(57)【要約】【課題】透明結晶化ガラスからなり短辺方向及び長辺方向に曲率半径を有するドーム状曲面形状を有し、且つ表面性状が良く、さらに安価なストーブ用透明ガラス板及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明のストーブ用透明ガラス板１２は、ガラス中にβ―石英固溶体結晶を析出させたＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスからなり、短辺方向の曲率半径が１５０ｍｍ以上で、且つ長辺方向の曲率半径が５００ｍｍ以上のドーム状曲面を有する。また、本発明の製造方法は、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の結晶性ガラス板を型材１１の型面１１ａ上に配置し８５０℃以上の温度で加熱して軟化変形させて型材１１の型面１１ａに沿わせると共に、ガラス中にβ―石英固溶体結晶を析出させ、ストーブ用透明ガラス板１２を形成する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス中にβ―石英固溶体結晶を析出させたＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスからなり、短辺方向の曲率半径が１５０ｍｍ以上で、且つ長辺方向の曲率半径が５００ｍｍ以上のドーム状曲面を有することを特徴とするストーブ用透明ガラス板。
【請求項２】
ドーム状曲面の凸面側表面または凹面側表面が自由表面であることを特徴とする請求項１に記載のストーブ用透明ガラス板。
【請求項３】
Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の結晶性ガラス板を型材の型面上に配置し、該結晶性ガラス板を８５０℃以上の温度で加熱して軟化変形させることにより型材の型面に沿わせると共に、ガラス中にβ―石英固溶体結晶を析出させ、短辺方向の曲率半径が１５０ｍｍ以上で、且つ長辺方向の曲率半径が５００ｍｍ以上のドーム状曲面を形成することを特徴とするストーブ用透明ガラス板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドーム状の曲面を有するストーブ用透明ガラス板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、結晶化ガラスは、機械部品、電子部品を始め、広範な用途に利用されており、その材質についても各種提案されている。
【０００３】
例えば、本出願人も特許文献１において、質量百分率で、ＴｉＯ２  １〜３％、ＺｒＯ２１〜４％、Ｐ２Ｏ５  １〜５％、ＳｉＯ２  ５５〜７０％、Ａｌ２Ｏ３  ２０〜３５％、Ｌｉ２Ｏ  ３〜５％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０．５〜４％の組成を有し、内部にβ−ユークリプタイト結晶、すなわちβ−石英固溶体結晶を析出してなるＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系透明結晶化ガラスを提案している。
【０００４】
また、ガラス板の曲げ方法や設備等に関して以下に示す特許文献２〜５がある。特許文献２は、既存の単曲面のガラス板を生産する生産ライン設備の大部分を利用し、簡単な設備の変更のみで行える複曲面ガラス板の曲げ成形方法を提案している。
【０００５】
特許文献３は、曲率半径が９００〜１３００Ｒ（単位：ｍｍ）である曲面を有するガラス板状体である曲面ガラスであって、モールド上にガラス板状体を載置し、加熱炉で自重曲げ方式により屈曲させる方法を提案している。
【０００６】
特許文献４は、セラミックス又はガラスからなる被成形体を所望の形状に曲げ成形でき、型制作費が安く、かつ型合わせが容易な熱間粒圧成形方法を提案している。
【０００７】
特許文献５は、ガラスの幅方向の曲げ成形をする既存の加熱成形炉及び急冷装置を利用し、ガラスの幅方向及びガラスの長手方向の曲げ成形ができる方法及び設備を提案している。
【０００８】
ところで、この種の結晶化ガラスからなる板ガラスは、耐熱性に優れているため、例えば暖炉やストーブの前面窓として好適であるが、近年、燃焼室の拡大による燃焼効率の向上、熱線の放射効率の向上およびデザイン性からこのような用途に使用される結晶化ガラス板の形状としては、ドーム状曲面を有するものが要求されつつある。
