本发明涉及适合于加热器的顶板的玻璃板及使用其的加热器。
背景技术：
加热烹调器等的加热器中，对于载置有锅等被加热物的顶板要求耐热性，因此使用热膨胀系数极小的结晶化玻璃板(例如参照专利文献1)。
但是，结晶化玻璃板由结晶相和玻璃相这2相构成，因此有在受到机械冲击时在2相的界面容易产生裂纹的担心。另一方面，没有结晶化的玻璃板缺乏耐热性、有容易破裂的担心。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-100229号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题
近年来，ih方式的加热烹调器变得普遍，有加热器具被过度加热的情况变少的倾向。另一方面，作为加热器的温度传感器，使用响应速度快的红外线传感器的情况变多，要求红外线透过率高的顶板。
本发明提供红外线透过率高且对热冲击、机械冲击也不易破裂的适合于加热器的顶板的玻璃板。前述适合于加热器的顶板的玻璃板可以作为耐热玻璃板使用。
用于解决问题的方案
本发明为一种玻璃板，优选为加热器用的玻璃板，玻璃板的厚度为1～8mm，波长3000nm的红外线透过率t3000为4％以上、优选为10％以上、50～350℃下的平均热膨胀系数α为15×10-7～35×10-7/℃、以氧化物基准的摩尔％表示为：sio2：50～85％、al2o3：0.1～25％、b2o3：0.1～20％、mgo+cao+sro+bao+zno：0～20％、li2o+na2o+k2o：0～20％。
本发明的玻璃板、优选加热器用玻璃板的产生裂纹的载荷优选超过1.96n。
另外，玻璃板的应变点优选为520～780℃。
另外，前述玻璃板优选的是，以氧化物基准的摩尔％表示为：
sio2：60～70％、
al2o3：4～25％、
b2o3：8～20％、
mgo：0～10％、
cao：0～5％、
sro：0～5％、
bao：0～5％、
zno：0～5％、
mgo+cao+sro+bao+zno：3～10％、
li2o：0～1％、
na2o：0～2％、
k2o：0～2％、
li2o+na2o+k2o：0～10％，
50～350℃下的平均热膨胀系数α为15×10-7～30×10-7/℃。
另外，前述玻璃板优选的是，以氧化物基准的摩尔％表示为：
al2o3：5～25％、
mgo：1～8％、
zno：0～2％、
sio2+al2o3+b2o3：80％以上、
mgo+cao+sro+bao+zno：3～8％、
li2o+na2o+k2o：0～2％。
另外，前述玻璃板优选为b2o3+mgo+cao+sro+bao+zno：11～22％。
另外，前述玻璃板优选为mgo/(mgo+cao+sro+bao+zno)：0.6～1。
还优选在玻璃板表面的至少一部分具有压缩应力。
本发明提供一种加热器，其为具备红外线传感器的加热器，载置被加热物的顶板由玻璃板构成，即，本发明为具备载置被加热物的顶板及红外线传感器的加热器，前述顶板由玻璃板构成，前述玻璃板的厚度为1～8mm，波长3000nm的红外线透过率t3000为4％以上、优选为10％以上，50～350℃下的平均热膨胀系数α为15×10-7～35×10-7/℃，
以氧化物基准的摩尔％表示为：sio2：50～85％、al2o3：0.1～25％、b2o3：0.1～20％、mgo+cao+sro+bao+zno：0～20％、li2o+na2o+k2o：0～20％。
另外，前述玻璃板优选进行了化学增强。
发明的效果
根据本发明，能够获得即使对热冲击、机械冲击也不易破裂、并且红外线透过率高的玻璃板、优选为加热器用玻璃板，通过所述玻璃板的使用，能够获得便利性优异的加热器。
具体实施方式
