JP2005119959A5

JP2005119959A5 -

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Publication number: JP2005119959A5
Application number: JP2004298326A
Authority: JP
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2024-10-13

Description

本発明においては、特に好ましくは、重量で約８０％ないし約９０％のＳｉＯ_２、重量で約０％ないし約１０％のＡｌ_２Ｏ_３、重量で約０％ないし約１５％のＢ_２Ｏ_３、及び重量で約３％未満のＲ_２Ｏから成るガラス組成物であって、かつＡｌ_２Ｏ_３及びＢ_２Ｏ_３の総含量が重量で約７％ないし約２０％であり、ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓから選択されるアルカリ元素１種である前記ガラス組成物が用いられる。以下においてより詳細に説明するように、本発明方法によって、特に光透過性、熱膨張性及び均質性に関してさらに優れた特性を備える遷移ガラス材料が得られる。加えて、さらに有利な特性を備えるコーディエライトガラスを製造することも可能である。

前記ガラス組成物にはさらに、高温融解性酸化物、例えばＭｇＯを重量で約２０％まで、及び／またはＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、またはＭｏＯ_３、また
はこれらの混合物を重量で約１０％まで、より好ましくは重量で約５％まで付加的に含ませることも可能である。

本発明において独立して請求可能なさらに他の態様は、重量で約８０％ないし約９０％のＳｉＯ_２、重量で約０％ないし約１０％のＡｌ_２Ｏ_３、重量で約０％ないし約１５％のＢ_２Ｏ_３、及び重量で約３％未満のＲ_２Ｏから成り、Ａｌ_２Ｏ_３及びＢ_２Ｏ_３の総含量が重量で約７％ないし約２０％である、高温融解性ガラス材料または高温融解性ガラスセラミック材料を提供することである。本発明において、前記ガラス材料またはガラスセラミック材料は、基板厚が約２０ｍｍである場合、約４００ｎｍから約８００ｎｍの範囲内の可視波長域における透過性が少なくとも約６５％、より好ましくは少なくとも約７５％、さらに好ましくは少なくとも約８０％であることを特徴とする。好ましくは、前記ガラス材料またはガラスセラミック材料は本発明装置あるいは本発明方法を用いて製造される。上記組成及び前記可視波長域において有利な高透過性をもつガラス材料またはガラスセラミック材料は現状先行技術では知られていない。これらのガラス材料は、例えば炉あるいは類似装置中の観察用ガラスとして利用可能である。

本発明に係る装置は、原則としてあらゆる既知種のガラス材料の製造に使用可能である。しかしながら、本発明に係る装置は、特に好ましくは網状修飾成分、特にアルカリ酸化物、を極めて低含量しか含まないガラス材料またはガラスセラミック材料、あるいは例えばＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、またはＴａ_２Ｏ_５等の高温融解性酸化物を高含量含むガラス材料またはガラスセラミック材料の製造に用いられる。本発明に係るガラス材料またはガラスセラミック材料は、ＳｉＯ_２を重量で約８０％ないし約９０％、Ａｌ_２Ｏ_３を重量で約０％ないし約１０％、Ｂ_２Ｏ_３を重量で約０％ないし約１５％、及び重量で約３％未満のＲ_２Ｏを含んで構成される。ただし、上記において、Ａｌ_２Ｏ_３及びＢ_２Ｏ_３の総含量は重量で約７％ないし約２０％の範囲内であり、ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓのうちのいずれかのアルカリ元素１種を示す。上記組成をもつガラス材料は従来技術において公知のるつぼを使用しても製造することは不可であり、また製造しても少なくとも十分な品質の材料は得られな
い。

得策として、前記ガラス組成物に、高温融解性酸化物、例えばＭｇＯを重量で約２０％まで、及び／またはＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３またはＭｏＯ_３またはこれらの混合物を重量で約１０％まで、好ましくは重量で約５％まで含ませることも可能である。

