JP2009203154A - Glass - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain glass having both low thermally expandable property and low temperature melting property, in which average linear expansion coefficient at 0-300°C lies in the range of 25-55×10<SP>-7</SP>°C<SP>-1</SP>preferably, and which can be produced at melting temperature of preferably at ≤1,450°C, and further preferably at ≤1,400°C. <P>SOLUTION: The glass includes the average linear expansion coefficient of 25-55×10<SP>-7</SP>°C<SP>-1</SP>at 0-300°C and contains Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>component and MgO component based on oxide and the ratio of Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>/MgO expressed by mass% exceeds >0.57. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、耐熱ガラスや各種基板材として有用な低い平均線膨張係数を有するガラスに関する。   The present invention relates to a heat-resistant glass and a glass having a low average linear expansion coefficient useful as various substrate materials.

平均線膨張係数の低いガラスは特許文献1記載のように精密機器分野における基板材、耐熱ガラス等の分野で使用され、さらに無アルカリであればディスプレイ用基板材料等、幅広い分野で使用されている。   Glass having a low average linear expansion coefficient is used in a wide range of fields such as a substrate material and a heat-resistant glass in the field of precision equipment as described in Patent Document 1, and a substrate material for a display if it is non-alkali. .

低熱膨張性のガラスとして一般的に知られているのは硼珪酸ガラスである。その代表としてコーニング社製の#7740が知られており、その平均線膨張係数は0〜300℃で32.5×10−7−1である。 Borosilicate glass is commonly known as a low thermal expansion glass. A typical example is Corning # 7740, which has an average coefficient of linear expansion of 32.5 × 10 −7 ° C. −1 at 0 to 300 ° C.

しかしながら、このような低熱膨張性を有するガラスは、一般的にSiOの含有量が高く、ガラスを製造する際のガラス原料の溶融温度は1500℃以上と非常に高温となる。 However, such a glass having low thermal expansion generally has a high SiO 2 content, and the melting temperature of the glass raw material when producing the glass is as high as 1500 ° C. or higher.

そのため、このようなガラスの製造においては、作業性が低下する、製造設備のコスト高くなる、また製造設備の維持コストが高くなるという問題があった。   Therefore, in the production of such glass, there are problems that workability is reduced, the cost of manufacturing equipment is increased, and the maintenance cost of manufacturing equipment is increased.

そしてこの様な問題を解決するためにガラスの溶融性を改善すると、平均線膨張係数が大きくなる傾向となる。ガラスの物性においては一般的に低熱膨張性と低温溶融性は相反する関係にあり、その二つの特性を兼ね備えたガラスの開発は困難であった。   And if the meltability of glass is improved in order to solve such problems, the average linear expansion coefficient tends to increase. In general, low thermal expansibility and low-temperature meltability are contradictory in the physical properties of glass, and it has been difficult to develop a glass having these two characteristics.

一方で、低熱膨張性を有するガラスは幅広い分野において需要があり、特に近年においては液晶やプラズマデイスプレイ基板分野の発展のため、低熱膨張性と低温溶融性を兼ね備えた低コストで製造できるガラスの開発が望まれていた。   On the other hand, glass with low thermal expansion is in demand in a wide range of fields, especially in recent years, because of the development of liquid crystal and plasma display substrate fields, development of glass that can be manufactured at low cost that combines low thermal expansion and low-temperature melting. Was desired.

特許文献2には液晶ディスプレイ用のガラスとして、30℃から380℃における平均線膨張係数が33〜49(×10−7−1)、ガラスの高温粘度である102.5ポイズの粘度に相当する温度が1499℃から1595℃であるガラスが開示されているが、平均線膨張係数が比較的低い実施例は前記温度が高く、低熱膨張性と低温溶融性を兼ね備えたガラスの実施例は開示されていない。
特開昭60−141642号公報 特開2001−261366号公報
In Patent Document 2, as a glass for a liquid crystal display, the average linear expansion coefficient at 30 to 380 ° C. is 33 to 49 (× 10 −7 ° C. −1 ), and the viscosity is 10 2.5 poise which is the high temperature viscosity of the glass. Although a glass having a corresponding temperature of 1499 ° C. to 1595 ° C. is disclosed, the embodiment having a relatively low average linear expansion coefficient has a high temperature, and the embodiment of the glass having both low thermal expansion and low temperature melting is Not disclosed.
JP-A-60-141642 JP 2001-261366 A