本说明书中，玻璃是指利用x射线衍射法未确认到表示晶体的衍射峰的非晶质玻璃，不包括结晶化玻璃。
本说明书中，玻璃的组成以氧化物基准的摩尔百分率表示，玻璃中价数容易变动的成分的含量换算为代表性的氧化物来表示。本说明书中，除非另有规定，“％”是指氧化物基准的摩尔百分率。另外，关于组成，实质上不含是指，除了不可避免的杂质以外不包含。
本说明书中，产生裂纹的载荷是指，在气氛的温度为22℃、水蒸气露点为0℃～-2℃的条件下，对玻璃表面按压维氏压头时的裂纹产生概率变为50％的载荷。产生裂纹的载荷的测定通过如下方法进行：对于各种载荷，在玻璃表面不同的位置以一定的载荷按压维氏压头，测定制作10个维氏压痕时产生的裂纹数。由1个维氏压痕产生的裂纹数的最大值为4，因此制作10个维氏压痕时产生的裂纹数为20的载荷为产生裂纹的载荷。
本说明书中，玻璃板的应变点是使用jis-r3103(2001年)及astm-c336(1971年)中规定的纤维伸长(fiberelongation)法测定的应变点。
本说明书中，玻璃板的玻璃化转变温度是使用tma(差示热膨胀计)测定的值，是使用jis-r310-3(2001年)中规定的方法測定的玻璃化转变温度。
为了使本发明的玻璃板、优选加热器用玻璃板(以下称为本发明的玻璃板，将该玻璃称为本发明的玻璃。)强度高、不易发生变形，玻璃板的厚度为1mm以上、优选为1.5mm以上、更优选为2mm以上、进一步优选为2.5mm以上。
为了进行轻量化，本发明的玻璃板的厚度为8mm以下、优选为7mm以下、更优选为5mm以下、进一步优选为4mm以下、特别优选为3.5mm以下。
为了容易进行利用红外线传感器的温度控制，本发明的玻璃板的波长3000nm的红外线透过率t3000为4％以上、优选为5％以上、进一步优选为10％以上、进一步优选为15％以上、进一步优选为20％以上、最优选为30％以上。
为了容易进行利用红外线传感器的温度控制，本发明的玻璃板的波长2500nm的红外线透过率t2500优选为40％以上、更优选为60％以上、进一步优选为78％以上、最优选为80％以上。
为了容易进行利用红外线传感器的温度控制，本发明的玻璃板的波长3200nm的红外线透过率t3200优选为10％以上、更优选为20％以上、进一步优选为25％以上、最优选为30％以上。
本发明的玻璃板在50～350℃下的平均热膨胀系数α为15×10-7～35×10-7/℃，因此对热冲击不易破裂。
为了抑制由热冲击导致的破裂，50～350℃下的平均热膨胀系数α优选为30×10-7/℃以下、更优选为28×10-7/℃以下、进一步优选为25×10-7/℃以下。
热膨胀系数小的玻璃存在制造时的熔融温度变高的倾向。为了能够降低玻璃制造时的熔融温度，50～350℃的平均热膨胀系数α优选为18×10-7/℃以上、更优选为20×10-7/℃以上、进一步优选为25×10-7/℃以上。
本发明的玻璃板优选的是，应变点为520～780℃。通过使本发明的玻璃板的应变点为520℃以上，能够抑制由热冲击导致的破裂。优选为560℃以上、更优选为600℃以上、进一步优选为650℃以上。
本发明的玻璃板优选的是，玻璃化转变温度为580～800℃。通过使本发明的玻璃板的玻璃化转变温度为580℃以上，能够抑制由热冲击导致的破裂。优选为600℃以上、更优选为650℃以上、进一步优选为700℃以上。
针对本发明的玻璃板，用以下的方法测定的耐热温度t3优选为100～780℃。
即，准备一边为5cm的正方形且厚度为1.2～5mm的玻璃板，在保持为高温的电炉中加热30分钟以上。接着，从电炉取出玻璃板，在5分以内转移至保持为低温的液体中，观察有无破裂。液体的种类没有要求，可以例示水、油等。改变温度进行数次该试验，求出破裂或1cm以上的裂纹的产生概率小于50％时的最大温度差t1、及破裂或1cm以上的裂纹的产生概率为50％以上时的最小温度差t2。将t1和t2的平均值t3作为耐热温度。其中，t1与t2的差优选为50℃以内、更优选为20℃以内。
