JPH1025121A

JPH1025121A - 焼結ガラス物品及びその製造方法

Info

Publication number: JPH1025121A
Application number: JP19538196A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Hashibe; 吉夫橋部
Original assignee: Crystal Kurei Kk; Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Crystal Kurei Kk; Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 1996-07-04
Filing date: 1996-07-04
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【課題】ソーダ石灰ガラスを使用した場合でも、白華
物が発生することのない焼結ガラス物品とその製造方法
を提供する。【解決手段】非晶質ガラスからなる生地に、骨材とし
て粘土鉱物及びセラミックスが分散してなることを特徴
とする。このような焼結ガラス物品を製造する方法とし
ては、非晶質ガラス粉末、粘土鉱物粉末及びセラミック
粉末の混合物を水分調整して混練し、プレス成型した
後、１０００〜１１００℃で焼成すればよい。

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、床材等の化粧材として使用される焼結ガラス物品と
その製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ソーダ石灰ガラス等の非晶質ガラス粉末
と、カオリン、ベントナイト等の粘土鉱物粉末を混練、
成型し、焼成することによって得られる焼結ガラス物品
は、機械的強度が高く、また光沢のあるガラス生地と陶
磁器様の粘土鉱物部分とが混在した新規な外観を呈する
材料である。しかも非晶質ガラス粉末として廃棄ガラス
が使用できるために資源の有効利用が可能である。また
原料コストが安いことに加え、焼成後の変形がないため
に後加工が不要であり、安価に製造できることから、近
年、外壁材、内壁材、床材等の化粧材として注目されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の焼
結ガラス物品のうち、特にソーダ石灰ガラスを使用した
ものは、施工後、表面に白華物と呼ばれる結晶（Ｎａ₂
ＳＯ₄ ）が析出し、外観を損ねるという欠点がある。

【０００４】本発明の目的は、ソーダ石灰ガラスを使用
した場合でも、白華物が発生することのない焼結ガラス
物品とその製造方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は種々の検討を
行った結果、骨材として使用される粘土鉱物の一部をア
ルミナ等のセラミック粉末で置き換えることにより、上
記目的が達成できることを見いだし、本発明として提案
するものである。

【０００６】即ち、本発明の焼結ガラス物品は、非晶質
ガラスからなる生地に、骨材として粘土鉱物及びセラミ
ックスが分散してなることを特徴とする。

【０００７】また本発明の焼結ガラス物品の製造方法
は、非晶質ガラス粉末、粘土鉱物粉末及びセラミック粉
末の混合物を水分調整して混練し、成型した後、焼成す
ることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明者は、焼結ガラス物品における白華物の
発生メカニズムを詳細に調査した結果、次のような事実
が明らかになった。

【０００９】つまり粘土鉱物には吸水性があるため、水
分をガラス物品中に取り込み易い。特に粘土鉱物の含有
量が多いと、粘土鉱物を通して水分が裏面から表面へと
吸い上げられる。ところで粘土鉱物は不純物としてイオ
ウ成分を多く含んでおり、これが水分中に硫酸イオンと
して溶出する。また粘土鉱物とガラス生地の界面では、
吸い上げられた水分にガラス中のナトリウム成分が溶出
する。硫酸イオンとナトリウムイオンを含む水分は、物
品表面まで吸い上げられて濃縮し、水分が蒸発して白色
の結晶（Ｎａ₂ ＳＯ₄ ）が析出する。この結晶が白華物
である。

【００１０】従って、白華物の発生を防止するために
は、ガラス物品の吸水率を低下させることが必要であ
る。そのためには、粘土鉱物の含有量を低減し、またで
きる限り高温で焼成して緻密化すればよい。そこで本発
明の焼結ガラス物品は、粘土鉱物の一部を、吸水性がな
く、ガラスとの反応性が粘土鉱物よりも小さいセラミッ
ク粉末で置き換えることにより、ガラス物品の吸水率を
低減させ、白華物の原因となる硫酸イオンやアルカリイ
オンの溶出を抑制する。

【００１１】本発明の焼結ガラス物品において、生地と
なる非晶質ガラスは、ソーダ石灰ガラスに限定されるも
のではなく、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス等、他の種々
のガラスが使用できる。非晶質ガラス成分のガラス物品
に占める割合は、重量％で４０〜９０％、特に５０〜８
０％が好適である。

【００１２】骨材として含まれる粘土鉱物には、カオリ
ン、ベントナイト等が使用できる。特に、カオリンとベ
ントナイトを重量比で１：２〜４：１の割合で併用する
ことが望ましい。また粘土鉱物成分のガラス物品に占め
る割合は重量％で５〜３０％、特に５〜２５％が好まし
い。

【００１３】また粘土鉱物とともに骨材として含まれる
セラミックスには、吸水性がないもの、例えばアルミ
ナ、ムライト、コージエライト、ジルコニア、ジルコン
等から選ばれる１種又は２種以上が使用可能である。な
おセラミック成分のガラス物品に占める割合は、重量％
で５〜４０％、特に５〜３０％が好適である。

