JP5200432B2

JP5200432B2 - ガラスレンガ

Info

Publication number: JP5200432B2
Application number: JP2007169033A
Authority: JP
Inventors: 暁仁山田
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2027-06-27
Also published as: JP2008133709A

Description

本発明は、建築用のガラスレンガに関するものである。

ガラスレンガは、化学的耐久性、機械的強度等の特性に優れており、また石材、人工石材の人研、陶板、タイル、着色ガラス等とは異なる新しい独特の外観を呈するデザインを追及する各種の提案がなされている。

耐火性容器内に複数個のガラス粒を充填し、熱処理して融着一体化する、いわゆる集積法によって作製された建築用ガラスレンガは、耐火性容器と接触する面が粗面となり、また、建築用ガラスレンガの中に多くの気泡を含有し、透光不透視となるため、焼成クレーレンガやガラスブロックとは異なった意匠性を有する。そのため、この建築用ガラスレンガは、その透光性を利用して床や壁の躯体に固定し、建築用ガラスレンガと躯体との間に光源（照明）を設置して誘導灯、歩道灯、足元灯の面材として使用されてきた（例えば、特許文献１及び２参照。）。
特開２００２−３３００２号公報特開２００５−３００３３号公報

しかしながら、特許文献に記載の従来の建築用ガラスレンガは、結晶析出により乳白色の色合いを呈するが、図２に並べて示すように、ガラスレンガ１は各個体により色合いにムラを生じることが多く、また色合いを調整するために、シビアな焼成温度管理が要求されるという、問題点を有していた。

本発明は上記事情に着目し、色合いムラのない外観デザインを呈する建築用ガラスレンガを提供することにある。

本発明に係る本発明の建築用ガラスレンガは、透光性ガラス小体と、該ガラス小体に対して０．０１〜０．２質量％のＺｒＳｉＯ _４着色剤が焼結一体化され、肉厚が７ｍｍで波長４００〜７００ｎｍの範囲における平均透過率が１５〜８５％の焼結ガラス体からなり、添加されたＺｒＳｉＯ _４着色剤により、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系色度における色座標のａ＊値が−２．５０〜−０．５０、ｂ＊値が−１．０〜−０．２であって、かつ白色度Ｌ＊値が３５．００〜５５．００を呈するものであることを特徴とするものである。建築用ガラスレンガにおいて、色座標のａ＊値が−２．５０〜−０．５０、ｂ＊値が−１．０〜−０．２であって、かつ白色度Ｌ＊値が３５．００〜５５．００の範囲から逸脱すると、色合いムラのある建築用ガラスレンガになり壁面等を構成する商品としての価値が無くなる。本発明では建築用ガラスレンガとして色合いにムラが無く、透光性ガラス建材としての質感及び存在感を表現する外観デザインを呈するためには、ａ＊値が−２．５０〜−０．５０、ｂ＊値が−１．０〜−０．２であって、かつ白色度Ｌ＊値が３５．００〜５５．００の範囲に収まるものであることが重要である。

また、本発明の建築用ガラスレンガは、着色剤として、ジルコンと呼ばれるＺｒＳｉＯ₄を使用しており、白色度を調整することができる。着色剤の添加量としては、ガラス小体の質量に対して０．０１〜０．２％程度であることが、上記の色彩を呈し、かつガラス小体を焼成する際に、ガラス小体の流動性を悪化されることなく、焼成に支障が生じない点で好ましい。また、他の酸化物着色剤と組み合わせて用いると、多くの彩色が可能となる。

本発明の建築用ガラスレンガとしては、焼成後に、波長４００〜７００ｎｍの範囲において、肉厚７ｍｍで平均透過率が１５〜８５％となる透光性のガラス小体から焼結ガラス体を作製すると、内部で光が散乱し、意匠面からは目にやさしい散乱光が放射されることになるため好ましい。即ち、波長４００〜７００ｎｍの範囲において、肉厚７ｍｍで平均透過率が１５％より低いと、光源からの光がほとんど透過しないため、暗所における意匠面としては殆ど目立たないものとなり、例えば、誘導灯、歩道灯、足元灯等の機能を果たしにくく、平均透過率が８５％を超えると、施工した際、構造材が透けて見え、あるいは光源からの光が直接目に入るからである。