本発明の目的は、低熱膨張性と低温溶融性を兼ね備えたガラスを提供することであり、0℃〜300℃における平均線膨張係数が25〜55×10−7−1であり、更に要求されうる特性として、溶融温度が1450℃以下、より好ましくは1400℃以下で製造可能なガラスを提供することである。 An object of the present invention is to provide a glass having both a low thermal expansion and low-temperature fusibility is the average linear expansion coefficient of 25~55 × 10 -7-1 at 0 ° C. to 300 ° C., further requests A property that can be achieved is to provide a glass that can be produced at a melting temperature of 1450 ° C. or lower, more preferably 1400 ° C. or lower.

なお、ガラス原料の溶融温度(単に溶融温度ともいう)とは低温溶融性の指標であり、原料を加熱して融液とするとき、その粘度が102.5dPa・sとなる時の温度をいう。測定は球引上げ式粘度計を用いて測定をすることができ、例えば有限会社オプト企業製BVM−13LHを用いて測定することができる。 The melting temperature of the glass raw material (also simply referred to as the melting temperature) is an index of low-temperature melting property, and when the raw material is heated to form a melt, the temperature at which the viscosity becomes 10 2.5 dPa · s. Say. The measurement can be performed using a ball pulling-up type viscometer, for example, using BVM-13LH manufactured by Opto Corporation.

また、平均線膨張係数は低熱膨張性の指標であり、JOGIS(日本光学硝子工業会規格)16−2003「光学ガラスの常温付近の平均線膨張係数の測定方法」に則り、温度範囲を0℃から300℃の範囲に換えて測定した値をいう。   The average linear expansion coefficient is an indicator of low thermal expansion, and the temperature range is 0 ° C. according to JOGIS (Japan Optical Glass Industry Association Standard) 16-2003 “Measurement Method of Average Linear Expansion Coefficient of Optical Glass Near Room Temperature”. To the value measured in the range of 300 ° C to 300 ° C.

上記の課題の解決のため、本発明者はSiO成分、Al成分およびMgO成分を含み、酸化物基準の質量%でSiO成分、Al成分およびMgO成分の合計が80%を超え、質量%で表わしたAl/MgO比が0.57を超えるガラスは、0℃から300℃における平均線膨張係数が25〜55×10−7−1であることを見いだした。更にこのガラスの中にはガラス原料の粘度が102.5dPa・sの時の溶融温度が好ましくは1450℃以下、より好ましくは1400℃以下で製造可能なガラスを多く含む。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。 For solving the above problems, the present inventors have SiO 2 component include Al 2 O 3 component and MgO component, SiO 2 component in terms of% by mass on the oxide basis, the sum of Al 2 O 3 component and MgO component 80 Glass having an Al 2 O 3 / MgO ratio of more than 0.57 and more than 0.57 having an average linear expansion coefficient from 0 ° C. to 300 ° C. of 25 to 55 × 10 −7 ° C. −1. I found it. Further, this glass contains a lot of glass that can be produced at a melting temperature of preferably 1450 ° C. or less, more preferably 1400 ° C. or less when the viscosity of the glass raw material is 10 2.5 dPa · s. More specifically, the present invention provides the following.

構成1
酸化物基準でSiO成分、Al成分およびMgO成分を含み、酸化物基準の質量%でSiO成分、Al成分およびMgO成分の合計が80%を超え、Al成分とMgO成分の質量比Al/MgOが0.57を超え、且つ0〜300℃における平均線膨張係数が25〜55×10−7−1であることを特徴とするガラス。
Configuration 1
It contains SiO 2 component, Al 2 O 3 component and MgO component on oxide basis, and the total of SiO 2 component, Al 2 O 3 component and MgO component exceeds 80% by mass% on oxide basis, Al 2 O 3 A glass characterized in that the mass ratio Al 2 O 3 / MgO between the component and the MgO component exceeds 0.57, and the average linear expansion coefficient at 0 to 300 ° C. is 25 to 55 × 10 −7 ° C. −1 .