【０００９】
一般に、ドーム状曲面を有する結晶化ガラス板を製造する場合には、まず溶融ガラスを成形して結晶性ガラス板を作製する。次いでこの結晶性ガラス板を所定寸法に切断し、ドーム状曲面の型面を有する下型材の型面上に配置し、さらに結晶性ガラス板上に上型材を載置した状態で加熱炉内に入れ、室温から６５０〜８００℃の温度まで加熱することによって、結晶性ガラス板の形状を上記型面に略合致するように曲げた後、徐冷する。次いでこのドーム状曲面を有するガラス板を、これが嵌合するような型面を有する型材の上に載置した状態で、再度、加熱炉内に入れ、室温から８００〜９００℃の温度まで加熱することによってガラス中に多数の結晶核を生成させ、さらに結晶を析出させることによって透明結晶化ガラスの曲げ板が製造されている。
【００１０】
【特許文献１】
特公昭３９−２１０４９号公報（第１−３頁）
【特許文献２】
特開平５−９０３７号公報（第１−１０頁、第６図）
【特許文献３】
特開平６−２１９７５９号公報（第１−６頁、第７図）
【特許文献４】
特開２０００−１３２５号公報（第１−５頁、第６図）
【特許文献５】
特開２０００−２８１３６７号公報（第１−９頁、第８図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなガラスの曲げ板及びその製造方法では、例えば、ドーム状曲面を有する結晶化ガラス板を製造するために大きな上下の型材と、それらを駆動するための装置が必要になり、コスト高になる。
【００１２】
また、このような形状の型面を有する上下の型材を準備し、それらで結晶性ガラス板を挟み込んだ状態で加熱するため、出来上がった結晶化ガラスの曲げ板のドーム状曲面（凸側及び凸側双方の表面）には型材の跡が付き、凹凸等のピットが多くなり、不良率がアップする問題が生じる。
【００１３】
さらに、窓ガラス等の曲げ成形をする既存の加熱成形炉及び急冷装置では、ドーム状曲面を有する透明結晶化ガラス板を製造する上で、耐熱性、温度制御範囲とその精度、及び型の強度等の点で問題がある。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、透明結晶化ガラスからなり、短辺方向および長辺方向に曲率半径を有するドーム状曲面のような特殊形状を有し、且つ表面性状が良く、さらに安価なストーブ用透明ガラス板を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るストーブ用透明ガラス板は、ガラス中にβ―石英固溶体結晶を析出させたＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスからなり、短辺方向の曲率半径が１５０ｍｍ以上で、且つ長辺方向の曲率半径が５００ｍｍ以上のドーム状曲面を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のストーブ用透明ガラス板は、ドーム状曲面の凸面側表面または凹面側表面が自由表面であることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るストーブ用透明ガラス板の製造方法は、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の結晶性ガラス板を型材の型面上に配置し、該結晶性ガラス板を８５０℃以上の温度で加熱して軟化変形させることにより型材の型面に合致させると共に、ガラス中にβ―石英固溶体結晶を析出させ、短辺方向の曲率半径が１５０ｍｍ以上で、且つ長辺方向の曲率半径が５００ｍｍ以上のドーム状曲面を形成することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明において使用するＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶性ガラスの歪点は６５０℃以上であり、それ以上の温度で加熱することによって軟化変形するが、短辺と長辺がある略矩形状（即ち略長方形）や略楕円状等の平面形状を有し、その短辺方向の曲率半径を１５０ｍｍ以上で、且つ長辺方向の曲率半径を５００ｍｍ以上に設定することによって自重が効果的に作用し、さらに精度良く曲げることができる。また、強制的に負荷された荷重による変形ではないので、曲げ板の表面に型材の跡、いわゆるピットが発生しにくい。また、この際の、結晶性ガラスの厚さとしては、ストーブ用透明ガラス板に適しており、且つ所望の結晶を所望の状態に析出させて精度良く曲げることが可能な厚さであればよく、１ｍｍ〜１０ｍｍの間で、例えば、強度及び重量等の点から２ｍｍ〜６ｍｍが好ましい。
