JP2022531160A - ガラス及びガラス製品 - Google Patents

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Abstract

本発明は、より高い熱膨張係数を有し、耐熱衝撃性能に優れたガラスを提供する。酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５～８０％、Ｂ２Ｏ３を０～１０％、Ａｌ２Ｏ３を０～１０％、ＺｎＯを２～２０％、ＭｇＯを０～１５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを３０％以下、含有する特徴を有する。本発明により得られたガラスは、成分の合理的な配合により、より高い熱膨張係数と優れた耐熱衝撃性能を併せ持つことができる。本発明のガラスは、化学強化に適しており、化学強化後に得られるガラス製品は、表面応力が大きく、応力層の深さが深い。【選択図】なし

Description

本発明は、ガラスに関し、特に、熱膨張係数が大きく、耐熱衝撃性能に優れたガラス及びガラス製品に関するものである。
近年、屈折率が１．７０より大きい非球面メガネレンズや、多焦点非球面樹脂メガネレンズが近視矯正分野で幅広く応用されている。
現在、主流の樹脂レンズの製造方法は、メガネレンズの曲率に合わせて設計された上下の金型に溶融樹脂を注入し、樹脂が冷却された後に上下の金型を分離することで、仕様に合った樹脂メガネレンズを得ることができる。樹脂レンズの品質と直行率を決める鍵は、射出成形金型の材質と設計にある。
ガラスの精密圧縮成形金型は通常炭化ケイ素又は炭化タングステンを使用するが、このような材料の熱膨張係数は樹脂材料に比べてかなり低く、樹脂の射出成形プロセスにおいては高い表面品質を得るのは難しい。さらに重要なのは、上記の金型材質の場合は、加工は高価で、金型設計は精密な工作機械の加工が必要となり、少量多規格のメガネレンズ製品の射出成形にとって、価格は高すぎる。一方、ガラス型ブランクは圧縮成形により得られ、金型の表面設計は研削研磨により得られ、総合的なコストは炭化ケイ素型より大幅に低減される。
すべてのガラスが樹脂金型として使えるわけではない。膨張係数の大きいガラスは、樹脂レンズの表面品質を向上させるのに有利ではあるが、従来技術における膨張係数が比較的大きいガラスの耐熱衝撃性能は往々にして低く、射出圧縮成形工程において、特に降温工程において、ガラス型は非常に強い熱衝撃を受けることがあり、熱衝撃性能が不良であれば、ガラス型は破裂することがあるので、樹脂レンズ用ガラスレンズ成形金型には優れた耐熱衝撃性能を必要とする。そのため、熱膨張係数が高く、耐熱衝撃性能に優れたガラスの開発がガラス研究開発の目標となっている。
一方、ガラスを化学強化することにより、射出成形時の熱衝撃や圧力衝撃に対して、金型の表面応力をさらに上昇させることができる。そのため、化学強化が可能で、優れた化学強化性能を持つガラスが開発されれば、ガラスの応用の将来性が大幅に高まることになる。
本発明が解決しようとする技術的課題は、より高い熱膨張係数を有し、耐熱衝撃性能に優れたガラスを提供することである。
（１）ガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示でＳｉＯ２を５５～８０％、Ｂ２Ｏ３を０～１０％、Ａｌ２Ｏ３を０～１０％、ＺｎＯを２～２０％、ＭｇＯを０～１５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを３０％以下含有するものである。
（２）ガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＴｉＯ２を０～６％、及び／又はＺｒＯ２を０～５％、及び／又はＣａＯを０～１０％。及び／又はＳｒＯを０～１０％、及び／又はＢａＯを０～１０％、及び／又はＳｂ２Ｏ３を０～１％さらに含有するものである。
（３）ガラスがＳｉＯ２、ＺｎＯ、アルカリ土類金属酸化物及びアルカリ金属酸化物を含有し、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５～８０％、ＺｎＯを２～２０％、ＺｎＯを２～２０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを３０％以下、を含み、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．４～１０であるものである。
（４）ガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ２Ｏ３を０～１０％、Ａｌ２Ｏ３を０～１０％、ＴｉＯ２を０～６％、ＭｇＯを０～１５％、ＺｒＯ２を０～５％、ＣａＯを０～１０％、ＳｒＯを０～１０％、ＢａＯを０～１０％、Ｓｂ２Ｏ３を０～１％さらに含有するものである。
（５）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５８～７５％、及び／又はＢ２Ｏ３を０．１～１０％、及び／又はＡｌ２Ｏ３を０．５～８％、及び／又はＴｉＯ２を０．１～６％、及び／又はＺｎＯを５～１５％、及び／又はＭｇＯを１～１０％、及び／又はＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを２５％以下、及び／又はＺｒＯ２を０～３％、及び／又はＣａＯを０～５％、及び／又はＳｒＯを０～５％、及び／又はＢａＯを０～５％、及び／又はＳｂ２Ｏ３を０～０．８％含有するものである。
（６）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２の値が０．００２～０．１、好ましくはＢ２Ｏ３／ＳｉＯ２の値が０．００５～０．０８、より好ましくはＢ２Ｏ３／ＳｉＯ２の値が０．００５～０．０６であるものである。
（７）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値が０．１～５であり、好ましくはＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値が０．２～３であり、より好ましくはＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値が０．２５～２であるものである。
（８）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２の値が０．２～１８、好ましくはＡｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２の値が０．５～１０、より好ましくはＡｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２の値が０．５～６であるものである。
（９）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の値が０．０１～０．２であり、好ましくは（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の値が０．０２～０．１５であり、より好ましくは（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の値が０．０２～０．１であるものである。
（１０）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＭｇＯ／Ｂ２Ｏ３の値が１～２０、好ましくはＭｇＯ／Ｂ２Ｏ３の値が２～１０、より好ましくはＭｇＯ／Ｂ２Ｏ３の値が３～８であるものである。
（１１）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が０．３～６であり、好ましくはＮａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が０．４～４であり、より好ましくはＮａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が０．５～３であるものである。
（１２）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２の値が０．１～０．４であり、好ましくは（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２の値が０．１２～０．３５であり、より好ましくは（（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２の値が０．１５～０．３２であるものである。
（１３）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．４～１０であり、好ましくは（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．５～８であり、より好ましくは（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの値が１～５であるものである。
（１４）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｋ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．２～８、好ましくはＫ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．５～５であり、より好ましくはＫ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．７～３であるものである。
（１５）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６０～７３％、及び／又はＢ２Ｏ３を０．１～６％、及び／又はＡｌ２Ｏ３を１～５％、及び／又はＴｉＯ２を０．２～５％、及び／又はＺｎＯを６～１２％、及び／又はＭｇＯを２～９％、及び／又はＣａＯを０～３％、及び／又はＳｒＯを０～３％、及び／又はＢａＯを０～３％、及び／又はＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを２０％以下、及び／又はＳｂ２Ｏ３を０～０．５％含有するものである。
（１６）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ２Ｏ３を０．５～４％、及び／又はＴｉＯ２を０．３～３％、及び／又はＭｇＯを３～８％、及び／又はＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを１８％以下含有するものである。
