JPS63291827A - 色模様付結晶化ガラス建材の製造方法 - 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） 本発明は建築用の内外装材として使用される色模様付結
晶化ガラスの製造方法に関する。

（従来の技術） 結晶化ガラス建材の好適な製造方法として、特公昭５５
−２９０１８号公報に集積法が開示されている。

同方法による平板状建材は、平板成形用の型枠に結晶性
ガラス小体を集積するか、集積小体をロール法によって
平板状の集積状態として後、熱処理することにより小体
相互を軟化融着させて一体化すると共に結晶化を図って
製造される。

（発明が解決しようとする問題点） 上記集積法では隣接小体相互の接触している部分の面積
や、非接触部分間の距離等の関係から、実質的に小体構
成のガラスの軟化点より相当高温に加熱して軟化融着、
すなわち焼結を図る必要があり、小体ガラスの成分組成
によってはかかる高温処理では既に結晶化が相当進み、
結晶化による粘性増大現象のために小体の一体化がかえ
って妨げられ、更に温度を上げて融着を図ろうとすれば
結晶が破壊もしくは転移して結晶化ができないのである
。

つまり使用原料ガラスの成分組成に制約があり、核形成
剤や核形成作用をもつ着色剤を含むガラスも本質的に適
さないのである。従って使用着色剤も限られるという欠
点がある。

また集積法による結晶化ガラスはその表面を研摩した場
合でも、内部に入射した光がガラス小体の粒界で反射す
ることによって僅かに粒界が認められる程度で、更に析
出結晶による模様も均一な薄い模様として認められる程
度であり、全体として無地のものである。一方着色ガラ
ス球小体を無色ガラス小体に混合集積して熱処理し、水
玉模様入りの製品を得る方法も開示されているが、これ
らの模様は使用小体の形状、大きさ等に左右せられ、複
雑な模様たとえば木目模様や絵模様などを計画的に付す
ることは困難であった。

なお大理石等の天然材には複雑多様な模様を呈するもの
があるが、同一模様のものは得られないし、大形材の大
量調達は困難かつ高価である。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、多様な色
彩、形状を有する模様を表出した結晶化ガラス建材を、
容易に製造できる方法の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的達成のために本発明においては、成形型を用い
てガラス粉末を圧粉成形するに当り、成形型底面に基地
形成用ガラス粉末による基地層を形成して後、該基地層
において模様形成部分のガラス粉末を吸引除去して模様
型部を形成し、次いで模様形成用ガラス粉末を堆積して
前記模様型部を充填すると共に裏地層を形成して後、圧
粉成形し、次いで熱処理して焼結する一方結晶化を図る
手段を採用したのである。

（作　用） 本発明はガラス粉末の圧粉成形体を熱処理して焼結と共
に結晶化を図るもので、圧粉成形体では粉末同士が広い
接触面積を以って緻密に接触しているから、粉末の原料
ガラスの軟化点をやや上回る程度の低温で軟化融着が可
能となる。つまり軟化融着過程を終えてから結晶化がで
きるのであり、従って当然のことながら集積法における
ような、結晶化に伴う粘性増大によるところの焼結に対
する支障は起こらない。

そしてこのことは原料ガラスの成分組成に制約の少ない
ことを意味し、核形成剤や核形成作用を有する着色剤を
含むガラスであっても使用可能で、従って多種の着色ガ
ラスを原料として使用することができる。

なお、ガラス粉末焼結体における結晶核の発生は、粉末
の融着粒界に多く、従って圧粉成形体の場合は接触の粒
界面積が大きいから、原料ガラスが特に結晶核を発生し
やすいものでなくとも、結果的には十分結晶化が図れ、
このことも使用可能な原料範囲を広くしているのである
。

また模様の形成は、成形型底面に形成した基地層のガラ
ス粉末を吸引除去して模様型部を形成し、同型部に模様
形成用ガラス粉末を充填することによってガラス粉末模
様、つまり製品模様の下地模様を形成するようにしてい
るのであるから、吸引ノズルを選ぶことによって多様な
模様型部、ひいては模様を容易に得ることができる。

たとえば細径の吸引口を有するノズルを用いれば線画的
な模様型部の作製も容易である。

更に上記のノズルの移動をプログラムコントロールによ
り自動移動できるようにすれば、その模様デザインが複
雑であっても、同一の模様型部を多数、容易に形成でき
る。

また多数のノズルを配置して、吸引口形状の模様型部を
同１時に多数形成することも可能であり、多数のノズル
に替えて、多数の吸引口を有するノズルを使用すること
によって、上記と同様の効果をあげることができる。

（実施例） まず、本発明で原料として使用する基地形成用及び模様
形成用のガラス粉末から説明する。

粉末粒度は両者とも２００メツシユ以下の微粉末が７０
％以上を占める粒度構成のものが望ましく、これは既述
のように圧粉成形体の焼結が、軟化点をやや上回る程度
の低温で行われることを確実にし、結晶化がその後の昇
温において進行するようにするためである。

