JPH02267138A - 複層結晶化ガラス材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、建材や壁材等として使用される結晶化ガラス
材に関する。

（従来の技術） 近年、天然石材やガラス材とは質感のやや異なる結晶化
ガラス材が内外装材として多方面で使用されつつある。

前記結晶化ガラス材の好適な製造方法として、特願昭６
１−２９Ａｌ２Ｏ３号において開示されているように、
低軟化点ガラス粉末および高軟化点ガラス粉末からなる
混合粉末に有機バインダ（例えば、ポリビニルアルコー
ル）を添加して混合した後、これを厚板成形用金型に入
れて常温で加圧成形（常温加圧成形）し、得られたガラ
ス粉末成形体に緻密化促進および結晶化のための熱処理
（結晶化熱処理）を施す方法がある。この場合、結晶化
熱処理の前段階で３００〜４００°Ｃで数十時間加熱処
理されて脱バインダ処理がなされる。一方、有機バイン
ダを用いることなく、混合粉末を成形用金型に入れて、
低軟化点ガラス粉末の軟化点以上でかつ高軟化点ガラス
粉末の軟化点以下の温度で緻密化しつつ加圧成形（熱間
加圧成形）し、得られたガラス粉末成形体に結晶化熱処
理を施す方法がある。

この方法によれば、低軟化点ガラス粉末がバインダとし
ての作用をなすため、有機バインダの添加が不要となり
、またガラス粉末の緻密化の過程で粉末の間に存在した
空気は未軟化の高軟化ガラス粉末等の粒子表面に沿って
外部へ容易に排出され、気泡や気孔のほとんど存在しな
い極めて緻密な結晶化ガラス材が容易に得られるという
利点がある。

（発明が解決しようとする課題） 前記加圧成形法により製造された結晶化ガラス材は緻密
で、研摩により良好な光沢が得られ、外内装用建材とし
て優れた品質を有する。しかも、１　ｍＸ　１　ｍ程度
の大形の定寸材料も容易に製造することができるという
利点がある。そして、定寸外材を必要とする場合は、出
荷時あるいは施行時に定寸材より高速カッターを用いて
適宜切断して使用される。

しかしながら、第３図に示すように、結晶化ガラス材２
１を高速切断する時に切断用回転歯２２の抜ける下面よ
り切断方向に沿って局部的欠損２３が入り易いという問
題がある。前記下面は回転歯２２の外周との間隔が小さ
くなっており、クラックが入り易く、このクランクが進
展して欠損に到るものと考えられる。

尚、結晶化ガラス材の裏面には、通常、破損時に同材の
細片が飛散するのを防止するために、合成樹脂皮膜が被
着されるが、かかる皮膜が形成されていても、前記欠損
を防止することはできない。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、高速切断
しても切断端面に局部的欠損の生しない結晶化ガラス材
を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するためになされた本発明の結晶化ガラ
ス材は、低軟化点ガラス粉末とアルミナ粉末とが低軟化
点ガラス粉末の軟化融着後に融着一体化し結晶化してな
る光沢質結晶化ガラス材で形成された表層と、低軟化点
ガラス粉末と高軟化点結晶性ガラス粉末とが融着一体化
し結晶化してなる結晶質ガラス材で形成された裏層とが
融着−体化してなることを発明の構成とするものである
。

この際低軟化点ガラス粉末は主成分が重量％でＳｉＯ□
：６５〜８０％　　　　ＣａＯ：５〜１５％Ｎａ２Ｏ＋
に２０　　：　１０−３０％　ｈｇｏ：１ｏ％以下八ｌ
　２０３：　１０％以下 であり、 高軟化点結晶性ガラス粉末は主成分が重量％で５ｉ０２
　　：　２５〜５５％　　八ρｚｏｚ　　：　　５〜２
０％ＣａＯ：２５〜６５％ であるものを使用するのがよい。