（１７）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｌｉ２Ｏを０～１０％、好ましくはＬｉ２Ｏを０～５％、より好ましくはＬｉ２Ｏを０～３％、及び／又はＮａ２Ｏを３～１５％、好ましくはＮａ２Ｏを４～１２％、より好ましくはＮａ２Ｏを５～１１％、及び／又はＫ２Ｏを２～１２％、好ましくはＫ２Ｏを３～１０％、より好ましくはＫ２Ｏを４～９％含有するものである。
（１８）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、熱膨張係数α１００／３００℃が８５×１０－７／Ｋ以上、好ましくは９０×１０－７／Ｋ以上、より好ましくは９２×１０－７／Ｋ以上、さらに好ましくは９４×１０－７／Ｋ以上、及び／又は耐水安定性ＤＷがクラス２以上、好ましくはクラス１、及び／又は耐酸安定性ＤＡがクラス２以上、好ましくはクラス１、及び／又は破裂温度が１７０℃以上、好ましくは１８０℃以上、より好ましくは１９０℃以上、さらに好ましくは２００℃以上、及び／又は転移温度Ｔｇが５３０℃以上、好ましくは５３５℃以上、より好ましくは５４０℃以上、さらに好ましくは５４５℃以上、及び／又は気泡度がＡクラス以上、好ましくはＡ０クラス以上、及び／又は干渉縞がＣクラス以上、好ましくはＢクラス以上であるものである。
（１９）ガラス製品は、（１）～（１８）の何れか１項に記載のガラスを化学強化してなるものである。
（２０）ガラス製品が下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５～８０％、Ｂ２Ｏ３を０～１０％、Ａｌ２Ｏ３を０～１０％、ＺｎＯを２～２０％、ＭｇＯを０～１５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを３０％以下、ＴｉＯ２を０～６％、ＺｒＯ２を０～５％、ＣａＯを０～１０％、ＳｒＯを０～１０％、ＢａＯを０～１０％、Ｓｂ２Ｏ３を０～１％含有するものである。
（２１）（２０）に記載のガラス製品であって、下記酸化物基準のモル百分率表示で、次の１０種の場合の何れか１つ以上を満たすことを特徴とするものである。
１）（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２の値が０．１～０．４、好ましくは０．１２～０．３５、より好ましくは０．１５～０．３２である。
２）Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値が０．１～５、好ましくは０．２～３、より好ましくは０．２５～２である。
３）Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２の値が０．２～１８、好ましくは０．５～１０、より好ましくは０．５～６である。
４）（（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の値が０．０１～０．２、好ましくは０．０２～０．１５、より好ましくは０．０２～０．１である。
５）ＭｇＯ／Ｂ２Ｏ３の値が１～２０、好ましくは２～１０、より好ましくは３～８である。
６）Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が０．３～６、好ましくは０．４～４、より好ましくは０．５～３である。
７）Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２の値が０．００２～０．１、好ましくは０．００５～０．０８、より好ましくは０．００５～０．０６である。
８）（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．４～１０、好ましくは０．５～８、より好ましくは１～５である。
９）Ｋ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．２～８、好ましくは０．５～５、より好ましくは０．７～３である。
１０）Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを２５％以下、好ましくは２０％以下、より好ましくは１８％以下、含有する。
（２２）（２０）に記載のガラス製品が下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５８～７５％、好ましくは６０～７３％、及び／又はＢ２Ｏ３を０．１～１０％、好ましくは０．１～６％、より好ましくは０．５～４％、及び／又はＡｌ２Ｏ３を０．５～８％、好ましくは１～５％、及び／又はＺｎＯを５～１５％、好ましくは６～１２％、及び／又はＭｇＯを１～１０％、好ましくは２～９％、より好ましくは３～８％、及び／又はＴｉＯ２を０．１～６％、好ましくは０．２～５％、より好ましくは０．３～３％、及び／又はＺｒＯ２を０～３％、及び／又はＣａＯを０～５％、好ましくは０～３％、及び／又はＳｒＯを０～５％、好ましくは０～３％、及び／又はＢａＯを０～５％、好ましくは０～３％、及び／又はＬｉ２Ｏを０～１０％、好ましくは０～５％、より好ましくは０～３％、及び／又はＮａ２Ｏを３～１５％、好ましくは４～１２％、より好ましくは５～１１％、及び／又はＫ２Ｏを２～１２％、好ましくは３～１０％、より好ましくは４～９％、及び／又はＳｂ２Ｏ３を０～０．８％、好ましくは０～０．５％含有するものである。
（２３）（２０）～（２２）の何れか１つに記載のガラス製品であって、熱膨張係数α１００／３００℃が８５×１０－７／Ｋ以上、好ましくは９０×１０－７／Ｋ以上、より好ましくは９２×１０－７／Ｋ以上、さらに好ましくは９４×１０－７／Ｋ以上、及び／又は耐水安定性ＤＷがクラス２以上、好ましくはクラス１、及び／又は耐酸安定性ＤＡがクラス２以上、好ましくはクラス１、及び／又は破裂温度が１７０℃以上、好ましくは１８０℃以上、より好ましくは１９０℃以上、さらに好ましくは２００℃以上、及び／又は転移温度Ｔｇが５３０℃以上、好ましくは５３５℃以上、より好ましくは５４０℃以上、さらに好ましくは５４５℃以上、及び／又は気泡度がＡクラス以上、好ましくはＡ０クラス以上、及び／又は干渉縞がＣクラス以上、好ましくはＢクラス以上であるものである。
（２４）（１９）～（２２）の何れか１つに記載のガラス製品であって、表面応力Ｃｓが６００ＭＰａ以上、好ましくは６２０ＭＰａ以上、より好ましくは６３０ＭＰａ以上、より好ましくは６４０ＭＰａ以上、及び／又は応力層深さＤｏＬは３５ｎｍ以上、好ましくは４０ｎｍ以上、より好ましくは４５ｎｍ以上、さらに好ましくは５０ｎｍ以上であるものである。
（２５）ガラスプリフォームは、（１）～（１８）の何れか１つに記載のガラスを用いて製造されたもの、又は、（１９）～（２４）の何れか１つに記載のガラス製品を用いて製造されたものである。
（２６）光学素子は、（１）～（１８）の何れか１つに記載のガラスを用いて製造されたもの、又は（１９）～（２４）の何れか１項に記載のガラス製品を用いて製造されたもの、又は、（２５）に記載のガラスプリフォームを用いて製造されたものである。
（２７）光学機器は、（１）～（１８）の何れか１つに記載のガラスを用いて製造されたもの、又は（１９）～（２４）の何れか１つに記載のガラス製品を用いて製造されたもの、又は（２５）に記載のガラスプリフォームを用いて製造されたもの、又は、（２６）に記載の光学素子を用いて製造されたものである。
（２８）レンズ金型は、（１）～（１８）の何れか１つに記載のガラスを用いて製造されたもの、又は（１９）～（２４）の何れか１つに記載のガラス製品を用いて製造されたものである。
（２９）（１）～（１８）の何れか１つに記載のガラス、又は（１９）～（２４）の何れか１つに記載のガラス製品の電子装置又は表示装置への用途、又は金属間のパッケージング又はシーリングへの用途である。
本発明の優れた効果は、組成の合理的な配合により、本発明により得られたガラスに、より高い熱膨張係数と優れた耐熱衝撃性能を併せ持たせることである。本発明のガラスは、化学強化に適しており、化学強化後に得られるガラス製品は、表面応力が大きく、応力層の深さが深い。
以下、本発明のガラス及びガラス製品の実施形態について詳細に説明するが、本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内で適宜変更して実施することができる。また、重複した説明部分については、適切に説明を省略する場合もあるが、発明の要旨が限定されることはない。
以下、本発明のガラス及びガラス製品の各組成範囲について説明する。本明細書では、特段の説明がなければ、各組成の含有量、総含有量は全て、酸化物の組成に換算したガラス物質の総量に対するモル百分率で表される。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス又はガラス製品の構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩及び水酸化物等が、溶融時に分解して酸化物に変化する場合において、当該酸化物の物質総モル量を100％とすることをいう。本文でいう「ガラス」とは、化学強化前のガラスを指し、本文では化学強化後のガラスを「ガラス製品」と称する。
本明細書に記載されている数値範囲には、特に明記されていない限り、上限値及び下限値が含まれ、「以上」及び「以下」には端点値、ならびに範囲に含まれるすべての整数及び分数が含まれ、範囲が限定されている場合に記載されている具体的な値に限定されるものではない。本明細書で「及び／又は」とは包含的であり、例えば「Ａ及び／又はＢ」は、Ａのみ、又はＢのみ、あるいはＡとＢの両方を意味する。
ＳｉＯ２は本発明でガラスを形成する基礎成分であり、その含有量が８０％を超えると、ガラスは難融着性となり、製品中に気泡や結石などの介在物が現れやすく、内部の品質要求に達しない。同時にガラスの熱膨張係数は急激に低くなり、設計要件を満たせない。その含有量が５５％を下回ると、ガラスの耐水性と耐酸性は設計要求を下回り、ガラスの耐熱衝撃性能は設計要件を満たせない。したがって、その含有量は５５～８０％、好ましくは５８～７５％、より好ましくは６０～７３％とする。
