JP3114961B2 - 結晶化ガラス物品及びその製造方法 - Google Patents

結晶化ガラス物品及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、建築物の外壁材、内壁
材、床材等の化粧材に使用される結晶化ガラス物品と、
その製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ガラスを結晶化させてなる結晶化ガラス
は、機械的強度や化学耐久性が高い等、優れた特性を有
しており、これらの特性を生かして建築物の外壁材、内
壁材、床材等の化粧材として使用されている。
【0003】このような結晶化ガラス物品として、従来
より種々のものが提案されており、例えば特公昭55−
29018号には結晶性ガラス小体の多数個を耐火性の
型枠内に集積し、焼成して結晶化させた天然大理石模様
を有する結晶化ガラス物品が開示されており、また特公
昭60−49145号には特定組成の結晶性ガラスをロ
ール製板し、焼成して結晶化させた無地で光沢のある結
晶化ガラス物品が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の建築
物の多様化に伴い、化粧材にも多様化が要求されてい
る。その多様化の一つとして模様、色調、質感といった
外観の多様化があり、結晶化ガラスを用いた化粧材にも
新規な外観を呈するものが求められている。
【0005】また、従来の結晶化ガラス物品は、結晶化
のための焼成工程でガラスが軟化流動するため、得られ
る結晶化ガラス物品の寸法は不安定である。また型枠を
用いる場合、これとの反応により端部の品位が劣化す
る。このため、通常は製品寸法よりやや大きめの結晶化
ガラス物品を作製した後、端部を切断して所望の寸法に
仕上げることが行われている。このため切断工程が必要
となり、また切断片が発生してしまう。
【0006】本発明の目的は、新規な外観を呈し、化粧
材として好適な結晶化ガラス物品と、このような結晶化
ガラス物品を、焼成後に切断加工することなく製造でき
る結晶化ガラス物品の製造方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の結晶化ガラス物
品は、析出結晶量が5〜50重量%の結晶化ガラスから
なる生地と、該生地中に分散して存在する粘土鉱物とか
らなることを特徴とする。
【0008】また本発明の結晶化ガラス物品の製造方法
は、析出結晶量が5〜50重量%の結晶化ガラス小体の
多数個又は焼成すると析出結晶量が5〜50重量%の結
晶化ガラスとなる性質を有する結晶性ガラス小体の多数
個に粘土鉱物を添加して混練し、成型した後、ガラスの
粘度が104 〜105 ポイズを示す温度域で焼成するこ
とを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明の結晶化ガラス物品は、結晶化ガラス生
地中に粘土鉱物が分散しており、光沢を有する不透明な
結晶化ガラス部分と陶器様の粘土鉱物部分とが混在した
外観を呈する。
【0010】また本発明においては、特定範囲の析出結
晶量を有する結晶化ガラス又は結晶性ガラスを用いた成
型体を特定の温度域で焼成することにより、ガラス小体
が粘土鉱物と緻密に一体化する一方で、成型体自体は殆
ど変形せず形状が維持される。このため本発明の結晶化
ガラス物品は、従来の結晶化ガラス物品と異なり、型枠
等を使用しなくても所定の製品寸法を得ることができ
る。
【0011】以下、本発明の結晶化ガラス物品を製造す
る方法を説明する。
【0012】まず、結晶量が5〜50重量%、好ましく
は10〜40重量%の結晶化ガラス小体の多数個、又は
焼成すると結晶量が5〜50重量%、好ましくは10〜
40重量%の結晶化ガラスとなる性質を有する結晶性ガ
ラス小体の多数個を用意する。析出結晶量をこのように
限定する理由は、結晶の析出量が5重量%未満ではガラ
ス質が多いために軟化温度が低くなって粘土鉱物との反
応が強くなり、焼成によって変形し易くなるとともに、
焼成時に発生するガスが抜け難くなって焼成体中に大き
な気孔が残り、機械的強度が低下する。一方結晶量が5
0重量%を超えるとガラス小体が軟化し難くなって緻密
な焼成体となり難く、機械的強度が低下する。なお本発
明において「ガラス小体」とは、粉砕物、水砕物、粒状
体、小球、フレーク等を意味しており、これらのなかで
も粒径2mm以下のものを使用することが好ましい。ま
たガラス小体は、結晶量が上記範囲内にあるものであれ
ば、従来の結晶化ガラス物品の製造工程中に発生した切