耐热温度t3优选为140℃以上、更优选为180℃以上、进一步优选为220℃以上、特别优选为260℃以上、最优选为300℃以上。
耐热温度t3非常高的玻璃存在用于制造玻璃的熔融温度变得过高的倾向。为了降低玻璃制造时的熔融温度，耐热温度t3优选为750℃以下、更优选为700℃以下、进一步优选为650℃以下、特别优选为600℃以下。
对于本发明的玻璃板，为了对机械冲击不易破裂，产生裂纹的载荷优选超过1.96n。本发明的玻璃板的产生裂纹的载荷更优选超过4.9n、进一步优选为9.8n以上、特别优选为19.6n以上。
本发明的玻璃板通过在玻璃板表面的至少一部分具有压缩应力，能够对热冲击不易破裂，对机械冲击不易破裂。玻璃板表面具有压缩应力的玻璃板例如可以通过进行增强处理而获得。增强处理优选化学增强。
对于本发明的玻璃板，从不易破裂的方面出发，板厚方向的最大表面粗糙度优选为20μm以下、更优选为2μm以下、进一步优选为200nm以下、特别优选为20nm以下。
本发明玻璃的β-oh值可以根据要求特性适当选择。为了提高玻璃的应变点，优选β-oh值低。优选使h值为0.3mm-1以下、更优选为0.25mm-1以下、进一步优选为0.2mm-1以下。
β-oh值可以根据原料熔融时的各种条件、例如玻璃原料中的水分量、熔窑中的水蒸气浓度、熔窑中的熔融玻璃的停留时间等进行调节。作为调节玻璃原料中的水分量的方法，有使用氢氧化物代替氧化物作为玻璃原料的方法(例如使用氢氧化镁(mg(oh)2)代替氧化镁(mgo)作为镁源的方法)。另外，作为调节熔窑中的水蒸气浓度的方法，有在用燃烧器的燃烧时使化石燃料与氧气混合进行燃烧的方法、将氧气和空气混合进行燃烧的方法。
对于本发明的玻璃板，为了轻量化，密度优选为2.45g/cm3以下、更优选为2.40g/cm3以下、进一步优选为2.35g/cm3以下。为了降低玻璃制造时的粘性，优选为2.20g/cm3以上、更优选为2.23g/cm3以上、进一步优选为2.25g/cm3以上。
对于本发明的玻璃板，为了减少坚硬的物体撞击时的凹陷，杨氏模量优选为58gpa以上、更优选为60gpa以上、进一步优选为62gpa以上。为了降低玻璃制造时的失透，优选为80gpa以下、更优选为75gpa以下、进一步优选为70gpa以下。
本发明中的玻璃如上所述，特征在于，在特定的厚度具有特定的红外线透过率等，并且具有以下的玻璃组成。
本发明的玻璃板的氧化物基准的基于摩尔百分率表示的玻璃组成为：sio2为50～85％，al2o3为0.1～25％，b2o3为0.1～20％，选自mgo、cao、sro、bao及zno中的1种以上的合计为0～20％、选自li2o、na2o及k2o中的1种以上的合计为0～20％。
sio2、al2o3及b2o3均为必需成分。对于提高波长2500～3500nm的红外线透过率、提高玻璃的耐热性、提高耐候性、使其对机械冲击不易破裂而言是有用的，它们的总含量(sio2+al2o3+b2o3)优选为80％以上、更优选为85％以上、进一步优选为90％以上。为了降低玻璃制造时的粘性、抑制失透，它们的总含量(sio2+al2o3+b2o3)优选为97％以下、更优选为95％以下。
sio2为玻璃的主成分。为了提高玻璃的耐热性、提高耐候性、使其对机械冲击不易损坏等，sio2的含量为50％以上、更优选为55％以上、更优选为60％以上、进一步优选为65％以上。为了降低玻璃制造时的粘性，sio2的含量为85％以下、优选为80％以下、更优选为75％以下、进一步优选70％以下。
