(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材層の上に意匠層が積層された意匠材であって、
上記基材層は、無機質組成物の成形体であり、
上記無機質組成物は、平均粒子径０．０１〜５ｍｍのガラス粒子１００重量部に対し、石膏１０〜２００重量部、及び水ガラスを固形分として５〜１５０重量部含み、石膏と水ガラスの重量比が９０：１０〜４０：６０であり、
上記意匠層は、ガラス層であることを特徴とする意匠材
【請求項２】
上記基材層と上記意匠層は融着したものであることを特徴とする請求項１に記載の意匠材
【請求項３】
上記意匠層は、ガラス粉粒体の焼結体であることを特徴とする請求項１〜請求項２のいずれかに記載の意匠材
【請求項４】
上記ガラス粉粒体が、平均粒子径０．０１〜５ｍｍのガラス粒子であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の意匠材
【請求項５】
上記基材層の熱膨張係数が２〜１５×１０−６Ｋ−１であり、
上記ガラス層の熱膨張係数が上記基材層に対して、±１×１０−６Ｋ−１の範囲であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の意匠材
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な意匠材に関するものである。          
【背景技術】
【０００２】
従来、建築材料として、石膏ボード等の石膏成形体が広く使用されている。この石膏成形体は、石膏を水に分散した石膏スラリーを型枠等に充填、または基材の表面に塗付して所望の形に成形し、水和固化することによって得られる。このように石膏成形体は、成形性に優れるが、耐水性に劣るという問題点がある。耐水性を向上させる技術として、特許文献１には、石膏用耐水剤を混合することが記載されている。また、特許文献２には、石膏及びセメントを主成分とする混合物に、特定のアクリルエマルジョンを添加することが記載されている。しかし、特許文献１、２においても耐水性が十分でない場合がある。
【０００３】
一方、石膏成形体以外の無機系の建築材料として、特許文献３のような基材にガラスが被覆されたガラスタイル等の加飾建材も多く使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３９７５２号公報
【特許文献２】特開平１１−４９５５１号公報
【特許文献３】特開平１０−２５１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ガラスタイル等の基材として使用される陶石や長石、粘土材料等を混合し焼成して得られる成形体は、優れた耐水性を有するが、製造時の焼成温度が高温であり、成形板の収縮、反りや亀裂を生じるおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、耐水性、成形性に優れた意匠材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行なった結果、ガラス粒子、石膏及び水ガラスを必須成分とする無機質組成物の成形体を基材層とし、その上に意匠層としてガラス層が積層された意匠材に想到し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明の意匠材は、下記の特徴を有するものである。
【０００８】
１． 基材層の上に意匠層が積層された意匠材であって、
上記基材層は、無機質組成物の成形体であり、
上記無機質組成物は、平均粒子径０．０１〜５ｍｍのガラス粒子１００重量部に対し、石膏１０〜２００重量部、及び水ガラスを固形分として５〜１５０重量部含み、石膏と水ガラスの重量比が９０：１０〜４０：６０であり、
上記意匠層は、ガラス層であることを特徴とする意匠材
