JP2011241092A - Glass ceramics and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photocatalytic function material containing a photocatalyst at high concentration to exhibit excellent photocatalytic activity and also excellent in usability and durability by using glass as a raw material.SOLUTION: There is provided a glass ceramic material containing 5-50 mol% of TiOcomponent, 2-50 mol% of SrO component and 10-85 mol% of SiOcomponent based on the total mass of the composition in terms of oxide. The glass ceramic material preferably contains strontium titanate SrTiOcrystal and its solid solution crystal. The glass ceramic material may take forms of bulk, powder, fiber, slurry mixture, sintered material, composite with a substrate, etc.

Description

本発明は、ガラスセラミックス及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a glass ceramic and a manufacturing method thereof.

チタン酸ストロンチウム(SrTiO)は、ペロブスカイト構造を持つ結晶であり、分解活性能を有する光触媒材料として知られている。光触媒は、光触媒機能を有する半導体にそのバンドギャップエネルギー以上のエネルギーの光を照射することで生成する電子や正孔が関与することにより、酸化又は還元反応をその表面近傍で生じさせるものである。特に触媒活性の高い結晶を用いる表面処理は、一般によく知られている。 Strontium titanate (SrTiO 3 ) is a crystal having a perovskite structure and is known as a photocatalytic material having a decomposition activity ability. A photocatalyst causes an oxidation or reduction reaction in the vicinity of its surface by involving electrons and holes generated by irradiating a semiconductor having a photocatalytic function with light having energy higher than its band gap energy. In particular, surface treatment using crystals with high catalytic activity is generally well known.

例えば、光触媒作用のある部材を製造するために、表面に塗布する光触媒としての酸化チタンを含む光触媒性塗布剤が開示されている(例えば、特許文献1)。このようにすれば、基材の機械的な特性を維持したまま、表面にのみ光触媒作用を付加することができ、非常に便利である。しかしながら、塗布やコーティングでは、塗布膜やコーティング層の耐久性が十分ではなく、使用状況により剥離が問題となる。 For example, in order to manufacture a member having a photocatalytic action, a photocatalytic coating agent containing titanium oxide as a photocatalyst to be applied to the surface is disclosed (for example, Patent Document 1). In this way, photocatalytic action can be added only to the surface while maintaining the mechanical properties of the substrate, which is very convenient. However, in application and coating, the durability of the coating film and the coating layer is not sufficient, and peeling becomes a problem depending on the use situation.

一方、材料の中に光触媒材料を入れた例として、ポリプロピレン樹脂に対して、光触媒(光触媒活性を有するために必要な金属原子としてのチタンを有してなるアパタイト(光触媒チタンアパタイト))としての、カルシウム・チタンハイドロキシアパタイトを30質量%添加し、混練して直径3cmのボール状(球状)に成形し、破断機にかけ粉砕し、篩で約5mm角に粒度を調整した光触媒複合材料が開示されている(例えば、特許文献2)。しかしながら、これはポリプロピレン樹脂をバインダーとしてカルシウム・チタンハイドロキシアパタイトを結合させており、材料中に存在する光触媒の分解活性によって樹脂バインダーが分解され、材料が劣化してしまう問題が依然存在する。 On the other hand, as an example of putting a photocatalytic material in the material, as a photocatalyst (apatite having titanium as a metal atom necessary for having photocatalytic activity (photocatalytic titanium apatite)) with respect to polypropylene resin, Disclosed is a photocatalyst composite material in which 30% by mass of calcium / titanium hydroxyapatite is added, kneaded and formed into a ball shape (spherical shape) having a diameter of 3 cm, crushed by a breaker, and adjusted to a particle size of about 5 mm square with a sieve. (For example, Patent Document 2). However, this is a problem in which calcium / titanium hydroxyapatite is bound with a polypropylene resin as a binder, and the resin binder is decomposed by the decomposition activity of the photocatalyst present in the material, resulting in deterioration of the material.

一方、チタン酸ストロンチウムを含むバルク体として、ガラスとチタン酸ストロンチウムなどの無機フィラーを混合し、成形、焼成してバルク体を得る技術が開示されている(例えば、特許文献3)。しかしながら、これは一度作製したガラス及びセラミックスを、粉砕、混合する必要があり、工程が多くなっている。更に光触媒材料の粒子形状やサイズが光触媒活性に影響を及ぼすことが知られているが、ガラス粉体とセラミック粉体を混合・焼成する方法では、セラミック粒子サイズの制御が困難であるため、高い触媒活性を期待し難い。 On the other hand, as a bulk body containing strontium titanate, a technique is disclosed in which glass and an inorganic filler such as strontium titanate are mixed, molded, and fired to obtain a bulk body (for example, Patent Document 3). However, this requires the glass and ceramics once produced to be pulverized and mixed, which increases the number of processes. Furthermore, it is known that the particle shape and size of the photocatalyst material affect the photocatalytic activity, but it is difficult to control the ceramic particle size in the method of mixing and firing glass powder and ceramic powder. It is difficult to expect catalytic activity.

特開2008−81712号公報JP 2008-81712 A 特開2008−36465号公報JP 2008-36465 A 特開2008−37739号公報JP 2008-37739 A

上述のように、基材の表面に光触媒材料と成膜する場合、膜と基材の密着性や膜自身の耐久性により、剥離など光触媒機能が損なわれたりするおそれがある。また、塗膜に使われる塗料には樹脂や有機バインダーが用いられていることが多いので、紫外線、酸性雨等による経時変化で曇りや白ボケ現象が生じる問題点がある。また、膜中に担持させた光触媒の活性を十分に引き出すためには、光触媒をナノサイズの超微粒子に加工する必要があるが、ナノサイズの超微粒子は作製コストが高くなるとともに、表面エネルギーの増大によって凝集しやすくなり、取り扱いが難しいという問題点があった。一方、スパッタリングなどで成膜する場合は膜の密着性、粒子サイズの微細化の問題はないが、成膜時の条件を厳しく制御する必要がある、成膜速度が遅い、成膜できる基材形状が限られるなどの問題がある。 As described above, when a film is formed with the photocatalytic material on the surface of the substrate, the photocatalytic function such as peeling may be impaired due to the adhesion between the film and the substrate and the durability of the film itself. In addition, since a resin or an organic binder is often used for the coating material used for the coating film, there is a problem that fogging or white blurring occurs due to a change with time due to ultraviolet rays, acid rain, or the like. Moreover, in order to fully extract the activity of the photocatalyst supported in the film, it is necessary to process the photocatalyst into nano-sized ultrafine particles. However, nano-sized ultrafine particles increase the production cost and increase the surface energy. There is a problem that it is easy to agglomerate due to the increase and is difficult to handle. On the other hand, when forming a film by sputtering or the like, there is no problem of film adhesion and particle size miniaturization, but it is necessary to strictly control the conditions at the time of film formation, the film formation speed is slow, and the substrate on which film formation is possible There are problems such as limited shape.

本発明は、以上を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、比較的容易な方法で所望の形状に成形でき、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成形体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is not necessary to process a thin film or a coating on the surface, can be molded into a desired shape by a relatively easy method, and has a photocatalytic property as a bulk material, Specifically, an object of the present invention is to provide a glass ceramic in which fine crystals having excellent durability and photocatalytic properties are present inside or on the surface of the material. Furthermore, it aims at providing the photocatalyst functional molded object containing the manufacturing method of the glass ceramic, and the glass ceramic manufactured by this manufacturing method.

本発明者は光触媒特性を有する結晶をガラス中で生成させることにより、優れた光触媒機能性素材として利用できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には以下に示すものを提供する。 The present inventor found that crystals having photocatalytic properties can be used as an excellent photocatalytic functional material by generating crystals in glass, and the present invention has been completed. Specifically, the following are provided.

(1)チタン酸ストロンチウム(SrTiO)及び/またはその固溶体の結晶を含有し、光触媒活性を有するガラスセラミックス。 (1) Glass ceramics containing crystals of strontium titanate (SrTiO 3 ) and / or a solid solution thereof and having photocatalytic activity.

(2)酸化物換算組成の全物質量に対して、モル%でTiO成分を5〜50%、及びSrO成分を2〜50%、SiO成分を10〜85%含有する(1)記載のガラスセラミックス。 (2) The content of TiO 2 component is 5% to 50%, 2% to 50% of SrO component, and 10% to 85% of SiO 2 component in mol% with respect to the total substance amount of oxide conversion composition (1) Glass ceramics.

(3)酸化物換算組成の全物質量に対して、モル%で
RnO成分 0〜40%、及び/又は
RO成分 0〜50%、及び/又は
Al成分 0〜20%、及び/又は
ZrO成分 0〜10%、及び/又は
Nb成分及び/又はTa成分 0〜25%、及び/又は
As成分及び/又はSb成分 0〜5%
の各成分を含有する(1)または(2)記載のガラスセラミックス。
(式中、RnはLi、Na、K、Rb、Csから群より選ばれる1種以上、RはMg、Ca、Ba、Znからなる群より選ばれる1種以上とする)
(3) Rn 2 O component 0 to 40% and / or RO component 0 to 50% and / or Al 2 O 3 component 0 to 20% in mol% with respect to the total amount of substances of the oxide conversion composition, And / or ZrO 2 component 0-10%, and / or Nb 2 O 5 component and / or Ta 2 O 5 component 0-25%, and / or As 2 O 3 component and / or Sb 2 O 3 component 0 5%
The glass ceramic according to (1) or (2), which contains each component of
(In the formula, Rn is one or more selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, and Cs, and R is one or more selected from the group consisting of Mg, Ca, Ba, and Zn)

(4)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(3)いずれか記載のガラスセラミックス。 (4) The glass ceramic according to any one of (1) to (3), wherein catalytic activity is expressed by light having a wavelength from the ultraviolet region to the visible region.

(5)日本工業規格JIS R1703−2:2007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(1)から(4)いずれか記載のガラスセラミックス。 (5) The glass ceramic according to any one of (1) to (4), wherein the decomposition activity index of methylene blue based on Japanese Industrial Standard JIS R 1703-2: 2007 is 3.0 nmol / l / min or more.

(6)(1)から(5)いずれか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、
前記融液の温度を結晶化温度領域まで低下させる第一冷却工程と、
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結晶分散ガラスを得る第二冷却工程と、を有するガラスセラミックスの製造方法。
(6) A method for producing a glass ceramic according to any one of (1) to (5),
A melting step of mixing raw materials to obtain a melt;
A first cooling step for lowering the temperature of the melt to a crystallization temperature range;
A crystallization step of maintaining the temperature within the crystallization temperature region to produce crystals;
A second cooling step of obtaining a crystal-dispersed glass by lowering the temperature to outside the crystallization temperature region.

(7)(1)から(5)のいずれか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結晶分散ガラ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。
(7) A method for producing a glass ceramic according to any one of (1) to (5),
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 a crystal-dispersed glass by lowering the temperature outside the crystallization temperature region.

(8)前記結晶化温度領域は、580℃以上1100℃以下である(6)又は(7)記載のガラスセラミックスの製造方法。 (8) The method for producing glass ceramics according to (6) or (7), wherein the crystallization temperature region is 580 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower.

(9)(1)から(5)いずれか記載のガラスセラミックスからなる光触媒。 (9) A photocatalyst comprising the glass ceramic according to any one of (1) to (5).

(10)粉粒状又はファイバー状の形態を有する(9)記載の光触媒。 (10) The photocatalyst according to (9), which has a granular or fiber form.

(11)(10)記載の光触媒と、溶媒と、を含有するスラリー状混合物。 (11) A slurry-like mixture containing the photocatalyst according to (10) and a solvent.

(12)(9)又は(10)いずれか記載の光触媒を含む光触媒機能性部材。 (12) A photocatalytic functional member comprising the photocatalyst according to any one of (9) and (10).

(13)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(5)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。 (13) A sintered body obtained by sintering pulverized glass, wherein the sintered body includes the glass ceramic according to any one of (1) to (5). .

(14)得られるガラス体が、酸化物換算組成のモル%で、TiO成分を5〜50%、SrO成分を2〜50%、SiO成分を10〜85%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(13)に記載の焼結体。 (14) The obtained glass body was prepared so as to contain 5 to 50% of the TiO 2 component, 2 to 50% of the SrO component, and 10 to 85% of the SiO 2 component in mol% of the oxide conversion composition. By melting and vitrifying the raw material composition, a vitrification step for producing a glass body, a crushing step for crushing the glass body to produce a crushed glass, and molding the crushed glass into a molded body having a desired shape. The sintered body according to (13), which is produced by a method comprising a molding step and a sintering step in which the molded body is heated to produce a sintered body.

(15)前記方法は、前記粉砕ガラスにTiO結晶、WO結晶、ZnO結晶から選ばれる1種以上の結晶を混合する工程を、さらに含む(14)記載の焼結体。 (15) The sintered body according to (14), wherein the method further includes a step of mixing one or more kinds of crystals selected from TiO 2 crystals, WO 3 crystals, and ZnO crystals into the crushed glass.

(16)基材と、この基材上に設けられた光触媒機能層とを有する複合体であって、前記光触媒機能層が、(1)から(5)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。 (16) A composite having a base material and a photocatalytic functional layer provided on the base material, wherein the photocatalytic functional layer contains the glass ceramic according to any one of (1) to (5) A glass-ceramic composite characterized by

(17)得られるガラス体が酸化物基準のモル%で、TiO成分を5〜50%、SrO成分を2〜50%、SiO成分を10〜85%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、前記粉砕ガラスを基材上に配置した後に加熱し焼成を行う焼成工程と、を含む方法により製造されるものである(16)記載の複合体。 (17) Raw material composition prepared such that the obtained glass body contains 5% to 50% of TiO 2 component, 2 to 50% of SrO component, and 10 to 85% of SiO 2 component based on mol% of oxide A vitrification step for producing a glass body by melting and vitrifying an object, a crushing step for crushing the glass body to produce a crushed glass, and heating and firing after placing the crushed glass on a substrate The composite according to (16), which is produced by a method comprising a firing step.

(18)前記方法は、前記粉砕ガラスにTiO結晶、WO結晶、ZnO結晶から選ばれる1種以上の結晶を混合する工程を、さらに含む(17)記載の複合体。 (18) The composite according to (17), wherein the method further comprises a step of mixing one or more kinds of crystals selected from TiO 2 crystals, WO 3 crystals, and ZnO crystals into the crushed glass.

(19)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を生成し、(1)から(5)のいずれかに記載のガラスセラミックスとなるガラス。 (19) A glass that produces crystals having photocatalytic activity from glass by heating and becomes the glass ceramic according to any one of (1) to (5).

(20)粉粒状、又はファイバー状の形態を有する(19)記載のガラス。 (20) The glass according to (19), which has a granular or fiber form.

