JP2001089185A - 耐熱衝撃性紫外線遮断ガラスおよび紫外線遮断フィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホウケイ酸ガラスと同等の低い熱膨張係数お
よび高度の化学的耐久性を備え、シャープ且つ十分な紫
外線遮断能を有し、実質的に無着色の紫外線遮断ガラス
を提供する。 【解決手段】 ＳｉＯ_２ ６５〜７５重量％、Ｎａ_２Ｏ
５〜１０重量％、ＺｎＯ ０〜３重量％、Ａｌ_２Ｏ_３
１．５〜３重量％、ＣｅＯ_２ ０．５〜２．５重量
％、Ｂ_２Ｏ_３ ０〜１０重量％、及びＢ_２Ｏ_３との合計
量が１５〜２５重量％になる量のＳｂ_２Ｏ_３ を含有す
るガラス組成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱衝撃性に優れ
た紫外線遮断ガラスおよび光源として放電灯を用いた照
明装置のための紫外線遮断フィルターに関するものであ
る。

【０００２】なお、この明細書では、紫外線遮断能が利
用されるガラス製品はその主たる機能や形状に関係なく
紫外線遮断フィルターという。

【０００３】

【従来の技術】水銀灯など、紫外線放射を伴うランプか
らの光を照明に使用するには、ランプが発する光の中の
有害紫外線を遮断し可視光線だけを透過させるためのフ
ィルターまたはそのようなフィルターとしても機能する
ランプ保護部材が必要である。

【０００４】紫外線遮断用のフィルターとしては用途に
応じて様々なタイプのものが使われているが、照明装置
用のものはランプの発熱による温度上昇が激しく、また
使用環境も屋外の場合が多く使用中に雨水などで濡れた
りして急冷されることが多いから、軟化温度が高いだけ
でなく急加熱・急冷によっても割れたりしない耐熱衝撃
性にも優れたガラスを基礎ガラスとしそれに耐熱性と耐
久性のよい無機質紫外線吸収物質を含有させたものでな
ければならない。

【０００５】耐熱衝撃性の指標となる熱膨張係数が小さ
く化学的耐久性にも優れているため上記用途の紫外線遮
断ガラスの基礎ガラスとして使われるものの代表的な例
は、いわゆるホウケイ酸ガラス（Ｎａ_２Ｏ−Ｂ_２Ｏ_３−
ＳｉＯ_２系ガラス）であり、これに添加される紫外線吸
収物質の例としては、ＣｅＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｖ
_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２等がある（特公昭６１−２４３４４
号，特開平６−５６４６７号，特開平８−１２３６９号
等）。

【０００６】しかしながら、ホウケイ酸ガラスを基礎ガ
ラスとして紫外線遮断用ガラスを製造する場合の解決困
難な課題の一つは、添加する紫外線吸収物質による可視
光線透過率の低下を防止することである。すなわち、紫
外線遮断に十分な量の紫外線吸収物質を含有させたホウ
ケイ酸ガラスはしばしば波長４００ｎｍ以上の可視光線
も遮断するようになり、それにより、フィルターとして
通常使われる厚さのものを目で見てもわかるほど黄色に
着色してしまうが、汎用照明装置のためのフィルターは
事実上無色透明であることが望ましいから、紫外線吸収
物質による可視光線領域の透過率低下は極力少なくしな
ければならない。

【０００７】この課題を解決するため、特開平６−５６
４６７号や特開平８−１２３６９号の発明では限定され
た量の複数の紫外線吸収物質を併用しているが、シャー
プカット性に問題が残り、したがって、このような手段
を採用したとしても着色回避を優先させると近紫外領域
における紫外線遮断能はある程度犠牲にせざるを得なか
った。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ホウ
ケイ酸ガラスと同等の低い熱膨張係数および高度の化学
的耐久性を備え、シャープ且つ十分な紫外線遮断能を有
し、実質的に無着色の紫外線遮断ガラスを提供すること
にある。

