JP2001354429A - 清掃容易ガラスセラミック体 - Google Patents
清掃容易ガラスセラミック体Info
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Abstract
的製造工程を要せずとも円滑な、従って清掃が容易な面
の備わるガラスセラミック体を作成する。 【解決手段】平均面粗度Ra≦0.02μm及び/又は
二乗平均面粗度Rq≦0.01μmで決定される面を直
接且つ更なる研磨無しに有するフロートガラスから成
る、清掃が容易なガラスセラミック体。
Description
ッチンレンジ等のオーブンドア用窓、特に熱分解オーブ
ン又は加熱オーブンの窓、或いは調理天板(クックトッ
プ)[cooktop]の調理面として用いられる、清掃
が簡単なガラスセラミック体に関する。
の窓は通常、透明なガラスセラミックから成る。そのよ
うな窓が加熱オーブン又は熱分解オーブンのオーブンド
ア用窓として用いられるとき、残留物(燃えかす)が窓
に付着し、除去されなければならない。これ等の窓を清
掃、掃除するのに、市販の洗剤、布、スポンジ、スクレ
ーパ等が用いられている。
すが窓に残って、取れない。この除去の困難なことは、
燃えかすの組成物及び/又はガラスセラミックの表面特
性によって生ずる。
セラミックの面は構造化(組織化)されており、むらが
ある。それはミカンの皮に似ていて、面のRa(中心面
からの絶対高さ差の相加平均)は0.35μm〜0.5
5μmである。この微細構造にはまた、径が上限0.5
mmまでの独立穴(凹み)又は***が有る。汚れが面の
凹み内及び***の後ろに集まり、機械的には除去不能と
なる。特殊な掃除用スクレーパやスポンジを用いる機械
的清掃は、この目的のためには有効性が少ない。それで
も、燃えかすの組成には市販の化学洗剤は最早役に立た
ないことから、最良の清掃結果が得られるのは度々のス
ポンジ又はスクレーパ使用である。
らかな面のガラスセラミックでは起こらない。
方法で円滑にするには、研削した後、研磨すれば良い。
通常、予備研磨は約100μの粒度で行われる。予備研
磨に次いで、粒度10〜15μで研削する。仕上げ研磨
は更に細かい粒度でなされる。
たらされる。例えば、熱反射性被膜、例えばSnO2を
有する透明なガラスセラミックが有る。従来技術には、
SiO2をガラスセラミック窓に保護被膜として設ける
ことを開示したものも有る。両被膜とも面を滑らかに
し、就中清掃、掃除を容易にする。
ら成り、滑らかな面をもつ窓を生成するものの、何れも
ガラスセラミック窓の製造後に付加工程を要し、窓の製
造コストを高める。
調理面として用いられるガラスセラミック板の製造につ
いても同様である。
ック板は通常、Li−Al−Siガラス(「グリーンガ
ラス」)を圧延し、次いでこれをセラミック化して製造
される。このガラスセラミック材料は赤〜赤褐色である
か、透明であっても下側に透明でない被膜を有する。圧
延の結果、ガラスセラミック板には不均一な斑点の有る
面ができ、これに調理中の食物のこぼれ又は溢れに通常
由来する汚れ粒子が付くと除去が困難となる。調理面に
装飾が施される場合には、個々の装飾部にもくっつきが
生じ、機械的応力が加えられて先ず擦り取られるべき部
分となる。調理面の表面も平らではない。
m〜0.55μmである。この粗さにも拘わらず、掻き
取り刃が最も有効な掃除手段である。研磨粒子を含んだ
洗剤やスポンジよりは掃除が上手く行く。だが、掻き取
り刃は「凹み」の後部に残留物を残す。
0.4mmであり、また大きさが300x300mmで
ある。だが、その結果として蛍光灯等の長い光源の影像
の歪みは顕著であり、製品の高品質のイメージを損な
う。
しても不利である。ガラスセラミック製調理面を備える
調理具上のポット(鍋)又はパン(平鍋)へのエネルギ
ー伝達は主として、熱伝達による。螺旋巻回加熱コイル
から調理面の下側への熱輸送のみが、輻射による。不均
一な斑点の結果、調理面とポット底部間にエアクッショ
ンが形成され、調理に要する時間を長くする。また、面
の温度が上昇し、その結果、周囲への熱損失が増え、効
率が低下する。
ーを介して、波長が約2mmで、ディンプル高さが50
μm〜200μmのディンプリングが設けられている。
触を要する加熱素子を上手く使うことを不可能にする。
うになった結果、表示装置も益々多く用いられるように
なっている。ユニットのでこぼこのない平坦な感じを保
つため、これ等の表示器はガラスセラミック下に設けら