为了提高玻璃的耐热性、提高耐候性等，al2o3为0.1％以上、优选为1％以上、更优选为2％以上、进一步优选为4％以上、更优选为5％以上、特别优选为8％以上。为了降低玻璃制造时的粘性、抑制失透，al2o3的含量为25％以下、优选为22％以下、更优选为20％以下、进一步优选为16％以下。
b2o3为促进玻璃原料的熔融、提高机械特性、耐候性的成分，因此含有0.1％以上。b2o3的含量优选为1％以上、更优选为2％以上、进一步优选为4％以上、特别优选为8％以上。在欲抑制裂纹的产生的情况下，优选为9％以上、更优选为10％以上、最优选为11％以上。另一方面，为了不产生由挥发导致的脉纹(ream)、炉壁的侵蚀等不良情况，b2o3的含量为20％以下、优选为17％以下、更优选为15％以下、进一步优选为12％以下。
mgo、cao、sro、bao及zno为对于促进玻璃原料的熔融、调整热膨胀系数、粘性等而言有用的成分，可以含有任意1种以上。它们的总含量(mgo+cao+sro+bao+zno)优选为1％以上、更优选为2％以上、进一步优选为3％以上。为了提高波长2500～3500nm的红外线透过率、将热膨胀系数抑制得较低、抑制失透，它们的总含量(mgo+cao+sro+bao+zno)为20％以下、更优选为18％以下、进一步优选为15％以下、特别优选为12％以下、最优选为10％以下、进一步最优选8％以下。
mgo有降低玻璃熔化时的粘性、促进熔化的作用，可以为了减少比重、使玻璃不易受损等而含有。优选为1％以上、更优选为2％以上、进一步优选为3％以上。考虑降低玻璃的热膨胀系数、抑制失透的情况下，优选为10％以下、更优选为8％以下、进一步优选为5％以下、最优选为3％以下、进一步最优选为2％以下。
为了促进玻璃原料的熔融、并且调整粘性、热膨胀系数等，可以含有cao。为了抑制失透，cao的含量优选为10％以下、更优选为8％以下、进一步优选为5％以下、最优选为2％以下、进一步最优选为1％以下。
为了降低玻璃熔化时的粘性等，可以含有sro。为了抑制失透，sro的含量优选为10％以下、更优选为8％以下、进一步优选为5％以下、最优选为2％以下、进一步最优选为1％以下。
为了降低玻璃熔化时的粘性等，可以含有bao。为了抑制失透，bao的含量优选为10％以下、更优选为8％以下、进一步优选为5％以下、最优选为2％以下、进一步最优选为1％以下。
为了降低玻璃熔化时的粘性等，可以含有zno。为了抑制失透，zno的含量优选为10％以下、更优选为8％以下、进一步优选为5％以下、特别优选为2％以下。在玻璃板的成形中采用浮法时，为了容易在浮法槽中被还原，优选实质上不含zno。本发明中实质上不含zno是指0.15％以下。
对于b2o3、mgo、cao、sro、bao及zno的总含量(b2o3+mgo+cao+sro+bao+zno)，对促进玻璃原料的熔融、调整热膨胀系数、粘性等而言是有用的，优选为3％以上。更优选为8％以上、进一步优选为11％以上、更进一步优选为13％以上、最优选为17％以上。为了提高波长2500～3500nm的红外线透过率、将热膨胀系数抑制为较低、抑制失透，它们的总含量(mgo+cao+sro+bao+zno)优选为25％、更优选为23％以下、进一步优选为22％以下、更进一步优选为21％以下、最优选为20％以下。
mgo的含量相对于mgo、cao、sro、bao及zno的总含量之比(mgo/(mgo+cao+sro+bao+zno))对不易损伤玻璃而言是有用的，优选为0.4以上、更优选为0.5以上、进一步优选为0.6以上、更进一步优选为0.7以上、最优选为0.8以上。为了抑制失透，mgo/(mgo+cao+sro+bao+zno)优选为1以下、优选为0.95以下、更优选为0.9以下。