断片等のカレットを利用して作製してもよい。
【0013】使用できる結晶化ガラス又は結晶性ガラス
の組成は、析出結晶量が上記範囲内にあれば特に限定さ
れるものではなく、例えば主結晶としてβ−ウォラスト
ナイト、ディオプサイト、フォルステライト、ガーナイ
ト、アノーサイト、デビトライト等の結晶が析出した結
晶化ガラスを使用することができる。特に重量%でSi
2 40〜77%、Al23 0.5〜25%、C
aO 0.5〜25%、ZnO 0〜18%、BaO
0〜18%、Na2 O 0.5〜25%、K2O 0〜
10%、Li2 O 0〜4%、、着色酸化物(Fe2
3 、NiO、CoO、MnO2 、Cr23 等) 0〜
3%の組成を有する結晶化ガラスや結晶性ガラス、或い
は重量%でSiO2 40〜60%、Al23 10
〜25%、MgO 0〜10%、ZnO 0〜10%、
MgO+ZnO 3〜15%、B23 2〜15%、
Na2 O 4〜13%、K2 O 0〜5%、CaO 0
〜5%、BaO 0〜5%、TiO2 0〜5%、Zr
2 0〜5%、TiO2+ZrO2 0.5〜8%、
As23 0〜1%、Sb23 0〜1%、着色酸
化物(Fe23 、NiO、CoO、MnO2 、Cr2
3 等) 0〜3%の組成を有する結晶化ガラスや結晶
性ガラスを使用することが望ましい。
【0014】次に結晶化ガラス小体の多数個又は結晶性
ガラス小体の多数個に、カオリン、モンモリロナイト等
の粘土鉱物を添加し、水分調整して混練する。なお、こ
れらは粒径が5μm以下のものを使用することが好まし
い。ガラス小体と粘土鉱物の混合割合は、重量比で8
0:20〜60:40であることが好ましい。粘土鉱物
が20重量%より少ないと成型が困難になるとともに焼
成時に流動して変形が生じ易く、また従来の結晶化ガラ
ス物品と異なる外観が得難くなる。一方40重量%より
多いと緻密な焼結体が得難くなる。なお結晶化ガラス小
体又は結晶性ガラス小体と粘土鉱物とを混練するに当た
り、成型性を良くするために水を2〜10重量%程度添
加しても良い。また無機顔料粉末を添加してもよい。こ
の場合、ガラス小体に対する無機顔料粉末の割合が、
0.1〜25重量%となるようにすることが好ましい。
【0015】続いて、得られた混合物を所望の形状に成
型する。成型するに当たってはプレス成型、押出成型等
の方法を使用することができる。
【0016】その後、成型体をガラスの粘度が104
105 ポイズを示す温度域で焼成する。成型体を加熱す
ると、まず成型体中の水分等が昇華し、また粘土鉱物の
結晶水が放出される。そしてガラスの粘度が104 〜1
5 ポイズを示す温度域に達すると、結晶化ガラス小体
や結晶性ガラス小体が軟化して粘土鉱物と一体化し、ま
た結晶性ガラスからは結晶が析出し、結晶量が5〜50
重量%の結晶化ガラスからなる生地と、該生地中に分散
して存在する粘土鉱物とからなる結晶化ガラス物品が得
られる。本発明の方法において、焼成温度をガラスの粘
度が104 〜105 ポイズとなる温度域に限定した理由
は、この温度域ではガラス小体は粘土鉱物と緻密に融着
一体化するものの、成型体自体を変形させる程には軟化
しないためである。それゆえこの温度域より焼成温度が
低いとガラス小体が十分に軟化しないために成型体が緻
密化せず、一方焼成温度が高すぎるとガラス小体が軟化
し過ぎて成型体が変形してしまう。なおガラスの粘度が
104 〜105 ポイズとなる温度は白金球引き上げ法に
より求めることできるが、結晶化ガラスについては結晶
化前のガラス(原ガラス)を用いて測定すればよい。
【0017】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
【0018】(実施例1)まず重量%でSiO2 64
%、Al23 5%、CaO 14%、ZnO5%、
BaO 5%、Na2 O 3%、K2 O 2%、Li2
O 0.5%、B23 1%、Sb23 0.5%
の組成を有するように調合したガラス原料を1500℃
で12時間溶融し、この溶融ガラスを水中に投入して水
砕した。次にこの水砕物を集積し、1100℃で2時間
焼成して白色不透明の結晶化ガラス体を得た。この結晶
化ガラスは、X線回折の結果、析出結晶量は約30重量
%であり、β−ウォラストナイトを主結晶として析出し
ていることが分かった。また結晶化ガラスの原ガラスに
ついて、白金球引き上げ法により104 及び105ポイ
ズの粘度における温度を測定したところ、104 ポイズ
では1095℃、105 ポイズでは1020℃であっ
た。