(21)(20)に記載のガラスと、溶媒と、を含有するスラリー状混合物。 (21) A slurry mixture containing the glass according to (20) and a solvent.

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、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、チタン酸ストロンチウム系固溶体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, the photocatalytic crystal of strontium titanate (SrTiO 3 ) or strontium titanate solid solution is easily precipitated. 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 glass ceramic having excellent durability and its manufacturing method Obtainable.

本発明の実施例9のチタン酸ストロンチウム結晶含有ガラスセラミックスのXRDパターンである。It is an XRD pattern of the glass ceramics containing a strontium titanate crystal of Example 9 of the present invention. 本発明の実施例9と同組成であり、結晶化温度を変えて作製したガラスセラミックスの結晶化温度と結晶化度を現すグラフである。It is the same composition as Example 9 of this invention, and is a graph showing the crystallization temperature and the crystallinity degree of the glass ceramic produced by changing crystallization temperature. 本発明の実施例14と実施例15のチタン酸ストロンチウム結晶を含むガラスセラミックス焼結体のXRDパターンである。グラフ中、1は実施例14を、2は実施例15を表している。It is an XRD pattern of the glass-ceramic sintered compact containing the strontium titanate crystal of Example 14 and Example 15 of this invention. In the graph, 1 represents Example 14 and 2 represents Example 15. 実施例16のチタン酸ストロンチウム結晶を含むガラスセラミックス複合体のXRDパターンである。It is an XRD pattern of the glass-ceramics composite containing the strontium titanate crystal of Example 16.

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、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)及びチタン酸ストロンチウム固溶体から選ばれる一種以上の結晶を含有する。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 one or more crystals selected from strontium titanate (SrTiO 3 ) and strontium titanate solid solution. By including these crystals, the glass ceramic of the present invention can be provided with a photocatalytic function.

チタン酸ストロンチウム(SrTiO)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物質である。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。ここでチタン酸ストロンチウム固溶体とはSrの一部をCa、Ba、K、Rb、La、Ce、の一種以上で置換、及び/又はTiの一部をZr、Hf、V、Nb、Ta、Al、Ga、Mg、Cr、Fe、Liの一種以上で置換した化合物である。チタン酸ストロンチウム(SrTiO)結晶を構成する成分を他の成分に置換することでバンドギャップエネルギーを調整することが可能になる。また、成分の置換は、結晶構造を歪ませる効果もあり、より光触媒活性を高めることができる。固溶物質は上記に限定されるものではなく、Tiの一部をZn、Mn、Co、Ni、Cu、Sc、及びLiなど、Srの一部をNa、Eu、Cd、Pb、及びBiなどで置換あるいは侵入型固溶体をとることもある。また、チタン酸ストロンチウム及びその固溶体は単純ペロブスカイト構造に限らず、Srn+1Ti3n+1などで示される層状ペロブスカイト構造をとることもできる。なお、本明細書において、これらの結晶をまとめて「光触媒結晶」と称することがある。 Strontium titanate (SrTiO 3 ) is not only excellent as a photocatalyst 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. . 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. Here, the strontium titanate solid solution means that a part of Sr is replaced with one or more of Ca, Ba, K, Rb, La, Ce, and / or a part of Ti is Zr, Hf, V, Nb, Ta, Al. , Ga, Mg, Cr, Fe, and a compound substituted with one or more of Li. The band gap energy can be adjusted by substituting the component constituting the strontium titanate (SrTiO 3 ) crystal with another component. In addition, the substitution of the component also has an effect of distorting the crystal structure, and can further enhance the photocatalytic activity. The solid solution material is not limited to the above, and part of Ti is Zn, Mn, Co, Ni, Cu, Sc, and Li, and part of Sr is Na, Eu, Cd, Pb, Bi, and the like. In some cases, a substitution or interstitial solid solution is taken. Furthermore, strontium and their solid solutions titanate is not limited to simple perovskite structure can also take the Sr n + 1 Ti n O 3n + 1 layered perovskite structure represented by like. In the present specification, these crystals may be collectively referred to as “photocatalytic crystals”.

上記SrTiO結晶に加えて本発明のガラスセラミックスはTiO、SiO、アルカリ金属チタン酸ケイ酸複合塩結晶、アルカリ土類金属チタン酸ケイ酸塩結晶、アルカリ金属アルカリ土類金属チタン酸ケイ酸複合塩結晶、アルカリ金属ケイ酸塩、アルカリ土類金属ケイ酸塩結晶、アルカリ金属チタン酸塩結晶、アルカリ土類金属チタン酸塩結晶の一種以上を、光触媒活性を損なうことなく有することができる。特にTiOおよびチタン酸塩結晶は光触媒物質であり、光触媒活性が向上する。また、熱処理条件を制御し結晶が絡み合う構造とすることで、ガラスセラミックスの機械的強度の改良も可能である。 In addition to the SrTiO 3 crystal, the glass ceramic of the present invention includes TiO 2 , SiO 2 , alkali metal titanate silicate complex salt crystal, alkaline earth metal titanate silicate crystal, alkali metal alkaline earth metal titanate silicate One or more of a composite salt crystal, an alkali metal silicate, an alkaline earth metal silicate crystal, an alkali metal titanate crystal, and an alkaline earth metal titanate crystal can be included without impairing the photocatalytic activity. In particular, TiO 2 and titanate crystals are photocatalytic substances, and the photocatalytic activity is improved. In addition, the mechanical strength of the glass ceramics can be improved by controlling the heat treatment conditions so that the crystals are intertwined.

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自由に選択できるが、体積比で1%以上85%以下の範囲であることが好ましい。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ことができる。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、ガラスセラミックス全体の脆性や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85%以下の範囲とすることが好ましく、82%以下の範囲とすることがより好ましく、80%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、2%以上がより好ましく、3%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 according to the purpose of use, such as placing importance on transparency or giving priority to photocatalytic properties, but is in the range of 1% to 85% by volume ratio. It is preferable that The amount of crystal phase precipitated from the glass can be controlled by controlling the heat treatment conditions. If the amount of the crystal phase is large, the photocatalytic function tends to be high, but the brittleness and transparency of the entire glass ceramic may be lowered, so the amount of the crystal phase is set to a range of 85% or less by volume ratio. Preferably, it is more preferably 82% or less, and most preferably 80% 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 ratio, more preferably 2% or more, and most preferably 3% or more. preferable.

本発明のガラスセラミックスは、TiO成分を5〜50%の範囲で含有することが好ましい。TiO成分は、SrTiO結晶及びその固溶体、又はアルカリ金属、その他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5%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TiO結晶の濃度が高められるため、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50%を超えると、失透が起きたり、分相しやすくなる。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5%、より好ましくは8%、最も好ましくは10%を下限とし、好ましくは50%、より好ましくは40%、最も好ましくは35%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、アルカリ/アルカリ土類チタン酸塩、アルカリ/アルカリ土類チタン酸ケイ酸複合塩など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。 Glass ceramic of the present invention preferably contains in the range of TiO 2 component of 5-50%. The TiO 2 component is an essential and indispensable component that precipitates from the glass as a crystal of a SrTiO 3 crystal and its solid solution, or a compound with an alkali metal or other alkaline earth metal, and provides photocatalytic properties. In particular, by setting the content of the TiO 2 component to 5% or more, the photocatalytic crystal is easily precipitated, and the concentration of the TiO 2 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 50%, devitrification occurs or phase separation tends to occur. Accordingly, the content of the TiO 2 component with respect to the total amount of the glass ceramics in the oxide conversion composition is preferably 5%, more preferably 8%, most preferably 10%, and preferably 50%, more preferably 40%. %, Most preferably 35%. The TiO 2 component is contained in the glass ceramic by using, for example, anatase type, rutile type or brookite type TiO 2 , alkali / alkaline earth titanate, alkali / alkaline earth titanic acid silicate complex salt as a raw material. be able to.

SrO成分は、結晶化することにより、SrTiO結晶及びその固溶体、又はその他のチタン酸塩結晶としてガラスから析出し、本発明のガラスセラミックスに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、SrO成分の含有量を2%以上にしないと、SrTiO結晶及びその固溶体の結晶が析出し難くなる。従ってSrO成分の下限は、2%、好ましくは3%、より好ましくは5%、最も好ましくは7%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SrTiO結晶及びその固溶体の濃度が高められるため、所望の光触媒特性を確保することができる。また、SrO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ることができる成分でもある。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45%、最も好ましくは40%を上限とする。SrO成分は、原料として例えばSr(NO、SrCO、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 an indispensable and indispensable component for crystallizing the SrTiO 3 crystal and its solid solution or other titanate crystal from the glass to bring about photocatalytic properties to the glass ceramic of the present invention. . In particular, unless the content of the SrO component is 2% or more, it becomes difficult to precipitate SrTiO 3 crystals and crystals of the solid solution. Accordingly, the lower limit of the SrO component is 2%, preferably 3%, more preferably 5%, and most preferably 7%, so that the photocatalytic crystal is likely to precipitate, and the concentration of SrTiO 3 crystal and its solid solution in the glass ceramics. Therefore, desired photocatalytic properties can be ensured. SrO is a component that improves the meltability and stability of the glass, and is also a component that can lower the glass transition temperature and lower the heat treatment temperature. 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 45%, and most preferably 40% 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 ) 3 , SrCO 3 , SrF 2 or the like 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必須成分であるとともに、一部がSrTiOに固溶し、光触媒活性向上に寄与する成分である。SiO成分の含有量の下限は10%以上、より好ましくは15%以上、最も好ましくは20%以上である。しかし、SiO成分の含有量が85%を超えると、ガラスの溶融性が悪くなり、及び/または分相しやすくなり、光触媒結晶が析出し難くなるという問題がある。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85%、より好ましくは70%、最も好ましくは55%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含有することができる。 The SiO 2 component constitutes a glass network structure and is an essential component that enhances the stability and chemical durability of the glass, and a part of it is a solid solution in SrTiO 3 and contributes to an improvement in photocatalytic activity. The lower limit of the content of the SiO 2 component is 10% or more, more preferably 15% or more, and most preferably 20% or more. However, when the content of the SiO 2 component exceeds 85%, there is a problem that the meltability of the glass is deteriorated and / or phase separation is liable to occur and the photocatalytic crystal is difficult to precipitate. Therefore, the upper limit of the content of the SiO 2 component with respect to the total amount of the glass ceramic material having an oxide conversion composition is preferably 85%, more preferably 70%, and most preferably 55%. The SiO 2 component can be contained in the glass ceramic using, for example, SiO 2 , K 2 SiF 6 , Na 2 SiF 6 or the like as a raw material.

本発明のガラスセラミックスは、SiOとTiOの合計が85%を越えないことが好ましい。これら成分の合量が85%を超えるとガラスが非常に不安定になり、分相ガラスとなりやすく、所望の結晶相を得られなくなってしまう。両成分の合量の上限は、より好ましくは80%、最も好ましくは75%である。 In the glass ceramic of the present invention, the total of SiO 2 and TiO 2 preferably does not exceed 85%. If the total amount of these components exceeds 85%, the glass becomes very unstable and tends to be a phase-separated glass, and a desired crystal phase cannot be obtained. The upper limit of the total amount of both components is more preferably 80%, most preferably 75%.

更に、Tiカチオン数のアルカリ金属酸化物及び/またはアルカリ土類金属酸化物のカチオン数の合計に対する比が1.25を超えると分相ガラスとなりやすく、均質なSrTiO系ガラスセラミックスを得るのが困難になる。そのため、[Ti]/([R]+[Rn])は1.25以下が望ましく、1.0以下がより好ましい。ここで[Ti]はTiカチオン数、[R]はアルカリ土類金属のカチオン総数、[Rn]はアルカリ金属のカチオン数の総数である。 Furthermore, when the ratio of the number of Ti cations to the total number of cations of the alkali metal oxide and / or alkaline earth metal oxide exceeds 1.25, a phase-separated glass tends to be obtained, and a homogeneous SrTiO 3 glass ceramic can be obtained. It becomes difficult. Therefore, [Ti] / ([R] + [Rn]) is preferably 1.25 or less, and more preferably 1.0 or less. Here, [Ti] is the number of Ti cations, [R] is the total number of alkaline earth metal cations, and [Rn] is the total number of alkali metal cations.

一方で、Ti及びTiサイトに置換固溶する成分の比が少ないと光触媒結晶が析出しがたくなるため、[XTi]/[YSr]は0.75以上が好ましく、より好ましくは0.9以上、最も好ましくは1.0以上である。ここで[XTi]はTiおよびTiサイトに置換しやすい成分(Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mn、Fe、Al、Ga、Mgから選ばれる1種以上)のカチオン数の合計、[YSr]はSrおよびSrサイトに置換しやすい成分(K、Rb、Ca、Ba、La、Ceから選ばれる1種以上)のカチオン数の合計である。ここで置換しやすい成分とは、Tiサイトは6配位をとり、シャノンイオン半径、ポーリング電気陰性度のTiとの差がそれぞれ2割以内である成分である成分であり、Srサイトは12配位をとり、シャノンイオン半径、ポーリング電気陰性度のSrとの差がそれぞれ2割以内である成分である。 On the other hand, since the photocatalytic crystal is less likely to precipitate when the ratio of the Ti and the components dissolved in substitution at the Ti site is small, [X Ti ] / [Y Sr ] is preferably 0.75 or more, more preferably 0.8. 9 or more, most preferably 1.0 or more. Here, [X Ti ] is the total number of cations of components (one or more selected from Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mn, Fe, Al, Ga, and Mg) that are easily substituted with Ti and Ti sites. , [Y Sr ] is the total number of cations of components (one or more selected from K, Rb, Ca, Ba, La, Ce) that are easily substituted into Sr and Sr sites. Here, the easily replaceable component is a component in which the Ti site has 6 coordination, and the difference between the Shannon ion radius and the Pauling electronegativity Ti is 20% or less, and the Sr site has 12 coordination. This is a component having a difference between the Shannon ion radius and the Pauling electronegativity Sr within 20%.

