JP2005145814A - Glass composition and method of producing glass article - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glass composition by which glass is made homogeneous and a method of producing a glass article by which the production condition is established, the compositional homogeneity of produced glass is accurately evaluated and the occurrence of needless coloring on a glass product is prevented. <P>SOLUTION: The glass composition is an inorganic glass composition wherein the volume ratio of helium with a mass number of 3 to helium with a mass number of 4, namely<SP>3</SP>He/<SP>4</SP>He in the helium contained in the glass (at 0°C, at 1 atm) is smaller than the volume ratio<SP>3</SP>He/<SP>4</SP>He in the atmosphere. The method for producing the glass article comprises a step for melting a glass raw material by heating, a step for homogenizing the molten glass, a step for forming the molten glass into a desired shape and a step for cooling the shaped glass to room temperature, wherein helium with a certain mass ratio is contained in the glass material so that a desired glass article is obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、組成的に均質な無機のガラス組成物とそのガラス組成を有するガラス物品の製造方法に関する。   The present invention relates to a compositionally homogeneous inorganic glass composition and a method for producing a glass article having the glass composition.

無機ガラスは、種々の特徴的な性質を有するが、その中でもガラスの光学的な各種機能や、微細加工を可能とする成形性等の利点のため、様々な用途に利用されてきた。例えば、液晶表示素子用板ガラスやプラズマディスプレイ用板ガラス等の各種画像表示素子用途の薄板ガラス、各種の光ファイバーやそれを取り巻く光関連製品用途のレンズ部品や画像伝達用として利用される固体撮像素子用のカバーガラス等の高い透光性を有する光部品用ガラス、各種半導体やPDP等画像表示素子の信頼性確保のため精細な構造物を構築する粉末ガラス、建材の外壁材用途の結晶化ガラスや泡含有ガラス建材等の大型の構造物にまで寸法の大小に関わらず利用される構造構築用ガラス部材等がその代表的なものである。   Inorganic glass has various characteristic properties, and among them, it has been used for various applications due to advantages such as various optical functions of glass and formability that enables fine processing. For example, thin glass plates for various image display elements such as liquid crystal display element glass plates and plasma display plate glasses, various optical fibers and lens components for light related products surrounding them, and solid-state image pickup elements used for image transmission Glass for optical parts with high translucency such as cover glass, powder glass for building fine structures to ensure the reliability of image display elements such as various semiconductors and PDPs, crystallized glass and foam for building exterior wall materials A typical example thereof is a glass member for structural construction which is used regardless of the size of a large structure such as a glass building material.

このような各種ガラス製品の製造については、その用途に必要とされる形状を正確に成形する必要性から、新しい成形方法や研磨法等の各種加工方法に関する技術開発が行われている。また、要求される機能に応じた適正な性質を絞り込むことによって実現されるガラス組成については、多数の改善、開発が重ねられてきており、それに伴って幾多の発明がなされてきている。そして、このようなガラス形状、ガラス組成等と同様に重要なものとして、製造されるガラスをどれだけ構造的に均質な状態にできるかという問題がある。   As for the production of such various glass products, technical development relating to various processing methods such as a new molding method and a polishing method has been carried out because of the necessity of accurately shaping the shape required for the application. In addition, many improvements and developments have been made on glass compositions realized by narrowing down proper properties according to required functions, and many inventions have been made accordingly. And as important as such glass shape, glass composition, etc., there is a problem of how structurally homogeneous the glass to be produced can be.

ガラスの均質度に関する尺度は、注目するガラス構造の寸法に依存するものであって、その寸法の大きさはガラスの用途や要求される品質によって異なる。そしてこの尺度は、学術的には大きく3段階に別れる。この内、原子配置の配位方向に依存して短距離秩序(あるいは短距離構造ともいう。)と称されるものが最も小さい尺度であって、次いでこの短距離秩序の組み合わせによって構成される中距離秩序、そしてこの中距離秩序よりさらに大きい長距離秩序と言えるものは、1nmを超える距離となっていく。短距離秩序や中距離秩序としてガラス構造を捉えれば、どのようなガラスも組成に依存した構造的な特徴を有しているため、構造的に均質な状態であるという概念では表現し難い。よって均質という概念が適用されるのは、中距離秩序を超えた1nmより大きい寸法を問題とする場合であって、構造としては無秩序であると一般に定義される寸法より大きい距離を把握する概念を意味するものである。また、これらの短、中距離構造で捉えられるガラスの構造は、ガラスの均質度を記述する上で重要ではあるが、ガラスを商業規模で大量生産する段階で重要となるのは、さらに大きいスケールで捉えねばならないような均質度である場合が多い。   A measure for the homogeneity of the glass depends on the size of the glass structure of interest, and the size depends on the glass application and the required quality. This scale is broadly divided into three stages academically. Among these, what is called short-range order (also called short-range structure) depending on the coordination direction of the atomic arrangement is the smallest scale, and is then composed of a combination of short-range order. The distance order, and what can be said to be a long-range order larger than this medium-range order, becomes a distance exceeding 1 nm. If a glass structure is understood as a short-range order or a medium-range order, any glass has structural features that depend on the composition, so it is difficult to express it by the concept of a structurally homogeneous state. Therefore, the concept of homogeneity is applied to the case where a dimension larger than 1 nm exceeding the medium-range order is a problem, and the concept of grasping a distance larger than a dimension generally defined as disordered as a structure. That means. In addition, the glass structure captured by these short and medium-range structures is important in describing the homogeneity of glass, but it is important to use glass on a large scale on a commercial scale. In many cases, the degree of homogeneity must be grasped.

例えば、このような商業規模の生産段階では、液相中に気相が存在する、いわゆるガラス中の泡の存在はガラスの均質度を著しく低下させる大きな要因となる。また、泡の問題を回避することができても、ガラス組成如何によっては、熱履歴によって溶融ガラスからの結晶の析出に伴う失透現象の発生する危険性や、ガラス相が2種以上の異なる組成を有する異種のガラス相になる。すなわち、分相するといった現象についても留意が必要となる。これらの均質度を阻害する要因と同じく重要であって、しかもガラスの機能を損なう原因となる危険の大きいものとして、脈理、ノット、スジ等と称されるガラス欠陥がある。これらは、ガラス組成物中の特定構成成分の偏りによって生じるガラス構造の長距離秩序における均質度の乱れである。   For example, in such a commercial scale production stage, the presence of a gas phase in the liquid phase, the presence of bubbles in the glass, is a major factor that significantly reduces the homogeneity of the glass. Moreover, even if the problem of bubbles can be avoided, depending on the glass composition, the risk of devitrification due to the precipitation of crystals from the molten glass due to the thermal history, and the two or more glass phases are different. It becomes a heterogeneous glass phase having a composition. That is, attention must be paid to the phenomenon of phase separation. Glass defects called striae, knots, streaks, and the like are as important as the factors that hinder the homogeneity and have a high risk of impairing the function of the glass. These are homogeneity disturbances in the long-range order of the glass structure caused by the bias of specific components in the glass composition.

このような脈理やノット等のガラス中の不均質部位については、光学的に掌握することができるため、屈折率等を高い精度で計測することによって、ガラスの品位を表して光学的な均質さを定義づけることが行われてきた。例えば特許文献1、特許文献2及び特許文献3は、いずれもこのような光学的な屈折率をある特定の範囲内とすることによって、均質度が向上したとするものである。
特開平6−345442号公報 特開平10−265226号公報 特開2002−338255号公報
Such heterogeneous parts in the glass, such as striae and knots, can be optically grasped, so by measuring the refractive index etc. with high accuracy, the quality of the glass is expressed and optically homogeneous. It has been defined. For example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 all indicate that the homogeneity is improved by setting such an optical refractive index within a certain range.
JP-A-6-345442 JP-A-10-265226 JP 2002-338255 A

しかしながら、ガラスの光学的な均質度と、ガラスの組成の均質度とは必ずしも一致するものではない。例えば、ガラスの光学的な均質度を表す目安として使用されるガラスの屈折率は、加熱成形されたガラスの冷却条件を調節することで、その値を意図的に変更することができる。すなわち、対比される2つのガラスが異なるガラス組成を有するものであっても、冷却速度を適切に調節すれば、2つのガラスの屈折率を同じ値に変更することが可能であるし、また、対比される2つのガラスが同じ組成を有するものであっても、ガラスに恒常的に作用している応力を意図的に調整することによって、2つのガラスの屈折率を異なった値にすることが可能である。例えば市販されている光学ガラスの中には、同じ屈折率で異なる組成を有するものが現実に存在している。従って、対比される2つのガラスの屈折率のみを測定しても、ガラスの組成的な均質度を計測比較していることにはならず、光学的な均質性のみを評価しているにすぎない。   However, the optical homogeneity of the glass and the homogeneity of the glass composition do not necessarily coincide. For example, the refractive index of the glass used as a measure representing the optical homogeneity of the glass can be intentionally changed by adjusting the cooling conditions of the heat-formed glass. That is, even if the two glasses to be compared have different glass compositions, the refractive index of the two glasses can be changed to the same value by appropriately adjusting the cooling rate, and Even if the two glasses to be compared have the same composition, the refractive index of the two glasses can be set to different values by intentionally adjusting the stress acting constantly on the glass. Is possible. For example, commercially available optical glasses actually have different compositions with the same refractive index. Therefore, measuring only the refractive indices of the two contrasted glasses does not measure and compare the glass compositional homogeneity, but only evaluates the optical homogeneity. Absent.

一方、高い化学的な耐久性に加えて精密な寸法精度等、複数の高水準の要求を満たす必要に迫られる各種の高性能ガラス製品については、製品間でガラスの組成が同じになるように管理することが求められる。例えば、エッチング処理等を施すことによってガラス表面に微細な表面形状を形成しようとすれば、ガラス表面は同じエッチング速度で浸食される必要がある。なぜならば、均質度の低下によってもたらされるガラス組成の微妙なずれは、単位時間当たりのエッチングによる表面の浸食量に影響を与え、精密な形状を実現するのを妨げる要因となってしまうからである。このような事態を避けるべく、組成として高いレベルの均質性を実現するために、前記の屈折率ばかりでなく複数の物理的な諸性質を高精度に計測して、化学的な分析方法で実現できるガラス組成の精密分析の限界を補完することが行われている。   On the other hand, for various high-performance glass products that need to meet multiple high-level requirements, such as precise dimensional accuracy in addition to high chemical durability, the glass composition should be the same between the products. Management is required. For example, if a fine surface shape is to be formed on the glass surface by performing an etching process or the like, the glass surface needs to be eroded at the same etching rate. This is because the slight deviation of the glass composition caused by the decrease in homogeneity affects the amount of surface erosion caused by etching per unit time, and hinders the realization of a precise shape. . In order to avoid such a situation, in order to achieve a high level of homogeneity as a composition, not only the refractive index but also a plurality of physical properties are measured with high accuracy and realized by a chemical analysis method. Complementing the limits of precision analysis of possible glass compositions is being done.