また、本発明の建材用ガラスレンガは、建築物の床面に使用した場合、意匠面が凹凸状であると、雨で濡れても滑りにくく、正反射率が２％以下であると、柔らかな光が放射され目にやさしいため好ましい。

また、本発明の建材用ガラスレンガは、ガラスが、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラスおよびアルミノホウケイ酸ガラスからなる群より選択される一種または二種以上のガラスからなるものであり、熱衝撃に強く、耐薬品性に優れているため、熱処理工程における冷却時の熱衝撃や、激しい気候変化による寒暖差に起因する熱衝撃でも破損することがなく、耐候性に優れている点で、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系あるいはＢ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系のガラスからなることが好ましい。

また、本発明の建材用ガラスレンガは、ガラスに１０²〜１０¹²個／ｋｇの気孔を有していると、波長４００〜７００ｎｍの範囲において、肉厚７ｍｍで平均透過率が１５〜８５％になるため好ましい。すなわち、ガラス物品内部の気孔が、光入射面からガラス物品に入射した光を反射あるいは散乱するため、気孔の量によって平均透過率を調整できるからである。また、本発明の建築用ガラスレンガは、１ｋｇあたり１０²〜１０¹²個の気泡を含有するものであると透光不透視となるため、透光性を有しながら人物や物体を明瞭に視認することができないという、いわゆるプライバシー保護性が得られやすいとともに、ガラスレンガ構築体の背面側に光源を設置した場合、光源からの光がガラスレンガ中の気泡によって散乱されて、意匠面側からあたかもガラスレンガ自体が発光しているように見えるため意匠的に好ましい。気泡の数が１ｋｇあたり１００個よりも少ないガラスからなると上記した効果が得られにくく、１ｋｇあたり１０¹²個よりも多いガラスからなると、肉厚７ｍｍで可視光線の平均透過率が１５％よりも低くなりやすいとともに機械的強度が損なわれやすい。なお、本発明で気泡とは０．０１ｍｍ以上の直径を有するものを指す。

また、本発明の建材用ガラスレンガは、波長４００〜７００ｎｍの範囲において、肉厚７ｍｍで平均透過率が１５〜８５％になれば、分相していても構わない。なお、透光性及び不透視性のバランスの点で平均透過率の好ましい範囲は３０〜８０％、外観等の品位の安定性を考慮すると、さらに好ましくは４０〜６５％である。

建築用ガラスレンガの製造方法は、複数個のガラス小体と、該ガラス小体に対して０．０１〜０．２質量％の着色剤と、該ガラス小体に対して０．０５〜３質量％バインダーとを添加した混合物を混合攪拌して、複数個の着色剤付ガラス小体を作製する工程と、該ガラス小体を耐火容器内に集積して透光ガラス集積層を形成する集積工程と、該透光ガラス集積層を焼成することにより焼結ガラス体を得る焼成工程とを有することを特徴とする。

複数個のガラス小体を作製する混合工程とは、複数個のガラス小体と、ガラス小体に対して０．０１〜０．２質量％の着色剤と、該ガラス小体に対して０．０１〜３質量％のバインダーを添加した混合物を、ミキサーを用いて混合攪拌して、複数個の着色剤付ガラス小体を作製することを意味している。この際に使用するバインダーとしては、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙ−ＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ：ＰＶＡ）等が使用可能であり、その添加量としては、ガラス小体に対して０．０１〜３質量％が適量である。また、ガラス小体に対するバインダーの添加量が０．０１質量％未満であると、ガラス小体への着色剤の付着が不十分になって色合いムラとなり、一方３質量％を超えるとガラス小体がべたついて製造作業性が悪化する。本発明でバインダーの添加量としてはガラス小体に対して０．０１〜３質量％であることが重要である。

透光ガラス集積層を形成するための耐火容器としては、１２００℃以下の温度で軟化変形しない材質が好ましく、ムライト、コージエライト、アルミナセラミックス製等の耐火性容器が好適である。また、耐火性セラミックスシートを使用する場合、ガラスレンガと耐火性容器との離型材として作用するものであれば何ら制限なく使用できるが、特にシリカ、ムライト、アルミナ等のファイバーシートが好ましく、単独あるいは組み合わせて用いてもよい。また、耐火性セラミックスシートを耐火性容器内に施す方法は、シートを箱型にする方法、シートを分割して容器の内壁に設置する方法があるが、前もって容器の内壁にアルミナ等の微粉末をエアースプレー塗装、刷毛塗装、浸漬塗装等の方法による塗布することが、ガラスレンガの融着を防止する上で好適である。

