説明

ガラスレンガ及びその製造方法

【課題】新たな外観を呈する建築用ガラスレンガとその製造方法を提供する。
【解決手段】建築用ガラスレンガ10は、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、着色剤により、他の領域に対して、色調差がL*a*b*表色系色度でa*値が0.1、b*値が0.2、白色度L*値が4.0以上であるように着色された着色透光領域10a、10bが形成されるものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、建築用のガラスレンガ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。)。また、特許文献3には、廃光学ガラスを使用したガラスレンガが開示されている。さらに、特許文献4には、熱膨張係数差が±10×10-7/Kの範囲内で色の異なる2種以上のガラス粗粒及び/又は粉末を所定の色模の結晶化ガラス物品が開示されている。
【特許文献1】特開2002−33002号公報
【特許文献2】特開2005−30033号公報
【特許文献3】特開2002−53323号公報
【特許文献4】特開平6−135740号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1、2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、色調にムラを生じやすく、シビアな温度管理が要求されるという、問題点を有している。また、特許文献3に開示の従来のガラスレンガは、廃ガラスを溶融して成型するので、形状と気泡のコントロールの両立には不向きであるという、問題点を有している。また、特許文献4に開示の色模様入り結晶化ガラス物品は、色の異なる2種以上の色模様部分の熱膨張係数差が±10×10-7/Kの範囲内であるが、熱膨張係数は90×10-7/Kと大きく、屋外で使用時に熱衝撃により破損する虞がある。
【0005】
本発明は上記事情に着目し、色調や形状などの外観デザインのコントロールが容易であり、屋外使用も可能であって、かつ新たな外観デザインを呈する建築用ガラスレンガとその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る建築用ガラスレンガは、透光性ガラス小体が焼結一体化され、肉厚を7mmとした場合の波長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、着色剤により、他の領域に対して色調差がL*a*b*表色系色度における色座標による表現でa*値が0.1、b*値が0.2、白色度L*値が4.0以上であるように着色された着色透光領域が形成されてなるものである。
【0007】
着色剤により、他の領域に対して色調差がL*a*b*表色系色度における色座標による表現でa*値が0.1、b*値が0.2、白色度L*値が4.0未満である建築用ガラスレンガであると、コントラストが小さくなる。本発明の建築用ガラスレンガは、着色剤により、他の領域に対して色調差がL*a*b*表色系色度における色座標による表現でa*値が0.1、b*値が0.2、白色度L*値が4.0以上であるように着色された着色透光領域が形成されてなるものであることが、他の領域に対してコントラスト及び透光性を有する新たな外観デザインを実現するの上で重要である。
【0008】
また、本発明の建築用ガラスレンガでは、使用する着色剤はガラスに溶解する、Co34、MoO3、Er23、CeO2、NiO、TiO2、FeO、Fe23の群のうち1以上を含むイオン系の着色剤により、着色されたとものであることが、ガラスの流動性を阻害しない点で好ましいが、ZrSiO4などのピグメントでも1質量%までならば着色剤として使用することができる。この着色剤がZrSiO4の場合、乳白色を呈し、Co34の場合、青色を呈し、MoO3の場合、乳白色を呈し、Er23の場合、桃色を呈し、CeO2の場合、桃色を呈し、NiOの場合、黄土色を呈し、TiO2の場合、黄色を呈し、FeOの場合、黒色を呈し、Fe23の場合、赤褐色を呈するものになる。また、これらのイオン系着色剤を組み合わせることで、様々な色を呈する建築用ガラスレンガを得ることができる。さらに、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。
【0009】
また、本発明の建築用ガラスレンガは、着色透光領域が、他の領域に向けて色が漸次的に薄くなるように形成されてなると、特定の着色透光領域と他の領域との境目の色調がグラデーションになり、従来にない意匠性を有する点で好ましい。
【0010】
また、本発明の建築用ガラスレンガは、着色透光領域が、焼結体の表面から離れた内部領域に形成されてなると、着色透光領域がガラスレンガ内部の空間に浮かんでいるような錯覚を起こし、新たな意匠表現が可能となる。
【0011】
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、肉厚を7mmとした場合の平均透過率が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。
【0012】
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。
【0013】
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、B23−SiO2系、Al23−SiO2系あるいはB23−Al23−SiO2系のガラスからなることが好ましい。
【0014】
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、気泡とは0.01mm以上の直径を有するものを指す。
【0015】
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、平均透過率の好ましい範囲は30〜80%、さらに好ましくは40〜65%である。
【0016】