【０００９】本発明の他の目的は、上記紫外線遮断ガラ
スからなる実質的に無着色の高性能紫外線遮断フィルタ
ーを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ホウケイ酸ガ
ラスに紫外線吸収物質としてＣｅＯ_２を含有させる場合
においてホウケイ酸ガラスの主要構成成分であるＢ_２Ｏ
_３の一部をＳｂ_２Ｏ_３で置換すると、透過光と非透過光
の境界波長が３６０〜３８０ｎｍ付近にあってシャープ
カット性に優れた実質的に無着色のガラスが得られ、し
かも熱膨張係数はホウケイ酸ガラスとほとんど変わら
ず、化学的耐久性はホウケイ酸ガラスに勝るとも劣らな
い紫外線遮断ガラスが得られるという、新規な知見に基
づき完成されたものである。

【００１１】すなわち、本発明は、ＳｉＯ_２ ６５〜７
５％、Ｎａ_２Ｏ ５〜１０％、ＺｎＯ ０〜３％、Ａｌ
_２Ｏ_３ １．５〜３％、ＣｅＯ_２ ０．５〜２．５％、
Ｂ_２Ｏ_３ ０〜１０％、及びＢ_２Ｏ_３との合計量が１５
〜２５％になる量のＳｂ_２Ｏ_３を含有し、それにより波
長３２０ｎｍ以下の紫外線の透過率が０％、波長３６０
ｎｍの近紫外線透過率が５０％以下、波長４００ｎｍの
可視光線の透過率が７２％以上であり、且つ熱膨張係数
が６０×１０^−７／℃以下であることを特徴とする実質
的に無色の耐熱衝撃性紫外線遮断ガラス、及び、該紫外
線遮断ガラスよりなる放電灯使用照明装置用紫外線遮断
フィルターを提供するものである（但し、ガラス組成を
表す％は重量％であり透過率は厚さ３ｍｍの板について
測定される値。以下同じ。）。

【００１２】

【発明の実施の形態】上記組成の本発明による紫外線遮
断ガラスは、ＣｅＯ_２を含有させたホウケイ酸ガラスに
類似するがホウケイ酸ガラスに特徴的な多量のＢ_２Ｏ_３
のかなりの部分がＳｂ_２Ｏ_３で置換されており、しかも
Ｓｂ_２Ｏ_３はガラスのネットワーク構成成分になると考
えられるから、もはやホウケイ酸ガラスの範疇には属し
ないものと言える。しかしながら、製法上は特に困難な
点はなく、一般的なホウケイ酸ガラスを製造する場合の
常法に従って容易に製造することができる。

【００１３】構成成分について説明すると、まずＳｉＯ
_２は６５〜７５％とするが、７５％以上ではガラスの溶
融温度が高くなりすぎるので好ましくなく、また６５％
以下では熱膨張係数が大きくなるほか構造的に弱くな
り、化学的耐久性も悪化し、失透を起こしやすくなる。

【００１４】Ｎａ_２Ｏは、少なすぎるとガラスの粘度が
高くなり溶解性が悪くなるが、多すぎると熱膨張係数を
大きくするので、５〜１０％にする。

【００１５】上記２成分と共に基材ガラスの主要構成成
分であるＢ_２Ｏ_３は、典型的なホウケイ酸ガラスの場合
よりも少なく、１０％以下、望ましくは３〜１０％とす
る。これよりも多くすると、Ｓｂ_２Ｏ_３を添加してもシ
ャープな紫外線遮断特性が得られず、また黄色に着色す
るようになる。