れている。材料のディンプリングのため、これ等の表示
器は歪んでしか見えない。
グによりもっと難しくなる。スクリーン印刷法が用いら
れると、均一な被膜厚さを得るのが不可能であるからで
ある。ディンプル側でセンサが押圧されると、熱接触も
良くない。
(掃除)が簡単で、研磨や被覆等の付加的製造工程を要
せずとも円滑な、従って清掃が容易な面の備わるガラス
セラミック体を創生することにある。
め、本発明は平均面粗度Ra≦0.02μm及び/又は
二乗平均面粗度Rq≦0.01μmで決定される面を直
接且つ更なる研磨無しに有するフロートガラスから成
る、清掃が容易なガラスセラミック体を提供する。
ートガラスと等しい、極めて滑らかな面構造を有するガ
ラスセラミック体を得ることが可能になる。付加的ファ
イン研削や被覆の必要が無い。面の構造は製造工程の開
始時においてガラスセラミック組成と製造方法を適宜に
選択することにより容易に制御される。
べきものとして用いられる一次ガラスはフロート法を用
いて製造される。その結果、グリーンガラスは面が滑ら
かで、平らである。この面は次のセラミック化中にも滑
らかで、平らなままであり、調理面用のガラスセラミッ
ク板として、装飾工程中にも滑らかで、平らなままであ
る。ガラスが圧延により製造される場合に不可避に形成
される微細しわ又は凹凸は、フロート材料では形成され
ない。その結果、ガラスの上側が特に平らで、滑らかで
ある。
ように製造されたフロートセラミック体は清掃が容易で
ある。これ等のガラスセラミック体がオーブンドア用窓
として用いられると、凝縮された蒸気や熱分解残留物等
の物質の除去が容易になる。これ等のガラスセラミック
体がガラスセラミック調理面として用いられると、食物
がこぼれ又は溢れて固く被さったものの除去が容易にな
る。従って、掻き取り刃を用いて掃除すれば、残留物の
残ることはない。
製造された調理面の平坦からの偏差は300x300m
mの大きさのもので云えば、フロートガラスに対して一
般である±0.03mmであり、圧延ガラスの0.4m
mと比較して極めて小さい。このように平坦度が改良さ
れたため、かかる面はキッチン内の光源又は屋外からの
光の反射に対して特に有利な光学的印象により特徴付け
られる。更に、微細しわ又は凹凸が無いため、ガラスセ
ラミック調理面に通常約5μmの厚さで施される装飾被
覆は一つの面内に配向される。***部が無いから、機械
的負荷が掛かっても、装飾の不均一な摩耗が阻止され
る。従って、調理面の長期使用の後も、装飾が「曇っ
て」しまうことが無い。
IN4762で定義される。例えば、平均面粗度Raは
中心面からの絶対高さ差の相加平均、又は実輪郭と平均
輪郭間の差の絶対量の相加平均である。この平均輪郭
は、或る輪郭を測定輪郭を通して基準長内に置き、上部
が物質で充填された測定輪郭の表面積の和と下部に物質
のない表面積の和が等しくなるように置いて計算され
る。DIN4762に基づき、白色光干渉顕微鏡を用い
て測定されると(測定面積0.6x0.5mm)、Rq
=二乗平均粗度となる。この概念を式で表すと、次のよ
うになる。 Ra=(|Z1|+|Z2|+|Z3|+・・・+|Z
n|)/N Rq=[(Z1 2+Z2 2+Z3 2+・・・+Zn 2)
/N]1/2
術文献に記載されている。
行う、かかるガラスセラミックの製造を簡単にするた
め、セラミック化をフロート浴内で早めに行わせ、ガラ
スセラミックを直接得るようにした。かかる製法におい
て、フロート中に発生し得、表面の品質に悪影響を及ぼ
すフロートガラス内の欠陥、特に好ましくない表面結晶
は検出されず、排除された。
ミック体の製造に、従来技術方法のフロートによるどん
なガラスセラミックをも用いることができる。
な被清掃性を達成するためには、本ガラスセラミックに
用いられる初期ガラスは、Pt、Rh、ZnO及びSn
O2の濃度をそれぞれ<300ppb、<3.0pp
b、<1.5重量%及び<1重量%と制限し、従来の清
澄剤として酸化砒素又は酸化アンチモンを用いずに清澄
することによりフロート中に生じ得る好ましくない表面
欠陥の発生が阻止されるフロートガラスである。
ましくない表面欠陥の形成を阻止できる組成により特徴
付けられる。フロートは、ガラスが溶融され、清澄され
る溶融室又はホットエンドと、溶融室内の酸化物雰囲気
から系残部の還元性雰囲気への移行を提供する界面部
と、形成ガスの還元性雰囲気内で溶融金属、通常はS
n、上に流されることによってガラスが成形されるフロ
