、半永久的に結晶の特性を利用できる利点がある。 As a technique for collectively solving these problems, that is, generation of crystals having photocatalytic properties and immobilization thereof, there is a technique of depositing photocatalytic crystals such as TiO 2 from glass. Crystallized glass in which photocatalytic crystals are dispersed in the entire glass has an advantage that the characteristics of the crystals can be used semi-permanently with almost no change over time such as cracking or peeling of the surface.

例えば、特開2008−120655号公報、特開2009−57266号公報は、光触媒材料として、TiO−Bi−B−Al−RO(R:アルカリ土類金属)系ガラスを熱処理してチタン酸化物の結晶を得る結晶化ガラスを開示している。 For example, JP 2008-120655 A and JP 2009-57266 A disclose TiO 2 —Bi 2 O 3 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —RO (R: alkaline earth metal) as a photocatalytic material. Disclosed is a crystallized glass in which a titanium oxide crystal is obtained by heat-treating a system glass.

特開2008−81712号公報JP 2008-81712 A 特開2007−230812号公報JP 2007-230812 A 特開平9−315837号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-315837 特開2008−120655号公報JP 2008-120655 A 特開2009−57266号公報JP 2009-57266 A

本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、表面に薄膜やコーティング等の加工をする必要が無く、バルク材として光触媒特性を有する材料、具体的には耐久性に優れ、且つ光触媒特性を有する微細な結晶が材料内部や表面に存在するガラスセラミックスを提供することを目的とする。さらに、同ガラスセラミックスの製造方法、及びこの製造方法で製造されるガラスセラミックスを含む光触媒機能性部材及び親水性部材を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and there is no need to process a thin film or coating on the surface, and a material having photocatalytic properties as a bulk material, specifically, excellent in durability and photocatalyst. An object of the present invention is to provide a glass ceramic in which fine crystals having characteristics are present inside or on the surface of the material. Furthermore, it aims at providing the photocatalyst functional member and hydrophilic member containing the glass ceramics manufactured with the manufacturing method of the glass ceramics, and this manufacturing method.

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意試験研究を重ねた結果、特定の組成範囲および製法によって、ナノサイズの原料を使用する必要がなく、酸化チタン(TiO)をはじめとする無機チタン化合物の微細な結晶を有するガラスセラミックスが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive test research. As a result, there is no need to use a nano-sized raw material depending on a specific composition range and manufacturing method, and titanium oxide (TiO 2 ) and the like The present inventors have found that glass ceramics having fine crystals of an inorganic titanium compound can be obtained and have completed the present invention. Specifically, the present invention provides the following.

(1)結晶相として、R0.5Ti(PO及びこれらの固溶体から選ばれる1種以上、並びにTiO及びこの固溶体のいずれか又は両方、を有し、JIS R 1703−2:2007に基づくメチレンブルーの分解活性指数が3.0nmol/L/min以上であるガラスセラミックス。(式中、RはBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Znから選ばれる1種以上とする) (1) As a crystal phase, it has R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 and at least one selected from these solid solutions, and TiO 2 and either or both of these solid solutions, JIS R 1703-2 : Glass ceramics having a decomposition activity index of methylene blue based on 2007 of 3.0 nmol / L / min or more. (In the formula, R is at least one selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn)

(2)前記結晶相がアナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型から選ばれる1種以上のTiOを含むことを特徴とする(1)記載のガラスセラミックス。 (2) The glass ceramic according to (1), wherein the crystalline phase contains one or more TiO 2 selected from anatase type, rutile type, and brookite type.

(3)前記結晶相がガラスセラミックス全体積に対する体積比で1.0%以上99.0%以下含まれている(1)または(2)いずれか記載のガラスセラミックス。   (3) The glass ceramic according to any one of (1) and (2), wherein the crystal phase is contained in a volume ratio of 1.0% to 99.0% with respect to the total volume of the glass ceramic.

(4)酸化物換算組成のモル%で
TiO成分を15〜95%、
SiO成分、P成分、B成分、及び/又はGeO成分を1%〜70%、
RO成分を0.1〜50%、
(式中、RはBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Znから選ばれる1種以上とする)
含有する(1)から(3)いずれか記載のガラスセラミックス。
(4) 15 to 95% of TiO 2 component in mol% of oxide conversion composition,
1% to 70% of SiO 2 component, P 2 O 5 component, B 2 O 3 component, and / or GeO 2 component,
0.1 to 50% of RO component,
(In the formula, R is at least one selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn)
The glass ceramic according to any one of (1) to (3).

(5)酸化物換算組成のモル%でRnO成分を0〜50%含有する(1)から(4)いずれか記載のガラスセラミックス。(式中、RnはLi、K、Na、Rb、Csから選ばれる1種以上とする) (5) The glass ceramic according to any one of (1) to (4), which contains 0 to 50% of an Rn 2 O component in mol% of the oxide equivalent composition. (In the formula, Rn is at least one selected from Li, K, Na, Rb, and Cs)

(6)酸化物換算組成のモル%で
Al成分を0〜30%、
Ga成分を0〜30%、
In成分を0〜30%、
ZrO成分を0〜20%、
SnO成分を0〜20%、
Bi成分及び/又はTeO成分を0〜20%、
NbO5成分及び/又はTaO5成分を0〜30%、
WO成分を0〜30%、
MoO成分を0〜30%、
Ln成分を0〜30%(LnはY、Ce、La、Nd、Gd、Dy、Ybから選ばれる一種以上)、
成分を0〜10%(Mは、V、Cr、Mn、Fe、Co、及びNiから選ばれる一種以上とし、x及びyはそれぞれx:y=2:(Mの価数)を満たす最小の自然数とする)
As成分及び/又はSbを成分0〜5%、
含有する(1)から(5)いずれか記載のガラスセラミックス。
(6) 0-30% of Al 2 O 3 component in mole percent on the oxide composition in terms of,
Ga 2 O 3 component 0-30%,
0-30% of In 2 O 3 component,
0 to 20% of ZrO 2 component,
0 to 20% of SnO component,
Bi 2 O 3 component and / or TeO 2 component 0-20%
0-30% of Nb 2 O5 component and / or Ta 2 O5 component,
WO 3 component 0-30%,
0-30% of MoO component,
0-30% of Ln 2 O 3 component (Ln is one or more selected from Y, Ce, La, Nd, Gd, Dy, Yb),
M x O y component 0 to 10% (M is at least one selected from V, Cr, Mn, Fe, Co, and Ni, and x and y are each x: y = 2: (valence of M)) The smallest natural number satisfying
As 2 O 3 component and / or Sb 2 O 3 component 0-5%,
The glass ceramic according to any one of (1) to (5).

(7)酸化物基準組成のガラス全物質量に対する外割り質量%で、F、Cl、Br、S、N、及びCから選ばれる1種以上の非金属元素成分を0.01〜10%含有する(1)から(6)いずれか記載のガラスセラミックス。   (7) 0.01% to 10% of one or more non-metallic element components selected from F, Cl, Br, S, N, and C in an externally divided mass% with respect to the total amount of glass in the oxide-based composition The glass ceramic according to any one of (1) to (6).

(8)酸化物基準組成のガラス全物質量に対する外割り質量%で、Cu、Ag、Au、Pd、Pt、Ru、Re、及びRhから選ばれる1種以上の金属元素成分を0.001〜5%含有する(1)から(7)いずれか記載のガラスセラミックス。   (8) One or more metal element components selected from Cu, Ag, Au, Pd, Pt, Ru, Re, and Rh, in an externally divided mass% with respect to the total glass material amount of the oxide reference composition, are 0.001 to 0.001. The glass ceramic according to any one of (1) to (7), containing 5%.

(9)紫外領域から可視領域までの波長の光によって触媒活性が発現される(1)から(8)いずれか記載のガラスセラミックス。   (9) The glass ceramic according to any one of (1) to (8), wherein catalytic activity is expressed by light having a wavelength from the ultraviolet region to the visible region.

(10)紫外領域から可視領域までの波長の光を照射した表面と水滴との接触角が10°以下となる(1)から(9)いずれか記載のガラスセラミックス。   (10) The glass ceramic according to any one of (1) to (9), wherein the contact angle between the surface irradiated with light having a wavelength from the ultraviolet region to the visible region and a water droplet is 10 ° or less.

(11)(1)から(10)いずれか記載のガラスセラミックスからなるガラスセラミックス成形体。   (11) A glass ceramic molded body comprising the glass ceramic according to any one of (1) to (10).

(12)(11)に記載のガラスセラミックス成形体からなる光触媒。   (12) A photocatalyst comprising the glass ceramic molded body according to (11).

(13)粉粒状、又はファイバー状の形態を有する(12)記載の光触媒。   (13) The photocatalyst according to (12), which has a granular or fiber form.

(14)(13)記載の光触媒を含有するスラリー状混合物。   (14) A slurry mixture containing the photocatalyst described in (13).

(15)(12)から(14)いずれかに記載の光触媒を含む光触媒部材。   (15) A photocatalytic member comprising the photocatalyst according to any one of (12) to (14).

(16)(12)から(14)いずれかに記載の光触媒を含む浄化装置。 (16) A purification device comprising the photocatalyst according to any one of (12) to (14).

(17)(12)または(14)いずれかに記載の光触媒を含むフィルタ。 (17) A filter comprising the photocatalyst according to any one of (12) and (14).

(18)粉砕ガラスを焼結させてなる焼結体であって、
前記焼結体中に、(1)から(10)のいずれかに記載のガラスセラミックスを含むことを特徴とする焼結体。
(18) A sintered body obtained by sintering pulverized glass,
A sintered body comprising the glass ceramic according to any one of (1) to (10) in the sintered body.

(19)得られるガラス体が、酸化物換算組成のモル%で、TiO成分を15〜95%、SiO成分、P成分、B成分、及び/又はGeO成分を1%〜70%、RO成分を0.1〜50%、(式中、RはBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Znから選ばれる1種以上とする)含有するように調製された原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、
前記ガラス体を粉砕して粉砕ガラスを作製する粉砕工程と、
前記粉砕ガラスを所望形状の成形体に成形する成形工程と、
前記成形体を加熱して焼結させるとともに、ガラス中に少なくともR0.5Ti(PO及びこれらの固溶体から選ばれる1種以上、並びにTiO及びこの固溶体のいずれか又は両方を含む結晶相を生成させて焼結体を作製する焼結工程と、
を含む方法により製造されるものである(18)に記載の焼結体。
(19) The obtained glass body is a mol% of the oxide equivalent composition, the TiO 2 component is 15 to 95%, the SiO 2 component, the P 2 O 5 component, the B 2 O 3 component, and / or the GeO 2 component. Raw material prepared so as to contain 1% to 70% and 0.1 to 50% of RO component (wherein R is one or more selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn) A vitrification step for producing a glass body by melting and vitrifying the composition,
Crushing step of crushing the glass body to produce a crushed glass;
A molding step of molding the crushed glass into a molded body having a desired shape;
The molded body is heated to be sintered, and at least one or both of R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 and a solid solution thereof, and TiO 2 and / or a solid solution thereof are contained in the glass. A sintering step of producing a sintered body by generating a crystalline phase including,
The sintered body according to (18), which is produced by a method comprising:

(20)前記方法は、前記粉砕ガラスにZnO結晶、WO結晶及び/又はTiO結晶を混合する工程を、さらに含む(19)に記載の焼結体。 (20) The sintered body according to (19), wherein the method further includes a step of mixing ZnO crystal, WO 3 crystal and / or TiO 2 crystal with the crushed glass.

(21)基材と、この基材上に設けられたガラスセラミックス層とを有するガラスセラミックス複合体であって、前記ガラスセラミックス層が(1)から(10)のいずれかに記載のガラスセラミックスを含むことを特徴とするガラスセラミックス複合体。   (21) A glass ceramic composite comprising a base material and a glass ceramic layer provided on the base material, wherein the glass ceramic layer comprises the glass ceramic according to any one of (1) to (10) A glass-ceramic composite comprising:

(22)加熱することにより、ガラスから光触媒活性を有する結晶相を生成し、(1)から(10)のいずれかに記載のガラスセラミックスとなるガラス。   (22) Glass that produces a crystalline phase having photocatalytic activity from glass by heating and becomes the glass ceramic according to any one of (1) to (10).

(23)粉粒状、又はファイバー状の形態を有する(22)記載のガラス。   (23) The glass according to (22), which has a granular or fiber form.

(24)(23)に記載のガラスを含有するスラリー状混合物。   (24) A slurry mixture containing the glass according to (23).

(25)(1)から(10)のいずれかに記載のガラスセラミックスの製造方法であって、原料の混合物を1200℃以上の温度に保持して溶融し、その後冷却して固化させるガラスセラミックスの製造方法。   (25) A method for producing a glass ceramic according to any one of (1) to (10), wherein the glass ceramic is melted by holding a mixture of raw materials at a temperature of 1200 ° C. or higher, and then cooled and solidified. Production method.

(26)(1)から(10)のいずれかに記載のガラスセラミックスの製造方法であって、原料を混合してその融液を得る溶融工程と、前記融液を冷却してガラスを得る冷却工程と、前記ガラスの温度を結晶化温度領域まで上昇させる再加熱工程と、前記温度を前記結晶化温度領域内で維持して結晶を生じさせる結晶化工程と、前記温度を前記結晶化温度領域外まで低下させて前記ガラスセラミックスを得る再冷却工程と、を有するガラスセラミックスの製造方法。   (26) A method for producing a glass ceramic according to any one of (1) to (10), wherein a melting step of mixing raw materials to obtain a melt thereof, and cooling to obtain glass by cooling the melt. A reheating step for raising the temperature of the glass to a crystallization temperature range, a crystallization step for maintaining the temperature in the crystallization temperature range to form crystals, and the temperature in the crystallization temperature range. A re-cooling step of obtaining the glass ceramic by lowering it to the outside.

(27)前記結晶化温度領域は、500℃以上1200℃以下である(26)に記載のガラスセラミックスの製造方法。   (27) The glass ceramic manufacturing method according to (26), wherein the crystallization temperature region is 500 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower.

(28)前記ガラスセラミックスに対してドライエッチング及び/又はウェットエッチングを行うエッチング工程をさらに有する(25)から(27)いずれかに記載のガラスセラミックスの製造方法。   (28) The method for producing a glass ceramic according to any one of (25) to (27), further comprising an etching step of performing dry etching and / or wet etching on the glass ceramic.

本発明によれば、ガラスの組成を所定の範囲内とすることによって、R0.5Ti(PO及びこれらの固溶体から選ばれる1種以上、並びにTiO及びこの固溶体のいずれか又は両方、をはじめとする無機チタン化合物の光触媒結晶が析出し易くなる。この結晶相がガラスの内部と表面に均一に析出するので、表面の剥離の問題がなく、仮に表面が削られても光触媒性能が劣らず、耐久性に優れたセラガラスセラミックスと、その製造方法を得ることができる。 According to the present invention, by setting the composition of the glass within a predetermined range, one or more selected from R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 and these solid solutions, and any one of TiO 2 and this solid solution. Or the photocatalyst crystal | crystallization of the inorganic titanium compound including both becomes easy to precipitate. Since this crystal phase is uniformly deposited on the inside and the surface of the glass, there is no problem of peeling of the surface, and even if the surface is scraped, the photocatalytic performance is not inferior, and the ceramic glass ceramics having excellent durability, and its manufacturing method Can be obtained.

また、本発明のガラスセラミックスの製造方法によれば、原料の配合組成と熱処理温度の制御によってガラス中にR0.5Ti(PO及びこれらの固溶体から選ばれる1種以上、並びにTiO及びこの固溶体のいずれか又は両方、を含む結晶を生成させることができるため、微細な光触媒結晶の粉末を扱うための特殊な設備を用いることなく、優れた光触媒活性を備え、光触媒機能性素材として有用なガラスセラミックスを工業的規模で容易に製造することができる。 In addition, according to the method for producing glass ceramics of the present invention, one or more selected from R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 and their solid solutions in the glass by controlling the composition of raw materials and the heat treatment temperature, and Since crystals containing TiO 2 and / or both of these solid solutions can be produced, it has excellent photocatalytic activity without using special equipment for handling fine photocatalytic crystal powder, and photocatalytic functionality Glass ceramics useful as a raw material can be easily produced on an industrial scale.

本発明の実施例1のガラスセラミックス成形体についてのXRDパターンである。It is an XRD pattern about the glass ceramic molded object of Example 1 of this invention. 本発明の実施例3のガラスセラミックス成形体について、エッチング前後の分解活性指数を表すグラフである。It is a graph showing the decomposition activity index | exponent before and behind an etching about the glass-ceramic molded object of Example 3 of this invention.

以下、本発明のガラスセラミックスの結晶相および含有成分を上記のように限定した理由を述べる。各成分の含有量の説明については、特に明記しない限りは酸化物基準のモル%で表わすものとする。これはできたガラスセラミックス中のアニオン成分は全て酸素であると仮定し、カチオン成分の含有量のみを考えるときに、そのカチオン成分全てが電荷の釣り合うだけの酸素と結合した酸化物でできていると考え、それら酸化物のモル分率×100によってガラス中に含有される各成分を表記する方法である。   The reason why the crystal phase and the components contained in the glass ceramic of the present invention are limited as described above will be described below. The description of the content of each component is expressed in mol% based on oxide unless otherwise specified. It is assumed that all anionic components in the glass ceramics are oxygen, and when considering only the content of the cation component, all of the cation component is made of an oxide combined with oxygen that balances the charge. And each component contained in the glass is expressed by the mole fraction of oxides × 100.

なお、本発明におけるガラスセラミックスとは、ガラスを熱処理することによりガラス相中に結晶相を析出させて得られる材料であり、ガラス相及び結晶相から成る材料のみならず、ガラス相が全て結晶相になった材料、すなわち、材料中の結晶量(結晶化度)が100wt%のものも含んでよい。一般に用いられる粉体から得られるエンジニアリングセラミックスやセラミックス焼結体は、ポアフリーの完全焼結体となることが難しい。従って、本発明のガラスセラミックスは、このようなポア(例えば、気孔率)の存在により、それらのガラスセラミックスと区別され得る。ガラスセラミックスは結晶化工程の制御により結晶の粒径、析出結晶の種類、結晶化度をコントロールできるので、光触媒材料を製造するにあたって所望の結晶を生成する有効な手段になる。   The glass ceramic in the present invention is a material obtained by precipitating a crystalline phase in a glass phase by heat-treating the glass, and not only a material composed of a glass phase and a crystalline phase, but also the glass phase is entirely a crystalline phase. In other words, a material having a crystal amount (crystallinity) in the material of 100 wt% may be included. Engineering ceramics and ceramic sintered bodies obtained from commonly used powders are difficult to become pore-free fully sintered bodies. Therefore, the glass ceramics of the present invention can be distinguished from those glass ceramics by the presence of such pores (for example, porosity). Glass ceramics can be used as an effective means for producing desired crystals in the production of a photocatalytic material because the crystal grain size, the type of precipitated crystals, and the degree of crystallization can be controlled by controlling the crystallization process.

本発明のガラスセラミックスは、R0.5Ti(PO及びこれらの固溶体から選ばれる1種以上、並びにTiO及びこの固溶体のいずれか又は両方、を含有する(式中、RはBe、Mg、Ca、Sr、Baから選ばれる1種以上とする)。これらの結晶が含まれていることにより、本発明のガラスセラミックスは光触媒機能を有することでできる。 The glass ceramic of the present invention contains at least one selected from R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 and a solid solution thereof, and TiO 2 and either or both of the solid solutions (wherein R is 1 or more types selected from Be, Mg, Ca, Sr and Ba). By including these crystals, the glass ceramic of the present invention can be provided with a photocatalytic function.

本発明のガラスセラミックスは、TiOの結晶相またはその固溶体を含有することが好ましい。TiOは光触媒としての特性に優れているだけでなく、殆どの酸、塩基、有機溶剤に侵されない化学的に安定性な性質を持ち、人体にも安全であるため、光触媒の材料として最も多く用いられている成分である。工業的に用いられるTiOの結晶型としては、ルチル(Rutile)型、アナターゼ(Anatase)型、及びブルッカイト(Brookite)型が知られているが、高い光触媒特性をもたらすために、アナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型からなる群の1種以上の酸化チタンを含有することが好ましい。ブルッカイト型の結晶は微弱な光でも高い光触媒特性を示すが、結晶構造が不安定で単相として得ることは困難とされており、アナターゼ型との混相で析出することが多い。安定な状態で光触媒機能を発現するためには、TiOの結晶はアナターゼ型及び/又はルチル型、特にアナターゼ型であることが好ましい。TiOの固溶体としては、種類を限定できるものではないが、例えばTi1−xZrなどを挙げることができる。 The glass ceramic of the present invention preferably contains a crystal phase of TiO 2 or a solid solution thereof. TiO 2 is not only superior in photocatalytic properties, but also has a chemically stable property that is not affected by most acids, bases, and organic solvents, and is safe for the human body. It is the component used. As crystal forms of TiO 2 used industrially, a rutile type, anatase type, and brookite type are known. In order to provide high photocatalytic properties, anatase type, rutile type are used. It is preferable to contain 1 or more types of titanium oxide of the group which consists of a type | mold and a brookite type. Brookite-type crystals exhibit high photocatalytic properties even in weak light, but their crystal structure is unstable and it is difficult to obtain them as a single phase, and they often precipitate in a mixed phase with anatase type. In order to develop a photocatalytic function in a stable state, the TiO 2 crystal is preferably anatase and / or rutile, particularly anatase. The solid solution of TiO 2 is not limited in type, and examples thereof include Ti 1-x Zr x O 2 .