Ｂ２Ｏ３をガラスに添加することにより、ガラスの溶融温度を低下させ、ガラスの内部品質を向上させることができる。本発明においてＢ２Ｏ３の含有量が１０％を超えると、ガラスの化学強化性能が急速に低下するため、本発明におけるＢ２Ｏ３の含有量は０～１０％とする。本発明のいくつかの実施形態では、０．１％以上のＢ２Ｏ３を導入することによって、ガラス網目構造の強化が容易になり、それによってガラスの耐水性及び耐酸性がさらに向上し、特にＢ２Ｏ３の含有量が０．５％以上とする場合には、ガラスの「泡立ち」の問題も効果的に解決され、ガラスの内部品質が改善されるので、Ｂ２Ｏ３の含有量が０．１～１０％、より好ましくは０．１～６％、より好ましくは０．５～４％とする。
本発明のいくつかの実施形態では、Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２の値は、ガラスの化学強化性能と内部品質の間に強い相関があり、その比が０．００２下回ると、ガラスの融解性能が急激に低下し、ガラス内部の気泡品質が要求に達しないことになる、もしその含有量が０．１を上回ると、ガラスの化学強化性能は急激に低下し、特にガラス製品の応力層の深さは設計要件を満たせない。したがって、その比は０．００２～０．１、好ましくは０．００５～０．０８、さらに好ましくは０．００５～０．０６とする。
適切な量のＡｌ２Ｏ３をガラスに添加することにより、ガラスの化学的強化性能を向上させると同時に、ガラスの化学的安定性を向上させることができる。これが１０％を超えると、ガラスの化学強化性能が逆に低下するとともに、ガラスの溶融が困難となり、ガラス内部の品質低下をもたらすため、Ａｌ２Ｏ３の含有量は１０％以下となる。いくつかの実施形態では、Ａｌ２Ｏ３含有量が０．５％を下回ると、化学強化性能を向上させる効果は明らかではない。これにより、Ａｌ２Ｏ３の含有量を０～１０％、好ましくは０．５～８％、さらに好ましくは１～５％とする。
ガラスに少量のＺｒＯ２を添加することにより、ガラスの化学的安定性、特に耐水性を向上させることができ、同時にガラスの耐熱衝撃性能を向上させることができる。しかし、その凝集性は強く、ガラスに添加すると、特に５％を超える添加量の場合、熱膨張係数の急速な低下を招く。したがって、その含有量を０～５％、好ましくは０～３％に制限され、より好ましくは添加しないことである。
本発明者らの研究によると、いくつかの実施形態では、ガラス中にＢ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３が同時に存在する場合、その相対的な含有量がガラスの耐熱衝撃性能に大きな影響を与えることがわかった。Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値が５より大きいか０．１より小さいと、ガラスの耐熱衝撃性能が低下し、破裂温度が大幅に低下する。したがって、Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値を０．１～５、より好ましくは０．２～３、より好ましくは０．２５～２とすることが好ましい。
適切な量のＴｉＯ２をガラスに添加することにより、ガラスの内部ネットワークの緻密性が顕著に向上し、それによってガラスの耐熱衝撃性能及び化学的安定性が向上する。その含有量が６％を上回ると、ガラスの熱膨張係数が低下し、設計要件を満たせないため、ＴｉＯ２の含有量は０～６％とする。いくつかの実施形態では、ＴｉＯ２含有量が０．１％を下回ると、ガラスの耐熱衝撃性能及び化学的安定性を向上させる効果は明らかではない。したがって、ＴｉＯ２の含有量は、好ましくは０．１～６％、より好ましくは０．２～５％、より好ましくは０．３～３％とする。
いくつかの実施形態では、Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２の値は、ガラス化学強化効果、特にガラス製品の表面応力（Ｃｓ）に大きな影響を与える。ガラス製品の表面応力は、その比が０．２より小さい又は１８より大きい場合に大幅に低下する。これにより、Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２の値を０．２～１８、好ましくは０．５～１０、より好ましくは０．５～６とする。
いくつかの実施形態では、（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２比はガラスの熱膨張係数に大きな影響を与え、その比が０．２より大きい場合、ガラスの化学的安定性はわずかに向上するが、熱膨張係数は急速に低下し、設計要件を満たせない。この比が０．０１を下回ると、ガラスの耐熱衝撃性能が大幅に低下する。これにより、（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２が０．０１～０．２、好ましくは０．０２～０．１５、より好ましくは０．０２～０．１とする。
適切な量のＺｎＯをガラスに添加することにより、ガラスの構造がより緻密になり、ガラスの化学的安定性が向上し、洗浄中の水及び酸性溶液に対するガラスの耐食性が向上する。また、一定量のＺｎＯは、成形時のガラスの粘度を高めることができ、ガラス内部の縞を効果的に除去することができる。その含有量が２０％を上回ると、ガラスの熱膨張係数が急速に低下し、設計の要求を満たすことができなくなる。その含有量が２％を下回ると、ガラスの耐水性や耐酸性が低下するとともに、ガラスの生産時にスジが発生しやすくなる。そのため、その含有量は２～２０％、好ましくは５～１５％、より好ましくは６～１２％に限定される。
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯはアルカリ土類金属酸化物であり、製造プロセス性能から言えば、ガラスに添加することにより、ガラスの結晶化性能と高温粘度を調整することができ、製造時に気泡と縞が品質要求を満たしたガラスを容易に得ることができる。しかし、本発明者の研究によると、ガラスの耐熱衝撃性能を向上させるという点では、ＭｇＯを添加することが最も効果的であり、他の３種類のアルカリ土類金属酸化物はガラスの耐熱衝撃性能を向上させる能力がＭｇＯよりもはるかに劣り、ＳｒＯ、ＢａＯなどは耐熱衝撃性能を損なう作用さえあることがわかった。従って、本発明のガラスのアルカリ土類金属酸化物はＭｇＯが主体であり、熱衝撃抵抗性に余裕がある場合には、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ等のアルカリ土類金属酸化物を少量添加することにより、耐結晶化性、高温粘度、気泡度、干渉縞等の他の特性を最適化することができる。
本発明では、ＭｇＯを１５％以下に導入することにより、上記の特性を得ながら、ＭｇＯの過剰添加によるガラスの不安定化を防止することができる。いくつかの実施形態では、ＭｇＯの添加量が１％を下回ると、ガラスの熱衝撃に対する性能を向上させる効果は明らかではない、これが１０％を上回ると、ガラスは非常に不安定になる。このため、ＭｇＯ含有量は０～１５％、好ましくは１～１０％、より好ましくは２～９％、より好ましくは３～８％とする。
いくつかの実施形態では、ＭｇＯ／Ｂ２Ｏ３の比はガラスの熱衝撃抵抗性に大きな影響を与え、その比が1を下回ると、ガラスの熱衝撃抵抗性は設計要件を満たせない。この比が２０を上回ると、ガラスの耐熱衝撃性能は逆に低下し、同時に耐結晶化性能が大幅に低下する。このため、ＭｇＯ／Ｂ２Ｏ３比は１～２０、好ましくは２～１０、より好ましくは３～８とする。
ガラスの耐熱衝撃性能に余裕がある場合には、少量のＣａＯを添加してガラスの溶融性や高温粘度を調整することで、ガラスの気泡（介在物）レベルや干渉縞レベルをさらに高めることが考えられる。しかし、その含有量が１０％を超えると、ガラスの耐熱衝撃性能が急速に低下する。これにより、ＣａＯの含有量を０～１０％、好ましくは０～５％、より好ましくは０～３％、さらに好ましくは無添加とする。
ガラスの耐熱衝撃性能にまだ大きな余裕がある場合には、少量のＢａＯ又はＳｒＯを添加してガラスの溶融性及び高温粘度を向上させることができ、ＳｒＯを使用することが好ましいが、ＳｒＯの含有量が１０％を超えるとガラスの耐熱衝撃性能が急速に低下するため、ＳｒＯの含有量を０～１０％、好ましくは０～５％、より好ましくは０～３％、さらに好ましくは無添加とする。ＢａＯを用いる場合には、含有量を０～１０％、好ましくは０～５％、より好ましくは０～３％、さらに好ましくは無添加とする。
アルカリ金属酸化物とするＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏをガラスに添加することにより、ガラスの高温粘度を低下させることができ、気泡や介在物をほとんど含まない製品を容易に得ることができる。その合計含有量が３０％を超えると、ガラスの化学的安定性が急激に低下し、ガラスは非常に不安定になる。これにより、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏの合計含有量Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏが３０％以下、好ましくは２５％以下、より好ましくは２０％以下、さらに好ましくは１８％以下とする。
本発明者の大量の試験により、上記３種類のアルカリ金属酸化物の相対的含有量はガラスの耐熱衝撃性能、熱膨張係数及び化学強化性能に密接に関連することを発見した。
少量のＬｉ２Ｏをガラスに添加することにより、ガラスの高温粘度及び溶融温度を速やかに低下させることができ、ガラスの気泡、ガラス結石、縞などの内在指標を効果的に改善することができ、他の2種類のアルカリ金属酸化物と比較してガラスの耐熱衝撃性能を向上させることができる。しかし、その含有量が１０％を超えると、ガラスの転移温度が急速に低下し、要求に達しない。これにより、Ｌｉ２Ｏの添加量を０～１０％、好ましくは０～５％、より好ましくは０～３％、さらに好ましくは無添加とする。
適切な量のＮａ２Ｏをガラスに添加することにより、ガラスの化学強化性能を迅速に向上させることができ、ガラスの熱膨張係数を向上させることができるとともに、その供給する自由酸素がガラスの構造をより緊密にすることを促し、ガラスの耐熱衝撃性能を向上させることができる。もしその含有量が３％を下回ると、上述の効果は明らかではなく、同時にガラスの粘度が急激に増大して、高品質の内的品質のガラスを得ることが困難とする、その含有量が１５％を超えると、ガラスの耐熱衝撃性能が著しく低下し、ガラスの化学的安定性が著しく低下する。これにより、Ｎａ２Ｏの含有量を３～１５％、好ましくは４～１２％、より好ましくは５～１１％とする。