構成2
酸化物基準の質量%でSiO 成分を50〜65%含むことを特徴とする構成1のガラス。
Configuration 2
The glass of constitution 1 comprising 50 to 65% of a SiO 2 component in mass% based on oxide.

構成3
酸化物基準の質量%でAl 成分を8〜25%、MgO成分を 10〜20%、およびB 成分を1〜10%含むことを特徴とする構成1または2のガラス。
Configuration 3
The glass of constitution 1 or 2, comprising 8 to 25% of an Al 2 O 3 component, 10 to 20% of an MgO component, and 1 to 10% of a B 2 O 3 component by mass% based on an oxide.

構成4
酸化物基準の質量%でCaO 成分を0〜5%、および/またはBaO成分を 0〜5%、および/またはZrO成分 0〜5%および/またはLiO成分を0〜10%、および/またはNaO成分を0〜10%、および/またはKO成分を0〜10%含むことを特徴とする構成1〜3のいずれかのガラス。
Configuration 4
0 to 5% of CaO 2 component and / or 0 to 5% of BaO component and / or 0 to 5% of ZrO 2 component and / or 0 to 10% of Li 2 O component in mass% based on oxide, and The glass according to any one of constitutions 1 to 3, comprising 0 to 10% of a Na 2 O component and / or 0 to 10% of a K 2 O component.

構成5
酸化物基準の質量%でAs成分および/またはSb成分を0〜1%含有することを特徴とする構成1〜4のいずれかのガラス。
Configuration 5
The glass according to any one of the constitutions 1 to 4, comprising 0 to 1% of an As 2 O 3 component and / or an Sb 2 O 3 component in an oxide-based mass%.

構成6
ガラスの粘度が102.5dPa・sを示すときの温度が1450℃以下であることを特徴とする構成1〜5のいずれかのガラス。
Configuration 6
The glass according to any one of the constitutions 1 to 5, wherein the temperature when the viscosity of the glass exhibits 10 2.5 dPa · s is 1450 ° C. or lower.

構成7
日本光学硝子工業会規格(JOGIS)で定められる粉末法耐水性および粉末法耐酸性において、ともに1級または2級を示すことを特徴とする構成1〜6のいずれかのガラス。
Configuration 7
The glass according to any one of the constitutions 1 to 6, wherein the glass exhibits a first grade or a second grade in the powder method water resistance and the powder method acid resistance defined by the Japan Optical Glass Industry Association Standard (JOGIS).

本発明によれば、低熱膨張性、より好ましい特性として低温溶融性をも兼ね備えたガラスを提供することができる。すなわち、0℃〜300℃における平均線膨張係数が好ましくは25〜55×10−7−1であり、より好ましい特性としてガラス原料の粘度が102.5dPa・sの時の溶融温度が好ましくは1450℃以下、より好ましくは1400℃以下で製造可能なガラスを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the glass which has low-temperature expansion property and low temperature meltability as a more preferable characteristic can be provided. That is, the average linear expansion coefficient at 0 ° C. to 300 ° C. is preferably 25 to 55 × 10 −7 ° C. −1 , and the melting temperature when the viscosity of the glass raw material is 10 2.5 dPa · s is more preferable. A glass that can be produced preferably at 1450 ° C. or lower, more preferably at 1400 ° C. or lower can be provided.

本発明のガラスは、熱的寸法安定性や耐熱性を要求する各種基板材、構造部材、透過光学系材料等として好適である。   The glass of the present invention is suitable as various substrate materials, structural members, transmission optical system materials and the like that require thermal dimensional stability and heat resistance.

以下本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明のガラスの平均線膨張係数は、熱的寸法安定性や耐熱性を要求する各種基板材、構造部材、または透過光学系材料等として好ましく適用可能な範囲である0℃〜300℃において25〜55×10−7−1の範囲内にある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The average linear expansion coefficient of the glass of the present invention is 25 in the range of 0 ° C. to 300 ° C., which is preferably applicable as various substrate materials, structural members, or transmission optical system materials that require thermal dimensional stability and heat resistance. It is in the range of ˜55 × 10 −7 ° C. −1 .