上記結晶に加えて本発明のガラスセラミックスはアルカリ土類金属チタンリン酸複合塩の結晶を有することが好ましい。これらはNASICON型構造を有しており、TiO結晶相を同時に含有させると、より高い光触媒効果が発見できる。その中で、特にR0.5Ti(POの効果が顕著である。また、これらの固溶体を用いることにより、バンドギャップエネルギーを調整することができるので、光に対する応答性を向上させることが可能である。固溶体とは、2種類以上の金属固体または非金属固体が互いの中に原子レベルで溶け込んで全体が均一の固相になっている状態のことをいい、混晶と言う場合もある。溶質原子の溶け込み方によって、結晶格子の隙間より小さい元素が入り込む侵入型固溶体、母相原子と入れ代わって入る置換型固溶体などがある。本発明のガラスセラミックスは、R0.5Ti(PO又はその固溶体のうちいずれか、若しくは両方、を含有することが好ましい。特にこのうち、Mg0.5Ti(POは、後述する分解活性指数に大きく寄与するので、含有することがより好ましい。なお、以下本明細書では前述した光触媒特性を有する結晶及びその固溶体を総称して「光触媒結晶」と表現する。 In addition to the crystal, the glass ceramic of the present invention preferably has a crystal of an alkaline earth metal titanium phosphate composite salt. These have a NASICON type structure, and when a TiO 2 crystal phase is simultaneously contained, a higher photocatalytic effect can be found. Among them, the effect of R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 is particularly remarkable. Moreover, since the band gap energy can be adjusted by using these solid solutions, it is possible to improve the response to light. A solid solution means a state in which two or more kinds of metal solids or non-metal solids are dissolved in each other at an atomic level to form a uniform solid phase as a whole, and may be called a mixed crystal. Depending on how the solute atoms permeate, there are interstitial solid solutions in which elements smaller than the gaps in the crystal lattice enter, and substitutional solid solutions in which they replace the parent phase atoms. The glass ceramic of the present invention preferably contains either or both of R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 and a solid solution thereof. Among these, Mg 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 particularly contributes greatly to the decomposition activity index described later, so it is more preferable to contain it. Hereinafter, in the present specification, the crystals having the above-mentioned photocatalytic properties and solid solutions thereof are collectively referred to as “photocatalytic crystals”.

本発明のガラスセラミックス全体に対する前記結晶相の量は、透明度を重視する、若しくは光触媒特性を優先するなど、利用する目的に応じて体積比で1.0%以上95%以下の範囲で自由に選択できる。ガラスの中から析出する結晶相の量は、熱処理条件をコントロールすることにより制御する。結晶相の量が多いと、光触媒機能が高くなる傾向があるが、目的とするもの以外の結晶の量が増えたり、加工し難くなったり、用途によっては重要となる透明性が低下する可能性があるので、結晶相の量を体積比率で95%以下の範囲とすることが好ましく、93%以下の範囲とすることがより好ましく、90%以下とすることが最も好ましい。一方、結晶相の量が少ないと有効な光触媒特性を引き出せないため、結晶相の量を体積比率で1%以上とすることが好ましく、3%以上がより好ましく、5%以上とすることが最も好ましい。   The amount of the crystal phase with respect to the entire glass ceramic of the present invention can be freely selected in the range of 1.0% to 95% by volume according to the purpose of use, such as placing importance on transparency or giving priority to photocatalytic properties. it can. The amount of crystal phase precipitated from the glass is controlled by controlling the heat treatment conditions. If the amount of crystal phase is large, the photocatalytic function tends to increase, but the amount of crystals other than the target one increases, it becomes difficult to process, and the transparency that is important depending on the application may decrease. Therefore, the amount of the crystal phase is preferably in the range of 95% or less by volume ratio, more preferably in the range of 93% or less, and most preferably 90% or less. On the other hand, if the amount of the crystal phase is small, effective photocatalytic properties cannot be obtained. Therefore, the amount of the crystal phase is preferably 1% or more by volume, more preferably 3% or more, and most preferably 5% or more. preferable.

本発明のガラスセラミックスは、TiO成分を15.0〜95.0%の範囲で含有することが好ましい。TiO成分は、結晶化することにより、TiOの結晶、又はリン、アルカリ土類金属との化合物の結晶としてガラスから析出し、光触媒特性をもたらすのに必須で欠かせない成分である。特に、TiO成分の含有量を15.0%以上にすることで、光触媒結晶が析出し易くなり、ガラスセラミックス中における光触媒結晶の量が高められるため、所望の光触媒特性を確保することができる。一方、TiO成分の含有量が95.0%を超えると、ガラス化が非常に難しくなる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するTiO成分の含有量は、好ましくは15.0%、より好ましくは25.0%、最も好ましくは30.0%を下限とし、好ましくは95.0%、より好ましくは85.0%、最も好ましくは80.0%を上限とする。TiO成分は、原料として例えばアナターゼ型、ルチル型又はブルッカイト型のTiOを用いてガラスセラミックス内に導入することができる。 The glass ceramic of the present invention preferably contains a TiO 2 component in the range of 15.0 to 95.0%. The TiO 2 component is an indispensable and indispensable component for crystallizing and precipitating from the glass as a crystal of TiO 2 or a crystal of a compound with phosphorus or an alkaline earth metal to bring about photocatalytic properties. In particular, when the content of the TiO 2 component is 15.0% or more, the photocatalytic crystal is likely to precipitate, and the amount of the photocatalytic crystal in the glass ceramic is increased, so that desired photocatalytic characteristics can be ensured. . On the other hand, when the content of the TiO 2 component exceeds 95.0%, vitrification becomes very difficult. Therefore, the content of the TiO 2 component with respect to the total amount of the glass ceramic material in the oxide conversion composition is preferably 15.0%, more preferably 25.0%, most preferably 30.0%, and preferably 95%. 0.0%, more preferably 85.0%, and most preferably 80.0%. The TiO 2 component can be introduced into the glass ceramic using, for example, anatase type, rutile type or brookite type TiO 2 as a raw material.

SiO成分は、ガラスの網目構造を構成し、ガラスの安定性と化学的耐久性を高める成分であるとともに、Si4+イオンが析出した光触媒結晶の近傍に存在し、光触媒活性の向上に寄与する成分であり、本発明のガラスセラミックスに任意に添加できる成分である。しかし、SiO成分の含有量が70.0%を超えると、ガラスの溶融性が悪くなり、光触媒結晶が析出し難くなる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するSiO成分の含有量は、好ましくは70.0%、より好ましくは50.0%、最も好ましくは30.0%を上限とする。SiO成分は、原料として例えばSiO、KSiF、NaSiF等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。 The SiO 2 component is a component that constitutes a glass network structure and improves the stability and chemical durability of the glass, and is present in the vicinity of the photocatalytic crystal on which Si 4+ ions are deposited, contributing to the improvement of the photocatalytic activity. It is a component and can be optionally added to the glass ceramic of the present invention. However, when the content of the SiO 2 component exceeds 70.0%, the meltability of the glass is deteriorated, and the photocatalytic crystal is hardly precipitated. Therefore, the content of the SiO 2 component with respect to the total amount of the glass ceramic material with an oxide conversion composition is preferably 70.0%, more preferably 50.0%, and most preferably 30.0%. SiO 2 component may be incorporated in the glass ceramic is used as a raw material such as SiO 2, K 2 SiF 6, Na 2 SiF 6 or the like.

成分は、ガラスの網目構造を構成し、より多くのTiO成分をガラスに取り込ませるために有用な成分であり本発明のガラスセラミックスに任意に添加できる。また、P成分を含有することによって、より低い熱処理温度で光触媒結晶を析出することが可能になるため、光触媒活性の高いアナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型からなる群の1種以上のTiO結晶、特にアナターゼ型TiO結晶およびNASICON型のR0.5Ti(PO結晶を形成し易くすることができる。しかしP成分の含有量が70.0%を超えると光触媒結晶が析出し難くなる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するP成分の含有量は、好ましくは70.0%、より好ましくは60.0%、最も好ましくは50.0%を上限とする。また、P成分を含有させることで、TiO及びR0.5Ti(POの結晶がより析出されやすくなるので、P成分の含有量は、少なくとも5%、より好ましくは10%、最も好ましくは20%を下限とすることが良い。原料として例えばAl(PO、Ca(PO、Ba(PO、Na(PO)、BPO、HPO等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。 The P 2 O 5 component constitutes a network structure of glass and is a useful component for incorporating more TiO 2 component into the glass, and can be arbitrarily added to the glass ceramic of the present invention. Moreover, since it becomes possible to precipitate a photocatalytic crystal at a lower heat treatment temperature by containing the P 2 O 5 component, one or more members of the group consisting of anatase type, rutile type and brookite type having high photocatalytic activity can be obtained. TiO 2 crystals, particularly anatase TiO 2 crystals and NASICON type R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 crystals can be easily formed. However, when the content of the P 2 O 5 component exceeds 70.0%, the photocatalytic crystal is hardly precipitated. Therefore, the content of the P 2 O 5 component with respect to the total amount of the glass ceramic material having an oxide conversion composition is preferably 70.0%, more preferably 60.0%, and most preferably 50.0%. Further, by incorporating the P 2 O 5 component, the crystal of TiO 2 and R 0.5 Ti 2 (PO 4) 3 is easily more precipitation, the content of P 2 O 5 component is at least 5% More preferably, the lower limit is 10%, and most preferably 20%. For example, Al (PO 3 ) 3 , Ca (PO 3 ) 2 , Ba (PO 3 ) 2 , Na (PO 3 ), BPO 4 , H 3 PO 4, or the like can be introduced into the glass ceramic as a raw material. .

成分は、ガラスの網目構造を構成し、ガラスセラミックスの安定性を高める成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、その含有量が70%を超えると、光触媒結晶が析出しくい傾向が強くなる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するB成分の含有量は、好ましくは70%、より好ましくは40%、さらに好ましくは25.0%、最も好ましくは15.0%を上限とする。B成分は、原料として例えばHBO、Na、Na・10HO、BPO等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。 The B 2 O 3 component is a component that constitutes a glass network structure and improves the stability of the glass ceramic, and can be optionally added. However, when the content exceeds 70%, the tendency for the photocatalytic crystals to hardly precipitate is increased. Therefore, the content of the B 2 O 3 component is preferably 70%, more preferably 40%, still more preferably 25.0%, and most preferably 15.0% with respect to the total amount of glass ceramics having an oxide equivalent composition. The upper limit. B 2 O 3 component may be incorporated in the glass ceramics used as the material for example H 3 BO 3, Na 2 B 4 O 7, Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O, the BPO 4 and the like.

GeO成分は、上記したSiOと相似な働きを有する成分で、溶融ガラスの安定性に寄与する。母ガラス部材の屈折率や粘性調整のために添加できる任意成分であるが、希少鉱物資源であり高価であるため、10%を超えないことが好ましく、より好ましくは5%以下、最も好ましくは一切含有しない。 The GeO 2 component is a component having a function similar to that of the above-described SiO 2 and contributes to the stability of the molten glass. Although it is an optional component that can be added to adjust the refractive index and viscosity of the mother glass member, it is a rare mineral resource and is expensive, so it preferably does not exceed 10%, more preferably 5% or less, most preferably none Does not contain.

本発明のガラスセラミックスは、SiO成分、P成分、B成分、及びGeO成分から選ばれる1種以上の成分を合計で1〜70%の範囲で含有することが好ましい。これらはガラスの形成酸化物で、ガラスを得るのに置いて重要な成分であり、その全体量が1%未満であると、ガラスが得られないおそれが高い。より好ましい量は10%以上、最も好ましい量は25%以上である。一方、その量が70%を超えるとTiO結晶相が析出し難くなるため、含有量は、好ましくは70%以下、より好ましくは60%以下であり、最も好ましくは50%以下である。 The glass ceramic of the present invention preferably contains one or more components selected from SiO 2 component, P 2 O 5 component, B 2 O 3 component, and GeO 2 component in a total range of 1 to 70%. . These are glass-forming oxides and are important components for obtaining glass. If the total amount is less than 1%, there is a high possibility that glass cannot be obtained. A more preferred amount is 10% or more, and a most preferred amount is 25% or more. On the other hand, if the amount exceeds 70%, the TiO 2 crystal phase is difficult to precipitate. Therefore, the content is preferably 70% or less, more preferably 60% or less, and most preferably 50% or less.

BeO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上する成分であるとともに、ガラス転移温度を下げて熱処理温度をより低く抑え、光触媒活性の高いアナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型からなる群の1種以上のTiO結晶、特にアナターゼ型TiO結晶およびNASICON型のR0.5Ti(PO結晶を形成し易くする成分であり、本発明のガラスセラミックスに任意に添加できる成分である。しかし、BeO成分の含有量が50%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するBaO成分の含有量は、好ましくは50%、より好ましくは30%、最も好ましくは20%を上限とする。 The BeO component is a component that improves the meltability and stability of glass, and lowers the glass transition temperature to lower the heat treatment temperature, and is one of the group consisting of anatase type, rutile type and brookite type with high photocatalytic activity. It is a component that facilitates the formation of the above TiO 2 crystals, particularly anatase TiO 2 crystals and NASICON type R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 crystals, and is a component that can be optionally added to the glass ceramics of the present invention. . However, when the content of the BeO component exceeds 50%, the stability of the glass is deteriorated, and the precipitation of the photocatalytic crystal becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the BaO component with respect to the total amount of glass ceramics having an oxide conversion composition is preferably 50%, more preferably 30%, and most preferably 20%.

MgO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上する成分であるとともに、ガラス転移温度を下げて熱処理温度をより低く抑え、光触媒活性の高いアナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型からなる群の1種以上のTiO結晶、特にアナターゼ型TiO結晶およびNASICON型のR0.5Ti(PO結晶を形成し易くする成分であり、本発明のガラスセラミックスに任意に添加できる成分である。しかし、MgO成分の含有量が50%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するMgO成分の含有量は、好ましくは50%、より好ましくは30%、最も好ましくは20%を上限とする。MgO成分は、原料として例えばMgCO、MgF等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 The MgO component is a component that improves the meltability and stability of glass, and lowers the glass transition temperature to lower the heat treatment temperature, and is one of the group consisting of anatase type, rutile type and brookite type with high photocatalytic activity. It is a component that facilitates the formation of the above TiO 2 crystals, particularly anatase TiO 2 crystals and NASICON type R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 crystals, and is a component that can be optionally added to the glass ceramics of the present invention. . However, if the content of the MgO component exceeds 50%, the stability of the glass is deteriorated, and it is difficult to deposit photocatalytic crystals. Accordingly, the upper limit of the content of the MgO component with respect to the total amount of the glass ceramic material having an oxide conversion composition is preferably 50%, more preferably 30%, and most preferably 20%. The MgO component can be contained in the glass ceramic using, for example, MgCO 3 , MgF 2 or the like as a raw material.

CaO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上する成分であるとともに、ガラス転移温度を下げて熱処理温度をより低く抑え、光触媒活性の高いアナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型からなる群の1種以上のTiO結晶、特にアナターゼ型TiO結晶およびNASICON型のR0.5Ti(PO結晶を形成し易くする成分であり、本発明のガラスセラミックスに任意に添加できる成分である。しかし、CaO成分の含有量が50%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するCaO成分の含有量は、好ましくは50%、より好ましくは30%、最も好ましくは25%を上限とする。CaO成分は、原料として例えばCaCO3、CaF等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 The CaO component is a component that improves the meltability and stability of the glass, and lowers the glass transition temperature to lower the heat treatment temperature, and is one of the group consisting of anatase type, rutile type and brookite type with high photocatalytic activity. It is a component that facilitates the formation of the above TiO 2 crystals, particularly anatase TiO 2 crystals and NASICON type R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 crystals, and is a component that can be optionally added to the glass ceramics of the present invention. . However, if the content of the CaO component exceeds 50%, the stability of the glass is deteriorated, and the photocatalytic crystals are difficult to precipitate. Therefore, the upper limit of the content of the CaO component with respect to the total amount of glass ceramics having an oxide conversion composition is preferably 50%, more preferably 30%, and most preferably 25%. The CaO component can be contained in the glass ceramic using , for example, CaCO 3, CaF 2 or the like as a raw material.

SrO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上する成分であるとともに、ガラス転移温度を下げて熱処理温度をより低く抑え、光触媒活性の高いアナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型からなる群の1種以上のTiO結晶、特にアナターゼ型TiO結晶およびR0.5Ti(PO結晶を形成し易くする成分であり、本発明のガラスセラミックスに任意に添加できる成分である。しかし、SrO成分の含有量が50%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するSrO成分の含有量は、好ましくは50%、より好ましくは30%、最も好ましくは20%を上限とする。SrO成分は、原料として例えばSr(NO、SrF等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 The SrO component is a component that improves the meltability and stability of glass, and lowers the glass transition temperature to lower the heat treatment temperature, and is one of the group consisting of anatase type, rutile type and brookite type with high photocatalytic activity It is a component that facilitates the formation of the above TiO 2 crystals, particularly anatase TiO 2 crystals and R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 crystals, and can be optionally added to the glass ceramics of the present invention. However, when the content of the SrO component exceeds 50%, the stability of the glass is deteriorated, and the precipitation of the photocatalytic crystal becomes difficult. Therefore, the upper limit of the SrO component content is preferably 50%, more preferably 30%, and most preferably 20% with respect to the total amount of glass ceramics having an oxide equivalent composition. The SrO component can be contained in the glass ceramic using, for example, Sr (NO 3 ) 2 , SrF 2 or the like as a raw material.

BaO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上する成分であるとともに、ガラス転移温度を下げて熱処理温度をより低く抑え、光触媒活性の高いアナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型からなる群の1種以上のTiO結晶、特にアナターゼ型TiO結晶およびR0.5Ti(PO結晶を形成し易くする成分であり、本発明のガラスセラミックスに任意に添加できる成分である。しかし、BaO成分の含有量が50%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するBaO成分の含有量は、好ましくは50%、より好ましくは30%、最も好ましくは20%を上限とする。BaO成分は、原料として例えばBaCO、Ba(NO等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 The BaO component is a component that improves the meltability and stability of glass, and lowers the glass transition temperature to lower the heat treatment temperature, and is one of the group consisting of anatase type, rutile type and brookite type with high photocatalytic activity. It is a component that facilitates the formation of the above TiO 2 crystals, particularly anatase TiO 2 crystals and R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 crystals, and can be optionally added to the glass ceramics of the present invention. However, when the content of the BaO component exceeds 50%, the stability of the glass is deteriorated, and the precipitation of the photocatalytic crystal becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the BaO component with respect to the total amount of glass ceramics having an oxide conversion composition is preferably 50%, more preferably 30%, and most preferably 20%. The BaO component can be contained in the glass ceramic using, for example, BaCO 3 , Ba (NO 3 ) 2 or the like as a raw material.

ZnO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上する成分であるとともに、ガラス転移温度を下げて熱処理温度をより低く抑え、光触媒活性の高いアナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型からなる群の1種以上のTiO結晶、特にアナターゼ型TiO結晶、およびR0.5Ti(PO結晶を形成し易くする成分であり、本発明のガラスセラミックスに任意に添加できる成分である。しかし、ZnO成分の含有量が50%を超えると、ガラスが失透性し易くなる等、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するZnO成分の含有量は、好ましくは50%、より好ましくは30%、最も好ましくは20%を上限とする。ZnO成分は、原料として例えばZnO、ZnF2等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 The ZnO component is a component that improves the meltability and stability of glass, and lowers the glass transition temperature to lower the heat treatment temperature, and is one of the group consisting of anatase type, rutile type and brookite type with high photocatalytic activity. It is a component that facilitates the formation of the above TiO 2 crystals, in particular anatase TiO 2 crystals, and R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 crystals, and can be optionally added to the glass ceramics of the present invention. However, when the content of the ZnO component exceeds 50%, the glass is liable to be devitrified and the stability of the glass is deteriorated, and the precipitation of the photocatalytic crystal becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the ZnO component with respect to the total amount of the glass ceramic material having an oxide conversion composition is preferably 50%, more preferably 30%, and most preferably 20%. The ZnO component can be contained in the glass ceramic using, for example, ZnO, ZnF2 or the like as a raw material.

上記RO成分(式中、RはBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Znからなる群より選択される1種以上)の総量は、光触媒性能を持たせるのに有用なR0.5Ti(PO結晶またはその固溶体を析出させるので、0.1%以上、好ましくは1.0%以上、より好ましくは1.5%以上、最も好ましくは5%以上であることが好ましい。その一方、RO成分から選ばれる少なくとも1種以上の成分の合量を50%以上にすると、ガラスの安定性が悪化し、光触媒結晶が析出し難くなるため、ガラスセラミックスの触媒活性を確保することができない。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対する、RO成分から選ばれる少なくとも1種以上の成分の合量は、好ましくは50%、より好ましくは40%、最も好ましくは30%を上限とする。なお、R0.5Ti(PO結晶のうちMg0.5Ti(POは、後述する分解活性指数に大きく寄与するので、RO成分のうちMg成分を含有することがより好ましい。 The total amount of the RO component (wherein R is one or more selected from the group consisting of Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn) is R 0.5 Ti 2 useful for providing photocatalytic performance. Since (PO 4 ) 3 crystal or a solid solution thereof is precipitated, it is preferably 0.1% or more, preferably 1.0% or more, more preferably 1.5% or more, and most preferably 5% or more. On the other hand, if the total amount of at least one component selected from the RO components is 50% or more, the stability of the glass is deteriorated and the photocatalytic crystals are difficult to precipitate, so that the catalytic activity of the glass ceramic is ensured. I can't. Accordingly, the total amount of at least one component selected from the RO components is preferably 50%, more preferably 40%, and most preferably 30% with respect to the total amount of glass ceramics having an oxide equivalent composition. . In addition, Mg 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 in the R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 crystal greatly contributes to the decomposition activity index described later, and therefore contains the Mg component in the RO component. Is more preferable.

LiO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上し、熱処理後のガラスセラミックスにひび割れを生じ難くする成分であるとともに、ガラス転移温度を下げて熱処理温度をより低く抑え、光触媒活性の高いアナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型からなる群の1種以上のTiO結晶、特にアナターゼ型TiO結晶およびNASICON型のR0.5Ti(PO結晶を形成し易くする成分であり、本発明のガラスセラミックスに任意に添加できる。しかし、LiO成分の含有量が50%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するLiO成分の含有量は、好ましくは50%、より好ましくは30%、最も好ましくは15%を上限とする。LiO成分は、原料として例えばLiCO、LiNO、LiF等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 The Li 2 O component is a component that improves the meltability and stability of the glass and makes it difficult to cause cracks in the glass ceramic after heat treatment, and lowers the glass transition temperature to lower the heat treatment temperature, and has high photocatalytic activity. It is a component that facilitates the formation of one or more TiO 2 crystals of the group consisting of anatase type, rutile type and brookite type, particularly anatase type TiO 2 crystal and NASICON type R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 crystal. The glass ceramics of the present invention can be optionally added. However, if the content of the Li 2 O component exceeds 50%, the stability of the glass is deteriorated, and the precipitation of the photocatalytic crystal becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the Li 2 O component with respect to the total amount of the glass ceramic material having an oxide conversion composition is preferably 50%, more preferably 30%, and most preferably 15%. The Li 2 O component can be contained in the glass ceramic using, for example, Li 2 CO 3 , LiNO 3 , LiF or the like as a raw material.

