JP5311273B2

JP5311273B2 - 結晶化ガラス板

Info

Publication number: JP5311273B2
Application number: JP2008180459A
Authority: JP
Inventors: 晃弘入谷; 利昭金澤; 道雄山地
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2028-07-10
Also published as: JP2010018483A

Description

本発明は、耐衝撃性について改良された結晶化ガラス板に関する。

一般的に、結晶化ガラスは、非晶質ガラス（結晶性ガラス）を加熱処理して結晶を析出させる（結晶化する）ことにより得られ、その耐熱性や耐熱衝撃性に優れるために高温で使用されるいわゆる耐熱結晶化ガラスとして、機械部品や電子部品をはじめ広範囲において用いられている。

透明結晶化ガラス板は、ロールアウト製板法により成形された結晶性ガラス板を加熱処理して結晶化することにより得られる。結晶化工程では、結晶性ガラス板は、セラミック等からなるセッターに載置されて加熱炉に導入され加熱処理される。

近年においては、火災発生の防止、夏場における調理場環境の改善のため、家庭用や業務用のガスコンロに代えて、又はこれと共にラジアントヒータやハロゲンヒータを用いた赤外線加熱調理器や、ＩＨと称される電磁加熱調理器が用いられるようになってきている。これらの調理器に使用されるトッププレートは、耐熱性、美観性、清掃性等に優れているという理由から、結晶化ガラスからなる耐熱性基板が主に使用されている。これらトッププレートには、調理器内部の機能部材を見え難くする目的で、また、ラジアントヒータやＬＥＤランプ等の光に対する防眩特性を付与する目的で黒色に着色された結晶化ガラス板が主として用いられるとともに、その黒色結晶化ガラス板の裏面には半球面状の凸部が複数形成される（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、結晶化ガラス板はロール成型された後、ローラコンベアで搬送されるため、その裏面に形成された半球面状の凸部がローラコンベアと接触し、該凸部表面に傷が生じるという問題が発生している。凸部表面に傷が存在する結晶化ガラス板が用いられた調理器用トッププレートにあっては、フライパン、鍋等の調理器具によるトッププレートへの軽度の打突によってもトッププレートが破損するという問題が生じている。

上記の問題に対して、結晶化ガラス板の生産工程改善により凸部表面に生じる傷をある程度まで減少させることは可能ではあるが、生産工程の機械化、自動化、タクトアップといった事情により結晶化ガラス板の凸部表面には依然として微細な傷が少なからず生じ、傷の発生を完全に防止することは事実上極めて困難である。従って、依然として打突に対する強度としては、不十分である。
特開２０００−２４７７２７号公報

本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、結晶化ガラス板表面に形成された凸部表面に微細な傷が生じたとしても、軽度の打突により破損するのを防止することができる耐衝撃性に優れた結晶化ガラス板を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、表面に半球面状の凸部が複数形成されている結晶化ガラス板であって、前記凸部の突出高さが０．１２〜０．１８ｍｍであることを特徴とする結晶化ガラス板に関する。

請求項２に係る発明は、３０〜７５０℃における平均線熱膨張係数が−１０×１０^−７〜５０×１０^−７／℃であることを特徴とする請求項１に記載の結晶化ガラス板に関する。

請求項３に係る発明は、調理器用トッププレートに使用されることを特徴とする請求項１又は２に記載の結晶化ガラス板に関する。

請求項４に係る発明は、黒色であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の結晶化ガラス板に関する。

請求項１に係る発明によれば、表面に半球面状の凸部が複数形成されている結晶化ガラス板であって、凸部の突出高さが０．１２〜０．１８ｍｍであることから、結晶化ガラス板表面に軽度の打突が生じたとしても、結晶化ガラス板が破損することを防止することができる。

請求項２に係る発明によれば、３０〜７５０℃における平均線熱膨張係数が−１０×１０^−７〜５０×１０^−７／℃であることから、加熱と冷却が繰り返されたとしても、結晶化ガラス板がより低い膨張率であることにより傷の発生や傷の成長を防止することができ、結晶化ガラス板表面に軽度の打突が生じたとしても、破損することをより確実に防止することができる。

請求項３に係る発明によれば、調理器用トッププレートに使用されることから、結晶化ガラス板を特に軽度の打突が発生し易い調理器用トッププレートに用いたとしても、より効果的に破損を防止することができる。

請求項４に係る発明によれば、結晶化ガラス板は黒色であることから、より調理器用トッププレートに好適に使用することができ、より効果的に破損を防止することができる。

以下、本発明に係る結晶化ガラス板の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係る結晶化ガラス板の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。

