JP2013091593A - 紫外線透過ガラス - Google Patents

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Abstract

【課題】３００ｎｍ以下の紫外域での透過性に優れた紫外域透過ガラスを提供する。
【解決手段】酸化物換算による重量％表示で、ＳｉＯ２ １０％〜４０％、Ｂ２Ｏ３ １０％〜４０％、Ａｌ２Ｏ３ ２％〜７．０％、Ｌｉ２Ｏ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜８％、Ｋ２Ｏ ０〜８．０％（但し、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＝０％〜１０％）、ＣａＯ ０％〜４０％、ＢａＯ ０％〜４０％、ＺｎＯ ０〜１０％（但し、ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ＝１％〜４０％）、Ｙ２Ｏ３ ０％〜１７％、 ＺｒＯ２ ０％〜１８．０％（但し、Ｙ２Ｏ３又はＺｒＯ２の一方以上を含む）、Ｓｂ２Ｏ３ ０％〜０．５％を含有し、微細結晶を析出させることで、肉厚２．０ｍｍの試料における２５０ｎｍの透過率を６０％以上とした。
【選択図】なし

Description

本発明は、安価で化学耐久性に優れた紫外線透過ガラスに関する。
現在、紫外域を透過するガラスとして、フッ素を含まないリン酸塩ガラスや、フッ素を含むリン酸塩ガラスや、石英ガラスなどが一般に知られている。
特開２００５−３１４１５０号公報
しかし、リン酸塩ガラスは、化学的性質が弱いという問題があり、一方、石英ガラスは、非常に高価であるという問題がある。
ここで、特許文献１には、紫外線透過フィルター用ガラスについての教示があるが、そのガラスには、３００ｎｍ以下の紫外域での透過率がほぼゼロであるという問題がある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、化学耐久性が強く、コストが安価であり、３００ｎｍ以下の紫外域での透過性に優れた紫外域透過ガラスを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る紫外線透過ガラスは、 酸化物換算による重量％表示で、
ＳｉＯ２ １０％〜４０％、
Ｂ２Ｏ３ １０％〜４０％、
Ａｌ２Ｏ３ ２％〜７．０％、
Ｌｉ２Ｏ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜８％、Ｋ２Ｏ ０〜８．０％（但し、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＝０％〜１０％）、
ＣａＯ ０％〜４０％、ＢａＯ ０％〜４０％、ＺｎＯ ０〜１０％（但し、ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ＝１％〜４０％）
Ｙ２Ｏ３ ０％〜１７％、 ＺｒＯ２ ０％〜１８．０％ Ｌａ２Ｏ３ ０〜１５．０％（但し、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３の何れか一以上を含む）、
Ｓｂ２Ｏ３ ０％〜０．５％を含有し、微細結晶を析出させることで、肉厚２．０ｍｍの試料における２５０ｎｍの透過率を６０％以上としたことを特徴とする。
本発明では、例えば、液相温度の維持時間を適宜に調整することで最適な微細結晶を析出させることができる。但し、ガラス成形後に再加熱処理によって結晶化を図ることもでき、この場合も、再加熱温度や加熱時間を調整することで、最適な微細結晶を生成することができる。
本発明の組成物のうちＳｉＯ２はガラスの網目形成酸化物であり化学的耐久性、耐水性を維持する。４０％を超えるとガラスの溶融性が悪くなり、１０％以下では耐久性が悪くなる。
Ｂ２Ｏ３もガラスの網目形成酸化物であり欠かすことができない成分である。多すぎると化学的耐久性が悪くなり、少なすぎるとガラスの溶融性が悪くなるので１０％〜４０％の含有量とすべきである。
Ａｌ２Ｏ３はガラスの分相や失透を抑える効果や化学耐久性、耐水性を改善する効果があるが７．０％を超えるとガラスの溶融性に問題がある。
Ｌｉ２Ｏはガラスの粘性を下げる効果があり、ガラスの溶融性を良好にするが、５％を超えるとガラスの結晶性が大きくなり化学的耐久性、耐水性も悪くなる。Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏはガラスの溶融性を良好にするが、共に８％を超えるとガラスの化学耐久性、耐水性が悪くなる。したがって、アルカリ成分の範囲はＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＝０％〜１０％とするのが望ましい。
アルカリアース成分ＢａＯは、４０％を超えるとガラスの化学耐久性、耐水性が悪くなる。アルカリアース成分であるＣａＯ、ＺｎＯは、化学耐久性、耐水性を改善するために有効な成分であるが、ＣａＯが４０％を超えるか、ＺｎＯが１０％を超えると結晶性が大きくなる。そこで、アルカリアース成分は、ＣａＯ ０％〜４０％、ＢａＯ ０％〜４０％、ＺｎＯ ０〜１０％（但し、ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ＝１％〜４０％）とするのが好ましい。更に好ましくは、ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ＝１％〜４０％とするべきである。なお、ＭｇＯ、ＳｒＯを使用する実施例を示していないが、これらの成分がＣａＯやＢａＯやＺｎＯと代替可能であることは実験的に確認している。