【００１６】Ｓｂ_２Ｏ_３は、ＣｅＯ_２を含まないホウケ
イ酸ガラスに添加した場合、紫外線および可視光線の透
過率に影響を及ぼすことはほとんどない。しかし、Ｃｅ
Ｏ_２添加ホウケイ酸ガラスの場合は、Ｓｂ_２Ｏ_３を添加
すると波長約３５０ｎｍ以上の近紫外から可視光線にわ
たる広い波長範囲で透過率が顕著に向上し、それによ
り、ＣｅＯ_２による紫外線遮断のシャープカット性が向
上すると共に着色も事実上解消する。その理由として
は、添加されたＳｂ_２Ｏ_３により黄色のＣｅ^４＋が無色
のＣｅ^３＋に変わることが考えられるが、確認されてい
るわけではない。可視光線と共に波長約３５０ｎｍ以上
の近紫外線の透過率も増加させることは紫外線の完全遮
断という観点からは不利に見えるが、この波長範囲の紫
外線は有効に利用できる場合があり（特開平８−１２３
６９号）、有害作用も弱い。また、有害度が高い波長３
２０ｎｍ以下の紫外線の透過率は全く上昇させないの
で、実用上問題になることはない。

【００１７】Ｓｂ_２Ｏ_３添加に基づく上記効果は、約５
％以上のＳｂ_２Ｏ_３により現れるが添加量２０％前後で
飽和する。なお、Ｓｂ_２Ｏ_３添加量の増加に伴い、波長
３５０〜３８０ｎｍ付近の分光透過率曲線は若干長波長
側へシフトする。

【００１８】Ｓｂ_２Ｏ_３の添加はまた化学的耐久性の向
上にも役立ち、ホウケイ酸ガラスよりも化学的耐久性に
優れたガラスを与える。

【００１９】なお、ホウケイ酸ガラスにＣｅＯ_２とＳｂ
_２Ｏ_３を添加しただけではガラスの熱膨張係数が大きく
なり、耐熱衝撃性が悪化するが、それは、Ｓｂ_２Ｏ_３添
加量に応じてＢ_２Ｏ_３の量を減じ、Ｓｂ_２Ｏ_３とＢ_２Ｏ
_３の合計量が１５〜２５％（好ましくは約１７〜２０
％）の範囲内にあるようにすればほぼ完全に防止するこ
とができ、熱膨張係数が６０×１０^−７／℃以下のもの
を容易に得ることができる（一般的なホウケイ酸ガラス
の熱膨張係数は約５０×１０^−７／℃である）。

【００２０】ＺｎＯとＡｌ_２Ｏ_３は紫外線遮断能とは関
係がないが、少量を配合するとガラスの化学的耐久性を
向上させるのに有効である。

【００２１】紫外線遮断のための主剤であるＣｅＯ_２は
約０．５〜１．６％が適量であり、多くても２．５％程
度とする。これよりも多くすると、Ｓｂ_２Ｏ_３を多量に
添加しても可視光線領域に及ぶ透過率低下が大きくな
り、フィルターとして使用する場合の板厚が大きい場合
には着色が目立つようになる。

【００２２】上述の組成になるように、かつガラス製造
の常法に従って選択され調製された原料混合物を加熱し
て溶融状態にすることによりガラス化させれば、波長３
２０ｎｍ以下の全紫外線の透過率が０％、波長３６０ｎ
ｍの近紫外線透過率が５０％以下、波長４００ｎｍの可
視光線の透過率が７２％以上、熱膨張係数が６０×１０
^−７／℃以下の、実質的に無色である耐熱衝撃性紫外線
遮断ガラスを得ることができる。

【００２３】これを任意の方法で円板状その他ランプや
フィルターを製造するのに必要な形状に成形し、必要に
応じて研磨すれば、高度の耐熱衝撃性を有する実質的に
無色の紫外線遮断フィルターを得ることができる。