【００１４】なお本発明の焼結ガラス物品は、結晶化ガ
ラスや無機顔料を含有していてもよい。この場合、結晶
化ガラスのガラス物品に占める割合は、４０重量％以下
が適当である。また無機顔料の添加量は、生地成分に対
して０．１〜２５重量％程度が適当である。

【００１５】次に本発明の焼結ガラス物品を製造する方
法を説明する。

【００１６】まず、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウ
ケイ酸ガラス等からなる非晶質ガラス粉末を用意する。
ガラス粉末の平均粒径は２ｍｍ以下であることが好まし
い。またこれらのガラス粉末には板ガラス、瓶ガラス等
の廃棄ガラスを利用してもよい。

【００１７】また粘土鉱物粉末を用意する。粘土鉱物と
しては、特にカオリンとベントナイトを重量比で１：２
〜４：１の割合で用いることが望ましい。粘土鉱物は、
骨材であるとともに、成型時のバインダーとしての役割
を果たす。またガラス物品の外観に模様を形成する働き
がある。なお粘土鉱物は造粒して用いることが望まし
く、その平均粒径は１ｍｍ以下であることが好ましい。

【００１８】またセラミック粉末を用意する。セラミッ
ク粉末の平均粒径は、４０μｍ以下であることが好まし
い。セラミック粉末としては、吸水性がなく、しかもガ
ラスとの反応性が粘土鉱物より小さいもの、例えばアル
ミナ、ムライト、コージエライト、ジルコニア、ジルコ
ン等から選ばれる１種又は２種以上が使用できる。特に
アルミナ、ムライト及びジルコニアは、ガラスとの反応
性が極めて低いために好ましいものである。なお、ガラ
スとの反応性が小さいものがよいとした理由は次の通り
である。つまり、ガラスとの反応性が小さいほど、焼成
時にガラスの流動性を抑制して形状を維持する効果が高
くなる。一方、粘土鉱物は反応性が高いため、これより
反応性の低いセラミック粉末を骨材として併用すること
により、より高温で焼成でき、緻密な焼結体が得られ
る。

【００１９】次いで、非晶質ガラス粉末、粘土鉱物及び
セラミック粉末を所定の割合で混合し、水分調整して混
練する。ガラス粉末、粘土鉱物及びセラミック粉末の混
合割合は、重量百分率で、非晶質ガラス粉末４０〜９０
％（好ましくは５０〜８０％）、粘土鉱物粉末５〜３０
％（好ましくは５〜２５％）、セラミック粉末５〜４０
％（好ましくは５〜３０％）が適当である。非晶質ガラ
ス粉末が４０％より少ないと緻密な焼結体が得難くなっ
て機械的強度の低下や吸水率の上昇を招き、９０％より
多いと焼成時に流動して変形し易くなる。粘土鉱物粉末
が５％より少ないと成型が困難になり、３０％より多い
とガラス物品の吸水率が著しく上昇して白華物が非常に
起こり易くなり、また緻密な焼結体が得難くなる。セラ
ミック粉末が５％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し易くなり、４０％より多いと
緻密な焼結体が得難くなる。なおこれらの粉末を混練す
るに当たり、成型性を良くするために水分調整するが、
このとき添加する水分量は２〜１０重量％程度が好まし
い。また粉末の混合時又は混練時に、結晶化ガラス粉末
や結晶性ガラス粉末、或いは無機顔料粉末を添加しても
よい。この場合、結晶化ガラス粉末や結晶性ガラス粉末
の粉末全体に占める割合は、４０重量％以下が適当であ
り、また無機顔料粉末の添加量はガラス粉末全体に対し
て０．１〜２５重量％の範囲が好適である。

【００２０】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
の方法が使用できる。

【００２１】その後、成型体を焼成する。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。そしてさらに高温になると、ガ
ラス粉末が軟化して粘土鉱物やセラミック粉末と一体化
し、非晶質ガラスからなる生地中に、粘土鉱物やセラミ
ックスが分散して存在する焼結ガラス物品が得られる。
なお焼成は、１０００〜１１００℃の温度域で行うこと
が好ましい。その理由は、この温度域ではガラス粉末は
軟化して粘土鉱物やセラミック粉末と緻密に融着一体化
するが、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
ス粉末が十分に軟化しないために成型体が緻密化し難
く、一方焼成温度が高すぎるとガラス粉末が軟化し過ぎ
て成型体が変形してしまう可能性が高い。

【００２２】

【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明
を説明する。

【００２３】（実施例１）まず廃棄ガラス片（ソーダ石
灰ガラス：重量％でＳｉＯ₂ ７０％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ２
％、ＣａＯ１２％、ＭｇＯ１％、Ｎａ₂ Ｏ１４
％、Ｋ₂ Ｏ１％）をロールクラッシャーにて粉砕し、
粒径が２ｍｍ以下の非晶質ガラス粉末を得た。