（作　　用） 表層の光沢質結晶化ガラス材は、低軟化点ガラス粉末と
アルミナ粉末とが低軟化点ガラス粉末の軟化融着後に融
着一体化し、結晶化したものであるから、低軟化点ガラ
ス粉末同士の軟化融着時に、ガラス粉末の間に存在した
空気は未軟化状態のアルミナ粉末の粒子表面に沿ってガ
ラス粉末の外部へ排出される。このため、両ガラス粉末
の融着体中には気泡が残留し難く、その結果、本発明の
結晶化ガラス材中には、気泡や気孔が可及的に排除され
たものとなる。

本発明で特に例示した低軟化点ガラス粉末は通常のソー
ダ石灰ガラスの組成であり、その主成分限定理由を下記
に示す。単位は重量％である。

０低軟化点ガラス粉末 ＳｉＯ□：６５〜８０％ ６５％未満では結晶が析出し難く、一方８０％を越える
と軟化点が高くなり、熱処理において高温加熱が必要と
なり、製造上好ましくない。

ＣａＯ：５〜１０％ ５％未満では軟化点が高くなり、一方１０％を越えると
結晶が析出しにくくなる。

Ｎａ２Ｏ＋ＬＯ：　１０〜３０％ １０％未満では軟化点が高くなり、一方３０％を越える
と結晶が析出しにくくなる。

ＭｇＯ：　　１０％以下 １０％を越えると結晶が析出しにくくなる。尚、２％以
上にすることにより、結晶の成長が遅くなり、十分な軟
化融着による緻密化が行われ易くなる。

へρ２０：ｌ：１０％以下 ｌＲＡｌ２Ｏ３は含有量が増えるほど軟化点が高くなる
ので１０％以下にするのがよい。

低軟化点ガラス粉末の主成分は以上の通りであり、その
他、物性を低下させない範囲で適宜のガラス成分の含有
が許容されるが、適正な物性を保持するには主成分の合
計が９０％以上とするのがよい。

低軟化点ガラス粉末と共に使用されるアルミナ粉末は、
その粉末粒界で軟化状態の低軟化点ガラス粉末との間で
成分の拡散が生して融着し、主として、ＮａｚＯＨＡ　
ｌ　ｚ０３　　・２Ｓｉ０２　　晶を析出して結晶化す
る。

次に、裏層を形成する結晶質ガラス材についてその作用
を説明する。該結晶質ガラス材は結晶が多量に存在し、
非晶質のガラス部分が少量しか存在しない材質であり、
結晶部分がクランクの進展を阻止する作用をなす。結晶
化ガラス材に生じるクランクは、非晶質のガラス部分に
発生し、同部分内を進展するものと考えられる。このた
め、クランクの発生起点となる裏面を結晶質ガラス材で
被覆することによりクシツクの発生およびその後の進展
、欠損形成を有効に防止することができる。

前記結晶質ガラス材は前記低軟化点ガラス粉末と高軟化
点結晶性ガラス粉末とを融着一体化および結晶化するこ
とにより得られる。特に例示した高軟化点結晶性ガラス
粉末は低軟化点ガラス粉末と融着し易く、融着部に結晶
（主としてＣａＯ・ＳｉＯ□品と２ＣａＯ・　八〇２０
３　　・ＳｉＯ□晶）が多量に析出するものであり、そ
の成分限定理由を下記に示す。

単位は重量％である。

０高軟化点結晶性ガラス粉末 ５ｉ（ｈ　：　２５〜５５％ ２５％未満では、早期に結晶化するため、低軟化点ガラ
ス粉末の軟化のみでは製品の緻密化不足による著しい強
度低下が起こり、裏層としての役割を果さなくなる。５
５％を越えると、結晶量が減少し、強度と硬さの面で不
足をきたす。

ｉ２０．　　：　　５〜２０％ ５％未満では、結晶化速度が大きくなり過ぎ、製品の緻
密化が不充分となり易く、一方、２０％を越えると、結
晶を均一に析出させることが困難となる。