また、溶融段階における均質な製造条件を確認する手段、あるいはガラス溶融炉の流れ特性を評価する1つの有力な方法として、トレーサー法が用いられる。この方法においては、ガラス原料中にガラス着色作用を有する酸化コバルト等の金属酸化物をトレーサーとして微量添加し、あるいは、着色を与えず微量で分析可能な酸化鉛をトレーサーとして混合し、それらトレーサーがガラス製品中へ経時的にどのように流出するのかを評価することによって、ガラス溶融炉内部における溶融ガラスの熱履歴や撹拌による混合度、すなわち均質度を検知できる。しかし、ガラス溶融炉は高温操業時の熱効率向上のためわずかの開口部しか設けられておらず、溶融炉内部の任意位置にある溶融ガラスにトレーサーを所定量含有させることは困難である。また、ガラス製品に不測の着色が発生し、あるいは、重元素が混入することによってガラスの物理的な性質の変化などが伴うため、あまり頻繁にトレーサー法を実施することができないという問題もある。   Further, a tracer method is used as a means for confirming uniform production conditions in the melting stage, or as one effective method for evaluating the flow characteristics of a glass melting furnace. In this method, a trace amount of a metal oxide such as cobalt oxide having a glass coloring action is added as a tracer to a glass raw material, or lead oxide that can be analyzed in a trace amount without coloring is mixed as a tracer. By evaluating how it flows out into the glass product over time, it is possible to detect the thermal history of the molten glass in the glass melting furnace and the degree of mixing by stirring, that is, the degree of homogeneity. However, the glass melting furnace is provided with only a few openings for improving the thermal efficiency during high-temperature operation, and it is difficult to contain a predetermined amount of tracer in the molten glass at an arbitrary position inside the melting furnace. In addition, there is a problem that the tracer method cannot be performed very frequently because unexpected coloration occurs in the glass product or the physical properties of the glass change due to the mixing of heavy elements.

本発明者らは、溶融段階においてガラスを均質化できる製造条件を確立することを可能とし、製造されたガラスの組成的な均質度を的確に評価するものとしても採用することができ、ガラス製品等を着色することもないガラス組成物とそのガラス物品の製造方法を開発するという課題に取り組み、ここにその成果を提示するものである。   The present inventors can establish manufacturing conditions that can homogenize the glass in the melting stage, and can also be employed as a method for accurately evaluating the compositional homogeneity of the manufactured glass. Addressing the challenge of developing a glass composition and a method for producing the glass article that do not color the glass, etc., and presenting the results thereof.

本発明のガラス組成物は、無機ガラスのガラス組成物であって、ガラス中に含有されるヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率(0℃、1atm)が、大気中に存在するヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率(0℃、1atm)よりも小さいことを特徴とする。   The glass composition of the present invention is a glass composition of inorganic glass, and the volume ratio of the isotope of mass number 3 to the isotope of mass number 4 of helium contained in the glass (0 ° C., 1 atm) is It is characterized by being smaller than the volume ratio (0 ° C., 1 atm) of a mass number 3 isotope to a mass number 4 isotope of helium present in the atmosphere.

一般にヘリウム(He)は、希ガス、不活性ガスと呼称する分類が行われることもあり、その原子構造は、構造的に安定な閉殻構造を有しており、単原子分子として存在する。そして、このヘリウムは、希ガス元素の中でも最も軽い元素であって、その大きさは非常に小さく、Van der Waals力による引力が非常に小さく、絶対零度でも常圧では固体化することがなく液体を呈する成分である。   In general, helium (He) is sometimes classified as a rare gas or an inert gas, and its atomic structure has a closed shell structure that is structurally stable and exists as a monoatomic molecule. And this helium is the lightest element among the rare gas elements, its size is very small, the attractive force due to the Van der Waals force is very small, and it does not solidify at normal pressure even at absolute zero. It is a component exhibiting.

ヘリウム(He)については、質量数3から質量数8までの6種類の同位体が確認されているが、質量数4(陽子数2、中性子数2、電子数2)の同位体と質量数3(陽子数2、中性子数1、電子数2)の同位体以外は不安定であるため、一般によく知られているのは質量数4の同位体である4Heと質量数3の同位体である3Heの2種である。ここで、同位体とは、アイソトープ、同位元素、同位核種あるいは同位核等と呼称されることもあるが、陽子数(すなわち原子番号)が等しく、陽子数と中性数の和で定義付けられる元素の質量数の異なる核種のことである。大気中においては、質量数3の同位体(3He)は、質量数4の同位体(4He)に対して、70万分の1、すなわち、1.4×10-6(=1.4ppm)存在するだけである。本発明のガラス組成物に含有されるヘリウムについては、その3Heの4Heに対する体積比率(以降、この体積比率を3He/4Heと記す。)の値が大気中に存在するヘリウムの3He/4Heの値よりも小さい。このように、3He/4Heが大気中のヘリウムよりも小さいヘリウムをガラス物品中に含有させることによって、ガラス物品の製造工程において、大気中から溶融ガラス中に溶出したヘリウムと明確に区別することが可能となる。 As for helium (He), six types of isotopes having a mass number of 3 to 8 are confirmed, but isotopes and mass numbers of mass number 4 (proton number 2, neutron number 2, electron number 2). Since the isotopes other than 3 (2 protons, 1 neutrons, 2 electrons) are unstable, it is generally well known that 4 He is the isotope of mass 4 and the isotope of mass 3 These are two types of 3 He. Here, an isotope is sometimes called an isotope, isotope, isotope, or isotope, but has the same number of protons (ie, atomic number) and is defined by the sum of the number of protons and a neutral number. It is a nuclide with different mass numbers of elements. In the atmosphere, the mass number 3 isotope ( 3 He) is 1 / 700,000 compared to the mass number 4 isotope ( 4 He), that is, 1.4 × 10 −6 (= 1.4 ppm). Only exists. The helium contained in the glass composition of the present invention, the volume ratio (hereinafter, the volume ratio described as 3 He / 4 He.) For 4 He that 3 the He 3 value of the helium in the atmosphere Less than the value of He / 4 He. Thus, by containing helium in which 3 He / 4 He is smaller than helium in the atmosphere in the glass article, it is clearly distinguished from helium eluted from the atmosphere into the molten glass in the glass article manufacturing process. It becomes possible.

例えば、3He/4Heの値を大気中とは異ならせたヘリウムを溶融ガラス中に導入し、ガラス溶融炉内の所望の場所や冷却後のガラス物品からサンプリングした複数のガラス体中に含有する3He/4Heの値を測定装置によってそれぞれ計測し、その3He/4Heの値を大気中の3He/4Heの値を比較することによって、大気からガラス物品中に混入したヘリウムの3He/4Heの値より小さい所定範囲の3He/4Heの値へと各計測値が収束しているかどうかを知ることができる。これにより、ガラス溶融炉内で溶融ガラスが組性的に均質に混合される溶融均質化過程の進展状態を検知することができ、ガラス物品としても良好に均質化された組成であるどうかという知見を得ることが可能となる。 For example, helium having a 3 He / 4 He value different from that in the atmosphere is introduced into the molten glass, and contained in a plurality of glass bodies sampled from a desired place in the glass melting furnace or a glass article after cooling. the value of 3 He / 4 He measured respectively by the measurement device, mixed the value of the 3 He / 4 He by comparing the value of 3 He / 4 He in the air, the glass article in the atmosphere of helium to can be known with the 3 He / 4 He values 3 He / 4 smaller predetermined range than the value of He whether each measurement value converges. As a result, it is possible to detect the progress of the melt homogenization process in which the molten glass is homogeneously mixed in the glass melting furnace, and whether the glass article has a well homogenized composition. Can be obtained.

そして、上記3He/4Heの値は、より正確に大気中のヘリウムとの差を認識し易くするためには、より小さい値とするほうが好適である。このような観点から、上記3He/4Heの値は、1.3×10-6(0℃、1atm)以下とすることが好ましく、より好ましくは1.2×10-6(0℃、1atm)以下とすることであり、さらに好ましくは1.1×10-6(0℃、1atm)以下とすることであり、一層好ましくは1.0×10-6(0℃、1atm)以下とすることであり、そして、さらに一層好ましくは0.8×10-6(0℃、1atm)以下とすることである。 The value of 3 He / 4 He is preferably set to a smaller value in order to more easily recognize the difference from helium in the atmosphere. From such a viewpoint, the value of 3 He / 4 He is preferably 1.3 × 10 −6 (0 ° C., 1 atm) or less, more preferably 1.2 × 10 −6 (0 ° C., 1 atm) or less, more preferably 1.1 × 10 −6 (0 ° C., 1 atm) or less, and even more preferably 1.0 × 10 −6 (0 ° C., 1 atm) or less. And even more preferably 0.8 × 10 −6 (0 ° C., 1 atm) or less.

また、3Heと4Heの質量数の違い及び3He/4Heの値は、例えば、質量分析計等によって分析して比較することが可能であるため、そのヘリウムが大気起源であるかそうではないかは分析をすれば明瞭になる。さらに、3Heと4Heの違いは質量数以外にも蒸気圧等の物理的な性質にも認められるため、このような物理的性質の違いに基づく分析手法を採用することで、両者の割合を分析することも可能である。そして、質量数3と質量数4の同位体元素量を計測する手段として質量分析等を採用する場合には、例えばガラス試料を粉砕、溶解あるいはレーザー抽出等を行うことによって、ガラス中に含有するヘリウムの同位元素を質量分析計等へ導入することもできる。 The three values of He and 4 He mass number difference and 3 He / 4 He is, for example, since it is possible to compare and analyze by mass spectrometry or the like, so that if helium is atmospheric origin It becomes clear if it is analyzed. Furthermore, since the difference between 3 He and 4 He is recognized not only in the mass number but also in physical properties such as vapor pressure, the ratio of the two can be obtained by adopting an analysis method based on such a difference in physical properties. Can also be analyzed. And when mass spectrometry etc. are employ | adopted as a means to measure the isotope element amount of the mass number 3 and the mass number 4, it contains in a glass, for example by grind | pulverizing, melt | dissolving, or laser extraction etc. Helium isotopes can also be introduced into mass spectrometers and the like.

また、本発明のガラス組成物は、上述に加え含有されるヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率が0.8×10-6以下(0℃、1atm)であることが好適である。 Further, the glass composition of the present invention has a volume ratio of the isotope of mass number 3 to the isotope of mass number 4 of helium contained in addition to the above in an amount of 0.8 × 10 −6 or less (0 ° C., 1 atm). Preferably it is.