【0019】さらにこの結晶化ガラス体をロールクラッ
シャーにて粉砕し、粒径が2mm以下の結晶化ガラス小
体を得た。
【0020】次に粘土鉱物として、カオリン及びベント
ナイト(何れも粒径5μm以下)を用意し、結晶化ガラ
ス小体に添加して混練した。添加の比率は、重量比で結
晶化ガラス小体7に対してカオリン2、ベントナイト1
とし、また約5重量%の水を加えて混練した。
【0021】続いてこの混練物をプレス機にて成型し、
300×300×15mmの大きさの成型体を得た。
【0022】その後、成型体を焼成炉に入れ、1時間に
300℃の速度で昇温し、1050℃で1時間保持する
ことによって焼結させた。
【0023】このようにして得られた結晶化ガラス物品
は、焼成による変形が認められなかった。また光沢のあ
る不透明な白色の結晶化ガラス部分と褐色で陶器様の粘
土鉱物部分とが混在した表面を有していた。さらにその
表面を研磨すると、気孔は殆ど見当たらず、またその外
観は御影石調であった。
【0024】(実施例2)実施例1と同様にして、結晶
化ガラス小体、カオリン及びベントナイトを用意し、こ
れらに無機顔料粉末(Fe−Ni−Coスピネル系、粒
径5μm、黒色)をガラス小体に対して0.7重量%の
割合で添加して混練した。
【0025】続いてこの混練物を実施例1と同様にして
成型した。
【0026】その後、成型体を焼成炉に入れ、1時間に
300℃の速度で昇温し、1070℃で1時間保持する
ことによって焼結させた。
【0027】このようにして得られた結晶化ガラス物品
は、焼成による変形が認められず、また光沢のある不透
明な白色の結晶化ガラス部分と黒色で陶器様の粘土鉱物
部分とが混在した表面を有していた。またその表面を研
磨すると、御影石調の外観が得られた。
【0028】(実施例3)重量%でSiO2 55.0
%、Al23 11.5%、MgO 6.5%、Zn
O 2.5%、B23 9.7%、Na2 O 6.3
%、K2 O 1.2%、BaO 1.0%、TiO2
3.8%、ZrO2 2.2%、As23 0.3
%、Fe23 0.1%、CoO 0.1%の組成と
なるように調合したガラス原料を1500℃で12時間
溶融し、ロール成型して板状ガラスを得た。このように
して得られたガラスは、焼成すると灰色不透明の結晶化
ガラスとなる結晶性ガラスであった。また得られる結晶
化ガラスは、X線回折の結果、析出結晶量は約18重量
%であり、フォルステライトとガーナイトを主結晶とし
て析出することが分かった。また白金球引き上げ法によ
り結晶性ガラスの104及び105 ポイズの粘度におけ
る温度を測定したところ、それぞれ1110℃、104
0℃であった。
【0029】さらにこの結晶性ガラス板をロールクラッ
シャーにて粉砕することにより、粒径2mm以下の結晶
性ガラス小体を得た。
【0030】次に粘土鉱物として、カオリン(粒径5μ
m以下)を用意し、結晶化ガラス小体に添加して混練し
た。両者の比率は、重量比で結晶化ガラス小体6に対し
てカオリン4とし、また約5重量%の水を加えて混練し
た。
【0031】続いてこの混練物を実施例1と同様にして
成型した。
【0032】その後、成型体を焼成炉に入れ、1時間に
300℃の速度で昇温し、1050℃で1時間保持する
ことによって焼結させた。
【0033】このようにして得られた結晶化ガラス物品
は、焼成による変形が認められず、また光沢のある不透
明な灰色の結晶化ガラス部分と褐色で陶器様の粘土鉱物
部分とが混在した表面を有していた。またその表面を研
磨すると、光沢部分と無光沢部分とが混在した天然石様
の外観が得られた。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の結晶化ガ
ラス物品は、粘土鉱物を含有しているために、従来の結
晶化ガラス物品とは模様、色調、質感等を異にし、趣の
異なる外観を呈するため、化粧材の多様化の要請に適う
ものである。
【0035】また本発明の方法によれば、従来品とは趣
の異なる結晶化ガラス物品を作製することができる。ま
た焼成後も形状が維持されるため、従来の結晶化ガラス
のように端部を切断する必要がなく、安価に供給するこ
とが可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03B 19/00,32/02 C03C 1/00 - 14/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結晶化ガラスが、重量%でSiO 2
    0〜77%、Al 2 3 0.5〜25%、CaO 0.
