説明

ガラスセラミックプレート及びその製造方法

【課題】本発明は、特に加熱体をカバーすることを目的とする、ケイ素、アルミニウム、リチウムの酸化物ベースのガラスセラミックプレートに関する。
【解決手段】本発明に従うと、前記プレートは少なくとも50%のくもりを呈する。本発明は同様に、このようなプレートの製造方法にも関する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
ガラスセラミックプレート及びその製造方法本発明は、特に加熱体をカバーすることを目的とするガラスセラミックプレートに関する。より特定的に言うと、本発明は、加熱調理用プレートとして利用されるガラスセラミックプレートに関する。このような加熱調理用プレートは、特にハロゲン又は放射発熱源といった下接する加熱体を有する。
【背景技術】
【0002】
下接する加熱体を伴う調和用プレートとして利用できるためには、ガラスセラミックプレートは、次のような一定数の基準を満たさなくてはならない:
− 一方では、このプレートは、下接する加熱体(単複)の少なくとも一部分をマスキングするため及び作動中にこの下接加熱体(単複)によってユーザーが目のくらみを起こさないようにするため充分に低いものであると同時に、安全性を目的としてユーザーが作動状態の加熱体(単複)を視覚的に検出できるようにするほど充分に高い、可視光線領域の波長内での透過率を呈していなくてはならず:
− 他方では、加熱及び調理の効率を最適化するべく、このプレートは赤外線の領域の波長内で高い透過率をもたなくてはならない。
【0003】
現在、市場には、その外観により区別することのできる2つのタイプのプレート、すなわち透明な褐色な外見をもつプレート及び半透明の白色の外見をもつプレートが存在する。
【0004】
上記第1のタイプは、結びつけられた下接要素が、ハロゲン又は放射発熱源といった加熱体である場合に利用できる。又上記第2のタイプの方は、専ら誘導による加熱手段のみに結びつけられる。
【0005】
現在、市場の需要は、ガラスセラミックプレートの新しい外見、特に厨房家具と調和のとれた外見を志向している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、現在の市場需要に応え、放射又はハロゲン加熱体といったような下接する加熱体の利用と相容性ある状態にとどまる外見及び光学特性をもつ新しいタイプのガラスセラミックプレート(結晶化ガラス)を提案することにある。
【0007】
このため、本発明の目的は、特に加熱体をカバーするための、ケイ素、アルミニウム、リチウムの酸化物ベースのガラスセラミックプレートにある。本発明に従うと、前記プレートは、少なくとも50%のくもりを呈する。くもり(flou)は、光の拡散レベルを測定するものであり、本発明の枠内では、550nmに等しい波長での全透過率に対する拡散透過率の比として定義づけされる、ということを喚起しておく。
【0008】
好ましくは、くもりは70%、有利には90%を上回る。
【0009】
1つの有利な特徴に従うと、本発明に従ったプレートは、5%〜40%の間、特に5〜10%、好ましくは6〜9%の間に含まれた光透過率TLを呈する。
【0010】
本発明によりこのように提案されたガラスセラミックプレートは、提起された問題に応えるものである。
【0011】
もう1つの特徴に従うと、本発明に従ったプレートは、好ましくは唯一のものである結晶相として、個々の晶子サイズが有利には100nm未満であるβ−スポジューメンの結晶固溶体を含んでいる。
【0012】
有利には、本発明に従ったプレートは、20℃〜700℃の温度領域内で15・10-7/℃未満、特に9・10-7/℃に等しい線形膨張率を示す。
【0013】
・上述のプレートは同様に基本的に重量百分率で表わした組成として、
SiO2 63〜70
Al23 18〜22
Li2O 2.5〜4.5
という酸化物を有することを特徴とする。
【0014】
本発明は同様に、特に加熱体をカバーすることを目的とするケイ素、アルミニウム、リチウムの酸化物ベースのガラスセラミックプレートの製造方法において、ガラスプレートの結晶化サイクルを少なくとも1回行ない、このサイクルには、β−石英結晶相にたどりつく温度Tで持続時間tの結晶化段階が含まれる方法をも目的としている。
【0015】