3He/4Heの値を0.8×10-6(0.8ppm)以下とすることによって、より容易にそして確実にガラスの均質性を評価することが可能となる。そしてより確実姓を高めるために好ましくは、3He/4Heの値を1.0×10-9〜0.8×10-6となるようにする。さらに好ましくは、3He/4Heの値を0.5×10-8から0.8×10-6の範囲とし、一層好ましくは0.5×10-8から5×10-7の範囲とする。 By setting the value of 3 He / 4 He to 0.8 × 10 −6 (0.8 ppm) or less, it becomes possible to evaluate the homogeneity of the glass more easily and reliably. And preferably to enhance the certainty surname, the value of 3 He / 4 He to a 1.0 × 10 -9 ~0.8 × 10 -6 . More preferably, the value of 3 He / 4 He is in the range of 0.5 × 10 −8 to 0.8 × 10 −6 , more preferably in the range of 0.5 × 10 −8 to 5 × 10 −7 . To do.

また、本発明のガラス組成物は、上述に加え、含有されるヘリウムの質量数4の同位体と質量数3の同位体の総含有量が、5.0×10-5〜2μl/g(0℃、1atm)であることが好適である。 In addition to the above, the glass composition of the present invention has a total content of helium mass number 4 isotopes and mass number 3 isotopes of 5.0 × 10 −5 to 2 μl / g (in addition to the above). 0 ° C., 1 atm) is preferable.

ヘリウムは、ガラス組成中でガラスの網目構造の形成には関与しないが、ガラス組成中に5.0×10-5μl/g以上含有すると、質量分析計等を使用することによって、ガラス中のヘリウムの質量数3の同位体(3He)や質量数4の同位体(3He)の割合を確実に特定することが可能となる。また、上記の含有量のヘリウムは、溶融ガラス中に残存する微細な気泡の清澄を促進する働きもある。その一方、ヘリウムはガラス中に大量に含有する状態になると、特に一旦成形したガラスを再加熱するような用途で利用するような場合には、リボイルの原因となる危険性がある。このため、ガラス組成物中の上記ヘリウムの総含有量は、2μL/g(0℃、1atm)以下とする方が好ましい。 Helium is not involved in the formation of the glass network structure in the glass composition, but if it contains 5.0 × 10 −5 μl / g or more in the glass composition, it can be contained in the glass by using a mass spectrometer or the like. It becomes possible to reliably specify the proportion of helium mass number 3 isotope ( 3 He) and mass number 4 isotope ( 3 He). Moreover, helium with the above content also has a function of promoting the clarification of fine bubbles remaining in the molten glass. On the other hand, when helium is contained in a large amount in the glass, there is a risk of causing reboil, particularly when it is used for the purpose of reheating the glass once formed. Therefore, the total content of helium in the glass composition is preferably 2 μL / g (0 ° C., 1 atm) or less.

また、本発明のガラス組成物は、酸化物多成分系ガラスであることが好適である。   The glass composition of the present invention is preferably an oxide multicomponent glass.

ここで、酸化物多成分系ガラスとは、その含有する構成成分を酸化物成分比として表現することができ、2種類以上の酸化物を含むものとして表されるものである。そして、好ましくは、その2成分以上の酸化物として表せる成分を、その合量の質量%表記で意図的に50%以上含有させているものである。また、単一の酸化物組成で表せるガラス組成物に不純物として複数の成分が混入するような場合については、本発明での酸化物多成分系ガラスには相当しない。例えば、ガラス組成物中の含有成分を質量%で表す場合に、99%近い単一の酸化物成分を含有するガラス組成物に小数点以下二桁台の0.09質量%以下の成分を複数含有するような場合は、本発明の酸化物多成分系ガラスには該当しない。   Here, the oxide multicomponent glass can be expressed as an oxide component ratio of constituent components contained therein, and is expressed as including two or more kinds of oxides. And preferably, the component which can be expressed as an oxide of the two or more components is intentionally contained by 50% or more in terms of mass% of the total amount. In addition, the case where a plurality of components are mixed as impurities in a glass composition that can be expressed by a single oxide composition does not correspond to the oxide multicomponent glass in the present invention. For example, when the content component in the glass composition is expressed by mass%, the glass composition containing a single oxide component close to 99% contains a plurality of components of 0.09 mass% or less in two digits after the decimal point. In such a case, the oxide multicomponent glass of the present invention is not applicable.

多成分系ガラスでは、溶融ガラス状態において複数の成分を均質な状態にすることが、ガラス組成物の性能を、設計されたように発揮させるために重要なものとなる。尚、本発明の酸化物多成分系ガラスは、多成分の酸化物を主成分としている限り、どのような他成分が混入しても良い。例えば、微量の塩素やフッ素等の気体成分は、必要に応じてガラス組成中に混入しても差し支えはない。   In a multicomponent glass, it is important to bring a plurality of components into a homogeneous state in a molten glass state in order to exhibit the performance of the glass composition as designed. The oxide multicomponent glass of the present invention may contain any other component as long as it contains a multicomponent oxide as a main component. For example, a trace amount of gaseous components such as chlorine and fluorine can be mixed into the glass composition as needed.

また、本発明のガラス組成物は、珪酸塩ガラスであることが好適である。   The glass composition of the present invention is preferably silicate glass.

ここで、珪酸塩ガラスであるとは、シリカ(SiO2)を主成分とするガラスのことである。珪酸塩ガラスに対して本発明を適用することによって、多くの用途で利用されるガラス材質に対して高い均質度を実現することが可能になる。 Here, the term “silicate glass” refers to glass mainly composed of silica (SiO 2 ). By applying the present invention to a silicate glass, it becomes possible to achieve a high degree of homogeneity for a glass material used in many applications.

また、本発明のガラス組成物は、波長200.0nmから波長1050.0nmの範囲内の所定の波長を有する光線に対し、厚さ1.0mmの透過率が99.9%以下であることが好適である。   In addition, the glass composition of the present invention has a transmittance of 99.9% or less at a thickness of 1.0 mm with respect to a light beam having a predetermined wavelength within a wavelength range of 200.0 nm to 1050.0 nm. Is preferred.

すなわち、紫外線に相当する200.0nmから可視光線である360nm〜830nm、さらに1050nmの赤外線までの波長範囲から選択される任意の1波長を有する光線に対して、ガラスの厚さ1.0mmについての透過率が0%から99.9%の範囲内にあることが好ましい。   That is, for a light beam having an arbitrary wavelength selected from a wavelength range of 200.0 nm corresponding to ultraviolet light to 360 nm to 830 nm which is visible light, and further infrared light of 1050 nm, the glass thickness is about 1.0 mm. The transmittance is preferably in the range of 0% to 99.9%.

そして、ここでの透過率は、ガラス表面に特殊なコーティング等を施した状態での計測による測定値を意味するものではなく、光線がガラス表面に入射する際のガラスの外表面での反射と光線がガラス内部から出射する際の内表面での反射を差し引いたガラスの内部透過率であって、ガラスの表面状態に依存しない値を意味している。ただし、この透過率の計測に当たっては、ガラス表面の表面粗さのRa値が0.5nm以下の状態で計測することが好ましく、いわゆる光学的な鏡面状態で積分球による測定値によって定義づけられるものである。   And the transmittance here does not mean a measurement value by measurement in a state where a special coating or the like is applied to the glass surface, and reflection on the outer surface of the glass when a light ray enters the glass surface. The internal transmittance of the glass minus the reflection on the inner surface when the light beam is emitted from the inside of the glass, and means a value that does not depend on the surface state of the glass. However, when measuring the transmittance, it is preferable to measure the glass surface with a surface roughness Ra value of 0.5 nm or less, which is defined by a measurement value by an integrating sphere in a so-called optical mirror state. It is.

透過率はガラスの光学的な性質の中でも基本的な性質であるが、その値を所望の水準以上のものとするためには、ガラス中の特定成分による吸収や散乱現象などに加え、ガラス内部の組成的な均質性が重要な要素となる。すなわち、組性的な均質性に加えて光学的な均質性をも満足することによって、本発明のガラス組成物の品位をより良く実現することが可能となる。   The transmittance is a fundamental property among the optical properties of glass, but in order to make the value above the desired level, in addition to absorption and scattering phenomena due to specific components in the glass, The compositional homogeneity is an important factor. That is, it is possible to better realize the quality of the glass composition of the present invention by satisfying optical homogeneity in addition to compositional homogeneity.

また、本発明のガラス組成物は、ガラス、セラミックス及び金属の中から選択される一の材料からなる部材と加熱封着して使用されることが好適である。   The glass composition of the present invention is preferably used by being heat sealed with a member made of one material selected from glass, ceramics and metal.

この場合、本発明のガラス組成物は、上記の部材と加熱封着され、例えば1つの機能を持つことで構造部材等として利用される。   In this case, the glass composition of the present invention is heat-sealed with the above-described member and, for example, has one function and is used as a structural member.

この用途で利用されるガラス組成物は、例えば薄板状、管状等の形態を有するものであるが、上記の部材と加熱封着する際に軟化変形するのはガラス組成物であるため、ガラス組成物の組成の均質性は軟化形状の安定性や封止後の化学的な耐久性等に影響するため重要である。ガラス組成が均質であることによって、軟化形状の安定性や封止後の化学的な耐久性等について、大量生産されたガラス物品間の物理化学的な性質の差異が極めて小さい安定した品位のガラス物品を得ることができる。尚、ここでの加熱方法は、どのような方法であっても差し支えないが、例えば、バーナーによる加熱、間接的な電気抵抗発熱体による加熱、赤外線放射による加熱等を採用することができる。   The glass composition used in this application has, for example, a thin plate shape, a tubular shape, and the like, but it is the glass composition that softens and deforms when heated and sealed with the above-described member. The homogeneity of the composition of the product is important because it affects the stability of the softened shape and the chemical durability after sealing. Stable grade glass with very little difference in physicochemical properties between mass-produced glass articles with respect to the stability of the softened shape and chemical durability after sealing due to the homogeneous glass composition Articles can be obtained. The heating method here may be any method, but for example, heating by a burner, heating by an indirect electric resistance heating element, heating by infrared radiation, etc. can be adopted.

また、本発明の組成物は、薄板状、管状に限らず、粉末状、微粒状、顆粒状、鱗片状、繊維状、ロッド状等の形態をとることもある。この場合、本発明の組成物を他の材料と併用して使用する場合もある。例えば、本発明の組成物にフィラーとして他の材料を添加することができる。フィラーとして添加する材料の種類は特に限定されず、例えば、セラミックス粉末のフィラー材としては、チタニア、アルミナ、ジルコニア、シリカ、マグネシア、ジルコン、ジルコン酸バリウム、コージエライト、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、ムライト、酸化亜鉛、酸化錫、炭化珪素、ウレマナイト等が利用可能である。   In addition, the composition of the present invention is not limited to a thin plate shape or a tubular shape, but may take the form of powder, fine particles, granules, scales, fibers, rods, and the like. In this case, the composition of the present invention may be used in combination with other materials. For example, other materials can be added as fillers to the composition of the present invention. The type of material to be added as a filler is not particularly limited. For example, ceramic powder filler materials include titania, alumina, zirconia, silica, magnesia, zircon, barium zirconate, cordierite, lead titanate, barium titanate, mullite. Zinc oxide, tin oxide, silicon carbide, uremanite and the like can be used.