ＣａＯ：２５〜６５％ 強度と硬さを得るだめの結晶量を確保するために２５％
以上は必要であるが、６５％を越えると、結晶化速度が
大きくなり過ぎ、製品の緻密化不足により著しい強度低
下が起こる。

高軟化点結晶性ガラス粉末の主成分は以上の通りであり
、その他、物性を低下させない範囲で適宜のガラス成分
の含有が許容されるが、適正な物性を保持するには、主
成分の合計が９０％以上とするのがよい。

〈実施例） 第１図は本発明に係る複層結晶化ガラス材の断面図を示
しており、緻密で光沢を有し、高強度の結晶化ガラス材
で形成された表層１と、耐欠損性に優れた結晶質ガラス
材で形成された裏層２とが融着一体化されている。尚、
裏層２の下面には、既述の通り、必要に応じて飛散防止
用の合成樹脂皮膜が被着形成される。

前記表層１の結晶化ガラス材を形成するための好適な低
軟化点ガラス粉末の主成分については既述の通りである
が、ガラス粉末は、所期組成のガラスを溶製し、これを
水砕し、更に粉砕することによって得られるが、低軟化
点ガラス粉末原料としてはソーダ石灰ガラスのカレット
を利用すればよい。

低軟化点ガラス粉末およびアルミナ粉末の粒度は、粒度
が小さいほど、またその量が多いほど低軟化点ガラス粉
末同士の軟化融着が容易となり、またアルミナ粉末との
融着が容易となり、ひいてはガラス粉末成形体の緻密化
および結晶化が促進される。このため、ガラス粉末の粒
度は、２００メツシユ以下の粉末を８０％以上（好まし
くは９０％以上）占めるようにしておくことが望ましい
。尚、アルミナ粉末は、粒度が粗くなると光沢が悪くな
るため細かいほどよいが、細かくなるほど価格も貰くな
るので、通常０．５〜２０μｍのものが使用される。

前記低軟化点ガラス粉末とアルミナ粉末との表層用混合
粉末におけるアルミナ粉末の配合量は、結晶化ガラス材
の光沢を劣化させるため、混合粉末の全量に対して１０
重量％以下に止めておくのがよい。もっとも、粉末粒子
間の空気の有効な排出作用を得るには０．１重量％以上
添加することが望ましい。

尚、混合粉末に金属酸化物の着色剤（通常、２００メツ
シユ以下の微粉が使用される。）を添加混合した添加混
合粉末を使用することによって、着色結晶化ガラス材の
製造が可能である。着色剤は、結晶化ガラス材に要求さ
れる物性（特に強度）を低下させない範囲で添加される
が、その添加量の一例を下記に示す。添加量は添加混合
粉末に対するものであり、単位は重量％である。

ＣｒｚＯ３、ＣｕＯ、Ｍｎ０ｚ　　・＋＋　１％以下Ｃ
ｏｏ　　　　　　　　　・・・３％以下ＦｅＯ、Ｆｅ３
Ｏ４、ＦｅｚＯｚ　”・１０％以下複層結晶化ガラス材
の裏層２の結晶質ガラス材を形成するだめの低軟化点ガ
ラス粉末は表層１のものと同様のものが使用される。一
方、高軟化点結晶性ガラス粉末としては、既述の組成の
ガラスを溶製し、水砕し、粉砕することによって得られ
る。

高軟化点結晶性ガラス粉末の粒径は、前記高軟化点ガラ
ス粉末のように微細なものでなくてもよい。結晶性ガラ
ス粉末の配合量が多い程、また粒径が大きい程、結晶質
ガラス材中の微細気孔量が増加するが、気孔の存在はク
ランクの進展を防止する作用を有するため、裏層材とし
て特に気孔を除去しなければならない理由はない。尚、
結晶質ガラス材も気孔が無く、緻密な程、強度が高いの
で、裏層２をクランクの発生、進展防止のためのみなら
ず、強度部材としての機能も併有させる場合は、微細粒
を使用すればよい。