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、光触媒結晶の析出を促進し、且つLiイオンがSrTiO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、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40%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、耐候性が低下する。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40%、より好ましくは35%、最も好ましくは30%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 the heat treatment, and lowers the glass transition temperature to lower the heat treatment temperature, thereby precipitating photocatalytic crystals. The Li + ion is a component that contributes to the improvement of the photocatalytic characteristics by solid solution in the SrTiO 3 crystal phase, and can be arbitrarily added to the glass ceramic of the present invention. However, if the content of the Li 2 O component exceeds 40%, the stability of the glass deteriorates and the weather resistance decreases. Therefore, the Li 2 O component content is preferably 40%, more preferably 35%, and most preferably 30% with respect to the total amount of glass ceramics having an oxide equivalent composition. 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、光触媒結晶の析出を促進し、且つNaイオンがSrTiO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、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40%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40%、より好ましくは30%、最も好ましくは25%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 cause cracks in the glass ceramic after heat treatment, and lowers the glass transition temperature to lower the heat treatment temperature, thereby precipitating photocatalytic crystals. And is a component that Na + ions are dissolved in the SrTiO 3 crystal phase and contribute to the improvement of the photocatalytic properties, and can be optionally added to the glass ceramics of the present invention. However, when the content of the Na 2 O component exceeds 40%, 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 conversion composition is preferably 40%, more preferably 30%, and most preferably 25%. 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、光触媒結晶の析出を促進し、且つKイオンがSrTiO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、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40%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40%、より好ましくは30%、最も好ましくは20%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 cause cracks in the glass ceramic after the heat treatment, and lowers the glass transition temperature to lower the heat treatment temperature, thereby precipitating photocatalytic crystals. The K + ion is a component that contributes to the improvement of the photocatalytic properties by solid solution in the SrTiO 3 crystal phase, and can be optionally added to the glass ceramics of the present invention. However, when the content of the K 2 O component exceeds 40%, 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 40%, more preferably 30%, and most preferably 20%. 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る成分であり、且つRbイオンがSrTiO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、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, makes it difficult to crack the glass ceramic after heat treatment, and lowers the glass transition temperature to lower the heat treatment temperature, and Rb + ion is a component that contributes to the improvement of the photocatalytic properties by solid solution in the SrTiO 3 crystal phase, and can be optionally added to the glass ceramic 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 cause cracks in the glass ceramic after heat treatment, and is a component that lowers the glass transition temperature and lowers the heat treatment temperature. It is a component that can be optionally added to the glass ceramics of the 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40%以下であることが好ましい。RnO成分から選ばれる少なくとも一種以上の成分の総量を40%以下にすることで、ガラスの安定性が向上し、耐候性を向上させることができる。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種以上の成分の質量和は、好ましくは40%、より好ましくは35%、最も好ましくは30%を上限とする。また、本発明において、RnO成分は任意成分であるが、これらの成分を含有する場合、その効果を発現するためには、RnO成分の総量の下限を好ましくは0.1%、より好ましくは1%、最も好ましくは3%とすることが良い。 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 40% or less. By making the total amount of at least one or more components selected from Rn 2 O components 40% or less, the stability of the glass can be improved and the weather resistance can be improved. Therefore, the total mass of at least one component selected from the Rn 2 O components is preferably 40%, more preferably 35%, and most preferably 30% with respect to the total amount of glass ceramics having an oxide equivalent composition. And In the present invention, the Rn 2 O component is an optional component. However, when these components are contained, the lower limit of the total amount of the Rn 2 O component is preferably 0.1% in order to exhibit the effect. More preferably, it is 1%, and most preferably 3%.

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BeO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 the glass and is a component that lowers the glass transition temperature and lowers the heat treatment temperature, and can be optionally added to the glass ceramic 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 BeO 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%.

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、光触媒結晶の析出を促進し、且つMg2+イオンがSrTiO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、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MgO、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 the glass, lowers the glass transition temperature, lowers the heat treatment temperature, promotes the precipitation of photocatalytic crystals, and Mg 2+ ions enter the SrTiO 3 crystal phase. It is a component that contributes to the improvement of photocatalytic properties by solid solution, and is a component that can be arbitrarily 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, MgO, 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、光触媒結晶の析出を促進し、且つCa2+イオンがSrTiO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、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35%、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CaCO、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, lowers the glass transition temperature to lower the heat treatment temperature, promotes the precipitation of photocatalytic crystals, and causes Ca 2+ ions to enter the SrTiO 3 crystal phase. It is a component that contributes to the improvement of photocatalytic properties by solid solution, and is a component that can be arbitrarily 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 the glass ceramic material having an oxide conversion composition is preferably 50%, more preferably 35%, 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.

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、光触媒結晶の析出を促進し、且つBa2+イオンがSrTiO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、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40%、最も好ましくは30%を上限とする。BaO成分は、原料として例えばBaCO、Ba(NO、BaF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 the glass, lowers the glass transition temperature to lower the heat treatment temperature, promotes the precipitation of photocatalytic crystals, and Ba 2+ ions enter the SrTiO 3 crystal phase. It is a component that contributes to the improvement of photocatalytic properties by solid solution, and is a component that can be arbitrarily 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 the glass ceramic material having an oxide conversion composition is preferably 50%, more preferably 40%, and most preferably 30%. The BaO component can be contained in the glass ceramic using, for example, BaCO 3 , Ba (NO 3 ) 2 , BaF 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、光触媒結晶の析出を促進し、且つZn2+イオンがSrTiO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、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40%、最も好ましくは30%を上限とする。ZnO成分は、原料として例えばZnO、ZnF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 the glass, lowers the glass transition temperature to keep the heat treatment temperature lower, promotes the precipitation of photocatalytic crystals, and Zn 2+ ions enter the SrTiO 3 crystal phase. It is a component that contributes to the improvement of photocatalytic properties by solid solution, and is a component that can be arbitrarily 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 glass ceramics having an oxide conversion composition is preferably 50%, more preferably 40%, and most preferably 30%. The ZnO component can be contained in the glass ceramic using, for example, ZnO, ZnF 2 or the like as a raw material.

上記RO成分(式中、RはBe、Mg、Ca、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SrTiO及びその固溶体を析出させる効果があるが、RO成分から選ばれる少なくとも1種以上の成分の質量和を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、RO成分から選ばれる少なくとも1種以上の成分の質量和は、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。本発明において、RO成分は任意成分であるが、これらの成分を含有する場合、その効果を発現するためには、RO成分の総量の下限を好ましくは0.1%、より好ましくは1%、最も好ましくは3%とすることが良い。 The total amount of the RO component (wherein R is one or more selected from the group consisting of Be, Mg, Ca, Ba, and Zn) precipitates SrTiO 3 and its solid solution useful for providing photocatalytic performance. Although effective, the stability of the glass is improved and the photocatalytic crystal is easily precipitated by reducing the mass sum of at least one component selected from RO components to 50% or less. Can be secured. Accordingly, the total mass of at least one component selected from 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 the present invention, the RO component is an optional component, but when these components are contained, the lower limit of the total amount of the RO component is preferably 0.1%, more preferably 1%, in order to exhibit the effect. Most preferably, it is 3%.

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SrTiO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15%、最も好ましくは10%を上限とする。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 increases 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 SrTiO 3 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 15%, and most preferably 10%. 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SrTiO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10%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10%、より好ましくは7%、最も好ましくは5%を上限とする。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 by solid solution of Zr 4+ ions in the SrTiO 3 crystal phase. It is. However, if the content of the ZrO 2 component exceeds 10%, 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 10%, more preferably 7%, and most preferably 5%. 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.

Nb成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、光触媒結晶の析出を促進し、且つNb5+イオンがSrTiO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、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25%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25%、より好ましくは20%、最も好ましくは15%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。 Nb 2 O 5 component is a component that enhances the meltability and stability of glass, promotes the precipitation of photocatalytic crystals, and contributes to the improvement of photocatalytic properties by solid solution of Nb 5+ ions in the SrTiO 3 crystal phase. It is a component that can be optionally added to the glass ceramics of the present invention. However, when the content of the Nb 2 O 5 component exceeds 25%, the stability of the glass is remarkably deteriorated. Therefore, the content of the Nb 2 O 5 component is preferably 25%, more preferably 20%, and most preferably 15% with respect to the total amount of glass ceramics having an oxide equivalent composition. 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、光触媒結晶の析出を促進し、且つTa5+イオンがSrTiO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、Ta成分の含有量が20%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20%、より好ましくは15%、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, promotes the precipitation of the photocatalytic crystal, and contributes to the improvement of the photocatalytic property by dissolving Ta 5+ ions in the SrTiO 3 crystal phase, It is a component that can be optionally added. However, when the content of the Ta 2 O 5 component exceeds 20%, the stability of the glass is remarkably deteriorated. Therefore, the content of the Ta 2 O 5 component is preferably 20%, more preferably 15%, and most preferably 10% with respect to the total amount of glass ceramics having an oxide equivalent composition. The Ta 2 O 5 component can be contained in the glass ceramic using, for example, Ta 2 O 5 as a raw material.

Nb成分、Ta成分から選ばれる少なくとも1種以上の成分の総量は25%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15%を上限とする。なお、Nb成分、Ta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、光触媒特性をさらに向上することができる。 The total amount of at least one component selected from Nb 2 O 5 component and Ta 2 O 5 component is preferably 25% 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 15%. In addition, although it is possible to obtain glass ceramics having high photocatalytic properties even if neither Nb 2 O 5 component nor Ta 2 O 5 component is contained, the photocatalytic properties can be further improved.

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5.0%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5.0%、より好ましくは3.0%、最も好ましくは1.0%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 5.0% 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 5.0%, more preferably 3.0%, most preferably The upper limit is 1.0%. 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.

上記成分以外にも、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。 In addition to the above components, other components can be added to the glass ceramics of the present invention as needed within a range not impairing the properties of the glass ceramics.

Ga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Ga3+イオンがSrTiO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Gd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。Ga成分は、原料として例えばGa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 Ga 2 O 3 component enhances the stability of the glass and the chemical durability of the glass ceramic, promotes the precipitation of photocatalytic crystals from the glass, and improves the photocatalytic properties by dissolving Ga 3+ ions in the SrTiO 3 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 content of the Gd 2 O 3 component is preferably 20%, more preferably 15%, and most preferably 10% with respect to the total amount of glass ceramics having an oxide equivalent composition. The Ga 2 O 3 component can be contained in the glass ceramic using, for example, Ga 2 O 3 as a raw material.

HfO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Hf4+イオンがSrTiO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、HfO成分の含有量が10%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HfO成分の含有量は、好ましくは10%、より好ましくは7%、最も好ましくは5%を上限とする。HfO成分は、原料として例えばHfO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 HfO 2 component is a component that enhances chemical durability, promotes the precipitation of photocatalytic crystals, and contributes to the improvement of photocatalytic properties by Hf 4+ ions dissolving in the SrTiO 3 crystal phase. It is. However, when the content of the HfO 2 component exceeds 10%, vitrification becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the HfO 2 component with respect to the total amount of the glass ceramic material having an oxide conversion composition is preferably 10%, more preferably 7%, and most preferably 5%. The HfO 2 component can be contained in the glass ceramic using, for example, HfO 2 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、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WO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。WO成分は、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, if the content of these components exceeds 10%, the stability of the glass is deteriorated, and the photocatalytic properties are liable to deteriorate. Accordingly, 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 equivalent composition is preferably 10%, more preferably 8%, and most preferably 5%. The WO 3 component can be contained in the glass ceramic using, for example, WO 3 as a raw material.

SnO成分は、光触媒結晶の析出を促進し、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。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。 The SnO component is a component that promotes the precipitation of the photocatalytic crystal and is effective in improving the photocatalytic properties. In addition, the SnO component is a reducing agent when added together with the below-described Ag, Au, or Pt ions that have an action of enhancing the photocatalytic activity. Is a component that contributes to the activity of the photocatalyst indirectly and can be added arbitrarily. 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. 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.

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30%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30%、より好ましくは20%、最も好ましくは10%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含有することができる。 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 30%, the tendency for the photocatalytic crystals to hardly precipitate is increased. Therefore, the upper limit of the content of the B 2 O 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%. The B 2 O 3 component can be contained in the glass ceramic using, for example, H 3 BO 3 , Na 2 B 4 O 7 , Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O, BPO 4 or the like as a raw material.

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.

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 increases the meltability and stability of glass, and is a component that lowers the glass transition temperature (Tg) to lower the heat treatment temperature, 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.

Ln成分(式中、LnはSc、Y、La、Ce、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Yb及びLu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。特にLa3+イオン、Ce3+イオン、Eu2+イオン(溶融条件により生じる)はSrTiO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る。しかし、Ln成分の含有量の合計が20%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種以上の成分の質量和は、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。Ln成分は、原料として例えばSc、Y、YF、La、La(NO・XHO(Xは任意の整数)、CeO、Nd、Sm、Eu、Gd、GdF、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。 The Ln 2 O 3 component (wherein Ln is one or more selected from the group consisting of Sc, Y, La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Yb and Lu) is a chemical compound of glass ceramics. It is a component that enhances durability, is a component that improves the photocatalytic properties by being present in the vicinity of the photocatalytic crystal, and can be optionally added. In particular, La 3+ ions, Ce 3+ ions, and Eu 2+ ions (generated by melting conditions) are components that contribute to the improvement of the photocatalytic characteristics by being dissolved in the SrTiO 3 crystal phase. However, when the total content of the Ln 2 O 3 components exceeds 20%, the stability of the glass is remarkably deteriorated. Therefore, the mass sum of at least one component selected from the Ln 2 O 3 components is preferably 20%, more preferably 15%, and most preferably 10% with respect to the total amount of glass ceramics in oxide equivalent composition. The upper limit. The Ln 2 O 3 component includes, for example, Sc 2 O 3 , Y 2 O 3 , YF 3 , La 2 O 3 , La (NO 3 ) 3 .XH 2 O (X is an arbitrary integer), CeO 2 , Nd 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Gd 2 O 3 , GdF 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、SrTiO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する。また、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種以上の成分の質量和を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種以上の成分の質量和は、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。各種酸化物、塩化物、硫化物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。 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 SrTiO 3 crystal phase or is present in the vicinity of the photocatalytic crystal, thereby contributing to the improvement of the photocatalytic properties. Further, it is a component that absorbs visible light of some wavelengths and imparts an appearance color to the glass ceramic, and is an optional component in the glass ceramic of the present invention. In particular, by making the mass sum of at least one component selected from M x O y components 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 mass sum 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. Various oxides, chlorides, sulfides, etc. can be used to be contained in the glass ceramic.

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り、且つBi3+イオンがSrTiO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、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。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 enhances the meltability and stability of the glass, the heat treatment temperature is lowered by lowering the glass transition temperature (Tg), and Bi 3+ ions are dissolved in the SrTiO 3 crystal phase. It is a component that contributes to the improvement of the photocatalytic properties 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%. The Bi 2 O 3 component can be contained in the glass ceramic using, for example, Bi 2 O 3 as a raw material.

