(57)【要約】【課題】隠蔽性に優れ、かつ変色しにくい遮光層を有するガラスプレートを提供する。【解決手段】ガラス基板１と、ガラス基板１の表面上に設けられる、無機顔料及びガラスを含む遮光層２とを備え、遮光層２の平均膜厚が、３〜８μｍであり、遮光層２の表面粗さＲａが、０．３μｍ以下であり、かつ、前記ガラスがガラス粉末からなり、ガラス粉末の平均粒子径が、１．０μｍ以下であることを特徴としている。【選択図】図１
2014214046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板と、前記ガラス基板の表面上に設けられる、無機顔料及びガラスを含む遮光層とを備え、
前記ガラスがガラス粉末からなり、該ガラス粉末の平均粒子径が１．０μｍ以下であり、
前記遮光層の平均膜厚が、３〜８μｍであり、前記遮光層の表面粗さＲａが、０．３μｍ以下である、遮光層を有するガラスプレート。
【請求項２】
前記遮光層における前記無機顔料の含有量が、４０〜８０質量％であり、前記ガラスの含有量が、２０〜６０質量％である、請求項１に記載の遮光層を有するガラスプレート。
【請求項３】
燃焼装置用窓ガラスである、請求項１または２に記載の遮光層を有するガラスプレート。
【請求項４】
ガラス基板と、前記ガラス基板の表面上に設けられる、無機顔料及びガラスを含む遮光層とを備えたガラスプレートの製造方法であって、
平均粒子径が１．０μｍ以下のガラス粉末と、無機顔料粉末との混合物を前記ガラス基板上に配置する工程と、
前記混合物を配置したガラス基板を焼成して遮光層を形成する工程とを含むガラスプレートの製造方法。
【請求項５】
前記遮光層の平均膜厚が３〜８μｍであり、前記遮光層の表面粗さＲａが、０．３μｍ以下である請求項４に記載のガラスプレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼装置用窓ガラス等に用いることができる、遮光層を有するガラスプレート及びガラスプレートの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薪、ガス、石炭、石油等を燃焼させるストーブや暖炉等の暖房装置の窓ガラスとして、結晶化ガラスからなるガラス基板が用いられている。燃焼装置用窓ガラスは、例えば燃焼装置本体の金属製枠に、ガスケットや接着剤等を介して固定され、このガラス基板の表面には、例えばストーブの金属枠やガスケット等を隠蔽するため、遮光層が設けられている。例えば、特許文献１および２には、透明結晶化ガラス板の表面に無機顔料およびガラス粉末を含む層を形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３９２９４号公報
【特許文献２】特開２０１０−９６３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、ガラス表面に比較的緻密な装飾層を形成することを目的としているため、燃焼装置を長期間使用していると、装飾層にクラックが発生しやすいという問題がある。また、遮光性に劣るため、当該方法を採用したとしても、ガスケットや接着剤を十分に隠蔽することができない。
【０００５】
一方、特許文献２で提案されている方法によると、遮光層に含まれる無機顔料の量が比較的多いため多孔質であり、熱によるクラックの発生が生じにくい。しかしながら、遮光性が不十分なため外観に劣るという問題がある。
【０００６】
また、燃焼により発生するススや水蒸気により、遮光層が変色することもあった。
【０００７】
本発明の目的は、隠蔽性に優れ、かつ変色しにくい遮光層を有するガラスプレートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の遮光層を有するガラスプレートは、ガラス基板と、ガラス基板の表面上に設けられる、無機顔料及びガラスを含む遮光層とを備え、ガラスがガラス粉末からなり、ガラス粉末の平均粒子径が１．０μｍ以下であり、遮光層の平均膜厚が、３〜８μｍであり、遮光層の表面粗さＲａが、０．３μｍ以下であることを特徴としている。
【０００９】
遮光層における無機顔料の含有量は、４０〜８０質量％であり、ガラスの含有量は、２０〜６０質量％であることが好ましい。
【００１０】
遮光層は、一般に、無機顔料粉末及びガラス粉末を含む膜を焼成して得ることができる。この場合、無機顔料粉末の平均粒子径は、０．８μｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明の遮光層を有するガラスプレートは、燃焼装置用窓ガラスとして用いることができる。
【００１２】
本発明のガラスプレートの製造方法は、ガラス基板と、前記ガラス基板の表面上に設けられる、無機顔料及びガラスを含む遮光層とを備えたガラスプレートの製造方法であり、平均粒子径が１．０μｍ以下のガラス粉末と、無機顔料粉末との混合物を前記ガラス基板上に配置する工程と、混合物を配置したガラス基板を焼成して遮光層を形成する工程とを含むことを特徴としている。
【００１３】