【００１９】
ところが、短辺方向の曲率半径が１５０ｍｍより小さいか、または長辺方向の曲率半径５００ｍｍより小さいと自重と、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶性ガラスを軟化変形によって精度良く曲げることができないので、板の上部から強制的に荷重を加えることによって曲げるため、出来上がった曲げ板の表面にピット等の欠陥が出やすい。
【００２０】
この系の結晶性ガラスは、８５０〜９００℃の温度で加熱することによってガラス中に多数のβ―石英固溶体結晶が析出するため、耐熱性に優れた材料となる。特に、特許文献１に開示された結晶化ガラスのように３０〜３８０℃の温度範囲において１０×１０−７／Ｋ以下の熱膨張係数を有するため、ストーブに使用して結晶化ガラス板に大きな温度差が生じた場合でも殆ど応力が発生せず非常に優れた耐熱性を有している。
【００２１】
また、本発明で使用する型材の材料としては、ムライト質等の耐火物や耐熱鋼、また、表面が比較的柔らかく、しかも平滑な表面を有するシャモットの素焼き品を使用することができる。
【００２２】
更に、従来は上記した結晶性ガラス板への型跡の問題については、結晶性ガラス板と型材との間に、アルミナ・シリカ等から作製され、耐熱性に優れ、表面が比較的柔らかいセラミックペーパーを介在させることによって解消させていたが、本発明では結晶性ガラス板が加圧されることなく自重のみで軟化変形して型材に接触するため、凹凸のない表面性状の優れたものが得られ、歩留りが著しく向上するため大幅にコストダウンを図ることができる。
【００２３】
以下、本発明のストーブ用透明ガラス板として、結晶化ガラスのドーム状曲げ板の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
（実施例１）図１は、本発明で結晶性ガラス板１０が型材１１の上に配置された状態を示す説明図、図２は、図１の結晶性ガラス板１０を加熱した後に、型面１１ａに略合致するような形状を有する結晶化ガラス板１２が位置する状態を示す説明図である。
【００２５】
まず、質量百分率で、Ｌｉ２Ｏ  ４％、Ａｌ２Ｏ３  ２３％、ＳｉＯ２  ６７％、ＴｉＯ２  ２％、ＺｒＯ２  ３％、Ｐ２Ｏ５  １％からなり、短辺が４５０ｍｍ、長辺が６５０ｍｍの略矩形状（即ち略長方形）の平面形状を有し、厚さ４．０ｍｍの寸法を有する平板状の結晶性ガラス板１０を準備した。
【００２６】
また、湾曲状の凹部が型面１１ａとして形成された型材１１を準備した。尚、型材１１は、シャモットの素焼き品からなる。次いで図１に示すように、型材１１の型面１１ａ上に結晶性ガラス板１０を配置し、その状態で加熱炉に入れた。
【００２７】
次いで、加熱炉内を室温から約６５０℃まで３００℃／時間の速度で昇温した後、８５０℃まで１０℃／時間の速度で昇温することによって、図２に示すように結晶性ガラス板１０の形状を型面１１ａに略合致するように変形させると共に、ガラス中に多数のβ−石英固溶体結晶を析出させ、その結果、平面形状が略矩形状（即ち略長方形）で短辺方向の曲率半径２３０ｍｍ、長辺方向の曲率半径が２４６０ｍｍ、厚さが４．０ｍｍの湾曲形状（ドーム状曲面）を有する結晶化ガラス板１２を得た。
【００２８】
こうして得られた結晶化ガラス板１２を型材１１から取り外し、その外観を観察した。その結果、結晶化ガラス板１２のドーム状曲面の凹面側表面が型材の表面に接触しない自由表面であり、且つ凸面側表面にもピット等の型跡はまったく認められなかった。また、短辺方向および長辺方向の曲率半径は、スリットゲージで測定した結果、上記に示すような所望の寸法になっていた。
【００２９】
（実施例２）図３は、本発明で結晶性ガラス板２０が型材２１の上に位置する状態を示す説明図、図４は、図３の結晶性ガラス板２０を加熱した後に、型面２１ａに略合致するような形状を有する結晶化ガラス板２２が位置する状態を示す説明図である。
【００３０】
まず、組成が実施例１の結晶性ガラス板１０と同じであり、短辺が４５０ｍｍ、長辺が６５０ｍｍ、厚さが４．０ｍｍの寸法を有する平板状の結晶性ガラス板２０を準備した。
【００３１】
また、湾曲状の凸部が型面２１ａとして形成されたシャモットの素焼き品からなる型材２１を準備した。次に図３に示すように、型材２１の型面上に結晶性ガラス板２０を配置した状態で加熱炉に入れた。