本発明の方法に従うと、持続時間t及び/又は温度Tとの関係において少なくとも5%それぞれ増大させられた持続時間t’及び/又は温度T’での熱処理サイクルが実施される。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の第1の変形形態に従うと、T'−Tの差は少なくとも40℃であり、好ましくは100℃に等しい。
【0017】
本発明の第2の変形形態に従うと、t'−tの差は少なくとも15分である。
【0018】
最後に、本発明は、前述の方法を実施するために用いられるガラス組成物において、重量百分率で、
SiO2 63〜70
Al23 18〜22
Li2O 2.5〜4.5
という酸化物を含むことを特徴とする組成物にも関する。
【0019】
本発明の枠内では、かかるガラス組成物を利用する場合、得られるプレートはほぼ「乳白色の」外見をもつ。
【0020】
当然のことながら、望まれる効果すなわち拡散性の外見を変更することなく、ガラス組成物にあらゆる種類の着色酸化物を付加することができる。
【0021】
実際、本発明者は、予期せぬ形でガラスセラミックプレートのこの拡散性の外見が、唯一の結晶相としてのβ−スポジューメン結晶の存在に起因するものであることを発見した。今日まで、当業者の間では、このような相は必然的にガラスセラミックプレートに半透明な外見を付与すると考えられてきた。
【0022】
本発明によって提案されているガラスセラミックプレートは、本発明が特に目的としているもの以外の加熱調理及び/又は高温維持装置において利用できるものであり、このその他の装置は、例えば誘導によるかつ/又はガスによる加熱手段といった、放射又はハロゲン加熱体以外の加熱手段を含んでいる。
【0023】
当然のことながら、本発明に従ったガラスセラミックプレートは同様に、混合加熱調理装置すなわち、例えば放射、ハロゲンといった少なくとも1つの加熱体及び少なくとも1つの大気圧ガスバーナ及び/又は少なくとも1つの誘導式加熱手段といった、その直接的及び間接的伝達による少なくとも2つの異なる熱源を含む装置においても利用可能である。
【0024】
この変形形態においては、このときプレートは、加熱体をカバーするための少なくとも1つのゾーン及び大気圧ガスバーナを収容するための少なくとも1つの開口部及び/又は誘導式加熱手段をカバーするための少なくとも1つのゾーンを有する。
【0025】
1997年5月20日付で提出された特許出願第FR97061114号の中で記述されているように、この開口部を細工し、これがプレートの局所的変形の頂部にくるようにすることも考えられる。
【0026】
その他の詳細及び有利な特徴は、制限的な意味の無い本発明に従ったガラスセラミックプレートの実施例に関する以下の記述から明らかになることだろう。
【0027】
まず第1に、本発明に従った例1〜5に関連するガラスセラミックプレートが全て同じ組成をもつことを明記しておく。
【0028】
この組成には、重量百分率で以下の酸化物が含まれる。
【0029】
SiO2 69.05
Al23 18.90
Li2O 3.3
MgO 0.9
ZnO 1.55
BaO 0.75
2O 0.1
TiO2 2.6
ZrO2 1.75
As23 0.9
Na2O 0.2
上述の組成をもつガラスは、最終寸法56.5cm×56.5cm×0.4cmのガラスプレートをその中から切りとる条片である1本のガラス条片を圧延できるような量で、1650℃前後で溶融させられる。
【0030】
これらのガラスプレートは、それ自体既知の要領で、通常結晶化サイクルに従って結晶化格子上で結晶化される。この結晶化サイクルは、既知の要領で以下の段階を含む。
a) 一般にガラス転移領域の付近にある核形成領域までの、50〜80°/分の割合での温度の上昇;
b) 約20分での核形成範囲(670〜800℃)の横断;
c) 900〜960℃の間に含まれた結晶化段階の温度Tに至るまでの、15〜30分以内での温度上昇;
d) 10〜25分の時間tの間の結晶化段階の温度Tの維持;
e) 大気温に至るまでの急速な冷却。
【0031】
本発明の枠内では、SiO2−Al23−Li2Oベースのガラスプレートの結晶化サイクルは、その終了時点でSiO2−Al23−Li2Oベースのガラスプレートがβ−石英結晶相を含むことになるような1つの段階を含む熱処理サイクルである、ということに留意されたい。