本発明に係る結晶化ガラス板（１）は、図１、２に示す通り、軽度の打突が生じる他方の面（４）の反対側の一方の面（２）に凸部（３）が形成されている。

結晶化ガラス板（１）は、無色の透明低膨張結晶化ガラスでも有色の透明結晶化ガラスでも良い。結晶化ガラス板（１）が特にトッププレートとして使用される場合であれば、黒色であることが好ましい。調理器内部の機能部材を見えなくすることができ、また、ラジアントヒータやＬＥＤランプ等の光に対する防眩特性を付与することができるからである。

結晶化ガラス板（１）は、調理器用のトッププレートのように加熱と冷却が繰り返される箇所において使用される場合には、低膨張であることが求められ、特に３０〜７５０℃における平均線熱膨張係数が−１０×１０^−７〜５０×１０^−７／℃の範囲にあるものを使用することが望ましい。熱膨張係数が上記範囲内にあれば、加熱時にトッププレート内部の温度分布により膨張差で割れることがなく、加熱と冷却が繰り返されたとしても、結晶化ガラス板（１）がより低い膨張率であることにより凸部（３）における傷の発生や傷の成長を防止することができ、結晶化ガラス板（１）表面に軽度の打突が生じたとしても、結晶化ガラス板（１）が破損することをより確実に防止することができる。この条件を満たす結晶化ガラスとして、例えば日本電気硝子株式会社製Ｎ−０がある。

結晶化ガラス板（１）の厚みｔは、結晶化ガラス板（１）が使用される用途によって適宜選択されるが、例えば用途が調理器用トッププレートである場合は、３ｍｍ〜５．５ｍｍが好ましい。３ｍｍ未満であると薄すぎることにより強度が足りず軽度の打突で破損する可能性があるため、５．５ｍｍを超えるとコストが上がるためである。

有限要素解析の結果、凸部（３）の表面に傷が存在している場合、結晶化ガラス板（１）の他方の面（４）に対して打突が生じると、その応力は凸部（３）の頂点に集中し、その結果、凸部（３）に生じている傷をオリジンとしてクラックが発生し、破損に至ることが推定された。従って、凸部（３）表面に生じる応力を減少させることによって、結晶化ガラス板（１）が破損するのを防止することができると考えられる。そこで、打突発生によって生じる応力のシミュレーションを有限要素解析で行った。その結果を下記表１及び表２に示す。

表１の結果より、凸部（３）の突出高さｈが高く、表２の結果より凸部（３）の幅ｗが狭いと、凸部（３）の表面に生じる応力が減少することがわかる。

凸部（３）は、図２に示す通り、突出高さｈが０．１２〜０．１８ｍｍであることを要する。凸部（３）の突出高さが０．１２ｍｍ未満であると結晶化ガラス板（１）の強度が低下し、凸部（３）表面に応力が集中することによって軽度の打突で破損する可能性が高くなり、０．１８ｍｍを超えると結晶化ガラス板（１）のロール成型における成形性が悪化し、同一形状の凸部（３）を成型しにくくなるからである。

凸部（３）の幅ｗは、１．３ｍｍ〜２．４ｍｍ程度が好ましい。有限要素解析の結果から、凸部（３）の幅は狭いほうが好ましいが、１．３ｍｍより狭いと凸部（３）を成型しにくく、凸部（３）の幅が２．４ｍｍより広いと凸部（３）表面に応力が集中することによって軽度の打突で破損する可能性が高くなる。凸部（３）の幅ｗが、１．３ｍｍ〜１．５ｍｍであることがより好ましい。凸部（３）表面に、より応力が集中することをより確実に防止することができるからである。

凸部（３）の形成個数は、１ｃｍ^２四方に２０個〜３５個であることが好ましい。２０個未満であると、視認性を妨げることができず、また、３５個を超えるとロール成型し難くなるからである。

凸部（３）は、図１及び図２の通り、半球面状に形成される。凸部（３）が半球面状に形成されることにより、結晶化ガラス板（１）の透過性を低下させることができるため、意図的に視認性を妨げることができるとともに適度な防眩効果を得ることができる。本発明において、「半球面状」とは、真球を平面で切断して得られる形状には限定されず、例えばラグビーボール型を切断して得られる形状や、卵形を切断して得られる形状のように、底面が楕円状の形状をも含み、凸部（３）が球面状、あるいは略球面状を呈している全ての形状が含まれる。

本発明に係る結晶化ガラス板（１）は、調理器用トッププレート、ストーブ窓等に使用することができるが、中でも調理器用トッププレートに使用されることが好ましい。調理器用トッププレート上には、鍋やフライパン等の調理器具や、皿等の食器による軽度の打突が生じやすいため、本発明に係る結晶化ガラス板（１）を最も効果的に使用することができるからである。本発明に係る結晶化ガラス板（１）を調理器用トッププレートに使用する場合は、凸部（３）を形成する一方の面（２）が内部機器と対向する裏面側に、鍋等の落下により軽度の打突が生じる表面側が他方の面（４）となるように作製される。