また、本発明のガラス組成物は、ガラス内部及び/またはガラス表面に結晶が析出してなるものであることが好適である。   Moreover, it is suitable for the glass composition of this invention that a crystal | crystallization precipitates inside glass and / or the glass surface.

ここで、ガラス内部及び/またはガラス表面に結晶が析出してなるとは、ガラス内部あるいはガラス表面に複数の無機結晶物が析出した状態となっていることを意味している。   Here, the phrase “crystals are precipitated inside the glass and / or the glass surface” means that a plurality of inorganic crystals are precipitated inside the glass or on the glass surface.

この結晶の種類やその大きさについては特に限定されるものではない。また、必要に応じて複数種の結晶種、複数の粒子形状となっても支障はない。いずれにせよ、結晶の分散状態は偏りのない状態で分散していることが好ましい。そして、長距離秩序の水準で粒子の分散に偏りがない状態となっていれば、ガラスの所望の機械的な性質を実現することができるため好ましい。   The type and size of the crystal are not particularly limited. Moreover, there is no problem even if a plurality of crystal seeds and a plurality of particle shapes are formed as necessary. In any case, it is preferable that the dispersed state of the crystals is dispersed without any bias. It is preferable that the dispersion of the particles is not biased at the level of long-range order because the desired mechanical properties of the glass can be realized.

ガラス内部及び/またはガラス表面に結晶が析出する場合に、組成的な均質性が確保されていることによって、析出する結晶種のばらつき等を所定の範囲に抑制することができ、ガラス物品を結晶化ガラスとして利用する場合に安定した強度や熱特性を実現することが可能となる。   When crystals are precipitated inside and / or on the surface of the glass, the uniformity of the composition can be ensured, so that variation of the precipitated crystal species can be suppressed within a predetermined range, and the glass article can be crystallized. When used as a vitrified glass, stable strength and thermal characteristics can be realized.

また、本発明のガラス組成物には、清澄剤、消色剤、着色剤、乳濁剤、酸化剤、還元剤等の添加物を添加することができる。さらに、ガラスに溶解しない他材料をガラスと均質混合することも可能である。   Moreover, additives, such as a clarifying agent, a decoloring agent, a coloring agent, an emulsifying agent, an oxidizing agent, a reducing agent, can be added to the glass composition of this invention. In addition, other materials that do not dissolve in the glass can be intimately mixed with the glass.

本発明のガラス組成物は、種々の用途に利用可能である。例えば、CRT用ガラス、液晶ディスプレイ基板用板ガラス、PDP基板用板ガラス、フィールドエミッションディスプレイ基板用板ガラス等の画像表示素子用の基板用板ガラス、あるいはCCD、CMOS等の固体撮像素子用のカバーガラス、リードスイッチ用管ガラス、ダイオード用管ガラス、キセノンランプ用管ガラス等の電子部品用細管ガラス、ガラスブロックや壁材用結晶化ガラス等の建材用ガラス、アンプル用細管や放射線遮蔽用防御窓用ガラスなどの医療用ガラス、蛍光灯用管ガラスや液晶バックライト用管ガラス等の照明用ガラス、レンズ用ガラスや光ファイバー接続用フェルール等の光部品用ガラス、多層基板用粉末ガラスやPDP用粉末ガラスのような気密封着用粉末ガラス、FRPやFRC等として利用さられる複合材料を形成するEファイバーやAファイバーなどのガラス繊維である。   The glass composition of the present invention can be used for various applications. For example, glass for CRT, plate glass for liquid crystal display substrate, plate glass for PDP substrate, plate glass for image display element such as plate glass for field emission display substrate, or cover glass for solid-state image sensor such as CCD and CMOS, reed switch Tube glass for electronic parts, tube glass for diodes, tube glass for xenon lamps, glass for building materials such as glass block and crystallized glass for wall materials, ampules and glass for protective windows for radiation shielding Medical glass, lighting glass such as tube glass for fluorescent lamp and liquid crystal backlight, glass for optical parts such as lens glass and ferrule for optical fiber connection, powder glass for multilayer substrate and powder glass for PDP Composite used for airtight powder glass, FRP, FRC, etc. Glass fibers such as E fibers and A fiber forming a fee.

本発明のガラス物品の製造方法は、ガラス原料を加熱して溶融する工程と、溶融ガラスを均質化する工程と、均質化した溶融ガラスを所定の形状に成形する工程、成形したガラス成形体を室温まで冷却する工程とを含むガラス物品の製造方法において、ガラス原料を加熱して溶融する工程及び溶融ガラスを均質化する工程のうち少なくとも一の工程において、ヘリウムガスを溶融ガラスと接触させることにより、ヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率(0℃、1atm)が、大気中に存在するヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率(0℃、1atm)よりも小さくなるように、ヘリウムをガラス物品中に含有させることを特徴とする。   The method for producing a glass article of the present invention includes a step of heating and melting a glass raw material, a step of homogenizing the molten glass, a step of forming the homogenized molten glass into a predetermined shape, and a molded glass molded body. A method of manufacturing a glass article including a step of cooling to room temperature, wherein helium gas is brought into contact with the molten glass in at least one of a step of heating and melting the glass raw material and a step of homogenizing the molten glass. The volume ratio of the mass 3 isotope to the mass 4 isotope of helium (0 ° C., 1 atm) is the volume ratio of the mass 3 isotope to the mass 4 isotope of helium present in the atmosphere. Helium is contained in the glass article so as to be smaller than (0 ° C., 1 atm).

すなわち、複数の原料を混合して調製したガラス原料を加熱することによって溶融ガラスとし、その溶融ガラスに撹拌やバブリング等の物理的な混合操作等を加えて溶融ガラスの組成を均質化し、種々の成形法によって板、管、球又は容器等の所定の形状に成形した後に室温まで冷却する、一連のガラスの製造プロセスにおいて、ガラス原料の加熱によってガラス化反応をおこさせ、溶融状態とする溶融工程とその溶融ガラスの組成の均質化を行う上記の工程のうちのいずれかの工程において、ヘリウムを直接溶融ガラスと接触させ、ヘリウムの上記体積比率を大気中のヘリウムの上記体積比率、すなわち1.4×10-6(0℃、1atm)より小さくなるように、ヘリウムをガラス物品中に含有させる。 That is, a glass raw material prepared by mixing a plurality of raw materials is heated to form a molten glass, and a physical mixing operation such as stirring and bubbling is added to the molten glass to homogenize the composition of the molten glass. In a series of glass manufacturing processes, which are formed into a predetermined shape such as a plate, tube, sphere, or container by a forming method and then cooled to room temperature, a melting step in which a glass material is heated to cause a vitrification reaction to be in a molten state In any one of the above steps for homogenizing the composition of the molten glass, helium is directly brought into contact with the molten glass, and the volume ratio of helium is set to the volume ratio of helium in the atmosphere, that is, 1. Helium is contained in the glass article so as to be smaller than 4 × 10 −6 (0 ° C., 1 atm).

そして、このヘリウムの上記体積比率は、より正確に大気中のヘリウムとの差を認識するためには、より小さい値とするほうが好適である。このような観点から、上記体積比率の値は、1.3×10-6(0℃、1atm)以下とするが好ましく、さらに好ましくは1.2×10-6(0℃、1atm)以下とすることであり、一層好ましくは1.1×10-6(0℃、1atm)以下とすることであり、より一層好ましくは1.0×10-6(0℃、1atm)以下とすることであり、さらに好ましくは0.8×10-6(0℃、1atm)以下とすることである。 The volume ratio of helium is preferably set to a smaller value in order to more accurately recognize the difference from the helium in the atmosphere. From such a viewpoint, the value of the volume ratio is preferably 1.3 × 10 −6 (0 ° C., 1 atm) or less, and more preferably 1.2 × 10 −6 (0 ° C., 1 atm) or less. More preferably, it is 1.1 × 10 −6 (0 ° C., 1 atm) or less, and even more preferably, 1.0 × 10 −6 (0 ° C., 1 atm) or less. Yes, and more preferably 0.8 × 10 −6 (0 ° C., 1 atm) or less.

上記の各工程は相互に連続した工程であっても、独立した工程であってもよい。例えば、加熱溶融したガラスを急冷してカレットを作成し、作成したカレットを再溶融後に、溶融ガラスを均質化する工程を別の設備で行ってもよい。すなわち、ラフメルトカレットによって均質化を促進するような手段を併用することもできる。さらに、この考え方の延長線上で、複数の別種の組成を有するガラスを急冷ガラスとして作成し、それを再溶融する段階で適宜混合することも可能である。このような場合には、予め3He/4Heの値を複数種のガラス間で意図的に異ならせておき、それらを混合することによって得られるガラス中の3He/4Heの値を確認することによって、均質混合が行われたことを確認することも可能である。 Each of the above steps may be a continuous step or an independent step. For example, the step of homogenizing the molten glass after preparing the cullet by rapidly cooling the heated and melted glass and remelting the prepared cullet may be performed by another facility. That is, means for promoting homogenization by rough melt cullet can be used in combination. Furthermore, on the extension line of this concept, it is possible to prepare a glass having a plurality of different types of compositions as a quenched glass and mix it appropriately at the stage of remelting it. In such a case, the value of 3 He / 4 He is intentionally different among multiple types of glass in advance, and the value of 3 He / 4 He in the glass obtained by mixing them is confirmed. It is also possible to confirm that homogeneous mixing has been performed.

また、ガラス原料を加熱して溶融する工程については、その加熱手段としてどのような方法を採用しても差し支えない。例えば、液体、気体燃料等を使用するバーナーによる加熱方法や電気を間接あるいは直接に利用する加熱方法、さらに赤外線等の電磁波を採用することが可能である。さらに、ガラス原料としては天然原料、人工精製物等を利用することができ、当然、ガラスカレットを使用することも可能である。さらに、溶融ガラスを均質化する工程で採用できる混合操作は、多様なものを採用することができる。例えば、スターラーによる撹拌、バブリング、超音波等である。   Moreover, about the process of heating and melting a glass raw material, what kind of method may be employ | adopted as the heating means. For example, it is possible to employ a heating method using a burner that uses liquid, gaseous fuel or the like, a heating method that uses electricity indirectly or directly, and electromagnetic waves such as infrared rays. Furthermore, natural raw materials, artificially purified products, and the like can be used as glass raw materials, and naturally glass cullet can also be used. Furthermore, various mixing operations can be employed in the step of homogenizing the molten glass. For example, stirring with a stirrer, bubbling, ultrasonic waves, etc.

ヘリウムをガラス物品中に含有させる方法についても、特に限定されず、溶融ガラス中へのヘリウムガスのバブリング、ヘリウムガスを溶融雰囲気として溶融ガラス上方に保持することによるヘリウムの拡散、さらにガラス原料として使用するカレット中に予めヘリウムを所定量含有させておいてもよい。   The method for containing helium in the glass article is not particularly limited, but helium gas is bubbled into the molten glass, helium is diffused by holding the helium gas above the molten glass as a molten atmosphere, and further used as a glass raw material. A predetermined amount of helium may be contained in advance in the cullet.