本発明に係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%のイオン系着色剤と、該ガラス小体に対して0.05〜3質量%のバインダーとを添加した混合物を混合攪拌して、複数個の着色剤付着ガラス小体を作製する混合工程と、複数個の該ガラス小体と、表面に前記着色剤を付着させていない複数個のガラス粒とを仕切材により分け隔てて耐火容器内に集積して部分着色部分着色透光ガラス集積層を形成する集積工程と、該部分着色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。
【0017】
本発明で、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%のイオン系着色剤と、該ガラス小体に対して0.05〜3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、複数個の着色剤付着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−Vinyl Alcohol: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0.05〜3質量%が適量である。
【0018】
また、本発明の建築用ガラスレンガの製造方法では、混合工程が、複数個のガラス小体の表面に、着色剤を付着させるものであるが、着色剤はガラスに溶解するものであり、Co34、MoO3、Er23、CeO2、NiO、TiO2、FeO、Fe23の群のうち1以上を含むイオン系の着色剤により、着色されたとものであることが、ガラスの流動性を阻害しない点で好ましいが、ZrSiO4などのピグメントでも1質量%までならば着色剤として使用できる。
【0019】
また、本発明で部分着色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、融着を防止する上で好適である。
【0020】
本発明の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。
【0021】
また、本発明の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、B23−SiO2系ガラスでは、約800〜1000℃となる。
【発明の効果】
【0022】
上記本発明の建築用ガラスレンガは、透光性ガラス小体が焼結一体化され、肉厚を7mmとした場合の波長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、ZrSiO4、Co34、MoO3、Er23、CeO2、NiO、TiO2、FeO、Fe23の群のうち1以上を含むイオン系着色剤により、他の領域に対して色調差がL*a*b*表色系色度における色座標による表現でa*値が0.1、b*値が0.2、白色度L*値が4.0以上であるように着色された着色透光領域が形成されてなるので、新たな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ができる。
【0023】
また、本発明の着色透光領域が、焼結体の一方から他方に向けて色が漸次的に薄くなるように形成されてなる建築用ガラスレンガによれば、特定の着色透光領域と他の領域との境目の色調がグラデーションになるので、新たな意匠を呈する建築用ガラスレンガを提供することができる。
【0024】
また、本発明の着色透光領域が、焼結体の表面から離れた内部領域に形成されてなる建築用ガラスレンガによれば、着色透光領域がガラスレンガ内部の空間に浮かんでいるような錯覚を起こし、新たな表現が可能となるので、今までにない意匠の壁面を構成することができる。
【0025】
本発明に係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%のイオン系着色剤と、該ガラス小体に対して0.05〜3質量%のバインダーとを添加した混合物を混合攪拌して、複数個の着色剤付着ガラス小体を作製する混合工程と、複数個の該ガラス小体と、表面に前記着色剤を付着させていない複数個のガラス粒とを仕切材により分け隔てて耐火容器内に集積して部分着色透光ガラス集積層を形成する集積工程と、該部分着色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し、好ましくは着色剤がZrSiO4、Co34、MoO3、Er23、CeO2、NiO、TiO2、FeO、Fe23の群のうち1以上を含むものであるので、上記本発明の建築用ガラスレンガを効率よく作製することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0026】
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。
【実施例1】
【0027】
本実施例に係る建材用ガラスレンガ10は、図1の中央に示す外観を呈するもので、200mm×100mm×150mmの寸法を有し、右半分がイオン系着色材のCo34による青色の着色透光領域10a、左半分が無着色透光領域10bとなって、その境目がグラデーションになっているものである。また建材用ガラスレンガ10は、内部に気孔を約5×104個/kgの割合で有しているため、無着色透光領域10bは肉厚が7mmで波長400〜700nmの範囲における平均透過率が30%で、青色の着色透光領域10aは平均透過率が10%である。さらに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、構造材が透けて見えることがなく、意匠的に好ましい。
【0028】
本実施例に係る建材用ガラスレンガ10は、焼結ガラス体の表色系色度における色座標のa*値が−0.40、b*値が−1.70であって、かつ白色度L*値が39.00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。建材用ガラスレンガ10は、質量%で、SiO2 70.2%、Al23 5.4%、B23 13.5%、CaO 0.5%、BaO 1.5%、Na2O 6.7%、K2O 2.2%の組成を有する最大30mmの薄片状のガラス小体が焼結一体化されたものである。
【0029】
それに対して、比較例として、図1に並べて示すように、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、製品であるガラスレンガ間の色合いムラが顕著である。また、全体を同じ着色剤で着色したガラスレンガ2は、レンガ単体の意匠としてはありふれたものである。