NaO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上し、熱処理後のガラスセラミックスにひび割れを生じ難くする成分であるとともに、ガラス転移温度を下げて熱処理温度をより低く抑え、光触媒活性の高いアナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型からなる群の1種以上のTiO結晶、特にアナターゼ型TiO結晶およびNASICON型のR0.5Ti(PO結晶を形成し易くする成分であり、本発明のガラスセラミックスに任意に添加できる成分である。しかし、NaO成分の含有量が50%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するNaO成分の含有量は、好ましくは50%、より好ましくは30%、最も好ましくは15%を上限とする。NaO成分は、原料として例えばNaO、NaCO、NaNO、NaF、NaS、NaSiF等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 The Na 2 O component is a component that improves the meltability and stability of the glass and makes it difficult to crack the glass ceramic after the heat treatment, and lowers the glass transition temperature to keep the heat treatment temperature lower, and has a high photocatalytic activity. It is a component that facilitates the formation of one or more TiO 2 crystals of the group consisting of anatase type, rutile type and brookite type, particularly anatase type TiO 2 crystal and NASICON type R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 crystal. It is a component that can be optionally added to the glass ceramics of the present invention. However, when the content of the Na 2 O component exceeds 50%, the stability of the glass is deteriorated, and the precipitation of the photocatalytic crystal becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the Na 2 O component with respect to the total amount of the glass ceramic material having an oxide equivalent composition is preferably 50%, more preferably 30%, and most preferably 15%. The Na 2 O component can be contained in the glass ceramic using, for example, Na 2 O, Na 2 CO 3 , NaNO 3 , NaF, Na 2 S, Na 2 SiF 6 or the like as a raw material.

O成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上し、熱処理後のガラスセラミックスにひび割れを生じ難くする成分であるとともに、ガラス転移温度を下げて熱処理温度をより低く抑え、光触媒活性の高いアナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型からなる群の1種以上のTiO結晶、特にアナターゼ型TiO結晶およびNASICON型のR0.5Ti(PO結晶を形成し易くする成分であり、本発明のガラスセラミックスに任意に添加できる成分である。しかし、KO成分の含有量が50%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するKO成分の含有量は、好ましくは50%、より好ましくは30%、最も好ましくは15%を上限とする。KO成分は、原料として例えばKCO、KNO、KF、KHF、KSiF等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 The K 2 O component is a component that improves the meltability and stability of the glass and makes it difficult to crack the glass ceramic after the heat treatment, and lowers the glass transition temperature to keep the heat treatment temperature lower, and has high photocatalytic activity. It is a component that facilitates the formation of one or more TiO 2 crystals of the group consisting of anatase type, rutile type and brookite type, particularly anatase type TiO 2 crystal and NASICON type R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 crystal. It is a component that can be optionally added to the glass ceramics of the present invention. However, when the content of the K 2 O component exceeds 50%, the stability of the glass is deteriorated, and the precipitation of the photocatalytic crystal becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the K 2 O component with respect to the total amount of the glass ceramic material having an oxide conversion composition is preferably 50%, more preferably 30%, and most preferably 15%. The K 2 O component can be contained in the glass ceramic using, for example, K 2 CO 3 , KNO 3 , KF, KHF 2 , K 2 SiF 6 or the like as a raw material.

RbO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上し、熱処理後のガラスセラミックスにひび割れを生じ難くする成分であるとともに、ガラス転移温度を下げて熱処理温度をより低く抑え、光触媒活性の高いアナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型からなる群の1種以上のTiO結晶、特にアナターゼ型TiO結晶およびNASICON型のR0.5Ti(PO結晶を形成し易くする成分であり、本発明のガラスセラミックスに任意に添加できる成分である。しかし、RbO成分の含有量が10%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するRbO成分の含有量は、好ましくは10%、より好ましくは8%、最も好ましくは5%を上限とする。RbO成分は、原料として例えばRbCO、RbNO等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 The Rb 2 O component is a component that improves the meltability and stability of the glass and makes it difficult to cause cracks in the glass ceramic after the heat treatment, and lowers the glass transition temperature to lower the heat treatment temperature and has a high photocatalytic activity. It is a component that facilitates the formation of one or more TiO 2 crystals of the group consisting of anatase type, rutile type and brookite type, particularly anatase type TiO 2 crystal and NASICON type R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 crystal. It is a component that can be optionally added to the glass ceramics of the present invention. However, when the content of the Rb 2 O component exceeds 10%, the stability of the glass is deteriorated, and the precipitation of the photocatalytic crystal becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the Rb 2 O component with respect to the total amount of the glass ceramic material having an oxide conversion composition is preferably 10%, more preferably 8%, and most preferably 5%. The Rb 2 O component can be contained in the glass ceramic using, for example, Rb 2 CO 3 , RbNO 3 or the like as a raw material.

CsO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上し、熱処理後のガラスセラミックスにひび割れを生じ難くする成分であるとともに、ガラス転移温度を下げて熱処理温度をより低く抑え、光触媒活性の高いアナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型からなる群の1種以上のTiO結晶、特にアナターゼ型TiO結晶およびNASICON型のR0.5Ti(PO結晶を形成し易くする成分であり、本発明のガラスセラミックスに任意に添加できる成分である。しかし、CsO成分の含有量が10%を超えると、かえってガラスの安性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するCsO成分の含有量は、好ましくは10%、より好ましくは8%、最も好ましくは5%を上限とする。CsO成分は、原料として例えばCsCO、CsNO等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 The Cs 2 O component is a component that improves the meltability and stability of the glass and makes it difficult to crack the glass ceramic after the heat treatment, and lowers the glass transition temperature to keep the heat treatment temperature lower, and has a high photocatalytic activity. It is a component that facilitates the formation of one or more TiO 2 crystals of the group consisting of anatase type, rutile type and brookite type, particularly anatase type TiO 2 crystal and NASICON type R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 crystal. It is a component that can be optionally added to the glass ceramics of the present invention. However, when the content of the Cs 2 O component exceeds 10%, the safety of the glass is deteriorated, and the precipitation of the photocatalytic crystal becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the Cs 2 O component with respect to the total amount of the glass ceramic material with an oxide conversion composition is preferably 10%, more preferably 8%, and most preferably 5%. The Cs 2 O component can be contained in the glass ceramic using, for example, Cs 2 CO 3 , CsNO 3 or the like as a raw material.

上記RnO成分(式中、RnはLi、Na、K、Rb、Csからなる群より選択される1種以上)の総量は0〜50%の範囲であることが好ましい。また、これらの成分を0.1%以上にするとガラスの溶融性と安定性が良くなるので、好ましくは0.1%以上、より好ましくは0.5%以上、最も好ましくは1.5%以上を含有することが好ましい。一方、RnO成分から選ばれる少なくとも1種以上の成分の合量を50%以下にすることで、ガラスの安定性が向上し、光触媒結晶が析出し易くなるため、ガラスセラミックスの触媒活性を確保することができる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対する、RnO成分から選ばれる少なくとも1種以上の成分の合量は、好ましくは50%、より好ましくは30%、最も好ましくは20%を上限とする。 The total amount of the Rn 2 O component (wherein Rn is one or more selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, and Cs) is preferably in the range of 0 to 50%. Further, if these components are made 0.1% or more, the meltability and stability of the glass will be improved, so it is preferably 0.1% or more, more preferably 0.5% or more, and most preferably 1.5% or more. It is preferable to contain. On the other hand, when the total amount of at least one component selected from the Rn 2 O component is 50% or less, the stability of the glass is improved and the photocatalytic crystal is likely to be precipitated. Can be secured. Therefore, the total amount of at least one component selected from the Rn 2 O components is preferably 50%, more preferably 30%, and most preferably 20% with respect to the total amount of glass ceramics in oxide equivalent composition. And

また、本発明のガラスセラミックスは、RO(式中、RはBe、Mg、Ca、Sr、Baからなる群より選択される1種以上)成分及びRnO(式中、RnはLi、Na、K、Rb、Csからなる群より選択される1種以上)成分から選ばれる少なくとも1種以上の成分を総量で50%以下含有することが好ましい。特に、RO成分及びRnO成分から選ばれる少なくとも1種以上の成分の合量を50%以下にすることで、ガラスの安定性が向上し、ガラス転移温度(Tg)が下がり、ひび割れが生じ難く機械的な強度の高いガラスセラミックスをより容易に得られる。一方で、RO成分及びRnO成分から選ばれる少なくとも1種以上の成分の合量が50%より多いと、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対する合量(RnO+RO)は、好ましくは50%、より好ましくは40%、最も好ましくは30%を上限とする。なお、RnO成分及びRO成分の合量の下限は、0.1%、好ましくは1.0%、より好ましくは1.5%、最も好ましくは5%とする。 Further, the glass ceramic of the present invention comprises an RO (wherein R is one or more selected from the group consisting of Be, Mg, Ca, Sr, Ba) and Rn 2 O (wherein Rn is Li, Na , K, Rb, Cs, preferably selected from the group consisting of at least one component selected from the group consisting of K, Rb, and Cs). In particular, when the total amount of at least one component selected from the RO component and the Rn 2 O component is 50% or less, the stability of the glass is improved, the glass transition temperature (Tg) is lowered, and cracking occurs. Glass ceramics which are difficult and have high mechanical strength can be obtained more easily. On the other hand, when the total amount of at least one component selected from the RO component and the Rn 2 O component is more than 50%, the stability of the glass is deteriorated, and the precipitation of the photocatalytic crystal becomes difficult. Therefore, the total amount (Rn 2 O + RO) with respect to the total amount of glass ceramics in terms of oxide composition is preferably 50%, more preferably 40%, and most preferably 30%. The lower limit of the total amount of the Rn 2 O component and the RO component is 0.1%, preferably 1.0%, more preferably 1.5%, and most preferably 5%.

Al成分は、ガラスの安定性及びガラスセラミックスの化学的耐久性を高め、ガラスから光触媒結晶の析出を促進し、且つAl3+イオンがTiO結晶相に固溶して光触媒特性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、その含有量が20%を超えると、溶解温度が著しく上昇し、ガラス化し難くなる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するAl成分の含有量は、好ましくは20%、より好ましくは12%、最も好ましくは8%を上限とする。また、Al成分を含有する場合の下限は、好ましくは0.1%、より好ましくは0.5%、最も好ましくは1%を下限とする。Al成分は、原料として例えばAl、Al(OH)、AlF等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 Al 2 O 3 component enhances the stability of glass and the chemical durability of glass ceramics, promotes the precipitation of photocatalytic crystals from glass, and improves the photocatalytic properties by dissolving Al 3+ ions in the TiO 2 crystal phase. It is a component that contributes to the above and can be optionally added. However, when the content exceeds 20%, the melting temperature is remarkably increased and vitrification becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the Al 2 O 3 component with respect to the total amount of glass ceramics having an oxide equivalent composition is preferably 20%, more preferably 12%, and most preferably 8%. Further, the lower limit when the Al 2 O 3 component is contained is preferably 0.1%, more preferably 0.5%, and most preferably 1%. The Al 2 O 3 component can be contained in the glass ceramic using, for example, Al 2 O 3 , Al (OH) 3 , AlF 3 or the like as a raw material.

ZrO成分は、化学的耐久性を高め、光触媒結晶の析出を促進し、且つZr4+イオンがTiO結晶相に固溶して光触媒特性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、ZrO成分の含有量が20.0%を超えると、ガラス化し難くなる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するZrO成分の含有量は、好ましくは20%、より好ましくは15%、最も好ましくは10%を上限とする。また、ZrO成分を含有する場合の下限は、好ましくは0.1%、より好ましくは0.5%、最も好ましくは1%を下限とする。ZrO成分は、原料として例えばZrO、ZrF等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 The ZrO 2 component is a component that enhances chemical durability, promotes the precipitation of photocatalytic crystals, and contributes to the improvement of photocatalytic properties when Zr 4+ ions are dissolved in the TiO 2 crystal phase, and can be optionally added It is. However, when the content of the ZrO 2 component exceeds 20.0%, vitrification becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the ZrO 2 component with respect to the total amount of the glass ceramic material having an oxide conversion composition is preferably 20%, more preferably 15%, and most preferably 10%. Further, the lower limit when the ZrO 2 component is contained is preferably 0.1%, more preferably 0.5%, and most preferably 1%. The ZrO 2 component can be contained in the glass ceramic using, for example, ZrO 2 , ZrF 4 or the like as a raw material.

SnO成分は、光触媒結晶の析出を促進し、Ti4+の還元を抑制してTiO結晶相を得易くし、且つTiO結晶相に固溶して光触媒特性の向上に効果がある成分であり、また、光触媒活性を高める作用のある後述のAgやAuやPtイオンと一緒に添加する場合は還元剤の役割を果たし、間接的に光触媒の活性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、これらの成分の含有量が10%を超えると、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒特性も低下し易くなる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するSnO成分の含有量は、好ましくは10%、より好ましくは8%、最も好ましくは5%を上限とする。また、SnO成分を含有する場合の下限は、好ましくは0.1%、より好ましくは0.5%、最も好ましくは1%を下限とする。SnO成分は、原料として例えばSnO、SnO、SnO等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 SnO component promotes the precipitation of the photocatalyst crystals were easy to obtain a TiO 2 crystal phase by suppressing the reduction of Ti 4+, and a solid solution to TiO 2 crystal phase be a component is effective in improving the photocatalytic properties In addition, when added together with Ag, Au or Pt ions, which will be described later, which has the effect of enhancing the photocatalytic activity, it acts as a reducing agent and indirectly contributes to the improvement of the photocatalytic activity. It is a possible ingredient. However, if the content of these components exceeds 10%, the stability of the glass is deteriorated, and the photocatalytic properties are liable to deteriorate. Therefore, the upper limit of the SnO component content is preferably 10%, more preferably 8%, and most preferably 5% with respect to the total amount of glass ceramics having an oxide equivalent composition. Further, the lower limit when the SnO component is contained is preferably 0.1%, more preferably 0.5%, and most preferably 1%. The SnO component can be contained in the glass ceramic using, for example, SnO, SnO 2 , SnO 3 or the like as a raw material.

Bi成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であるとともに、ガラス転移温度(Tg)を下げることで熱処理温度が下がるため、光触媒活性の高いアナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型からなる群の1種以上のTiO結晶、特にアナターゼ型TiO結晶、およびR0.5Ti(PO結晶を形成し易くできる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Bi成分の含有量が20%を超えると、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶が析出し難くなる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するBi成分の含有量は、好ましくは20%、より好ましくは15%、最も好ましくは10%を上限とする。特に、釉薬用ガラスの主な網目を構成する成分をBにしつつTiO結晶を析出させる場合、ガラスの安定性を高め所望の結晶を得るためには、Bi/TiOの含有比が0.12未満であることが好ましい。Bi成分は、原料として例えばBi等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 The Bi 2 O 3 component is a component that increases the meltability and stability of glass, and the heat treatment temperature is lowered by lowering the glass transition temperature (Tg). Therefore, from anatase type, rutile type, and brookite type having high photocatalytic activity. It is a component that can easily form one or more types of TiO 2 crystals, particularly anatase TiO 2 crystals, and R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 crystals, and can be optionally added. However, when the content of the Bi 2 O 3 component exceeds 20%, the stability of the glass is deteriorated, and the photocatalytic crystal is hardly precipitated. Therefore, the upper limit of the content of the Bi 2 O 3 component with respect to the total amount of the glass ceramic material having an oxide conversion composition is preferably 20%, more preferably 15%, and most preferably 10%. In particular, in the case where TiO 2 crystals are precipitated while B 2 O 3 is used as the component constituting the main network of the glaze glass, Bi 2 O 3 / TiO 2 is used to increase the stability of the glass and obtain the desired crystals. The content ratio of is preferably less than 0.12. The Bi 2 O 3 component can be contained in the glass ceramic using, for example, Bi 2 O 3 as a raw material.

TeO成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であるとともに、ガラス転移温度(Tg)を下げることで熱処理温度が下がるため、光触媒活性の高いアナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型からなる群の1種以上のTiO結晶、特にアナターゼ型TiO結晶、およびR0.5Ti(PO結晶を形成し易くできる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、TeO成分の含有量が20%を超えると、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒結晶が析出し難くなる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するTeO成分の含有量は、好ましくは20%、より好ましくは15%、最も好ましくは10%を上限とする。TeO成分は、原料として例えばTeO等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 The TeO 2 component is a component that enhances the meltability and stability of the glass, and the heat treatment temperature is lowered by lowering the glass transition temperature (Tg). Therefore, the group consisting of anatase type, rutile type and brookite type having high photocatalytic activity These are components that can easily form one or more TiO 2 crystals, particularly anatase TiO 2 crystals, and R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 crystals, and can be optionally added. However, when the content of the TeO 2 component exceeds 20%, the stability of the glass is deteriorated, and the photocatalytic crystal is hardly precipitated. Accordingly, the content of the TeO 2 component with respect to the total amount of the glass ceramic material having an oxide conversion composition is preferably 20%, more preferably 15%, and most preferably 10%. The TeO 2 component can be contained in the glass ceramic using, for example, TeO 2 as a raw material.

なお、Bi成分及び/またはTeO成分は、二成分の総量で20%を超えないことが好ましく、より好ましくは15%、最も好ましくは10%を超えないことが好ましい。 The Bi 2 O 3 component and / or TeO 2 component is preferably not more than 20%, more preferably 15%, and most preferably not more than 10% in terms of the total amount of the two components.

Nb成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、光触媒結晶の近傍に存在することで、光触媒特性が向上する成分であり、本発明のガラスセラミックスに任意に添加できる成分である。しかし、Nb成分の含有量が30%を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するNb成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、最も好ましくは10%を上限とする。Nb成分は、原料として例えばNb等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 The Nb 2 O 5 component is a component that enhances the meltability and stability of the glass, and is a component that improves photocatalytic properties when present in the vicinity of the photocatalytic crystal, and can be optionally added to the glass ceramic of the present invention. It is. However, when the content of the Nb 2 O 5 component exceeds 30%, the stability of the glass is remarkably deteriorated. Therefore, the upper limit of the content of the Nb 2 O 5 component with respect to the total amount of the glass ceramic material in oxide equivalent composition is preferably 30%, more preferably 20%, and most preferably 10%. The Nb 2 O 5 component can be contained in the glass ceramic using, for example, Nb 2 O 5 as a raw material.

Ta成分は、ガラスの安定性を高める成分であり、光触媒結晶の近傍に存在することで、光触媒特性が向上する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ta成分の含有量が30%を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するTa成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、最も好ましくは10%を上限とする。Ta成分は、原料として例えばTa等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 The Ta 2 O 5 component is a component that enhances the stability of the glass, and is a component that improves photocatalytic properties when present in the vicinity of the photocatalytic crystal, and is a component that can be arbitrarily added. However, when the content of the Ta 2 O 5 component exceeds 30%, the stability of the glass is remarkably deteriorated. Therefore, the upper limit of the content of the Ta 2 O 5 component with respect to the total amount of glass ceramics having an oxide equivalent composition is preferably 30%, more preferably 20%, and most preferably 10%. The Ta 2 O 5 component can be contained in the glass ceramic using, for example, Ta 2 O 5 as a raw material.

WO成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、光触媒結晶の近傍に存在することで、光触媒特性が向上する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、WO成分の含有量が30%を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するWO成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、最も好ましくは10%を上限とする。WOは、原料として例えばWO等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 The WO 3 component is a component that improves the meltability and stability of the glass, and is a component that improves photocatalytic properties when present in the vicinity of the photocatalytic crystal, and can be optionally added. However, when the content of the WO 3 component exceeds 30%, the stability of the glass is remarkably deteriorated. Therefore, the upper limit of the content of the WO 3 component with respect to the total amount of the glass ceramic material having an oxide conversion composition is preferably 30%, more preferably 20%, and most preferably 10%. WO 3 can be contained in glass ceramics using, for example, WO 3 as a raw material.

Nb成分、Ta成分、及びWO成分から選ばれる少なくとも1種以上の成分の総量は30%以下であることが好ましい。これより多いと、ガラスセラミックスの安定性が悪くなり、良好なガラスセラミックスを形成できなくなる。より好ましくは、20%、最も好ましくは10%を上限とする。なお、Nb成分、Ta成分、及びWO成分はいずれも含有しなくとも高い光触媒特性を有するガラスセラミックスを得ることは可能であるが、これらの成分から選ばれる少なくとも1種以上の成分の合量を0.1%以上にすることで、ガラスセラミックスの光触媒特性をさらに向上することができる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対する合量(Nb+Ta+WO)は、好ましくは0.1%、より好ましくは0.5%、最も好ましくは1.0%を下限とする。このうち特に、WO成分が光触媒特性を向上させる効果が高い。 The total amount of at least one component selected from Nb 2 O 5 component, Ta 2 O 5 component, and WO 3 component is preferably 30% or less. When it is more than this, the stability of the glass ceramics is deteriorated, and it becomes impossible to form good glass ceramics. More preferably, the upper limit is 20%, and most preferably 10%. In addition, although it is possible to obtain glass ceramics having high photocatalytic properties even when none of the Nb 2 O 5 component, Ta 2 O 5 component, and WO 3 component is contained, at least one selected from these components By making the total amount of the above components 0.1% or more, the photocatalytic properties of the glass ceramic can be further improved. Therefore, the total amount (Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 + WO 3 ) with respect to the total amount of glass ceramics in the oxide conversion composition is preferably 0.1%, more preferably 0.5%, and most preferably 1.0. % Is the lower limit. Of these, the WO 3 component is particularly effective in improving the photocatalytic properties.

Ln成分(式中、LnはY、Ce、La、Nd、Gd、Dy、及びYbからなる群より選択される1種以上)は、ガラスセラミックスの化学的耐久性を高める成分であり、光触媒結晶の近傍に存在することで、光触媒特性が向上する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ln成分の含有量の合計が30%を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対する、Ln成分から選ばれる少なくとも1種以上の成分の合量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、最も好ましくは10%を上限とする。Ln成分は、原料として例えばLa、La(NO・XHO(Xは任意の整数)、Gd、GdF、Y、YF、CeO、Nd、Dy、Yb、Lu等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 Ln 2 O 3 component (wherein Ln is one or more selected from the group consisting of Y, Ce, La, Nd, Gd, Dy, and Yb) is a component that enhances the chemical durability of glass ceramics. It is a component that improves the photocatalytic properties by being present in the vicinity of the photocatalytic crystal, and can be optionally added. However, if the total content of the Ln 2 O 3 components exceeds 30%, the stability of the glass is significantly deteriorated. Accordingly, the total amount of at least one component selected from the Ln 2 O 3 components is preferably 30%, more preferably 20%, and most preferably 10% with respect to the total amount of glass ceramics having an oxide equivalent composition. The upper limit. The Ln 2 O 3 component includes, for example, La 2 O 3 , La (NO 3 ) 3 .XH 2 O (X is an arbitrary integer), Gd 2 O 3 , GdF 3 , Y 2 O 3 , YF 3 , CeO as raw materials. 2 , Nd 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Lu 2 O 3, and the like can be contained in the glass ceramic.