本発明のガラスを構成する各成分について説明する。なお、前記各成分は酸化物基準の質量%にて表現する。 Each component which comprises the glass of this invention is demonstrated. In addition, each said component is expressed by the mass% of an oxide basis.

ここで、「酸化物基準」とは、本発明のガラスの構成成分の原料として使用される酸化物、硝酸塩等が溶融時にすべて分解され酸化物へ変化すると仮定して、ガラス中に含有される各成分の組成を表記する方法であり、この生成酸化物の質量の総和を100質量%として、ガラス中に含有される各成分の量を表記する。 Here, the “oxide standard” is contained in the glass on the assumption that oxides, nitrates, etc. used as raw materials of the constituent components of the glass of the present invention are all decomposed and changed into oxides when melted. This is a method of expressing the composition of each component, and the amount of each component contained in the glass is described with the total mass of the generated oxides being 100% by mass.

本発明のガラスは、SiO成分、Al成分およびMgO成分を含み、酸化物基準の質量%でSiO成分、Al成分およびMgO成分の合計が80%を超え、質量%で表わしたAl/MgO比が0.57を超えるものであることを特徴とする。 The glass of the present invention, SiO 2 component include Al 2 O 3 component and MgO component, SiO 2 component, the total of 80% of Al 2 O 3 component and MgO component exceeds% by mass on the oxide basis, mass% The Al 2 O 3 / MgO ratio expressed by the formula is characterized by exceeding 0.57.

Al成分は本発明においてSiOとともにガラス骨格を形成する成分である。また、Al成分は耐熱性を向上させるとともに、ガラスの分相を抑制する効果がある。 そして、前記Al/MgO比を0.57を超えるものとすることで、低い溶融温度を維持しながら、0〜300℃における平均線膨張係数が25〜55×10−7−1の範囲内のガラスとすることが可能となる。 The Al 2 O 3 component is a component that forms a glass skeleton together with SiO 2 in the present invention. Further, the Al 2 O 3 component has an effect of improving the heat resistance and suppressing the phase separation of the glass. Then, the Al 2 O 3 / MgO, the ratio by to exceed 0.57, while maintaining a low melting temperature, average linear expansion coefficient of 25 to 55 × 10 -7 ° C. at 0 to 300 ° C. -1 It becomes possible to set it as the glass in the range.

また、より低い平均線膨張係数と、更により低い溶融温度を得やすくするためには、Al/MgO比は0.7以上であることが好ましく、1.0以上であることが最も好ましい。 In order to easily obtain a lower average linear expansion coefficient and a lower melting temperature, the Al 2 O 3 / MgO ratio is preferably 0.7 or more, and most preferably 1.0 or more. preferable.

Al成分の含有量が8%未満では分相しやすくなり、上記効果を充分に得ることができない。したがって、この成分の含有量の下限を8%とすることが好ましい。上記効果を充分に得るためにはAl成分の下限を12%とすることがより好ましく、16%とすることが最も好ましい。 If the content of the Al 2 O 3 component is less than 8%, phase separation tends to occur and the above effect cannot be obtained sufficiently. Therefore, the lower limit of the content of this component is preferably 8%. In order to sufficiently obtain the above effects, the lower limit of the Al 2 O 3 component is more preferably 12%, and most preferably 16%.

またAl成分の含有量が25%を超えると溶融性が著しく低下するので、この成分の含有量の上限は25%とすることが好ましく、22%とすることがより好ましく、20%とすることが最も好ましい。 Further, if the content of the Al 2 O 3 component exceeds 25%, the meltability is remarkably lowered. Therefore, the upper limit of the content of this component is preferably 25%, more preferably 22%, more preferably 20% Is most preferable.