建材用ガラスレンガの製造方法では、７００〜１１００℃、好ましくは８００〜１０００℃で熱処理する。熱処理温度が７００℃より低いと、ガラスの軟化流動が充分に行われず、機械的強度が低くなり、１１００℃を超えると、焼結ガラス体の気孔が少なくなり、可視光の透過率が高くなって、施工時に構造材が透けて見え、また、ガラス小体と離型材との反応性が高くなり、ガラス小体と耐火性容器とが融着しやすくなるため好ましくない。

また、建材用ガラスレンガの製造方法は、ガラスがリボイルする温度範囲内で熱処理すると、ガラス小体の間隙が残存することによって生じる気孔に加えて、リボイルにより焼結ガラス体の内部に新たに気孔が生成されるため好ましい。ガラス内部に溶存していたガスが気孔となってリボイルの現れ始める温度は、ガラスの軟化点よりも約５０℃高い温度である。熱処理温度をさらに上昇させると、それに伴い、ガラス内部での気孔の生成がさらに活発になるが、ガラスの粘度も低下するため、生成した気孔は、次第に大きくなり、浮上してガラスの外部に放出されてしまう。ここでは、ガラスがリボイルする温度範囲とは、ガラス内部に溶存していたガスが気孔となって現れ始めてからガラスの外部に放出されてしまうまでの温度範囲を指し、例えば、Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系ガラスでは、約８００〜１０００℃となる。

上記本発明によれば、透光性ガラス小体、該ガラス小体に対して０．０１〜０．２質量％のＺｒＳｉＯ _４着色剤が焼結一体化され、肉厚が７ｍｍで波長４００〜７００ｎｍの範囲における平均透過率が１５〜８５％の焼結ガラス体からなり、添加されたＺｒＳｉＯ _４着色剤により、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系色度における色座標のａ＊値が−２．５０〜−０．５０、ｂ＊値が−１．０〜−０．２であって、かつ白色度Ｌ＊値が３５．００〜５５．００を呈する色調ムラのない建築用ガラスレンガを提供することができる。

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明の実施形態を説明する。

本実施例に係る建材用ガラスレンガ１０は、２００ｍｍ×１００ｍｍ×１５０ｍｍの寸法を有し、質量％で、ＳｉＯ₂ ７０．２％、Ａｌ₂Ｏ₃ ５．４％、Ｂ₂Ｏ₃ １３．５％、ＣａＯ０．５％、ＢａＯ１．５％、Ｎａ₂Ｏ６．７％、Ｋ₂Ｏ２．２％の組成を有する最大３０ｍｍの薄片状のガラス小体に対してＺｒＳｉＯ₄を０．０５％添加して焼結一体化された焼結ガラス体からなるものであり、その内部に約５×１０⁴個／ｋｇの割合で気孔を有しているため、肉厚が７ｍｍで波長４００〜７００ｎｍの範囲における平均透過率が３０％であって、図１に示すような外観を呈するものである。また、建材用ガラスレンガ１０は、３０〜３８０℃における平均熱膨張係数が５５×１０^-7／Ｋであり、熱衝撃に強く、かつ耐薬品性に優れているものでもある。厚さ１００ｍｍ前後の実際のガラスレンガでの平均透過率は数％程度になるので、反対側の構造材等が透けて見えることがなく、意匠的に好ましい。

本実施例に係る建材用ガラスレンガ１０は、焼結ガラス体のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系色度における色座標のａ＊値が−１．２、ｂ＊値が−０．５であって、かつ白色度Ｌ＊値が４４．５である、淡く緑掛かった白色を呈するものであるため、図１に並べて示すように、色合いが一定でムラのない意匠面を有するものである。

それに対し、比較例としての結晶析出による着色方法で作製した従来のガラスレンガ１は、温度の影響を受けて結晶析出の程度に差異により、色合いにムラが生じるので、図２に並べて示すように、製品であるガラスレンガ１、１間の色合いのムラが顕著である。

