JP2009149468A - 結晶化ガラス基板の製造方法及び結晶化ガラス基板 - Google Patents

Abstract

【課題】照明等から発生する光を適度に散乱する防眩性を有すると共に、適度な光沢感を有する結晶化ガラス基板を製造する。
【解決手段】溶融したガラスを一対の成形ロールの間に通して圧延成形した後、焼成することにより結晶化ガラス基板を製造する方法において、一対の成形ロールの少なくとも一方のロールとして、ロール表面をサンドブラスト法により粗面化した後、粗面化したロール表面の平均表面粗さ（Ｒａ）が小さくなるようにロール表面を研磨したものを用いることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、結晶化ガラス基板の製造方法及び該製造方法により得られる結晶化ガラス基板に関するものである。

家庭用や業務用の調理器として、従来からのガスコンロを採用したガラス調理器だけでなく、ラジエントヒーターやハロゲンヒーター等を採用した赤外線加熱調理器、及び電磁加熱調理器が使用されるようになってきている。例えば、電磁加熱調理器に用いられるトッププレートには、熱効率、安全性、熱衝撃性等の点から、電磁誘導加熱量が小さく、低熱膨張である、ガラス、セラミックス、結晶化ガラス等の材料が使用されている。

また、トッププレートとして、ホーローやステンレスを使用していたガス調理器においても、材料の美観や清掃性が優れていることから、低熱膨張のガラス、セラミックス、結晶化ガラス等の非金属系材料が使用されるようになってきている。特に、結晶化ガラスは、熱衝撃に強く、機械的強度や美観も良好であることから、調理器用トッププレートの基板として理想的な特性を備えている。

ところで、近年、調理器用トッププレートの多機能化、美観向上等のため、結晶化ガラス等の基板の表面（調理器の外部側に臨む面、及び調理器の内部側に臨む面）に種々の処理や膜付け等が行われるようになっている。

例えば、加熱装置や配線等の調理器の内部構造を隠蔽して、美観を向上させる目的のため、透明な結晶化ガラスからなる基板の表面に、印刷法を用いて遮光膜を形成する方法が利用されている。特許文献１には、透明な低膨張結晶化ガラス基板の表面に、貴金属と卑金属からなるラスター彩の被膜を設けたトッププレートが開示されている。

しかしながら、結晶化ガラス基板自体が光沢を有することに加えて、特許文献１に記載のラスター彩の被膜等は、被膜自体が光沢を有するため、調理器用トッププレートの表面に室内の照明等の光が反射し、眩しくなる等の問題があった。光の反射により眩しくなると、調理器用トッププレートを用いて調理を行う場合、作業がしにくいと共に、操作ミス等で火傷等を引き起こす原因ともなり得る。このため、調理器用トッププレートに、光の反射を抑制する効果（防眩性）を付与することが重要となる。

上記の問題を解決する方法として、結晶化ガラス基板の表面に、防眩性を有する散乱構造を形成する方法が最も簡便な方法として考えられる。

特許文献２においては、結晶化ガラス基板の表面を、サンドブラスト処理により粗面化した後、ガラス基板の表面をフッ酸等の強酸でエッチングすることが提案されている。このような方法によれば、照明等から生じる光を散乱させ、防眩性を付与することができると考えられる。

しかしながら、ガラス基板表面の光沢感が失われ、美観が損なわれるという問題があった。
特開平３−６５５３２号公報 特開２００７−１７０７５４号公報

本発明の目的は、照明等から発生する光を適度に散乱させる防眩性を有すると共に、適度な光沢感を有する結晶化ガラス基板を製造する方法及び該製造方法により得られる結晶化ガラス基板を提供することにある。

本発明は、溶融したガラスを一対の成形ロールの間に通して圧延成形した後、焼成することにより結晶化ガラス基板を製造する方法において、一対の成形ロールの少なくとも一方のロールとして、ロール表面をサンドブラスト法により粗面化した後、粗面化したロール表面の平均表面粗さ（Ｒａ）が小さくなるようにロール表面を研磨したものを用いることを特徴としている。