ＳｉＯ_２を重量で４０〜６０％の範囲内、Ａｌ_２Ｏ_３を重量で２５〜４５％の範囲内、及びＭｇＯを重量で１０〜２０％の範囲内で含むコーディエライト様ガラスセラミック材料を本発明に係る装置を用いて融解することが可能である。得策として、ガラス材料に例えばＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５またはＷＯ_３あるいはこれらの混合物等の高温融解性酸化物をその含量が重量で約１０％まで、好ましくは重量で約５％までさらに含有させることも可能である。原則としてＭｏＯ_３も含有可能であるが、この酸化物を使用すると用い方によってはガ
ラスの退色を生ずる可能性がある。

Claims

管状のアウトレット（４）を備えた溶融ガラス収容容器（２）及び前記容器の収容コンテナ（１９、２０）から構成され、
前記容器（２）及び前記管状アウトレット（４）の第一部分（Ａ）がイリジウムあるいはイリジウム高含量材料で作製され、前記イリジウムあるいはイリジウム高含量材料の酸化物生成を防止するため、前記コンテナ（１９、２０）が前記コンテナに保護ガスを供給するガス貯蔵器に接続されていて、保護ガス雰囲気下で容器（２）及び管状アウトレットの第一部分（１０〜１３）を収容するように設計されていることを特徴とする、高温融解性ガラス材料または高温融解性ガラスセラミック材料の製造装置。
前記管状アウトレット（４）が第二部分（Ｂ）を含み、第一部分（Ａ）及び第二部分（Ｂ）が多数のセグメント（１０〜１４）に分割され、及び第二部分（Ｂ）にあるセグメントの少なくとも１つ（１４、１５）が抗酸化性合金から成りかつ周辺大気へ露出されていることを特徴とする請求項１項記載の装置。
前記管状アウトレット（４）が、溶融ガラスを二次成形品へ形状化する熱成形器（１５）としてデザインされているか、または前記管状アウトレットがこのような熱成形器を有していることを特徴とする請求項１項または２項記載の装置。
前記イリジウムが、イリジウムを含量で少なくとも９９％、好ましくは少なくとも９９．５％、さらに好ましくは少なくとも９９．８％含むイリジウムから成り、あるいは前記イリジウム高含量材料がイリジウムを含量で少なくとも９５％、好ましくは少なくとも９６．５％、さらに好ましくは少なくとも９８％含む白金族金属の合金１種から成ることを特徴とする請求項１項ないし３項のいずれかに記載の装置。
前記抗酸化性合金がイリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）及びルテニウム（Ｒｕ）のうちの元素１種が混合された、３０重量％ないし９９重量％の白金を含む白金族金属合金であって、前記抗酸化性合金が好ましくはＰｔＲｈ３０合金、さらに好ましくはＰｔＲｈ２０合金であることを特徴とする請求項２項ないし４項のいずれかに記載の装置。
前記第一部分（Ａ）の長さの前記第二部分（Ｂ）の長さに対する比が約２．０であり、前記第一部分の壁厚が前記第二部分の壁厚の約７０％であり、通常の加熱電流源から加熱電流を前記第一部分（Ａ）及び第二部分（Ｂ）のセグメント（１０〜１４）へ供給できることを特徴とする請求項２項ないし５項のいずれかに記載の装置。
別個の加熱電流源から加熱電流を前記第一部分（Ａ）及び第二部分（Ｂ）のセグメント（１０〜１４）へ供給できることを特徴とする請求項２項ないし５項のいずれかに記載の装置。
前記管状アウトレットがアウトレット管（４）として構成され、前記アウトレット管（４）の移行部分（３９）において、前記第二部分（Ｂ）のセグメントの１つが前記第一部分（Ａ）のセグメントの１つとプラグ連結で連結され、それによって、前記第二部分（Ｂ）中の低温融解性材料から成るビード、ガラスのが第一部分（Ａ）中の高温融解性材料周囲に広がり、前記ビードが、ガラスの凝結に際して生じる応力で押し潰された状態になるように、されることを特徴とする請求項２項ないし７項のいずれかに記載の装置。