为了提高玻璃板的硬度、提高应变点等，可以含有zro2。为了抑制失透，zro2的含量优选为5％以下、更优选为2％以下。
li2o、na2o及k2o为促进玻璃原料的熔融、调整热膨胀系数、粘性等、进行基于离子交换的化学增强处理时有用的成分，可以含有。它们的总含量(li2o+na2o+k2o)优选为0.1％以上、更优选为1％以上。为了提高波长2500～3500nm的红外线透过率、减小热膨胀系数，(li2o+na2o+k2o)为20％以下、优选为15％以下、更优选为12％以下、进一步优选为10％以下、特别优选为8％以下、最优选为5％以下、进一步最优选为2％以下。
li2o为促进玻璃原料的熔融、调整热膨胀系数、粘性等、进行基于离子交换的化学增强处理时有用的成分，优选含有。为了使应变点高温化、将批量成本抑制得较低，li2o的含量优选为10％以下、更优选为5％以下、进一步优选为2％以下、最优选为1％以下。
na2o为促进玻璃原料的熔融、调整热膨胀系数、粘性等、进行基于离子交换的化学增强处理时有用的成分，可以含有。为了使应变点高温化、减小热膨胀系数，na2o的含量优选为10％以下、更优选为5％以下、进一步优选为2％以下、最优选为1％以下。
k2o为促进玻璃原料的熔融、调整热膨胀系数、粘性等、进行基于离子交换的化学增强处理时有用的成分，可以含有。为了使应变点高温化、减小热膨胀系数，k2o的含量优选为10％以下、更优选为5％以下、进一步优选为2％以下、最优选为1％以下。
本发明的玻璃板通过在各成分的组成范围满足上述的基础上成形为玻璃板，可以使耐热温度t3为100～780℃。
本发明的玻璃板可以含有作为澄清剂使用的so3。该情况下，so3的含量优选超过0％且为0.5％以下、更优选为0.3％以下、进一步优选为0.2％以下、特别优选为0.1％以下。
本发明的玻璃板可以含有作为氧化剂及澄清剂使用的sb2o3或as2o3。该情况下，sb2o3或as2o3的含量优选为0～0.5％、更优选为0.2％以下、进一步优选为0.1％以下、特别优选实质上不含。本发明中，实质上不含这些物质是指小于0.1％。
本发明的玻璃板可以含有作为氧化剂及澄清剂使用的sno2。该情况下，sno2的含量优选为0～0.5％、更优选为0.4％以下、进一步优选为0.3％以下。
为了使玻璃的熔化容易，本发明的玻璃板可以含有1％以下的pbo。但是，考虑到环境负荷时，优选实质上不含。本发明中，实质上不含pbo是指0.15％以下。
本发明的玻璃板优选实质上不含作为着色成分的tio2、coo、v2o5、mno等。若实质上不含tio2、coo、v2o5、mno等，则能够抑制可见光透过率的下降。所述着色成分的含量优选为0～0.05％、更优选为0.02％以下、进一步优选为0.01％以下、最优选小于50ppm。
本发明的玻璃板可以作为气体燃烧方式的加热器的顶板使用。该情况下，由于将使气体燃烧的器具装入来使用，所以可以使用开有1个或多个5～30cm的孔的玻璃板。可以对本发明的玻璃板的单面或两面进行基于印刷或涂布的装饰。通过进行表示加热部分的印刷，变得容易清楚放置锅等器具的位置。另外，通过利用印刷或涂布而进行花纹处理、或着色，从而外观性提高。
可以在本发明的玻璃板上接合液晶显示面板。顶板内可以显示温度等信息。该情况下，400～800nm的光的透过率优选为50％以上。
可以挖空本发明的玻璃板，在挖空的部分装备显示面板或操作按钮。由于能够在顶板内集成加热机的操作按钮、显示器，因此无需在其他部分附带操作按钮、显示器，外观性提高。
可以使本发明的玻璃板具有触摸面板功能。该情况下，能够在顶板内进行加热机的操作，因此无需在其他部分设置操作按钮，操作性提高。为了具有触摸面板功能，玻璃板的介电常数优选为5以上、更优选为6以上、进一步优选为7以上。