適切な量のＫ２Ｏをガラスに添加することにより、ガラスの化学強化性能の向上を促進し、ガラスの熱膨張係数を著しく向上させることができる。もしその含有量が２％を下回ると、上述の効果は明らかではない、その含有量が１２％を上回ると、ガラスの化学的安定性が急速に低下し、同時にガラスは極めて不安定になる。したがって、Ｋ２Ｏの含有量は、２～１２％、好ましくは３～１０％、より好ましくは４～９％とする。
本発明者らは、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏが共存すると、複雑な相乗効果が形成されることを明らかにした。いくつかの実施形態では、Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏ値が０．３～６、好ましくは０．４～４、さらに好ましくは０．５～３であれば、ガラスの化学強化性能、耐熱衝撃性能、及び化学的安定性は同時に最適な状態になる。
（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２の比はガラスの熱膨張係数、耐熱衝撃性能と内在品質に大きく影響する。いくつかの実施形態では、（（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１より小さい場合、ガラス粘度が大きくなり、気泡、ストライプなどの内部品質が低下し、ガラスの熱膨張係数が小さくなり、設計要件を満たせない。（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．４より大きいと、ガラスの耐結晶化性が低下し、熱衝撃性が急速に低下する。これにより、（（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１～０．４、好ましくは０．１２～０．３５、より好ましくは０．１５～０．３２とする。
いくつかの実施形態では、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの比は、ガラスの化学強化性能及び耐熱衝撃性能、特にガラス製品の応力層深さに大きな影響を与える。（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯが０．４より小さい場合、ガラスの応力層の深さは設計要件を満たせない。（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯが１０より大きいと、ガラスの耐熱衝撃性能は急速に低下し、設計要件を満たせない。このため、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯは０．４～１０、好ましくは０．５～８、より好ましくは１～５とする。
いくつかの実施形態では、Ｋ２Ｏ／(ＭｇＯ＋ＣａＯ)の比は、ガラスの結晶化抵抗性とガラス製品の応力層深さとの間に大きな相関があり、その比が０．２を下回ると、ガラス製品の応力層深さは設計要件を満たせない、この比が８より大きいと、ガラスの耐析出性が悪くなり、二次圧縮成形の要求を満たすことができない。したがって、Ｋ２Ｏ／(ＭｇＯ＋ＣａＯ)の比は０．２～８、好ましくは０．５～５、より好ましくは０．７～３とする。
Ｓｂ２Ｏ３は清澄剤であり、ガラスに添加することで気泡の除去が容易になる。本発明では、その含有量を０～１％、好ましくは０～０．８％、さらに好ましくは０～０．５％とする。
本発明のガラス及びガラス製品の性能について以下に説明する。
［熱膨張係数］
ガラス又はガラス製品の１００℃～３００℃の熱膨張係数（α１００／３００℃）をＧＢ／Ｔ ７９６２．１６－２０１０に規定された方法で測定する。
本発明のガラス又はガラス製品は、８５×１０－７／Ｋ以上、好ましくは９０×１０－７／Ｋ以上、より好ましくは９２×１０－７／Ｋ以上、さらに好ましくは９４×１０－７／Ｋ以上の熱膨張係数（α１００／３００℃）を有する。
［耐水作用安定性］
ガラス又はガラス製品の耐水安定性（ＤＷ）は、ＧＢ／Ｔ １７１２９に規定された方法で試験する。
本発明のガラス又はガラス製品は、２クラス以上、好ましくは１クラスとする耐水安定性（ＤＷ）を有する。
［耐酸安定性］
ガラス又はガラス製品の耐酸安定性（ＤＡ）は、ＧＢ／Ｔ １７１２９に規定された方法で試験する。
本発明のガラス又はガラス製品の耐酸安定性（ＤＡ）は、２クラス以上、好ましくは１クラスとする。
［耐熱衝撃性能］
ガラス又はガラス製品の耐熱衝撃性能試験は水冷法を用いて行い、ガラス試料を直径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの輪状片に加工し、表面を滑らかに研磨する。加工したガラスの輪状片を昇温炉に入れて、あらかじめ設定された温度まで昇温し、１００℃から５分間保温し、ガラス輪状片の温度が均一になってから取り出して１０℃の冷水に投入し、ガラスが破裂していなければ、昇温炉の温度を１０℃上げて、ガラス輪状片が冷水に投入されて破裂するまで、さらに上記の実験を行い、この時の昇温炉の温度を「破裂温度」と記録し、破裂温度が高いほど、ガラスの熱衝撃に強い。
本発明のガラス又はガラス製品の破裂温度は、１７０℃以上、好ましくは１８０℃以上、より好ましくは１９０℃以上、さらに好ましくは２００℃以上とする。
［転移温度］
ガラス又はガラス製品の転移温度（Ｔｇ）は、ＧＢ／Ｔ ７９６２．１６～２０１０に規定される方法で試験する。
本発明のガラス又はガラス製品は、５３０℃以上、好ましくは５３５℃以上、より好ましくは５４０℃以上、さらに好ましくは５４５℃以上の転移温度（Ｔｇ）とする。
［耐結晶性］
ガラス又はガラス製品の耐結晶化性試験方法は、サンプルガラスを２０×２０×１０ｍｍ規格に切断し、Ｔｇ＋２３０℃のマッフル炉に入れて３０分間保持し、取り出した後、保温綿に入れて徐冷し、冷却した後、表面の結晶化を観察する。冷却後のガラスは明らかな解晶があれば、ガラスの耐解晶性能は悪く、「Ｂ」と記録する。冷却後ガラスが明らかな結晶化がなければ、ガラスの耐結晶化性能は二次プレスの要求を満たして、「Ａ」と記録する。
本発明のガラス又はガラス製品は、二次プレス製造ブランクの需要を満たすＡクラスに達し、結晶化抵抗性を満たす。
［気泡度］
ガラス又はガラス製品の気泡度（介在物を含む）をＧＢ／Ｔ７９６２．８～２０１０に規定された試験方法で測定し、分類する。
本発明のガラス又はガラス製品は、Ａクラス以上、好ましくはＡ０クラス以上の気泡度を有する。
［ストリーク］
ガラス又はガラス製品の縞の程度は、点光源とレンズからなる干渉計を用いて、縞が最も見やすい方向から標準試料と比較して４ランクで検査し、詳細は表１を参照する。
Figure 2022531160000001
本発明のガラス又はガラス製品の縞は、Ｃクラス以上、好ましくはＢクラス以上とする。
＜ガラスの製造方法＞
本発明におけるガラスの製造方法は、以下の通りとする。ガラス用の一般的な原料（酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩など）を比率で計量して混合し、この混合原料をプラチナるつぼに入れ、１３２０～１４２０℃で２．５～４時間融解し、清澄、撹拌、均質化した後、気泡がなく、未溶解物のない均質な溶融ガラスを得、この溶融ガラスを金型で鋳型を作り、焼鈍して製造する。
＜ガラス製品の製造方法＞
本発明により得られるガラスはプリフォームに加工された後、化学強化する。本発明に係る化学強化はイオン交換法であり、本発明のガラスは当技術分野で公知の方法によりイオン交換することができる。イオン交換プロセスでは、ガラス中のより小さな金属イオンが、ガラスに近い、同じ原子価を有するより大きな金属イオンに置換又は「交換」される。小さいイオンを大きいイオンで置換してガラスに圧縮応力を構築し、圧縮応力層を形成する。
いくつかの実施形態では、金属イオンは一価のアルカリ金属イオン（例えば、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、Ｃｓ＋など）であり、イオン交換は、ガラス中のより小さな金属イオンを置換するために使用されるより大きな金属イオンの少なくとも１つの溶融塩を含む塩浴にガラスを浸漬することによって行われる。あるいは、他の1価の金属イオン、例えばＡｇ＋、Ｔｌ＋、Ｃｕ＋等も交換に用いることができる。ガラス製品のための１つ以上のイオン交換プロセスは、単一の塩浴に浸漬すること、又は、洗浄及び／又は焼鈍の工程を介して、同一又は異なる組成を有する複数の塩浴に浸漬することを含むが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、ガラスは、約４２０℃～４８０℃の温度で溶融したＮａ塩（例えばＮａＮＯ３）の塩浴中に約４～２０時間浸漬することによってイオン交換されてもよい。この実施形態では、ガラス中のＬｉイオンの一部がＮａイオンで置換され、表面圧縮層が形成される。いくつかの実施形態では、ガラスは、実施形態をイオン交換するために、約４２０℃～４８０℃の温度で溶融Ｋ塩（例えば、ＫＮＯ３）の塩浴中に４～２０時間浸漬することができる。
実施形態によっては、ガラスの表層にイオンを注入するイオン注入法や、ガラスを加熱した後に急冷する熱強化法がある。
本発明により得られたガラス製品は、上記の性能に加えて、以下の性能を有する。
［表面応力と応力層の深さ］
ガラスを３０×３０×３ｍｍに加工して両面研磨した後、塩浴（成分９９．５％硝酸カリウム、０．５％添加物）に入れて４５０℃で１６時間化学強化した後、ＦＳＭ６０００ＬＥテスターを用いてガラス製品の表面応力（Ｃｓ）と応力層深さ（ＤｏＬ）を測定する。
本発明のガラス製品の表面応力（Ｃｓ）は６００ＭＰａ以上、好ましくは６２０ＭＰａ以上、より好ましくは６３０ＭＰａ以上、より好ましくは６４０ＭＰａ以上とする。
本発明のガラス製品は、応力層深さ（ＤｏＬ）が３５ｎｍ以上、好ましくは４０ｎｍ以上、より好ましくは４５ｎｍ以上、さらに好ましくは５０ｎｍ以上とする。
本発明のガラス又はガラス製品は、ガラスプリフォーム、光学素子、光学機器、レンズ（例えば、樹脂製メガネレンズ）を製造するための金型に用いることができる。
ガラスプリフォームは、例えば研削加工の手段を用いて、あるいは再熱圧成形、精密プレス成形等の圧縮成形の手段を用いて、製造されたガラス又はガラス製品から製造することができる。すなわち、ガラスプリフォームは、ガラス又はガラス製品に研削、研磨等の機械加工を施すことにより製造することができ、又は、ガラス又はガラス製品から圧縮成形用のプリフォームを製造し、このプリフォームを再熱圧成形した後に研磨加工を施してガラスプリフォームを製造するか、あるいは、研磨加工を施して製造したプリフォームを精密プレス成形してガラスプリフォームを製造する。