本発明によれば、サンドブラスト法により粗面化した後、粗面化したロール表面の平均表面粗さ（Ｒａ）が小さくなるようにロール表面を研磨したロールを少なくとも一方のロールとして用いて、一対の成形ロールにより圧延成形して結晶化ガラス基板の元基板を製造している。上記のロール表面においては、粗面化した後、ロール表面を研磨しているので、ロール表面の凹凸の山部は、研磨により削られ、平坦な形状を有している。このため、上記ロール表面と接することにより、成形された結晶化ガラスの元基板の表面は、その凹凸の谷部が平坦な形状を有している。尚、成形した結晶化ガラスの元基板を焼成して結晶化させても、得られる結晶化ガラス基板の表面の凹凸の状態は変化しないため、本発明の製造方法により得られる結晶化ガラス基板は、照明等から発生する光を適度に散乱させる防眩性を有すると共に適度な光沢感を有することができる。

本発明において、研磨後のロール表面の平均表面粗さ（Ｒａ）は、０．２〜０．５μｍの範囲内であることが好ましい。研磨後の平均表面粗さ（Ｒａ）が、０．２μｍ未満であると、得られる結晶化ガラス基板の表面の平均表面粗さ（Ｒａ）が、小さくなり過ぎ、十分な防眩性を得ることができない場合がある。また、研磨後の平均表面粗さ（Ｒａ）が、０．５μｍを超えると、得られる結晶化ガラス基板の表面の平均表面粗さ（Ｒａ）が大きくなり過ぎ、適度な光沢感が得られない場合がある。

また、研磨前のサンドブラスト後のロール表面の平均表面粗さ（Ｒａ）は、２〜３μｍの範囲内であることが好ましい。サンドブラスト後の平均表面粗さ（Ｒａ）が、２μｍ未満であると、得られる結晶化ガラス基板の表面の平均表面粗さ（Ｒａ）が小さくなり過ぎ、十分な防眩性を得られない場合がある。また、サンドブラス後の平均表面粗さ（Ｒａ）が、３μｍを超えると、得られる結晶化ガラス基板の表面の平均表面粗さ（Ｒａ）が大きくなり過ぎ、適度な光沢感が得られない場合がある。

本発明の結晶化ガラス基板は、上記本発明の方法より、製造されたことを特徴としている。

本発明の結晶化ガラス基板は、上記のように、サンドブラス法により粗面化した後、粗面化した表面の平均表面粗さ（Ｒａ）が小さくなるようにロール表面を研磨したロールを用いて、結晶化ガラス基板の元基板を圧延成形しているので、照明等から発生した光を適度に散乱する防眩性を有すると共に、適度な光沢感を有している。

本発明の結晶化ガラス基板は、上記ロール表面によって凹凸が形成された表面の平均表面粗さ（Ｒａ）が、０．０５〜０．１３μｍの範囲内であることが好ましい。このような範囲とすることにより、より適度な防眩性及び光沢感を有する結晶化ガラス基板とすることができる。

従って、本発明のガラス基板は、少なくともいずれか一方の平均表面粗さ（Ｒａ）が、０．０５〜０．１３μｍの範囲内であり、表面の凹凸の谷部が平坦な形状を有することを特徴としている。

本発明に従い、表面の凹凸の谷部が、平坦な形状を有することにより、適度な防眩性を有すると共に、適度な光沢感を有する結晶化ガラス基板とすることができる。

本発明の結晶化ガラス基板は、表面の凹凸の山部の頂部が、曲面形状を有していることが好ましい。このように、凹凸の山部の頂部が、曲面形状を有し、かつ凹凸の谷部が平坦な形状を有することにより、より適度な防眩性及びより適度な光沢感を有する結晶化ガラス基板とすることができる。