成分(式中、MはV、Cr、Mn、Fe、Co、及びNiからなる群より選択される1種以上とし、x及びyはそれぞれx:y=2:(Mの価数)を満たす最小の自然数とする)は、TiO結晶相に固溶するか、光触媒結晶の近傍に存在することで、光触媒特性の向上に寄与し、且つ一部の波長の可視光を吸収してガラスセラミックスに外観色を付与する成分であり、本発明のガラスセラミックス中の任意成分である。特に、M成分から選ばれる少なくとも1種以上の成分の合量を10%以下にすることで、ガラスセラミックスの安定性を高め、ガラスセラミックスの外観の色を容易に調節することができる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対する、M成分から選ばれる少なくとも1種以上の成分の合量は、好ましくは10%、より好ましくは8%、最も好ましくは5%を上限とする。 M x O y component (wherein M is one or more selected from the group consisting of V, Cr, Mn, Fe, Co, and Ni, and x and y are each x: y = 2: (valence of M The minimum natural number satisfying the number) is dissolved in the TiO 2 crystal phase or is present in the vicinity of the photocatalytic crystal, thereby contributing to the improvement of the photocatalytic properties and absorbing visible light of some wavelengths. It is a component that imparts an appearance color to the glass ceramic, and is an optional component in the glass ceramic of the present invention. In particular, when the total amount of at least one component selected from the M x O y components is 10% or less, the stability of the glass ceramic can be improved and the color of the appearance of the glass ceramic can be easily adjusted. . Therefore, the total amount of at least one component selected from the M x O y components is preferably 10%, more preferably 8%, and most preferably 5% with respect to the total amount of the glass ceramics having an oxide equivalent composition. The upper limit.

As成分及びSb成分は、ガラスセラミックスを清澄し脱泡する成分であり、また、光触媒活性を高める作用のある後述のAgやAuやPtイオンと一緒に添加する場合は、還元剤の役割を果たすので、間接的に光触媒の活性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、これらの成分の含有量が合計で5%を超えると、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒特性も低下し易くなる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全物質量に対するAs成分及び/又はSb成分の含有量の合計は、好ましくは5%、より好ましくは3%、最も好ましくは1%を上限とする。As成分及びSb成分は、原料として例えばAs、As、Sb、Sb、NaSb・5HO等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。 As 2 O 3 component and Sb 2 O 3 component are components for clarifying and defoaming glass ceramics, and when added together with Ag, Au, and Pt ions, which will be described later, and have the effect of enhancing photocatalytic activity, Since it plays the role of a reducing agent, it is a component that indirectly contributes to improving the activity of the photocatalyst and can be added arbitrarily. However, when the content of these components exceeds 5% in total, the stability of the glass is deteriorated, and the photocatalytic properties are liable to deteriorate. Therefore, the total content of As 2 O 3 component and / or Sb 2 O 3 component with respect to the total amount of glass ceramics in oxide equivalent composition is preferably 5%, more preferably 3%, most preferably 1%. The upper limit. As 2 O 3 component and Sb 2 O 3 component are, for example, As 2 O 3 , As 2 O 5 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 5 , Na 2 H 2 Sb 2 O 7 .5H 2 O and the like as raw materials. It can be used and contained in glass ceramics.

なお、ガラスセラミックスを清澄し脱泡する成分は、上記のAs成分及びSb成分に限定されるものではなく、例えばCeO成分やTeO成分等のような、ガラス製造の分野における公知の清澄剤や脱泡剤、或いはそれらの組み合わせを用いることができる。 The components for clarifying and defoaming glass ceramics are not limited to the above As 2 O 3 component and Sb 2 O 3 component, but for example, glass production such as CeO 2 component and TeO 2 component. Well-known fining agents and defoaming agents in the field, or a combination thereof can be used.

本発明のガラスセラミックスには、F成分、Cl成分、Br成分、S成分、N成分、及びC成分からなる群より選ばれる少なくとも1種以上の非金属元素成分が含まれていてもよい。これらの成分は、光触媒結晶の近傍に存在することで、光触媒特性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、これらの成分の含有量が合計で10%を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなり、光触媒特性も低下し易くなる。従って、良好な特性を確保するために、酸化物換算組成のガラスセラミックス全質量に対する非金属元素成分の含有量の合計は、好ましくは10%、より好ましくは5%、最も好ましくは3%を上限とする。これらの非金属元素成分は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物、塩化物、臭化物、硫化物、窒化物、炭化物等の形でガラスセラミックス中に導入するのが好ましい。なお、本明細書における非金属元素成分の含有量は、ガラスセラミックスを構成するカチオン成分全てが電荷の釣り合うだけの酸素と結合した酸化物でできていると仮定し、それら酸化物でできたガラス全体の質量を100%として、非金属元素成分の質量を質量%で表したもの(酸化物基準の質量に対する外割り質量%)である。非金属元素成分の原料は特に限定されないが、N成分の原料としてAlN、SiN等、S成分の原料としてNaS,Fe,CaS等、F成分の原料としてZrF、AlF、NaF、CaF等、Cl成分の原料としてNaCl、AgCl等、Br成分の原料としてNaBr等、C成分の原料としてTiC、SiC又はZrC等を用いることで、ガラスセラミックス内に含有することができる。なお、これらの原料は、一体的に添加してもよいし、独立に添加してもよい。 The glass ceramic of the present invention may contain at least one nonmetallic element component selected from the group consisting of an F component, a Cl component, a Br component, an S component, an N component, and a C component. These components are components that improve photocatalytic properties by being present in the vicinity of the photocatalytic crystal, and can be optionally added. However, when the content of these components exceeds 10% in total, the stability of the glass is remarkably deteriorated, and the photocatalytic properties are liable to deteriorate. Therefore, in order to ensure good characteristics, the total content of the nonmetallic element component with respect to the total mass of the glass ceramic of the oxide conversion composition is preferably 10%, more preferably 5%, and most preferably 3%. And These non-metallic element components are preferably introduced into the glass ceramic in the form of alkali metal or alkaline earth metal fluoride, chloride, bromide, sulfide, nitride, carbide or the like. Note that the content of the non-metallic element component in this specification is assumed to be made of an oxide in which all of the cation components constituting the glass ceramic are combined with oxygen that balances the charge, and the glass made of these oxides. The total mass is 100%, and the mass of the nonmetallic element component is expressed in mass% (extra divided mass% with respect to the oxide-based mass). The raw material of the nonmetallic element component is not particularly limited, but AlN 3 , SiN 4 or the like as the N component raw material, NaS, Fe 2 S 3 , CaS 2 or the like as the S component raw material, ZrF 4 or AlF 3 as the F component raw material , NaF, CaF 2, etc., by using NaCl as a raw material for Cl component, AgCl, etc., NaBr or the like as a raw material of Br components, TiC as a raw material of component C, SiC or ZrC and the like, can be contained in the glass ceramic . In addition, these raw materials may be added integrally or may be added independently.

本発明のガラスセラミックスには、Cu、Ag、Au、Pd、及びPtから選ばれる少なくとも1種の金属元素成分が含まれていてもよい。これらの金属元素成分は、光触媒結晶の近傍に存在することで、光触媒活性を向上させる効果があるため、任意に添加できる。しかし、これらの金属元素成分の含有量の合計が5%を超えるとガラスの安定性が著しく悪くなり、良好なガラスセラミックスが得られなくなる。従って、酸化物換算組成のガラスセラミックス全質量に対する金属元素成分の含有量の合計は、好ましくは5%、より好ましくは3%、最も好ましくは1%を上限とする。これらの金属元素成分は、原料として例えばCuO、AgO、AuCl、PtCl等を用いてガラスセラミックス内に含有することができる。なお、本明細書における金属元素成分の含有量は、ガラスセラミックスを構成するカチオン成分全てが電荷の釣り合うだけの酸素と結合した酸化物でできていると仮定し、それら酸化物でできたガラス全体の質量を100%として、金属元素成分の質量を質量%で表したもの(酸化物基準の質量に対する外割り質量%)である。 The glass ceramic of the present invention may contain at least one metal element component selected from Cu, Ag, Au, Pd, and Pt. Since these metal element components are present in the vicinity of the photocatalytic crystal and have an effect of improving the photocatalytic activity, they can be arbitrarily added. However, if the total content of these metal element components exceeds 5%, the stability of the glass is remarkably deteriorated, and good glass ceramics cannot be obtained. Therefore, the upper limit of the total content of the metal element component with respect to the total mass of the glass ceramic having an oxide conversion composition is preferably 5%, more preferably 3%, and most preferably 1%. These metal element components can be contained in glass ceramics using, for example, Cu 2 O, Ag 2 O, AuCl 3 , PtCl 4 or the like as a raw material. In addition, the content of the metal element component in this specification is assumed to be made of an oxide in which all the cation components constituting the glass ceramic are combined with oxygen sufficient to balance the charge, and the entire glass made of these oxides. The mass of the metal element component is expressed in terms of mass% (externally divided mass% with respect to the oxide-based mass).

本発明のガラスセラミックスには、他の成分をガラスセラミックスの特性を損なわない範囲で必要に応じ、添加することができる。   If necessary, other components can be added to the glass ceramic of the present invention as long as the properties of the glass ceramic are not impaired.

但し、PbO等の鉛化合物、Th、Cd、Tl、Os、Se、Hgの各成分は、近年有害な化学物資として使用を控える傾向にあり、ガラスセラミックスの製造工程のみならず、加工工程、及び製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされる。従って、環境上の影響を重視する場合には、不可避な混入を除き、これらを実質的に含有しないことが好ましい。これにより、ガラスセラミックスに環境を汚染する物質が実質的に含まれなくなる。そのため、特別な環境対策上の措置を講じなくとも、このガラスセラミックスを製造し、加工し、及び廃棄することができる。   However, lead compounds such as PbO, and components of Th, Cd, Tl, Os, Se, and Hg tend to refrain from being used as harmful chemical substances in recent years. Environmental measures are required until disposal after commercialization. Therefore, when importance is placed on the environmental impact, it is preferable not to substantially contain them except for inevitable mixing. As a result, the glass ceramics are substantially free of substances that pollute the environment. Therefore, the glass ceramics can be manufactured, processed, and discarded without taking any special environmental measures.

また、本発明のガラスセラミックスは、紫外領域から可視領域までの波長の光によって触媒活性が発現されることが好ましい。ここで、本発明でいう紫外領域の波長の光は、波長が可視光線より短く軟X線よりも長い不可視光線の電磁波のことであり、その波長はおよそ10〜400nmの範囲にある。また、本発明でいう可視領域の波長の光は、電磁波のうち、ヒトの目で見える波長の電磁波のことであり、その波長はおよそ400nm〜700nmの範囲にある。これら紫外領域から可視領域までの波長の光がガラスセラミックスの表面に照射されたときに触媒活性が発現されることにより、ガラスセラミックスの表面に付着した汚れ物質や細菌等が酸化又は還元反応により分解されるため、ガラスセラミックスを防汚用途や抗菌用途、水質等の浄化用途等に用いることができる。   The glass ceramic of the present invention preferably exhibits catalytic activity by light having a wavelength from the ultraviolet region to the visible region. Here, the light having a wavelength in the ultraviolet region referred to in the present invention is an invisible electromagnetic wave having a wavelength shorter than that of visible light and longer than that of soft X-ray, and the wavelength is in the range of approximately 10 to 400 nm. In addition, the light having a wavelength in the visible region referred to in the present invention is an electromagnetic wave having a wavelength that can be seen by human eyes among electromagnetic waves, and the wavelength is in a range of about 400 nm to 700 nm. When the surface of the glass ceramics is irradiated with light of wavelengths from the ultraviolet region to the visible region, the catalytic activity is expressed, so that dirt substances and bacteria attached to the surface of the glass ceramics are decomposed by oxidation or reduction reaction. Therefore, glass ceramics can be used for antifouling applications, antibacterial applications, purification applications such as water quality, and the like.

また、本発明のガラスセラミックスは、光を照射した表面と水滴との接触角が10°以下であることが好ましい。水に対する接触角が小さくなると(すなわち、水に対する濡れ性が高くなると)、水滴が表面に広がり、一様な水膜が形成されるようになるので、水が汚れ等の付着物の下に入り込んで汚れを落とす。これにより、ガラスセラミックスの表面が親水性を呈し、セルフクリーニング作用を有するため、ガラスセラミックスの表面を水で容易に洗浄することができる。また、微小な水滴による光の乱反射がなくなるので、曇り現象が無くなる。光を照射したガラスセラミックス表面と水滴との接触角は、5°以下がより好ましい。   In the glass ceramic of the present invention, the contact angle between the surface irradiated with light and the water droplet is preferably 10 ° or less. When the contact angle with water becomes small (that is, when wettability with water becomes high), water drops spread on the surface and a uniform water film is formed. Remove dirt. Thereby, since the surface of the glass ceramic exhibits hydrophilicity and has a self-cleaning action, the surface of the glass ceramic can be easily washed with water. In addition, since there is no irregular reflection of light due to minute water droplets, the clouding phenomenon is eliminated. The contact angle between the glass ceramic surface irradiated with light and the water droplet is more preferably 5 ° or less.

本発明のガラスセラミックスは、ガラスを熱処理することによりガラス相中に結晶相を析出させて得られる材料である。その母材料がガラスであるので、従来のガラス成形プロセスにより様々な形状の成形体に加工することができる。成形体の形状は用途に応じて適宜設計するものであり特に制限されないが、板状のバルク体、ビーズなどの粉粒体、繊維状の成形体などを例として挙げられる。   The glass ceramic of the present invention is a material obtained by precipitating a crystal phase in a glass phase by heat-treating glass. Since the base material is glass, it can be processed into shaped bodies of various shapes by a conventional glass forming process. The shape of the molded body is appropriately designed according to the application and is not particularly limited. Examples thereof include a plate-shaped bulk body, a granular material such as beads, and a fibrous molded body.

また、用途に応じて所望の形状に加工したガラスは、その後の熱処理により光触媒結晶を有するガラスセラミックスになるので、本発明のガラスセラミックスは、種々の形状を有する光触媒になり得る。特に、例えばビーズや繊維(ファイバー)の形態を採用することにより、表面積が増えるため、光触媒ガラスセラミックス成形体の光触媒活性をより高めることができる。また、粉体にして、光触媒粉末原料として使うことができる。本発明のガラスはガラス相中にナノオーダにおよび微細な光触媒結晶を析出させるので、従来利用されている光触媒原料のように微粒子である必要がなく、扱い易い大きさの粉体に加工して利用することができる。以下、本発明に係るガラスセラミックスの代表的な加工形態として、ビーズ、繊維、を例に挙げて説明する。   Moreover, since the glass processed into the desired shape according to a use turns into glass ceramics which have a photocatalyst crystal | crystallization by subsequent heat processing, the glass ceramics of this invention can become a photocatalyst which has various shapes. In particular, for example, by adopting the form of beads or fibers (fibers), the surface area is increased, so that the photocatalytic activity of the photocatalytic glass-ceramic shaped article can be further increased. Moreover, it can be used as a photocatalyst powder raw material in powder form. Since the glass of the present invention deposits fine photocatalytic crystals in the nano-order in the glass phase, it does not need to be fine particles as in the case of conventionally used photocatalyst raw materials, and is used by processing into a powder with a size that is easy to handle. can do. Hereinafter, as typical processing forms of the glass ceramic according to the present invention, beads and fibers will be described as examples.

[光触媒ガラスセラミックスビーズ]
本発明におけるガラスセラミックスビーズは、装飾用、手芸用のビーズではなく、工業用のビーズに関する。工業用のビーズは、耐久性などの利点から、主にガラスを用いて作られており、一般にガラス製の微小球(直径数μmから数mm)のことを指す。工業用ビーズの代表的な用途としては、道路の標識板、路面表示ラインに使われる塗料、反射クロス、濾過材、ブラスト研磨材などを挙げることができる。道路標識塗料、反射クロス等にビーズを混入、分散させると、夜間、車のライト等から出た光がビーズを介して元のところへ反射(再帰反射)し、視認性が高くなる。ビーズのこのような機能は、ジョギング用ウエアー、工事用チョッキ、バイクドライバー用ベスト等にも使用することができる。これらの用途に本発明のガラスセラミックスビーズを利用すると、光触媒機能により、標識板やラインに付着した汚れが分解され易く、また流れ落ち易くなるので、常に清潔な状態を維持でき、メンテナンスの手間を大幅に減少できる。本発明のガラスセラミックスビーズは、一般的なガラスビーズと混合して利用しても良いし、単体で利用しても良い。なお、より再帰反射性の高いガラスビーズを得るためには、該ビーズを構成するガラス相の屈折率が1.8〜2.1の範囲内であることが好ましく、特に1.9前後がより好ましい。
[Photocatalytic glass ceramic beads]
The glass ceramic beads in the present invention relate to industrial beads, not decorative beads and handicraft beads. Industrial beads are mainly made of glass due to advantages such as durability, and generally refer to glass microspheres (diameters from several μm to several mm). Typical applications of industrial beads include road sign boards, paints used on road surface display lines, reflective cloths, filter media, and blasting abrasives. When beads are mixed and dispersed in road sign paint, reflective cloth, etc., light emitted from car lights etc. at night is reflected (retroreflected) to the original place through the beads, and visibility is improved. Such functions of the beads can be used for jogging wear, construction waistcoats, bike driver vests, and the like. When the glass ceramic beads of the present invention are used for these applications, the photocatalytic function makes it easy for the dirt attached to the label plate and the line to be decomposed and to easily flow down. Can be reduced. The glass ceramic beads of the present invention may be used by mixing with general glass beads or may be used alone. In order to obtain glass beads with higher retroreflective properties, the refractive index of the glass phase constituting the beads is preferably in the range of 1.8 to 2.1, particularly around 1.9. preferable.

その他の用途として、工業用のビーズは、濾過材として利用されている。ビーズは砂や石等と異なり、すべて球形であるため充填率が高く間隙率も計算できるので、単独または、他の濾過材と組み合わせて、広く使用されている。本発明のガラスセラミックスビーズは、このようなガラスビーズ本来の機能に加え、光触媒機能を合わせ持つものである。特に、膜やコーティング層などを有さず、単体で光触媒特性を呈するので、剥離による触媒活性劣化がなく、交換やメンテナンスの手間が省け、例えばフィルタ及び浄化装置に好適に用いられる。また、光触媒機能を利用したフィルタ部材及び浄化部材は装置内で光源となる部材に隣接した構成である場合が多いが、光触媒ガラスセラミックスのビーズは、装置内の容器などに簡単に納められるので好適に利用できる。   As other applications, industrial beads are used as filter media. Unlike sand and stones, beads are all spherical and have a high filling rate and can also calculate the porosity, so they are widely used alone or in combination with other filter media. The glass ceramic beads of the present invention have a photocatalytic function in addition to the original functions of such glass beads. In particular, it does not have a film or a coating layer, and exhibits photocatalytic properties as a single substance, so that there is no deterioration of catalytic activity due to peeling, and labor and time for replacement and maintenance can be saved. In addition, the filter member and the purification member using the photocatalyst function are often arranged adjacent to the light source member in the apparatus, but the photocatalyst glass ceramic beads are suitable because they can be easily stored in a container in the apparatus. Available to:

さらに、光触媒ガラスセラミックスビーズは、化学的安定性に優れ、球状であることから、被加工物をあまり傷めないので、ブラスト研磨用材に利用される。ブラストとは、粒材を噴射して被加工面に衝突させることによって、掃除、美装、ピーニングなどを行うことをいう。本発明の光触媒ガラスセラミックスビーズは当該メリットに加え、光触媒機能を併せ持つので、ブラストと同時に光触媒反応を応用した同時加工が可能である。   Furthermore, since the photocatalytic glass ceramic beads are excellent in chemical stability and spherical, they do not damage the workpiece so much that they are used for blast polishing materials. Blasting refers to performing cleaning, beautification, peening, and the like by jetting granular material and causing it to collide with the surface to be processed. Since the photocatalytic glass ceramic beads of the present invention have a photocatalytic function in addition to the merits, simultaneous processing using photocatalytic reaction can be performed simultaneously with blasting.

本発明のガラスセラミックスビーズの粒径は、その用途に応じて適宜決めることができる。例えば、塗料に配合する場合は、100〜2500μm、好ましくは100〜2000μmの粒径とすることができる。反射クロスに使用する場合は、20〜100μm、好ましくは20〜50μmの粒径とすることができる。濾過材に使用する場合は、30〜8000μm、好ましくは50〜5000μmの粒径とすることができる。なお、平均粒径は、例えばレーザー回折散乱法によって測定した時のD50(累積50%径)の値を使用できる。具体的には日機装株式会社の粒度分布測定装置MICROTRAC(MT3300EXII)よって測定した値を用いることができる。なお、ビーズの最小径が2000μmを超える場合、JIS A 120に規定されている篩分析法で平均粒径を求めることができる。   The particle size of the glass ceramic beads of the present invention can be appropriately determined according to the application. For example, when blended in a paint, the particle size can be 100-2500 μm, preferably 100-2000 μm. When used for a reflective cloth, the particle diameter can be 20-100 μm, preferably 20-50 μm. When used as a filter medium, the particle size can be 30 to 8000 μm, preferably 50 to 5000 μm. As the average particle diameter, for example, a value of D50 (cumulative 50% diameter) when measured by a laser diffraction scattering method can be used. Specifically, a value measured by a particle size distribution measuring apparatus MICROTRAC (MT3300EXII) manufactured by Nikkiso Co., Ltd. can be used. In addition, when the minimum diameter of beads exceeds 2000 μm, the average particle diameter can be obtained by a sieve analysis method defined in JIS A 120.

次に、本発明のガラスセラミックスビーズの製造方法について説明する。本発明のビーズの製造方法は、原料を混合してその融液を得る溶融工程と、融液または融液から得られるガラスを用いてビーズ体に成形する成形工程と、を含むことができる。なお、本発明のガラスセラミックスの一般的な製造方法を矛盾しない範囲でこの具体例に適用できるため、それらを適宜援用して重複する記載を省略する。   Next, the manufacturing method of the glass ceramic bead of this invention is demonstrated. The method for producing beads of the present invention can include a melting step of mixing raw materials to obtain a melt thereof, and a molding step of forming a bead body using the melt or glass obtained from the melt. In addition, since the general manufacturing method of the glass ceramics of this invention can be applied to this specific example in the range which does not contradict, they are used suitably and the overlapping description is abbreviate | omitted.

(溶融工程)
上記ガラスセラミックスの製造方法と同様に実施できる。
(Melting process)
It can be carried out in the same manner as the above glass ceramic production method.