    5〜25%、ZnO 0〜18%、BaO0〜18%、
    Na 2 O 0.5〜25%、K 2 O 0〜10%、Li 2
    O 0〜4%、着色酸化物 0〜3%の組成を有し、
    出結晶量が5〜50重量%である結晶化ガラスからなる
    生地と、該生地中に分散して存在する粘土鉱物とからな
    ることを特徴とする結晶化ガラス物品。
  2. 【請求項2】 結晶化ガラスが、重量%でSiO 2
    0〜60%、Al 2 3 10〜25%、MgO 0〜1
    0%、ZnO 0〜10%、MgO+ZnO3〜15
    %、B 2 3 2〜15%、Na 2 O 4〜13%、K 2
    0〜5%、CaO 0〜5%、BaO 0〜5%、T
    iO 2 0〜5%、ZrO 2 0〜5%、TiO 2 +Zr
    2 0.5〜8%、As 2 3 0〜1%、Sb 2 3
    0〜1%、着色酸化物 0〜3%の組成を有し、析出結
    晶量が5〜50重量%である結晶化ガラスからなる生地
    と、該生地中に分散して存在する粘土鉱物とからなるこ
    とを特徴とする結晶化ガラス物品。
  3. 【請求項3】 析出結晶量が5〜50重量%の結晶化ガ
    ラス小体の多数個又は焼成すると析出結晶量が5〜50
    重量%の結晶化ガラスとなる性質を有する結晶性ガラス
    小体の多数個に粘土鉱物を添加して混練し、成型した
    後、ガラスの粘度が10 4 〜10 5 ポイズを示す温度域で
    焼成することを特徴とする結晶化ガラス物品の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 粘土鉱物の含有量が20〜40重量%で
    あることを特徴とする請求項3の結晶化ガラス物品の製
    造方法。
  5. 【請求項5】 結晶化ガラス小体又は結晶性ガラス小体
    として、重量%でSiO 2 40〜77%、Al 2 3
    0.5〜25%、CaO 0.5〜25%、ZnO 0
    〜18%、BaO 0〜18%、Na 2 O 0.5〜2
    5%、K 2 O0〜10%、Li 2 O 0〜4%、着色酸化
    物 0〜3%の組成を有する結晶化ガラス又は結晶性ガ
    ラスを使用することを特徴とする請求項3の結晶化ガラ
    ス物品の製造方法。
  6. 【請求項6】 結晶化ガラス小体又は結晶性ガラス小体
    として、重量%でS iO 2 40〜60%、Al 2 3
    10〜25%、MgO 0〜10%、ZnO0〜10
    %、MgO+ZnO 3〜15%、B 2 3 2〜15
    %、Na 2 O4〜13%、K 2 O 0〜5%、CaO 0
    〜5%、BaO 0〜5%、TiO 2 0〜5%、ZrO 2
    0〜5%、TiO 2 +ZrO 2 0.5〜8%、As 2
    3 0〜1%、Sb 2 3 0〜1%、着色酸化物 0〜
    3%の組成を有する結晶化ガラス又は結晶性ガラスを使
    用することを特徴とする請求項3の結晶化ガラス物品の
    製造方法。
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