遮光層の平均膜厚が３〜８μｍであり、遮光層の表面粗さＲａが、０．３μｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、遮光層の隠蔽性を高め、かつ変色しにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態の遮光層を有するガラスプレートを示す模式的断面図である。
【図２】燃焼装置用窓ガラスの一例を示す模式的斜視図である。
【図３】燃焼装置用窓ガラスの一例を示す模式的部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。但し、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態を説明する図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号を用いて参照する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態の遮光層を有するガラスプレートを示す模式的断面図である。図１に示すように、遮光層を有するガラスプレート１０のガラス基板１の表面の上には、遮光層２が設けられている。本実施形態において、遮光層２の平均膜厚は、３〜８μｍであり、好ましくは４〜５μｍである。遮光層２の平均膜厚が小さすぎると、高い隠蔽性が得られない場合がある。また、遮光層２の平均膜厚が大きすぎると、クラックが発生しやすくなる場合がある。遮光層２の平均膜厚は、例えば、ミツトヨ社製表面粗さ測定機サーフテストＳＪ−４００（表面粗さ測定器）を用いて、遮光層２とガラス基板１の境界の表面形状を拡大して観測する事により、遮光層２の表面とガラス基板１表面の高さの違いから測定する事が出来る。
【００１８】
本実施形態において、遮光層２の表面２ａの表面粗さＲａは、０．３μｍ以下であり、好ましくは０．１５μｍ以下である。遮光層２の表面２ａの表面粗さＲａが、０．３μｍより大きくなると、ススや水蒸気等が表面の微小な凹凸に付着した場合、ススや水蒸気等がガラスプレート１０から剥離しにくく、これらの長期に亘る蓄積により、遮光層２が変色する。遮光層２の表面２ａの表面粗さＲａの下限値は、特に限定されるものではないが、一般には、０．０５μｍ以上である。表面粗さＲａは、日本工業規格（ＪＩＳ）０６０１−１９７６に準拠して測定することができ、例えば、ミツトヨ社製表面粗さ測定機サーフテストＳＪ−４００（表面粗さ測定器）により測定することができる。なお、図１において、遮光層２の表面２ａの凹凸は、強調して図示されており、実際の凹凸を図示しているのではない。
【００１９】
遮光層２は、無機顔料及びガラスを含んでいる。このガラスは、ガラス粉末からなり、ガラス粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、１．０μｍ以下であることが好ましく、０．７μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００２０】
ガラス粉末の粒子径が大きくなると、遮光層２内におけるガラス粉末の充填率が小さくなり、ガラス粉末間の隙間容積が大きくなる。この隙間に無機顔料粉末が充填されることとなるが、隙間容積が大きいために、隙間の単位容積あたりの無機顔料粉末の含有量が少なくなり、そのことで遮光性が低下するものと考えられる。また、表面粗さＲａが大きくなり、ススや水蒸気等が表面の微小な凹凸に付着した場合、ススや水蒸気等がガラスプレート１０から剥離しにくく、これらの長期に亘る蓄積により、遮光層２が変色する。
【００２１】
遮光層２における無機顔料の含有量は、４０〜８０質量％であり、ガラスの含有量は、２０〜６０質量％であることが好ましい。特に、無機顔料の含有量は、４０〜５０質量％であり、ガラスの含有量は、５０〜６０質量％であることが好ましい。無機顔料の含有量が少なすぎると、無機顔料の含有量が不十分であるため、隠蔽性が低くなる場合があり、また遮光層２に含まれる無機顔料の量が少なすぎると、遮光層２は多孔質となりにくく、加熱と冷却が繰り返された際に収縮及び膨張を吸収できず、クラックが発生しやすくなる場合がある。無機顔料の含有量が多すぎると、ガラスプレート１０との密着性が悪く、剥がれやすくなる場合がある。
【００２２】
なお、無機顔料粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、０．８μｍ以下であることが好ましく、０．２〜０．５μｍの範囲であることがさらに好ましい。無機顔料粉末の平均粒子径が大きすぎると、ガラス粉末間の隙間に無機顔料粉末が入り込み難くなり、隠蔽性が低下する場合がある。
【００２３】
無機顔料粉末及びガラス粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定することができる。
【００２４】