２．上記基材層と上記意匠層は融着したものであることを特徴とする１．に記載の意匠材
３．上記意匠層は、ガラス粉粒体の焼結体であることを特徴とする１．〜２．のいずれかに記載の意匠材
４．上記ガラス粉粒体が、平均粒子径０．０１〜５ｍｍのガラス粒子であることを特徴とする１．〜３．のいずれかに記載の意匠材
５．上記基材層の熱膨張係数が２〜１５×１０−６Ｋ−１であり、
上記ガラス層の熱膨張係数が上記基材層に対して、±１×１０−６Ｋ−１の範囲であることを特徴とする１．〜４．のいずれかに記載の意匠材
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、ガラス粒子、石膏、及び水ガラスを必須成分とし、石膏と水ガラスを特定重量で含む無機質組成物の成形体を基材層とし、該基材層の上に意匠層を積層させることにより、意匠性、耐水性、強度等に優れた意匠材を得ることができるものである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１１】
本発明の意匠材は、基材層の上に意匠層が積層されたものである。
（基材層）
本発明の基材層は、（Ａ）ガラス粒子、（Ｂ）石膏、及び（Ｃ）水ガラスを必須成分とし、（Ｂ）石膏と（Ｃ）水ガラスを特定重量比で含む無機質組成物（以下、「無機質組成物」ともいう）の成形体であり、該無機質組成物は優れた成形性を有し、該無機質組成物により得られる成形体は耐水性、強度に優れるものである。
本発明の無機質組成物について説明する。
本発明のガラス粒子（Ａ）（以下、「（Ａ）成分」ともいう）としては、特に限定されず、例えば、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等のガラス粒子が挙げられる。（Ａ）成分は、平均粒子径が０．０１〜５ｍｍ、好ましくは０．０２〜３ｍｍのものを使用する。このような範囲の粒子径の場合、成形性に優れた無機質組成物を得ることができる。また、無機質組成物を成形し、焼成することにより、耐水性、強度等に優れた基材層を得ることができる。さらに、上記範囲内において平均粒子径の大きいガラス粒子を使用することによって、基材層に模様を付与することもできる。
なお、ここで言う平均粒子径とは、ＪＩＳ  Ｚ８８０１−１：２０００に規定される金属製網ふるいを用いてふるい分けを行い、その重量分布の平均値を算出することによって得られる値である。
【００１２】
上記（Ａ）成分は、予め成形されたガラスを粉砕することによって上記粒子径範囲に調整したもの、溶融したガラス材料から、直接、所定の粒子径のガラス粒子を成形したもの等を用いることができる。また、ガラス瓶等のガラス製品の廃棄物から回収された廃ガラスを粉砕したものも使用できる。
【００１３】
また、（Ａ）成分は、透明、不透明、または着色されたものであってもよく、これらを適宜混合して意匠性を付与することができる。例えば、着色ガラス粒子を用いた場合、基材層を任意に着色できる。また、複数の着色ガラス粒子を混合した場合、多様な意匠性を付与することができ、特に平均粒子径が大きい（１ｍｍ以上）着色ガラスを２種以上用いた場合、天然石調等の意匠を表現することもできる。
【００１４】
本発明では（Ａ）成分の融点が１０００℃以下のものが好ましく、さらには９５０℃以下のものを使用することが好ましい。このような融点の場合、後述の石膏及び水ガラスと混合した無機質組成物を比較的低温で焼成した場合においても、強度に優れた基材層を得ることができる。
【００１５】
本発明の石膏（Ｂ）（以下「（Ｂ）」成分ともいう）としては、公知の石膏材料を使用することができる。例えば、天然石膏、化学石膏などの各種の半水石膏、無水石膏が挙げられる。化学石膏としては、燐酸石膏、チタン石膏、排脱石膏などがある。なお、半水石膏にはα型とβ型があり、いずれも使用できる。本発明の無機質組成物において（Ｂ）成分は、（Ａ）成分１００重量部に対して、１０〜２００重量部、好ましくは２０〜１５０重量部である。このような範囲の場合、成形性に優れた無機質組成物を得ることができる。