PbO、CdO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り、且つPb2+、Cd2+イオンがSrTiO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、PbO及びCdOは近年有害な化学物資として使用を控える傾向にあり、これらを実質的に含有しないことが好ましい。 The PbO and CdO components are components that enhance the meltability and stability of the glass, the heat treatment temperature is lowered by lowering the glass transition temperature (Tg), and the Pb 2+ and Cd 2+ ions are dissolved in the SrTiO 3 crystal phase. Thus, it is a component that contributes to the improvement of the photocatalytic properties and can be optionally added. However, PbO and CdO tend to refrain from use as harmful chemical substances in recent years, and it is preferable not to substantially contain them.

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。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、SrF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. 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 , SrF 2, etc., contained in glass ceramics by using NaCl, AgCl, etc. as Cl component raw materials, NaBr as Br component raw materials, TiC, SiC, ZrC, etc. as C component raw materials be able to. 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、Pt、Ru、及びRhから選ばれる少なくとも1種の金属成分が含まれていてもよい。これらの金属成分は、結晶相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。更にCuはSrTiO結晶に固溶し、光触媒活性を高める効果もある。しかし、これらの金属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AgO、AuCl、PtCl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。なお、本明細書における金属成分の含有量は、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 component selected from Cu, Ag, Au, Pd, Pt, Ru, and Rh. Since these metal components are present in the vicinity of the crystal phase and have an effect of improving the photocatalytic activity, they can be arbitrarily added. Further, Cu is dissolved in the SrTiO 3 crystal and has the effect of increasing the photocatalytic activity. However, if the total content of these metal components exceeds 5%, the stability of the glass is remarkably deteriorated, and good glass ceramics cannot be obtained. Accordingly, the total content of the metal components 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 introduced into glass ceramics using, for example, Ag 2 O, AuCl 3 , PtCl 4 or the like as a raw material. Note that the content of the metal component in this specification is based on the assumption that all the cation components constituting the glass ceramic are made of an oxide combined with oxygen that balances the charge, and the entire glass made of these oxides. The mass is 100%, and the mass of the metal element component is expressed in mass% (extra divided mass% with respect to the oxide-based mass).

本発明のガラスセラミックスは、その組成が酸化物換算組成の全物質量に対するモル%で表されているため直接的に質量%の記載に表せるものではない。しかし、本発明において要求される諸特性を満たす組成物中に存在する各成分の質量%表示による組成は、酸化物換算組成で概ね以下の値をとる。
TiO成分5〜50質量%
SrO成分4〜70質量%及び/又は
SiO成分15〜70質量%
LiO成分0〜20質量%及び/又は
NaO成分0〜25質量%及び/又は
O成分0〜35質量%及び/又は
RbO成分0〜40質量%及び/又は
CsO成分0〜45質量%及び/又は
BeO成分0〜20質量%及び/又は
MgO成分0〜25質量%及び/又は
CaO成分0〜30質量%及び/又は
BaO成分0〜50質量%及び/又は
ZnO成分0〜25質量%及び/又は
Al成分0〜20質量%及び/又は
ZrO成分0〜15質量%及び/又は
Nb成分0〜40質量%及び/又は
Ta成分0〜40質量%及び/又は
As成分及び/又はSb成分 合計で0〜3質量%
Since the composition of the glass ceramic of the present invention is expressed in mol% with respect to the total amount of the oxide-converted composition, it cannot be expressed directly in mass%. However, the composition expressed by mass% of each component present in the composition satisfying various properties required in the present invention generally takes the following values in terms of oxide.
TiO 2 component 5-50% by mass
SrO component 4 to 70% by mass and / or SiO 2 component 15 to 70% by mass
Li 2 O component 0-20% by mass and / or Na 2 O component 0-25% by mass and / or K 2 O component 0-35% by mass and / or Rb 2 O component 0-40% by mass and / or Cs 2 O component 0-45 mass% and / or BeO component 0-20 mass% and / or MgO component 0-25 mass% and / or CaO component 0-30 mass% and / or BaO component 0-50 mass% and / or ZnO component 0-25% by mass and / or Al 2 O 3 component 0-20% by mass and / or ZrO 2 component 0-15% by mass and / or Nb 2 O 5 component 0-40% by mass and / or Ta 2 O 5 components 0-40% by weight and / or As 2 O 3 component and / or Sb 2 O 3 component in total 0-3% by weight

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。なお、本発明ではガラスセラミックス作製時に他のイオンがチタン酸ストロンチウム結晶相に固溶され、チタン酸ストロンチウムのバンドギャップエネルギーが小さくなるため、可視光に対しても有効な応答効果を示すガラスセラミックスを得ることができる。ここで、本発明のガラスセラミックスの触媒活性は、分解活性指数で表した場合、3.0nmol/l/min以上とする。ここで、本発明のガラスセラミックスの分解活性指数は、日本工業規格JIS R1703−2:2007に基づいて求めることができる。 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. In the present invention, other ions are dissolved in the crystal phase of strontium titanate during the production of the glass ceramic, and the band gap energy of strontium titanate becomes small. Obtainable. Here, the catalytic activity of the glass ceramic of the present invention is set to 3.0 nmol / l / min or more when expressed by a decomposition activity index. Here, the decomposition activity index of the glass ceramics of the present invention can be obtained based on Japanese Industrial Standard JIS R1703-2: 2007.

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。また、粉末状にしたものを釉薬の原料に用いて光触媒特性を有する釉薬層を形成することも可能である。 The glass ceramic of the present invention can be used as a photocatalytic functional 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. It is also possible to form a glaze layer having photocatalytic properties by using a powdered material as a glaze raw material.

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。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。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1200℃から1600℃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。また、耐火物容器の例として石英ガラス、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、スカルポット等があるが、特に限定されない。
<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. This technique is effective, for example, when a desired crystal phase is richly precipitated and the state of the glass melt is relatively unstable. 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 1200 ° C. to 1600 ° C. in an electric furnace to produce a melt. To do. Thereafter, the melt is poured into a mold and solidified to obtain a target crystallized glass. Here, the melting temperature is preferably changed as appropriate depending on the type and amount of the composition to be mixed. Examples of the refractory container include quartz glass, alumina, magnesia, zirconia, and a skull pot, but are not particularly limited.

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。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)。 Here, generation and growth of crystal nuclei occur in the process of cooling the melt. While controlling the cooling rate of the melt, it is poured into a mold and cooled to a crystallization temperature region where crystal nucleus formation and growth 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チタン酸ストロンチウムおよび/又はその固溶体結晶をガラス体の内部に均一に分散させることができ、光触媒活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, strontium titanate having a desired size from nano to micron and / or its solid solution crystal can be uniformly dispersed inside the glass body. Thus, glass ceramics having photocatalytic activity can be more reliably produced.

上記の結晶化工程で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℃以上の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、好ましい熱処理温度(結晶化温度)の下限は580℃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、チタン酸ストロンチウム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1100℃が好ましく、1050℃がより好ましく、1000℃が最も好ましい。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。 Although it is necessary to set a crystallization temperature according to a glass transition temperature for every glass composition in said crystallization process, it is preferable to heat-process in a temperature range specifically 10 degreeC or more higher than a glass transition temperature. As for the glass of this invention, the minimum of the preferable heat processing temperature (crystallization temperature) is 580 degreeC, More preferably, it is 600 degreeC, Most preferably, it is 650 degreeC. On the other hand, if the heat treatment temperature becomes too high, the tendency of the strontium titanate crystal phase to decrease becomes strong and the photocatalytic properties tend to disappear, so the upper limit of the heat treatment temperature is preferably 1100 ° C, more preferably 1050 ° C, more preferably 1000 ° C. Is most preferred. 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.

結晶化雰囲気は特に制御しなくても良いが、酸化性、不活性、還元性でも良い。雰囲気を制御することで、チタン酸ストロンチウム結晶に欠陥を導入し、光触媒活性を高めることができる。例えば、還元性ではSrTiO3−xで示される酸素欠陥である。 The crystallization atmosphere need not be particularly controlled, but may be oxidizing, inert, or reducing. By controlling the atmosphere, defects can be introduced into the strontium titanate crystal and the photocatalytic activity can be enhanced. For example, in the reducibility, it is an oxygen defect represented by SrTiO 3-x .

(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を取り除き、表面に露出する結晶相の比表面積を大きくすることで、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。
(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. By removing the glass phase around and increasing the specific surface area of the crystal phase exposed on the surface, it is possible to further enhance the photocatalytic properties of the glass ceramic. 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.

[光触媒]
以上のようにして製造されるガラスセラミックスは、そのまま、あるいは任意の形状に加工して光触媒として用いることができる。ここで「光触媒」は、例えば、バルクの状態、粉末状などその形状は問わない。また、光触媒は、紫外線や可視光等の光によって有機物を分解する作用を有するものであればよい。この光触媒は、例えば光触媒材料、光触媒部材(例えば水の浄化材、空気浄化材など)等として利用できる。
[photocatalyst]
The glass ceramic produced as described above can be used as a photocatalyst as it is or after being processed into an arbitrary shape. Here, the “photocatalyst” may have any shape such as a bulk state or a powder form. Moreover, the photocatalyst should just have the effect | action which decomposes | disassembles organic substance with light, such as an ultraviolet-ray and visible light. This photocatalyst can be used as, for example, a photocatalyst material, a photocatalyst member (for example, a water purification material, an air purification material, etc.), and the like.

[ガラスセラミックス成形体]
このようにして作製されるガラスセラミックス成形体は、光触媒機能性ガラスセラミックス成形体として様々な機械、装置、器具類、水質浄化等の用途に有用であり、特に、タイル、窓枠、建材、濾過材等の用途に用いることが好ましい。これにより、ガラスセラミックス成形体の表面に光触媒機能が奏され、ガラスセラミックス成形体の表面に付着した菌類が殺菌されるため、これらの用途に用いたときに表面を衛生的に保つことができる。
[Glass ceramic compact]
The glass ceramic molded body thus produced is useful as a photocatalytic functional glass ceramic molded body for various machines, devices, instruments, water purification, etc., and in particular, tiles, window frames, building materials, and filtration. It is preferably used for applications such as materials. Thereby, since the photocatalytic function is exhibited on the surface of the glass ceramic molded body and the fungi attached to the surface of the glass ceramic molded body are sterilized, the surface can be kept hygienic when used in these applications.

本発明のガラスセラミックスは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。例えば、本発明のガラスセラミックス成形体は、用途に応じて、種々の形態に加工することができる。特に、例えばビーズや繊維(ガラスファイバー)の形態を採用することにより、チタン酸ストロンチウム結晶相の露出面積が増えるため、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。光触媒機能を利用したフィルタ部材及び浄化装置は、装置内で光源となる部材に光触媒材料が隣接した構成である場合が多いが、ビーズや繊維などの形状であれば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。 Since the glass ceramic of the present invention does not have a film or a coating layer and exhibits photocatalytic properties as a single unit, there is no deterioration of catalytic activity due to peeling, and it eliminates the trouble of replacement and maintenance, and is suitably used for, for example, a filter and a purification device. . For example, the glass ceramic molded body of the present invention can be processed into various forms depending on the application. In particular, by adopting, for example, the form of beads or fibers (glass fibers), the exposed area of the strontium titanate crystal phase increases, so that the photocatalytic activity of the glass ceramic molded body can be further increased. In many cases, the filter member and the purification device using the photocatalytic function have a configuration in which the photocatalytic material is adjacent to a member serving as a light source in the device. However, if the shape is a bead or a fiber, it can be easily placed in a container in the device. Since it is stored, it can be suitably used.

以下、本発明のガラスセラミックスの代表的な実施形態として、ガラスセラミックス繊維、粉粒体、スラリー状混合物、ガラスセラミックス焼結体、ガラスセラミックス複合体等を例に挙げて説明する。 Hereinafter, as a typical embodiment of the glass ceramics of the present invention, glass ceramic fibers, powder particles, a slurry-like mixture, a glass ceramic sintered body, a glass ceramic composite, and the like will be described as examples.

[ガラス粉粒体]
本発明に係るガラス粉粒体は、ガラス内に光触媒特性を有する光触媒結晶を含む結晶相を含有するか、あるいは、加熱されることにより、ガラス内に前記結晶相を生成させ得るものである。この結晶相はガラス粉粒体を構成する非晶質のガラスの内部及び表面に均一に分散して存在し、又は生成する。ガラス粉粒体は、後述するガラスセラミックス焼結体及びガラスセラミックス複合体の製造にも使用できる。
[Glass granules]
The glass powder according to the present invention contains a crystal phase containing a photocatalytic crystal having photocatalytic properties in the glass, or can be heated to produce the crystal phase in the glass. This crystalline phase exists or is uniformly dispersed in and inside the amorphous glass constituting the glass powder. The glass powder particles can also be used in the production of glass ceramic sintered bodies and glass ceramic composites described later.

「ガラス粉粒体」が結晶を含む場合は、ガラス粉粒体は光触媒特性を有している。このようなガラス粉粒体は、原料組成物から得られたガラス体を粉砕した後、結晶化させるか、あるいは原料組成物から得られたガラス体を熱処理して結晶化させた後に粉砕することにより得られる。本明細書では、このように結晶を含むガラス粉粒体を「ガラスセラミックス粉粒体」と記すことがある。一方、「ガラス粉粒体」が結晶相を含まない場合は、ガラス粉粒体は光触媒特性を有しておらず、ガラス粉粒体を加熱することにより、結晶相を析出させることができる。本明細書では、このように、熱処理によって光触媒特性を有する結晶を生成させることができるガラス粉粒体を「未結晶化ガラス粉粒体」と記すことがある。単にガラス粉粒体というときは、「ガラスセラミックス粉粒体」と「未結晶化ガラス粉粒体」の両方を含む意味で用いる。 When the “glass powder” includes crystals, the glass powder has photocatalytic properties. Such glass powder particles are crushed after crystallization of the glass body obtained from the raw material composition, or after crystallization by heat treatment of the glass body obtained from the raw material composition Is obtained. In the present specification, the glass powder including the crystal as described above may be referred to as “glass ceramic powder”. On the other hand, when the “glass powder” does not contain a crystal phase, the glass powder does not have photocatalytic properties, and the crystal phase can be precipitated by heating the glass powder. In this specification, glass powder particles that can generate crystals having photocatalytic properties by heat treatment are sometimes referred to as “uncrystallized glass powder particles”. When it is simply referred to as a glass powder, it is used to include both “glass ceramic powder” and “uncrystallized glass powder”.

次に、本発明のガラスセラミックス粉粒体と未結晶化ガラス粉粒体の製造方法について、別々に説明する。なお、本発明のガラス粉粒体の製造方法は、以下に説明する工程以外の任意の工程を含むことができる。 Next, the manufacturing method of the glass-ceramics granular material and uncrystallized glass granular material of this invention is demonstrated separately. In addition, the manufacturing method of the glass granular material of this invention can include arbitrary processes other than the process demonstrated below.