【0030】
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。
【0031】
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%、Al23 5.4%、B23 13.5%、CaO 0.5%、BaO 1.5%、Na2O 6.7%、K2O 2.2%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0.005質量%のイオン系着色剤であるCo34と、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、着色剤付着ガラス小体を作製する。次に、図2(A)に示すように、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%、Al23 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て耐火性容器11を作製する。次いで、図2(B)に示すように、その耐火性容器11内に、複数個の着色剤付着ガラス小体12と、表面に前記着色剤を付着させていない複数個のガラス小体13とをアクリル製の仕切材14により分け隔てて耐火容器11内に集積した後、この仕切材14を上方に引き抜くことで、図2(C)に示す部分着色透光ガラス集積層15を形成する。次いで、内部に部分着色透光ガラス集積層15を形成した耐火性容器11を、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。
【0032】
得られた建築用ガラスレンガ10は、図1の中央に示すように、右半分がCo34による青色の着色透光領域10a、左半分が無着色透光領域10bになっており、青色透光領域10aは、表色系色度における色座標のa*値が−0.2±0.1、b*値が−1.1±0.2であって、かつ白色度L*値が24.5±4.0であり、無着色透光領域10bは、色座標のa*値が−0.3±0.2、b*値が−0.9±0.2であって、かつ白色度L*値が18.5±1.5を呈するツートーンの意匠面を有するものになった。
【0033】
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。
【0034】
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(Bruker AXS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。
【産業上の利用可能性】
【0035】
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、イオン系着色剤により、他の領域に対して色調差がL*a*b*表色系色度における色座標による表現でa*値が0.1、b*値が0.2、白色度L*値が4.0以上であるように着色された着色透光領域が形成されてなる建築用ガラスレンガを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明のガラスレンガ及び従来のガラスレンガの説明図。
【図2】本発明に係るガラスレンガの製造方法の説明図。
【符号の説明】
【0037】
1 従来の無着色ガラスレンガ
2 従来の着色ガラスレンガ
10 本発明のガラスレンガ
10a 着色透光領域
10b 無着色透光領域
11 耐火性容器
12 着色剤付着ガラス小体
13 着色剤を未着のガラス小体
14 仕切材
15 部分着色透光ガラス集積層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
透光性ガラス小体が焼結一体化され、肉厚を7mmとした場合の波長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、着色剤により、他の領域に対して色調差がL*a*b*表色系色度における色座標による表現でa*値が0.1、b*値が0.2、白色度L*値が4.0以上であるように着色された着色透光領域が形成されてなる建築用ガラスレンガ。
【請求項2】
着色剤は、ZrSiO4、Co34、MoO3、Er23、CeO2、NiO、TiO2、FeO、Fe23の群のうち1以上を含むものであ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。
【請求項3】
着色透光領域が、他の領域に向けて色が漸次的に薄くなるように形成されてなる請求項1または請求項2に記載の建築用ガラスレンガ。
【請求項4】
着色透光領域が、焼結体の表面から離れた内部領域に形成されてなる請求項1または請求項2に記載の建築用ガラスレンガ。
【請求項5】
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%のイオン系着色剤と、該ガラス小体に対して0.05〜3質量%のバインダーとを添加した混合物を混合攪拌して、複数個の着色剤付着ガラス小体を作製する混合工程と、複数個の該ガラス小体と、表面に前記着色剤を付着させていない複数個のガラス粒とを仕切材により分け隔てて耐火容器内に集積して部分着色透光ガラス集積層を形成する集積工程と、該部分着色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建築用ガラスレンガの製造方法。
【請求項6】
混合工程が、複数個のガラス小体の表面に、ZrSiO4、Co34、MoO3、Er23、CeO2、NiO、TiO2、FeO、Fe23の群のうち1以上を含むイオン系着色剤を付着させるものである請求項5に記載の建築用ガラスレンガの製造方法。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate


【公開番号】特開2008−248574(P2008−248574A)
【公開日】平成20年10月16日(2008.10.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−91383(P2007−91383)
【出願日】平成19年3月30日(2007.3.30)
【出願人】(000232243)日本電気硝子株式会社 (1,447)