JP2005529048A - 紫外線遮蔽遮断ホウケイ酸ガラス、その使用、および蛍光ランプ - Google Patents

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Abstract

本発明は、以下の組成(酸化物含有量を基準とした重量百分率)、SiO2 55〜80、B23 8〜25、Al23 0.5〜10、Li2O+Na2O+K2O 1〜16、MgO+CaO+SrO+BaO 0〜6、ZnO 0〜3、ZrO2 0〜5、Bi23 0〜5、MoO3 0〜3、Bi23とMoO3との合量合計0.01〜5、を有するホウケイ酸ガラスに関する。さらに本発明は、蛍光ランプ、特に小型蛍光ランプに関する本発明は、線維化疾患、特に強皮症の治療および/または予防のためのオステオプロテゲリンの使用に関する。

Description

本発明は、紫外線遮蔽遮断ホウケイ酸ガラスおよびその使用に関する。さらに本発明は、蛍光ランプに関する。
バックライトとして知られる蛍光ランプは、例えばパーソナルコンピュータ、ラップトップ型コンピュータ、パームトップ型コンピュータ小型電卓、カーナビゲーションシステムの例えば表示部に背景照明として使用されている。
この種の小形小型ランプの大きさは、外径で言うと典型的には2〜5mmである。内径は典型的には1.8〜4.8mmである。
標準的な蛍光管は、ソラリゼーションに対する安定性(solarization stability)が非常に低い軟質ガラスから構成されている。一方、バックライト(基本構造は蛍光管に一致する)の場合は、その機能性を長期間確保するために、ソラリゼーションに対する安定性のより高いガラスが使用されている。
ここに使用されるガラスは、バックライトの構造上、ランプの製造に用いられる金属または金属合金に気密真空気密に融着させるのに適していなければならない。そのためには熱膨張を金属または金属合金の熱膨張に適合させることが必要である。例えばタングステンを用いる場合、Wの熱膨張係数α20/300が4.4×10-6/Kであるとすると、α20/300が3.4×10-6/K〜4.3×10-6/Kのガラスが特に好適である。一例を挙げると、コバール(Kovar)すなわちFe−Co−Ni合金を使用する場合は、α20/300が4.3×10-6/K〜6.0×10-6/Kのガラスが極めて好適である。
このガラスは、比較的低温での加工が可能となるように、作業点Vを低目に、すなわちV<1200°Cとすべきである。転移温度Tは、融着される金属または金属合金の溶融特性に適合させる必要がある。例えばこれをコバールに融着させる場合は転移温度を好ましくは440℃〜530℃にすべきである。タングステンに融着させる場合はTを580℃までとするのが極めて好適である。
透過率分布はガラスに重要な特性である。可視域においてはランプの発光効率が高くなるように光を最大限透過させることが必要である。一方、紫外域においては、有害な紫外放射が通過できる量を最小限にするため、透過率をゼロにするかまたは透過率をごくわずかにすることが目標とされている。紫外線遮蔽遮断に関する要件はガラスの用途に応じて変わる。例えば蛍光ランプのランプ用ガラスとして用いる場合は、特に253nmの水銀線を遮蔽遮断することが必要である。
例えばこれをバックライト用とする場合は、例えばラップトップ型コンピュータ内で光が当たったプラスチック部品が黄変や脆化を起こさないことを確実にするために、253nm以下における紫外線遮蔽遮断性が高いことが望ましい。この要件は、ガラス(肉厚0.2mmの試料で測定)のλ≦254nmにおける紫外線透過率τが0.1%以下である場合に満たされる。他の用途の場合は、紫外線透過率τはλ≦240nmにおいて0.1%以下であれば十分である。いずれにしても、透過しない波長域から透過する波長域への移行部分を可能な限り短くする必要がある、すなわち、この領域の透過率曲線を可能な限り急にすることが必要である。