本発明における結晶化ガラス基板は、６００℃からの急冷に耐える、いわゆる耐熱衝撃性に優れたガラスが使用でき、具体的には５０×１０^−７／℃以下の熱膨張係数を有するガラスが好適であり、β−石英固溶体を主結晶とする低膨張結晶化ガラスが使用可能である。特に、３０〜５００℃における平均熱膨張係数が、−１０〜＋３０×１０^−７／℃、さらに好ましくは−１０〜＋２０×１０^−７／℃のガラスは、耐熱衝撃性がさらに高く、燃焼時に、ガラス基板内での温度分布が大きくなってもストレスが発生しにくく割れにくいため好ましい。

本発明の製造方法によれば、照明等から発生する光を適度に散乱する防眩性を有すると共に、適度な光沢感を有する結晶化ガラス基板を製造することができる。

また、本発明の結晶化ガラス基板は、照明等から発生する光を適度な散乱する防眩性を有すると共に、適度な光沢感を有するものであり、調理器用トッププレートなどに用いる結晶化ガラス基板として適した外観意匠性及び美観を有している。

以下、本発明を具体的な実施形態により説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

本発明においては、一対の成形ロールの少なくとも一方のロールとして、ロール表面をサンドブラスト法により粗面化した後、粗面化したロール表面を研磨したものを用いる。

図２は、上記のように、ロール表面をサンドブラスト法により粗面化した後、粗面化したロール表面を研磨したロールの表面状態を示す模式的断面図である。

図２に示すように、ロール３のロール表面４には、凹凸が形成されており、凹凸の山部４ａは、平坦な形状を有している。また、凹凸の谷部４ｂは、山部４ａのような平坦な形状ではない。山部４ａは、粗面化したロール表面の凹凸の山部を研磨することにより、平坦な形状に形成されている。

図４は、ロール表面をサンドブラスト法により粗面化した後の状態を示すものであり、研磨前のロール表面の表面状態を示す模式的断面図である。

図４に示すように、ロール３のロール表面４には、凹凸が形成されており、凹凸の山部４ａは、急峻な凸部として形成されている。また、谷部４ｂも急峻な凹部として形成されている。このようなロール表面４を研磨することにより、山部４ａを平坦な形状にし、図２に示すようなロール表面とすることができる。

本発明において、ロール表面をサンドブラストにより粗面化する方法は特に限定されるものではないが、例えば、ロールを回転させながら、４５０〜６５０μｍ程度の平均粒径を有するアルミナ等のブラスト材をロール表面に吹き付けることで、ロール表面を粗面化することができる。

また、本発明において、ロール表面を研磨する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ロール表面に、１０〜１００μｍ程度の粗さを有する研磨紙を当接させてロールを回転させることで、ロール表面を研磨することができる。

図１は、図２に示す本発明に従うロールを用いて圧延成形した後、焼成することにより得られた結晶化ガラス基板の一実施形態の表面の凹凸状態を示す模式的断面図である。

図１に示すように、結晶化ガラス基板１の表面２には、凹凸が形成されており、凹凸の山部２ａの頂部は、曲面形状を有しており、凹凸の谷部２ｂは、平坦な形状を有している。なお、ここで、平坦な形状とは、山部２ａと比較して平坦な形状であることを意味する。

結晶化ガラス基板１の表面２は、図２に示すロール３の表面４と接することにより形成されるものであるので、その山部２ａは、ロール表面４の谷部４ｂに、谷部２ｂは、ロール表面４の山部４ａに対応して形成される。

上述のように、ロール表面４の山部４ａは、平坦な形状に形成されているので、結晶化ガラス基板１の表面２に形成される谷部２ｂは、平坦な形状を有している。

結晶化ガラス基板は、図１に示すように、表面２に凹凸が形成され、かつ凹凸の谷部２ｂが平坦な形状を有しているので、照明等から発生する光を適度に散乱させる防眩性を有すると共に適度な光沢感を有する。

従来、結晶化ガラス基板の表面に凹凸を形成し、防眩性を付与する場合、図４に示すようなサンドブラスト法により粗面化したロールを用いて圧延成形している。

図３は、図４に示すロール３を用いて圧延成形した後、焼成することにより得られる結晶化ガラス基板の表面の凹凸状態を示す模式的断面図である。

図３に示すように、結晶化ガラス基板１の表面２には、凹凸が形成されているが、谷部２ｂは、山部２ａと同様に、急峻な形状である。このため、光を適度に散乱する防眩性は得られるものの、十分な光沢感が得られない。