【実施例】
【0032】
本発明に従いかつ例1〜5に関連するガラスセラミックプレートを実施するためには、以下の手順に従う:
例1
以下の段階で行なうことにより、熱処理サイクルを実施する;
− 厳密に同じ要領で、上述の結晶化サイクルの段階a)、b)、c)、d)、e)を1回;
− 厳密に同じ要領で、上述の結晶化サイクルの段階a)、b)、d)、e)を1回;
− d)及びe)の段階に先立ち、約1050℃の温度T'に至るまで15〜30分間で温度を上昇させる段階c')。
例2、3及び4
これらの例の各々について、以下の段階を行なうことにより、熱処理サイクルを実施する: − 上述の結晶化サイクルの段階a)、b)及びc)を、厳密に同じ要領で1回;
− 段階e)に先立って、 − それぞれ約1050、1060、1070℃の温度T'に至るまで15〜30分間で温度を上昇させる段階c'); − 時間tとの関係において少なくとも15分だけ増大させた時間t'の間、温度T’を維持する段階d')。
例5
厳密に同じ要領で、上述の結晶化サイクルの段階a)、b)、c)、d)及びe)を9回行なうことにより、1回の熱処理サイクルを実施する。
例6及び7
比較例6及び7は、それぞれEUROKERA社及びNIPPON ELECRICGLASS(NEG)社から市販されている、それぞれ透明褐色及び半透明白色の外見をもつ、工業的条件下で生産された技術的現状に従ったガラスセラミックプレートに関するものである。
【0033】
例1〜5に関連するガラスセラミックプレートは全て、「乳白色」の外見をもつ。
【0034】
例3〜5に関連する各々のガラスセラミックプレートについて、結晶学的、熱的及び機械的な測定及び特徴づけ試験を行なった;
1) まず最初に、X線回折による分析を行なった。全てのプレートは唯一の結晶相をしてβ−スポジューメン結晶の固溶体を有することがわかった。
【0035】
この技術を用いて、以下の表1に示されたサイズである、これらの結晶の個々の晶子のサイズを測定した;
2) プレートに、約700℃の温度差を受けさせることにより熱衝撃試験を実施した。いかなる破損も現われなかった。大気温と700℃の間で示差膨張計を用いて熱膨張を測定した。
3) 実験室試験の間に変形を測定した。プレートは、熱処理サイクルがひとたび実施された時点で、35cm×50cmの寸法に切断され、機械装置の定盤タイプのサポート上に置かれる。変形は、対角線の2点の間の上向き勾配偏差つまり、フィーラタイプの機械的手段を用いて測定される偏差の最大値である。我々は、実験室条件内で測定された0.6mmより小さい変形が工業的条件下での製造にとって受容できるものであると考えている。
【0036】
最後に、破壊係数(M.D.R.)を測定した。まず最初にプレートをつや出しし次に制御された粒度をもつ研磨剤で研磨した。その後これらを3ボールサポート上に置き、破断が得られるまで軸方向応力に付した。
【0037】
実施された測定及び試験の結果は以下の表1の中にまとめられている。
【0038】
【表1】

【0039】
最後に、本発明に従った例1〜5ならびに比較例6及び7に関連するガラスセラミックプレートの分光測光値を測定した。
【0040】
例1〜5に関連するプレートの測定が、互いに平滑で平行な面で行なわれたことをここに明記しておく。
【0041】
同様に、(0.38μmと0.78μmの間で積分された)可視光線の波長の領域内の光透過率TL及びくもりH(これについてはここでそれが550nmに等しい波長での全透過率と拡散透過率の間の比に等しいということを喚起しておきたい)の測定が、光源D15に従って行なわれたということも明記する。
【0042】
最後に、(0.78μmと2.15μmの間で積分された)赤外線透過TIRの測定がISO規格9050に従って行なわれたということを明記する。
【0043】
厚み4mmで積分された値は、以下の表2に百分率で表わされている。
【0044】
【表2】

【0045】
上記表2から、視覚的に本発明に基づくプレートが先行技術に従ったプレートと大幅に異なり、光透過率TLとくもりHの著しい増大が見られること、そして本発明のプレートが、下接する加熱体の利用と全く相容性ある赤外線内での透過率を呈することが、明確にわかる。
【0046】