無機顔料粉末は、特に限定されるものではないが、例えば、Ｃｒ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系、Ｃｕ−Ｃｒ系、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｆｅ系、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｍｎ系等の酸化物黒色顔料；ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，ＺｒＳｉＯ４等の酸化物白色顔料；Ｃｏ−Ａｌ−Ｚｎ系、Ｃｏ−Ａｌ−Ｓｉ系、Ｃｏ−Ａｌ−Ｔｉ系等の酸化物青色顔料；Ｃｏ−Ａｌ−Ｃｒ系、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｔｉ−Ｚｎ系等の酸化物緑色顔料；Ｔｉ−Ｆｅ−Ｚｎ系、Ｆｅ−Ｚｎ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｚｎ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系等の酸化物茶色系顔料；等が挙げられる。なかでも、Ｃｒ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系の黒色顔料は、高温で熱処理を行った際も、ほとんど劣化や変色がないため、特に好ましく用いられる。
【００２５】
ガラス粉末は、特に限定されるものではないが、例えば、ホウケイ酸塩系ガラス、アルカリ金属成分及びアルカリ土類金属成分のうちの少なくとも一方を含む珪酸塩系ガラス、亜鉛及びアルミニウムを含むリン酸塩系ガラス等が挙げられる。
【００２６】
無機顔料とガラスを含む膜は、無機顔料粉末、ガラス粉末、有機バインダー、溶剤等を含むペーストを調製し、このペーストをガラス基板１の上に塗布することにより形成することができる。塗布する方法としては、スクリーン印刷法やインクジェット法などの種々の印刷法を用いることができる。印刷により形成したペーストの膜の厚みを調整することにより、遮光層２の平均膜厚を適宜調整することができる。
【００２７】
無機顔料粉末とガラス粉末を含む膜を焼成する際の焼成温度は、例えば、７００℃以上であることが好ましく、８００℃以上であることがより好ましい。７００℃以上の温度で焼成することにより、ガラス粉末が軟化し、流動しやすくなる。このため、遮光層２の表面２ａの平滑性を高めることができ、表面粗さＲａが０．３μｍ以下である遮光層２を容易に得ることができる。但し、焼成温度が高すぎると、ガラス粉末が失透し、遮光層２の色調が、所望する色調と異なってしまう場合がある。また、ガラス粉末が過剰に軟化し、その結果、ガラス粉末間の隙間が狭くなるおそれがあり、そのため、遮光層２は多孔質となりにくく、加熱と冷却が繰り返された際に収縮及び膨張を吸収できず、クラックが発生しやすくなる場合がある。
【００２８】
したがって、焼成温度は、９００℃以下であることが好ましく、８５０℃以下であることがより好ましい。
【００２９】
本実施形態の遮光層を有するガラスプレートは、上述のように、燃焼装置用窓ガラスとして用いることができるものである。これらの用途では、一般に、加熱及び冷却が繰り返しなされる。このため、ガラス基板１は、優れた耐熱性及び低い熱膨張係数を有するものであることが好ましい。具体的には、ガラス基板１の軟化温度は、７００℃以上であることが好ましく、７５０℃以上であることがより好ましい。また、ガラス基板１の３０℃〜７５０℃における平均線熱膨張係数は、−１０×１０−７／℃〜＋３０×１０−７／℃の範囲内であることが好ましく、−１０×１０−７／℃〜＋２０×１０−７／℃の範囲内であることがより好ましい。また、ガラス基板１は、高い剛性及び耐擦傷性を有していることが好ましい。したがって、ガラス基板１は、低い熱膨張係数を有する結晶化ガラスであることが好ましい。低い熱膨張係数を有する結晶化ガラスの具体例としては、例えば、日本電気硝子株式会社製ネオセラムＮ−０が挙げられる。
【００３０】
図２は、本発明の遮光層を有するガラスプレートを用いることができる燃焼装置用窓ガラスの一例を示す模式的斜視図である。図２に示すように、燃焼装置用窓ガラス２０において、ガラス基板１の一方面の周縁部には、遮光層２が形成されている。遮光層２で囲まれる部分が、ガラス基板１の窓部１ａとなっている。遮光層２を設けることにより、図３に示すように、ガスケット３が外部から見えないように隠蔽することができる。ガスケット３は、燃焼装置本体の枠に、燃焼装置用窓ガラス２０を固定するのに用いられるものである。また、燃焼装置用窓ガラス２０を固定するために接着剤を使用する場合も、接着剤を遮光層２で隠蔽することができる。本発明に従い、遮光層２の表面２ａの表面粗さＲａを、０．３μｍ以下、及びガラス粉末の平均粒子径を１．０μｍ以下にすることにより、遮光層２の隠蔽性を高めることができ、遮光層２の内側に設けられるガスケット３や接着剤等をより確実に隠蔽することができる。
【００３１】
なお、本発明のガラスプレートは、次のようにして製造することができる。
【００３２】