(成形工程)
その後、溶融工程で得られた融液から微粒状のビーズ体へ成形する。ビーズ体の成形方法には様々なものがあり、適宜選択すれば良いが、一般的に、ガラス融液又はガラス→粉砕→粒度調整→球状化のプロセスを辿って作ることができる。粉砕工程においては、冷却固化したガラスを粉砕したり、融液状のガラスを水に流し入れ水砕したり、さらにボールミルにて粉砕するなどして粒状ガラスを得る。その後篩等を使って粒度を調整し、再加熱して表面張力にて球状に成形したり、黒鉛などの粉末材料と一緒にドラムに入れ、回転させながら物理力で球状に成形する、などの方法がある。または、粉砕工程を経ることなく溶融ガラスから直接球状化させる方法を取ることもできる。例えば溶融ガラスを空気中に噴射して表面張力にて球状化する、流出ノズルから出る溶融ガラスを回転する刃物のような部材で細かく切り飛ばして球状化する、流体の中に滴下して落下中に球状化させる、などの方法がある。通常、成形後のビーズは再度粒度を調整した後に製品化される。成形温度におけるガラスの粘性や失透し易さなどを考慮し、これらの方法から最適なものを選べば良い。
(Molding process)
Then, it shape | molds from the melt obtained at the melting process to a fine bead body. There are various methods for forming the bead body, which may be selected as appropriate. In general, the bead body can be formed by following the process of glass melt or glass → pulverization → particle size adjustment → spheronization. In the pulverization step, the cooled and solidified glass is pulverized, or the molten glass is poured into water and pulverized, or further pulverized by a ball mill to obtain granular glass. Then, adjust the particle size using a sieve, etc., reheat to form a spherical shape with surface tension, put it into a drum together with a powder material such as graphite, and shape it into a spherical shape with physical force while rotating, etc. There is a way. Or it can also take the method of making it spheroidize directly from a molten glass, without passing through a grinding | pulverization process. For example, molten glass is jetted into the air to spheroidize by surface tension, molten glass that exits from the outflow nozzle is cut into pieces with a member such as a rotating blade, and spheroidized. There is a method of making it spherical. Usually, the molded beads are commercialized after the particle size is adjusted again. In view of the viscosity of the glass at the molding temperature and the easiness of devitrification, the most suitable method may be selected from these methods.

本発明のガラスセラミックスビーズは、そのままの状態でも高い光触媒特性を奏することが可能であるが、このガラスビーズに対してエッチング工程を行うことにより、比表面積が大きくなるため、ガラスビーズの光触媒特性をより高めることが可能である。また、エッチング工程に用いる溶液やエッチング時間をコントロールすることにより、多孔質体ビーズを得ることが可能である。エッチング工程は、上記と同様に実施できる。   Although the glass ceramic beads of the present invention can exhibit high photocatalytic properties as they are, the specific surface area is increased by performing an etching process on the glass beads. It is possible to increase it further. Further, it is possible to obtain porous beads by controlling the solution used in the etching step and the etching time. The etching process can be performed in the same manner as described above.

[光触媒ガラス繊維]
本発明のガラスセラミックスからなる繊維は、ガラス繊維の一般的な性質を有する。すなわち、通常の繊維に比べ引っ張り強度・比強度が大きい、弾性率・比弾性率が大きい、寸法安定性が良い、耐熱性が大きい、不燃性である、耐化学性が良いなどの物性上のメリットを有し、これらを活かした様々な用途に利用できる。また、繊維の内部及び表面に光触媒結晶を有するので、前述したメリットに加え光触媒特性を有し、さらに幅広い分野に応用できる繊維構造体を提供できる。ここで繊維構造体とは、繊維が、織物、編制物、積層物、又はそれらの複合体として形成された三次元の構造体をいい、例えば不織布を挙げられる。
[Photocatalytic glass fiber]
The fiber made of the glass ceramic of the present invention has the general properties of glass fiber. In other words, it has higher tensile strength and specific strength than conventional fibers, large elastic modulus and specific modulus, good dimensional stability, high heat resistance, nonflammability, good chemical resistance, etc. It has merits and can be used for various purposes. Moreover, since it has a photocatalytic crystal inside and on the surface of the fiber, it is possible to provide a fiber structure having photocatalytic properties in addition to the above-described merits and applicable to a wider range of fields. Here, the fiber structure refers to a three-dimensional structure in which fibers are formed as a woven fabric, a knitted fabric, a laminate, or a composite thereof, and examples thereof include a nonwoven fabric.

ガラス繊維の、耐熱性、不燃性を活かした用途としてカーテン、シート、壁貼クロス、防虫網、衣服類、又は断熱材等があるが、本発明のガラスセラミックス繊維を用いると、さらに前記用途における物品に、光触媒作用による消臭機能、汚れ分解機能などを与え、掃除やメンテナンスの手間を大幅に減らすことができる。   There are curtains, sheets, wall-clothing cloths, insect screens, clothes, or heat insulating materials, etc. as applications that make use of heat resistance and nonflammability of glass fibers. The article can be given a deodorizing function and a dirt decomposing function by photocatalytic action, and the labor of cleaning and maintenance can be greatly reduced.

また、ガラス繊維はその耐化学性から濾過材として用いられることが多いが、本発明によるガラスセラミックスの繊維は、単に濾過するだけでなく、光触媒反応によって被処理物中の悪臭物質、汚れ、菌などを分解するので、より積極的な浄化機能を有する浄化装置及びフィルタを提供できる。さらには、光触媒層の剥離・離脱による特性の劣化がほとんど生じないので、これらの製品の長寿命化に貢献する。   Glass fiber is often used as a filter material due to its chemical resistance. However, the glass ceramic fiber according to the present invention is not only filtered, but also by a photocatalytic reaction, malodorous substances, dirt, bacteria in the object to be treated. Therefore, it is possible to provide a purification device and a filter having a more active purification function. Furthermore, since the deterioration of the characteristics due to the separation / detachment of the photocatalyst layer hardly occurs, it contributes to extending the life of these products.

次に、本発明の光触媒ガラス繊維の製造方法について説明する。本発明の光触媒ガラス繊維の製造方法は、原料を混合してその融液を得る溶融工程と、融液または融液から得られるガラスを用いて繊維状に成形する紡糸工程と、を含むことができる。なお、上記ガラスセラミックスの一般的な製造方法も矛盾しない範囲でこの具体例に適用できるため、それらを適宜援用して重複する記載を省略する。   Next, the manufacturing method of the photocatalyst glass fiber of this invention is demonstrated. The method for producing a photocatalytic glass fiber of the present invention includes a melting step of mixing raw materials to obtain a melt thereof, and a spinning step of forming into a fiber shape using the melt or glass obtained from the melt. it can. In addition, since the general manufacturing method of the said glass ceramics can be applied to this specific example in the range which does not contradict, they are used suitably and the overlapping description is abbreviate | omitted.

(溶融工程)
上記ガラスセラミックスの製造方法と同様に実施できる。
(Melting process)
It can be carried out in the same manner as the above glass ceramic production method.

(紡糸工程)
次に、溶融工程で得られた融液から光触媒ガラス繊維へ成形する。繊維体の成形方法は特に限定されず、公知の手法を用いて成形すれば良い。巻き取り機に連続的に巻き取れるタイプの繊維(長繊維)に成形する場合は、公知のDM法(ダイレクトメルト法)またはMM法(マーブルメルト法)で紡糸すれば良く、繊維長数十cm程度の短繊維に成形する場合は、遠心法を用いても良く、前記長繊維をカットしても良い。繊維径は、用途によって適宜選択すれば良い。ただ、細いほど可撓性が高く、風合いの良い織物になるが、紡糸の生産効率が悪くなりコスト高になり、逆に太すぎると紡糸生産性は良くなるが、加工性や取り扱い性が悪くなる。織物などの繊維製品にする場合、繊維径を3〜24μmの範囲にすることが好ましく、浄化装置、フィルタなどの用途に適した積層構造体などにする場合は繊維径を9μm以上にすることが好ましい。その後、用途に応じて綿状にしたり、ロービング、クロスなどの繊維構造体を作ることができる。
(Spinning process)
Next, it shape | molds into the photocatalyst glass fiber from the melt obtained at the melting process. The method for forming the fiber body is not particularly limited, and may be formed using a known method. When forming into a fiber (long fiber) of a type that can be continuously wound on a winder, it may be spun by a known DM method (direct melt method) or MM method (marble melt method), and the fiber length is several tens of centimeters. When forming into short fibers of a certain degree, a centrifugal method may be used, and the long fibers may be cut. What is necessary is just to select a fiber diameter suitably with a use. However, the thinner the fabric, the higher the flexibility and texture. However, the spinning production efficiency and cost increase, and conversely, if it is too thick, the spinning productivity is improved, but the workability and handleability are poor. Become. When making a textile product such as a woven fabric, the fiber diameter is preferably in the range of 3 to 24 μm, and when making a laminated structure suitable for uses such as a purification device and a filter, the fiber diameter should be 9 μm or more. preferable. Then, depending on the application, it can be made into a cotton shape, or a fiber structure such as roving or cloth can be made.

ガラス繊維は、そのままの状態でも高い光触媒特性を奏することが可能であるが、このガラス繊維に対してエッチング工程を行うことにより、比表面積が大きくなるため、ガラス繊維の光触媒特性をより高めることが可能である。また、エッチング工程に用いる溶液やエッチング時間をコントロールすることにより、多孔質体繊維を得ることが可能である。エッチング工程は、上記ガラスセラミックスと同様に実施できる。   Although the glass fiber can exhibit high photocatalytic properties as it is, the photocatalytic properties of the glass fiber can be further enhanced by performing an etching process on the glass fiber, since the specific surface area is increased. Is possible. Moreover, it is possible to obtain a porous body fiber by controlling the solution used for an etching process, and etching time. An etching process can be implemented similarly to the said glass ceramics.

本発明のガラスセラミックスは、光触媒機能性ガラスセラミックス部材及び/又は親水性ガラスセラミックス部材として様々な機械、装置、器具類等の用途に利用できる。特に、防汚機能や防曇機能を要する、タイル、窓枠、建材、家電製品等の用途に用いることが好ましい。本発明のガラスセラミックスは成形性に優れており、材料自体が光触媒機能を有するので、特性の劣化を気にすることなくあらゆる形状にて利用できる。例えば、ビーズやファイバー形状にして、浄化フィルタや脱臭フィルタとして用いることができる。   The glass ceramic of the present invention can be used as a photocatalytic functional glass ceramic member and / or a hydrophilic glass ceramic member for various machines, devices, instruments and the like. In particular, it is preferably used for applications such as tiles, window frames, building materials, and home appliances that require antifouling and antifogging functions. The glass ceramics of the present invention are excellent in moldability and the material itself has a photocatalytic function, so that it can be used in any shape without worrying about deterioration of characteristics. For example, it can be used as a purification filter or a deodorizing filter in the form of beads or fibers.

以上のようにして得られる本発明のガラスセラミックスからなるビーズまたはファイバーは、塗料などに用いる溶媒等と混合することによってスラリー状混合物を調製することにより、基材上への塗布が容易になる。本発明のスラリー状混合物は、ガラスセラミックスからなるビーズまたはファイバーのみを、溶媒またはバインダーと混合したものでも良く、若しくは一般的に利用される溶媒に本発明の釉薬用ガラス粉粒体及び/または釉薬用結晶化ガラスからなるビーズまたはファイバーを加えたものでも良い。 The beads or fibers made of the glass ceramic of the present invention obtained as described above can be easily applied to a substrate by preparing a slurry-like mixture by mixing with a solvent or the like used for a paint or the like. The slurry-like mixture of the present invention may be a mixture of only beads or fibers made of glass ceramics with a solvent or a binder, or a glass powder for glaze and / or glaze of the present invention in a solvent that is generally used. It may be a bead or fiber made of crystallized glass for use.

無機バインダーとしては、特に限定されるものではないが、紫外線や可視光線を透過する性質のものが好ましく、例えば、珪酸塩系バインダー、リン酸塩系バインダー、無機コロイド系バインダー、アルミナ、シリカ、ジルコニア等の微粒子や、釉薬に使われる植物の灰、石灰、珪石、長石、粘土、フリット等を挙げることができる。   Although it does not specifically limit as an inorganic binder, The thing of the property which permeate | transmits an ultraviolet-ray or visible light is preferable, for example, a silicate type binder, a phosphate type binder, an inorganic colloid type binder, an alumina, a silica, a zirconia And fine particles such as ash, lime, quartzite, feldspar, clay and frit used in glazes.

有機バインダーとしては、例えば、プレス成形やラバープレス、押出成形、射出成形用の成形助剤として汎用されている市販のバインダーが使用できる。具体的には、例えば、アクリル樹脂、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、メタクリル樹脂、ウレタン樹脂、ブチルメタアクリレート、ビニル系の共重合物等が挙げられる。有機バインダーを用いる場合、基材に塗布した後、脱脂工程を経てこれらの成分を除去しても良い。   As the organic binder, for example, a commercially available binder widely used as a molding aid for press molding, rubber press, extrusion molding, or injection molding can be used. Specific examples include acrylic resin, ethyl cellulose, polyvinyl butyral, methacrylic resin, urethane resin, butyl methacrylate, vinyl copolymer and the like. When using an organic binder, after apply | coating to a base material, you may remove these components through a degreasing process.

溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロピルアルコール(IPA)、酢酸、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、アセトン、ポリビニルアルコール(PVA)等の公知の溶媒が使用できるが、環境負荷を軽減できる点でアルコール又は水が好ましい。   As the solvent, for example, known solvents such as water, methanol, ethanol, propanol, butanol, isopropyl alcohol (IPA), acetic acid, dimethylformamide, acetonitrile, acetone, polyvinyl alcohol (PVA) can be used, but the environmental load is reduced. Alcohol or water is preferable because it can be used.

また、スラリーの均質化を図るために、適量の分散剤を併用してもよい。分散剤としては、特に限定されないが、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素類、セロソルブ、カルビトール、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキソラン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−n−ブチル、酢酸アミル等のエステル類等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。   In order to homogenize the slurry, an appropriate amount of a dispersant may be used in combination. The dispersant is not particularly limited, and examples thereof include hydrocarbons such as toluene, xylene, benzene, hexane, and cyclohexane, ethers such as cellosolve, carbitol, tetrahydrofuran (THF), dioxolane, acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone. And ketones such as cyclohexanone, and esters such as methyl acetate, ethyl acetate, n-butyl acetate and amyl acetate can be used, and these can be used alone or in combination of two or more.

本発明のスラリー状混合物には、その用途に応じて、上記成分以外に例えば硬化速度、比重を調節するための添加剤成分等を配合することができる。   In addition to the above components, for example, an additive component for adjusting the curing rate and specific gravity can be blended with the slurry-like mixture of the present invention.

本発明のスラリー状混合物におけるガラスセラミックスビーズまたはファイバーの含有量は、その用途に応じて適宜設定できる。従って、スラリー状混合物におけるガラスの含有量は、特に限定されるものではないが、一例を挙げれば、十分な光触媒特性を発揮させる観点から、好ましくは50質量%、より好ましくは55質量%、最も好ましくは60質量%を下限とし、釉薬スラリーとしての流動性と機能性を確保する観点から、好ましくは99質量%、より好ましくは80質量%、最も好ましくは65質量%を上限とすることができる。 The content of glass ceramic beads or fibers in the slurry-like mixture of the present invention can be appropriately set according to the application. Therefore, the content of the glass in the slurry mixture is not particularly limited, but for example, from the viewpoint of exerting sufficient photocatalytic properties, it is preferably 50% by mass, more preferably 55% by mass, Preferably, 60% by mass is the lower limit, and from the viewpoint of ensuring fluidity and functionality as a glaze slurry, it is preferably 99% by mass, more preferably 80% by mass, and most preferably 65% by mass. .

さらに、本発明の釉薬は、光触媒活性をより高める目的で、結晶状態の光触媒粉末(例えばTiOおよびWOなど)を混合させることができる。これら原料を添加することで、より多くの光触媒結晶相を有する光触媒層をより確実に製造できる。 Furthermore, the glaze of the present invention can be mixed with a crystalline photocatalyst powder (for example, TiO 2 and WO 3 ) for the purpose of further enhancing the photocatalytic activity. By adding these raw materials, a photocatalyst layer having more photocatalytic crystal phases can be more reliably produced.

なお、スラリー状混合物の製造方法において、ビーズやファイバーの凝集体を除去する工程を有しても良い。ガラスの粉体は、その粒径が小さくなるに従い、表面エネルギーが大きくなって凝集しやすくなる傾向がある。ガラス粉体が凝集していると、均一な分散ができず、所望の光触媒活性が得られないことがある。凝集体の除去は、例えば、釉薬を濾過することにより実施できる。釉薬の濾過は、例えば所定の目開きのメッシュなどの濾過材を用いて行うことができる。 In addition, in the manufacturing method of a slurry-like mixture, you may have the process of removing the aggregate of a bead and a fiber. As the particle size of the glass powder decreases, the surface energy tends to increase and tend to aggregate. If the glass powder is agglomerated, uniform dispersion cannot be achieved, and the desired photocatalytic activity may not be obtained. The removal of the aggregate can be performed by, for example, filtering the glaze. The glaze can be filtered using a filter medium such as a mesh having a predetermined mesh.

このようにして作成されるスラリー状混合物は、光触媒機能を与える塗料および釉薬などの材料として好適に利用できる。   The slurry-like mixture thus prepared can be suitably used as a material such as paint or glaze that provides a photocatalytic function.

次に、本発明のガラスセラミックスの製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the glass ceramic of this invention is demonstrated.

<第1実施形態>
本発明のガラスセラミックスの製造方法の第1実施形態は、原料組成混合物を溶融しその融液を得、その後冷却、固化させることを特徴とするガラスセラミックスの製造方法である。より具体的には、所定の出発原料を均一に混合して白金又は耐火物などからなる容器に入れて、電気炉で1250℃以上の所定温度で加熱し保持して、溶融液を作製する。その後、溶融液を金型に流し込み固化させて、目的の結晶化ガラスを得る。ここで、溶融液が冷却する過程で結晶核の生成及び成長が起きる。この手法は、例えば所望の結晶相をリッチに析出し、且つガラス溶融液の状態が比較的不安定な場合などにおいて有効である。
<First Embodiment>
1st Embodiment of the manufacturing method of the glass ceramics of this invention is a manufacturing method of the glass ceramics characterized by melt | dissolving a raw material composition mixture, obtaining the melt, and cooling and solidifying after that. More specifically, a predetermined starting material is uniformly mixed, put into a container made of platinum or refractory, and heated and held at a predetermined temperature of 1250 ° C. or higher in an electric furnace to prepare a melt. Thereafter, the melt is poured into a mold and solidified to obtain a target crystallized glass. Here, generation and growth of crystal nuclei occur in the process of cooling the melt. This technique is effective, for example, when a desired crystal phase is richly precipitated and the state of the glass melt is relatively unstable.

ここで、溶融温度は、混合する組成物の種類及び量により適宜変更することが好ましいが、一般に1250℃以上が好ましく、1300℃以上がより好ましく、1350℃以上が最も好ましい。具体的には、所定の出発原料を均一に混合して白金坩堝、石英坩堝又はアルミナ坩堝からなる容器に入れて、電気炉で1250℃以上の所定温度で加熱して攪拌均質化し、融液を作製する。   Here, the melting temperature is preferably appropriately changed according to the type and amount of the composition to be mixed, but is generally preferably 1250 ° C. or higher, more preferably 1300 ° C. or higher, and most preferably 1350 ° C. or higher. Specifically, a predetermined starting material is uniformly mixed and placed in a container composed of a platinum crucible, a quartz crucible, or an alumina crucible, heated at a predetermined temperature of 1250 ° C. or higher in an electric furnace, and stirred and homogenized. Make it.

その後、融液の冷却速度を制御しつつ、金型に流し込み、結晶核の生成及び成長が起きる結晶化温度領域まで冷却する(第一冷却工程)。結晶化温度領域に到達してからガラスに結晶が析出するが、前記領域の温度、前記温度領域での滞在時間、前記温度領域内での冷却速度などをコントロールすることで、目的とする結晶の種類、サイズ及び結晶相の量を制御することができる(結晶化工程)。結晶化温度領域は一定の冷却速度で通過しても良いし、又は、一定の時間、特定温度に維持するようにしても良い。冷却する際の速度及び温度が結晶相の形成や結晶サイズに大きな影響を及ぼすので、これらを精密に制御することが非常に重要である。所望の結晶が得られたら結晶化温度領域の範囲外まで冷却し結晶が分散したガラスセラミックスを得る(第二冷却工程)。 Then, while controlling the cooling rate of the melt, it is poured into a mold and cooled to a crystallization temperature region where generation and growth of crystal nuclei occur (first cooling step). Crystals are deposited on the glass after reaching the crystallization temperature region. By controlling the temperature of the region, the residence time in the temperature region, the cooling rate in the temperature region, etc., the target crystal The type, size and amount of crystal phase can be controlled (crystallization step). The crystallization temperature region may pass at a constant cooling rate, or may be maintained at a specific temperature for a certain time. Since the cooling speed and temperature greatly affect the formation of crystal phase and the crystal size, it is very important to control them precisely. When a desired crystal is obtained, it is cooled to a temperature outside the range of the crystallization temperature region to obtain a glass ceramic in which the crystal is dispersed (second cooling step).

<第2実施形態>
本発明のガラスセラミックスの製造方法の第2実施形態は、原料を混合してその融液を得る溶融工程と、前記融液を冷却してガラス体を得る冷却工程と、前記ガラス体の温度をガラス転移温度を超えた温度領域まで上昇させる再加熱工程と、前記温度を前記温度領域内で維持して結晶を生じさせる結晶化工程と、前記温度を再び下げ結晶分散ガラスを得る再冷却工程を有するガラスセラミックスの製造方法である。
Second Embodiment
The second embodiment of the glass ceramic manufacturing method of the present invention includes a melting step of mixing raw materials to obtain a melt, a cooling step of cooling the melt to obtain a glass body, and a temperature of the glass body. A reheating step for raising the temperature to a temperature range exceeding the glass transition temperature, a crystallization step for maintaining the temperature in the temperature range to produce crystals, and a recooling step for reducing the temperature again to obtain a crystal-dispersed glass. It is a manufacturing method of the glass ceramic which has.