本発明において（Ｂ）成分は、無機質組成物に優れた成形性を付与するとともに、無機質組成物を成形した後、乾燥及び焼成時の収縮を抑制する効果を有する。本発明において、（Ｂ）成分は、乾燥（水和硬化）時に殆ど収縮せず、また後述の焼成温度範囲では、焼成時の分解等も比較的少ないため、成形体の収縮を抑制することができる。本発明では、この（Ｂ）成分の作用によって所望の形状を有する基材層を得ることができる。
【００１６】
本発明の水ガラス（Ｃ）（以下「（Ｃ）成分」ともいう）は、一般式Ｎａ2 Ｏ・ｎＳｉＯ2 （ｎ＝２〜４）（場合によってはＫ2 Ｏ及び／またはＬｉ２Ｏを含む）で表されるアルカリ珪酸塩の粉末または水溶液であり、ＳｉＯ2 とＮａ2 Ｏの含有割合の違いによって、１号〜４号に区別されている。本発明ではいずれも使用可能であるが、特に相対的にアルカリ成分の少ない３号、４号等が耐水性の点で有利である。
【００１７】
本発明の無機質組成物において（Ｃ）成分は、上記（Ａ）成分、上記（Ｂ）成分の結合材として作用するものである。また、無機質組成物の焼成時に、（Ａ）成分の融点を低下させることができるため、低温で焼成した場合でも優れた強度の基材層を形成することが可能となる。（Ｃ）成分は、（Ａ）成分１００重量部に対して、固形分として５〜１５０重量部、好ましくは１０〜１００重量部である。このような範囲の場合、成形性に優れた無機質組成物を得ることができる。また、無機質組成物の焼成時において、（Ｃ）成分が発泡することにより成形体の収縮を抑制し、所望の形状を有する基材層を得ることができる。
【００１８】
また、本発明の無機質組成物において、上記（Ｂ）成分と（Ｃ）成分は重量比が９０：１０〜４０：６０、好ましくは８０：２０〜５０：５０である。このような範囲である場合、成形性に優れた無機質組成物を得ることができる。また、成形体乾燥時において反りや収縮等を抑制でき、さらに焼成時において収縮、ひび割れ等を抑制することができる。例えば、（Ｂ）成分が多すぎる場合、基材層の強度が低下するおそれがある。また、（Ｃ）成分が多すぎる場合、成形時に反りが生じやすく寸法安定性が悪くなるおそれがある。
【００１９】
本発明の無機質組成物は、上記（Ａ）成分、（Ｂ）成分、及び（Ｃ）成分の混合物（以下「（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）混合物」ともいう）に水を添加しスラリーとしたものである。水の添加量は、適宜設定すればよいが、通常（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）混合物１００重量部（固形分）に対して１０〜１００重量部程度であることが好ましい。このような範囲である場合、成形性に優れた無機質組成物を得ることができる。また、無機質組成物を成形後、乾燥する際において反りや収縮等を抑制でき、さらに焼成時において収縮、ひび割れ等を抑制することができる。
【００２０】
本発明無機質組成物には、珪砂、溶融スラグ、フライアッシュ、カオリン、タルク、マイカ、ベントナイト、長石、陶石、ウォラストナイト、陶磁器粉砕物、繊維類等から選ばれる１種以上の無機材料（Ｄ）（以下「（Ｄ）成分」ともいう）を添加することができる。ただし、上記（Ｄ）成分を添加する場合、（Ａ）成分１００重量部に対して４００重量部以下とすることが好ましく、さらには３００重量部以下とすることが好ましく、２００重量部以下とすることが最も好ましい。また、これらの平均粒子径は好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下とする。このような範囲であれば、成形性に優れた無機質組成物を得ることができる。また、無機質組成物を成形後、乾燥する際の反りや収縮等を抑制できる。さらに、焼成時において収縮、ひび割れ等を抑制することができ、優れた強度を有する基材層を得ることができる。
