JP2008001586A - ガラス品およびその製法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本ガラス組成物は40〜99重量%のSiO2を含み、軟化温度は600℃〜1650℃であり、かつロットから製造されたガラス品の無作為に選択した10以上のサンプルから得られた軟化温度測定の標準偏差は、10℃以下である。そして、ロット内で無作為に選択した10以上のガラス品のサンプルについて測定した軟化温度の標準偏差σが5℃以下である。
【選択図】 図2
Description
したがって、「約」および「実質的に」のような用語(複数可)によって修飾される値は、指定された正確な値に限定されない場合がある。
最終用途に応じて、砂(SiO2)材は合成砂か天然砂のどちらかまたはその混合物とすることができる。1実施形態において、SiO2の量は40〜75%の範囲にある。第2の実施形態において、その量は70〜95重量%である。第3の実施形態において、ガラスは、SiO2含有量が少なくとも90重量%である光透過性、ガラス質の成分から成る。高融点石英組成物の第4の実施形態においては、SiO2を少なくとも95重量%使用する。第5の実施形態において、SiO2の量は40〜99%の範囲にある。
1実施形態において、同剤は、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、酸化ネオジム、およびその混合物から成る群から選択したフュームド金属酸化物であり、そのBET値は50m2/g〜1000m2/gであり、粒径は25ミクロン未満である。フュームド金属酸化物は、当該技術における既知のプロセス、1例では、水素−酸素炎内の適切な供給原料蒸気(フュームドシリカ用四塩化ケイ素等)の加水分解を用いて製造される。
最終用途および所望の性状、例えば高輝度放電ランプ、タングステン・ハロゲンランプ、自動車のつや出し、光学レンズ等に応じて、多くの異なるドーパントおよびその混合物を基材のケイ酸塩またはホウケイ酸ガラスに加えることができる。ドーパントの例としては、当該技術において既知の金属、金属酸化物、およびアルカリ金属酸化物が挙げられるが、これらに限定されることはなく、各ドーパントの量は0.1〜25重量%である。
本発明の組成物における分散剤の使用は、砂材におけるドーパントのブレンディングを促進し、したがってガラス製品を均質化する。組成物は、バッチ法(一つずつの融解プロセス)または連続融解法によって製造することができる。
理論的に制約されないが、大きな表面積を有するフュームド金属酸化物の形を有する分散剤は、混合剤として機能し、ドーパントの砂粒への貼り付きまたは付着を助けて均質な混合を可能にし、ついで、同じ砂のバッチに由来する生成物のガラス製品特性の変動を極めて小さくすると信じられている。ガラス製品をガラス管の中間型として、ハロゲンランプの電球または水処理用ランプ;ランプ・エンベロープ製造用の中実のガラスロッドまたはプリフォーム;ブランク、ガラスプレートまたは自動車のつや出用シートの製造に用いることができる。ガラス製品はガラス繊維のような最終のバルク形態を取りうる。
1実施形態において、本発明のガラス製品は、同じロットから製造されたガラス品、すなわち同一混合バッチから製造された物品または部分品に対して、各バッチにおいて少なくとも砂の最小サイズ100kgを使用する、または合計重量少なくとも100kgの連続プロセスによって製造されたガラス品に対して均一な特性を有することを特徴とする。均一な特性とは、同じロットからのガラス片か製品を測定した特性が小さな変動しか示さないことを意味する。前記特性はOHレベルのような化学的性質から粘性、透過率、強靭性、および色測定、軟化点、焼鈍点等のような物理的性質;熱膨張率のような熱的物性;圧縮強度等のような機械的性質まで多岐にわたる。ここに使用した複数の製品とは、同じロットから作成した製品/部分品から無作為に選択した少なくとも10のサンプルを意味する。
1実施形態において、溶解したガラス組成物はガラスプレートまたは容器のような最終生産物に成型/形成される。ランプ製品、例えばタングステン・ハロゲンランプ・システムのランプ・エンベロープまたはタングステン・ハロゲンランプおよび他の高温照明装置(「高輝度放電ランプ」)用のランプ・スリーブで用いる別の実施形態において、溶解したガラス組成物は、ランプ・エンベロープまたはスリーブとしての最終用途に形成される前にロッドまたは管のような中間ガラス製品に製造される。
ここに本発明を例証するために実施例を提供するが、これら実施例は本発明の適用範囲を制限することを意図するものではない。
表1
また、図に示すとおり、本発明の石英ガラス製品は250〜400nmのUV放射の少なくとも90%、および200〜400nmのUV放射の少なくとも87%を吸収している。なお、測定せず/図3には示さないが、本発明の組成物の200〜300nmの範囲における10%未満の狭い変動と比較して、Vycor(登録商標) 7913の公に利用可能な透過データは200から300nmにおいて5%超から約90%まで有意な急上昇を示すことが注目される。