また、本発明のガラス物品の製造方法は、上述に加え、含有されるヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率が0.8×10-6以下(0℃、1atm)であり、かつ、質量数4の同位体と質量数3の同位体の総含有量が5.0×10-5〜2μl/g(0℃、1atm)となるように、ヘリウムガスをガラス物品中に含有させることが好適である。 Further, in the method for producing a glass article of the present invention, in addition to the above, the volume ratio of the isotope of mass number 3 to the isotope of mass number 4 of helium contained is 0.8 × 10 −6 or less (0 ° C., 1 atm), and the total content of the mass 4 isotope and the mass 3 isotope is 5.0 × 10 −5 to 2 μl / g (0 ° C., 1 atm). It is suitable for inclusion in a glass article.

質量数4の同位体と質量数3の同位体の体積比率が0.8×10-6以下(0℃、1atm)であることが、ガラス物品が均質な組成となっているかどうかを見極めるのに好適である。さらに、質量数4の同位体と質量数3の同位体の総含有量が5.0×10-5〜2μl/g(0℃、1atm)となるように、ヘリウムをガラス物品中に含有させることが、上記の同位体についての体積比率の計測に基づく算出値に対しての信頼性を高めるために好ましい。 Whether the volume ratio of the isotope of mass 4 and the isotope of mass 3 is 0.8 × 10 −6 or less (0 ° C., 1 atm) can determine whether the glass article has a homogeneous composition. It is suitable for. Further, helium is contained in the glass article so that the total content of the mass number 4 isotope and the mass number 3 isotope is 5.0 × 10 −5 to 2 μl / g (0 ° C., 1 atm). It is preferable to increase the reliability of the calculated value based on the measurement of the volume ratio of the isotope.

また、上記構成において、溶融ガラス中に含有される3He/4Heの値を計測することによって組成の均質度を評価しつつ溶融ガラスの溶融、均質化を行うようにしてもよい。 In the above configuration, the molten glass may be melted and homogenized while evaluating the homogeneity of the composition by measuring the value of 3 He / 4 He contained in the molten glass.

上記の評価結果をガラスの溶融設備等の諸条件の設定又は変更に反映させることによって、ガラスの均質度を向上させ得る最適な製造条件を採用することが可能となる。   By reflecting the above evaluation results on the setting or changing of various conditions such as a glass melting facility, it is possible to employ optimum manufacturing conditions that can improve the homogeneity of the glass.

ここで、溶融設備等の諸条件には、温度や炉内雰囲気濃度、圧力、原料投入速度、粉砕や造粒などの原料調整条件、製品成形速度、バブリング速度、バブリングガス濃度、スターラー回転速度、ガラスカレット使用量等が含まれる。   Here, various conditions such as melting equipment include temperature, furnace atmosphere concentration, pressure, raw material charging speed, raw material adjustment conditions such as pulverization and granulation, product forming speed, bubbling speed, bubbling gas concentration, stirrer rotation speed, The amount of glass cullet used is included.

また、上記の均質度の評価に基づく溶融ガラスの溶融、均質化は、例えば、溶融設備に上記体積比率を計測する設備を直結し、その計測値を操炉条件にリアルタイムで反映させる方法を採用してもよいし、あるいは、上記体積比率を溶融設備とは分離した環境下で各種の方法によって計測し、その結果に基づいてガラスの製造条件の変更を行う方法を採用しても良い。   In addition, melting and homogenization of molten glass based on the above evaluation of homogeneity, for example, adopts a method of directly connecting equipment for measuring the volume ratio to the melting equipment and reflecting the measured values in the furnace operating conditions in real time. Alternatively, a method may be employed in which the volume ratio is measured by various methods in an environment separated from the melting equipment, and the glass manufacturing conditions are changed based on the results.

また、上記構成において、溶融ガラスを均質化する工程は、ガラス中に含有されるヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率が1.0×10-9〜0.8×10-6となるように溶融ガラスを均質化するものとするのが好適である。 Moreover, in the said structure, the process of homogenizing a molten glass is the volume ratio of the mass number 3 isotope with respect to the mass number 4 isotope of helium contained in glass in 1.0 * 10 < -9 > -0. It is preferable that the molten glass is homogenized so as to be 8 × 10 −6 .

上記3He/4Heの値を1.0×10-9以上とすることによって、質量数3のヘリウムの存在を確実に検出して特定することができ、好適な結果を得ることができる。一方、上記3He/4Heの値を0.8×10-6以下とすることによって、大気中に含有される3He/4Heの値と明瞭に区分することができ、好ましい。より好ましくは、上記3He/4Heの値を0.5×10-8から0.8×10-6の範囲とすることであり、さらに好ましくは0.5×10-8から5×10-7の範囲とすることである。 By setting the value of 3 He / 4 He to 1.0 × 10 −9 or more, the presence of helium having a mass number of 3 can be reliably detected and specified, and a suitable result can be obtained. On the other hand, when the value of 3 He / 4 He is 0.8 × 10 −6 or less, it can be clearly distinguished from the value of 3 He / 4 He contained in the atmosphere. More preferably, the value of 3 He / 4 He is in the range of 0.5 × 10 −8 to 0.8 × 10 −6 , and more preferably 0.5 × 10 −8 to 5 × 10 6. -7 .

また、本発明のガラス物品の製造方法は、上記の点以外については特に限定されるものではない。例えば、ガラスを成形する方法としてどのような成形方法を採用してもよいし、成形されたガラスをどのような加工手段をもって2次的に加工しても差し支えない、板ガラスを成形する場合を例に取ると、成形方法としてフロート法、フュージョン法、スリットダウン法、ロール成形法等の成形法を採用することができる。また、成形後の板ガラスの加工方法としては研磨、リードロー、メカニカルスクライブ、レーザースクライブ等の各種の加工法を採用することができる。さらに、その板ガラスの表面には各種のエッチング等の化学処理、フィルム、機能性薄膜等を施すことによって様々な用途に適用できる。   Moreover, the manufacturing method of the glass article of this invention is not specifically limited except said point. For example, any molding method may be adopted as a method for molding glass, and a case where a glass sheet is molded, in which the molded glass may be secondarily processed by any processing means, is exemplified. In other words, a forming method such as a float method, a fusion method, a slit down method, or a roll forming method can be employed as a forming method. Various processing methods such as polishing, reed row, mechanical scribe, and laser scribe can be employed as a method for processing the plate glass after forming. Furthermore, the surface of the plate glass can be applied to various uses by applying various chemical treatments such as etching, films, functional thin films and the like.

(1)以上のように本発明のガラス組成物は、無機ガラスのガラス組成物であって、ガラス中に含有されるヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率(0℃、1atm)が、大気中に存在するヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率(0℃、1atm)よりも小さいため、例えば溶融設備において溶融された溶融ガラスについて、経時的あるいは空間的に採取した複数のガラスサンプリング試料中のヘリウム同位体の体積比率を測定し、その測定値を比較することによって、ガラス物品を構成する各種組成成分が良好に管理された熱履歴を受けたことを確認することができ、或いはガラス物品を構成する各種組成成分が均等にガラス物品中に存在し、ガラス組成の偏りのない均質な状態にあることを確認することができる。従って、ガラス組成に依存するガラスの諸性質について、均一な性質、機能を安定して実現することができる。   (1) As described above, the glass composition of the present invention is a glass composition of inorganic glass, and the volume ratio of the mass number 3 isotope to the mass number 4 isotope of helium contained in the glass ( Since the volume ratio of the isotope of mass number 3 to the isotope of mass number 4 of helium existing in the atmosphere (0 ° C., 1 atm) is smaller than, for example, molten glass melted in a melting facility As a result of measuring the volume ratio of helium isotopes in a plurality of glass sampling samples taken over time or in space, and comparing the measured values, various compositional components constituting the glass article were well managed. It can be confirmed that the thermal history has been received, or the various composition components constituting the glass article are present in the glass article evenly, and the glass composition is in a homogeneous state with no bias in the glass composition. It is possible to confirm that. Therefore, uniform properties and functions can be stably realized with respect to various properties of the glass depending on the glass composition.

(2)本発明のガラス組成物は、含有されるヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率が0.8×10-6以下(0℃、1atm)であれば、空気中に存在するヘリウム種に起源をもつヘリウム同位体の体積比率と明瞭な違いがあるので、より容易にガラス組成物の均質性を確認することができる。そして、ガラス中のヘリウムの分散状態をより正確に掌握することによって、特定のガラス組成によって実現され、その用途上必要とされる機能を高い信頼性で達成することができる。 (2) In the glass composition of the present invention, the volume ratio of the isotope of mass number 3 to the isotope of mass number 4 of helium contained is 0.8 × 10 −6 or less (0 ° C., 1 atm). Since there is a clear difference from the volume ratio of helium isotopes originating from helium species present in the air, the homogeneity of the glass composition can be more easily confirmed. And by grasping | ascertaining the dispersion state of helium in glass more correctly, it is implement | achieved by the specific glass composition, The function required for the use can be achieved with high reliability.

(3)本発明のガラス組成物は、含有されるヘリウムの質量数4の同位体と質量数3の同位体の総含有量が、5.0×10-5〜2μl/g(0℃、1atm)であれば、質量分析計等の各種計測機を使用して、ガラス物品中のヘリウムの質量数3の同位体(3He)や質量数4の同位体(3He)の割合を信頼度の高い数値として特定することが可能となる。 (3) In the glass composition of the present invention, the total content of helium 4 isotope and mass 3 isotope contained is 5.0 × 10 −5 to 2 μl / g (0 ° C., 1 atm), using various measuring instruments such as a mass spectrometer, the ratio of the helium 3 mass isotope ( 3 He) and the mass 4 isotope ( 3 He) in the glass article is trusted. It can be specified as a high numerical value.

(4)本発明のガラス組成物は、酸化物多成分系ガラスであり、また、珪酸塩ガラスであれば、広範囲の用途に適用することが可能であり、例えば高精度の光学的な均質度の測定法を採用し難い様な形状、寸法を有する場合、着色成分を多量に含有するような場合や結晶化を伴うようなガラス組成である場合であっても、ガラス物品組成の均質化の確認が可能となる。   (4) The glass composition of the present invention is an oxide multicomponent glass, and if it is a silicate glass, it can be applied to a wide range of applications, for example, high-precision optical homogeneity. If it has a shape or size that makes it difficult to adopt this measurement method, even if it contains a large amount of coloring components or a glass composition that accompanies crystallization, the glass article composition can be homogenized. Confirmation is possible.