前記容器（２）が、好ましくは抗酸化性合金、より好ましくはＰｔＲｈ２０合金から成ることを特徴とする請求項１項ないし８項のいずれかに記載の装置。
前記容器（２）及び前記カバー（１８、３１）が耐圧構造に設計されていることを特徴とする請求項９項記載の装置。
前記容器（２）に、該容器（２）内部へ不活性ガスを供給するガス送入口が備えられ、前記内部中の不活性ガスの圧力を制御あるいは調節する制御または調節装置が設けられていることを特徴とする請求項１０項記載の装置。
前記容器（２）のオリフィス比ｈ／Ｌ、ここでｈは前記容器（２）の最大内高を表し、Ｌは前記容器（２）の側壁（６）間の最大間隔を表す、が１よりもずっと大きいことを特徴とする請求項１項ないし１１項のいずれかに記載の装置。
該コンテナ内部を中性ないし僅かに酸化性状態に維持するため、前記コンテナ（１９、２０）に、不活性保護ガスを前記コンテナへ供給するガス貯蔵器を備えたコンテナ（１９、２０）に連結して前記コンテナ（１９、２０）内部へ不活性保護ガスを供給するガス送入口（２２）が備えられていることを特徴とする請求項１項ないし１２項のいずれかに記載の装置。
前記ガス貯蔵器に、含量で５×１０^−３％ないし５％の範囲内、より好ましくは０．５％ないし２％の範囲内の酸素を含む不活性保護ガスが含まれることを特徴とする請求項１３項記載の装置。
前記コンテナ（１９、２０）が耐圧構造に設計され、該耐圧構造に前記コンテナ内部から不活性保護ガスを放出する少なくとも１個のガス送入口が設けられていることを特徴とする請求項１２項ないし１４項のいずれかに記載の装置。
前記容器（２）が好ましくは水冷型の誘導コイル（３）によって取り囲まれていることを特徴とする請求項１項ないし１５項のいずれかに記載の装置。
耐熱性シリンダ（２３）が前記容器（２）の側壁（６）と前記誘導コイル（３）との間に配置されることを特徴とする請求項１６項記載の装置。
耐熱性ペレットが前記容器（２）の側壁（６）と前記シリンダ（２３）との間に充填されることを特徴とする請求項１７項記載の装置。
前記ペレットの直径が少なくとも２．０ｍｍ、より好ましくは少なくとも２．５ｍｍ、さらに好ましくは少なくとも３．０ｍｍであり、前記ペレットが好ましくは酸化マグネシウム（ＭｇＯ）またはＺｒＯ_２から成ることを特徴とする請求項１８項記載の装置。
以下の工程による高温融解ガラス材料又はガラスセラミック材料の製造方法であって、
管状のアウトレット（４）を備えた溶融ガラス収容容器（２）を設ける工程と、
前記容器をコンテナ（１９、２０）中に配置する工程と、
前記容器中へ所定の組成をもつ原料を導入する工程と、
前記原料を融解して溶融ガラスを生成し、及び前記溶融ガラスを清澄する工程から構成
され、
前記容器（２）及び前記管状アウトレット（４）の第一部分（１０〜１３）がイリジウムあるいはイリジウム高含量材料から成り、及び前記容器（２）及び前記管状アウトレットの第一部分（１０〜１３）が、前記イリジウムあるいはイリジウム高含量材料の酸化物生成を防止する保護ガス雰囲気下で前記コンテナ（１９、２０）中に収容されるように、前記コンテナ（１９、２０）内に保護ガス雰囲気が設けられることを特徴とする前記製造方法。
前記管状アウトレット（４）の第一部分（Ａ）及び／または第二部分（Ｂ）が、前記第二部分（Ｂ）にあるセグメントの少なくとも１つが抗酸化性合金から成り及び周辺大気に露出されるように設けられることを特徴とする請求項２０項記載の方法。
前記イリジウムが少なくとも９９％、好ましくは少なくとも９９．５％、さらに好ましくは少なくとも９９．８％含量のイリジウムから成り、あるいは前記イリジウム高含量材料がイリジウムを含量で少なくとも９５％、好ましくは少なくとも９６．５％、さらに好ましくは少なくとも９８％含む白金族金属合金から成ることを特徴とする請求項２０項または２１項記載の方法。
前記コンテナ（１９、２０）内部を中性ないし僅かに酸化性状態に維持するため、前記コンテナへ不活性保護ガスが供給されることを特徴とする請求項２０項ないし２２項のいずれかに記載の方法。