可視域において課せられる最低要件は、肉厚0.2mmの試料に対するλ>400nmにおける透過率が90%というものである。したがってこの要件は、τ(>400nm;0.2mm)≧90%ということになる。
蛍光ランプ用、特にバックライト用のガラスにとってさらに重要な特性となるのが耐ソラリゼーション性である。これはランプの寿命を延ばせるように、すなわち発光効率をできるだけ変わらないままにするために必要なものである。本文中において「ソラリゼーションに対し安定」という用語には、肉厚0.2mmのガラス試料上に1mの距離からHOK−4照射(すなわち、主発光波長が365nmにあり、200〜280nmの照射強度が850μW/cmである高圧水銀ランプを用いた照射)を15時間行った後の300nmにおける透過率の低下が最大で5%であるガラスが含まれるものと理解されたい。
本特許文献においては紫外線遮蔽遮断ガラス、特にランプ用ガラスに関しいくらか記載のある様々な文献を既に開示している。しかしこれらのガラスはある種の欠点を有しており、特にその紫外線遮蔽遮断機能は現在課されている高い要求に応えるものではない。
特開平8−12369号に記載されている放電ランプ用のホウケイ酸ガラスは、紫外線を遮蔽遮断する目的でV2、Fe23、TiO2、およびCeO2の4種の成分のうち少なくとも2種を合量合計で0.03〜3重量%含んでいる。このような成分を用いても、場合によっては個々の比率を高くしても、またこれらを組み合わせても、高い透過率および高い耐ソラリゼーション性を設けることはできない。
米国特許第5,747,399号明細書には、TiO2および/またはPbOおよび/またはSb23を用いることによってソラリゼーションに対する安定性および紫外線不透過性を保持することが想定された小型蛍光ランプ用のガラスが記載されている。しかしTiO2を添加した場合、特に後者が高濃度である場合はこれがガラスを変色させる原因となってしまう。PbOも同様に、環境問題に関わることから、使用すべきではない。
したがって本発明の目的は、可視域(>400nm)における透過率が高く、かつ紫外域(≦240nm)における遮蔽遮断性が高く、しかも熱膨張がタングステンまたはコバールの膨張に適合するガラスを提供することにある。
この目的は、主請求項によるホウケイ酸ガラスによって達成される。
可視域(>400nm)における透過率が高く、かつ紫外域(≦240nm)における遮蔽遮断性が高く、しかも熱膨張がタングステンまたはコバールの膨張に適合するガラスを提供することができる。
所望の透過特性を有するガラスは、SiO2 55〜80、B23 8〜25、Al23 0.5〜10、Li2O+Na2O+K2O 1〜16、MgO+CaO+SrO+BaO 0〜6、ZnO 0〜3、ZrO2 0〜5(酸化物基準の重量百分率)である基礎ガラス系を含む。
本発明においては、MoO3および/またはBr23が存在し、特にその合量合計量が0.01〜5重量%であるとともに、MoO3が0〜3%であり、かつBi23が0〜5%であることが不可欠である。
MoO3および/またはBi23の最小量をこのようにすることが高い紫外線遮蔽遮断性を達成するための要件である。MoO3および/またはBi23の量がより多いとガラスが変色することになる。好ましくは、この合量合計量は最低で0.1重量%、特に好ましくは、この合量合計量は最低で0.2重量%であり、これと同様に、合量合計量は最高で3重量%である。MoO3含有量を最低で0.4重量%とするかまたはBi23含有量を最低で1.0重量%とすることが特に好ましい。Bi23はガラスのソラリゼーションに対する安定性も大幅に改善する。具体的には、特に好ましい実施態様においては、254nmまでの紫外線を遮蔽遮断する、すなわち肉厚0.2mmの試料でτ≦254nmにおいてτ≦0.1%を達成することが可能である。MoO3含有量を最低で0.6重量%とするか、またはBi23含有量を最低で1.3重量%とすることが極めて好ましい。