(5)本発明のガラス組成物は、波長200.0nmから波長1050.0nmの範囲内の所定の波長を有する光線に対し、厚さ1.0mmの透過率が99.9%以下であれば、屈折率等の均質度評価法によって特定される光学的な均質性ばかりでなく、組成としての均質性をも有し、高い性能を有する光関連製品へ搭載される機能材料として必要となる安定した種々の物理特性を実現できる。   (5) The glass composition of the present invention has a transmittance of 99.9% or less with respect to a light beam having a predetermined wavelength within a wavelength range of 200.0 nm to 1050.0 nm. In addition to the optical homogeneity specified by the homogeneity evaluation method such as refractive index, it has not only optical homogeneity but also stability as a functional material to be mounted on high performance optical related products. Various physical properties can be realized.

(6)本発明のガラス組成物は、ガラス、セラミックス及び金属の中から選択される一の材料からなる部材と加熱封着する用途で使用されるのであれば、組成的な均質性を有する材料であるので、封着部位の形状や封着後の物理的及び化学的な機能について、同じ安定した性能を実現することができる。   (6) The glass composition of the present invention is a material having compositional homogeneity if used in a heat sealing application with a member made of one material selected from glass, ceramics and metal. Therefore, the same stable performance can be realized with respect to the shape of the sealing portion and the physical and chemical functions after sealing.

(7)本発明のガラス組成物は、ガラス内部及び/またはガラス表面に結晶が析出してなるものであれば、強度面における脆弱な欠陥部位が発生しにくく、優れた性能を実現できる。   (7) If the glass composition of the present invention is formed by precipitation of crystals inside the glass and / or the glass surface, it is difficult for fragile defect sites in the strength to occur, and excellent performance can be realized.

(8)本発明のガラス物品の製造方法は、ガラス原料を加熱して溶融する工程と、溶融ガラスを均質化する工程と、均質化した溶融ガラスを所定の形状に成形する工程と、成形したガラス成形体を室温まで冷却する工程とを含むガラス物品の製造方法において、ガラス原料を加熱して溶融する工程及び溶融ガラスを均質化する工程のうち少なくとも一の工程において、ヘリウムガスを溶融ガラスと接触させることにより、ヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率(0℃、1atm)が、大気中に存在するヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率(0℃、1atm)よりも小さくなるように、ヘリウムをガラス中に含有させるものであれば、溶融ガラスの組成の均質性を効率よく向上させ、種々の用途で利用される高機能なガラスを高い製造歩留まりで生産することを可能にする。   (8) The method for producing a glass article of the present invention includes a step of heating and melting a glass raw material, a step of homogenizing the molten glass, a step of forming the homogenized molten glass into a predetermined shape, and molding. A method for producing a glass article including a step of cooling a glass molded body to room temperature, in at least one of a step of heating and melting a glass raw material and a step of homogenizing the molten glass, helium gas and molten glass By contacting, the volume ratio of the mass 3 isotope to the mass 4 isotope of helium (0 ° C., 1 atm) is the mass 3 isotope of the helium 4 mass isotope present in the atmosphere. If helium is contained in the glass so as to be smaller than the volume ratio of the body (0 ° C., 1 atm), the homogeneity of the composition of the molten glass is efficiently improved, It makes it possible to produce a highly functional glass utilized in people applications with a high production yield.

(9)本発明のガラス物品の製造方法は、含有されるヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率が0.8×10-6以下(0℃、1atm)であり、かつ、質量数4の同位体と質量数3の同位体の総含有量が5.0×10-5〜2μl/g(0℃、1atm)となるように、ヘリウムガスを溶融ガラスと接触させるものであれば、効率的にヘリウムを溶融ガラス中に導入することで、溶融ガラスの状態について正確な評価を実現しやすくする。 (9) In the method for producing a glass article of the present invention, the volume ratio of the mass 3 isotope to the helium 4 isotope contained is 0.8 × 10 −6 or less (0 ° C., 1 atm). And helium gas is mixed with molten glass so that the total content of the isotope of mass number 4 and the isotope of mass number 3 is 5.0 × 10 −5 to 2 μl / g (0 ° C., 1 atm). If it is made to contact, helium is efficiently introduced into the molten glass, so that accurate evaluation of the state of the molten glass is facilitated.

(10)本発明のガラス物品の製造方法は、溶融ガラス、ガラス成形体あるいはガラス物品中に含有されるヘリウムの質量数4の同位体と質量数3の同位体との体積比率を計測することによって均質度を評価しつつ溶融ガラスの溶融、均質化を行うものであれば、上記体積比率を指標としてガラスの均質度を監視することにより、ガラス製造における種々の変動要因を是正する対応を速やかに採ることが可能となる。これにより、ガラス製造現場で不定期にガラスの組性的な不均質部が生じた場合にも、その解消のための処置を迅速に行い、連続的に均質度の高いガラス物品の製造を可能とする。   (10) In the method for producing a glass article of the present invention, a volume ratio of a mass number 4 isotope and a mass number 3 isotope of helium contained in a molten glass, a glass molded body, or a glass article is measured. If the glass is melted and homogenized while evaluating the homogeneity by monitoring the homogeneity of the glass using the volume ratio as an index, it is possible to quickly respond to various factors in glass production. It is possible to adopt. This makes it possible to quickly produce glass articles with a high degree of homogeneity by quickly taking measures to eliminate even if glass irregularities occur at the glass production site. And

(11)本発明のガラス物品の製造方法は、溶融ガラスを均質化する工程が、ガラス物品中に含有されるヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率が1.0×10-9〜0.8×10-6となるように溶融ガラスを均質化するものであれば、ガラスの組成的な均質性のばらつきに起因するガラス製品の性能のばらつきを極力減少させ、設計上求められる機能を実現することができる。 (11) In the method for producing a glass article of the present invention, the step of homogenizing the molten glass is such that the volume ratio of the mass number 3 isotope to the mass number 4 isotope contained in the glass article is 1. If the molten glass is homogenized so as to be 0 × 10 −9 to 0.8 × 10 −6 , the variation in the performance of the glass product due to the variation in the compositional homogeneity of the glass is reduced as much as possible. The functions required by design can be realized.

(12)また、本発明のガラス物品の製造方法は、ガラス物品中に混入することがあっても、環境上無害であって、ガラス物品を着色することもないトレーサーを採用することによってガラス物品の均質化を実現できるものであり、均質なガラス物品にする課程を監視しつつ製造する方法として、好適なものである。   (12) Further, the glass article manufacturing method of the present invention employs a tracer that is harmless to the environment and does not color the glass article even if it is mixed in the glass article. It is suitable as a method of manufacturing while monitoring the process of making a homogeneous glass article.

以下に本発明のガラス組成物とその製造方法について、実施例に基づいて説明する。   Below, the glass composition of this invention and its manufacturing method are demonstrated based on an Example.

本発明のガラス組成物の実施例を表1に示す。表1のガラス組成は、電子部品用細管ガラス、FPD用の薄板ガラス、放射線遮蔽用ガラス、医療用ガラス、結晶化ガラス用素材ガラス、FRP用ガラス繊維に利用される材質であって、酸化物多成分系の珪酸塩ガラスである。いずれの試料についても、予め酸化物等の複数のガラス原料をそれぞれ秤量し、小型の回転式原料混合機を使用して混合中の原料偏析等の発生せぬよう混合して、ガラス原料バッチを作成した。そして、その後このガラス原料バッチを高温耐熱性で1000ccの内容積を持つ白金合金製容器(白金−ロジウム15%容器)内に投入し、密閉型電気炉内で各々のガラス組成について、1×103dPa・secより小さい粘性となる温度条件に管理した条件(1480℃から1600℃までの温度)で、16時間の溶融時間で溶融を行った。そして高温化学反応によって原料バッチが溶融してガラス化が完了し、それより2時間経過した時点より、密閉型電気炉内へ挿管したガス導入管のコックを解放して、予め同位体質量数4に対する同位体質量数3の体積比率、すなわち3He/4Heの値を0.8×10-6以下(例えば、1.0×10-7)に調製したヘリウムガスを溶融ガラス上方の炉内雰囲気中に導入することで、溶融ガラス内への拡散によってヘリウムガスのガラス中への導入を行った。そして、いずれのガラスについても少なくとも5時間以上のヘリウムの拡散処理を行い、さらに炉内に取り付けてある溶融ガラスのスターラーによる撹拌操作で溶融ガラスの均質化を行い、その後、溶融ガラスをカーボン製の枠内に流出した。その後、このガラスを徐冷炉中に保持し、2日間の徐冷操作の後に室温まで降温し、得られたガラス中のヘリウム含有量とそのヘリウムについての質量数3に対する質量数4の同位体体積比率の計測を行った。またガラス組成についても確認のため湿式化学分析と機器分析を併用して行い、目標組成となっていることを確認した。以上の結果をまとめて表1に示す。 Examples of the glass composition of the present invention are shown in Table 1. The glass composition in Table 1 is a material used for thin glass for electronic parts, thin glass for FPD, glass for radiation shielding, medical glass, glass for crystallized glass, glass fiber for FRP, and oxide. It is a multicomponent silicate glass. For each sample, a plurality of glass raw materials such as oxides are weighed in advance and mixed using a small rotary raw material mixer so as not to cause segregation of raw materials during mixing. Created. Then, this glass raw material batch is put into a platinum alloy container (platinum-rhodium 15% container) having a high temperature heat resistance and an internal volume of 1000 cc, and 1 × 10 for each glass composition in a sealed electric furnace. Melting was carried out for 16 hours under a condition (temperature from 1480 ° C. to 1600 ° C.) controlled to a temperature condition where viscosity becomes less than 3 dPa · sec. The raw material batch is melted by the high-temperature chemical reaction and the vitrification is completed. After 2 hours have passed, the cock of the gas introduction tube inserted into the closed electric furnace is released, and the isotope mass number is 4 in advance. Helium gas prepared with a volume ratio of isotope mass number 3 with respect to 1, that is, a value of 3 He / 4 He of 0.8 × 10 −6 or less (for example, 1.0 × 10 −7 ) in the furnace above the molten glass By introducing into the atmosphere, helium gas was introduced into the glass by diffusion into the molten glass. Each glass is subjected to a helium diffusion treatment for at least 5 hours, and the molten glass is homogenized by a stirring operation with a stirrer of the molten glass attached in the furnace. Thereafter, the molten glass is made of carbon. Spilled into the frame. Thereafter, this glass is held in a slow cooling furnace, and after the slow cooling operation for 2 days, the temperature is lowered to room temperature. The helium content in the obtained glass and the isotope volume ratio of mass number 4 to mass number 3 for the helium Was measured. In addition, for the confirmation of the glass composition, wet chemical analysis and instrumental analysis were performed in combination, and it was confirmed that the target composition was achieved. The above results are summarized in Table 1.