ＺｒＯ２は、ガラスの化学耐久性、耐水性を改善するために有効な成分であるが１５．０％を超えるとガラスの溶融性が悪くなり、結晶化も激しくなる。Ｙ２Ｏ３は化学耐久性、耐水性を改善するために有効な成分であるが１７％を超えるとガラスの溶融性が悪くなり、結晶性も大きくなる。
また、Ｙ２Ｏ３又はＺｒＯ２に代え、或いは、これらに加えて、Ｌａ２Ｏ３ ０〜１５．０％を含有させるもの好適である。そこで、本発明では、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３の何れか一以上を含有させている。好ましくは、Ｙ２Ｏ３＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＝４〜２５％、更に好ましくは、前記の含有率を５〜２０％とすべきである。
なお、Ｓｂ２Ｏ３を０％〜０．５％を含有させても良いことは確認済みである。
また、ＣａＦ２換算による重量％表示で、フッ素を０〜３．０％含有させるのも好適であり、更に好ましくは、前記の含有率を０．１〜２．０％とすべきである。
上記した本発明によれば、安価で化学耐久性に優れ、３００ｎｍ以下の紫外域での透過性に優れた紫外域透過ガラスを実現することができる。
実施例１〜実施例１０及び比較例１〜比較例２のガラス組成と特性を図示したものである。 実施例１の透過率曲線である。 実施例２の透過率曲線である。 実施例３の透過率曲線である。 実施例４の透過率曲線である。 実施例５の透過率曲線である。 実施例６の透過率曲線である。 実施例７の透過率曲線である。 実施例８の透過率曲線である。 実施例９の透過率曲線である。 実施例１０の透過率曲線である。 実施例１１の透過率曲線である。 実施例１２の透過率曲線である。 比較例１の透過率曲線である。 比較例２の透過率曲線である。
以下、本発明の実施例について詳細に説明するが、何ら本発明を限定するものではない。
図１は、実施例と比較例のガラス組成を図示したものである。図示する組成の各ガラス１００ｇが得られるように調整された原料バッチを白金製坩堝に入れ、１３８０〜１４５０℃に設定された炉内で溶融し攪拌、静澄、結晶成長を行いステンレス製の鋳型に鋳込み、徐冷工程を経て実施例１〜実施例１２のガラス試料を作成した。なお、液相温度の維持時間を適宜に調整することで微細結晶を析出させた。
一方、比較例１〜比較例２については、結晶化を阻止する通常の工程にしたがってガラス試料を作成した。
このようにして製造された実施例と比較例について、厚み２．０ｍｍ±０．０５ｍｍで研磨を行い、日立分光光度計で２００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で透過率を測定した。
図２〜図１３は、実施例１〜実施例１２の透過率であり、図１４〜図１５は、比較例１〜２の透過率である。実施例１と比較例１はガラス組成としては同じであり、微細結晶の存在の有無だけが相違する。図２と図１４との対比から確認される通り、ガラスを結晶化させると、可視域の透過率は散乱によって減少するものの、紫外域の透過率については、逆に上昇する。
そして、何れの実施例でも、２５０ｎｍにおける透過率が６０％を超えており、より好適には６５％を超え、更に好適には７０％を超えていることが確認される。そのため、３００ｎｍ以下の紫外域において、計測用途や通信用途において、特定波長の紫外線を通過させるガラスフィルターとして最適である。

Claims (3)

  1. 酸化物換算による重量％表示で、
    ＳｉＯ２ １０％〜４０％、
    Ｂ２Ｏ３ １０％〜４０％、
    Ａｌ２Ｏ３ ２％〜７．０％、
    Ｌｉ２Ｏ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜８％、Ｋ２Ｏ ０〜８．０％（但し、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＝０％〜１０％）、
    ＣａＯ ０％〜４０％、ＢａＯ ０％〜４０％、ＺｎＯ ０〜１０％（但し、ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ＝１％〜４０％）
    Ｙ２Ｏ３ ０％〜１７％、 ＺｒＯ２ ０％〜１８．０％ Ｌａ２Ｏ３ ０〜１５．０％（但し、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３の何れか一以上を含む）、
    Ｓｂ２Ｏ３ ０％〜０．５％を含有し、微細結晶を析出させることで、肉厚２．０ｍｍの試料における２５０ｎｍの透過率を６０％以上としたことを特徴とする紫外線透過ガラス。
  2. ＣａＦ２換算による重量％表示で、フッ素を０〜３．０％含有する請求項１に記載の紫外線透過ガラス。
  3. 請求項１又は２に記載のガラスを使用する紫外線透過フィルター。
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