(1)ガラスセラミックス粉粒体の製造方法
ガラスセラミックス粉粒体は、特に限定されるものではないが、例として以下の2通りの方法で製造することができる。
(1) Manufacturing method of glass ceramic powder The glass ceramic powder is not particularly limited, but can be manufactured by the following two methods as examples.

製造方法A1:
この製造方法A1は、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、ガラス体に熱処理を施し、ガラスセラミックスを作製する結晶化工程と、ガラスセラミックスを粉砕してガラスセラミックス粉粒体を作製する粉砕工程と、を有することができる。
Manufacturing method A1:
In this production method A1, a raw material composition is melted and vitrified to produce a glass body, a glass body is subjected to a heat treatment, and a glass ceramic is produced, and the glass ceramic is pulverized. And a pulverizing step for producing glass ceramic powder particles.

(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、固化させてガラス化することで、ガラス体を作製する。ガラス化工程は、上記代表的製法例の溶融工程及び冷却工程に準じて行うことができる。尚、浮遊帯域溶融法等でもガラス化工程は可能であり、必ずしも容器を用いなくてもよい。
(Vitrification process)
In the vitrification step, a predetermined raw material composition is melted, solidified, and vitrified to produce a glass body. The vitrification step can be performed in accordance with the melting step and the cooling step in the above typical production examples. Note that the vitrification process can be performed by the floating zone melting method or the like, and the container is not necessarily used.

(結晶化工程)
結晶化工程では、ガラス体に熱処理を施し、ガラスセラミックスを作製する。結晶化工程により、ガラス体の内部及び表面に光触媒結晶を含む結晶相が析出するため、後で、ガラス粉粒体中に光触媒結晶を含む結晶相を確実に含有させることができる。熱処理の条件(温度、時間)は、ガラス体の組成、必要とされる結晶化の程度等に応じて、適宜設定することができる。結晶化工程は、上記代表的製法例と同様の条件で実施できる。
(Crystallization process)
In the crystallization process, the glass body is subjected to heat treatment to produce glass ceramics. Since the crystal phase containing the photocatalytic crystal is precipitated inside and on the surface of the glass body by the crystallization step, the crystal phase containing the photocatalytic crystal can be surely included in the glass powder later. The heat treatment conditions (temperature, time) can be appropriately set according to the composition of the glass body, the required degree of crystallization, and the like. The crystallization step can be carried out under the same conditions as in the above representative production examples.

(粉砕工程)
粉砕工程では、ガラスセラミックスを粉砕してガラスセラミックス粉粒体を作製する。なお、ガラスセラミックスの粉砕方法は、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。また、目的とする粒径になるまで、粉砕機の種類を変えながら粉砕工程を行うことも可能である。
(Crushing process)
In the pulverization step, the glass ceramics are pulverized to produce glass ceramic powder particles. The method for pulverizing the glass ceramic is not particularly limited, and can be performed using, for example, a ball mill, a jet mill, or the like. It is also possible to carry out the pulverization step while changing the type of pulverizer until the desired particle size is obtained.

製造方法A2:
製造方法A2は、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、ガラス体を粉砕して未結晶化ガラス粉粒体を作製する粉砕工程と、未結晶化ガラス粉粒体に熱処理を施し、ガラスセラミックス粉粒体を作製する結晶化工程と、を有することができる。
Production method A2:
Production method A2 includes a vitrification step for producing a glass body by melting and vitrifying the raw material composition, a pulverization step for crushing the glass body to produce an uncrystallized glass powder, and uncrystallization A crystallization step of subjecting the glass powder to a heat treatment to produce a glass ceramic powder.

(ガラス化工程)
ガラス化工程は、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製する。このガラス化工程は、製法方法A1のガラス化工程と同様に上記代表的製法例の溶融工程及び冷却工程に準じて行うことができる。
(Vitrification process)
A vitrification process produces a glass body by fuse | melting and vitrifying a raw material composition. This vitrification step can be performed in accordance with the melting step and the cooling step of the above representative production method, similarly to the vitrification step of production method A1.

(粉砕工程)
粉砕工程では、ガラス体を粉砕して未結晶化ガラス粉粒体を作製する。この粉砕工程は、結晶化されていないガラス体を粉砕して未結晶化ガラス粉粒体を作製することを除き、製法方法A1における粉砕工程と同様に実施できる。
(Crushing process)
In the pulverization step, the glass body is pulverized to produce an uncrystallized glass powder. This pulverization step can be performed in the same manner as the pulverization step in the production method A1, except that an uncrystallized glass body is pulverized to produce an uncrystallized glass powder.

(結晶化工程)
結晶化工程では、未結晶化ガラス粉粒体に熱処理を施し、ガラスセラミックス粉粒体を作製する。結晶化工程により、ガラスセラミックスの内部及び表面に光触媒結晶を含む結晶相が析出する。この結晶化工程における熱処理の条件(温度、時間)は、ガラス体に代えて未結晶化ガラス粉粒体に熱処理を行う点を除き、製法方法A1における結晶化工程と同様に実施できる。
(Crystallization process)
In the crystallization step, the non-crystallized glass particles are heat treated to produce glass ceramic particles. Through the crystallization step, a crystal phase containing photocatalytic crystals is precipitated inside and on the surface of the glass ceramic. The heat treatment conditions (temperature, time) in this crystallization step can be carried out in the same manner as in the crystallization step in production method A1, except that the heat treatment is performed on the uncrystallized glass powder instead of the glass body.

(2)未結晶化ガラス粉粒体の製造方法
製造方法A3:
未結晶化ガラス粉粒体の製造方法は、特に限定されるものではないが、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、ガラス体を粉砕して未結晶化ガラス粉粒体を作製する粉砕工程と、を有することができる。つまり、ガラスセラミックス粉粒体の製造方法A2における結晶化工程を除くこと以外は、上記製造方法A2と同様に実施できる。これにより、光触媒特性を有する結晶を含有しないが、後の加熱によって該結晶を生成し得る未結晶化ガラス粉粒体を製造できる。
(2) Production method of uncrystallized glass powder production method A3:
The method for producing the uncrystallized glass particles is not particularly limited, but the raw material composition is melted and vitrified to produce a vitrification step for producing a glass body, And a pulverizing step for producing crystallized glass particles. That is, it can carry out similarly to the said manufacturing method A2 except remove | excluding the crystallization process in manufacturing method A2 of a glass ceramic granular material. Thereby, although it does not contain the crystal | crystallization which has a photocatalytic characteristic, the non-crystallized glass powder body which can produce | generate this crystal | crystallization by subsequent heating can be manufactured.

なお、未結晶化ガラス粉粒体を加熱して結晶を生成させる際の熱処理の方法は、ガラスセラミックス粉粒体の製造方法で説明した上記結晶化工程と同様に実施できる。ただし、任意の基材に塗布するなどして担持させている場合は、基材の耐熱温度に応じて熱処理温度を調節することが好ましい。 In addition, the method of the heat processing at the time of heating a non-crystallized glass granular material and producing | generating a crystal | crystallization can be implemented similarly to the said crystallization process demonstrated with the manufacturing method of the glass ceramic granular material. However, when it is carried on an arbitrary base material, it is preferable to adjust the heat treatment temperature according to the heat-resistant temperature of the base material.

(添加工程)
本発明の製造方法A1〜A3は、ガラス粉粒体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、製造方法A1〜A3において粉砕工程の後に行うことが好ましく、後から熱処理(結晶化工程)を行う製造方法A2において熱処理(結晶化工程)の前に行うことが最も好ましい。添加工程でガラス粉粒体に添加する成分としては、特に制限はないが、ガラス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成分などを混合することが好ましい。なお、本明細書では、本工程でガラス粉粒体に他の成分を混合した後の状態を「粉粒混合物」と総称することがある。添加工程を行った場合は、添加工程以降に行われる各工程において、添加工程を行わない場合の「ガラス粉粒体」を「粉粒混合物」に置き換える以外は同様に実施できる。
(Addition process)
Manufacturing method A1-A3 of this invention can include the addition process which increases the said component by mixing arbitrary components with a glass granular material. This step is preferably performed after the pulverization step in the production methods A1 to A3, and most preferably performed before the heat treatment (crystallization step) in the production method A2 in which heat treatment (crystallization step) is performed later. There are no particular restrictions on the components added to the glass granules in the addition process, but there are components that can enhance the function of the components by increasing the amount at the glass powder stage, and melting because vitrification becomes difficult It is preferable to mix components that can be blended only in a small amount into the glass raw material composition. In addition, in this specification, the state after mixing another component with a glass granular material at this process may be named generically as a "powder particle mixture." In the case where the addition step is performed, in each step performed after the addition step, the “glass powder” in the case where the addition step is not performed can be performed in the same manner, except that the “particle mixture” is replaced.

(光触媒結晶の添加)
本発明の製造方法A1〜A3は、ガラス粉粒体に結晶状態のTiO結晶、WO結晶、ZnO結晶等の光触媒活性を有する結晶(光触媒結晶)を添加して粉粒混合物を作製する添加工程を有してもよい。本発明方法では、光触媒結晶を混合しなくても、ガラス体から光触媒結晶を含む結晶相を生成することができる。しかし、既に結晶状態の光触媒結晶をガラス粉粒体に添加することで、結晶の量を増加させ、光触媒結晶を豊富に含有し、光触媒機能が増強されたガラス粉粒体を製造できる。
(Addition of photocatalytic crystals)
In the production methods A1 to A3 of the present invention, addition of crystals having photocatalytic activity (photocatalytic crystals) such as TiO 2 crystals, WO 3 crystals, and ZnO crystals in a crystalline state is added to glass particles to produce a powder mixture You may have a process. In the method of the present invention, a crystal phase containing photocatalytic crystals can be produced from a glass body without mixing photocatalytic crystals. However, by adding a photocatalytic crystal in a crystalline state to the glass powder, it is possible to increase the amount of the crystal, to contain abundant photocatalytic crystal, and to produce a glass powder having an enhanced photocatalytic function.

光触媒結晶の混合量は、ガラス体の組成、製造工程における温度等に応じ、所望の量の光触媒結晶の結晶がガラス粉粒体を用いた材料中に存在するよう、適宜設定することができる。本発明のガラス粉粒体に、特定の結晶が有する光触媒機能を付与するために前記結晶を混合する場合、その添加した成分の効果を発現するためには、結晶状態の光触媒結晶の量の下限は、粉粒混合物に対する質量比で1%、より好ましくは5%、最も好ましくは10%とすることが好ましい。他方、混合する結晶状態の光触媒結晶の量の上限は、粉粒混合物に対する質量比で95%であることが好ましく、より好ましくは80%、最も好ましくは60%である。なお、複数種類の光触媒結晶を混合する場合は、合計量が上記の上限値及び下限値の範囲内であることが好ましい。 The mixing amount of the photocatalytic crystal can be appropriately set so that a desired amount of the photocatalytic crystal is present in the material using the glass powder according to the composition of the glass body, the temperature in the production process, and the like. When the crystal is mixed in order to impart the photocatalytic function of a specific crystal to the glass powder of the present invention, the lower limit of the amount of the photocatalytic crystal in the crystalline state is required to express the effect of the added component. Is preferably 1%, more preferably 5%, and most preferably 10% by mass ratio to the powder mixture. On the other hand, the upper limit of the amount of photocatalytic crystals in the mixed crystalline state is preferably 95%, more preferably 80%, and most preferably 60% in terms of mass ratio to the powder mixture. In addition, when mixing a plurality of types of photocatalytic crystals, the total amount is preferably within the range of the above upper limit value and lower limit value.

ガラス粉粒体に添加する光触媒結晶の原料粒子サイズは、光触媒活性を高める観点から出来るだけ小さい方がよい。しかし、原料粒子サイズが小さ過ぎると、熱処理の際にガラスと反応し、結晶状態を保つことができずに消失するおそれがある。また、原料粒子が細かすぎると、製造工程における取り扱いが難しくなる問題もある。一方で、原料粒子サイズが大きすぎると、原料粒子の形態で最終製品に残りやすく、所望の光触媒特性を得にくい傾向が強くなる。従って、原料粒子のサイズは11〜500nmの範囲内が好ましく、21〜200nmの範囲内がより好ましく、31〜100nmの範囲内が最も好ましい。 The raw material particle size of the photocatalytic crystal added to the glass powder is preferably as small as possible from the viewpoint of enhancing the photocatalytic activity. However, if the raw material particle size is too small, it reacts with the glass during the heat treatment, and the crystal state cannot be maintained and may disappear. Moreover, when the raw material particles are too fine, there is a problem that handling in the manufacturing process becomes difficult. On the other hand, if the raw material particle size is too large, it tends to remain in the final product in the form of raw material particles, and the tendency to hardly obtain desired photocatalytic properties becomes strong. Accordingly, the size of the raw material particles is preferably in the range of 11 to 500 nm, more preferably in the range of 21 to 200 nm, and most preferably in the range of 31 to 100 nm.

(非金属元素成分の添加)
本発明の製造方法A1〜A3は、N成分、S成分、F成分、Cl成分、Br成分、及びC成分からなる群より選ばれる1種以上を含む添加物を、前述のガラス粉粒体又は粉粒混合物に添加する添加工程を有してもよい。これらの非金属元素成分は、前述したようにガラス体を作製する前のバッチやカレットを作る段階で原料組成物の成分の一部として配合しておくことも可能である。しかし、ガラス体を作製してからこれらの非金属元素成分をガラス粉粒体に混合する方が、導入が容易であるとともに、その機能をより効果的に発揮させることができるため、より高い光触媒特性を持つガラス粉粒体を容易に得ることが可能になる。
(Addition of non-metallic element components)
In the production methods A1 to A3 of the present invention, an additive containing at least one selected from the group consisting of an N component, an S component, an F component, a Cl component, a Br component, and a C component is used as the glass powder or You may have the addition process added to a granular mixture. These non-metallic element components can be blended as part of the components of the raw material composition at the stage of making a batch or cullet before producing the glass body as described above. However, it is easier to introduce these non-metallic element components into the glass powder after producing the glass body, and it is easier to introduce and more effectively exert its functions. It becomes possible to easily obtain glass powder particles having characteristics.