ート部と、からなる。ガラスは、Sn浴に円滑に流出さ
れ、上部ローラーが及ぼす力を面に受けることにより成
形される。金属浴上を移送される間にガラスは冷却さ
れ、フロート部の端部で引き上げられ、冷却炉に移送さ
れる。
ガラスとフロート雰囲気又はSnバッチ間で相互作用が
生じる結果、好ましくない表面欠陥が生じ得る。
ppb以上のRhを溶解された形で含んでいると、Pt
又はRh粒子の金属物沈殿がガラス表面内の還元条件の
結果生じ、これ等の粒子が上限100μmの大きさのβ
石英混晶の有効な泡(シード)として作用することがあ
りえ、このようにして好ましくない表面結晶化が生じ得
る。
攪拌機、移送管、弁ゲート等に用いられる。従って、上
記ガラスセラミックの製造方法を実施するプラントにお
いては、表面結晶の形成を阻止するため、Pt又はRh
を含有する構成部品を完全に回避し、セラミック材料で
置き換えるか、上記の濃度を超えないように溶融室又は
界面部の条件を設定する。
る。フローティングの還元条件下では、亜鉛がガラス面
で減損されるのが分かった。これは、亜鉛が部分的にガ
ラス面に還元され、その上でフロート雰囲気中のZn
2+と比較してZnの蒸気圧が高い結果、蒸発するもの
と推定される。フロート作業において好ましくない、低
温スポットでのZnの蒸発及び沈積に加えて、ガラス内
の不均一なZnの分布も表面近傍での危機的な結晶帯の
発生に関与する。これ等の大型β石英混晶の結晶帯は、
ガラス内のZn濃度が上がって初期値に戻る表面近傍で
始まる。従って、当初より初期値を低く保つことが適切
である。
られる。フロート部における還元条件の作用の結果、S
nO2は特にガラスの表面で部分的に還元される。驚く
べきことに、小さい金属Snの球がガラスの直隣接面の
ガラスにでき、冷却又は掃除中に容易に除去されるが、
球状のピット又は凹みの後部に残り、ガラスの目的の用
途には極めて望ましくない。
の小さな球の阻止は可能である。
3−SiO2系のガラスに対して通常である酸化砒素又
は酸化アンチモン等の清澄剤を用いずに清澄される。フ
ロート中の還元条件の作用下では、特に上記の清澄剤は
ガラス面に直接還元され、好ましくない可視の金属被膜
を形成する。審美的にも毒物学的にも望ましくないこれ
等の被膜の除去は研削と研磨を要し、経済的にも不利で
ある。従って、これ等被膜の形成を阻止するため、Sn
O2、CeO2、硫酸塩化合物、塩化物等の代わりの化
学的清澄剤、例えば、好ましくはSnO2を0.2〜
0.6重量%の割合で溶融ガラスに添加することにより
泡(シード)数を低くするのが適切である。或いはま
た、物理的に、例えば低圧力を加えるか又は1750℃
を上回る温度に加熱することによりガラスを清澄しても
良い。このようにして、代替的清澄材及び/又は代替的
清澄方法を用いて、必要な泡(シード)数を達成するこ
とができる。
化を垂直方向に行わせる、又はエアクッションセラミッ
ク化法を採用する等して、セラミック化中のガラス体と
基体間の接触を回避することにより、フロート法に得ら
れる低面粗度値に対するどんな悪い作用も回避する注意
が取られるべきである。
つフロートセラミック化アルミノ珪酸塩ガラスにより、
ガラスセラミックの極めて低い面粗度に関して格別の効
果が達せられる。 Li2O 3.2〜5.0 Na2O 0〜1.5 K2O 0〜1.5 ΣNa2O+K2O 0.2〜2.0 MgO 0.1〜2.2 CaO 0〜1.5 SrO 0〜1.5 BaO 0〜2.5 ZnO 0〜<1.5 Al2O3 19〜25 SiO2 55〜69 TiO2 1.0〜5.0 ZrO2 1.0〜2.5 SnO2 0〜<1.0 ΣTiO2+ZrO2+SnO2 2.5〜5.0 P2O5 0〜3.0
される具体例のガラスは酸化物ベース重量%で示す次の
組成を有する。 Li2O 3.5〜4.5 Na2O 0.2〜1.0 K2O 0〜0.8 ΣNa2O+K2O 0.4〜1.5 MgO 0.3〜2.0 CaO 0〜1.0 SrO 0〜1.0 BaO 0〜2.5 ZnO 0〜1.0 Al2O3 19〜24 SiO2 60〜68 TiO2 1.0〜2.0 ZrO2 1.2〜2.2 SnO2 0〜0.6 ΣTiO2+ZrO2+SnO2 3.0〜4.5 P2O5 0〜2.0
ら、本発明によるガラスセラミックの製造に用いられる
と格別の効果を呈する。
容易性が必要などのような用途にも使用が可能である。
就中、オーブンドア窓、特にキッチンレンジのドア窓、