可以用金属板覆盖本发明的玻璃板的周边的边缘部。通过防止产生因物体的接触导致的损伤，能够进一步具有机械强度。
为了防止烧焦等，可以对本发明的玻璃板的表面进行涂布。通常已知的防止烧焦的涂布剂中有氟树脂涂布、亲水性涂布等。
接着，对本发明的加热器进行说明。
本发明的加热器为具备红外线传感器的加热器，载置被加热物的顶板由玻璃板构成。本发明的加热器例如为加热烹调器。
构成本发明的加热器的顶板的玻璃板的厚度为1～8mm，波长3000nm的红外线透过率t3000为4％以上、优选为10％以上，50～350℃下的平均热膨胀系数α为15×10-7～35×10-7/℃。构成本发明的加热器的顶板的玻璃板优选本发明的玻璃板。
即，玻璃板的基于氧化物基准的摩尔百分率表示的玻璃组成优选：sio2为50～85％，al2o3为0.1～25％，b2o3为0.1～20％，选自mgo、cao、sro、bao及zno中的1种以上的合计为0～20％，选自li2o、na2o及k2o中的1种以上的合计为0～20％。
另外，为了提高耐冲击性，优选进行了化学增强的玻璃板。
实施例
以下，例1～10为本发明的玻璃的实施例，例11～13为比较例。
关于例1～10、12及13，以成为目标组成的方式调合各成分的原料，使用铂坩埚在1550℃下熔化。作为原料，使用粒度为1～1000μm的硅砂、氧化铝、碳酸钠等。使玻璃熔体流出，成形为板状后缓慢冷却。
例11为市售的结晶化玻璃(日本电气硝子株式会社制造、商品名neoceram)。
表1中示出玻璃组成(单位：摩尔％)、产生裂纹的载荷(单位：n)、4mm厚的玻璃的波长2500nm的红外线透过率t2500(单位：％)、波长3000nm的红外线透过率t3000(单位：％)、波长3200nm的红外线透过率t3200(单位：％)、50℃～350℃下的平均热膨胀系数α(单位：×10-7·℃-1)、密度(单位：g·cm-3)、玻璃化转变温度tg(单位：℃)、应变点、杨氏模量(单位：gpa)、βoh值。其中，例11的玻璃组成为来自文献(newglass，vol.20，no.3，p23，2005)的推定值。
[βoh值的测定方法]
针对玻璃试样，测定相对于波长2.75～2.95μm光的吸光度，用其最大值βmax除以该试样的厚度(mm)，从而求出玻璃中的βoh值。
[表1]
需要说明的是，表1中的括号的标记为计算值。
若将例1～10的玻璃成形为厚度1.5～5mm的板状，则能够获得红外线透过率和耐裂纹性、耐热性优异的适于加热器的顶板的玻璃板。
例11～12的玻璃由于在厚度为4mm时玻璃的光的波长3000nm的红外线透过率t3000小于4％，较低，因此不适合于使用红外线传感器的加热器的顶板。
对于例11的结晶化玻璃，产生裂纹的载荷低，硬物撞击时容易破裂。
对于例13的玻璃，50℃～350℃下的平均热膨胀系数α为37.5×10-7·℃-1，较大，因此对热冲击的耐性低，不适合于加热器的顶板。
将例2的玻璃加工成一边为5cm的正方形且厚度为4mm的玻璃板，在保持为高温的电炉中加热30分钟以上。接着，从电炉中取出玻璃板，在5分以内转移至保持为低温的水中，观察有无破裂。t1＝325℃、t2＝350℃、t3＝337.5℃，确认了对热冲击的耐性高。
产业上的可利用性
根据本发明，能够获得即使对热冲击、机械冲击也不易破裂并且红外线透过率高的玻璃板、优选为加热器用玻璃板。另外，通过使用所述玻璃板，可以获得便利性优异的加热器。
需要说明的是，将2014年12月2日申请的日本专利申请2014-243758号的说明书、权利要求及摘要的全部内容引用于此，作为本发明的公开内容而并入。