【００２１】
さらに、本発明無機質組成物には、金属塩及び／または金属酸化物（Ｅ）（以下「（Ｅ）成分」ともいう）を添加することができる。（Ｅ）成分は、上記（Ａ）成分等と混合し、同時に焼成することで基材層を着色するものである。
さらに、本発明の効果を阻害しない限り、本発明無機質組成物には、分散剤、消泡剤、減水剤、硬化遅延剤、補強材、融剤等を添加しても良い。
【００２２】
基材層の厚みは、好ましくは１〜２０ｍｍ、より好ましくは２〜１５ｍｍである。また、基材層の熱膨張係数が２〜１５×１０−６Ｋ−１であることが好ましい。このような範囲である場合、耐水性、強度に優れた基材層を得ることができ、後述の意匠層と積層した場合、層間での亀裂や剥離を防止することができ、優れた意匠性を表出することができる。
【００２３】
（意匠層）
本発明の意匠層は、ガラス層であれば特に限定されず、例えば、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等のガラス層が挙げられる。また、上記ガラス層は透明性を有するもの、不透明のもの、または着色されたものであってもよく、これらを混合することにより様々な意匠を付与することができる。さらに、ガラス層が、透明性を有する場合、上述の基材層との組み合わせにより、多彩な色彩を表現でき、意匠性に優れた意匠材を得ることができる。
【００２４】
上記ガラス層として、例えば、予め成形されたガラス板、釉薬層、ガラス粉粒体によって形成された層等が挙げられ、特に本発明では、ガラス粉粒体によって形成された層が好ましく、さらにはガラス粉粒体の焼結体であることが好ましい。ガラス粉粒体の焼結体であることによって、多彩な色彩、模様を表現することができ、意匠性に優れる。
上記ガラス粉粒体としては、上記基材層に使用するガラス粒子（Ａ）と同様のものが使用できる。また、ガラス粉粒体の平均粒子径は通常０．０１ｍｍ〜１０ｍｍ（好ましくは０．０５ｍｍ〜５ｍｍ）が好ましく、その形状としては、例えば、球状や楕円状、りん片状、板状、半球状、不定形状、多角板状、楕円板状、棒状、針状、等、どのような態様のものであってもよい。さらに、本発明の意匠層は、少なくとも粒子径の異なる２つ以上のガラス粉粒体を混合して使用することが好ましい。粒子径の異なるガラス粉粒体を複数使用することにより、均一なガラス層を形成しやすい。
【００２５】
上記ガラス粉粒体は、透明、不透明、または着色されたものであってもよく、これらを適宜混合して意匠性を付与することができる。また、複数の着色ガラス粒子を混合した場合、多様な意匠性を付与することができ、特に平均粒子径が大きい（１ｍｍ以上）着色ガラスを２種以上用いた場合、天然石調等の意匠を表現することもできる。
なお、ここで言う平均粒子径とは、ＪＩＳ  Ｚ８８０１−１：２０００に規定される金属製網ふるいを用いてふるい分けを行い、その重量分布の平均値を算出することによって得られる値である。
【００２６】
また、ガラス粉粒体としては、融点が８００℃以下のものが好ましく、さらに７５０℃以下のものを使用することが好ましい。このような融点の場合、比較的低温でガラス層を形成することができる。
【００２７】
上記ガラス粉粒体の焼結体によって形成されるガラス層の厚みは、好ましくは０．０１〜１０ｍｍ、より好ましくは０．０５〜５ｍｍである。本発明では基材層とガラス層の熱膨張係数が近似していることが好ましく、特にガラス層の熱膨張係数が基材層に対して、±１×１０−６Ｋ−１の範囲であることが好ましく、さらには±０．５×１０−６Ｋ−１の範囲であることが好ましい。これによって、基材層とガラス層を焼成により融着させた際に、層間での亀裂や剥離を防止することができる。ガラス層がガラス粉粒体の焼結体によって形成される場合、ガラス粉粒体の熱膨張係数が基材層に対して、±１×１０−６Ｋ−１の範囲であることが好ましく、さらには±０．５×１０−６Ｋ−１の範囲であることが好ましい。