(溶融工程)
溶融工程は、上述の組成を有する原料を混合し、その融液を得る工程である。より具体的には、ガラスセラミックスの各成分が所定の含有量の範囲内になるように原料を調合し、均一に混合し、作製した混合物を白金坩堝、石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して電気炉で1200〜1600℃の温度範囲で1〜24時間溶融して攪拌均質化して融液を作製する。なお、原料の溶融の条件は上記温度範囲に限定されず、原料組成物の組成及び量等に応じて、適宜設定することができる。
(Melting process)
The melting step is a step of obtaining a melt by mixing raw materials having the above-described composition. More specifically, the raw materials are prepared so that each component of the glass ceramic is within a predetermined content range, uniformly mixed, and the prepared mixture is put into a platinum crucible, a quartz crucible or an alumina crucible, and electric Melt in a furnace at a temperature range of 1200 to 1600 ° C. for 1 to 24 hours, and homogenize with stirring to prepare a melt. In addition, the conditions for melting the raw material are not limited to the above temperature range, and can be appropriately set according to the composition and amount of the raw material composition.

(冷却工程)
冷却工程は、溶融工程で得られた融液を冷却してガラス化することで、ガラス体を作製する工程である。具体的には、融液を流出して適宜冷却することで、ガラス化されたガラス体を形成する。ここで、ガラス化の条件は特に限定されるものではなく、原料の組成及び量等に応じて適宜設定されてよい。また、本工程で得られるガラス体の形状は特に限定されず、板状、粒状等であってよいが、ガラス体を迅速且つ大量に作製できる点では、板状であることが好ましい。
(Cooling process)
A cooling process is a process of producing a glass body by cooling and vitrifying the melt obtained at the melting process. Specifically, a vitrified glass body is formed by flowing out the melt and appropriately cooling it. Here, the conditions for vitrification are not particularly limited, and may be appropriately set according to the composition and amount of the raw material. Moreover, the shape of the glass body obtained at this process is not specifically limited, Although it may be plate shape, a granular form, etc., it is preferable that it is plate shape at the point which can produce a glass body rapidly and in large quantities.

(結晶化工程)
結晶化工程は、ガラス体の温度をガラス転移温度を超える温度領域に上昇させ、その温度で所定の時間保持する工程である。この結晶化工程で所定の温度領域で所定時間保持することにより、ナノからミクロン単位までの所望のサイズを有するR0.5Ti(PO結晶及びTiO結晶、またはこれらの固溶体をガラス体の内部に均一に析出・分散させることができ、光触媒特性を有するガラスセラミックスをより確実に製造できる。
(Crystallization process)
The crystallization process is a process in which the temperature of the glass body is raised to a temperature region exceeding the glass transition temperature and held at that temperature for a predetermined time. By holding for a predetermined time in a predetermined temperature range in this crystallization step, R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 crystal and TiO 2 crystal having a desired size from nano to micron units, or a solid solution thereof can be obtained. Glass ceramics having photocatalytic properties can be more reliably produced because they can be uniformly deposited and dispersed inside the glass body.

上記の結晶化工程では、ガラス組成ごとにガラス転移温度に応じて結晶化温度を設定する必要があるが、具体的にガラス転移温度より10℃以上高い温度領域で熱処理するのが好ましい。本発明のガラスはガラス転移温度が500℃以上であることから、好ましい熱処理温度の下限は510℃で、より好ましくは600℃で、最も好ましくは650℃である。他方、熱処理温度が高くなり過ぎると、光触媒結晶相が減少する傾向が強くなり、光触媒特性が消失し易くなるので、熱処理温度の上限は1200℃が好ましく、1100℃がより好ましく、1050℃が最も好ましい。特に、アナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型からなる群の1種以上のTiOと同時に、R0.5Ti(PO結晶を析出させるという点では1000℃以下が好ましい。この温度範囲は<第1実施形態>でガラスセラミックスを作製する場合に通過又は維持する結晶化温度領域にも適用される。 In the above crystallization step, it is necessary to set the crystallization temperature in accordance with the glass transition temperature for each glass composition. Specifically, it is preferable to perform heat treatment in a temperature region higher by 10 ° C. than the glass transition temperature. Since the glass of the present invention has a glass transition temperature of 500 ° C. or higher, the lower limit of the preferable heat treatment temperature is 510 ° C., more preferably 600 ° C., and most preferably 650 ° C. On the other hand, if the heat treatment temperature becomes too high, the photocatalytic crystal phase tends to decrease and the photocatalytic properties are easily lost. Therefore, the upper limit of the heat treatment temperature is preferably 1200 ° C, more preferably 1100 ° C, and most preferably 1050 ° C. preferable. In particular, 1000 ° C. or lower is preferable in that R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 crystals are precipitated simultaneously with one or more types of TiO 2 in the group consisting of anatase type, rutile type and brookite type. This temperature range is also applied to the crystallization temperature region that is passed or maintained when the glass ceramic is produced in the first embodiment.

(エッチング工程)
結晶化工程を行って結晶が生じた後のガラス体は、そのままの状態でもガラスセラミックスとして高い光触媒特性を奏することが可能であるが、このガラスセラミックスに対してエッチング工程を行うことにより、結晶相の周りのガラス相が取り除かれ、表面に露出する結晶相の比表面積が大きくなるため、ガラスセラミックスの光触媒特性をより高めることが可能である。また、エッチング工程に用いる溶液やエッチング時間をコントロールすることにより、光触媒結晶相のみが残る多孔質体を得ることが可能である。ここで、エッチング工程としては、ドライエッチング及び/又は溶液への浸漬が挙げられる。浸漬に使用される酸性もしくはアルカリ性の溶液は、ガラスセラミックスの表面を腐食できれば特に限定されず、例えばフッ素又は塩素を含む酸(フッ化水素酸、塩酸)であってよい。なお、このエッチング工程は、フッ化水素ガス、塩化水素ガス、フッ化水素酸、塩酸等を、ガラスセラミックスの表面に吹き付けることで行ってよい。なお、エッチング工程は、以下に説明する焼結体およびガラスセラミックス複合体においても同じく適用できる。
(Etching process)
The glass body after crystals are formed by performing the crystallization process can exhibit high photocatalytic properties as glass ceramics as it is, but the crystal phase is obtained by performing an etching process on the glass ceramics. The glass phase around is removed, and the specific surface area of the crystal phase exposed on the surface increases, so that the photocatalytic properties of the glass ceramic can be further enhanced. Moreover, it is possible to obtain a porous body in which only the photocatalytic crystal phase remains by controlling the solution used in the etching step and the etching time. Here, examples of the etching step include dry etching and / or immersion in a solution. The acidic or alkaline solution used for the immersion is not particularly limited as long as the surface of the glass ceramic can be corroded, and may be, for example, an acid containing fluorine or chlorine (hydrofluoric acid, hydrochloric acid). This etching step may be performed by spraying hydrogen fluoride gas, hydrogen chloride gas, hydrofluoric acid, hydrochloric acid, or the like on the surface of the glass ceramic. The etching process can also be applied to a sintered body and a glass ceramic composite described below.

[ガラスセラミックス焼結体]
本発明に係るガラスセラミックスの前駆体となるガラス(結晶化前のガラス)からなる粉状の材料を焼結・固化させると、少なくともR0.5Ti(PO及びこれらの固溶体から選ばれる1種以上、並びにTiO及びこの固溶体を内部及び表面に均一に分散しているガラスセラミックス焼結体が得られる。ガラスセラミックス焼結体の製造方法は、主要な工程として、ガラス化工程、粉砕工程、成形工程、及び焼結工程を有する。各工程の詳細を以下説明する。
[Sintered glass ceramics]
When a powdery material made of glass (glass before crystallization) as a glass ceramic precursor according to the present invention is sintered and solidified, at least R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 and these solid solutions are used. One or more selected, as well as TiO 2 and a glass ceramic sintered body in which the solid solution is uniformly dispersed inside and on the surface can be obtained. The manufacturing method of a glass ceramic sintered body has a vitrification process, a crushing process, a forming process, and a sintering process as main processes. Details of each step will be described below.

(ガラス化工程)
ガラス化工程では、所定の原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製する。具体的には、白金又は耐火物からなる容器に原料組成物を投入し、原料組成物を高温に加熱することで溶融する。これにより得られる溶融ガラスを急速冷却することで、ガラス化されたガラス体を形成する。溶融及びガラス化の条件は、上記の溶融工程及び冷却工程に準じて行うことができる。また、作製するガラス体の形状は、特に限定されず、例えば板状、粒状等であってもよい。
(Vitrification process)
In the vitrification process, a predetermined raw material composition is melted and vitrified to produce a glass body. Specifically, the raw material composition is put into a container made of platinum or refractory, and the raw material composition is melted by heating to a high temperature. By vigorously cooling the resulting molten glass, a vitrified glass body is formed. The conditions for melting and vitrification can be performed in accordance with the above-described melting step and cooling step. Moreover, the shape of the glass body to produce is not specifically limited, For example, plate shape, a granular form, etc. may be sufficient.

(粉砕工程)
粉砕工程では、ガラス体を粉砕して粉砕ガラスを作製する。粉砕ガラスの粒子径や形状は、成形工程で作製される成形体の形状及び寸法の必要とされる精度に応じて適宜設定することができる。例えば、後の工程で任意の基材上に粉砕ガラスを堆積させた後、焼結を行う場合、粉砕ガラスの平均粒子径は数十mmの単位でもよい。一方、ガラスセラミックスを所望の形状に成形したり、他の結晶と複合したりする場合は、粉砕ガラスの平均粒子径が大きすぎると成形が困難になるので、平均粒子径は出来るだけ小さい方が好ましい。そこで、粉砕ガラスの平均粒子径の上限は、好ましくは100μm、より好ましくは50μm、最も好ましくは10μmである。なお、粉砕ガラスの平均粒子径は、例えばレーザー回折散乱法によって測定した時のD50(累積50%径)の値を使用できる。具体的には日機装株式会社の粒度分布測定装置MICROTRAC(MT3300EXII)よって測定した値を用いることができる。
(Crushing process)
In the pulverization step, the glass body is pulverized to produce pulverized glass. The particle diameter and shape of the crushed glass can be appropriately set according to the required accuracy of the shape and size of the molded body produced in the molding step. For example, when the pulverized glass is deposited on an arbitrary base material in the subsequent step and then sintered, the average particle diameter of the pulverized glass may be a unit of several tens of mm. On the other hand, when glass ceramics are molded into a desired shape or combined with other crystals, if the average particle size of the crushed glass is too large, it becomes difficult to mold, so the average particle size should be as small as possible. preferable. Therefore, the upper limit of the average particle size of the crushed glass is preferably 100 μm, more preferably 50 μm, and most preferably 10 μm. In addition, the value of D50 (cumulative 50% diameter) when measured by the laser diffraction scattering method can be used for the average particle diameter of pulverized glass, for example. Specifically, a value measured by a particle size distribution measuring apparatus MICROTRAC (MT3300EXII) manufactured by Nikkiso Co., Ltd. can be used.

なお、ガラス体の粉砕方法は、特に限定されないが、例えばボールミル、ジェットミル等を用いて行うことができる。   The method for pulverizing the glass body is not particularly limited, and can be performed using, for example, a ball mill, a jet mill or the like.

(添加工程)
この方法では、粉砕工程で得られる粉粒体に対して、任意の成分を混合する混合工程を行ってもよい。これにより、ガラスセラミックス焼結体に含まれる各成分の含有量が変動するため、所望の特性を有する焼結体を形成することができる。ここで、粉粒体に添加する成分は特に制限はないが、粉粒体の段階で増量させることによって当該成分の機能を増強させ得る成分や、ガラス化が難しくなるために溶融ガラスの原料組成物には少量しか配合できないが光触媒作用を助長し得る成分、等を混合することが好ましい。特に、光触媒活性を高めるために、粉末状のZnO結晶、WO結晶、及び/またはTiO結晶を混合することが好ましい。
(Addition process)
In this method, you may perform the mixing process which mixes arbitrary components with respect to the granular material obtained at a grinding | pulverization process. Thereby, since content of each component contained in a glass ceramic sintered compact is fluctuate | varied, the sintered compact which has a desired characteristic can be formed. Here, the component to be added to the granule is not particularly limited, but the component that can enhance the function of the component by increasing the amount at the stage of the granule or the raw material composition of the molten glass because vitrification becomes difficult Although only a small amount can be added to the product, it is preferable to mix a component capable of promoting photocatalytic action. In particular, in order to increase the photocatalytic activity, it is preferable to mix powdery ZnO crystals, WO 3 crystals, and / or TiO 2 crystals.

(成形工程)
成形工程は、所望の添加物を加えた粉砕ガラスを所望形状の成形体に成形する工程である。所望の形状にする場合は、破砕ガラスを型に入れて加圧するプレス成形を用いることが好ましい。また、粉砕ガラスを耐火物の上に堆積させて成形することも可能である。この場合、バインダーを用いることもできる。
(Molding process)
The forming step is a step of forming crushed glass to which a desired additive is added into a formed body having a desired shape. In order to obtain a desired shape, it is preferable to use press molding in which crushed glass is put into a mold and pressed. It is also possible to form the crushed glass by depositing it on a refractory. In this case, a binder can also be used.

(焼結工程)
焼結工程では、カラス成形体を加熱して焼結体を作製する。これにより、成形体を構成するガラス体の粒子同士が結合すると同時にR0.5Ti(PO及びこれらの固溶体から選ばれる1種以上、並びにTiO及びこの固溶体が生成し、ガラスセラミックスが形成される。また、例えば成形体が粉砕ガラスに光触媒結晶を添加した混合物から製造される場合は、より多くの光触媒活性を有する結晶がガラスセラミックスに生成される。そのため、より高い光触媒活性を得ることができる。
(Sintering process)
In the sintering step, the crow compact is heated to produce a sintered body. Thereby, the particles of the glass body constituting the molded body are bonded together, and at the same time, one or more selected from R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 and these solid solutions, TiO 2 and this solid solution are produced, and glass Ceramics are formed. For example, when a molded object is manufactured from the mixture which added the photocatalyst crystal to the ground glass, the crystal | crystallization which has more photocatalytic activity is produced | generated by glass ceramics. Therefore, higher photocatalytic activity can be obtained.

焼結工程の具体的な手順は特に限定されないが、成形体に予熱を加える工程、成形体を設定温度へと徐々に昇温させる工程、成形体を設定温度に一定時間保持する工程、成形体を室温へと徐々に冷却する工程を含んでいてもよい。   Although the specific procedure of the sintering process is not particularly limited, the step of preheating the molded body, the step of gradually raising the molded body to a set temperature, the step of holding the molded body at a set temperature for a certain time, the molded body May be gradually cooled to room temperature.

焼結の条件は、成形体を構成するガラス体の組成に応じて適宜設定することができる。焼結工程では、ガラスから結晶を生成させるために、熱処理温度等の条件を、成形体を構成するガラスの結晶化条件に符合させる必要がある。焼結温度が低すぎると所望の結晶を有する焼結体が得られないため、少なくともガラス体のガラス転移温度(Tg)より高い温度での焼結が必要となる。具体的に、焼結温度の下限は、ガラス体のガラス転移温度(Tg)以上であり、好ましくはTg+50℃以上であり、より好ましくはTg+100℃以上であり、最も好ましくはTg+150℃以上である。他方、焼結温度が高すぎると、TiO結晶、WO結晶、ZnO結晶等を含む結晶の析出が少なくなるとともに、任意成分であるTiOの結晶がアナターゼ型より活性度の低いルチルへ相転移したり、目的以外の結晶が析出するなどして光触媒活性が大幅に減少する傾向が強くなる。従って、焼結温度の上限は、好ましくはガラス体のTg+600℃以下であり、より好ましくはTg+500℃以下であり、最も好ましくはTg+450℃以下である。 The sintering conditions can be appropriately set according to the composition of the glass body constituting the molded body. In the sintering process, in order to generate crystals from glass, it is necessary to match conditions such as the heat treatment temperature with the crystallization conditions of the glass constituting the compact. If the sintering temperature is too low, a sintered body having a desired crystal cannot be obtained. Therefore, sintering at a temperature higher than at least the glass transition temperature (Tg) of the glass body is required. Specifically, the lower limit of the sintering temperature is not less than the glass transition temperature (Tg) of the glass body, preferably not less than Tg + 50 ° C., more preferably not less than Tg + 100 ° C., and most preferably not less than Tg + 150 ° C. On the other hand, if the sintering temperature is too high, the precipitation of crystals including TiO 2 crystals, WO 3 crystals, ZnO crystals, etc. is reduced, and the optional TiO 2 crystals are transformed into rutile having a lower activity than the anatase type. There is a strong tendency for the photocatalytic activity to decrease significantly due to transfer or precipitation of crystals other than the intended one. Therefore, the upper limit of the sintering temperature is preferably Tg + 600 ° C. or less of the glass body, more preferably Tg + 500 ° C. or less, and most preferably Tg + 450 ° C. or less.

また、焼結時間の下限は、焼結温度に応じて設定する必要があるが、高い温度の場合は短く、低い温度の場合は、長く設定することが好ましい。具体的に、焼結を充分に行うことができる点で、好ましくは3分、より好ましくは20分、最も好ましくは30分を下限とする。一方、焼結時間が24時間を越えると、目的の結晶が大きくなりすぎたり、他の結晶が生成したりして十分な光触媒特性が得られなくなるおそれがある。従って、焼結時間の上限は、好ましくは24時間、より好ましくは19時間、最も好ましくは18時間とする。なお、ここで言う焼結時間とは、焼結工程のうち焼成温度が一定(例えば、上記設定温度)以上に保持されている時間の長さを指す。   Further, the lower limit of the sintering time needs to be set according to the sintering temperature, but it is preferable to set it short for a high temperature and long for a low temperature. Specifically, the lower limit is preferably 3 minutes, more preferably 20 minutes, and most preferably 30 minutes in that the sintering can be sufficiently performed. On the other hand, if the sintering time exceeds 24 hours, the target crystals may become too large or other crystals may be formed, and sufficient photocatalytic properties may not be obtained. Therefore, the upper limit of the sintering time is preferably 24 hours, more preferably 19 hours, and most preferably 18 hours. In addition, the sintering time mentioned here refers to the length of time during which the firing temperature is maintained at a certain level (for example, the set temperature) or more in the sintering process.

焼結工程は、例えばガス炉、マイクロ波炉、電気炉等の中で、空気交換しつつ行うことが好ましい。ただし、この条件に限らず、例えば不活性ガス雰囲気、還元ガス雰囲気、酸化ガス雰囲気等にて行ってもよい。   The sintering step is preferably performed while exchanging air in, for example, a gas furnace, a microwave furnace, an electric furnace or the like. However, the present invention is not limited to this condition. For example, it may be performed in an inert gas atmosphere, a reducing gas atmosphere, an oxidizing gas atmosphere, or the like.

焼結工程によって形成されるガラスセラミックス焼結体は、結晶相に、R0.5Ti(PO及びこれらの固溶体から選ばれる1種以上、並びにTiO及びこの固溶体が含まれている。この場合、アナターゼ(Anatase)型又はブルッカイト(Brookite)型のTiOからなる結晶が含まれていることがより好ましい。これらの結晶が含まれていることにより、ガラスセラミックス焼結体は高い光触媒機能を有することができる。その中でも特にアナターゼ型の酸化チタン(TiO)は、ルチル(Rutile)型に比べても光触媒機能が高いため、ガラスセラミックス焼結体により高い光触媒機能を付与することができる。 The glass ceramic sintered body formed by the sintering process includes one or more selected from R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 and these solid solutions, and TiO 2 and this solid solution in the crystal phase. Yes. In this case, it is more preferable that crystals comprising TiO 2 of anatase type or brookite type are included. By containing these crystals, the glass-ceramic sintered body can have a high photocatalytic function. Among them, in particular, anatase type titanium oxide (TiO 2 ) has a higher photocatalytic function than a rutile type, so that a higher photocatalytic function can be imparted to the glass ceramic sintered body.

[ガラスセラミックス複合体]
また、本発明のガラスセラミックスを用いて、基材の上に光触媒活性を有する機能層を備えた複合体を作ることガできる。このガラスセラミックス複合体(以下「複合体」と記すことがある)とは、ガラスを熱処理して結晶を生成させることで得られるガラスセラミックス層と基材とを備えたものであり、このうちガラスセラミックス層は、具体的には非晶質固体及び結晶からなる層である。ガラスセラミックス層は、酸化物換算組成の全物質量に対して、TiO成分を15〜95%、SiO成分、P成分、B成分、及びGeO成分から選ばれる1種以上の成分を1%〜70%、RO成分を0.1〜50%、(式中、RはBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Znから選ばれる1種以上とする)含有し、R0.5Ti(PO及びこれらの固溶体から選ばれる1種以上、並びにTiO及びこの固溶体を含む結晶相がガラスセラミックスの内部及び表面に均一に分散している。
[Glass ceramic composite]
Moreover, the composite body provided with the functional layer which has photocatalytic activity on a base material can be made using the glass ceramics of this invention. This glass ceramic composite (hereinafter sometimes referred to as “composite”) includes a glass ceramic layer obtained by heat-treating glass to form crystals, and a substrate. Specifically, the ceramic layer is a layer made of an amorphous solid and a crystal. The glass ceramic layer is selected from 15 to 95% of a TiO 2 component, a SiO 2 component, a P 2 O 5 component, a B 2 O 3 component, and a GeO 2 component with respect to the total amount of the oxide-converted composition. Containing 1% to 70% of components of more than one species, 0.1 to 50% of RO component (wherein R is one or more selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn), One or more selected from R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 and solid solutions thereof, and TiO 2 and a crystal phase containing the solid solution are uniformly dispersed inside and on the surface of the glass ceramic.

本発明に係るガラスセラミックス複合体の製造方法は、原料組成物から得られた粉砕ガラスを基材上で焼成して、少なくとも酸化物換算組成の全物質量に対して、モル%で、TiO成分を15〜95%、SiO成分、P成分、B成分、及びGeO成分から選ばれる1種以上の成分を1%〜70%、RO成分を0.1〜50%、(式中、RはBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Znから選ばれる1種以上とする)含有するガラスセラミックス層を形成する工程(焼成工程)を有する。本発明方法における好ましい態様では、原料組成物を溶融しガラス化することでガラス体を作成するガラス化工程、ガラス体を粉砕して粉砕ガラスを作製する粉砕工程、及び粉砕ガラスを基材上で焼成することによりガラスセラミックス層を形成する焼成工程を含むことができる。 In the method for producing a glass-ceramic composite according to the present invention, a crushed glass obtained from a raw material composition is fired on a substrate, and at least mol% of TiO 2 with respect to the total amount of oxide-converted composition. 15% to 95% of components, 1% to 70% of one or more components selected from SiO 2 component, P 2 O 5 component, B 2 O 3 component, and GeO 2 component, and RO component of 0.1 to 50 % (Wherein R is one or more selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn), and a step of forming a glass ceramic layer (firing step). In a preferred embodiment of the method of the present invention, a vitrification step in which the raw material composition is melted and vitrified to produce a glass body, a pulverization step in which the glass body is crushed to produce crushed glass, and the crushed glass on the substrate The baking process which forms a glass-ceramics layer by baking can be included.