低軟化点ガラス粉末と高軟化点結晶性ガラス粉末との配
合割合は、低軟化点ガラス粉末が多量に存在すると非晶
質のガラス部分が相当量残存するようになり、欠損防止
効果が失われるので、高軟化点結晶性ガラス粉末は、低
軟化点ガラス粉末との裏層用混合粉末の全量に対して２
０〜７０重量％程度配合するのがよい。２０％未満では
結晶量が不足し、一方７０％を越えると緻密化不足によ
り著しい強度不足を招来する。

裏層２の厚さは、クラックの発生、進展防止のためには
１　ｍｍ程度有れば十分であるが、製造の容易性を考慮
すると、３〜５ｍｍ程度とするのがよい。

尚、裏層２は複層材の全厚の９５％程度まで設けてもよ
い。もっとも建築用外装材としての使用目的で裏層を厚
くする場合は、裏層材として表層材と同程度以上の高強
度、緻密材を用いる必要がある。

また、表層１と裏層２とは後述のように一体的に加圧成
形、結晶化され、融着および結晶化により一体化される
が、両層１，２の熱膨張率が著しく異なると、境界部に
剥離が生じ易くなるため、熱膨張率の差が±１ｘｌＯ−
’／°Ｃの範囲に止めておくのがよい。熱膨張率の調整
は、例えば表層材におけるアルミナ粉未配合量を調整す
ることによって行うことができる。

本発明の複層結晶化ガラス材を製造するには、以上説明
した表層用および表層用の混合粉末を調製した後、第２
図に示すように、いずれか一方の混合粉末（通常は表層
用混合粉末）１１を成形用金型１３に散布充填し、その
上に他方の混合粉末１２を散布装填した後、上型１４を
嵌入し、常温加圧成形もしくは熱間加圧成形した後、結
晶化熱処理を施すことによって製造される。加圧圧力は
、常温加圧成形では１００〜２００　ｋｇｆ／ｃ＋ｆｌ
　　程度、熱間加圧成形では３〜５０ｋｇｆ／ｃ＋ｆｌ
程度でよい。また、熱間加圧成形を行う場合、緻密化温
度は、通常、６００〜８００°Ｃとされる。結晶化熱処
理は、ガラス粉末成形体を８００〜９５０°Ｃで３〜３
０１１ｒ保持することによって行われる。結晶化熱処理
において、表層用混合粉末中のアルミナ粉末や高軟化点
結晶性ガラス粉末は未軟化状態であるため骨材としての
役目を果たすので、ガラス粉末成形体を単独で熱処理し
ても形崩れの生しるおそれはない。もっとも、アルミナ
粉末が３％程度以下と少ない場合、結晶量が少なくなり
、表層の形崩れが生し易くなるが、この場合でも、裏層
を上側にして結晶化熱処理を行うことにより、形崩れの
防止が可能である。尚、常温加圧成形を行う場合、混合
粉末に有機バインダーを添加することや結晶化熱処理前
に脱バインダー処理を行うことは既述の通りである。

次に具体的実施例について説明する。

（］）第１表に示した組成（帆％）の粉末を各種調製し
た。Ｇ、　Ｗ材の粉末の平均粒径は１３μｍ　　（２０
０メツシ１以下の粉末が９７％）、へ材は１．８ｐｍと
した。尚、Ｇ材（低軟化点ガラス粉末）の原料としてカ
レントを利用した。

次　　　　　　　　葉 第１表 （注）Ｇ材・・イ漱化点力゛ラス扮末 Ａ材・・・アルミナ粉末 Ｗ材・・・高軟化点拮晶１生ガラス粉末（２）第２表の
配合により表層用および裏層用混合粉末を調整すると共
に、同表の熱間加圧成形条件によって、９００　Ｘ９０
０髄、全層厚さ２０ｍｍの複層ガラス粉末成形体を製造
した。尚、比較のため、表層材のみ又は裏層材のみのガ
ラス粉末成形体も同時に製作した。比較例１は実施例と
同寸法、比較例２および３は３００　Ｘ３００　ｍｍＸ
厚さ２０ｍｍである。実施例の裏層の厚さは１０ｍｍと
した。