【００２８】
本発明の意匠材は、
（１）無機質組成物を成形、乾燥し成形体を得る第１工程
（２）第１工程で得られた成形体にガラス層を積層し積層体を得る第２工程
（３）第２工程で得られた積層体を焼成し、基材層と意匠層を融着させ意匠材を得る第３工程
を含む方法で製造することができる。
【００２９】
上記（１）において、無機質組成物を成形する方法としては、特に限定されないが、例えば、型枠等を用いて成形することが挙げられる。使用する型枠としては、例えばシリコーン樹脂製、ウレタン樹脂製、金属製等の型枠、あるいは離型紙を設けた型枠等が使用できる。型枠に無機質組成物を充填する方法としては、例えば、スプレー、ローラー、こて、刷毛塗り、レシプロ、コーター、流し込み等の手段を用いた方法を採用することができる。
【００３０】
また、上記（１）第１工程において、成形体の乾燥は常温下で行うこともできるが、本発明では特に、加熱することが望ましい。加熱温度としては１００℃を超えない程度とすることが好ましい。１００℃を超えた場合、成形体の反りの原因となるおそれがある。また、脱型は成形体の形が保持される程度に硬化・乾燥した後に行えばよい。
【００３１】
上記（２）第２工程において、第１工程で得られた成形体にガラス層を積層する方法としては、特に限定されないが、例えば、ガラス粉粒体を積層する場合には、
（ア）成形体の上にガラス粉粒体を敷き詰める方法、
（イ）型枠にガラス粉粒体を敷き詰め、その上に成形体を載置する方法、
等が挙げられる。上記（ア）、（イ）においてガラス粉粒体を敷き詰める場合、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、ポリビニルアルコール等、公知の糊材を使用してもよい。また、上記（イ）に使用する型枠としては、例えばシリコーン樹脂製、ウレタン樹脂製、金属製、石膏等の型枠、あるいは離型紙を設けた型枠等が使用できる。特に、金属製、石膏等の型枠を使用する場合、脱型せずに、次の第（３）工程を行うことができる。また、上記（ア）についても上記（イ）と同様の型枠を使用することができる。
【００３２】
上記（３）において、積層体の焼成温度は、通常は９００℃以下程度、好ましくは６００〜８５０℃程度で、より好ましくは７００〜８５０℃程度ある。このような温度に設定した場合、基材層では、ガラス粒子（Ａ）の表面を溶融させ、石膏（Ｂ）及び水ガラス（Ｃ）と結合させることができる。このため、成形時の熱収縮を抑制することができる。また、意匠層では、ガラス粉粒体の表面が溶融し、粉粒体どうしが焼結する。さらに、基材層と意匠層との界面でも各成分が融着する。このように比較的低い温度で焼成が可能であるため、粘土鉱物等を焼成して得られるセラミック建材と比較した場合、エネルギー負荷も小さい。  
【００３３】
また、本発明の効果を阻害しない限り、例えば、補強材（セラミックペーパー、ガラスクロス、メッシュ等）を焼成前後に、無機質成形体内に積層することもできる。
さらに、本発明の効果を著しく阻害しない範囲内であれば、焼成後に、表面保護性、表面撥水性、意匠性等を高める目的で、上塗層を積層することもできる。このような上塗層としては、公知の水性型あるいは溶剤型塗料の塗付によって形成することができる。これらの塗装は、公知の塗装方法によれば良く、スプレー、ローラー、刷毛等の塗装器具を使用することができる。
【実施例】
【００３４】
以下に実施例を示し、本発明の特徴をより明確にする。
【００３５】
原料としては以下のものを使用した。
（Ａ−１）無アルカリガラス（無色）
融点：９００℃、平均粒子径０．２２ｍｍ