なお、本実施の形態において「粉砕ガラス」とは、原料組成物から得られたガラス体を粉砕することにより得られるものであり、非晶質状態のガラスの粉砕物と、結晶相を有するガラスセラミックスの粉砕物と、ガラスの粉砕物中に結晶相を析出させたものと、を包含する意味で用いる。すなわち、「粉砕ガラス」は結晶相を有する場合と有しない場合がある。粉砕ガラスが結晶相を有する場合、ガラス体を熱処理して結晶相を析出させた後で粉砕することによって製造してもよいし、ガラス体を粉砕した後に熱処理を行って粉砕ガラス中で結晶相を析出させることにより製造してもよい。なお、「粉砕ガラス」が結晶相を含まない場合は、粉砕ガラスを基材上に配置し、焼成温度を制御することで、結晶相を析出させることができる(結晶化処理)。   In the present embodiment, “pulverized glass” is obtained by pulverizing a glass body obtained from a raw material composition, and is obtained by pulverizing amorphous glass and glass having a crystal phase. It is used to include a pulverized ceramic product and a crystal phase precipitated in a pulverized glass product. That is, “ground glass” may or may not have a crystalline phase. When the pulverized glass has a crystal phase, the glass body may be manufactured by heat treatment to precipitate the crystal phase and then pulverized, or after the glass body is crushed and heat treated, the crystal phase in the crushed glass You may manufacture by precipitating. In the case where the “pulverized glass” does not contain a crystal phase, the crystal phase can be precipitated by disposing the pulverized glass on a substrate and controlling the firing temperature (crystallization treatment).

ここで、結晶化処理は、例えば、(a)ガラス化工程後・粉砕工程の前、(b)粉砕工程後・焼成工程の前、(c)焼成工程と同時、の各タイミングで実施できる。この中でも、ガラスセラミックス層の焼結が容易でバインダーが不要になることや、プロセスの簡素化によるスループットの向上、省エネルギーなどの観点から、上記(c)の焼成工程と同時に、焼成の中で結晶化処理を行うことが好ましい。しかし、複合体を構成する基材として耐熱性が低いものを使用する場合には、上記(a)ガラス化工程後・粉砕工程の前、又は(b)粉砕工程後・焼成工程の前、のタイミングで結晶化を行うことが好ましい。   Here, the crystallization treatment can be performed, for example, at each timing of (a) after the vitrification step and before the pulverization step, (b) after the pulverization step and before the firing step, and (c) at the same time as the firing step. Among these, from the viewpoints of easy sintering of the glass ceramic layer and no need for a binder, improvement of throughput due to simplification of the process, energy saving, and the like, the crystal in the firing is performed simultaneously with the firing step (c). It is preferable to perform the conversion treatment. However, when using a substrate having low heat resistance as the base material constituting the composite, (a) after the vitrification step and before the pulverization step, or (b) after the pulverization step and before the firing step, It is preferable to perform crystallization at the timing.

以下、各工程の詳細を説明する。
(ガラス化工程)
ガラス化工程では、所定の原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製する。具体的には、白金又は耐火物からなる容器に原料組成物を投入し、原料組成物を高温に加熱することで溶融する。これにより得られる溶融ガラスを急速冷却することで、ガラス化されたガラス体を形成する。ここでガラス体の形状は、特に限定されず、例えば板状、粒状等であってもよい。
Hereinafter, details of each process will be described.
(Vitrification process)
In the vitrification process, a predetermined raw material composition is melted and vitrified to produce a glass body. Specifically, the raw material composition is put into a container made of platinum or refractory, and the raw material composition is melted by heating to a high temperature. By vigorously cooling the resulting molten glass, a vitrified glass body is formed. Here, the shape of the glass body is not particularly limited, and may be, for example, a plate shape or a granular shape.

(粉砕工程)
粉砕工程では、ガラス体を粉砕して粉砕ガラスを作製する。粉砕ガラスを作製することにより、ガラス体が比較的に小粒径化されるため、基材上への適用が容易になる。また、粉砕ガラスとすることで他の成分を混合することが容易になる。粉砕ガラスの粒子径や形状は、基材の種類及び複合体に要される表面特性等に応じて適宜設定することができる。具体的には、粉砕ガラスの平均粒子径が大きすぎると基材上に所望形状のガラスセラミックス層を形成するのが困難になるので、平均粒子径は出来るだけ小さい方が好ましい。そこで、粉砕ガラスの平均粒子径の上限は、好ましくは100μm、より好ましくは50μm、最も好ましくは10μmである。なお、粉砕ガラスの平均粒子径は、例えばレーザー回折散乱法によって測定した時のD50(累積50%径)の値を使用できる。具体的には日機装株式会社の粒度分布測定装置MICROTRAC(MT3300EXII)よって測定した値を用いることができる。
(Crushing process)
In the pulverization step, the glass body is pulverized to produce pulverized glass. By producing the pulverized glass, the glass body has a relatively small particle size, which makes it easy to apply on the substrate. Moreover, it becomes easy to mix other components by setting it as pulverized glass. The particle diameter and shape of the pulverized glass can be appropriately set according to the type of base material and the surface characteristics required for the composite. Specifically, if the average particle size of the pulverized glass is too large, it becomes difficult to form a glass ceramic layer having a desired shape on the substrate. Therefore, the average particle size is preferably as small as possible. Therefore, the upper limit of the average particle size of the crushed glass is preferably 100 μm, more preferably 50 μm, and most preferably 10 μm. In addition, the value of D50 (cumulative 50% diameter) when measured by the laser diffraction scattering method can be used for the average particle diameter of pulverized glass, for example. Specifically, a value measured by a particle size distribution measuring apparatus MICROTRAC (MT3300EXII) manufactured by Nikkiso Co., Ltd. can be used.

なお、ガラス体の粉砕方法は、特に限定されないが、例えばボールミル、ジェットミル等を用いて行うことができる。   The method for pulverizing the glass body is not particularly limited, and can be performed using, for example, a ball mill, a jet mill or the like.

(添加工程)
粉砕ガラスに任意の成分を混合することにより、当該成分を増量させる添加工程を含むことができる。この工程は、粉砕工程の後、成形工程の前に行うことができる任意の工程である。この添加工程は、上記ガラスセラミックス焼結体の製造方法で説明した添加工程に準じて実施できる。
(Addition process)
By adding an arbitrary component to the crushed glass, an addition step of increasing the amount of the component can be included. This step is an optional step that can be performed after the pulverization step and before the molding step. This addition process can be implemented according to the addition process demonstrated with the manufacturing method of the said glass ceramic sintered compact.

(焼成工程)
焼成工程では、粉砕ガラスを基材上に配置した後に加熱して焼成を行うことで、複合体を作製する。これにより、光触媒結晶を含む結晶相を有するガラスセラミックス層が基材上に形成される。ここで、焼成工程の具体的な手順は特に限定されないが、粉砕ガラスを基材上に配置する工程と、基材上に配置された粉砕ガラスを設定温度へと徐々に昇温させる工程、粉砕ガラスを設定温度に一定時間保持する工程、粉砕ガラスを室温へと徐々に冷却する工程を含んでよい。
(Baking process)
In the firing step, the composite is produced by placing the crushed glass on the substrate and then heating and firing. Thereby, the glass ceramic layer which has a crystal phase containing a photocatalyst crystal | crystallization is formed on a base material. Here, the specific procedure of the firing step is not particularly limited, but the step of placing the crushed glass on the base material, the step of gradually raising the temperature of the crushed glass placed on the base material to the set temperature, pulverization A step of holding the glass at a set temperature for a certain time and a step of gradually cooling the crushed glass to room temperature may be included.

(基材上への配置)
まず、粉砕ガラスを基材上に配置する。これにより、より幅広い基材に対して、光触媒特性及び親水性を付与することができる。ここで用いられる基材の材質は特に限定されないが、光触媒結晶と複合化させ易い点で、例えば、ガラス、セラミックス等の無機材料や金属等を用いることが好ましい。
(Arrangement on the substrate)
First, crushed glass is placed on a substrate. Thereby, a photocatalytic characteristic and hydrophilicity can be provided with respect to a wider base material. Although the material of the base material used here is not particularly limited, it is preferable to use, for example, an inorganic material such as glass or ceramic, a metal, or the like because it can be easily combined with the photocatalytic crystal.

粉砕ガラスを基材上に配置するには、粉砕ガラスを含有するスラリーを、所定の厚み・寸法で基材上に配置することが好ましい。これにより、光触媒特性を有するガラスセラミックス層を容易に基材上に形成することができる。ここで、形成されるガラスセラミックス層の厚さは、複合体の用途に応じて適宜設定できる。ガラスセラミックス層の厚みを広範囲に設定できることも、本発明方法の特長の一つである。ガラスセラミックス層が剥がれないように十分な耐久性を持たせる観点から、その厚みは、例えば500μm以下であることが好ましく、200μm以下であることがより好ましく、100μm以下であることが最も好ましい。スラリーを基材上に配置する方法としては、例えばドクターブレード法やカレンダ法、スピンコートやディップコーティング等の塗布法、インクジェット、バブルジェット(登録商標)、オフセット等の印刷法、ダイコーター法、スプレー法、射出成型法、押し出し成形法、圧延法、プレス成形法、ロール成型法等が挙げられる。   In order to arrange the crushed glass on the substrate, it is preferable to arrange the slurry containing the crushed glass on the substrate with a predetermined thickness and size. Thereby, the glass ceramic layer which has a photocatalytic characteristic can be easily formed on a base material. Here, the thickness of the glass ceramic layer to be formed can be appropriately set according to the application of the composite. It is one of the features of the method of the present invention that the thickness of the glass ceramic layer can be set in a wide range. From the viewpoint of giving sufficient durability so that the glass ceramic layer does not peel off, the thickness is preferably, for example, 500 μm or less, more preferably 200 μm or less, and most preferably 100 μm or less. Examples of the method for arranging the slurry on the substrate include a doctor blade method, a calendar method, a coating method such as spin coating and dip coating, a printing method such as inkjet, bubble jet (registered trademark), offset, a die coater method, and a spray. Method, injection molding method, extrusion molding method, rolling method, press molding method, roll molding method and the like.

なお、粉砕ガラスを基材上に配置する方法としては、上述のスラリーを用いる方法に限られず、粉砕ガラスの粉末を基材に直接載せてもよい。また、基材上へ配置する粉砕ガラスが熱処理によって既に結晶を含む場合、その結晶化度によっては、有機又は無機バインダー成分と混合して、あるいはバインダー層を基材との間に介在させて配置することもできる。この場合、光触媒作用に対する耐久性の面で、無機バインダーが好ましい。   In addition, as a method of arrange | positioning pulverized glass on a base material, it is not restricted to the method of using the above-mentioned slurry, You may place the powder of pulverized glass directly on a base material. In addition, when the crushed glass to be placed on the base material already contains crystals by heat treatment, depending on the crystallinity, it is mixed with an organic or inorganic binder component, or a binder layer is interposed between the base material. You can also In this case, an inorganic binder is preferable in terms of durability against photocatalysis.

(焼成)
焼成工程における焼成の条件は、粉砕ガラスを構成するガラス体の組成、混合された添加物の種類及び量等に応じ、適宜設定することができる。具体的に、焼成時の雰囲気温度は、基材に配置された粉砕ガラスの状態によって後述する二通りの制御を行うことができる。
(Baking)
The firing conditions in the firing step can be appropriately set according to the composition of the glass body constituting the crushed glass, the type and amount of the mixed additive, and the like. Specifically, the atmosphere temperature at the time of firing can be controlled in the following two ways depending on the state of the crushed glass placed on the substrate.

第1の焼成方法は、基材上に配置された粉砕ガラスに所望の光触媒結晶が既に生成している場合であり、例えば、ガラス体又は粉砕ガラスに対して結晶化処理が施されている場合が挙げられる。この場合の焼成温度は、基材の耐熱性を考慮しつつ1100℃以下の温度範囲で適宜選択できるが、焼成温度が1100℃を超えると、生成した光触媒結晶が他の結晶へと転移し易くなる。従って、焼成温度の上限は、好ましくは1100℃であり、より好ましくは1050℃であり、最も好ましくは1000℃である。   The first firing method is a case where a desired photocatalytic crystal has already been generated in the crushed glass disposed on the substrate, for example, when a crystallization treatment is applied to a glass body or crushed glass. Is mentioned. In this case, the firing temperature can be appropriately selected within a temperature range of 1100 ° C. or less in consideration of the heat resistance of the substrate. However, when the firing temperature exceeds 1100 ° C., the generated photocatalytic crystal is easily transferred to another crystal. Become. Therefore, the upper limit of the firing temperature is preferably 1100 ° C., more preferably 1050 ° C., and most preferably 1000 ° C.

第2の焼成方法は、基材上に配置された粉砕ガラスが未だ結晶化処理されておらず、光触媒結晶を有していない場合である。この場合は焼成と同時にガラスの結晶化処理を行う必要がある。焼成温度が低すぎると所望の結晶相を有する焼結体が得られないため、少なくともガラス体のガラス転移温度(Tg)より高い温度での焼成が必要となる。具体的に、焼成温度の下限は、ガラス体のガラス転移温度(Tg)であり、好ましくはTg+50℃であり、より好ましくはTg+100℃であり、最も好ましくはTg+150℃である。他方、焼成温度が高くなりすぎると光触媒結晶を含む結晶相が減少し光触媒特性が消失する傾向があるので、焼成温度の上限は、好ましくはガラス体のTg+600℃であり、より好ましくはTg+500℃であり、最も好ましくはTg+450℃である。   The second firing method is a case where the crushed glass disposed on the base material has not yet been crystallized and does not have photocatalytic crystals. In this case, it is necessary to perform crystallization treatment of glass simultaneously with firing. If the firing temperature is too low, a sintered body having a desired crystal phase cannot be obtained. Therefore, firing at a temperature higher than at least the glass transition temperature (Tg) of the glass body is required. Specifically, the lower limit of the firing temperature is the glass transition temperature (Tg) of the glass body, preferably Tg + 50 ° C., more preferably Tg + 100 ° C., and most preferably Tg + 150 ° C. On the other hand, if the firing temperature becomes too high, the crystal phase containing the photocatalytic crystals tends to decrease and the photocatalytic properties tend to disappear, so the upper limit of the firing temperature is preferably Tg + 600 ° C. of the glass body, more preferably Tg + 500 ° C. Yes, most preferably Tg + 450 ° C.

また、焼成時間は、ガラスの組成や焼成温度などに応じて設定する必要がある。昇温速度を遅くすれば、熱処理温度まで加熱するだけでいい場合もあるが、目安としては高い温度の場合は短く、低い温度の場合は、長く設定することが好ましい。具体的には、結晶をある程度まで成長させ、かつ十分な量の結晶を析出させ得る点で、好ましくは3分、より好ましくは5分、最も好ましくは10分を下限とする。一方、熱処理時間が24時間を越えると、目的の結晶が大きくなりすぎたり、他の結晶が生成したりして十分な光触媒特性が得られなくなるおそれがある。従って、焼成時間の上限は、好ましくは24時間、より好ましくは19時間、最も好ましくは18時間とする。なお、ここで言う焼成時間とは、焼成工程のうち焼成温度が一定(例えば、上記設定温度)以上に保持されている期間の長さを指す。   Moreover, it is necessary to set baking time according to the composition of glass, baking temperature, etc. If the rate of temperature increase is slow, it may be only necessary to heat to the heat treatment temperature. However, as a guideline, it is preferable that the temperature is short when the temperature is high and long when the temperature is low. Specifically, the lower limit is preferably 3 minutes, more preferably 5 minutes, and most preferably 10 minutes from the viewpoint that crystals can be grown to a certain extent and a sufficient amount of crystals can be precipitated. On the other hand, if the heat treatment time exceeds 24 hours, the target crystals may become too large or other crystals may be formed, and sufficient photocatalytic properties may not be obtained. Therefore, the upper limit of the firing time is preferably 24 hours, more preferably 19 hours, and most preferably 18 hours. In addition, the baking time said here refers to the length of the period when the baking temperature is hold | maintained more than fixed (for example, the said setting temperature) among baking processes.

本発明の実施例1〜11のガラスセラミックス成形体の組成及び結晶化温度、並びに、これらのガラスセラミックス成形体に析出した結晶相の種類及び分解活性指数(nmol/L/min)を表1〜2に示す。なお、以下の実施例はあくまで例示の目的であり、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。





























Tables 1 to 10 show the compositions and crystallization temperatures of the glass ceramic molded bodies of Examples 1 to 11 of the present invention, the types of crystal phases deposited on these glass ceramic molded bodies, and the decomposition activity index (nmol / L / min). It is shown in 2. It should be noted that the following examples are for illustrative purposes only, and the present invention is not limited to these examples.















































本発明の実施例(No.1〜No.11)のガラスセラミックス成形体は、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、水酸化物、メタ燐酸化合物等の通常のガラスに使用される高純度の原料を選定し、表1〜2に示した各実施例及び比較例の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、白金坩堝に投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で1200℃〜1600℃の温度範囲で1〜24時間溶解し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、1500℃以下に温度を下げて攪拌均質化してから金型に鋳込み、徐冷してガラスを作製した。得られたガラスについて、表1〜2の各実施例に記載された結晶化温度に加熱し、記載された時間にわたり保持して結晶化を行った後、結晶化温度から冷却して目的の結晶相を有するガラスセラミックスを得た。   The glass ceramic molded bodies of Examples (No. 1 to No. 11) of the present invention are all oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, fluorides, hydroxides, hydroxides corresponding to the raw materials of the respective components, After selecting high-purity raw materials used for ordinary glass such as metaphosphoric acid compounds and weighing them to the proportions of the compositions of Examples and Comparative Examples shown in Tables 1-2, uniformly mixing, Put into a platinum crucible, melt in an electric furnace for 1 to 24 hours in a temperature range of 1200 ° C to 1600 ° C depending on the melting difficulty of the glass composition, homogenize with stirring and blow out bubbles, etc. After the temperature was lowered and homogenized with stirring, it was cast into a mold and slowly cooled to produce a glass. About the obtained glass, after heating to the crystallization temperature described in each Example of Table 1-2, holding for the described time and performing crystallization, it cools from crystallization temperature and is the target crystal | crystallization. A glass ceramic having a phase was obtained.

ここで、実施例(No.1〜No.11)のガラスセラミックス成形体の析出結晶相の種類は、X線回折装置(フィリップス社製、商品名:X’Pert−MPD)で同定した。   Here, the kind of the crystallized crystal phase of the glass ceramic molded body of Examples (No. 1 to No. 11) was identified with an X-ray diffractometer (manufactured by Philips, trade name: X'Pert-MPD).

このうち、光触媒特性が認められた実施例の試料1〜10の試料について、日本工業規格JIS R 1703−2:2007に基づき、メチレンブルーの分解活性指数(nmol/l/min)を求めた。   Among these, the decomposition activity index (nmol / l / min) of methylene blue was calculated | required about the sample of the sample 1-10 of the Example in which the photocatalytic characteristic was recognized based on Japanese Industrial Standard JISR1703-2: 2007.

より具体的には、以下のような手順でメチレンブルーの分解活性指数を求めた。
0.020mMのメチレンブルー水溶液(以下、吸着液とする)と0.010mMのメチレンブルー水溶液(以下、試験液とする)を調製した。
そして、試料の表面と、石英管(内径10mm、高さ30mm)の一方の開口と、を高真空用シリコーングリース(東レ・ダウコーニング株式会社製)で固定し、石英管の他方の開口から吸着液を注入して試験セルを吸着液で満たした。その後、石英管の他方の開口と吸着液の液面とをカバーガラス(松浪ガラス工業株式会社製、商品名:白縁磨フロストNo.1)で覆い、光が当たらないようにしながら、12〜24時間にわたって吸着液を試料に十分に吸着させた。吸着後の吸着液について、分光光度計(日本分光株式会社製、型番:V−650)を用いて波長664nmの光に対する吸光度を測定し、この吸着液の吸光度が試験液について同様に測定された吸光度よりも大きくなった時点で、吸着を完了させた。
このとき、試験液について測定された吸光度(Abs(0))とメチレンブルー濃度(c(0)=10[μmol/L])の値から、下式(1)を用いて換算係数K[μmol/L]を求めた。
K=c(0)/Abs(0) ・・(1)
次いで、カバーガラスを取り外して石英管内の液を試験液に入れ替えた後、石英管の他方の開口と吸着液の液面とをカバーガラスで再度覆い、1.0mW/cm2の紫外線を照射した。そして、紫外線を60分、120分及び180分間にわたり照射した後における波長664nmの光に対する吸光度を測定した。
紫外光の照射を開始してt分後に測定された吸光度Abs(t)の値から、下式(2)を用いて、紫外光の照射を開始してt分後のメチレンブルー試験液の濃度C(t)[μmol/L]を求めた。ここで、Kは上述の換算係数である。
C(t)=K×Abs(t) ・・(2)
そして、上述により求められたC(t)を縦軸にとり、紫外線の照射時間t[min]を横軸にとってプロットを作成した。このとき、プロットから得られる直線の傾きa[μmol/L/min]を最小二乗法によって求め、下式(3)を用いて分解活性指数R[nmol/L/min]を求めた。
R=|a|×1000 ・・(3)
More specifically, the decomposition activity index of methylene blue was determined by the following procedure.
A 0.020 mM methylene blue aqueous solution (hereinafter referred to as an adsorption solution) and a 0.010 mM methylene blue aqueous solution (hereinafter referred to as a test solution) were prepared.
Then, the surface of the sample and one opening of the quartz tube (inner diameter 10 mm, height 30 mm) are fixed with high vacuum silicone grease (manufactured by Dow Corning Toray) and adsorbed from the other opening of the quartz tube. The liquid was injected to fill the test cell with the adsorbent. Thereafter, the other opening of the quartz tube and the liquid surface of the adsorbing liquid are covered with a cover glass (manufactured by Matsunami Glass Industry Co., Ltd., trade name: white edge polished frost No. 1), and the light is not exposed to the glass. The adsorbed liquid was sufficiently adsorbed to the sample over 24 hours. About the adsorption liquid after adsorption | suction, the light absorbency with respect to the light of wavelength 664nm was measured using the spectrophotometer (The JASCO Corporation make, model number: V-650), and the light absorbency of this adsorption liquid was similarly measured about the test liquid. Adsorption was completed when the absorbance was greater.
At this time, from the values of absorbance (Abs (0)) and methylene blue concentration (c (0) = 10 [μmol / L]) measured for the test solution, the conversion coefficient K [μmol / L].
K = c (0) / Abs (0) (1)
Next, after removing the cover glass and replacing the liquid in the quartz tube with the test solution, the other opening of the quartz tube and the liquid surface of the adsorbing liquid were covered again with the cover glass, and ultraviolet rays of 1.0 mW / cm 2 were irradiated. And the light absorbency with respect to the light of wavelength 664nm after irradiating an ultraviolet-ray for 60 minutes, 120 minutes, and 180 minutes was measured.
From the value of absorbance Abs (t) measured t minutes after the start of ultraviolet light irradiation, the concentration C of the methylene blue test solution t minutes after the start of ultraviolet light irradiation using the following formula (2) (T) [μmol / L] was determined. Here, K is the conversion factor described above.
C (t) = K × Abs (t) (2)
A plot was created with C (t) determined as described above on the vertical axis and the irradiation time t [min] of ultraviolet rays on the horizontal axis. At this time, the slope a [μmol / L / min] of the straight line obtained from the plot was determined by the least square method, and the decomposition activity index R [nmol / L / min] was determined using the following equation (3).
R = | a | × 1000 (3)

一方、実施例(No.3)に記載された組成のガラスについて、表1に記載された時間及び温度で結晶化工程を行い、ガラスセラミックスを形成した。このガラスセラミックスを、HF濃度が46%(質量百分率)のフッ酸溶液(和光純薬工業株式会社製)に3分間浸漬させ、エッチング工程を行った。結晶化工程及びエッチング工程を行う前後のガラスセラミックスに対して、上述のメチレンブルー分解試験を行い、結晶化工程及びエッチング工程の前後における分解活性指数(nmol/l/min)を求めた。   On the other hand, about the glass of the composition described in the Example (No. 3), the crystallization process was performed at the time and temperature described in Table 1 to form glass ceramics. This glass ceramic was immersed in a hydrofluoric acid solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) having an HF concentration of 46% (mass percentage) for 3 minutes to carry out an etching process. The above methylene blue decomposition test was performed on the glass ceramics before and after the crystallization step and the etching step, and the decomposition activity index (nmol / l / min) before and after the crystallization step and the etching step was obtained.