結晶化ガラス基板の表面を粗面化する方法として、特許文献２に記載されているように、結晶化ガラス基板の表面を直接サンドブラスト法により粗面化する方法が考えられる。

図５は、結晶化ガラス基板の表面を直接サンドブラスト法により粗面化した状態を示す模式的断面図である。図５に示すように、結晶化ガラス基板１の表面２を直接サンドブラスト法により粗面化すると、表面に形成される凹凸の山部２ａ及び谷部２ｂは、より急峻な形状となり、山部２ａの頂部は、曲面形状を有しない。

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。

（実施例１）
〔サンドブラスト法によるロール表面の粗面化〕
成形ロールとして、耐熱鋼を用い、この成形ロールの表面をサンドブラスト法により粗面化した。粗面化は、ロールを回転させながら、５５０μｍの平均粒径を有するアルミナ粉末をロール表面に吹き付けることで行った。

粗面化したロールの表面の平均表面粗さ（Ｒａ）を、表面粗さ計（小坂研究所製「サーフコーダＳＥ−３０Ｈ」）によって測定した。

〔ロール表面の研磨〕
上記のように粗面化したロール表面を、研磨した。研磨の条件としては、ロール表面に、１５μｍの粗さを有する研磨紙を当接し、ロールを９０秒間回転させることで行った。

研磨後のロール表面の平均表面粗さ（Ｒａ）を、上記と同様にして測定した。

〔結晶化ガラス基板の成形〕
上記のようにして粗面化したロールを上方のロールとして用い、粗面化していないロールを下方のロールとして用い、ガラス溶融炉でガラス原料を溶融して得られたガラス融液を、これら一対の成形ロールに供給し、圧延成形した後、焼成することにより結晶化ガラス基板を製造した。尚、製造条件としては、約１４００℃のガラス融液を圧延成形し、１．５ｍ／分の速度で板引きすることで行った。また、ガラス原料としては、溶融、成形、焼成（結晶化）することにより、β−石英固溶体が主結晶として析出するＬｉ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系結晶化ガラス（３０〜５００℃における平均熱膨張係数：０×１０^−７／℃）用のガラス原料を用いた。

得られた結晶化ガラス基板について、粗面化したロール表面に対応する表面の平均表面粗さ（Ｒａ）を、上記の表面粗さ計を用いて測定した。

また、平均表面粗さ（Ｒａ）を測定した表面の光沢を評価するために、表面のグロス値を測定した。測定方法としては、ＪＩＳ−Ｚ８７４１に準拠した方法により測定した。尚、グロス値が高い程、光沢を有することを示しており、この値が４０以上であれば、光沢感を有すると判断した。

また、平均表面粗さ（Ｒａ）を測定した表面における防眩性を評価した。評価方法としては、４０Ｗランプを用いて凹凸を形成した側の面を照らした時の反射光を直視した際、眩しさを感じない場合を「◎」とし、やや眩しさを感じる場合を「○」として評価した。

評価結果を表１に示す。

（実施例２）
実施例１において、ロール表面をサンドブラスト法により粗面化した後、３０μｍの粗さを有する研磨紙を用いて研磨して作製したロールを用いる以外は、実施例１と同様にして結晶化ガラス基板を製造した。

ロール表面及び結晶化ガラス基板の表面の測定結果を表１に示す。

（実施例３）
実施例１において、ロール表面をサンドブラスト法により粗面化した後、４０μｍの粗さを有する研磨紙を用いて研磨して作製したロールを用いる以外は、実施例１と同様にして結晶化ガラス基板を製造した。

ロール表面及び結晶化ガラス基板の表面の測定結果を表１に示す。

（実施例４）
実施例１において、ロール表面をサンドブラスト法により粗面化した後、６０μｍの粗さを有する研磨紙を用いて研磨して作製したロールを用いる以外は、実施例１と同様にして結晶化ガラス基板を製造した。