熱膨張係数：３．８３×１０−６Ｋ−１
（Ａ−２）無アルカリガラス（無色）
融点：９００℃、平均粒子径０．０８５ｍｍ
熱膨張係数：３．８３×１０−６Ｋ−１
（Ａ−３）ソーダ石灰ガラス（無色）
融点：８００℃、平均粒子径０．０８５ｍｍ
熱膨張係数：８．７１×１０−６Ｋ−１
（Ａ−４）ソーダ石灰ガラス（褐色）
融点：８００℃、平均粒子径０．０８５ｍｍ
熱膨張係数：８．６９×１０−６Ｋ−１
（Ａ−５）カリ石灰ガラス（無色）
融点：７５０℃、平均粒子径０．２ｍｍ
熱膨張係数：８．６０×１０−６Ｋ−１
（Ａ−６）カリ石灰ガラス（青色）
融点：７５０℃、平均粒子径３．５ｍｍ
熱膨張係数：８．５６×１０−６Ｋ−１
（Ａ−７）カリ石灰ガラス（緑色）
融点：７５０℃、平均粒子径２ｍｍ
熱膨張係数：８．５６×１０−６Ｋ−１
（Ａ−８）釉薬（白色）
融点：７５０℃、平均粒子径０．２ｍｍ
熱膨張係数：４．１０×１０−６Ｋ−１
（Ｂ）：半水石膏  α型
（Ｃ）：珪酸ソーダ  ３号規格、粉末状
（Ｄ）：珪砂  平均粒子径０．１６ｍｍ
【００３６】
＜基材層（成形体）の製造＞
表１に示す配合に従い、各原料を常法により混合・攪拌することによって無機質組成物を製造し、１００×７０ｍｍ（深さ１３ｍｍ）の離型性を有する型枠（以下、「型枠」という）に充填し、常温下（２５℃）で６時間乾燥させた後、５０℃下で１２時間乾燥させて成形体１を得た。
【００３７】
（評価１：反り） 
成形体１について、成形品を平らな面に置き、１辺を平滑面に押し当て、対角の辺が平滑面から浮きの有無により反りを測定した。その結果、成形体１は、浮きは認められず、反りのないものであった。表１に結果を示す。
○：反りなし
×：反りあり
【００３８】
（評価２：乾燥収縮）
成形体１について、各辺の長さを測定し、型枠のサイズと比較した結果、型枠のサイズが保持されており、乾燥による収縮は見られなかった。表１に結果を示す。
◎：収縮なし
○：僅かに収縮（１％未満）
×：収縮あり
【００３９】
（評価３：基材層の熱膨張係数）
成形体１を８５０℃で３０分間焼成した後、Ｌ５０ｍｍ×φ５ｍｍのロッド状に切り出したものを試料とし、熱膨張測定装置（真空理工社製、ＤＬＹ７０００ＲＨ）を用いて、２０℃〜５００℃までの範囲の熱膨張係数を測定した。表１に結果を示す。
【００４０】
表１に示す配合に従い、成形体２〜１３を作製し、上記成形体１と同様の評価を行った。表１に結果を示す。
【００４１】
【表１】
0005479197.tif 000002
【００４２】
＜意匠材の製造＞
（試験例１）
基材層として上記の成形体１の上に、意匠材原料を表２に示す重量比率で混合したものを敷き詰め、表２に示す温度で３０分間焼成し、意匠材１を得た。
（評価４：加熱による収縮）
意匠材１について、各辺の長さを測定し、型枠のサイズと比較した結果、型枠のサイズが保持されており、焼成による収縮は見られなかった。表２に結果を示す。
◎：収縮なし
○：僅かに収縮（１％未満）
×：収縮あり
【００４３】
（評価５：意匠性）
意匠材１について、基材層と意匠層の積層状態、及び意匠性（ガラス層のクラックの有無）を評価した。評価基準は、各層が均一に積層され、クラックのないものを「◎」、各層が不均一に積層されたり、クラックを有するものを「×」とする４段階評価（優：◎＞○＞△＞×：劣）で行った。表２に結果を示す。
【００４４】
（評価６：耐水性）
意匠材１について、水に２４時間浸漬後し、成形体の状態を評価した。表２に結果を示す。
◎：変化なし
○：ほぼ変化なし
△：水浸漬後、脆くなる
×：水浸漬中に徐々に崩れる
【００４５】
（試験例２〜１６）
表２に示す成形体と意匠層の組み合わせにより、試験例１と同様にして意匠材２〜１６作製し、意匠材１と同様の評価をおこなった。結果を表２に示す。
【００４６】
【表２】
0005479197.tif 000003