【００３２】
次いで、加熱炉内を室温から約６５０℃まで３００℃／時間の速度で昇温した後、８５０℃まで１０℃／時間の速度で昇温することによって、図４に示すように結晶性ガラス板１０の形状を型面２１ａに略合致するように変形させると共に、ガラス中に多数のβ−石英固溶体結晶を析出させ、その結果、短辺方向の曲率半径２３０ｍｍ、長辺方向の曲率半径２４６０ｍｍ、厚さが４．０ｍｍの湾曲形状（ドーム状曲面）を有する結晶化ガラス板２２を得た。
【００３３】
こうして得られた結晶化ガラス板２２を型材２１から取り外し、その外観を観察した。その結果、結晶化ガラス板２２のドーム状曲面の凸面側表面が型材の表面に接触しない自由表面であり、且つ凹面側表面にもピット等の型跡はまったく認められなかった。また短辺方向および長辺方向の曲率半径は、スリットゲージで測定した結果、上記に示す所望の寸法になっていた。
【００３４】
（比較例１）まず、実施例１の結晶性ガラス板１０と同様の組成からなり、短辺が３５０ｍｍ、長辺が６５０ｍｍ、厚さが４．０ｍｍの寸法を有する平板状の結晶性ガラス板を準備した。また、短辺方向の曲率半径が１５０ｍｍ未満の曲面状の凹部（短辺方向の曲率半径が１２０ｍｍ、長辺方向の曲率半径が２０００ｍｍ）が形成された型材を準備した。
【００３５】
次いで型材の型面上に上記の結晶性ガラス板を配置した後、これを加熱炉内に入れ、実施例１と同様の条件で熱処理することによって、結晶化ガラスの曲げ板が得られた。
【００３６】
こうして得られた結晶化ガラス板を型材から取り外し、その外観を観察したところ、比較例１の結晶化ガラス板は、その表面が波打った状態であり、短辺方向の曲率半径は、所望の１２０ｍｍでなく、ねじれが生じていた。しかし、ガラス中に多数のβ−石英固溶体結晶が析出した結晶化ガラスになっていた。
【００３７】
尚、実施例１、２および比較例１の各結晶化ガラス板の析出結晶は、Ｘ線回折装置によって同定した。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明のストーブ用透明ガラス板は、ガラス中にβ―石英固溶体結晶を析出させたＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスからなり、短辺方向の曲率半径が１５０ｍｍ以上で、且つ長辺方向の曲率半径が５００ｍｍ以上のドーム状曲面を有するので、優れた耐熱性を有し、且つ上記曲率のドーム状曲面により構成される暖炉やストーブの前面窓等に適している。
【００３９】
また、本発明のストーブ用透明ガラス板は、ドーム状曲面の凸面側表面または凹面側表面が自由表面であるので、ピット等の型跡による欠陥がなく高い強度を有し、且つ凹凸面側表面が滑らかで透明度も高く美観にも優れたものである。
【００４０】
また、本発明のストーブ用透明ガラス板の製造方法は、結晶性を有するＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系のガラス板を型材の型面上に配置し、該ガラス板を８５０℃以上の温度で加熱して軟化変形させることにより型材の型面に沿わせると共に、ガラス中にβ―石英固溶体結晶を析出させ、短辺方向の曲率半径が１５０ｍｍ以上で、且つ長辺方向の曲率半径が５００ｍｍ以上のドーム状曲面を形成するので、型材の跡による凹凸等のピットが激減し、大幅に不良率を下げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における結晶性ガラス板を凹型型材に配置した状態を示す説明図である。
【図２】凹型型材の上に、その型面に略合致するような形状を有する透明結晶化ガラス板が位置した状態を示す説明図である。
【図３】本発明における結晶性ガラス板を凸型型材に配置した状態を示す説明図である。
【図４】凸型型材の上に、その型面に略合致するような形状を有する透明結晶化ガラス板が位置した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０、２０  結晶性ガラス板
１１、２１  型材
１１ａ、２１ａ  型面
１２、２２  結晶化ガラス板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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