非金属元素成分を添加する場合、その混合量は、ガラス体の組成等に応じ、適宜設定することができる。ガラス粉粒体の光触媒機能を充分に向上させる観点から、非金属成分の合計として、粉砕したガラス体又はその粉粒混合物に対する質量比で好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.05%以上、最も好ましくは0.1%以上を添加することが効果的である。他方、過剰に添加すると光触媒特性が低下し易くなることから、混合量の上限は、非金属成分の合計として、粉砕したガラス又はその粉粒混合物に対する質量比で好ましくは20.0%であり、より好ましくは10.0%であり、最も好ましくは5.0%である。 When a nonmetallic element component is added, the mixing amount can be appropriately set according to the composition of the glass body. From the viewpoint of sufficiently improving the photocatalytic function of the glass particles, the total of the nonmetallic components is preferably 0.01% or more, more preferably 0.05%, in terms of mass ratio to the crushed glass body or its particle mixture. As mentioned above, it is most effective to add 0.1% or more. On the other hand, when added excessively, the photocatalytic properties tend to be reduced, so the upper limit of the mixing amount is preferably 20.0% by mass ratio to the crushed glass or its particle mixture as the sum of the nonmetallic components, More preferably, it is 10.0%, and most preferably 5.0%.

非金属元素成分を添加する場合の原料としては、特に限定されないが、N成分はAlN、SiN等、S成分はNaS、Fe、CaS等、F成分はZrF、AlF、NaF、CaF等、Cl成分はNaCl、AgCl等、Br成分はNaBr等、C成分はC、TiC、SiC又はZrC等を用いることができる。なお、これらの非金属元素成分の原料は、2種以上を組み合わせて添加してもよいし、単独で添加してもよい。 As the raw material to be added is a nonmetallic element component is not particularly limited, N component AlN 3, SiN 4, etc., S component NaS, Fe 2 S 3, CaS 2 etc., F component ZrF 4, AlF 3 , NaF, CaF 2, etc., Cl component NaCl, AgCl or the like, Br component NaBr etc., C may be used as component C, TiC, SiC or ZrC and the like. In addition, the raw materials of these nonmetallic element components may be added in combination of two or more, or may be added alone.

(金属元素成分の添加)
本発明の製造方法A1〜A3は、Cu、Ag、Au、Pd、Re及びPtからなる群より選ばれる1種以上からなる金属元素成分をガラス粉粒体又は粉粒混合物に添加する添加工程を有してもよい。これらの金属元素成分は、前述したようにガラス体を作製する前のバッチやカレットを作る段階で原料組成物の成分の一部として配合しておくことも可能である。しかし、ガラス体を作製してからこれらの金属元素成分をガラス粉粒体に混合する方が、導入が容易であるとともに、その機能をより効果的に発揮させることができるため、より高い光触媒特性を持つガラス粉粒体を容易に得ることが可能になる。金属元素成分を添加する場合、その混合量は、ガラス体の組成等に応じ、適宜設定することができる。ガラス粉粒体の光触媒機能を充分に向上させる観点から、金属元素成分の合計として、粉砕したガラス体又はその粉粒混合物に対する質量比で好ましくは0.001%以上、より好ましくは0.005%以上、最も好ましくは0.01%以上を添加することが効果的である。他方、過剰に添加すると光触媒特性が低下し易くなることから、混合量の上限は、金属元素成分の合計として、粉砕したガラス又はその粉粒混合物に対する質量比で好ましくは10%であり、より好ましくは5%であり、最も好ましくは3%である。なお、金属元素成分を添加する場合の原料としては、特に限定されないが、例えばCuO、CuO、AgO、AuCl、PtCl、HPtCl、PdCl等を用いることができる。なお、これらの金属元素成分の原料は、2種以上を組み合わせて添加してもよいし、単独で添加してもよい。
(Addition of metal element components)
The production methods A1 to A3 of the present invention include an addition step of adding a metal element component composed of one or more selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, Pd, Re, and Pt to the glass powder or powder mixture. You may have. These metal element components can be blended as part of the components of the raw material composition at the stage of making a batch or cullet before producing the glass body as described above. However, it is easier to introduce these metal element components into the glass powder after making the glass body, and it is easier to introduce and more effectively exert its functions. It becomes possible to easily obtain a glass powder body having. In the case of adding a metal element component, the mixing amount can be appropriately set according to the composition of the glass body. From the viewpoint of sufficiently improving the photocatalytic function of the glass particles, the total of the metal element components is preferably 0.001% or more, more preferably 0.005%, in terms of the mass ratio with respect to the crushed glass body or its particle mixture. As described above, it is most effective to add 0.01% or more. On the other hand, if added excessively, the photocatalytic properties are liable to deteriorate, so the upper limit of the mixing amount is preferably 10% by mass ratio to the crushed glass or its powder mixture as the total of the metal element components, more preferably Is 5%, most preferably 3%. Incidentally, as a raw material in the case of adding a metal element component is not particularly limited, for example CuO, Cu 2 O, Ag 2 O, can be used AuCl 3, PtCl 4, H 2 PtCl 6, PdCl 2 and the like. In addition, the raw materials for these metal element components may be added in combination of two or more, or may be added alone.

添加物としての金属元素成分の粒子径や形状は、ガラス体の組成、光触媒結晶の量、結晶型等に応じ、適宜設定することができるが、ガラス粉粒体の光触媒機能を最大に発揮するには、金属元素成分の平均粒子径は、できるだけ小さい方がよい。従って、金属元素成分の平均粒子径の上限は、好ましくは5.0μmであり、より好ましくは1.0μmであり、最も好ましくは0.1μmである。 The particle size and shape of the metal element component as an additive can be appropriately set according to the composition of the glass body, the amount of the photocatalytic crystal, the crystal type, etc., but the photocatalytic function of the glass particle is maximized. For this, the average particle size of the metal element component should be as small as possible. Therefore, the upper limit of the average particle diameter of the metal element component is preferably 5.0 μm, more preferably 1.0 μm, and most preferably 0.1 μm.

(表面処理工程)
本発明の製造方法A1〜A3は、以上のようにして得られるガラス粉粒体に、エッチング等の表面処理を行う工程(表面処理工程)をさらに有していてもよい。この工程は、特に製造方法A1およびA2により得られるガラスセラミックス粉粒体に対して行うことが好ましい。エッチングは、例えば酸性もしくはアルカリ性の溶液へガラス粉粒体を浸漬することによって実施できる。このようにすれば、ガラス相が溶けてガラス粉粒体の表面を凹凸状態にしたり、多孔質の状態にしたりすることができる。その結果、光触媒結晶を含む結晶相の露出面積が増加するため、より高い光触媒活性を得ることができる。浸漬に使用される酸性もしくはアルカリ性の溶液は、ガラス粉粒体の光触媒結晶を含む結晶相以外のガラス相等を腐蝕することが可能であ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、塩酸など)を用いることができる。
(Surface treatment process)
Manufacturing method A1-A3 of this invention may further have the process (surface treatment process) which performs surface treatments, such as an etching, to the glass granular material obtained as mentioned above. This step is particularly preferably performed on the glass ceramic powder obtained by the production methods A1 and A2. Etching can be performed, for example, by immersing the glass powder in an acidic or alkaline solution. If it does in this way, a glass phase can melt | dissolve and the surface of a glass granular material can be made into an uneven | corrugated state, or can be made into a porous state. As a result, the exposed area of the crystal phase containing the photocatalytic crystal is increased, so that higher photocatalytic activity can be obtained. The acidic or alkaline solution used for the immersion is not particularly limited as long as it can corrode glass phases other than the crystal phase including the photocatalytic crystals of the glass particles, and for example, an acid (fluorine) containing fluorine or chlorine. Hydrofluoric acid, hydrochloric acid, etc.) can be used.

また、エッチングの別の方法として、フッ化水素ガス、塩化水素ガス、フッ化水素酸、塩酸等を、ガラス粉粒体の表面に吹き付けることでエッチングを行ってよい。 Further, as another etching method, etching may be performed by spraying hydrogen fluoride gas, hydrogen chloride gas, hydrofluoric acid, hydrochloric acid, or the like on the surface of the glass particles.

[ガラスセラミックス繊維]
本発明のガラスセラミックス繊維は、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。
[Glass ceramic fiber]
The glass ceramic fiber 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, a dirt decomposing function, etc. 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、本発明のガラスセラミックス繊維は、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。 In addition, glass fiber is often used as a filtering material because of its chemical resistance, but the glass ceramic fiber of the present invention is not only filtered, but also a malodorous substance, dirt, bacteria, etc. in the object to be treated by a photocatalytic reaction. 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、本発明のガラスセラミックス繊維の製造方法について説明する。本発明のガラスセラミック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、融液又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、該繊維の温度を、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し、所望の結晶を析出させる結晶化工程を含むことができる。なお、上記代表的製法例として説明した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 glass ceramic fiber of this invention is demonstrated. The method for producing glass ceramic fibers of the present invention includes a melting step of mixing raw materials to obtain a melt thereof, a spinning step of forming into a fiber shape using the melt or glass obtained from the melt, and the temperature of the fibers. May be included in a temperature range exceeding the glass transition temperature, and held at that temperature for a predetermined time to precipitate a desired crystal. In addition, since the general manufacturing method of the glass ceramic demonstrated as the said typical manufacturing method example is applicable to this specific example in the range which is not inconsistent, they are used suitably and the overlapping description is abbreviate | omitted.

(溶融工程)
上記代表的製法例と同様に実施できる。
(Melting process)
It can be carried out in the same manner as in the above representative production method example.

(紡糸工程)
次に、溶融工程で得られた融液から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ることができるが、上記代表的製法例に準じて、例えば、ブローイング法、スピニング法等により急速冷却と同時に成形を行うことが好ましい。なお、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)又は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、遠心法を用いたり、もしくは前記長繊維をカットしたりしても良い。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ったりすることができる。
(Spinning process)
Next, it shape | molds from the melt obtained at the melting process to glass fiber. The forming method of the fiber body is not particularly limited, and can be formed using a known method. However, according to the above-described typical production method, for example, the forming may be performed simultaneously with rapid cooling by a blowing method, a spinning method, or the like. Is preferred. In addition, 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). When forming into short fibers of about 10 cm, a centrifugal method may be used, or 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. Thereafter, it can be made into a cotton shape or a fiber structure such as roving or cloth according to the application.

(結晶化工程)
次に、上記プロセスによって得られた繊維又は繊維構造体を再加熱し、繊維の中及び表面に所望の結晶を析出させる結晶化工程を行う。結晶化工程は、上記代表的製法例と同様の条件で実施できる。所望の結晶が得られたら結晶化温度領域外まで冷却し光触媒結晶が分散したガラスセラミックス繊維又は繊維構造体を得ることができる。
(Crystallization process)
Next, the fiber or the fiber structure obtained by the above process is reheated to perform a crystallization step for depositing desired crystals in and on the fiber. The crystallization step can be carried out under the same conditions as in the above representative production examples. When a desired crystal is obtained, the glass ceramic fiber or the fiber structure in which the photocatalytic crystal is dispersed can be obtained by cooling to outside the crystallization temperature region.

なお、前述したような、繊維体成形後に結晶化する手法の他に、紡糸工程におけるガラス繊維の温度を制御し、結晶化工程が同時に行われるようにしても良い。 In addition to the method of crystallizing after forming the fiber body as described above, the temperature of the glass fiber in the spinning process may be controlled so that the crystallization process is performed simultaneously.

結晶化工程を行って結晶が生じた後のガラスセラミックス繊維は、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、このガラスセラミックス繊維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、光触媒結晶相のみが残る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、上記代表的製法例と同様に実施できる。 The glass ceramic fiber after the crystallization process has produced crystals can exhibit high photocatalytic properties even if it remains as it is. However, by performing an etching process on this glass ceramic fiber, Since the surrounding glass phase is removed and the specific surface area of the crystal phase exposed on the surface is increased, the photocatalytic properties of the glass ceramic fiber can be further enhanced. Further, by controlling the solution used in the etching process and the etching time, it is possible to obtain a porous fiber in which only the photocatalytic crystal phase remains. The etching process can be carried out in the same manner as the above representative production method.

[スラリー状混合物]
以上のようにして得られる本発明のガラス粉粒体(ガラスセラミックス粉粒体及び未結晶化ガラス粉粒体)を、任意の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できる。これにより、例えば基材上への塗布等が容易になる。具体的には、ガラス粉粒体に、溶媒及び/又は無機もしくは有機バインダーを添加することによりスラリーを調製できる。
[Slurry mixture]
A slurry mixture can be prepared by mixing the glass particles (glass ceramic particles and non-crystallized glass particles) of the present invention obtained as described above with an arbitrary solvent or the like. Thereby, application | coating etc. on a base material become easy, for example. Specifically, the slurry can be prepared by adding a solvent and / or an inorganic or organic binder to the glass powder.

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。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。 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. These can be used alone or in combination of two or more.

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等を挙げられ、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。 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 These may be used alone or in combination of two or more.

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、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。 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. Specifically, for example, acrylic resin, ethyl cellulose, polyvinyl butyral, methacrylic resin, urethane resin, butyl methacrylate, vinyl copolymer and the like may be used, and these may be used alone or in combination of two or more. it can.

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粉粒体の含有量は、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粉粒体の含有量は、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2質量%、より好ましくは3質量%、最も好ましくは5質量%を下限とし、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80質量%、より好ましくは70質量%、最も好ましくは65質量%を上限とすることができる。 Content of the glass granular material in the slurry-like mixture of this invention can be suitably set according to the use. Therefore, the content of the glass particles in the slurry mixture is not particularly limited, but for example, from the viewpoint of exhibiting sufficient photocatalytic properties, it is preferably 2% by mass, more preferably 3% by mass. %, Most preferably 5% by mass, and from the viewpoint of ensuring fluidity and functionality as a slurry, preferably 80% by mass, more preferably 70% by mass, and most preferably 65% by mass. Can do.

本発明のスラリー状混合物は、ガラス粉粒体を溶媒に分散させることによって製造できる。すなわち、本発明のスラリー状混合物の製造方法は、以下の製造方法B1〜B3のいずれかによって行うことができる。なお、本発明のスラリー状混合物の製造方法は、以下に説明する工程以外の任意の工程を含むことができる。 The slurry-like mixture of the present invention can be produced by dispersing glass powder particles in a solvent. That is, the manufacturing method of the slurry-like mixture of the present invention can be performed by any of the following manufacturing methods B1 to B3. In addition, the manufacturing method of the slurry-like mixture of this invention can include arbitrary processes other than the process demonstrated below.

製造方法B1:
製造方法B1は、ガラスセラミックス粉粒体と溶媒とを含有するスラリー状混合物を製造する方法であり、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、ガラス体に熱処理を施し、ガラスセラミックスを作製する結晶化工程と、ガラスセラミックスを粉砕して前記ガラスセラミックス粉粒体を作製する粉砕工程と、ガラスセラミックス粉粒体を溶媒に分散させる混合工程と、を有することができる。
Production method B1:
Production method B1 is a method for producing a slurry-like mixture containing glass ceramic particles and a solvent, and a vitrification step for producing a glass body by melting and vitrifying a raw material composition, and a glass body A crystallization process for producing a glass ceramic, a pulverization process for producing the glass ceramic powder by pulverizing the glass ceramic, and a mixing process for dispersing the glass ceramic powder in a solvent. be able to.