まず、上記の無機顔料粉末とガラス粉末を上記の範囲となるように混合し、熱可塑性樹脂、溶剤等を用いてペースト化またはシート化する。その後、これをガラス基板１の上に配置し、上記の温度で焼成することで得ることができる。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明を具体的な実施例により説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３４】
（実施例１）
Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラス材をボールミル及びジェットミルを用いて粉砕した後に、空気分級を行い、平均粒子径（Ｄ５０）が０．７μｍであるガラス粉末を得た。
【００３５】
次に、このガラス粉末と、Ｃｒ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系無機顔料粉末を質量比で５０：５０になるように混合し、この混合物を樹脂バインダーとしてのエチルセルロース及び溶剤としてのターピネオールとブチルカルビトールアセテートと混練し、ペーストを作製した。なお、Ｃｒ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系無機顔料粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、０．４μｍであった。次に、ペーストをスクリーン印刷法を用いてガラス板（日本電気硝子社製、透明低膨張結晶化ガラス板（Ｎ−０））上に印刷した後に、８３０℃で焼成することにより遮光層を形成した。遮光層の平均膜厚は、４．０μｍであり、表面粗さＲａは、０．０９μｍであった。
【００３６】
（実施例２）
ガラス粉末と、Ｃｒ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系無機顔料粉末を質量比で３０：７０になるように混練した以外は実施例１と同様にして遮光層を形成した。遮光層の厚みは４．５μｍであり、表面粗さＲａは、０．１５μｍであった。
【００３７】
（実施例３）
平均粒子径（Ｄ５０）が１．０μｍであるガラス粉末を用いたこと以外は実施例１と同様にして遮光層を形成した。遮光層の厚みは４．５μｍであり、表面粗さＲａは０．２５μｍであった。
【００３８】
（比較例１）
平均粒子径（Ｄ５０）が１．４μｍであるガラス粉末を用いたこと以外は実施例１と同様にして遮光層を形成した。遮光層の厚みは５．０μｍであり、表面粗さＲａは０．３７μｍであった。
【００３９】
（比較例２）
平均粒子径（Ｄ５０）が３．８μｍであるガラス粉末を用いたこと以外は実施例１と同様にして遮光層を形成した。遮光層の厚みは５．０μｍであり、表面粗さＲａは０．５８μｍであった。
【００４０】
（比較例３）
ガラス粉末と、Ｃｒ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系無機顔料粉末を質量比で３０：７０になるように混練した以外は比較例２と同様にして遮光層を形成した。遮光層の厚みは５．０μｍであり、表面粗さＲａは、０．６６μｍであった。
【００４１】
（比較例４）
遮光層の厚みを８．５μｍとした以外は比較例２と同様にして遮光層を形成したところ、遮光層全面にクラックが生じた。
【００４２】
実施例１〜３、および比較例１〜３それぞれにおいて作製したサンプルの隠蔽性及び変色を評価した。比較例４については、その後の評価を行わなかった。
【００４３】
隠蔽性の評価は、光源にＣ−ＤＳＬＳランプハウス  ６Ｖ２０Ｗハロゲンランプ（株式会社ニコン製）を３Ｖ設定にて用いて、光源からの距離を１０ｃｍ、３０ｃｍ、５０ｃｍと変えた際の光の視認性を目視で確認し、◎：光の透過が確認できない、○：わずかに光の透過が確認できるが実用上問題ない、△：光源の形状は確認できないが光の透過は確認できる、×：光源の形状が確認できるほど明確に光が透過している、の４段階で評価した。
【００４４】
変色の評価は、遮光層の表面に、ススを５質量％添加した水を刷毛で塗布し、ガラス板を垂直に立てて、５０℃で１ヶ月放置した後、遮光層とは反対側（ガラス面側）から目視観察し、〇：変色が認められない、×：変色が認められる、の２段階で評価した。
【００４５】
実施例の結果を表１に、比較例の結果を表２に示す。
【００４６】
【表１】
2014214046.tif 000003
【００４７】
【表２】
2014214046.tif 000004
【００４８】
実施例１〜３において、遮蔽性の評価については、光源からの距離がいずれの場合でも、光の透過が確認できない、または実用上問題ない程度の光の透過が見られる程度であり、遮蔽性に優れていた。また、変色の評価についても、変色は見られなかった。一方、比較例１〜３において、遮蔽性に劣るものであり、変色の評価についても、変色が見られた。
【符号の説明】
【００４９】
１…ガラス基板
１ａ…ガラス基板の窓部
２…遮光層
２ａ…遮光層の表面
３…ガスケット
１０…遮光層を有するガラスプレート
２０…燃焼装置用窓ガラス
【図１】
2014214046.tif 000005
【図２】
2014214046.tif 000006
【図３】
2014214046.tif 000007