この明細書により、最良の形態を含む実施例を用いて本発明が開示され、またいかなる当業者も本発明を為し、また用いることが可能になる。
Claims (10)
- 1ロットのガラス品を含むガラス組成物において、
SiO2を40〜99重量%含有するガラス組成物であって、前記ロット内で無作為に選択した10以上のガラス品のサンプルについて軟化温度を測定したとき、軟化温度が600℃〜1650℃の範囲にあり、標準偏差σが10℃未満にあるガラス組成物。 - 請求項1のガラス組成物において、
前記ロット内で無作為に選択した10以上のガラス品のサンプルについて測定した軟化温度の標準偏差σが5℃以下であるガラス組成物。 - 請求項1乃至2のいずれかのガラス組成物において、
SiO2を90〜95重量%含有し、前記ロット内で無作為に選択した10以上のガラス品のサンプルについて焼なまし温度を測定したとき、焼なまし温度が1000〜1250℃の範囲にあり、標準偏差σが10℃未満にあるガラス組成物。 - 請求項1乃至3のいずれかのガラス組成物において、
前記ロット内で無作為に選択した10以上のガラス品のサンプルからOH濃度を測定しとき、OH−濃度が100ppm未満にあり、標準偏差σが10ppm未満にあるガラス組成物。 - 請求項1乃至4のいずれかのガラス組成物において、
ロット内で無作為に選択した10以上のガラス品のサンプルからOH濃度を測定したとき、OH濃度が30ppm未満にあり、標準偏差σが5ppm未満にあるガラス組成物。 - 請求項1乃至5のいずれかのガラス組成物において、
ガラス品が工程能力CpK1.33超に標準化されたプロセスに基づいて加工されたガラス組成物。 - 請求項1乃至2および請求項4乃至6のいずれかのガラス組成物において、
SiO2を40〜99重量%、Al2O3、CeO2、TiO2、Nd2O3、B2O3、CeO2、BaO、SrO、CaO、MgO、Na2O、K2O、Li2O、Sb2O3、およびその混合物の金属酸化物群から選択した少なくとも1つのドーパントを0.1〜25重量%;およびBETが50〜400m2/gであり、平均粒径1μm未満であるフュームド金属酸化物を0.02〜0.50重量%含有する組成物であって、フュームド金属酸化物はSiO2、またはドーパント内に存在する金属酸化物であるガラス組成物。 - 請求項1乃至7のいずれかのガラス組成物において、
Al2O3、CeO2、TiO2、Nd2O3、B2O3、CeO2、BaO、SrO、CaO、MgO、Na2O、K2O、Li2O、Sb2O3、およびその混合物の金属酸化物群から選択した少なくとも1つのドーパントを0.1〜25重量%;およびBETが50〜400m2/gであり、平均粒径が1μm未満であるフュームド金属酸化物を0.05〜0.15重量%含有する組成物であって、
フュームド金属酸化物はSiO2、またはドーパント内に存在する金属酸化物であり、フュームド金属酸化物を少なくとも1つのドーパント20〜100%とまず混合してマスターバッチを形成し、ついでこれをガラス組成物のSiO2に加えるガラス組成物。 - 特性の変動を低減したガラス製品を作成するプロセスにおいて、
SiO2を40〜99重量%、およびAl2O3、CeO2、Nd2O3、B2O3、CeO2、TiO2、BaO、SrO、CaO、MgO、Na2O、K2O、Li2O、Sb2O3、およびその混合物の金属酸化物群から選択した少なくとも1つのドーパントを0.1〜25重量%供給するステップ、
但し、分散剤はBETが50〜400m2/gであり、平均粒径が1μm未満であるフュームド金属酸化物であり、フュームド金属酸化物はSiO2、またはドーパント内に存在する金属酸化物であり;次に
分散剤0.02〜0.50重量%と少なくとも1つのドーパント20%〜100%との第1のブレンドを形成するステップ;
第1のブレンドをSiO2および混合物を形成する少なくとも1つのドーパントのいくらかの残部にブレンドするステップ;
その混合物から溶融ガラスの溶解物を生成するステップ;
溶融ガラスをガラス製品を形成する工具に沿って通すステップから成り、
石英製品は管、ロッド、ブランク、ストランドの形状となり、重量%は最終混合物の全重量に基づくガラス製品を作成するプロセス。 - 石英ガラス製品において、SiO2を40〜99重量%、Al2O3、CeO2、Nd2O3、B2O3、CeO2、BaO、TiO2、SrO、CaO、MgO、Na2O、K2O、Li2O、Sb2O3、およびその混合物の金属酸化物群から選択した少なくとも1つのドーパントを0.1〜25重量%;およびBETが50〜400m2/gであり、平均粒径が1μm未満であるフュームド金属酸化物を0.04〜0.30重量%から成る石英ガラス製品であって、フュームド金属酸化物はSiO2、またはドーパント内に存在する金属酸化物であり、40〜99重量%のSiO2と少なくとも1つのドーパントのいくらかの残部とのブレンドに先立ち、フュームド金属酸化物を、マスターバッチを形成する少なくとも1つのドーパント20〜100%とまずブレンドする石英ガラス製品。
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