このガラスは、好ましくは、SiO2 55〜79、B23 10〜25、Al2 0.5〜10、Li2O+Na2O+K2O 1〜16、MgO+CaO+SrO+BaO 0〜6、ZnO 0〜3、ZrO2 0〜1、Bi23 0〜5、MoO3 0〜3、ただしBiO2+MoO3 0.1〜5(酸化物基準の重量百分率)であるガラス系を含む。
特に好ましくは、このガラスは、以下に示すガラス系、SiO2 55〜79、B23 8〜12.5、Al23 0.5〜10、Li2O+Na2O+K2O 1〜16、MgO+CaO+SrO+BaO 0〜6、ZnO 0〜3、ZrO2 0〜3、Bi23 0〜5、MoO3 0〜3、ただしBi23+MoO3 0.01〜5を含む。
好ましくは、ZrO2を添加しない。そうすることで、原料またはタンク炉の腐食によって生じる不可避的不純物を除いてZrO2を含まないガラスになる。
上述の組成範囲のうち、SiO2を70〜80重量%含むガラスは、熱膨張係数α20/300が3.4×10-6/K〜4.3×10-6/Kとなり、したがってタングステンに融着させるのに特に好適となる。
組成範囲(酸化物基準の重量百分率)が、SiO2 73〜79、B23 12.5〜25、Al23 0.5〜10、Li2O+Na2O+K2O 1〜11、MgO+CaO+SrO+BaO 0〜6、ZnO 0〜3、ZrO2 0〜5、Bi23 0〜5、MoO3 0〜3、ただしBi23+MoO3が0.01〜5である場合は、タングステンに融着させるのに特に好ましいガラスとなる。
上述の組成範囲のうち、SiO2を55〜75重量%含むガラスは、熱膨張係数が4.3×10-6/K〜6.0×10-6/Kとなり、したがってコバールに融着させるのに特に好適となる。
組成範囲(酸化物基準の重量百分率)が、SiO2 55〜73、B23 15〜25、Al23 1〜10、Li2O+Na2O+K2O 4〜16、MgO+CaO+SrO+BaO 0〜6、ZnO 0〜3、ZrO2 0〜5、Bi23 0〜5、MoO3 0〜3、ただしBi23+MoO3 0.01〜5である場合は、コバールに融着させるのに特に好ましいガラスとなる。
このガラスは標準的な清澄剤(例えばCl-やF-等の蒸発清澄剤だけでなく、多価の陽イオンによって活性を示す、例えばSnO2やSb23といった酸化還元清澄剤など)を通常量含んでいてもよい。このガラスは、好ましくは、Sb23を0〜1重量%、As23を0〜1重量%、SnO2を0〜1重量%、CeO2を0〜1重量%、Clを0〜0.5重量%、Fを0〜1重量%、硫酸塩を、SO3として表して0〜0.5含む。CeO2は清澄を助けるが、過剰量で存在させた場合はソラリゼーションに対する安定性に悪影響を及ぼす可能性がある。
さらにこのガラスはTiO2を0〜5重量%、好ましくはTiO2を0〜1重量%、およびPbOを0〜3重量%含んでもよい。TiO2はMoO3およびBi23を助け、紫外吸収端、すなわち吸収から透過への移行をより長波長側にシフトさせる。こうすることによって、たとえMoO3および/またはBi23が上述したように少量であっても、240nmまでだけでなく、254nmまで、あるいはそれを超えてさえも紫外線遮蔽遮断機能を得ることが可能となる。従来技術おけるTiO2添加と比較すると、本発明に従い添加を行うことによって、TiO2をまったく用いないか、または、変色による遮蔽遮断(disruptive discoloration)が影響を及ぼさない程度にまで添加量を少なくすることが可能となる。
このガラスには、不利な効果を何ら生じさせることなくFe23を1重量%まで含有させることができる。Fe23は吸収端をより長波長側にシフトさせるのにも役立つ。
このガラスは、ガラス系に悪影響を及ぼさないような少ない割合でV2、Nb2およびWO3も含むことができる。
Fe23、CeO2、V2、Nb2、WO3、TiO2、PbO、As23、Sb23の合量合計量は5重量%を超えるべきではない。それは、そうしなければ可視域に過度の変色が起こるためである。
例示的実施態様
標準的な原料を用いて例示的なガラスおよび比較用ガラスを作製した。