【００２４】また粘土鉱物粉末としてカオリン造粒物及
びベントナイト造粒物（何れも粒径１ｍｍ以下）を、さ
らにセラミック粉末としてアルミナ粉末（平均粒径３０
μｍ以下）を用意した。

【００２５】次に、重量％で非晶質ガラス粉末７０％、
カオリン造粒物１０％、ベントナイト造粒物１０％、ア
ルミナ粉末１０％の割合で混合し、さらに約５重量％の
水を加えて混練した。

【００２６】続いてこの混練物をプレス機にて成型し、
２００×１００×６０ｍｍの大きさの成型体を得た。

【００２７】その後、成型体を焼成炉に入れ、１時間に
６０℃の速度で昇温し、１０３０℃で２時間保持するこ
とによって焼結させた。

【００２８】このようにして得られた試料（焼結ガラス
物品）は、焼成による変形が認められなかった。また光
沢のある透明なガラス生地中に、褐色で陶器様の粘土鉱
物とアルミナが均一に分散した外観を呈していた。

【００２９】次に試料の吸水率をＪＩＳ−Ａ−５２０９
に従って測定したところ、０．２％以下であった。また
試料を屋外に放置して５日間暴露試験を行ったところ、
白華物の発生は認められなかった。

【００３０】（実施例２）実施例１と同様にして、非晶
質ガラス粉末、カオリン造粒物、ベントナイト造粒物及
びアルミナ粉末を用意し、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
粉末に対して０．７重量％の割合で添加して混練した。

【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
６０℃の速度で昇温し、１０３０℃で２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試料は、焼成によ
る変形が認められず、また光沢のある透明なガラス生地
中に、黒色で陶器様の粘土鉱物及びアルミナが均一に分
散した外観を呈していた。

【００３４】次に実施例１と同様にして、試料の吸水率
を測定したところ、０．６％であり、また暴露試験の結
果、白華物の発生は認められなかった。

【００３５】（比較例１）重量％で非晶質ガラス粉末７
０％、カオリン造粒物２０％、ベントナイト造粒物１０
％の割合で混合し、実施例１と同様にして水分調整して
混練し、成型後、焼成した。

【００３６】得られた試料は、吸水率が１％であり、ま
た暴露試験の結果、白華物が生じなかったものの、ガラ
スが流動し過ぎて焼成後に変形が生じ、また離型性も悪
く、製品として使用できないものであった。これはアル
ミナを含まないため、骨材としての能力が不足したもの
と思われる。

【００３７】なお、焼成温度を９６０℃に変更して試料
を作製したところ、焼成による変形は認められなかった
が、吸水率が４．２％と高かった。これは、焼成温度が
低いため、十分に緻密な焼結体になっていないためと考
えられる。

【００３８】（比較例２）重量％で非晶質ガラス粉末５
０％、カオリン造粒物３０％、ベントナイト造粒物２０
％の割合で混合し、実施例１と同様にして水分調整して
混練し、成型後、焼成した。

【００３９】このようにして得られた試料は、焼成によ
る変形が認められず、また光沢のある透明なガラス生地
中に褐色で陶器様の粘土鉱物が均一に分散しており、実
施例１と同様の外観を呈していた。しかしながら、吸水
率を測定したところ４％と高かった。これは粘土鉱物の
含有量が多いことに原因があると考えられる。さらに暴
露試験を行った結果、一昼夜で著しい白華物が生じた。
なお白華物をＸ線回折にて同定したところ、Ｎａ₂ ＳＯ
₄ であった。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の焼結ガラ
ス物品は、吸水率が非常に低く、白華物が生じ難いもの
である。また、機械的強度が高く、しかも光沢を有する
非晶質ガラス生地中に陶磁器様の粘土鉱物及びセラミッ
クスが混在した趣のある外観を呈するため、建築物の外
壁材、内壁材、床材等の化粧材として好適である。

【００４１】また本発明の方法によれば、吸水率が非常
に低く、白華物が起こり難い焼結ガラス物品を安価に製
造することが可能である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非晶質ガラスからなる生地に、骨材とし
て粘土鉱物及びセラミックスが分散してなることを特徴
とする焼結ガラス物品。
【請求項２】重量百分率で、非晶質ガラス成分４０〜
９０％、粘土鉱物成分５〜３０％、セラミック成分５〜
４０％からなることを特徴とする請求項１の焼結ガラス
物品。
【請求項３】非晶質ガラス粉末、粘土鉱物粉末及びセ
ラミック粉末の混合物を水分調整して混練し、成型した
後、焼成することを特徴とする焼結ガラス物品の製造方
法。
【請求項４】非晶質ガラス粉末、粘土鉱物粉末及びセ
ラミック粉末の混合割合が、重量百分率で、非晶質ガラ
ス粉末４０〜９０％、粘土鉱物粉末５〜３０％、セラミ
ック粉末５〜４０％であることを特徴とする請求項３の
焼結ガラス物品の製造方法。