【００２４】

【実施例】次に具体例を示して本発明を説明する。表１
に示した組成の標準的なホウケイ酸ガラス（参考例１）
およびその組成の一部を変えると共にＣｅＯ_２を含有さ
せた８種類の紫外線遮断ガラス（比較例１〜３，実施例
１〜５）を製造した。得られたガラスおよび参考例１の
ホウケイ酸ガラスについて熱膨張係数およびアルカリ溶
出量を測定し、さらに、波長３００以上の紫外線および
可視光線領域の分光透過率の測定を行なった。なお、熱
膨張係数はＪＩＳＲ３１０２に、またアルカリ溶出量は
ＪＩＳ Ｒ３５０２に、それぞれ規定されている方法に
より測定した。その結果を表１に示す。全可視光線透過
率は波長３８０〜７８０ｎｍの範囲の平均透過率であ
る。

【００２５】また、参考例１のホウケイ酸ガラスを基礎
ガラスとしそれに紫外線吸収物質を含有させた下記参考
例２，３のガラス、および、上記参考例１と実施例２に
ついて測定された分光透過率曲線を図１に示した。 参考例２：ＣｅＯ_２ １．４％を含有させたホウケイ酸
ガラス 参考例３：ＣｅＯ_２ ０．８％およびＴｉＯ_２ ０．１
％を含有させたホウケイ酸ガラス

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】ホウケイ酸ガラスに紫外線吸収物質とし
てＣｅＯ_２を含有させる場合にガラスの主要構成成分で
あるＢ_２Ｏ_３の一部をＳｂ_２Ｏ_３で置換する本発明によ
れば、ホウケイ酸ガラスの特長である耐熱衝撃性を悪化
させることなしに、シャープ且つ十分な紫外線遮断能と
高度の化学的耐久性を備えた実質的に無着色の紫外線遮
断ガラスを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 参考例１〜３および実施例２のガラスの分光
透過率曲線である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊月 康二 千葉県柏市十余二380番地 岡本硝子株式 会社内 Ｆターム(参考） 2H048 CA06 CA13 CA18 CA27 4G062 AA04 BB01 BB05 CC04 DA06 DA07 DB03 DC01 DC02 DC03 DD01 DE01 DE02 DE03 DF01 EA01 EB03 EC01 ED01 EE01 EF01 EG01 FA01 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL02 FL03 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ04 JJ05 JJ07 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM24 NN10 NN13 NN29 NN30

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＳｉＯ_２ ６５〜７５重量％、Ｎａ_２Ｏ
   ５〜１０重量％、ＺｎＯ ０〜３重量％、Ａｌ_２Ｏ_３
   １．５〜３重量％、ＣｅＯ_２ ０．５〜２．５重量
   ％、Ｂ_２Ｏ_３ ０〜１０重量％、及びＢ_２Ｏ_３との合計
   量が１５〜２５重量％になる量のＳｂ_２Ｏ_３ を含有
   し、それにより波長３２０ｎｍ以下の紫外線の透過率が
   ０％、波長３６０ｎｍの近紫外線透過率が５０％以下、
   波長４００ｎｍの可視光線の透過率が７２％以上であ
   り、且つ熱膨張係数が６０×１０^−７／℃以下であるこ
   とを特徴とする実質的に無色の耐熱衝撃性紫外線遮断ガ
   ラス（但し透過率は厚さ３ｍｍの板について測定される
   値）。
2. 【請求項２】 Ｂ_２Ｏ_３含有率が３〜１０重量％である
   請求項１または２に記載の耐熱衝撃性紫外線遮断ガラ
   ス。
3. 【請求項３】 ＺｎＯ含有率が１〜３重量％である請求
   項１または２に記載の耐熱衝撃性紫外線遮断ガラス。
4. 【請求項４】 Ｂ_２Ｏ_３との合計量が１７〜２０重量％
   になる量のＳｂ_２Ｏ_３を含有する請求項１〜請求項３の
   いずれかに記載の耐熱衝撃性紫外線遮断ガラス。
5. 【請求項５】 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の
   紫外線遮断ガラスよりなる放電灯使用照明装置用紫外線
   遮断フィルター。