また、本発明で使用可能な原料ガラスの成分組成は前述
のように制約が少なく、いまウオラストナイト晶を析出
して結晶化する無色及び着色のガラス組成例（重量％）
を示すと、 ａ）　無色ガラス ５ｉＯｚ　：　４５〜７５％、八１２　ｚｏｔ　　：　
２０％以下、ＣａＯ：５〜４０％、　Ｎａ＝Ｏ＋　Ｋｔ
Ｏ：　２〜２０％。

以上を基本成分とし、該基本成分合計が８５％以上。

ｂ）　着色ガラス 上記基本成分に適宜の着色剤を添加着色したガラス。

着色剤としてはＭｎ０ｚ、　ＣｏＯ、Ｆｅ、０．等の酸
化物粉末が通常使用され、その添加量は０．１〜５重量
％が好ましい。０．１％未満は着色効果が殆んど認めら
れず、一方５％を越えると結晶化処理に際し、各粉末の
結晶化部分の収縮率の差が大となり境界に割れを発生し
やすい。

なお基地形成用ガラス粉末及び模様形成用ガラス粉末は
、云うまでもないが互いに色相あるいは色調の異なるガ
ラス粉末であればよく、一方が無色で他方が着色、両者
が色彩の異なるガラス粉末、両者とも同色であるが濃淡
のあるガラス粉末のように組合せることができる。

次に圧粉成形体の成形を図面を参照して説明する。

まず第１図のように、成形型ｌの底面２上に所要厚さに
基地形成用ガラス粉末３による基地層３ａを形成する。

同基地層３ａの形成には、たとえば成形型１の上方に移
動自在に設けた振動篩４から、基地形成用ガラス粉末３
を篩い落として堆積させ形成することも可能である。

次いで第２図のように基地層３ａにおいて模様形成部分
のガラス粉末３を吸引ノズル５によって吸引除去し、模
様型部６を形成する。この際ノズルは既述のように種々
のものを選ぶことができ、第５図に細口径ノズル使用に
よる木目状模様型部を、第６図に同一口径ノズルを多数
同時に使用して形成した水玉模様型部の平面図を示す。

両図における１６．１６．２６．２６が模様型部であり
、１３．１３．２３．２３が基地層である。

なおノズル５に接続する吸引装置の図示は省略した。

次いで第３図のように、模様形成用ガラス粉末７を所要
厚さに堆積して模様型部６を充填すると共に裏地層７ａ
を形成するのである。この場合、模様形成用ガラス粉末
マの導入は、模様型部６が破損しないように初期での大
量導入を避ける。

なお上記模様形成用ガラス粉末７による堆積層（裏地層
）　７ａ上に、更に他のガラス粉末８を堆積して堆積層
８ａを積層し、複合裏地層９ａとすることも可能であり
、前記他のガラス粉末８に基地形成用ガラス粉末３を使
用してもよい。

勿論これらの堆積層の形成に前記振動篩４を利用するこ
とができる。

ところで上記のような複合裏地層の形成は、一般に模様
形成用ガラス粉末が着色剤を含んで高価であるのでその
使用量を節約する手段として利用できる。すなわち模様
形成用ガラス７の堆積層７ａを薄層とし、安価粉末８に
よる堆積層８ａを積層する。なお、かかる三層構造とし
た焼結、結晶化後製品の側面の研磨面は複雑模様を呈し
、側面利用も期待できる。

かくて成形型１内に形成したガラス粉末の堆積体を加圧
し圧粉成形する。

圧粉成形に当っては真密度５５％以上の密度を有するよ
うに加圧することが望ましく、これは成形体の取扱い時
や熱処理時に、その形状を保持するに足る強度を付与す
るためである。

なお上記の強度付与については、ガラス粉末に粘結剤、
たとえばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を添加してお
くことは有効である。ただし粘結剤の添加は粉末の流動
性をやや低下させる。

以上のような常温における圧粉成形の他に、金型中で形
成した堆積体を、金型と共に原料ガラスの軟化点近傍ま
で加熱して後、圧粉成形する高温成形もある。

この場合は焼結の一部を兼ねるものであり、粘結剤を添
加する必要はなく、強度の大きい成形体が得られる。

以上のようにして得た圧粉成形体の熱処理は、粉末の原
料ガラスの軟化点以上の焼結温度に保持して焼結を行い
、更に昇温しで結晶化温度に保持して結晶化する二段処
理や、結晶化温度への昇温途中で焼結し、その後結晶化
温度を保持する一段処理に依ることができる。前述の高
温成形による圧粉成形体には一段処理が適する。

次に具体的実施例について説明する。

（１）下記組成（重量％）の無色ガラス粉末を基地形成
用ガラス粉末とし、またこの組成に着色剤としてＦＩｎ
Ｏ□を０．５％添加した着色ガラス粉末を模様形成用ガ
ラス粉末として調整した。