次に、本発明の建築用ガラスレンガ１０を製造する方法を説明する。

上記本発明の建築用ガラスレンガ１０を製造する場合、まず、質量％で、ＳｉＯ₂ ７０．２％、Ａｌ₂Ｏ₃ ５．４％、Ｂ₂Ｏ₃ １３．５％、ＣａＯ０．５％、ＢａＯ１．５％、Ｎａ₂Ｏ６．７％、Ｋ₂Ｏ２．２％の組成を有する最大３０ｍｍの薄片状の透光性ガラス小体を作製する。このガラス小体に対して着色剤としてＺｒＳｉＯ₄を０．０５質量％添加し、またバインダーとしてＰＶＡをガラス小体に対して約１％添加した混合物を混合攪拌して、複数個の着色剤付ガラス小体を作製するする。次に内寸が２００×１００×１５０ｍｍのコージエライト製容器の内壁に、アルミナのスラリーを刷毛で塗布し、放置乾燥させた後、ＳｉＯ₂ ５２質量％、Ａｌ₂Ｏ₃ ４２質量％、有機バインダー６質量％のセラミックファイバーシートを容器の寸法に加工し、容器の内壁面に載置した。次いで、その耐火性容器内に、表面に着色剤を貼付した透光性ガラス小体を積層して透光ガラス集積層とし、９５０℃で５時間熱処理して、１９７×９７×６０ｍｍのブロック状の焼結ガラス体からなる建築用ガラスレンガ１０を得た。

得られた建築用ガラスレンガ１０は、図１に示すように、焼結ガラス体のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系色度における色座標のａ＊値が−２．５０〜−０．５０、ｂ＊値が−１．０〜−０．２であって、かつ白色度Ｌ＊値が３５．００〜５５．００の範囲内のａ＊値が−１．２、ｂ＊値が−０．５であって、かつ白色度Ｌ＊値が４４．５の淡く緑掛かった白色を呈するものであり、色合いムラのない均質な意匠面を有するものになった。

気孔量は、作製したガラス塊を約３０×３０×１０ｍｍに切断し、その質量を測定し、次いで、その中に存在する気孔数をカウントし、単位質量当たりの個数に換算して求めた。

また、３０〜３８０℃における平均熱膨張係数は、株式会社リガク製の熱機械分析装置（ＢｒｕｋｅｒＡＸＳ社製ディラトメータ）にて測定した。波長４００〜７００ｎｍの範囲における、肉厚７ｍｍでの平均透過率は、光学研磨された２０×２０×７ｍｍの試料を作製し、株式会社島津製作所製の分光光度計（ＵＶ２５００ＰＣ）で測定した。

本発明によれば、透光性ガラス小体が焼結一体化され、肉厚が７ｍｍで波長４００〜７００ｎｍの範囲における平均透過率が１５〜８５％の焼結ガラス体からなり、添加された着色剤により、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系色度における色座標のａ＊値が−２．５０〜−０．５０、ｂ＊値が−１．０〜−０．２であって、かつ白色度Ｌ＊値が３５．００〜５５．００を呈するガラスレンガ以外の色調ムラのないガラス物品も提供することができる。

本発明の建材用ガラスレンガを並べた写真。従来の建材用ガラスレンガを並べた写真。

符号の説明

１従来のガラスレンガ
１０ガラスレンガ

Claims

透光性ガラス小体と、該ガラス小体に対して０．０１〜０．２質量％のＺｒＳｉＯ _４着色剤が焼結一体化され、肉厚が７ｍｍで波長４００〜７００ｎｍの範囲における平均透過率が１５〜８５％の焼結ガラス体からなり、添加されたＺｒＳｉＯ _４着色剤によりＬ＊ａ＊ｂ＊表色系色度における色座標のａ＊値が−２．５０〜−０．５０、ｂ＊値が−１．０〜−０．２であって、かつ白色度Ｌ＊値が３５．００〜５５．００を呈することを特徴とする建築用ガラスレンガ。
１０ ^２〜１０ ^１２個／ｋｇの気孔を有することを特徴とする請求項1に記載の建築用ガラスレンガ。