MgO成分は、本発明において、ガラスの粘性を下げ、失透を抑制する効果がある重要な成分である。MgO成分の含有量が10%未満ではこれらの効果が充分でないので、この成分の含有量の下限を10%とすることが好ましく、12%とすることがより好ましく、14%とすることが最も好ましい。   In the present invention, the MgO component is an important component that has the effect of reducing the viscosity of the glass and suppressing devitrification. Since these effects are not sufficient when the content of the MgO component is less than 10%, the lower limit of the content of this component is preferably 10%, more preferably 12%, and most preferably 14%. preferable.

また、MgO成分の含有量が20%を超えると所望の熱膨張係数が得られなくなる。したがって、この成分の含有量の上限は20%とすることが好ましく、18%とすることがより好ましく、16%とすることが最も好ましい。   On the other hand, when the content of the MgO component exceeds 20%, a desired thermal expansion coefficient cannot be obtained. Therefore, the upper limit of the content of this component is preferably 20%, more preferably 18%, and most preferably 16%.

SiO成分は本発明のガラスの骨格を形成しうる成分であり、この成分を含有することによって、本発明のガラスがより低い平均線膨張係数を得やすくなる。 The SiO 2 component is a component that can form the skeleton of the glass of the present invention. By containing this component, the glass of the present invention can easily obtain a lower average linear expansion coefficient.

所望の平均線膨張係数を得やすくするためには、SiO成分の含有量の下限を50%とすることが好ましく、52%とすることがより好ましく、53%とすることが最も好ましい。 In order to easily obtain a desired average linear expansion coefficient, the lower limit of the content of the SiO 2 component is preferably 50%, more preferably 52%, and most preferably 53%.

また、本発明のガラスの溶融温度をより低くし、低温溶融性をより良くするためには、SiO成分の含有量の上限は65%とすることが好ましく、62%とすることがより好ましく、60%とすることが最も好ましい。 Further, in order to lower the melting temperature of the glass of the present invention and improve the low temperature melting property, the upper limit of the content of SiO 2 component is preferably 65%, more preferably 62%. 60% is most preferable.

本発明の前記所望の平均線膨張係数を得ながらガラス原料の粘度が102.5dPa・sの時の溶融温度を1450℃とするには、酸化物基準の質量%でSiO成分、Al成分およびMgO成分の合計量が80%を超えることが好ましい。 In order to obtain a melting temperature of 1450 ° C. when the viscosity of the glass raw material is 10 2.5 dPa · s while obtaining the desired average linear expansion coefficient of the present invention, the SiO 2 component, Al The total amount of 2 O 3 component and MgO component is preferably more than 80%.

成分は低膨張ガラスを作成する際の融剤として機能する効果がある。B成分の含有量が1%未満であると、ガラス原料の溶融が困難となりやすいため、B成分の含有量の下限を1%とすることが好ましく、1.5%とすることがより好ましく、2%とすることが最も好ましい。 The B 2 O 3 component has the effect of functioning as a flux when producing a low expansion glass. When the content of the B 2 O 3 component is less than 1%, it is difficult to melt the glass raw material. Therefore, the lower limit of the content of the B 2 O 3 component is preferably 1%, and 1.5%. More preferably, it is 2%.

また、B成分の含有量が10%を超えるとガラス融液の粘性が増大し、成形が困難となるので、B成分の含有量の上限は10%とすることが好ましく、9%とすることがより好ましく、8%とすることが最も好ましい。 Further, if the content of the B 2 O 3 component exceeds 10%, the viscosity of the glass melt increases and molding becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the B 2 O 3 component is preferably 10%. 9% is more preferable, and 8% is most preferable.

LiO、NaO、KOの各成分は、ガラスの溶融性を向上させる効果があるので、任意成分として添加することができる。ただし、この成分の各々の含有量が10%を超えると、所望の熱膨張係数を得ることが困難になるので、この成分の各々の含有量の上限は10%とすることが好ましく、5%未満とすることがより好ましく、2%未満とすることが最も好ましい。
また、所望の熱膨張係数を得やすくするためには、これらの成分の合計の含有量を10%以下とすることがより好ましい。
Each component of Li 2 O, Na 2 O, K 2 O , since the effect of improving the meltability of the glass, can be added as an optional component. However, if the content of each of these components exceeds 10%, it becomes difficult to obtain a desired thermal expansion coefficient. Therefore, the upper limit of the content of each of these components is preferably 10%, preferably 5% More preferably, it is more preferably less than 2%.
In order to easily obtain a desired thermal expansion coefficient, the total content of these components is more preferably 10% or less.