一方、実施例(No.11)のガラスセラミックス成形体の親水性について、θ/2法によりサンプル表面と水滴との接触角を測定することにより評価した。すなわち、UV−A(10mW/cm)紫外線を照射後のガラスセラミックスの表面に水を滴下し、ガラスセラミックス成形体の表面から水滴の頂点までの高さhと、水滴の試験片に接している面の半径rと、を協和界面科学社製の接触角計(DM501)を用いて測定し、θ=2tan−1(h/r)の関係式より、水との接触角θを求めた。 On the other hand, the hydrophilicity of the glass ceramic molded body of Example (No. 11) was evaluated by measuring the contact angle between the sample surface and water droplets by the θ / 2 method. That is, water is dripped onto the surface of the glass ceramic after irradiation with UV-A (10 mW / cm 2 ) ultraviolet rays, and the height h from the surface of the glass ceramic molded body to the top of the water drop and the water drop test piece are in contact with each other. The surface radius r was measured using a contact angle meter (DM501) manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd., and the contact angle θ with water was determined from the relational expression θ = 2 tan −1 (h / r). .

その結果、表1〜2に表されるように、実施例のガラスセラミックス成形体の析出結晶相には、いずれも光触媒活性の高いアナターゼ型のTiO結晶、及びR0.5Ti(PO結晶が含まれていた。このことは、図1に示した実施例(No.1)のガラスセラミックス成形体についてのXRDパターンにおいて、入射角2θ=24°付近をはじめ、「●=TiO、□=Mg0.5Ti(PO」で表される入射角にピークが生じていることからも明らかである。このため、本発明の実施例のガラスセラミックス成形体は、比較例のガラス成形体に比べて、高い光触媒特性及び親水性を有することが推察された。 As a result, as shown in Tables 1 and 2, the precipitated crystal phases of the glass ceramic molded bodies of the examples all have anatase-type TiO 2 crystals with high photocatalytic activity, and R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 crystals were included. This is because, in the XRD pattern for the glass-ceramic molded body of Example (No. 1) shown in FIG. 1, “● = TiO 2 , □ = Mg 0.5 Ti, including the vicinity of the incident angle 2θ = 24 °. It is also clear from the fact that a peak occurs at the incident angle represented by “ 2 (PO 4 ) 3 ”. For this reason, it was guessed that the glass-ceramic molded object of the Example of this invention has a high photocatalytic characteristic and hydrophilicity compared with the glass molded object of a comparative example.

そして、実施例(No.1〜No.10)のガラスセラミックス成形体は、表1〜2に示すように、分解活性指数が3.0nmol/l/min以上、より具体的には10.2nmol/l/min以上であった。このため、本発明の実施例のガラスセラミックス成形体は、所望の光触媒特性を有することが明らかになった。 And the glass-ceramic molded object of an Example (No.1-No.10) has a decomposition activity index | exponent of 3.0 nmol / l / min or more as shown in Tables 1-2, More specifically, 10.2 nmol. / L / min or more. For this reason, it became clear that the glass-ceramic molding of the Example of this invention has a desired photocatalytic characteristic.

エッチング工程を行った後の実施例(No.3)のガラスセラミックス成形体は、図2に示すように、分解活性指数が向上した。具体的には分解活性指数が18.1から26.2に変化しており、エッチング工程前の分解活性指数に比べて高い値であった。そのため、本発明の実施例のガラスセラミックス成形体は、エッチング工程を行うことで分解活性指数が変動するため、より高い光触媒特性を得ることが可能であることが明らかになった。 As shown in FIG. 2, the decomposition activity index of the glass ceramic molded body of Example (No. 3) after the etching process was improved. Specifically, the decomposition activity index changed from 18.1 to 26.2, which was higher than the decomposition activity index before the etching step. Therefore, it became clear that the glass-ceramic molded body of the Example of this invention can obtain a higher photocatalytic characteristic, since a decomposition activity index | variation fluctuates by performing an etching process.

また、上記の実施例11のガラスセラミックス成形体について親水性を評価したところ、紫外線照射前の水との接触角は49°であったが、紫外線照射30分後の接触角は6.5°になり、接触角が10°以下になることが確認された。これにより、本発明の実施例のガラスセラミックス成形体は、紫外線の照射により高い親水性を有することが明らかになった。   Further, when the hydrophilicity of the glass ceramic molded body of Example 11 was evaluated, the contact angle with water before ultraviolet irradiation was 49 °, but the contact angle after 30 minutes of ultraviolet irradiation was 6.5 °. It was confirmed that the contact angle was 10 ° or less. Thereby, it became clear that the glass-ceramic molding of the Example of this invention has high hydrophilicity by ultraviolet irradiation.

また、実施例(No.1〜No.11)のガラスセラミックス成形体の化学的耐久性(耐水性及び耐酸性)は、粒度425〜600μmに破砕してメタノールで洗浄したガラスセラミックス試料を作製し、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法」JOGIS06−2008に準じて測定した。   Moreover, the chemical durability (water resistance and acid resistance) of the glass ceramic molded bodies of Examples (No. 1 to No. 11) was prepared by crushing to a particle size of 425 to 600 μm and washing with methanol. Measured according to Japan Optical Glass Industry Association Standard “Measurement Method of Chemical Durability of Optical Glass” JOGIS06-2008.

耐水性は、ガラスセラミックス試料を白金かごの中に入れ、この白金かごを純水(pH6.5〜7.5)の入った石英ガラス製の丸底フラスコに浸漬し、沸騰水浴中で60分間処理した後のガラス試料の減量率(%)を用いて測定した。ここで、減量率(wt%)が0.05未満の場合をクラス1、減量率が0.05〜0.10未満の場合をクラス2、減量率が0.10〜0.25未満の場合をクラス3、減量率が0.25〜0.60未満の場合をクラス4、減量率が0.60〜1.10未満の場合をクラス5、減量率が1.10以上の場合をクラス6としたものであり、クラスの数が小さいほど、ガラスの耐水性が優れていることを意味する。   Water resistance is obtained by placing a glass ceramic sample in a platinum basket, immersing the platinum basket in a quartz glass round bottom flask containing pure water (pH 6.5-7.5), and in a boiling water bath for 60 minutes. It measured using the weight loss rate (%) of the glass sample after processing. Here, when the weight loss rate (wt%) is less than 0.05, it is class 1, when the weight loss rate is less than 0.05 to 0.10, it is class 2, and when the weight loss rate is less than 0.10 to 0.25. Class 3, when the weight loss rate is less than 0.25 to 0.60, class 4, when the weight loss rate is less than 0.60 to 1.10, class 5, and when the weight loss rate is 1.10 or more, class 6 The smaller the number of classes, the better the water resistance of the glass.

一方、耐酸性は、ガラスセラミックス試料を白金かごの中に入れ、この白金かごを0.01N硝酸水溶液の入った石英ガラス製の丸底フラスコに浸漬し、沸騰水浴中で60分間処理した後のガラス試料の減量率(%)を用いて測定した。ここで、減量率(wt%)が0.20未満の場合をクラス1、減量率が0.20〜0.36未満の場合をクラス2、減量率が0.35〜0.65未満の場合をクラス3、減量率が0.65〜1.20未満の場合をクラス4、減量率が1.20〜2.20未満の場合をクラス5、減量率が2.20以上の場合をクラス6としたものであり、クラスの数が小さいほど、ガラスの耐酸性が優れていることを意味する。   On the other hand, the acid resistance is obtained by placing a glass ceramic sample in a platinum basket, immersing the platinum basket in a quartz glass round bottom flask containing a 0.01N nitric acid aqueous solution, and treating it in a boiling water bath for 60 minutes. It measured using the weight loss rate (%) of a glass sample. Here, when the weight loss rate (wt%) is less than 0.20, class 1, when the weight loss rate is less than 0.20 to 0.36, class 2, and when the weight loss rate is less than 0.35 to 0.65 Class 3, when the weight loss rate is less than 0.65 to 1.20, class 4 when the weight loss rate is less than 1.20 to 2.20, class 6 when the weight loss rate is 2.20 or more The smaller the number of classes, the better the acid resistance of the glass.

その結果、実施例(No.1〜No.11)のガラスセラミック成形体の耐水性及び耐酸性は、いずれも1級であった。   As a result, the water resistance and acid resistance of the glass ceramic molded bodies of Examples (No. 1 to No. 11) were both first grade.

従って、本発明の実施例のガラスセラミックス成形体では、アナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型からなる群の1種以上の酸化チタン(TiO)、並びにR0.5Ti(POはじめとする無機チタンリン酸化合物の光触媒結晶が容易に析出し、しかもこれらの結晶が均一にガラスに分散しているため、剥離による光触媒機能の損失がなく、耐久性の優れた光触媒機能体を得られることが確認された。 Therefore, in the glass ceramic molded body of the example of the present invention, one or more types of titanium oxide (TiO 2 ) of the group consisting of anatase type, rutile type and brookite type, and R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 Since the photocatalytic crystals of the inorganic titanium phosphate compound to be deposited easily and these crystals are uniformly dispersed in the glass, there is no loss of the photocatalytic function due to peeling, and a photocatalytic functional body having excellent durability can be obtained. It was confirmed.

Claims (28)

結晶相として、R0.5Ti(PO及びこれらの固溶体から選ばれる1種以上、並びにTiO及びこの固溶体のいずれか又は両方、を有し、JIS R 1703−2:2007に基づくメチレンブルーの分解活性指数が3.0nmol/L/min以上であるガラスセラミックス。(式中、RはBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Znから選ばれる1種以上とする) As a crystal phase, it has R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 and at least one selected from these solid solutions, and TiO 2 and either or both of these solid solutions, and in JIS R 1703-2: 2007 Glass ceramics having a decomposition activity index of methylene blue based on 3.0 nmol / L / min or more. (In the formula, R is at least one selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn) 前記結晶相がアナターゼ型、ルチル型及びブルッカイト型から選ばれる1種以上のTiOを含むことを特徴とする請求項1記載のガラスセラミックス。 The glass ceramic according to claim 1, wherein the crystal phase contains one or more TiO 2 selected from anatase type, rutile type and brookite type. 前記結晶相がガラスセラミックス全体積に対する体積比で1.0%以上99.0%以下含まれている請求項1または2いずれか記載のガラスセラミックス。   3. The glass ceramic according to claim 1, wherein the crystal phase is contained in a volume ratio of 1.0% to 99.0% with respect to the total volume of the glass ceramic. 酸化物換算組成のモル%で
TiO成分を15〜95%、
SiO成分、P成分、B成分、及びGeO成分から選ばれる1種以上の成分を1%〜70%、RO成分を0.1〜50%、(式中、RはBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Znから選ばれる1種以上とする)含有する請求項1から3いずれか記載のガラスセラミックス。
15 to 95% of TiO 2 component in mol% of oxide conversion composition,
One or more components selected from SiO 2 component, P 2 O 5 component, B 2 O 3 component, and GeO 2 component are 1% to 70%, RO component is 0.1 to 50%, (in the formula, R The glass ceramics according to any one of claims 1 to 3, comprising: one or more selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn.
酸化物換算組成のモル%でRnO成分を0〜50%含有する請求項1から4いずれか記載のガラスセラミックス。 4 or described glass-ceramics claim 1 containing 0-50% of Rn 2 O component in mole percent on the oxide composition in terms. 酸化物換算組成のモル%で
Al成分を0〜30%、
Ga成分を0〜30%、
In成分を0〜30%、
ZrO成分を0〜20%、
SnO成分を0〜20%、
Bi成分及び/又はTeO成分を0〜20%、
Nb成分及び/又はTaO5成分を0〜30%、
WO成分を0〜30%、
MoO成分を0〜30%、
Ln成分を0〜30%(LnはY、Ce、La、Nd、Gd、Dy、Ybから選ばれる一種以上)、
成分を0〜10%(Mは、V、Cr、Mn、Fe、Co、及びNiから選ばれる一種以上とし、x及びyはそれぞれx:y=2:(Mの価数)を満たす最小の自然数とする)
As成分及び/又はSbを成分0〜5%、
含有する請求項1から5いずれか記載のガラスセラミックス。
0-30% of Al 2 O 3 component in mole percent on the oxide composition in terms of,
Ga 2 O 3 component 0-30%,
0-30% of In 2 O 3 component,
0 to 20% of ZrO 2 component,
0 to 20% of SnO component,
Bi 2 O 3 component and / or TeO 2 component 0-20%
0 to 30% of Nb 2 O 5 component and / or Ta 2 O 5 component,
WO 3 component 0-30%,
0-30% of MoO component,
0-30% of Ln 2 O 3 component (Ln is one or more selected from Y, Ce, La, Nd, Gd, Dy, Yb),
M x O y component 0 to 10% (M is at least one selected from V, Cr, Mn, Fe, Co, and Ni, and x and y are each x: y = 2: (valence of M)) The smallest natural number satisfying
As 2 O 3 component and / or Sb 2 O 3 component 0-5%,
The glass ceramic according to claim 1, which is contained.
酸化物基準組成のガラス全物質量に対する外割り質量%で、
F、Cl、Br、S、N、及びCから選ばれる1種以上の非金属元素成分を0.01〜10%含有する請求項1から6いずれか記載のガラスセラミックス。
In the externally divided mass% with respect to the total amount of glass of oxide standard composition,
The glass ceramic according to any one of claims 1 to 6, comprising 0.01 to 10% of one or more non-metallic element components selected from F, Cl, Br, S, N, and C.
酸化物基準組成のガラス全物質量に対する外割り質量%で、
Cu、Ag、Au、Pd、Pt、Ru、Re、及びRhから選ばれる1種以上の金属元素成分を0.001〜5%含有する請求項1から7いずれか記載のガラスセラミックス。
In the externally divided mass% with respect to the total amount of glass of oxide standard composition,
The glass ceramic according to any one of claims 1 to 7, comprising 0.001 to 5% of one or more metal element components selected from Cu, Ag, Au, Pd, Pt, Ru, Re, and Rh.
紫外領域から可視領域までの波長の光によって触媒活性が発現される請求項1から8いずれか記載のガラスセラミックス。   The glass ceramic according to any one of claims 1 to 8, wherein the catalytic activity is expressed by light having a wavelength from an ultraviolet region to a visible region. 紫外領域から可視領域までの波長の光を照射した表面と水滴との接触角が10°以下となる請求項1から9いずれか記載のガラスセラミックス。   The glass ceramic according to any one of claims 1 to 9, wherein a contact angle between a surface irradiated with light having a wavelength from an ultraviolet region to a visible region and a water droplet is 10 ° or less. 請求項1から10いずれか記載のガラスセラミックスからなるガラスセラミックス成形体。 The glass-ceramic molded object which consists of glass ceramics in any one of Claim 1 to 10. 請求項11に記載のガラスセラミックス成形体からなる光触媒。   A photocatalyst comprising the glass-ceramic molded article according to claim 11. 粉粒状、又はファイバー状の形態を有する請求項12記載の光触媒。   The photocatalyst according to claim 12, which has a granular or fiber form. 請求項13記載の光触媒を含有するスラリー状混合物。   A slurry-like mixture containing the photocatalyst according to claim 13. 請求項12から14いずれかに記載の光触媒を含む光触媒部材。   The photocatalyst member containing the photocatalyst in any one of Claim 12 to 14. 請求項12から14いずれかに記載の光触媒を含む浄化装置。   The purification apparatus containing the photocatalyst in any one of Claim 12 to 14. 請求項12または14いずれかに記載の光触媒を含むフィルタ。   A filter comprising the photocatalyst according to claim 12. 粉砕ガラスを焼結させてなる焼結体であって、
前記焼結体中に、請求項1から10のいずれかに記載のガラスセラミックスを含むことを特徴とする焼結体。
A sintered body obtained by sintering crushed glass,
A sintered body comprising the glass ceramic according to claim 1 in the sintered body.
得られるガラス体が、酸化物換算組成のモル%で、TiO成分を15〜95%、SiO成分、P成分、B成分、及び/又はGeO成分を3%〜70%、RO成分を0.1〜50%、(式中、RはBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Znから選ばれる1種以上とする)含有するように調製された原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、
前記ガラス体を粉砕して粉砕ガラスを作製する粉砕工程と、
前記粉砕ガラスを所望形状の成形体に成形する成形工程と、
前記成形体を加熱して焼結させるとともに、ガラス中に少なくともR0.5Ti(PO及びこれらの固溶体から選ばれる1種以上、並びにTiO及びこの固溶体のいずれか又は両方を含む結晶相を生成させて焼結体を作製する焼結工程と、
を含む方法により製造されるものである請求項18に記載の焼結体。
The obtained glass body is mol% of the oxide conversion composition, TiO 2 component is 15 to 95%, SiO 2 component, P 2 O 5 component, B 2 O 3 component, and / or GeO 2 component is 3% to 3%. A raw material composition prepared to contain 70% and 0.1 to 50% of RO component (wherein R is one or more selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn) A vitrification step for producing a glass body by melting and vitrifying,
Crushing step of crushing the glass body to produce a crushed glass;
A molding step of molding the crushed glass into a molded body having a desired shape;
The molded body is heated to be sintered, and at least one or both of R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 and a solid solution thereof, and TiO 2 and / or a solid solution thereof are contained in the glass. A sintering step of producing a sintered body by generating a crystalline phase including,
The sintered body according to claim 18, which is produced by a method comprising:
前記方法は、前記粉砕ガラスにZnO結晶、WO結晶及び/又はTiO結晶を混合する工程を、さらに含む請求項19に記載の焼結体。 The sintered body according to claim 19, wherein the method further includes a step of mixing ZnO crystal, WO 3 crystal and / or TiO 2 crystal with the pulverized glass. 基材と、この基材上に設けられたガラスセラミックス層とを有するガラスセラミックス複合体であって、前記ガラスセラミックス層が、請求項1から10のいずれかに記載のガラスセラミックスを含むことを特徴とするガラスセラミックス複合体。   It is a glass-ceramics composite which has a base material and the glass-ceramics layer provided on this base material, Comprising: The said glass-ceramics layer contains the glass ceramics in any one of Claim 1 to 10 characterized by the above-mentioned. A glass-ceramic composite. 加熱することにより、ガラスから光触媒活性を有する結晶相を生成し、請求項1から10のいずれかに記載のガラスセラミックスとなるガラス。   The glass which produces | generates the crystal phase which has a photocatalytic activity from glass by heating, and becomes the glass ceramic in any one of Claim 1 to 10. 粉粒状、又はファイバー状の形態を有する請求項22記載のガラス。   The glass according to claim 22, which has a granular or fiber form. 請求項23に記載のガラスを含有するスラリー状混合物。   A slurry-like mixture containing the glass of claim 23. 請求項1から10のいずれかに記載のガラスセラミックスの製造方法であって、原料の混合物を1200℃以上の温度に保持して溶融し、その後冷却して固化させるガラスセラミックスの製造方法。   The method for producing glass ceramics according to any one of claims 1 to 10, wherein the raw material mixture is melted by holding at a temperature of 1200 ° C or higher, and then cooled and solidified. 請求項1から10のいずれかに記載のガラスセラミックスの製造方法であって、
原料を混合してその融液を得る溶融工程と、
前記融液を冷却してガラスを得る冷却工程と、
前記ガラスの温度を結晶化温度領域まで上昇させる再加熱工程と、
前記温度を前記結晶化温度領域内で維持して結晶を生じさせる結晶化工程と、
前記温度を前記結晶化温度領域外まで低下させて前記ガラスセラミックスを得る再冷却工程と、を有するガラスセラミックスの製造方法。
It is a manufacturing method of the glass ceramics in any one of Claims 1-10,
A melting step of mixing raw materials to obtain a melt;
A cooling step of cooling the melt to obtain glass;
A reheating step of raising the temperature of the glass to a crystallization temperature region;
A crystallization step of maintaining the temperature within the crystallization temperature region to produce crystals;
A re-cooling step of obtaining the glass ceramic by lowering the temperature to outside the crystallization temperature region.
前記結晶化温度領域は、500℃以上1200℃以下である請求項26に記載のガラスセラミックスの製造方法。   The method for producing glass ceramics according to claim 26, wherein the crystallization temperature region is 500 ° C or higher and 1200 ° C or lower. 前記ガラスセラミックスに対してドライエッチング及び/又はウェットエッチングを行うエッチング工程をさらに有する請求項25から27いずれかに記載のガラスセラミックスの製造方法。   The method for producing glass ceramics according to any one of claims 25 to 27, further comprising an etching step of performing dry etching and / or wet etching on the glass ceramics.
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