製造方法B2:
製造方法B2は、ガラスセラミックス粉粒体と溶媒とを含有するスラリー状混合物を製造する別の方法であり、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、ガラス体を粉砕して未結晶化ガラス粉粒体を作製する粉砕工程と、未結晶化ガラス粉粒体に熱処理を施し、ガラスセラミックス粉粒体を作製する結晶化工程と、ガラスセラミックス粉粒体を溶媒に分散させる混合工程と、を有することができる。
Production method B2:
Production method B2 is another method for producing a slurry-like mixture containing glass ceramic particles and a solvent, and a vitrification step for producing a glass body by melting and vitrifying the raw material composition; A pulverization process for pulverizing a glass body to produce an uncrystallized glass powder, a crystallization process for heat-treating the uncrystallized glass powder to produce a glass ceramic powder, and a glass ceramic powder And a mixing step of dispersing in a solvent.

製造方法B3:
製造方法B3は、未結晶化ガラス粉粒体と溶媒とを含有するスラリー状混合物を製造する方法であり、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、ガラス体を粉砕して未結晶化ガラス粉粒体を作製する粉砕工程と、未結晶化ガラス粉粒体を溶媒に分散させる混合工程と、を有することができる。
Production method B3:
Production method B3 is a method for producing a slurry-like mixture containing uncrystallized glass particles and a solvent, and a vitrification step for producing a glass body by melting and vitrifying the raw material composition; A pulverizing step of pulverizing the glass body to produce an uncrystallized glass powder particle and a mixing step of dispersing the non-crystallized glass powder in a solvent can be included.

以上の製造方法B1〜B3では、混合工程以外は、上記製造方法A1〜A3と同様に実施できるので、各工程の詳細は説明を省略する。混合工程は、ガラスセラミックス粉粒体又は未結晶化ガラス粉粒体を上記溶媒に分散させることにより行うことができる。また、上述の添加工程や表面処理工程も含めることができる。 Since the manufacturing methods B1 to B3 described above can be carried out in the same manner as the manufacturing methods A1 to A3 except for the mixing step, the details of each step will be omitted. The mixing step can be performed by dispersing glass ceramic particles or non-crystallized glass particles in the solvent. Moreover, the above-mentioned addition process and surface treatment process can also be included.

本発明のスラリー状混合物の製造方法B1〜B3は、さらに、ガラス粉粒体の凝集体を除去する工程を有することができる。ガラス粉粒体は、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。ガラス粉粒体が凝集していると、スラリー状混合物中での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。そのため、ガラス粉粒体の凝集体を除去する工程を設けることが好ましい。凝集体の除去は、例えば、スラリー状混合物を濾過することにより実施できる。スラリー状混合物の濾過は、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。 Manufacturing method B1-B3 of the slurry-like mixture of this invention can have further the process of removing the aggregate of a glass granular material. As the particle size of the glass particles decreases, the surface energy tends to increase and the particles tend to aggregate. If the glass particles are agglomerated, uniform dispersion in the slurry-like mixture may not be achieved, and the desired photocatalytic activity may not be obtained. Therefore, it is preferable to provide the process of removing the aggregate of glass powder particles. The removal of the aggregate can be performed by, for example, filtering the slurry mixture. Filtration of the slurry-like mixture can be performed, for example, using a filtering material such as a mesh with a predetermined opening.

また、本発明のスラリー状混合物はガラス粉粒体の他に、前述したガラスセラミックス繊維及び/又はガラス繊維(未結晶化ガラス繊維)を短くカットしたものを用いることで同様のスラリー状混合物とすることができる。   Moreover, the slurry-like mixture of this invention makes it the same slurry-like mixture by using what cut the glass ceramic fiber and / or glass fiber (non-crystallized glass fiber) mentioned above short besides the glass granular material. be able to.

以上の方法で得られる本発明のガラス粉粒体及びこれを含有するスラリー状混合物は、光触媒機能性素材として、例えば塗料、成形/固化が可能な混練物などに配合して使用することができる。 The glass granule of the present invention obtained by the above method and the slurry-like mixture containing the same can be used as a photocatalytic functional material, for example, in a paint, a kneaded material that can be molded / solidified, and the like. .

[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焼結体は、ガラス粉を含む粉状の材料を固化・焼結させたものであって、少なくともチタン酸ストロンチウム結晶を含む結晶を含有しており、その結晶相はガラスセラミックス焼結体の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]
The glass-ceramic sintered body according to the present invention is obtained by solidifying and sintering a powdery material containing glass powder, and contains at least a crystal containing a strontium titanate crystal. It is uniformly dispersed inside and on the surface of the ceramic sintered body. 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、上記代表的製法例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、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 melting step and the cooling step in the above typical production method examples. Moreover, the shape of a glass body 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)
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粉粒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-ceramics granular material.

(成形工程)
成形工程は、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、前述のスラリー状混合物を用いることもできる。
(Molding process)
The molding step is a step of molding the crushed glass into a molded 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, the above slurry mixture 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チタン酸ストロンチウム結晶を含む結晶が生成し、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. As a result, the particles of the glass body constituting the molded body are bonded together, and at the same time, crystals containing strontium titanate crystals are generated, 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、チタン酸ストロンチウム結晶等の析出が減少し、光触媒活性が減少する傾向が強くなり、更に垂れと呼ばれる変形が生じてくる。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+550℃以下であり、最も好ましくはTg+500℃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, when the sintering temperature is too high, the precipitation of strontium titanate crystals and the like is reduced, the tendency for the photocatalytic activity to decrease is increased, and deformation called sagging occurs. Therefore, the upper limit of the sintering temperature is preferably Tg + 600 ° C. or less of the glass body, more preferably Tg + 550 ° C. or less, and most preferably Tg + 500 ° C. or less.

また、成形体が結晶状態のチタン酸ストロンチウム結晶等の光触媒結晶を含む場合は、これらの結晶の量、結晶サイズ及び結晶型等を考慮して焼結条件を設定する必要がある。 When the compact includes a photocatalytic crystal such as a crystalline strontium titanate crystal, it is necessary to set the sintering conditions in consideration of the amount, crystal size, crystal type, and the like of these crystals.

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48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48時間、より好ましくは24時間、最も好ましくは20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 48 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 48 hours, more preferably 24 hours, and most preferably 20 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、真空雰囲気、熱間静水圧プレス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, an inert gas atmosphere, a reducing gas atmosphere, an oxidizing gas atmosphere, a vacuum atmosphere, a hot isostatic press, or the like may be used.

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、チタン酸ストロンチウム結晶及びその固溶体結晶のうち1種以上からなる結晶が含まれている。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。 In the glass ceramic sintered body formed by the sintering process, a crystal phase includes a crystal composed of one or more of strontium titanate crystals and solid solution crystals thereof. By containing these crystals, the glass-ceramic sintered body can have a high photocatalytic function.

また、本発明のガラスセラミックス焼結体にはガラス粉粒体の他に、前述したガラスセラミックス繊維及び/又はガラス繊維(未結晶化ガラス繊維)を短くカットしたものを用いることで同様のものを作ることができる。   In addition to the glass particles, the glass ceramic sintered body of the present invention is the same by using a glass ceramic fiber and / or glass fiber (uncrystallized glass fiber) cut short as described above. Can be made.

[ガラスセラミックス複合体]
本発明において、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、チタン酸ストロンチウム結晶及びその固溶体結晶からなる群より選択される1種以上の結晶を含有し、その結晶相は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]
In the present invention, a glass-ceramic composite (hereinafter sometimes referred to as “composite”) includes a glass-ceramic layer and a substrate obtained by heat-treating glass to produce crystals, Of these, the glass ceramic layer is specifically a layer composed of an amorphous solid and a crystal. The glass ceramic layer contains one or more kinds of crystals selected from the group consisting of strontium titanate crystals and solid solution crystals thereof, and the crystal phase is uniformly dispersed inside and on the surface of the glass ceramics.

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、チタン酸ストロンチウム結晶及びその固溶体結晶を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 pulverized glass obtained from a raw material composition is fired on a substrate to form a glass-ceramic layer containing strontium titanate crystals and solid solution crystals thereof ( 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。 Hereinafter, details of each process will be described.

(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、上記代表的製法例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、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 melting step and the cooling step in the above typical production method examples. Moreover, the shape of a glass body 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粉粒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-ceramics granular material.

(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 substrate>
First, crushed glass is placed on a substrate. Thereby, a photocatalytic characteristic 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+550℃であり、最も好ましくはTg+500℃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 + 550 ° C. Yes, most preferably Tg + 500 ° 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48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48時間、より好ましくは24時間、最も好ましくは20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 48 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 48 hours, more preferably 24 hours, and most preferably 20 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.

また、本発明のガラスセラミックス複合体のガラスセラミックス層を形成するにあたって前記のガラス粉粒体の他に、前述したガラスセラミックス繊維及び/又はガラス繊維(未結晶化ガラス繊維)を短くカットしたものを用いることで同様のものを作ることができる。   Further, in forming the glass ceramic layer of the glass ceramic composite of the present invention, in addition to the above glass powder particles, the above-mentioned glass ceramic fibers and / or glass fibers (non-crystallized glass fibers) are cut short. The same thing can be made by using.

[ガラス]
本発明のガラスは、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を含む結晶相を生成し、上記ガラスセラミックスとなるものである。つまり、本発明のガラスは、ガラスセラミックスの前駆体として用いることができる。このような未結晶化状態のガラスは、上記に挙げた種々の形態、例えば、ビーズ状、ファイバー状の形態、板状、粉粒状などの形態、基材との複合体、あるいはガラスを含有するスラリー状混合物の形態等をとることができる。
[Glass]
The glass of the present invention produces a crystal phase containing crystals having photocatalytic activity from the glass by heating, and becomes the glass ceramic. That is, the glass of the present invention can be used as a precursor of glass ceramics. Such an uncrystallized glass contains the various forms listed above, for example, bead-like, fiber-like, plate-like, powder-like, composites with substrates, or glass. The form of a slurry-like mixture etc. can be taken.

次に、実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、以下の実施例に制約されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention in more detail, this invention is not restrict | limited to a following example.

表1〜3に、本発明の実施例1〜16、比較例1〜3の原料のガラス組成、熱処理(結晶化)条件、およびこれらのガラスに析出した主結晶相の種類を示した。 Tables 1 to 3 show the glass compositions of the raw materials of Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention, the heat treatment (crystallization) conditions, and the types of main crystal phases precipitated on these glasses.

実施例1〜13:
実施例1〜13のガラスセラミックスは、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、塩化物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て用いた。これらの原料を、表1に示した各実施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、ガラス組成の溶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。その後、1500℃以下に温度を下げて攪拌均質化してから急冷してガラスを作製した。得られたガラスについて、表1〜3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。その後、結晶化温度から冷却して目的の結晶相を主相として有するガラスセラミックスを得た。
Examples 1-13:
The glass ceramics of Examples 1 to 13 are high-purity materials that are used in ordinary glasses such as oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, fluorides, and chloride compounds corresponding to the raw materials of the respective components. The raw materials were selected and used. These raw materials were weighed so as to have the composition ratios of the respective examples shown in Table 1 and uniformly mixed, and then charged into a platinum crucible, and 1200 ° C. in an electric furnace depending on the melting difficulty of the glass composition. It melt | dissolved for 1 to 24 hours in the temperature range of -1600 degreeC, and stir-homogenized and performed foam breakage etc. Thereafter, the temperature was lowered to 1500 ° C. or less, homogenized with stirring, and then rapidly cooled to produce a glass. About the obtained glass, it heated to the crystallization temperature described in each Example of Tables 1-3, and crystallized by hold | maintaining for the time described. Then, it cooled from the crystallization temperature and obtained the glass ceramic which has the target crystal phase as a main phase.

実施例14、15:
実施例14、15のガラスセラミックスは、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、塩化物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て用いた。これらの原料を、表2に示した実施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、ガラス組成の溶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。その後、1500℃以下に温度を下げて攪拌均質化してから急冷してガラスを作製した。得られたガラスについて、ボールミルにて粉砕処理を行い、145メッシュ(目開き106μm)以下の粉粒体としたもの金型に充填、一軸加圧プレス1t/cm以上で加圧成形し、成形体を得た。表2の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と焼結を行った。その後、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焼結体を得た。
Examples 14 and 15:
The glass ceramics of Examples 14 and 15 are high-purity raw materials used for ordinary glasses such as corresponding oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, fluorides, and chloride compounds as raw materials for the respective components. Selected and used. These raw materials were weighed so as to have the composition ratios of the examples shown in Table 2 and uniformly mixed, then charged into a platinum crucible, and 1200 ° C. or higher in an electric furnace depending on the melting difficulty of the glass composition. It melt | dissolved in the temperature range of 1600 degreeC for 1 to 24 hours, and homogenized with stirring, and foaming etc. were performed. Thereafter, the temperature was lowered to 1500 ° C. or less, homogenized with stirring, and then rapidly cooled to produce a glass. The obtained glass is pulverized in a ball mill, filled into a powder of 145 mesh (mesh size 106 μm) or less, filled in a mold, and pressure-molded with a uniaxial pressure press of 1 t / cm 2 or more and molded. Got the body. Crystallization and sintering were performed by heating to the crystallization temperature described in the examples in Table 2 and holding for the time described. Then, it cooled from the crystallization temperature and obtained the glass ceramic sintered compact which has the target crystal phase.

実施例16:
実施例16のガラスセラミックスは、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、塩化物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て用いた。これらの原料を、表2に示した実施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、ガラス組成の溶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。その後、1500℃以下に温度を下げて攪拌均質化してから急冷してガラスを作製した。得られたガラスについて、ボールミルにて粉砕処理を行い、145メッシュ(目開き106μm)以下の粉粒体としたものを蒸留水溶媒に分散させ、スラリー状混合物とした。このスラリーを、コージエライト質の素焼き板に塗布、80℃で乾燥後、表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と焼付けを行った。その後、結晶化温度から冷却して、目的の結晶相を有し、表面光沢があるガラスセラミックス複合体を得た。
Example 16:
For the glass ceramics of Example 16, high-purity raw materials used for ordinary glass such as corresponding oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, fluorides, and chloride compounds are selected as raw materials for the respective components. Used. These raw materials were weighed so as to have the composition ratios of the examples shown in Table 2 and uniformly mixed, then charged into a platinum crucible, and 1200 ° C. or higher in an electric furnace depending on the melting difficulty of the glass composition. It melt | dissolved in the temperature range of 1600 degreeC for 1 to 24 hours, and homogenized with stirring, and foaming etc. were performed. Thereafter, the temperature was lowered to 1500 ° C. or less, homogenized with stirring, and then rapidly cooled to produce a glass. The obtained glass was pulverized by a ball mill, and a granular material having a size of 145 mesh (aperture 106 μm) or less was dispersed in a distilled water solvent to obtain a slurry mixture. This slurry was applied to a cordierite unglazed plate, dried at 80 ° C., heated to the crystallization temperature described in the table, and held for the stated time for crystallization and baking. Then, it cooled from crystallization temperature and obtained the glass-ceramic composite which has the target crystal phase and has surface gloss.