CaO成分は低温溶融性を向上させ、失透傾向を抑制しやすくするので任意で添加できる成分である。ただし含有量が大きくなると、耐酸性が低下しやすくなるともに平均線膨張係数が大きくなりやすくなるので、その含有量の上限は好ましくは5%、より好ましくは4%未満、最も好ましくは2%未満である。   The CaO component is a component that can be optionally added because it improves the low-temperature meltability and easily suppresses the devitrification tendency. However, as the content increases, the acid resistance tends to decrease and the average linear expansion coefficient tends to increase, so the upper limit of the content is preferably 5%, more preferably less than 4%, and most preferably less than 2%. It is.

BaO成分は低温溶融性を向上させやすくするので、任意で添加できる成分である。ただし添加量が多いと平均線膨張係数が大きくなりやすくなるため、その含有量の上限は、好ましくは5%、より好ましくは4%未満、最も好ましくは2%未満である。   The BaO component is a component that can be optionally added because it makes it easier to improve the low-temperature meltability. However, since the average linear expansion coefficient tends to increase when the addition amount is large, the upper limit of the content is preferably 5%, more preferably less than 4%, and most preferably less than 2%.

ZrO成分はガラスの化学的耐久性を向上させる効果があるので任意で添加できる成分である。ただし、含有量が5%を超えると溶融温度が高くなるので、この成分の含有量の上限は5%とすることが好ましく、より好ましくは4%未満、最も好ましくは3%未満である。 The ZrO 2 component is an ingredient that can be optionally added because it has the effect of improving the chemical durability of the glass. However, since the melting temperature increases when the content exceeds 5%, the upper limit of the content of this component is preferably 5%, more preferably less than 4%, and most preferably less than 3%.

As成分および/またはSb成分はガラスの清澄剤として任意で添加できる成分である。ただし多量に加えても清澄効果は大きくならないため1%を上限とし、好ましくは0.5%未満、最も好ましくは0.3%未満である。また、これらの成分は環境保護の見地から問題がある成分であるので、ガラスがこれらの成分以外の脱泡成分を含んでいる場合は、これらの成分の添加は差し控える方が好ましい。 The As 2 O 3 component and / or the Sb 2 O 3 component are components that can be optionally added as a glass refining agent. However, even if added in a large amount, the clarification effect does not increase, so the upper limit is 1%, preferably less than 0.5%, and most preferably less than 0.3%. Further, these components are problematic components from the viewpoint of environmental protection. Therefore, when the glass contains a defoaming component other than these components, it is preferable to refrain from adding these components.

PbO成分はガラスを製造、加工、及び廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要があり、そのためのコストを要するため、本発明のガラスにPbOを含有させるべきでない。   Since the PbO component requires measures for environmental measures when manufacturing, processing, and discarding the glass, and costs are required for this, PbO should not be contained in the glass of the present invention.

さらに本発明のガラスにおいては、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Mo、Eu、Nd、Sm、Tb、Dy、Er等の各酸化物成分は本発明の目的への貢献が少なく、ガラスが着色してしまうため透過光学系材料としての使用を考慮した場合、含有しないことが好ましい。   Furthermore, in the glass of the present invention, each oxide component such as V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Mo, Eu, Nd, Sm, Tb, Dy, and Er contributes little to the object of the present invention. Since glass is colored, it is preferably not contained when considering use as a transmission optical system material.

ただし、ここでいう含有しないとは、不純物として混入される場合を除き、人為的に含有させないことを意味する。
その他の成分については、本発明の主旨を損なわない程度であれば添加しても良い。
However, the term “not contained” means that it is not contained artificially unless it is mixed as an impurity.
Other components may be added as long as they do not impair the gist of the present invention.