なお、ガラスプリフォームを製造する手段は、上記の手段に限定されない。以上のように、本発明のガラス又はガラス製品は、各種の光学素子や光学設計に有用であり、特に本発明のガラス又はガラス製品からプリフォームを形成し、これを用いて、再熱圧成形、精密プレス成形等を行い、レンズやプリズム等の光学素子を製造することが好ましい。
本発明のガラスプリフォーム及び光学素子は、上記本発明のガラス又はガラス製品から形成される。本発明のガラスプリフォームは、ガラス又はガラス製品が有する優れた特性を有する。本発明の光学素子は、ガラスやガラス製品が有する優れた特性を有し、光学的価値の高い各種レンズやプリズム等の光学素子を提供することができる。
レンズの例として、レンズ面が球面或いは非球面の凹面のメニスカスレンズ、凸面のメニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ等各種レンズがある。
本発明のガラス又はガラス製品により形成された光学素子は、例えば、カメラ、撮影装置、ディスプレイ、監視装置等の光学機器を製造することができる。
本発明のガラス又はガラス製品は、携帯電話、腕時計、コンピュータ、タッチディスプレイなどの電子機器又はディスプレイ機器に適用することができる。
本発明のガラス又はガラス製品は、プラチナ、鉄ニッケル合金、鉄ニッケルクロム合金等のメタルシール又はパッケージングに適用することができる。
実施例
本発明の技術的解決手段をさらに理解するために、本発明のガラス及びガラス製品の実施形態について説明する。これらの実施例は、本発明の範囲を限定しないことに留意されたい。
＜ガラスの実施例＞
本実施形態では、上記のガラスの製造方法を用いて、表１～表２に示す組成のガラスを得る。また、本発明の試験方法により各ガラスの性能を測定し、その測定結果を表１～表２に示し、本発明の実施例１～１５の構成において、Ｋ１はＢ２Ｏ３／ＳｉＯ２の値とする。Ｋ２はＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値とする。Ｋ３はＡｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２の値とする。Ｋ４は（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の値とする。Ｋ５はＭｇＯ／Ｂ２Ｏ３の値とする。Ｋ６はＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの値とする。Ｋ７はＮａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値とする。Ｋ８は（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２の値とする。Ｋ９は（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの値とする。Ｋ１０はＫ２Ｏ／(ＭｇＯ＋ＣａＯ)の値とする。
Figure 2022531160000002
Figure 2022531160000003
 ＜ガラス製品の実施例＞
表１～表２で得られた実施例１～１５のガラスを、上記のガラス製品の製造方法に従ってガラス製品とし、その表面応力と応力層深さを試験し、その結果を表３～表４に記載する。
Figure 2022531160000004
Figure 2022531160000005
本発明は、ガラスに関し、特に、熱膨張係数が大きく、耐熱衝撃性能に優れたガラス及びガラス製品に関するものである。
近年、屈折率が１．７０より大きい非球面メガネレンズや、多焦点非球面樹脂メガネレンズが近視矯正分野で幅広く応用されている。
現在、主流の樹脂レンズの製造方法は、メガネレンズの曲率に合わせて設計された上下の金型に溶融樹脂を注入し、樹脂が冷却された後に上下の金型を分離することで、仕様に合った樹脂メガネレンズを得ることができる。樹脂レンズの品質と直行率を決める鍵は、射出成形金型の材質と設計にある。
ガラスの精密圧縮成形金型は通常炭化ケイ素又は炭化タングステンを使用するが、このような材料の熱膨張係数は樹脂材料に比べてかなり低く、樹脂の射出成形プロセスにおいては高い表面品質を得るのは難しい。さらに重要なのは、上記の金型材質の場合は、加工は高価で、金型設計は精密な工作機械の加工が必要となり、少量多規格のメガネレンズ製品の射出成形にとって、価格は高すぎる。一方、ガラス型ブランクは圧縮成形により得られ、金型の表面設計は研削研磨により得られ、総合的なコストは炭化ケイ素型より大幅に低減される。
すべてのガラスが樹脂金型として使えるわけではない。膨張係数の大きいガラスは、樹脂レンズの表面品質を向上させるのに有利ではあるが、従来技術における膨張係数が比較的大きいガラスの耐熱衝撃性能は往々にして低く、射出圧縮成形工程において、特に降温工程において、ガラス型は非常に強い熱衝撃を受けることがあり、熱衝撃性能が不良であれば、ガラス型は破裂することがあるので、樹脂レンズ用ガラスレンズ成形金型には優れた耐熱衝撃性能を必要とする。そのため、熱膨張係数が高く、耐熱衝撃性能に優れたガラスの開発がガラス研究開発の目標となっている。
一方、ガラスを化学強化することにより、射出成形時の熱衝撃や圧力衝撃に対して、金型の表面応力をさらに上昇させることができる。そのため、化学強化が可能で、優れた化学強化性能を持つガラスが開発されれば、ガラスの応用の将来性が大幅に高まることになる。
本発明が解決しようとする技術的課題は、より高い熱膨張係数を有し、耐熱衝撃性能に優れたガラスを提供することである。
（１）ガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示でＳｉＯ２を５５～８０％、Ｂ２Ｏ３を０～１０％、Ａｌ２Ｏ３を０～１０％、ＺｎＯを２～２０％、ＭｇＯを０～１５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを３０％以下含有するものである。
（２）ガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＴｉＯ２を０～６％、及び／又はＺｒＯ２を０～５％、及び／又はＣａＯを０～１０％。及び／又はＳｒＯを０～１０％、及び／又はＢａＯを０～１０％、及び／又はＳｂ２Ｏ３を０～１％さらに含有するものである。
（３）ガラスがＳｉＯ２、ＺｎＯ、アルカリ土類金属酸化物及びアルカリ金属酸化物を含有し、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５～８０％、ＺｎＯを２～２０％、ＺｎＯを２～２０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを３０％以下、を含み、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．４～１０であるものである。
（４）ガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ２Ｏ３を０～１０％、Ａｌ２Ｏ３を０～１０％、ＴｉＯ２を０～６％、ＭｇＯを０～１５％、ＺｒＯ２を０～５％、ＣａＯを０～１０％、ＳｒＯを０～１０％、ＢａＯを０～１０％、Ｓｂ２Ｏ３を０～１％さらに含有するものである。
（５）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５８～７５％、及び／又はＢ２Ｏ３を０．１～１０％、及び／又はＡｌ２Ｏ３を０．５～８％、及び／又はＴｉＯ２を０．１～６％、及び／又はＺｎＯを５～１５％、及び／又はＭｇＯを１～１０％、及び／又はＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを２５％以下、及び／又はＺｒＯ２を０～３％、及び／又はＣａＯを０～５％、及び／又はＳｒＯを０～５％、及び／又はＢａＯを０～５％、及び／又はＳｂ２Ｏ３を０～０．８％含有するものである。
（６）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２の値が０．００２～０．１、好ましくはＢ２Ｏ３／ＳｉＯ２の値が０．００５～０．０８、より好ましくはＢ２Ｏ３／ＳｉＯ２の値が０．００５～０．０６であるものである。
（７）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値が０．１～５であり、好ましくはＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値が０．２～３であり、より好ましくはＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値が０．２５～２であるものである。
（８）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２の値が０．２～１８、好ましくはＡｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２の値が０．５～１０、より好ましくはＡｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２の値が０．５～６であるものである。
（９）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の値が０．０１～０．２であり、好ましくは（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の値が０．０２～０．１５であり、より好ましくは（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の値が０．０２～０．１であるものである。
（１０）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＭｇＯ／Ｂ２Ｏ３の値が１～２０、好ましくはＭｇＯ／Ｂ２Ｏ３の値が２～１０、より好ましくはＭｇＯ／Ｂ２Ｏ３の値が３～８であるものである。
（１１）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が０．３～６であり、好ましくはＮａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が０．４～４であり、より好ましくはＮａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が０．５～３であるものである。