比較例1:
比較例1のサンプルは、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、塩化物、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て用いた。これらの原料を、表3に示した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、ガラス組成の溶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。その後、1500℃以下に温度を下げて攪拌均質化してから急冷してガラスを作製した。結晶化は行わなかった。
Comparative Example 1:
The sample of Comparative Example 1 is a high-purity raw material used for ordinary glass such as oxide, hydroxide, carbonate, nitrate, fluoride, chloride, metaphosphoric acid compound, etc. corresponding to each component. Selected and used. These raw materials are weighed so as to have the composition ratio shown in Table 3 and mixed uniformly, and then put into a platinum crucible. The temperature is 1200 ° C. to 1600 ° C. in an electric furnace depending on the melting difficulty of the glass composition. It melt | dissolved in the temperature range for 1 to 24 hours, stirred and homogenized, and performed foam breakage. Thereafter, the temperature was lowered to 1500 ° C. or less, homogenized with stirring, and then rapidly cooled to produce a glass. Crystallization was not performed.

比較例2〜4:
比較例2〜4のガラスセラミックスは、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、塩化物、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て用いた。これらの原料を、表3に示した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、ガラス組成の溶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。その後、1500℃以下に温度を下げて攪拌均質化してから急冷してガラスを作製した。得られたガラスについて、表3の比較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。その後、結晶化温度から冷却してガラスセラミックスを得た。
Comparative Examples 2-4:
The glass ceramics of Comparative Examples 2 to 4 have high purity used for ordinary glasses such as oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, fluorides, chlorides, and metaphosphate compounds corresponding to the raw materials of each component. The raw materials were selected and used. These raw materials were weighed so as to have the composition ratio of the comparative example shown in Table 3 and uniformly mixed, then charged into a platinum crucible, and 1200 ° C. or higher in an electric furnace depending on the melting difficulty of the glass composition. It melt | dissolved in the temperature range of 1600 degreeC for 1 to 24 hours, and homogenized with stirring, and foaming etc. were performed. Thereafter, the temperature was lowered to 1500 ° C. or less, homogenized with stirring, and then rapidly cooled to produce a glass. About the obtained glass, it heated to the crystallization temperature described in the comparative example of Table 3, and it crystallized by hold | maintaining for the time described. Then, it cooled from the crystallization temperature and obtained glass ceramics.

ここで、実施例1〜16および比較例1〜3のガラスセラミックス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 types of precipitated crystal phases of the glass ceramics of Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 3 were identified by an X-ray diffractometer (manufactured by Philips, trade name: X'Pert-MPD).

表1〜3に表されるように、実施例1〜16のガラスセラミックスの析出結晶相には、いずれも光触媒活性を有するSrTiO系結晶が主結晶相として含まれていた。一方、結晶化処理を行っていない比較例1及び結晶化温度が低い比較例2はガラスであり、SrOを含有しない比較例3ではBelcovite(Ba(Nb4.8,Ti1.2)Si25.4)が表面結晶化し、比較例4ではParanatisite(NaTiSiO)結晶を含有していた。 As shown in Tables 1 to 3, the precipitated crystal phases of the glass ceramics of Examples 1 to 16 all contained SrTiO 3 -based crystals having photocatalytic activity as the main crystal phase. On the other hand, Comparative Example 1 in which crystallization treatment is not performed and Comparative Example 2 in which the crystallization temperature is low are glasses, and in Comparative Example 3 that does not contain SrO, Belcovite (Ba 3 (Nb 4.8 , Ti 1.2 ) Si 4 O 25.4 ) crystallized on the surface, and Comparative Example 4 contained Paranite (Na 2 TiSiO 5 ) crystals.

実施例9のXRDの結果を図1に示し、実施例9と同様の成分組成で結晶化条件(温度)を650〜900℃と変えて結晶化を行い、X線回折(XRD)分析から結晶化度(質量%)を算出した結果を図2に示した。入射角2θ=32.4°付近のピークを用い、検量線は未焼ガラス粉粒体とチタン酸ストロンチウム試薬(高純度化学製99%)で準備し、標準はLaB(NIST製)を用いた。 The XRD result of Example 9 is shown in FIG. 1. Crystallization was carried out by changing the crystallization condition (temperature) from 650 to 900 ° C. with the same composition as in Example 9, and crystallized from X-ray diffraction (XRD) analysis. The calculation result of the degree of conversion (mass%) is shown in FIG. The peak near the incident angle 2θ = 32.4 ° is used, the calibration curve is prepared with unburned glass powder and strontium titanate reagent (99% made by high purity chemical), and the standard is LaB 6 (made by NIST) It was.

また、実施例1〜16、比較例1〜3で得られたガラスセラミックスのそれぞれについて、日本工業規格JIS R1703−2:2007に基づくメチレンブルーの分解活性指数の評価を行った。MBの分解能力の評価結果は、表1〜3に併記した。 Moreover, about each of the glass ceramics obtained in Examples 1-16 and Comparative Examples 1-3, the methylene blue decomposition activity index based on Japanese Industrial Standard JIS R1703-2: 2007 was evaluated. The evaluation results of the MB decomposition ability are shown in Tables 1-3.

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)

表1及び表2に示したように、実施例1〜16のガラスセラミックスはいずれもMB分解活性指数が3.0nmol/l/min以上であり、MB分解活性を有することが確認できた。 As shown in Table 1 and Table 2, all of the glass ceramics of Examples 1 to 16 had an MB decomposition activity index of 3.0 nmol / l / min or more, and it was confirmed that they had MB decomposition activity.

以上の実験結果が示すように、SrTiO結晶等を高濃度に含有する実施例1〜15のガラスセラミックスは、優れた光触媒活性を有しており、かつ光触媒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、耐久性に優れた光触媒機能性素材として利用できることが確認された。 As the above experimental results show, the glass ceramics of Examples 1 to 15 containing SrTiO 3 crystals at a high concentration have excellent photocatalytic activity, and the photocatalytic crystals are uniformly dispersed in the glass. Therefore, it was confirmed that there is no loss of photocatalytic function due to peeling, and it can be used as a photocatalytic functional material excellent in durability.

一方、比較例1、2のガラスセラミックスはいずれもMB分解活性指数が0nmol/l/minであり、MB分解活性を有していないと確認できた。比較例3は表面結晶化したが、その結晶はチタン酸ストロンチウム系固溶体結晶ではなく、Ba(Nb4.8,Ti1.2)Si25.4であることが確認できた。MB分解活性指数を評価したところ、0nmol/l/minであった。更に比較例4は多孔質であり、MB水溶液を透過するため、MB分解活性指数の測定ができなかった。 On the other hand, the glass ceramics of Comparative Examples 1 and 2 each had an MB decomposition activity index of 0 nmol / l / min, confirming that they did not have MB decomposition activity. Although Comparative Example 3 crystallized on the surface, it was confirmed that the crystal was not a strontium titanate solid solution crystal but Ba 3 (Nb 4.8 , Ti 1.2 ) Si 4 O 25.4 . The MB decomposition activity index was evaluated to be 0 nmol / l / min. Further, since Comparative Example 4 was porous and permeated the MB aqueous solution, the MB decomposition activity index could not be measured.

以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。当業者は本発明の思想及び範囲を逸脱することなく多くの改変を成し得、それらも本発明の範囲内に含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail for the purpose of illustration, this invention is not restrict | limited to the said embodiment. Those skilled in the art can make many modifications without departing from the spirit and scope of the present invention, and these are also included within the scope of the present invention.

Claims (21)

チタン酸ストロンチウム(SrTiO)及び/またはその固溶体の結晶を含有し、光触媒活性を有するガラスセラミックス。 Glass ceramics containing crystals of strontium titanate (SrTiO 3 ) and / or a solid solution thereof and having photocatalytic activity. 酸化物換算組成の全物質量に対して、モル%でTiO成分を5〜50%、及びSrO成分を2〜50%、SiO成分を10〜85%含有する請求項1記載のガラスセラミックス。 2. The glass ceramic according to claim 1, comprising 5 to 50% of TiO 2 component, 2 to 50% of SrO component, and 10 to 85% of SiO 2 component in mol% with respect to the total substance amount of oxide conversion composition. . 酸化物換算組成の全物質量に対して、モル%で
RnO成分 0〜40%、及び/又は
RO成分 0〜50%、及び/又は
Al成分 0〜20%、及び/又は
ZrO成分 0〜10%、及び/又は
Nb成分及び/又はTa成分 0〜25%、及び/又は
As成分及び/又はSb成分 0〜5%
の各成分を含有する請求項1または2記載のガラスセラミックス。
(式中、RnはLi、Na、K、Rb、Csから群より選ばれる1種以上、RはMg、Ca、Ba、Znからなる群より選ばれる1種以上とする)
Rn 2 O component 0 to 40% and / or RO component 0 to 50% and / or Al 2 O 3 component 0 to 20% and / or mol% with respect to the total amount of substances of the oxide conversion composition ZrO 2 component 0 to 10%, and / or Nb 2 O 5 component and / or Ta 2 O 5 component 0 to 25%, and / or As 2 O 3 component and / or Sb 2 O 3 component 0 to 5%
The glass ceramic of Claim 1 or 2 containing each component of these.
(In the formula, Rn is one or more selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, and Cs, and R is one or more selected from the group consisting of Mg, Ca, Ba, and Zn)
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3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 3, wherein the catalytic activity is expressed by light having a wavelength from an ultraviolet region to a visible region. 日本工業規格JIS R1703−2:2007に基づくメチレンブルーの分解活性指数が3.0nmol/l/min以上である請求項1から4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 4, wherein a decomposition activity index of methylene blue based on Japanese Industrial Standard JIS R 1703-2: 2007 is 3.0 nmol / l / min or more. 請求項1から5いずれか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、
前記融液の温度を結晶化温度領域まで低下させる第一冷却工程と、
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結晶分散ガラスを得る第二冷却工程と、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 Claim 1 to 5,
A melting step of mixing raw materials to obtain a melt;
A first cooling step for lowering the temperature of the melt to a crystallization temperature range;
A crystallization step of maintaining the temperature within the crystallization temperature region to produce crystals;
A second cooling step of obtaining a crystal-dispersed glass by lowering the temperature to outside the crystallization temperature region.
請求項1から5のいずれか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結晶分散ガラ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 1-5, Comprising:
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 a crystal-dispersed glass by lowering the temperature outside the crystallization temperature region.
前記結晶化温度領域は、580℃以上1100℃以下である請求項6又は7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 6 or 7, wherein the crystallization temperature region is 580 ° C or higher and 1100 ° C or lower. 請求項1から5いずれか記載のガラスセラミックスからなる光触媒。   A photocatalyst comprising the glass ceramic according to claim 1. 粉粒状又はファイバー状の形態を有する請求項9記載の光触媒。   The photocatalyst of Claim 9 which has a granular form or a fiber form. 請求項10記載の光触媒と、溶媒と、を含有するスラリー状混合物。 A slurry-like mixture containing the photocatalyst according to claim 10 and a solvent. 請求項9又は10いずれか記載の光触媒を含む光触媒機能性部材。 The photocatalyst functional member containing the photocatalyst in any one of Claim 9 or 10. 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5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 pulverized glass, wherein the sintered body includes the glass ceramic according to any one of claims 1 to 5. 得られるガラス体が、酸化物換算組成のモル%で、TiO成分を5〜50%、SrO成分を2〜50%、SiO成分を10〜85%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13に記載の焼結体。 Raw material composition prepared such that the obtained glass body contains 5 to 50% of TiO 2 component, 2 to 50% of SrO component, and 10 to 85% of SiO 2 component in mol% of the oxide equivalent composition A vitrification process for producing a glass body by melting the glass, a pulverization process for pulverizing the glass body to produce a crushed glass, and a molding process for forming the crushed glass into a molded body having a desired shape. The sintered body according to claim 13, wherein the sintered body is manufactured by a method comprising: a sintering step of heating the molded body to produce a sintered body. 前記方法は、前記粉砕ガラスにTiO結晶、WO結晶、ZnO結晶から選ばれる1種以上の結晶を混合する工程を、さらに含む請求項14記載の焼結体。 The sintered body according to claim 14, wherein the method further includes a step of mixing one or more kinds of crystals selected from TiO 2 crystals, WO 3 crystals, and ZnO crystals into the crushed glass. 基材と、この基材上に設けられた光触媒機能層とを有する複合体であって、前記光触媒機能層が、請求項1から5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。 A glass comprising a base material and a photocatalytic functional layer provided on the base material, wherein the photocatalytic functional layer includes the glass ceramic according to any one of claims 1 to 5. Ceramic composite. 得られるガラス体が酸化物基準のモル%で、TiO成分を5〜50%、SrO成分を2〜50%、SiO成分を10〜85%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、前記粉砕ガラスを基材上に配置した後に加熱し焼成を行う焼成工程と、を含む方法により製造されるものである請求項16記載の複合体。 Molten raw material composition prepared so that the obtained glass body contains 5% to 50% of TiO 2 component, 2 to 50% of SrO component, and 10 to 85% of SiO 2 component based on mol% of oxide And vitrification to produce a glass body, a pulverization process for pulverizing the glass body to produce crushed glass, and firing after heating the crushed glass on a substrate The composite according to claim 16, which is produced by a method comprising the steps of: 前記方法は、前記粉砕ガラスにTiO結晶、WO結晶、ZnO結晶から選ばれる1種以上の結晶を混合する工程を、さらに含む請求項17記載の複合体。 The composite according to claim 17, wherein the method further comprises a step of mixing one or more kinds of crystals selected from TiO 2 crystals, WO 3 crystals, and ZnO crystals into the crushed glass. 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を生成し、請求項1から5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 | crystallization which has photocatalytic activity from glass by heating, and becomes the glass ceramic in any one of Claim 1 to 5. 粉粒状、又はファイバー状の形態を有する請求項19記載のガラス。 20. A glass according to claim 19 having a granular or fiber form. 請求項20に記載のガラスと、溶媒と、を含有するスラリー状混合物。 A slurry-like mixture containing the glass according to claim 20 and a solvent.
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