実験室において石英ガラス坩堝内で十分に均質化したバッチを1600℃で溶融した後、清澄して均質化した。次いでこのガラスを20K/h時で流し出して放冷した。
本発明によるガラスの例13種(A1〜A13)および比較例2種(C1、C2)を、これらの組成(酸化物基準の重量百分率)およびこれらの主要な特性とともに表に示す。
以下の特性を表に示す。
熱膨張係数α20/300(10-6/K)
転移温度T(℃)
作業点V(℃)
軟化点E(℃)
τが最大で0.1%になる最大波長(試料の肉厚0.2mm)(これは紫外域における
遮蔽遮断性(「紫外線遮蔽遮断性」)を示すものである)
Figure 2005529048
Figure 2005529048
比較例C1は紫外吸収端の波長が非常に短い、すなわちこれでは紫外域が十分に遮蔽遮断されない。
TiO2を含む比較例C2の紫外線遮蔽遮断機能は良好である。これは本発明によるTiO2を添加しないドープ添加ガラスでも同様に達成されるものである。
例示的実施態様A1、A3、A7、A9およびA10はBi23のみをドープ添加したガラスを示すものである。A2、A4、A8、A11およびA12はMoO3のみをドープ添加したガラスを示すものである。A6およびA13はBi23およびMoO3を混合ドープ添加した例を示すものである。A5から、任意成分であるTiO2による促進作用が示され、また、これをC2と比較すると、TiO2含有量を増加させることを必要とせずに本発明によって遮蔽遮断性が向上することが示される。
本発明によるガラスは耐ソラリゼーション性が高く(Δ15τ(300nm;0.2mm)で表すと5%未満)、可視域における透過率が高く(τ(>400nm;0.2mm)で表すと90%以上)、しかも紫外線遮蔽遮断機能に関しては、τ(≦240nm;0.2mm)≦0.1%で表され、詳細には、肉厚0.2mmの試料でτが最大で0.1%となる最大波長で表した場合、特に良好である。この波長は240nm以上である。
好ましい実施態様においては、λ≦254nmにおけるガラスの紫外線透過率τは0.1%以下である。
さらに、このガラスの作業点Vは1200℃未満であり、したがって、好首尾に加工を施すことが可能である。
このガラスの転移温度Tは440℃〜580℃である。したがってこれらはコバール(この目的には、Tが440℃〜530℃のガラスを用いるのが好ましい)またはタングステン(この目的には、Tがこれよりも高いガラスを用いるのが好ましい)に融着させるのに好適である。
さらに、このガラスの熱膨張係数α20/300は3.4×10-6/K〜6.0×10-6/Kである。したがってこれらは、タングステンまたはコバールの熱膨張によく整合している、すなわち、このような材料の1種に気密真空気密に融着させることができる。
こうした特性と、λ≦254nmにおいてτ≦0.1%であることとから、このガラスは蛍光ランプの製造に極めて好適なものとなる。
このガラスは結晶化に対する耐性が高い。したがってこのガラスは管の引き抜き(特に上述した細径のものの管の引き抜きを含む)に極めて好適である。したがってこの蛍光ランプ用ガラスは、小型蛍光ランプ(例えばパーソナルコンピュータ、ラップトップ型コンピュータ、ノートブック型コンピュータ、パームトップ型コンピュータ小型電卓、カーナビゲーションシステム、スキャナの、例えば表示部の背景照明用)だけでなく、鏡やディスプレイ画面(picture)の製造にも極めて好適である。
本発明によるガラスを用いて製造された蛍光ランプ、特に小型蛍光ランプは、この種のランプに課された要求を満足するものである。

Claims (13)

  1. 組成(酸化物基準の重量百分率)、
    SiO2 55〜80
    23 8〜25
    Al23 0.5〜10
    Li2O+Na2O+K2O 1〜16
    MgO+CaO+SrO+BaO 0〜6
    ZnO 0〜3
    ZrO2 0〜5
    Bi23 0〜5
    MoO3 0〜3
    ただしBi23+MoO3 0.01〜5