（１２）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２の値が０．１～０．４であり、好ましくは（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２の値が０．１２～０．３５であり、より好ましくは（（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２の値が０．１５～０．３２であるものである。
（１３）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．４～１０であり、好ましくは（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．５～８であり、より好ましくは（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの値が１～５であるものである。
（１４）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｋ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．２～８、好ましくはＫ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．５～５であり、より好ましくはＫ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．７～３であるものである。
（１５）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６０～７３％、及び／又はＢ２Ｏ３を０．１～６％、及び／又はＡｌ２Ｏ３を１～５％、及び／又はＴｉＯ２を０．２～５％、及び／又はＺｎＯを６～１２％、及び／又はＭｇＯを２～９％、及び／又はＣａＯを０～３％、及び／又はＳｒＯを０～３％、及び／又はＢａＯを０～３％、及び／又はＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを２０％以下、及び／又はＳｂ２Ｏ３を０～０．５％含有するものである。
（１６）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ２Ｏ３を０．５～４％、及び／又はＴｉＯ２を０．３～３％、及び／又はＭｇＯを３～８％、及び／又はＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを１８％以下含有するものである。
（１７）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｌｉ２Ｏを０～１０％、好ましくはＬｉ２Ｏを０～５％、より好ましくはＬｉ２Ｏを０～３％、及び／又はＮａ２Ｏを３～１５％、好ましくはＮａ２Ｏを４～１２％、より好ましくはＮａ２Ｏを５～１１％、及び／又はＫ２Ｏを２～１２％、好ましくはＫ２Ｏを３～１０％、より好ましくはＫ２Ｏを４～９％含有するものである。
（１８）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、熱膨張係数α１００／３００℃が８５×１０－７／Ｋ以上、好ましくは９０×１０－７／Ｋ以上、より好ましくは９２×１０－７／Ｋ以上、さらに好ましくは９４×１０－７／Ｋ以上、及び／又は耐水安定性ＤＷがクラス２以上、好ましくはクラス１、及び／又は耐酸安定性ＤＡがクラス２以上、好ましくはクラス１、及び／又は破裂温度が１７０℃以上、好ましくは１８０℃以上、より好ましくは１９０℃以上、さらに好ましくは２００℃以上、及び／又は転移温度Ｔｇが５３０℃以上、好ましくは５３５℃以上、より好ましくは５４０℃以上、さらに好ましくは５４５℃以上、及び／又は気泡度がＡクラス以上、好ましくはＡ０クラス以上、及び／又は干渉縞がＣクラス以上、好ましくはＢクラス以上であるものである。
（１９）ガラス製品は、（１）～（１８）の何れか１項に記載のガラスを化学強化してなるものである。
（２０）ガラス製品が下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５～８０％、Ｂ２Ｏ３を０～１０％、Ａｌ２Ｏ３を０～１０％、ＺｎＯを２～２０％、ＭｇＯを０～１５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを３０％以下、ＴｉＯ２を０～６％、ＺｒＯ２を０～５％、ＣａＯを０～１０％、ＳｒＯを０～１０％、ＢａＯを０～１０％、Ｓｂ２Ｏ３を０～１％含有するものである。
（２１）（２０）に記載のガラス製品であって、下記酸化物基準のモル百分率表示で、次の１０種の場合の何れか１つ以上を満たすことを特徴とするものである。
１）（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２の値が０．１～０．４、好ましくは０．１２～０．３５、より好ましくは０．１５～０．３２である。
２）Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値が０．１～５、好ましくは０．２～３、より好ましくは０．２５～２である。
３）Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２の値が０．２～１８、好ましくは０．５～１０、より好ましくは０．５～６である。
４）（（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の値が０．０１～０．２、好ましくは０．０２～０．１５、より好ましくは０．０２～０．１である。
５）ＭｇＯ／Ｂ２Ｏ３の値が１～２０、好ましくは２～１０、より好ましくは３～８である。
６）Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が０．３～６、好ましくは０．４～４、より好ましくは０．５～３である。
７）Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２の値が０．００２～０．１、好ましくは０．００５～０．０８、より好ましくは０．００５～０．０６である。
８）（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．４～１０、好ましくは０．５～８、より好ましくは１～５である。
９）Ｋ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．２～８、好ましくは０．５～５、より好ましくは０．７～３である。
１０）Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを２５％以下、好ましくは２０％以下、より好ましくは１８％以下、含有する。
（２２）（２０）に記載のガラス製品が下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５８～７５％、好ましくは６０～７３％、及び／又はＢ２Ｏ３を０．１～１０％、好ましくは０．１～６％、より好ましくは０．５～４％、及び／又はＡｌ２Ｏ３を０．５～８％、好ましくは１～５％、及び／又はＺｎＯを５～１５％、好ましくは６～１２％、及び／又はＭｇＯを１～１０％、好ましくは２～９％、より好ましくは３～８％、及び／又はＴｉＯ２を０．１～６％、好ましくは０．２～５％、より好ましくは０．３～３％、及び／又はＺｒＯ２を０～３％、及び／又はＣａＯを０～５％、好ましくは０～３％、及び／又はＳｒＯを０～５％、好ましくは０～３％、及び／又はＢａＯを０～５％、好ましくは０～３％、及び／又はＬｉ２Ｏを０～１０％、好ましくは０～５％、より好ましくは０～３％、及び／又はＮａ２Ｏを３～１５％、好ましくは４～１２％、より好ましくは５～１１％、及び／又はＫ２Ｏを２～１２％、好ましくは３～１０％、より好ましくは４～９％、及び／又はＳｂ２Ｏ３を０～０．８％、好ましくは０～０．５％含有するものである。
（２３）（２０）～（２２）の何れか１つに記載のガラス製品であって、熱膨張係数α１００／３００℃が８５×１０－７／Ｋ以上、好ましくは９０×１０－７／Ｋ以上、より好ましくは９２×１０－７／Ｋ以上、さらに好ましくは９４×１０－７／Ｋ以上、及び／又は耐水安定性ＤＷがクラス２以上、好ましくはクラス１、及び／又は耐酸安定性ＤＡがクラス２以上、好ましくはクラス１、及び／又は破裂温度が１７０℃以上、好ましくは１８０℃以上、より好ましくは１９０℃以上、さらに好ましくは２００℃以上、及び／又は転移温度Ｔｇが５３０℃以上、好ましくは５３５℃以上、より好ましくは５４０℃以上、さらに好ましくは５４５℃以上、及び／又は気泡度がＡクラス以上、好ましくはＡ０クラス以上、及び／又は干渉縞がＣクラス以上、好ましくはＢクラス以上であるものである。
（２４）（１９）～（２２）の何れか１つに記載のガラス製品であって、表面応力Ｃｓが６００ＭＰａ以上、好ましくは６２０ＭＰａ以上、より好ましくは６３０ＭＰａ以上、より好ましくは６４０ＭＰａ以上、及び／又は応力層深さＤｏＬは３５ｎｍ以上、好ましくは４０ｎｍ以上、より好ましくは４５ｎｍ以上、さらに好ましくは５０ｎｍ以上であるものである。
（２５）ガラスプリフォームは、（１）～（１８）の何れか１つに記載のガラスを用いて製造されたもの、又は、（１９）～（２４）の何れか１つに記載のガラス製品を用いて製造されたものである。
（２６）光学素子は、（１）～（１８）の何れか１つに記載のガラスを用いて製造されたもの、又は（１９）～（２４）の何れか１項に記載のガラス製品を用いて製造されたもの、又は、（２５）に記載のガラスプリフォームを用いて製造されたものである。
（２７）光学機器は、（１）～（１８）の何れか１つに記載のガラスを用いて製造されたもの、又は（１９）～（２４）の何れか１つに記載のガラス製品を用いて製造されたもの、又は（２５）に記載のガラスプリフォームを用いて製造されたもの、又は、（２６）に記載の光学素子を用いて製造されたものである。
（２８）レンズ金型は、（１）～（１８）の何れか１つに記載のガラスを用いて製造されたもの、又は（１９）～（２４）の何れか１つに記載のガラス製品を用いて製造されたものである。
（２９）（１）～（１８）の何れか１つに記載のガラス、又は（１９）～（２４）の何れか１つに記載のガラス製品の電子装置又は表示装置への用途、又は金属間のパッケージング又はシーリングへの用途である。
本発明の優れた効果は、組成の合理的な配合により、本発明により得られたガラスに、より高い熱膨張係数と優れた耐熱衝撃性能を併せ持たせることである。本発明のガラスは、化学強化に適しており、化学強化後に得られるガラス製品は、表面応力が大きく、応力層の深さが深い。