本発明に係る結晶化ガラス板（１）を調理器用トッププレートに使用する場合、黒色の結晶化ガラス板（１）を使用することが好ましい。調理器内部の機能部材をより確実に見え難くすることができるとともに防眩効果をより確実なものとすることができ、且つ、軽度の打突によって結晶化ガラス板（１）が破損するのを防止することができるからである。

本発明に係る結晶化ガラス板（１）は、公知の組成を含有するガラス原料を１５００〜１８００℃で溶融して得られたガラス生地を、ロール成型によりロールアウトすることによって成型される。結晶化ガラス板（１）の一方の面（２）の半球面状の凸部（３）は、ロール成型時に使用される成型ロールに加工形成した凹部をガラス生地に転写させることにより形成される。その後、６００〜８００℃で３０分〜３時間保持することによってガラス中に結晶核が形成され、８００〜９２０℃で３０分〜３時間熱処理することによって結晶化された本発明にかかる結晶化ガラス板（１）が得られる。尚、黒色に着色する場合は、組成にＶ_２Ｏ_５を使用すればよい。

以上、凸部（３）が一方の面（２）に形成された実施の形態について説明したが、図３の通り、一方の面（２）及び他方の面（４）の両面に凸部（３）を形成することもできる。

以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。

（実施例）
まず、質量％でＬｉ_２Ｏ４．０％、Ａｌ_２Ｏ_３２２％、ＳｉＯ_２６５％、ＢａＯ１．５％、ＴｉＯ_２１．９％、ＺｒＯ_２２．３％、Ｐ_２Ｏ_５０．７％、Ｎａ_２Ｏ１．０％、Ｋ_２Ｏ１．０％、Ｖ_２Ｏ_５０．１％，Ａｓ_２Ｏ_３０．５％の組成を含有するようにガラス原料を調合し、１７５０℃で１０時間溶融した。

次に、溶融したガラス融液をロールアウト製板法でガラスを冷却しながら成形して厚さ４ｍｍの結晶化ガラス板（幅１０００ｍｍ、長さ２０００ｍｍ）を作製した。成型ロールに形成された凹部の大きさを適宜変更することによって、ガラス板表面に突出高さがそれぞれ０．１２、０．１４、０．１５ｍｍの凸部を複数形成した。その後、７５０℃で１時間保持することによってガラス中に結晶核を形成させ、９００℃で１５分間熱処理することによって結晶化させた後１００ｍｍ四方で切断し、日本電気硝子株式会社製の黒色結晶化ガラス板ＧＣ−１９０（３０〜７５０℃の平均線熱膨張係数：２×１０^−７／℃）を得、それぞれ実施例１〜３とした。

（比較例１）
成型ロールに形成された凹部の大きさを変更することによって裏面の凸部の高さを０．１０ｍｍとした以外は、実施例１〜３と同様にして結晶化ガラス板を作製し、比較例１とした。

（比較例２）
成型ロールに形成された凹部の大きさを変更することによって裏面の凸部の高さを０．１９ｍｍとした以外は、実施例１〜３と同様にして結晶化ガラス板を作製し、比較例２とした。

（耐荷重試験）
得られた実施例１〜３、及び比較例の凸部の表面に５０ｍｍ角の番手１５００番のペーパやすりに２６６０ｇの荷重をかけながら一様に傷を付け、凸部が形成されていない面から荷重をかけ、耐荷重をリングオンリング試験（下リング内径７５ｍｍ、上リング外径１５ｍｍ）により測定した。結果を表３に示す。

表３の結果から明らかなように、実施例１〜３の結晶化ガラス板は破壊荷重が高いが、比較例１の結晶化ガラス板は、凸部の高さが０．１２ｍｍ未満であるため、破壊荷重が低いことがわかる。従って、本発明に係る結晶化ガラス板は、荷重に対する耐性に優れ、耐衝撃性に優れていることがわかる。なお、比較例２の結晶化ガラス板においては、ロール成型における成形性が悪化し、同一形状の凸部を成型することができなかった。

本発明は、耐衝撃性に優れた結晶化ガラス板であるので、特に電気調理器に使用される調理器用トッププレートとして好適に使用することができる。

本発明に係る結晶化ガラス板の平面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。両方の面に凸部が形成された結晶化ガラス板の断面図である。

符号の説明

１結晶化ガラス板
２一方の面
３凸部
４他方の面

Claims

表面に半球面状の凸部が複数形成されている結晶化ガラス板であって、前記凸部の突出高さが０．１２〜０．１８ｍｍであり、かつ、凸部の幅が１．３〜２．４ｍｍであることを特徴とする結晶化ガラス板。
３０〜７５０℃における平均線熱膨張係数が−１０×１０^−７〜５０×１０^−７／℃であることを特徴とする請求項１に記載の結晶化ガラス板。
調理器用トッププレートに使用されることを特徴とする請求項１又は２に記載の結晶化ガラス板。
黒色であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の結晶化ガラス板。