ロール表面及び結晶化ガラス基板の表面の測定結果を表１に示す。

（比較例１）
実施例１と同様にしてロール表面をサンドブラスト法により粗面化した後、ロール表面を研磨せずに作製したロールを用いる以外は、実施例１と同様にして結晶化ガラス基板を製造した。ロール表面及び結晶化ガラス基板の表面の測定値を表２に示す。

（比較例２）
実施例１において、７５０μｍの平均粒径を有するアルミナ粉末を用いてロール表面をサンドブラスト法により粗面化した後、ロール表面を研磨せずに作製したロールを用いる以外は、実施例１と同様にして結晶化ガラス基板を製造した。ロール表面及び結晶化ガラス基板の表面の測定値を表２に示す。

表１に示すように、本発明に従い製造された結晶化ガラス基板は、０．０５〜０．１３μｍの範囲内の平均表面粗さを有しており、適度な防眩性を有すると共に、適度な光沢感が得られている。

これに対し、比較例１及び比較例２の結晶化ガラス基板は、得られた結晶化ガラス基板の平均表面粗さ（Ｒａ）が実施例１〜４に比べ大きくなっており、防眩性は得られるが、グロス値が低くなっており、適度な光沢感が得られていない。

以上のように、本発明によれば、照明等から発生する光を適度に散乱する防眩性を有すると共に、適度な光沢感を有する結晶化ガラス基板とすることができる。

なお、上記の実施例においては、結晶化ガラス基板として、Ｌｉ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系結晶化ガラスを用いたが、本発明は、これに限定されるものではなく、調理器用トッププレートに用いられる結晶化ガラス、あるいはその他の用途に用いられる結晶化ガラスに適用することができるものである。

本発明に従う一実施形態の結晶化ガラス基板の表面状態を示す模式的断面図。 本発明に従う一実施形態のロール表面の凹凸状態を示す模式的断面図。 従来の結晶化ガラス基板の凹凸状態を示す模式的断面図。 従来のロール表面の凹凸状態を示す模式的断面図。 結晶化ガラス基板の表面を直接サンドブラスト法により粗面化したときの表面の凹凸状態を示す模式的断面図。

符号の説明

１…結晶化ガラス基板
２…結晶化ガラス基板の表面
２ａ…凹凸の山部
２ｂ…凹凸の谷部
３…成形ロール
４…ロール表面
４ａ…ロール表面の凹凸の山部
４ｂ…ロール表面の凹凸の谷部

Claims (7)

1. 溶融したガラスを一対の成形ロールの間に通して圧延成形した後、焼成することにより結晶化ガラス基板を製造する方法において、
   前記一対の成形ロールの少なくとも一方のロールとして、ロール表面をサンドブラスト法により粗面化した後、粗面化したロール表面の平均表面粗さ（Ｒａ）が小さくなるようにロール表面を研磨したものを用いることを特徴とする結晶化ガラス基板の製造方法。
2. 前記研磨後の平均表面粗さ（Ｒａ）が、０．２〜０．５μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の結晶化ガラス基板の製造方法。
3. 前記サンドブラスト後の平均表面粗さ（Ｒａ）が、２〜３μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載の結晶化ガラス基板の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法により製造されたことを特徴とする結晶化ガラス基板。
5. 少なくともいずれか一方の表面の平均表面粗さ（Ｒａ）が、０．０５〜０．１３μｍの範囲内であることを特徴とする請求項４に記載の結晶化ガラス基板。
6. 少なくともいずれか一方の表面の平均表面粗さ（Ｒａ）が、０．０５〜０．１３μｍの範囲内である結晶化ガラス基板であって、
   前記表面の凹凸の谷部が、平坦な形状を有することを特徴とする結晶化ガラス基板。
7. 前記表面の凹凸の山部の頂部が、曲面形状を有することを特徴とする請求項６に記載の結晶化ガラス基板。

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