次　　　　　　　葉 第２表 砥石であり、切断条件は回転数１７４ＯＲＰＭ、送り速
度０．７５　ｍ／分とした。これらの測定、試験結果を
第３表に示す。尚、吸水率は気孔率の目安となるもので
ある。欠損発生率は５ｍｍ以上のクラックを欠損として
測定したものである。

第３表 （３）熱間加圧成形後、ガラス粉末成形体を成形用金型
から取り出して、６００°Ｃに保持した加熱炉に挿入し
均熱した後、実施例および比較例とも８５０°Ｃに昇温
し、４時間保持して結晶化を図った後、徐冷した。

（４）得られた板状結晶化ガラス材の曲げ強度、吸水率
および、５０〜５００°Ｃにおける熱膨張率を調べた。

尚、試験片の厚さは１５ｍｍとし、実施例では表層１２
ｍｍ、裏層３　ｍｍとした。曲げ強度は実施例について
は、表層側より荷重を作用させた。

また、切断試験を行った。使用した回転歯は直径３６０
ＩＩＩＬＬ１のダイヤモンド砥粒メタルボンド円盤（５
）第３表より、本発明の裏層を形成する結晶質ガラス材
は比較例２および３から明らかなように、結晶量が多い
故に曲げ強度も高く、欠損防止効果に優れることが判る
。また、この結晶質ガラス材を裏層に形成した実施例の
複層結晶化ガラス材は単層の比較例１のものと比較して
、折損発生率の低下が著しい。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明の複層結晶化ガラス材は、緻
密で光沢に冨んだ結晶化ガラス材で表層を形成し、その
裏面に低軟化点ガラス粉末と高軟化点結晶性ガラス粉末
とが融着一体化し結晶化してなる結晶質ガラス材で形成
された裏層を融着−体化したので、裏層中に存在する多
量の結晶がクランクの発生、進展を阻止し、切断面にク
ランクの進展により欠損が生しるのを有効に防止するこ
とができる。

また、表層および裏層の形成に際し、低軟化点ガラス粉
末として、安価で入手容易かつ融着し易い特定組成のソ
ーダ石灰ガラスを用いることにより、生産性および経済
性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の複層結晶化ガラス材の部分断面図、第
２図は複層ガラス粉末成形体の成形状態を示す成形用金
型の断面図、第３図は結晶化ガラス材の切断状態を示す
部分断面図を示す。 １・・・表層、 ２・・・裏層。 久保田鉄工株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）低軟化点ガラス粉末とアルミナ粉末とが低軟化点
   ガラス粉末の軟化融着後に融着一体化し結晶化してなる
   光沢質結晶化ガラス材で形成された表層と、低軟化点ガ
   ラス粉末と高軟化点結晶性ガラス粉末とが融着一体化し
   結晶化してなる結晶質ガラス材で形成された裏層とが融
   着一体化してなることを特徴とする複層結晶化ガラス材
   。
2. （２）低軟化点ガラス粉末は主成分が重量％でＳｉＯ＿
   ２：６５〜８０％　ＣａＯ：５〜１５％Ｎａ＿２Ｏ＋Ｋ
   ＿２Ｏ：１０〜３０％　ＭｇＯ：１０％以下Ａｌ＿２Ｏ
   ＿３：１０％以下 であり、 高軟化点結晶性ガラス粉末は主成分が重量％で ＳｉＯ＿２：２５〜５５％　Ａｌ＿２Ｏ＿３：５〜２０
   ％ＣａＯ：２５〜６５％ であることを特徴とする請求項（１）に記載の複層結晶
   化ガラス材。