いずれの測定値についても、ヘリウムの計測方法は、室温まで冷却したガラス片から10〜500mgの試料を採取し、このガラスを1600℃に加熱した炉のMoルツボ内に投入後、20分間保持し、発生ガスを真空抽出して質量分析計に導き、装置内でHeをイオン化し、磁界によって同位体分離してファラデーカップでイオンを検出し、増倍管で増幅する方法である。なお、分析に使用した装置は、Micromass社製のダブルコレクター型希ガス質量分析計である。また、組成分析に使用したICP発光分析装置は、二次電子増倍管(SEM:Secondary electron multipiliers)を搭載して測定感度を向上させたセイコーインスツルメンツ(株)製のSPS1500VRであり、一回の分析に約0.5g程度のガラスを必要とした。   For any measurement value, the helium measurement method is that a sample of 10 to 500 mg is taken from a glass piece cooled to room temperature, and this glass is placed in a Mo crucible of a furnace heated to 1600 ° C. and held for 20 minutes. In this method, the generated gas is vacuum-extracted and guided to a mass spectrometer, He is ionized in the apparatus, isotopes are separated by a magnetic field, ions are detected by a Faraday cup, and amplified by a multiplier tube. The apparatus used for the analysis is a double collector type noble gas mass spectrometer manufactured by Micromass. The ICP emission analyzer used for the composition analysis is SPS1500VR manufactured by Seiko Instruments Inc., which is equipped with a secondary electron multiplier (SEM) and has improved measurement sensitivity. About 0.5 g of glass was required for analysis.

Figure 2005145814
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表1から、試料No.1から試料No.12までのガラスは、いずれも3He/4Heの値が0.92×10-7から2.91×10-7の範囲内にあり、ガラス中のヘリウム含有量は、0.2×10-3μl(マイクロリットル)/gから562.1×10-3μl/gであって、泡や脈理等の外観観察から判明するガラス均質度の低下も認められず、本発明のガラス組成物であることを確認することができた。 From Table 1, Sample No. 1 to sample no. All the glasses up to 12 have a value of 3 He / 4 He in the range of 0.92 × 10 −7 to 2.91 × 10 −7 , and the helium content in the glass is 0.2 × 10 -3 μl (microliter) / g to 562.1 × 10 −3 μl / g, and no decrease in the glass homogeneity found from appearance observation such as bubbles and striae was observed, and the glass composition of the present invention We were able to confirm that it was a thing.

次いで、本発明のガラスの製造方法について、実際のガラス溶融炉に適用した事例に従い、説明する。図1に本発明の製造方法を適用したガラス溶融炉の断面図を示す。このガラス溶融炉10では、多成分系珪酸塩ガラスのガラス原料Mは溶融室20に設置された原料投入機11から連続的に投入され、溶融室20内に配設されたバーナー13と電極12によって加熱されて溶融ガラスGとなる。そして、溶融ガラスGは溶融室20内にある空気バブリングAによって均質化操作を行った後、スロート60を経て清澄室30内で脱泡されて、その後清澄室30から二股に伸びたフィーダー40先端の成形部41ともう一つのフィーダー成形部42の2箇所で同時に板ガラスに成形されている。これらフィーダーでは配設されたスターラー14によって溶融ガラスGは充分に混合される。2つの成形部41、42におけるガラス成形体の成形量は、ほぼ等しく50ton/日であって、併せて100ton/日の生産を可能とする能力を持つものであった。ただし、このガラス溶融炉10には、ガラス製造当初より成形されたガラス物品の品位に問題の認められる状態であって、具体的には、成形部41の泡品位の方が優れて良品率が高く、成形部42では、泡品位が常に悪い状態にあった。   Next, the glass manufacturing method of the present invention will be described according to an example applied to an actual glass melting furnace. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a glass melting furnace to which the manufacturing method of the present invention is applied. In this glass melting furnace 10, a glass raw material M of multicomponent silicate glass is continuously charged from a raw material charging machine 11 installed in the melting chamber 20, and a burner 13 and an electrode 12 disposed in the melting chamber 20. Is heated to become molten glass G. The molten glass G is homogenized by the air bubbling A in the melting chamber 20, then defoamed in the clarification chamber 30 through the throat 60, and then extended to the fork 40 from the clarification chamber 30. It is simultaneously shape | molded by 2 places of the shaping | molding part 41 of this, and another feeder shaping | molding part 42 at the plate glass. In these feeders, the molten glass G is sufficiently mixed by the provided stirrer 14. The molding amount of the glass molded body in the two molding parts 41 and 42 was approximately equal to 50 ton / day, and had the ability to enable production of 100 ton / day together. However, the glass melting furnace 10 is in a state where there is a problem in the quality of the glass article formed from the beginning of the glass production. Specifically, the foam quality of the molded part 41 is superior and the yield rate is high. In the molding part 42, the foam quality was always in a poor state.

そこで、ヘリウムガスをガラス原料投入機11の下部にある溶融室20側壁の耐火物Rの全表面へと吹き付けるために配設し、このヘリウム拡散室50内のヘリウムを常に加圧状態に維持することによって、耐火物Rの隙間等から溶融ガラスG中へと拡散させた。そして成形部41、42における3He/4Heの値を追跡調査した。すなわち、3He/4Heの値が0.8×10-6以下になるまでの所要時間を求めたところ、成形部41では16時間を要したが、成形部42では13時間となり、3時間の差が認められることが判明した。このことから、成形部42では、溶融ガラスGが充分溶解して清澄されないままに流出する短経路のガラス流れ(早流れとも言う。)が清澄室30、フィーダー40等に形成されていることが判明した。 Therefore, helium gas is disposed to blow the entire surface of the refractory R on the side wall of the melting chamber 20 under the glass raw material charging machine 11, and the helium in the helium diffusion chamber 50 is always maintained in a pressurized state. This was diffused into the molten glass G through the gaps of the refractory R or the like. Then, the value of 3 He / 4 He in the molding parts 41 and 42 was followed up. That is, when the time required for the value of 3 He / 4 He to become 0.8 × 10 −6 or less was obtained, it took 16 hours for the molding part 41, but 13 hours for the molding part 42. It was found that there was a difference. From this, in the shaping | molding part 42, it is that the short path glass flow (it is also called a rapid flow) which melted glass G melt | dissolves sufficiently and flows out without being clarified is formed in the clarification chamber 30, the feeder 40, etc. found.

そこで、この現象を改善すべく溶融室20や清澄室30の温度条件、ガラス原料投入間隔、バブリング条件等の一連の問題点に対しての対策を施した所、成形部42における泡品位が改善して成形部41と遜色ない品位となった。この状態で再度確認のために、前記同様3He/4Heの値に関して計測を行ったところ、成形部41、成形部42の溶融ガラス中の3He/4Heの値が0.8×10-6以下になるまでの所要時間は、成形部41が15時間で成形部42が14.8時間となり、ほぼ同じガラス流れ状態となっていることが確認できた。 Therefore, in order to improve this phenomenon, measures were taken against a series of problems such as the temperature conditions of the melting chamber 20 and the clarification chamber 30, the glass raw material charging interval, the bubbling conditions, etc., and the foam quality in the molding section 42 was improved. Thus, the quality was inferior to that of the molded part 41. For confirmation again in this state, the same 3 He / 4 was subjected to measurement with respect to the value of He, forming part 41, 3 He / 4 value of He is 0.8 × 10 in the molten glass in the molding portion 42 The time required to reach −6 or less was 15 hours for the molded part 41 and 14.8 hours for the molded part 42, confirming that the glass flow was almost the same.

以上のように、本発明のガラスの製造方法は、溶融ガラスの均質性を向上させることが可能となるものであることが判明し、常時ヘリウムを溶融ガラス中に導入することによって、その3He/4Heの値の変化を追跡すれば、製造条件等の問題点を把握して製造を行う際に好適なものとできるものであることが判明した。 As described above, it has been found that the glass manufacturing method of the present invention can improve the homogeneity of the molten glass, and by constantly introducing helium into the molten glass, the 3 He can be obtained. It has been found that tracking changes in the value of / 4 He makes it possible to grasp problems such as manufacturing conditions and make it suitable for manufacturing.

次いで図1とほぼ同じ構造を有し、ガラス製造量が65ton/日のガラス溶融炉について、本発明のガラスの製造方法を適用した。ここでは、図1のバブリング箇所より供給するガスを空気Aから予め3He/4Heの値を調製したヘリウムKへと切り替え、バブリングガスの切り替えの3日後にガラス溶解炉内部から溶融ガラスGを採取して、採取したガラスと成形後に冷却されたガラス製品における3He/4Heの値を比較した。その結果、溶融室20のバブリング箇所の近傍から採取された炉内溶融ガラスの3He/4Heの値は、0.2×10-6であり、スロート60手前の炉内溶融ガラスの3He/4Heの値は、0.3×10-6であり、さらに板ガラスとして成形された製品の3He/4Heの値は、0.2×10-6であった。 Next, the glass manufacturing method of the present invention was applied to a glass melting furnace having almost the same structure as FIG. 1 and having a glass production amount of 65 ton / day. Here, the gas supplied from the bubbling point in FIG. 1 is switched from air A to helium K, which has been adjusted to a value of 3 He / 4 He in advance, and the molten glass G is supplied from the inside of the glass melting furnace three days after switching of the bubbling gas. The 3 He / 4 He values of the collected glass and the glass product cooled after forming were compared. As a result, the 3 He / 4 He value of the molten glass in the furnace taken from the vicinity of the bubbling portion of the melting chamber 20 is 0.2 × 10 −6 , and the 3 He of the molten glass in the furnace 60 throats before. The value of / 4 He was 0.3 × 10 −6 , and the value of 3 He / 4 He of the product molded as plate glass was 0.2 × 10 −6 .

バブリング近傍の炉内溶融ガラスGとガラス製品中の3He/4Heの値が等しいことから、3日間の時間経過によってヘリウムバブリング開始時に炉内にあった溶融ガラスGは流出して製品となっていることが認められた。一方、炉内のスロート手前における炉内溶融ガラスGの3He/4Heの値は相対的に高く、3He/4Heの値の変化が遅れていることが判明した。すなわち、スロート手前の部位において溶融ガラスGが流出せずに滞留領域が形成されており、長時間にわたり高温環境下にさらされる結果、異質ガラスとなっている可能性が示唆された。 Since the molten glass G in the furnace near the bubbling and the 3 He / 4 He value in the glass product are equal, the molten glass G that was in the furnace at the start of helium bubbling flows out as a product over the course of 3 days. It was recognized that On the other hand, it was found that the value of 3 He / 4 He of the molten glass G in the furnace before the throat in the furnace was relatively high, and the change in the value of 3 He / 4 He was delayed. In other words, it was suggested that the molten glass G did not flow out at the site before the throat and a staying region was formed, and as a result of being exposed to a high temperature environment for a long time, it may be a heterogeneous glass.

なお、このガラス溶融炉ではこれまでフラットパネルディスプレイ用の板ガラスの製造を行っていたが、製造された板ガラス中に脈理と呼ばれる異質ガラスによって発生する不均質部位の存在が確認されており、良品率が低い等の問題の原因としては明瞭であっても、何をどうすれば良い結果とできるか不明なため、試行錯誤が繰り返されてきていた。しかし、本結果に基づいてその発生源が特定されたため、その問題に対する対策が図られ、数日の後には脈理が著しく改善したガラス状態とすることができ、均質度の高いガラスの製造を行うことが可能となった。   In this glass melting furnace, plate glass for flat panel displays has been manufactured so far, but in the manufactured plate glass, the presence of inhomogeneous parts called heterogeneous glass called striae has been confirmed. Even if the cause of the problem such as low rate is clear, it is unclear what should be done and what has been done, so trial and error have been repeated. However, because the source was identified based on this result, countermeasures against the problem were taken, and after a few days, it was possible to obtain a glass state with significantly improved striae. It became possible to do.