以下、本発明のガラス及びガラス製品の実施形態について詳細に説明するが、本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内で適宜変更して実施することができる。また、重複した説明部分については、適切に説明を省略する場合もあるが、発明の要旨が限定されることはない。
以下、本発明のガラス及びガラス製品の各組成範囲について説明する。本明細書では、特段の説明がなければ、各組成の含有量、総含有量は全て、酸化物の組成に換算したガラス物質の総量に対するモル百分率で表される。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス又はガラス製品の構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩及び水酸化物等が、溶融時に分解して酸化物に変化する場合において、当該酸化物の物質総モル量を100％とすることをいう。本文でいう「ガラス」とは、化学強化前のガラスを指し、本文では化学強化後のガラスを「ガラス製品」と称する。
本明細書に記載されている数値範囲には、特に明記されていない限り、上限値及び下限値が含まれ、「以上」及び「以下」には端点値、ならびに範囲に含まれるすべての整数及び分数が含まれ、範囲が限定されている場合に記載されている具体的な値に限定されるものではない。本明細書で「及び／又は」とは包含的であり、例えば「Ａ及び／又はＢ」は、Ａのみ、又はＢのみ、あるいはＡとＢの両方を意味する。
ＳｉＯ２は本発明でガラスを形成する基礎成分であり、その含有量が８０％を超えると、ガラスは難融着性となり、製品中に気泡や結石などの介在物が現れやすく、内部の品質要求に達しない。同時にガラスの熱膨張係数は急激に低くなり、設計要件を満たせない。その含有量が５５％を下回ると、ガラスの耐水性と耐酸性は設計要求を下回り、ガラスの耐熱衝撃性能は設計要件を満たせない。したがって、その含有量は５５～８０％、好ましくは５８～７５％、より好ましくは６０～７３％とする。
Ｂ２Ｏ３をガラスに添加することにより、ガラスの溶融温度を低下させ、ガラスの内部品質を向上させることができる。本発明においてＢ２Ｏ３の含有量が１０％を超えると、ガラスの化学強化性能が急速に低下するため、本発明におけるＢ２Ｏ３の含有量は０～１０％とする。本発明のいくつかの実施形態では、０．１％以上のＢ２Ｏ３を導入することによって、ガラス網目構造の強化が容易になり、それによってガラスの耐水性及び耐酸性がさらに向上し、特にＢ２Ｏ３の含有量が０．５％以上とする場合には、ガラスの「泡立ち」の問題も効果的に解決され、ガラスの内部品質が改善されるので、Ｂ２Ｏ３の含有量が０．１～１０％、より好ましくは０．１～６％、より好ましくは０．５～４％とする。
本発明のいくつかの実施形態では、Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２の値は、ガラスの化学強化性能と内部品質の間に強い相関があり、その比が０．００２下回ると、ガラスの融解性能が急激に低下し、ガラス内部の気泡品質が要求に達しないことになる、もしその含有量が０．１を上回ると、ガラスの化学強化性能は急激に低下し、特にガラス製品の応力層の深さは設計要件を満たせない。したがって、その比は０．００２～０．１、好ましくは０．００５～０．０８、さらに好ましくは０．００５～０．０６とする。
適切な量のＡｌ２Ｏ３をガラスに添加することにより、ガラスの化学的強化性能を向上させると同時に、ガラスの化学的安定性を向上させることができる。これが１０％を超えると、ガラスの化学強化性能が逆に低下するとともに、ガラスの溶融が困難となり、ガラス内部の品質低下をもたらすため、Ａｌ２Ｏ３の含有量は１０％以下となる。いくつかの実施形態では、Ａｌ２Ｏ３含有量が０．５％を下回ると、化学強化性能を向上させる効果は明らかではない。これにより、Ａｌ２Ｏ３の含有量を０～１０％、好ましくは０．５～８％、さらに好ましくは１～５％とする。
ガラスに少量のＺｒＯ２を添加することにより、ガラスの化学的安定性、特に耐水性を向上させることができ、同時にガラスの耐熱衝撃性能を向上させることができる。しかし、その凝集性は強く、ガラスに添加すると、特に５％を超える添加量の場合、熱膨張係数の急速な低下を招く。したがって、その含有量を０～５％、好ましくは０～３％に制限され、より好ましくは添加しないことである。
本発明者らの研究によると、いくつかの実施形態では、ガラス中にＢ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３が同時に存在する場合、その相対的な含有量がガラスの耐熱衝撃性能に大きな影響を与えることがわかった。Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値が５より大きいか０．１より小さいと、ガラスの耐熱衝撃性能が低下し、破裂温度が大幅に低下する。したがって、Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値を０．１～５、より好ましくは０．２～３、より好ましくは０．２５～２とすることが好ましい。
適切な量のＴｉＯ２をガラスに添加することにより、ガラスの内部ネットワークの緻密性が顕著に向上し、それによってガラスの耐熱衝撃性能及び化学的安定性が向上する。その含有量が６％を上回ると、ガラスの熱膨張係数が低下し、設計要件を満たせないため、ＴｉＯ２の含有量は０～６％とする。いくつかの実施形態では、ＴｉＯ２含有量が０．１％を下回ると、ガラスの耐熱衝撃性能及び化学的安定性を向上させる効果は明らかではない。したがって、ＴｉＯ２の含有量は、好ましくは０．１～６％、より好ましくは０．２～５％、より好ましくは０．３～３％とする。
いくつかの実施形態では、Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２の値は、ガラス化学強化効果、特にガラス製品の表面応力（Ｃｓ）に大きな影響を与える。ガラス製品の表面応力は、その比が０．２より小さい又は１８より大きい場合に大幅に低下する。これにより、Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２の値を０．２～１８、好ましくは０．５～１０、より好ましくは０．５～６とする。
いくつかの実施形態では、（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２比はガラスの熱膨張係数に大きな影響を与え、その比が０．２より大きい場合、ガラスの化学的安定性はわずかに向上するが、熱膨張係数は急速に低下し、設計要件を満たせない。この比が０．０１を下回ると、ガラスの耐熱衝撃性能が大幅に低下する。これにより、（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２が０．０１～０．２、好ましくは０．０２～０．１５、より好ましくは０．０２～０．１とする。
適切な量のＺｎＯをガラスに添加することにより、ガラスの構造がより緻密になり、ガラスの化学的安定性が向上し、洗浄中の水及び酸性溶液に対するガラスの耐食性が向上する。また、一定量のＺｎＯは、成形時のガラスの粘度を高めることができ、ガラス内部の縞を効果的に除去することができる。その含有量が２０％を上回ると、ガラスの熱膨張係数が急速に低下し、設計の要求を満たすことができなくなる。その含有量が２％を下回ると、ガラスの耐水性や耐酸性が低下するとともに、ガラスの生産時にスジが発生しやすくなる。そのため、その含有量は２～２０％、好ましくは５～１５％、より好ましくは６～１２％に限定される。
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯはアルカリ土類金属酸化物であり、製造プロセス性能から言えば、ガラスに添加することにより、ガラスの結晶化性能と高温粘度を調整することができ、製造時に気泡と縞が品質要求を満たしたガラスを容易に得ることができる。しかし、本発明者の研究によると、ガラスの耐熱衝撃性能を向上させるという点では、ＭｇＯを添加することが最も効果的であり、他の３種類のアルカリ土類金属酸化物はガラスの耐熱衝撃性能を向上させる能力がＭｇＯよりもはるかに劣り、ＳｒＯ、ＢａＯなどは耐熱衝撃性能を損なう作用さえあることがわかった。従って、本発明のガラスのアルカリ土類金属酸化物はＭｇＯが主体であり、熱衝撃抵抗性に余裕がある場合には、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ等のアルカリ土類金属酸化物を少量添加することにより、耐結晶化性、高温粘度、気泡度、干渉縞等の他の特性を最適化することができる。
本発明では、ＭｇＯを１５％以下に導入することにより、上記の特性を得ながら、ＭｇＯの過剰添加によるガラスの不安定化を防止することができる。いくつかの実施形態では、ＭｇＯの添加量が１％を下回ると、ガラスの熱衝撃に対する性能を向上させる効果は明らかではない、これが１０％を上回ると、ガラスは非常に不安定になる。このため、ＭｇＯ含有量は０～１５％、好ましくは１～１０％、より好ましくは２～９％、より好ましくは３～８％とする。
いくつかの実施形態では、ＭｇＯ／Ｂ２Ｏ３の比はガラスの熱衝撃抵抗性に大きな影響を与え、その比が1を下回ると、ガラスの熱衝撃抵抗性は設計要件を満たせない。この比が２０を上回ると、ガラスの耐熱衝撃性能は逆に低下し、同時に耐結晶化性能が大幅に低下する。このため、ＭｇＯ／Ｂ２Ｏ３比は１～２０、好ましくは２～１０、より好ましくは３～８とする。
ガラスの耐熱衝撃性能に余裕がある場合には、少量のＣａＯを添加してガラスの溶融性や高温粘度を調整することで、ガラスの気泡（介在物）レベルや干渉縞レベルをさらに高めることが考えられる。しかし、その含有量が１０％を超えると、ガラスの耐熱衝撃性能が急速に低下する。これにより、ＣａＯの含有量を０～１０％、好ましくは０～５％、より好ましくは０～３％、さらに好ましくは無添加とする。
ガラスの耐熱衝撃性能にまだ大きな余裕がある場合には、少量のＢａＯ又はＳｒＯを添加してガラスの溶融性及び高温粘度を向上させることができ、ＳｒＯを使用することが好ましいが、ＳｒＯの含有量が１０％を超えるとガラスの耐熱衝撃性能が急速に低下するため、ＳｒＯの含有量を０～１０％、好ましくは０～５％、より好ましくは０～３％、さらに好ましくは無添加とする。ＢａＯを用いる場合には、含有量を０～１０％、好ましくは０～５％、より好ましくは０～３％、さらに好ましくは無添加とする。