本発明の低膨張ガラスは、化学的耐久性においても優れており、日本光学硝子工業会規格(JOGIS)で定められる粉末法耐水性および粉末法耐酸性においてともに1級または2級を示すことが証明されている。   The low expansion glass of the present invention is also excellent in chemical durability, and may exhibit either first grade or second grade in both powder method water resistance and powder method acid resistance defined by the Japan Optical Glass Industry Association Standard (JOGIS). Proven.

本発明のガラスの製造方法としては、公知の溶融法を用いる事が出来る。すなわち、本発明のガラスが酸化物基準で表わされた組成となるように珪砂、硼酸、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、硝酸バリウム、亜砒酸等からなるガラス原料を、石英または白金などからなる坩堝へ充填する。そして電気炉、ガス炉などの溶融炉で加熱溶融する。本発明のガラスはガラス原料の溶融温度が1450℃以下であるものが多く、前記溶融炉での加熱溶融時の温度は1450℃以下、好ましい態様においては1340℃〜1430℃の温度で溶融することができる。   As a method for producing the glass of the present invention, a known melting method can be used. That is, a glass material made of silica sand, boric acid, aluminum oxide, magnesium oxide, calcium carbonate, barium nitrate, arsenous acid or the like is made of quartz or platinum so that the glass of the present invention has a composition expressed on an oxide basis. Fill crucible. And it heat-melts in melting furnaces, such as an electric furnace and a gas furnace. In many cases, the glass of the present invention has a melting temperature of glass raw material of 1450 ° C. or lower, and the temperature at the time of heating and melting in the melting furnace is 1450 ° C. or lower. Can do.

溶融後、必要に応じ清澄、撹拌を行いガラスを均質化させ、その後成形型に溶融ガラスを流しこみ急冷することによって成形、徐冷炉において徐冷する。   After melting, clarification and stirring are performed as necessary to homogenize the glass, and then the molten glass is poured into a mold and rapidly cooled to form and slowly cool in a slow cooling furnace.

徐冷炉から取りだしたガラスは必要に応じて切断、研削、研磨を行うことで、各種基板材、構造部材、透過光学系材料を得ることができる。   The glass taken out from the slow cooling furnace can be cut, ground, and polished as necessary to obtain various substrate materials, structural members, and transmission optical system materials.

本発明の実施例について説明する。ガラスが酸化物基準で表わされた表1に示す組成比となるように珪砂、硼酸、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、硝酸バリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、酸化ジルコニウムおよび亜砒酸からなるガラス原料バッチを調製した。バッチは白金坩堝へ充填し、1340℃〜1450℃の電気炉により、6時間加熱溶融した。溶融したガラスを板状に成型し徐冷した。   Examples of the present invention will be described. From silica sand, boric acid, aluminum oxide, magnesium oxide, calcium carbonate, barium nitrate, lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, zirconium oxide and arsenous acid so that the glass has the composition ratio shown in Table 1 expressed on an oxide basis A glass raw material batch was prepared. The batch was filled in a platinum crucible and heated and melted in an electric furnace at 1340 ° C. to 1450 ° C. for 6 hours. The molten glass was molded into a plate shape and slowly cooled.

平均線熱膨張係数は上記で得られたガラス板からφ3×25mmの試料を作製し、マックサイエンス製低温膨張計により測定した。   The average linear thermal expansion coefficient was measured using a low-temperature dilatometer made by Mac Science, by preparing a sample of φ3 × 25 mm from the glass plate obtained above.

表1および表2に本発明の実施例の酸化物基準の質量%で表わされたガラス組成、溶融温度および0〜300℃における平均線膨張係数(α)を示す。なお溶融温度は粘度102.5dPa・sを示す時の温度である。また、実施例1、2および7における溶融の際の粘度と温度の関係を図1に示す。 Tables 1 and 2 show the glass composition, melting temperature, and average linear expansion coefficient (α) at 0 to 300 ° C. expressed in terms of mass% based on oxides in the examples of the present invention. The melting temperature is a temperature at which the viscosity is 10 2.5 dPa · s. Moreover, the relationship between the viscosity and the temperature at the time of melting in Examples 1, 2, and 7 is shown in FIG.