均質度の高い板ガラスの製造が可能となった時点より一週間経過した後の安定条件下で、ガラス溶解炉内部から溶融ガラスを採取して、採取したガラスと成形後に冷却されたガラス製品における3He/4Heの値の比較をおこなった。その結果、前記したような3He/4Heの値の偏りは認められず、ガラスの均質性との相関が認められるものとなることが確認できた。なお、ここでも3He/4Heの値の分析については、前記同様の質量分析計によって計測を行った。 Under stable conditions after a week has passed since the production of highly homogenous flat glass became possible, the molten glass was collected from the inside of the glass melting furnace, and the collected glass and the glass product cooled after forming 3 He / 4 He values were compared. As a result, it was confirmed that no deviation in the value of 3 He / 4 He as described above was observed, and a correlation with the homogeneity of the glass was observed. Note that the analysis of the value of Again 3 He / 4 He, were measured by the same mass spectrometer.

次いで、本発明の初期に行ったキセノンフラッシュランプに使用される電子部品用管ガラスに関する評価について、以下に示す。   Next, the evaluation regarding the tube glass for electronic parts used in the xenon flash lamp performed in the early stage of the present invention will be described below.

このフラッシュランプに使用される細管ガラスは、質量百分率表示でSiO2 76%、Al23 1%、B23 16% MO(M=Sr+Ca+Mg) 1%、R2O(R=Na+K+Li) 6%を有し、酸化物多成分系の珪酸塩ガラスである。このガラスは、ランプ用途で利用されるため、波長400nmから800nmまでは95%〜99.9%の内部透過率(厚み1mm)を有する材質である。しかし、このガラス材質は硼酸の含有量が多く、溶融時のガラス成分の蒸発速度が大きく、そのために脈理等のガラスの不均質な異質ガラス部位が発生し易く、溶融が困難であり組成的に均質なガラスを製造しにくいという点が指摘されていた。 The thin tube glass used for this flash lamp is expressed in terms of mass percentage: SiO 2 76%, Al 2 O 3 1%, B 2 O 3 16% MO (M = Sr + Ca + Mg) 1%, R 2 O (R = Na + K + Li) It is an oxide multi-component silicate glass having 6%. Since this glass is used in lamp applications, it is a material having an internal transmittance (thickness of 1 mm) of 95% to 99.9% from a wavelength of 400 nm to 800 nm. However, this glass material has a high content of boric acid, and the evaporation rate of the glass component at the time of melting is large. Therefore, heterogeneous heterogeneous glass parts such as striae are easily generated, and melting is difficult and compositional. It was pointed out that it was difficult to produce homogeneous glass.

そこで、本発明を試験するために、温度や雰囲気条件などの溶融条件を変更しつつ、予め3He/4Heの値を調整したヘリウムガスをバブリングによって炉内に導入した。そしてこのヘリウムの3He/4Heの値を計測することによって、種々の溶融条件の中で最適な条件を選択することができ、その結果従来から認められた脈理不良による不良率が2%改善することができた。ちなみに、最終的に得られるガラス中の3He/4Heの値は、通常の大気雰囲気中での溶融に比較して3He/4Heの値は小さくなり、その下限値が0.85×10-6(0℃、1atm)であった。 Therefore, in order to test the present invention, helium gas whose value of 3 He / 4 He was adjusted in advance was introduced into the furnace by bubbling while changing melting conditions such as temperature and atmospheric conditions. And by measuring the value of 3 He / 4 He of this helium, it is possible to select the optimum condition among various melting conditions, and as a result, the defect rate due to striae defect that has been conventionally recognized is 2%. It was possible to improve. Incidentally, the value of 3 He / 4 He in the glass finally obtained, the value of 3 He / 4 He compared to melting in conventional atmosphere decreases, the lower limit is 0.85 × 10 −6 (0 ° C., 1 atm).

以上の結果から、本発明の有用性が理解され、ガラスの溶融における均質ガラスの製造に大きな効果をもたらすものであることが明瞭になった。   From the above results, the usefulness of the present invention was understood, and it became clear that it has a great effect on the production of homogeneous glass in the melting of glass.

本発明の製造方法を実施したガラス溶融炉の説明図であって、(a)は断面図、(b)は要部平面図。It is explanatory drawing of the glass melting furnace which implemented the manufacturing method of this invention, Comprising: (a) is sectional drawing, (b) is a principal part top view.

符号の説明Explanation of symbols

10 ガラス溶融炉
11 原料投入機
12 発熱体
13 バーナー
14 スターラー
20 溶融室
30 清澄室
40 フィーダー
40a 第一フィーダー
40b 第二フィーダー
41、42 成形部
50 ヘリウム拡散室
60 スロート
A 空気
G 溶融ガラス
K ヘリウムガス
M ガラス原料
R 耐火物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Glass melting furnace 11 Raw material charging machine 12 Heating body 13 Burner 14 Stirrer 20 Melting chamber 30 Clarification chamber 40 Feeder 40a First feeder 40b Second feeder 41, 42 Molding part 50 Helium diffusion chamber 60 Throat A Air G Molten glass K Helium gas M Glass raw material R Refractory

Claims (12)

無機ガラスのガラス組成物であって、ガラス中に含有されるヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率(0℃、1atm)が、大気中に存在するヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率(0℃、1atm)よりも小さいことを特徴とするガラス組成物。   A glass composition of inorganic glass, wherein the volume ratio of the isotope of mass 3 to the isotope of mass 4 of helium contained in the glass (0 ° C., 1 atm) is the mass of helium present in the atmosphere. A glass composition characterized by being smaller than a volume ratio (0 ° C., 1 atm) of a mass number 3 isotope to a number 4 isotope. 含有されるヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率が0.8×10-6以下(0℃、1atm)であることを特徴とする請求項1記載のガラス組成物。 2. The glass composition according to claim 1, wherein the volume ratio of the isotope of mass number 3 to the isotope of mass number 4 of helium contained is 0.8 × 10 −6 or less (0 ° C., 1 atm). Stuff. 含有されるヘリウムの質量数4の同位体と質量数3の同位体の総含有量が、5.0×10-5〜2μl/g(0℃、1atm)であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のガラス組成物。 The total content of helium-containing isotopes of mass number 4 and mass number 3 is 5.0 × 10 −5 to 2 μl / g (0 ° C., 1 atm). The glass composition of Claim 1 or Claim 2. 酸化物多成分系ガラスであることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載のガラス組成物。   The glass composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the glass composition is an oxide multicomponent glass. 珪酸塩ガラスであることを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載のガラス組成物。   It is a silicate glass, The glass composition in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 波長200.0nmから波長1050.0nmの範囲内の所定の波長を有する光線に対し、厚さ1.0mmの透過率が99.9%以下であることを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載のガラス組成物。   6. The transmittance of 1.0 mm in thickness is 99.9% or less for a light beam having a predetermined wavelength within a wavelength range of 200.0 nm to 1050.0 nm. The glass composition according to any one of the above. ガラス、セラミックス及び金属の中から選択される一の材料からなる部材と加熱封着されることを特徴とする請求項1から請求項6の何れかに記載のガラス組成物。   The glass composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the glass composition is heat-sealed with a member made of one material selected from glass, ceramics, and metal. ガラス内部及び/またはガラス表面に結晶が析出してなることを特徴とする請求項1から請求項7の何れかに記載のガラス組成物。   The glass composition according to any one of claims 1 to 7, wherein crystals are precipitated in the glass and / or on the glass surface. ガラス原料を加熱して溶融する工程と、溶融ガラスを均質化する工程と、均質化した溶融ガラスを所定の形状に成形する工程と、成形したガラス成形体を室温まで冷却する工程とを含むガラス物品の製造方法において、
ガラス原料を加熱して溶融する工程及び溶融ガラスを均質化する工程のうち少なくとも一の工程において、ヘリウムガスを溶融ガラスと接触させることにより、ヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率(0℃、1atm)が、大気中に存在するヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率(0℃、1atm)よりも小さくなるように、ヘリウムをガラス物品中に含有させることを特徴とするガラス物品の製造方法。
Glass including a step of heating and melting a glass raw material, a step of homogenizing the molten glass, a step of forming the homogenized molten glass into a predetermined shape, and a step of cooling the formed glass molded body to room temperature In a method for manufacturing an article,
In at least one of the step of heating and melting the glass raw material and the step of homogenizing the molten glass, helium gas is brought into contact with the molten glass, whereby a mass number of 3 isotopes with respect to a mass number of 4 isotopes of helium. So that the volume ratio of the body (0 ° C., 1 atm) is smaller than the volume ratio of the mass 3 isotope to the helium 4 mass isotope (0 ° C., 1 atm) in the atmosphere. A method for producing a glass article, which is contained in a glass article.
含有されるヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率が0.8×10-6以下(0℃、1atm)であり、かつ、質量数4の同位体と質量数3の同位体の総含有量が5.0×10-5〜2μl/g(0℃、1atm)となるように、ヘリウムをガラス物品中に含有させることを特徴とする請求項9記載のガラス物品の製造方法。 The volume ratio of the mass 3 isotope to the helium 4 isotope contained is 0.8 × 10 −6 or less (0 ° C., 1 atm), and the mass 4 isotope and mass number The glass according to claim 9, wherein helium is contained in the glass article so that the total content of 3 isotopes is 5.0 × 10 −5 to 2 μl / g (0 ° C., 1 atm). Article manufacturing method. 溶融ガラス、ガラス成形体あるいはガラス物品中に含有されるヘリウムの質量数4の同位体と質量数3の同位体との体積比率を計測することによって均質度を評価しつつ溶融ガラスの溶融、均質化を行うことを特徴とする請求項9または請求項10に記載のガラス物品の製造方法。   Melting and homogenizing molten glass while evaluating the homogeneity by measuring the volume ratio of the helium 4 mass isotope and the mass 3 isotope contained in the molten glass, glass molding or glass article The method for producing a glass article according to claim 9 or 10, wherein the glass article is made. 溶融ガラスを均質化する工程は、ガラス物品中に含有されるヘリウムの質量数4の同位体に対する質量数3の同位体の体積比率が1.0×10-9〜0.8×10-6となるように溶融ガラスを均質化するものであることを特徴とする請求項9から請求項11の何れかに記載のガラス物品の製造方法。 In the step of homogenizing the molten glass, the volume ratio of the mass 3 isotope to the helium 4 mass isotope contained in the glass article is 1.0 × 10 −9 to 0.8 × 10 −6. The method for producing a glass article according to any one of claims 9 to 11, wherein the molten glass is homogenized so that
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