無色ガラス粉末組成 ＳｉＯ□：　５９．８％　　ＡｌｚＯｓ　　ニア、１％
ＣａＯ：　２１．５％　　ＮａｚＯ：　６．９％に２０
　　：　０．５％　　ＢｉＯ２：　１．８％ＺｎＯ：　
　１．７％　　不純物：０．７％上記の無色及び着色の
各ガラス粉末は、２００メツシユ以下の粉末が７０重量
％以上を占める粒度構成とした。

次いで上記の無色ガラス粉末を、底面積１０００Ｘ１０
００の金型中に厚さ５　＋１ｍに堆積して基地層を形成
して後、径５ｆｌの吸引ノズルを用いて、前記基地層の
ガラス粉末を第５図に示すように木目状に吸引除去し、
木目状模様型部１６．１６を形成した。但し、ガラス粉
末除去中は１０〜３０ｍであった。なお同図における１
３．１３は基地層である。

（２）　　次いで模様形成用の前記着色ガラス粉末を基
地層上に堆積して、木目状模様型部を充填すると共に厚
さ１０１ｍの裏地層を形成し、更にその上に前記基地形
成用ガラス粉末を、ガラス粉末堆積体の全厚さが５Ｏｎ
＋となるように堆積し、複合の裏地層に形成して後、そ
の上面をよくならし、上型を装着した。そして上型装着
の金型と共に同金型内のガラス粉末堆積体を６００℃に
加熱し、次いで５０ｋｇ／−の圧力で熱間プレスして圧
粉成形体を得た。

（３）上記成形体を金型から取り出し、９００℃×３時
間の熱処理を施して焼結及び結晶化を図ってウオラスト
ナイト結晶の析出した焼結体を得、同焼結体の表面を研
磨して基地中に木目模様を表出した結晶化ガラス建材を
得た。

（発明の効果） 以上に説明したとおり、本発明によれば、ガラス粉末の
圧粉成形体を熱処理するので、粉末の融着一体化すなわ
ち焼結が軟化点をやや上回る程度の低温で行うことがで
き、その後に結晶化を進行させることができる。従って
高温焼結に見られるような、結晶化に伴う粘性増大によ
る焼結障害がなく、ガラス粉末として任意色彩の着色ガ
ラス粉末を比較的自由に使用することができるので、結
晶化ガラス建材の模様色及び地色を広く選択することが
できる。

また模様の形成については、成形型内の基地層のガラス
粉末を、ノズルによる模様状に吸引除去した模様型部に
、模様形成用ガラス粉末を充填する手段によっているの
で、前記ノズルを適宜選ぶことにより複雑な模様型部も
容易に製作でき、更にそのノズル移動をプログラムコン
トロールすることにより、同一模様型部を繰返し容易に
形成することが可能である。

また、ノズルの多数を同時に、あるいは多数の吸引口を
開口したノズルの使用も可能で、これらの使用によって
極めて能率よく模様型部を形成することができる。

かくて結晶化ガラス建材に多様な模様を容易にかつ繰返
し表出できるようにした本発明の工業的価値は著大であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１〜第４図は本発明にかかるガラス粉末堆積体形成例
を説明するための断面図であり、第１図は成形型底面に
基地層が形成された図、第２図は基地層に模様型部を形
成する方法を示す図、第３図は模様型部の充填及び裏地
層の形成状態を示す図、第４図は複合裏地層が形成され
た状態を示す図、第５図は木目状模様型部例の平面図、
第６図は水玉模様型部例の平面図である。 １・・・成形型、２・・・成形型底面、３・・・基地形
成用ガラス粉末、３ａ＋　１３ａ、　２３ａ・・・基地
層、４・・・振動篩、５・・・ノズル、６．１６．２６
・・・模型型部、７・・・模様形成用ガラス粉末、７ａ
・・・裏地層、８・・・他のガラス粉末、８ａ・・・他
のガラス粉末層、９ａ・・・複合裏地層。 特　許　出　願　人　　久保田鉄工株式会社第１図 第３図 第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）成形型を用いてガラス粉末を圧粉成形するに当り
   、成形型底面に基地形成用ガラス粉末による基地層を形
   成して後、該基地層において模様形成部分のガラス粉末
   を吸引除去して模様型部を形成し、次いで模様形成用ガ
   ラス粉末を堆積して前記模様型部に充填すると共に裏地
   層を形成して後、圧粉成形し、次いで熱処理して焼結す
   る一方結晶化を図ることを特徴とする色模様付結晶化ガ
   ラス建材の製造方法。
2. （２）裏地層が模様形成用ガラス粉末の堆積層上に他の
   ガラス粉末層が積層された複合裏地層からなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の色模様付結晶化
   ガラス建材の製造方法。