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上記実施例のガラスは、すべて0℃から300℃における平均線膨張係数が25〜55×10−7−1の範囲内に入り、かつガラス原料の粘度が102.5dPa・sの時の溶融温度が1450℃以下である。 All the glasses of the above examples have an average linear expansion coefficient in the range of 25 to 55 × 10 −7 ° C.− 1 at 0 ° C. to 300 ° C., and the viscosity of the glass raw material is 10 2.5 dPa · s. The melting temperature of is 1450 ° C. or lower.

これらのガラスを切断、研削、研磨といった加工を順に行い、基板材、構造部材、透過光学材料を作成した。これらは全て熱的な寸法安定性と耐熱性を有するものであり、従来の熱低膨張性ガラス、セラミックス材料等に比較して安価に製造でき、容易に加工ができた。   These glasses were sequentially processed by cutting, grinding, and polishing to prepare a substrate material, a structural member, and a transmission optical material. All of these have thermal dimensional stability and heat resistance, and can be manufactured at a lower cost than the conventional heat-low expansion glass and ceramic materials, and can be easily processed.

本発明のガラス原料の溶融の際の粘度と温度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the viscosity in the case of the melting of the glass raw material of this invention, and temperature.

Claims (7)

酸化物基準でSiO成分、Al成分およびMgO成分を含み、酸化物基準の質量%でSiO成分、Al成分およびMgO成分の合計が80%を超え、Al成分とMgO成分の質量比Al/MgOが0.57を超え、且つ0〜300℃における平均線膨張係数が25〜55×10−7−1であることを特徴とするガラス。 It contains SiO 2 component, Al 2 O 3 component and MgO component on oxide basis, and the total of SiO 2 component, Al 2 O 3 component and MgO component exceeds 80% by mass% on oxide basis, Al 2 O 3 glass weight ratio Al 2 O 3 / MgO component and MgO component exceeds 0.57, and an average linear expansion coefficient at 0 to 300 ° C. is characterized in that it is a 25~55 × 10 -7-1. 酸化物基準の質量%でSiO 成分を50〜65%含むことを特徴とする請求項1記載のガラス。 2. The glass according to claim 1, comprising 50 to 65% of a SiO 2 component based on an oxide-based mass%. 酸化物基準の質量%でAl 成分を8〜25%、MgO成分を 10〜20%、およびB 成分を1〜10%含むことを特徴とする請求項1または2記載のガラス。 3. The composition according to claim 1, comprising 8 to 25% of an Al 2 O 3 component, 10 to 20% of an MgO component, and 1 to 10% of a B 2 O 3 component by mass% based on an oxide. Glass. 酸化物基準の質量%でCaO 成分を0〜5%、および/またはBaO成分を 0〜5%、および/またはZrO成分を 0〜5%、および/またはLiO成分を0〜10%、および/またはNaO成分を0〜10%、および/またはKO成分を0〜10%含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかのガラス。 0 to 5% of CaO component in weight percent on the oxide basis, and / or BaO ingredients 0-5%, and / or a ZrO 2 component 0-5%, and / or Li 2 O component 0-10% 4. The glass according to claim 1, comprising 0 to 10% of a Na 2 O component and / or 0 to 10% of a K 2 O component. 酸化物基準の質量%でAs成分および/またはSb成分を0〜1%含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかのガラス。 The glass according to any one of claims 1 to 4, comprising 0 to 1% of an As 2 O 3 component and / or an Sb 2 O 3 component in terms of mass% based on an oxide. ガラスの粘度が102.5dPa・sを示すときの温度が1450℃以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかのガラス。 The glass according to any one of claims 1 to 5, wherein the temperature when the viscosity of the glass exhibits 10 2.5 dPa · s is 1450 ° C or lower. 日本光学硝子工業会規格(JOGIS)で定められる粉末法耐水性および粉末法耐酸性において、ともに1級または2級を示すことを特徴とする請求項1〜6のいずれかのガラス。   The glass according to any one of claims 1 to 6, wherein the glass exhibits a first grade or a second grade in the powder method water resistance and the powder method acid resistance defined by the Japan Optical Glass Industry Association Standard (JOGIS).
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