    を有するホウケイ酸ガラス。
  2. 組成(酸化物基準の重量百分率)、
    SiO2 55〜79
    23 10〜25
    Al23 0.5〜10
    Li2O+Na2O+K2O 1〜16
    MgO+CaO+SrO+BaO 0〜6
    ZnO 0〜3
    ZrO2 0〜1
    Bi23 0〜5
    MoO3 0〜3
    ただしBi23+MoO3 0.1〜5
    を特徴とする、請求項1に記載のホウケイ酸ガラス。
  3. 組成(酸化物基準の重量百分率)、
    SiO2 73〜79
    23 12.5〜25
    Al23 0.5〜10
    Li2O+Na2O+K2O 1〜11
    MgO+CaO+SrO+BaO 0〜6
    ZnO 0〜3
    ZrO2 0〜5
    Bi23 0〜5
    MoO3 0〜3
    ただしBi23+MoO3 0.01〜5
    を特徴とする、請求項1に記載のホウケイ酸ガラス。
  4. 組成(酸化物基準の重量百分率)、
    SiO2 55〜73
    23 15〜25
    Al23 1〜10
    Li2O+Na2O+K2O 4〜16
    MgO+CaO+SrO+BaO 0〜6
    ZnO 0〜3
    ZrO2 0〜5
    Bi23 0〜5
    MoO3 0〜3
    ただしBi23+MoO3 0.01〜5
    を特徴とする、請求項1に記載のホウケイ酸ガラス。
  5. 組成(酸化物基準の重量百分率)、
    SiO2 55〜79
    23 8〜12.5
    Al23 0.5〜10
    Li2O+Na2O+K2O 1〜16
    MgO+CaO+SrO+BaO 0〜6
    ZnO 0〜3
    ZrO2 0〜3
    Bi23 0〜5
    MoO3 0〜3
    ただしBi23+MoO3 0.01〜5
    を特徴とする、請求項1に記載のホウケイ酸ガラス。
  6. Bi23とMoO3との合量合計が0.1重量%〜5重量%、好ましくは0.2重量%〜3重量%であることを特徴とする、請求項1〜5の少なくとも一項いずれか一項に記載のホウケイ酸ガラス。
  7. 請求項1〜6の少なくとも一項いずれか一項に記載のホウケイ酸ガラスであって、
    Fe23 0〜1
    CeO2 0〜1
    TiO2 0〜5
    PbO 0〜3
    As23 0〜1
    Sb23 0〜1
    ただしFe23+CeO2+TiO2+PbO+As23+Sb23+V25+Nb25+WO3 0〜5
    SnO2 0〜1
    F 0〜1
    Cl 0〜0.5
    SO3 0〜0.5
    (酸化物基準の重量百分率)をさらに含むことを特徴とする、ホウケイ酸ガラス。
  8. 転移温度Tgが440℃〜580℃であり、熱膨張係数α20/300が3.4×10-6/K〜6.0×10-6/Kであり、λ≦240nmの透過率τが0.1%以下(試料の肉厚0.2mm)である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のホウケイ酸ガラス。
  9. 転移温度Tgが440℃〜580℃であり、熱膨張係数α20/300が3.4×10-6/K〜6.0×10-6/Kであり、λ≦254nmの透過率τが0.1%以下(試料の肉厚0.2mm)である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のホウケイ酸ガラス。
  10. 蛍光ランプを製造するための、請求項9に記載のガラスの使用。
  11. 小型蛍光ランプを製造するための、請求項9に記載のガラスの使用。
  12. 請求項9に記載のガラスから製造された蛍光ランプ。
  13. 請求項12に記載の小型蛍光ランプ。
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