或いは調理天板(クックトップ)のガラスセラミック調
理面に用いることができる。
Claims (13)
- 【請求項1】 平均面粗度Ra≦0.02μm及び/又
は二乗平均面粗度Rq≦0.01μmで決定される面構
造を、直接的に且つ更なる研磨無しに有するフロートガ
ラスから成る、清掃が容易なガラスセラミック体。 - 【請求項2】 Pt、Rh、ZnO及びSnO2の濃度
がそれぞれ300ppb未満、30ppb未満、1.5
重量%未満及び1重量%未満の、フロート法による初期
ガラスから製造され、且つその溶融中に清澄が従来の清
澄剤である酸化砒素及び/又は酸化アンチモンを用いず
に行われる請求項1に記載のガラスセラミック体。 - 【請求項3】 初期ガラスとしてフロートアルミノ珪酸
ガラスを有する請求項2に記載のガラスセラミック体。 - 【請求項4】 初期ガラスの組成が、酸化物ベースの重
量%で Li2O 3.2〜5.0 Na2O 0〜1.5 K2O 0〜1.5 ΣNa2O+K2O 0.2〜2.0 MgO 0.1〜2.2 CaO 0〜1.5 SrO 0〜1.5 BaO 0〜2.5 ZnO 0〜<1.5 Al2O3 19〜25 SiO2 55〜69 TiO2 1.0〜5.0 ZrO2 1.0〜2.5 SnO2 0〜<1.0 ΣTiO2+ZrO2+SnO2 2.5〜5.0 P2O5 0〜3.0 であり、且つV、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、N
i、Se及び/又はClを含む化合物等の着色成分を任
意に添加しても良い請求項3に記載のガラスセラミック
体。 - 【請求項5】 初期ガラスの組成が、酸化物ベースの重
量%で Li2O 3.5〜4.5 Na2O 0.2〜1.0 K2O 0〜0.8 ΣNa2O+K2O 0.4〜1.5 MgO 0.3〜2.0 CaO 0〜1.0 SrO 0〜1.0 BaO 0〜2.5 ZnO 0〜1.0 Al2O3 19〜24 SiO2 60〜68 TiO2 1.0〜2.0 ZrO2 1.2〜2.2 SnO2 0〜0.6 ΣTiO2+ZrO2+SnO2 3.0〜4.5 P2O5 0〜2.0 であり、且つV、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、N
i、Se及び/又はClを含む化合物等の着色成分を任
意に添加しても良い請求項4に記載のガラスセラミック
体。 - 【請求項6】 フロート中、表面近くの望ましくない結
晶帯の形成を阻止するため、初期ガラスが重量%で3.
2xZn+TiO2≦4.3の関係を満足するように構
成した請求項3〜5のいずれか一つに記載のガラスセラ
ミック体。 - 【請求項7】 ガラス状態での変色を阻止し、且つ厚さ
4mmで>89%、好ましくは>90%の光透過を達成
するため、初期ガラス中のFe2O3及びTiO2の濃
度がそれぞれ200ppb未満及び2.5重量%未満で
ある請求項3〜6のいずれか一つに記載のガラスセラミ
ック体。 - 【請求項8】 初期ガラスが工業的に無BaOである請
求項3〜7のいずれか一つに記載のガラスセラミック
体。 - 【請求項9】 ガラスセラミックの熱膨張係数α
20/300が3.5〜5.0x10−6/K、転移温
度Tgが600〜750℃、処理温度VAが1350℃
である請求項3〜8に記載のガラスセラミック体。 - 【請求項10】 主結晶相としてキータイト(keat
ite)混晶を有するガラスセラミックの熱膨張係数が
1.5x10−6/K未満である請求項3〜9のいずれ
か一つに記載のガラスセラミック体。 - 【請求項11】 主結晶相としてβ石英を有するガラス
セラミックの熱膨張係数が(0±0.3)x10−6/
K、好ましくは(0±0.15)x10−6/K、光透
過が>80%である請求項3〜9のいずれか一つに記載
のガラスセラミック体。 - 【請求項12】 泡(シード)数を少なくするため、S
nO2、CeO2、硫酸塩化合物、塩化物等の代替的化
学清澄化合物が、好ましくは例えばSnO2が0.2〜
0.6重量%で、溶融ガラスに添加される請求項3〜1
1のいずれか一つに記載のガラスセラミック体。 - 【請求項13】 泡(シード)数を少なくするため、溶
融ガラスが物理的に清澄、例えば低圧力又は>1750
℃の温度で清澄される請求項3〜11のいずれか一つに
記載のガラスセラミック体。
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