前記供給される不活性保護ガスに含まれる酸素の含量が５×１０^−３％ないし約５％の範囲内、より好ましくは約０．５％ないし約２％の範囲内であることを特徴とする請求項２３項記載の方法。
溶融ガラスの加工温度よりずっと高い温度で清澄を行うために第一作動モードにおいて溶融ガラスをまず前記容器（２）中に保持し、他方溶融ガラスが前記管状アウトレット（４）を塞ぐ栓を形成する温度に前記管状アウトレット（４）を保持し、及び前記清澄後に第二作動モードにおいて前記容器（２）中の溶融ガラスの温度を前記加工温度まで下げ、他方前記栓が溶融し及び溶融ガラスが前記管状アウトレット（４）から流出するように前記管状アウトレット（４）を前記加工温度まで加熱することを特徴とする請求項２０項ないし２４項のいずれかに記載の方法。
前記第一作動モード期間中の温度が少なくとも２０００℃、より好ましくは少なくとも２１００℃、さらに好ましくは少なくとも２２００℃であることを特徴とする請求項２５項記載の方法。
ガラス組成物がＳｉＯ_２を重量で８０％ないし９０％、Ａｌ_２Ｏ_３を重量で０％ないし１０％、Ｂ_２Ｏ_３を重量で０％ないし１５％、及びＲ_２Ｏを重量で３％未満含んで成り、前記Ａｌ_２Ｏ_３及びＢ_２Ｏ_３の総含量が重量で７％ないし２０％の範囲内であり、Ｒはアルカリ元素Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓのうちのいずれか１種であることを特徴とする請求項２０項ないし２５項のいずれかに記載の方法。
前記ガラス組成物がさらに高温融解性酸化物として、ＭｇＯを重量で２０％まで、及び／またはＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３またはＭｏＯ_３、またはこれらの混合物を重量で１０％まで、より好ましくは重量で５％まで含むことを特徴とする請求項２７項記載の方法。
前記第一作動モード中の温度が少なくとも１８００℃、より好ましくは１８５０℃であり、及び前記ガラス組成物がＳｉＯ_２を重量で４０％ないし６０％、Ａｌ_２Ｏ_３を重量で２５％ないし４５％、及びＭｇＯを重量で１０％ないし２０％含んで成ることを特徴とする請求項２５項記載の方法。
溶融ガラスが管状アウトレット（４）または前記管状アウトレット（４）上に設けられた熱成形器（１５）から出て来た時に二次成形品へ形状化されることを特徴とする請求項２０項ないし２８項のいずれかに記載の方法。
前記容器（２）中の溶融ガラスが前記第一作動モード中にイリジウムあるいはイリジウム高含量材料から成る攪拌装置を用いて攪拌され、前記攪拌装置が溶融ガラス中へガスを吹き込んで該溶融ガラスを還元及び精澄することを特徴とする請求項２０項ないし３０項のいずれかに記載の方法。
請求項２０項ないし３１項のいずれかに記載の方法に従って製造される高温融解性ガラス材料または高温融解性ガラスセラミック材料であって、
ＳｉＯ_２を重量で８０％ないし９０％、
Ａｌ_２Ｏ_３を重量で０％ないし１０％、
Ｂ_２Ｏ_３を重量で０％ないし１５％、但しＡｌ_２Ｏ_３及びＢ_２Ｏ_３の総含量は重量で７％ないし２０％の範囲内である、及び
Ｒ_２Ｏを重量で３％未満含んで成り、
基板の厚さを２０ｍｍとした場合の４００ｎｍないし８００ｎｍの可視波長域内における透過率が少なくとも６５％、より好ましくは少なくとも７５％、さらに好ましくは少なくとも８０％であることを特徴とする前記ガラス材料またはガラスセラミック材料。
１３５０ｎｍでの吸水帯域内における透過率が少なくとも７５％であり、及び／または２２００ｎｍでの吸水帯域内における透過率が少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも５５％であることを特徴とする請求項３２項記載のガラス材料またはガラスセラミック材料。
請求項３２項または３３項記載のガラスからなる、異なる熱膨張係数をもつ２種のガラスを結合する、遷移ガラス。