なお、この相容性は、沸とう時間試験により、確証されている。これらの試験は、15±2℃の温度の水1リットルをなべに満たし、次にこのなべを、放射又はハロゲン加熱体がその下で作動状態になっているガラスセラミックプレート上に置き、最後に水が20℃から98℃の温度に達するための時間を読みとることから成る。例1〜5に関連するガラスセラミックプレート全てについて読取られた時間は、比較例6及び7について読取られた時間とほぼ同一である。
【0047】
当然のことながら、本発明の枠から逸脱することなく、上述のガラスセラミックプレート及び製造方法に対し、数多くの修正を加えることができる。かくして、累加的に又は代替的に、例えばプレートの2つの面のうちの少なくとも1つの面の表面のテクスチャード加工の修正などといったもう1つの手段により、上述の方法に従ってガラスセラミックプレート内で得られる光拡散レベルを増大させることも可能である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
特に加熱体をカバーすることを目的とする、ケイ素、アルミニウム、リチウムの酸化物ベースのガラスセラミックプレートにおいて、50%以上の、好ましくは70%を上回り、有利には90%を上回るくもりを呈することを特徴とするガラスセラミックプレート。
【請求項2】
2.5〜40%、特に5〜10%、好ましくは6〜9%の間に含まれる光透過率TLを呈することを特徴とする請求項1に記載のプレート。
【請求項3】
結晶相として、β−スポジューメンの結晶固溶体を有することを特徴とする1又は2に記載のプレート。
【請求項4】
唯一の結晶相として、β−スポジューメンの結晶固溶体を有することを特徴とする請求項3に記載のプレート。
【請求項5】
β−スポジューメンの結晶の個々の晶子のサイズが100nm未満であることを特徴とする請求項3又は4に記載のプレート。
【請求項6】
20℃〜700℃の温度領域内で15・10-7/℃未満、特に9・10-7/℃に等しい熱膨張率を示すことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のプレート。
【請求項7】
基本的に重量百分率で表わした組成として、
SiO2 63〜70
Al23 18〜22
Li2O 2.5〜4.5
という酸化物を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のプレート。
【請求項8】
特に加熱体をカバーすることを目的とするケイ素、アルミニウム、リチウムの酸化物ベースのガラスセラミックプレートの製造方法において、ガラスプレートの結晶化サイクルを少なくとも1回行ない、このサイクルには、β−石英結晶相にたどりつく温度Tで持続時間tの結晶化段階が含まれる方法であって、持続時間t及び/又は温度Tとの関係において少なくとも5%それぞれ増大させられた持続時間t’及び/又は温度T’での熱処理サイクルを実施することを特徴とする製造方法。
【請求項9】
T'−Tの差が少なくとも40℃であり、好ましくは100℃に等しいことを特徴とする請求項8に記載の方法。
【請求項10】
t'−tの差が少なくとも15分であることを特徴とする請求項8又は9に記載の方法。
【請求項11】
重量百分率で、
SiO2 63〜70
Al23 18〜22
Li2O 2.5〜4.5
という酸化物を含むことを特徴とする請求項8〜9のいずれか1項に記載の方法を実施するために利用されるガラス組成物。
【請求項12】
請求項1〜7のいずれか1項に記載のガラスセラミックプレート、放射又はハロゲン加熱体といった単数又は複数の加熱体及び/又は単数又は複数の大気圧ガスバーナー及び/又は単数又は複数の誘導式加熱手段、を有する加熱調理及び/又は高温維持装置。

【公開番号】特開2012−83101(P2012−83101A)
【公開日】平成24年4月26日(2012.4.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−248674(P2011−248674)
【出願日】平成23年11月14日(2011.11.14)
【分割の表示】特願2008−121689(P2008−121689)の分割
【原出願日】平成10年7月29日(1998.7.29)
【出願人】(504374919)ユーロケラ ソシエテ オン ノーム コレクティフ (16)
【Fターム(参考)】