アルカリ金属酸化物とするＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏをガラスに添加することにより、ガラスの高温粘度を低下させることができ、気泡や介在物をほとんど含まない製品を容易に得ることができる。その合計含有量が３０％を超えると、ガラスの化学的安定性が急激に低下し、ガラスは非常に不安定になる。これにより、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏの合計含有量Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏが３０％以下、好ましくは２５％以下、より好ましくは２０％以下、さらに好ましくは１８％以下とする。
本発明者の大量の試験により、上記３種類のアルカリ金属酸化物の相対的含有量はガラスの耐熱衝撃性能、熱膨張係数及び化学強化性能に密接に関連することを発見した。
少量のＬｉ２Ｏをガラスに添加することにより、ガラスの高温粘度及び溶融温度を速やかに低下させることができ、ガラスの気泡、ガラス結石、縞などの内在指標を効果的に改善することができ、他の2種類のアルカリ金属酸化物と比較してガラスの耐熱衝撃性能を向上させることができる。しかし、その含有量が１０％を超えると、ガラスの転移温度が急速に低下し、要求に達しない。これにより、Ｌｉ２Ｏの添加量を０～１０％、好ましくは０～５％、より好ましくは０～３％、さらに好ましくは無添加とする。
適切な量のＮａ２Ｏをガラスに添加することにより、ガラスの化学強化性能を迅速に向上させることができ、ガラスの熱膨張係数を向上させることができるとともに、その供給する自由酸素がガラスの構造をより緊密にすることを促し、ガラスの耐熱衝撃性能を向上させることができる。もしその含有量が３％を下回ると、上述の効果は明らかではなく、同時にガラスの粘度が急激に増大して、高品質の内的品質のガラスを得ることが困難とする、その含有量が１５％を超えると、ガラスの耐熱衝撃性能が著しく低下し、ガラスの化学的安定性が著しく低下する。これにより、Ｎａ２Ｏの含有量を３～１５％、好ましくは４～１２％、より好ましくは５～１１％とする。
適切な量のＫ２Ｏをガラスに添加することにより、ガラスの化学強化性能の向上を促進し、ガラスの熱膨張係数を著しく向上させることができる。もしその含有量が２％を下回ると、上述の効果は明らかではない、その含有量が１２％を上回ると、ガラスの化学的安定性が急速に低下し、同時にガラスは極めて不安定になる。したがって、Ｋ２Ｏの含有量は、２～１２％、好ましくは３～１０％、より好ましくは４～９％とする。
本発明者らは、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏが共存すると、複雑な相乗効果が形成されることを明らかにした。いくつかの実施形態では、Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏ値が０．３～６、好ましくは０．４～４、さらに好ましくは０．５～３であれば、ガラスの化学強化性能、耐熱衝撃性能、及び化学的安定性は同時に最適な状態になる。
（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２の比はガラスの熱膨張係数、耐熱衝撃性能と内在品質に大きく影響する。いくつかの実施形態では、（（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１より小さい場合、ガラス粘度が大きくなり、気泡、ストライプなどの内部品質が低下し、ガラスの熱膨張係数が小さくなり、設計要件を満たせない。（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．４より大きいと、ガラスの耐結晶化性が低下し、熱衝撃性が急速に低下する。これにより、（（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１～０．４、好ましくは０．１２～０．３５、より好ましくは０．１５～０．３２とする。
いくつかの実施形態では、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの比は、ガラスの化学強化性能及び耐熱衝撃性能、特にガラス製品の応力層深さに大きな影響を与える。（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯが０．４より小さい場合、ガラスの応力層の深さは設計要件を満たせない。（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯが１０より大きいと、ガラスの耐熱衝撃性能は急速に低下し、設計要件を満たせない。このため、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯは０．４～１０、好ましくは０．５～８、より好ましくは１～５とする。
いくつかの実施形態では、Ｋ２Ｏ／(ＭｇＯ＋ＣａＯ)の比は、ガラスの結晶化抵抗性とガラス製品の応力層深さとの間に大きな相関があり、その比が０．２を下回ると、ガラス製品の応力層深さは設計要件を満たせない、この比が８より大きいと、ガラスの耐析出性が悪くなり、二次圧縮成形の要求を満たすことができない。したがって、Ｋ２Ｏ／(ＭｇＯ＋ＣａＯ)の比は０．２～８、好ましくは０．５～５、より好ましくは０．７～３とする。
Ｓｂ２Ｏ３は清澄剤であり、ガラスに添加することで気泡の除去が容易になる。本発明では、その含有量を０～１％、好ましくは０～０．８％、さらに好ましくは０～０．５％とする。
本発明のガラス及びガラス製品の性能について以下に説明する。
［熱膨張係数］
ガラス又はガラス製品の１００℃～３００℃の熱膨張係数（α１００／３００℃）をＧＢ／Ｔ ７９６２．１６－２０１０に規定された方法で測定する。
本発明のガラス又はガラス製品は、８５×１０－７／Ｋ以上、好ましくは９０×１０－７／Ｋ以上、より好ましくは９２×１０－７／Ｋ以上、さらに好ましくは９４×１０－７／Ｋ以上の熱膨張係数（α１００／３００℃）を有する。
［耐水作用安定性］
ガラス又はガラス製品の耐水安定性（ＤＷ）は、ＧＢ／Ｔ １７１２９に規定された方法で試験する。
本発明のガラス又はガラス製品は、２クラス以上、好ましくは１クラスとする耐水安定性（ＤＷ）を有する。
［耐酸安定性］
ガラス又はガラス製品の耐酸安定性（ＤＡ）は、ＧＢ／Ｔ １７１２９に規定された方法で試験する。
本発明のガラス又はガラス製品の耐酸安定性（ＤＡ）は、２クラス以上、好ましくは１クラスとする。
［耐熱衝撃性能］
ガラス又はガラス製品の耐熱衝撃性能試験は水冷法を用いて行い、ガラス試料を直径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの輪状片に加工し、表面を滑らかに研磨する。加工したガラスの輪状片を昇温炉に入れて、あらかじめ設定された温度まで昇温し、１００℃から５分間保温し、ガラス輪状片の温度が均一になってから取り出して１０℃の冷水に投入し、ガラスが破裂していなければ、昇温炉の温度を１０℃上げて、ガラス輪状片が冷水に投入されて破裂するまで、さらに上記の実験を行い、この時の昇温炉の温度を「破裂温度」と記録し、破裂温度が高いほど、ガラスの熱衝撃に強い。
本発明のガラス又はガラス製品の破裂温度は、１７０℃以上、好ましくは１８０℃以上、より好ましくは１９０℃以上、さらに好ましくは２００℃以上とする。
［転移温度］
ガラス又はガラス製品の転移温度（Ｔｇ）は、ＧＢ／Ｔ ７９６２．１６～２０１０に規定される方法で試験する。
本発明のガラス又はガラス製品は、５３０℃以上、好ましくは５３５℃以上、より好ましくは５４０℃以上、さらに好ましくは５４５℃以上の転移温度（Ｔｇ）とする。
［耐結晶性］
ガラス又はガラス製品の耐結晶化性試験方法は、サンプルガラスを２０×２０×１０ｍｍ規格に切断し、Ｔｇ＋２３０℃のマッフル炉に入れて３０分間保持し、取り出した後、保温綿に入れて徐冷し、冷却した後、表面の結晶化を観察する。冷却後のガラスは明らかな解晶があれば、ガラスの耐解晶性能は悪く、「Ｂ」と記録する。冷却後ガラスが明らかな結晶化がなければ、ガラスの耐結晶化性能は二次プレスの要求を満たして、「Ａ」と記録する。
本発明のガラス又はガラス製品は、二次プレス製造ブランクの需要を満たすＡクラスに達し、結晶化抵抗性を満たす。
［気泡度］
ガラス又はガラス製品の気泡度（介在物を含む）をＧＢ／Ｔ７９６２．８～２０１０に規定された試験方法で測定し、分類する。
本発明のガラス又はガラス製品は、Ａクラス以上、好ましくはＡ０クラス以上の気泡度を有する。
［ストリーク］
ガラス又はガラス製品の縞の程度は、点光源とレンズからなる干渉計を用いて、縞が最も見やすい方向から標準試料と比較して４ランクで検査し、詳細は表１を参照する。
Figure 2022531160000006
本発明のガラス又はガラス製品の縞は、Ｃクラス以上、好ましくはＢクラス以上とする。
＜ガラスの製造方法＞
本発明におけるガラスの製造方法は、以下の通りとする。ガラス用の一般的な原料（酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩など）を比率で計量して混合し、この混合原料をプラチナるつぼに入れ、１３２０～１４２０℃で２．５～４時間融解し、清澄、撹拌、均質化した後、気泡がなく、未溶解物のない均質な溶融ガラスを得、この溶融ガラスを金型で鋳型を作り、焼鈍して製造する。
＜ガラス製品の製造方法＞
本発明により得られるガラスはプリフォームに加工された後、化学強化する。本発明に係る化学強化はイオン交換法であり、本発明のガラスは当技術分野で公知の方法によりイオン交換することができる。イオン交換プロセスでは、ガラス中のより小さな金属イオンが、ガラスに近い、同じ原子価を有するより大きな金属イオンに置換又は「交換」される。小さいイオンを大きいイオンで置換してガラスに圧縮応力を構築し、圧縮応力層を形成する。
いくつかの実施形態では、金属イオンは一価のアルカリ金属イオン（例えば、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、Ｃｓ＋など）であり、イオン交換は、ガラス中のより小さな金属イオンを置換するために使用されるより大きな金属イオンの少なくとも１つの溶融塩を含む塩浴にガラスを浸漬することによって行われる。あるいは、他の1価の金属イオン、例えばＡｇ＋、Ｔｌ＋、Ｃｕ＋等も交換に用いることができる。ガラス製品のための１つ以上のイオン交換プロセスは、単一の塩浴に浸漬すること、又は、洗浄及び／又は焼鈍の工程を介して、同一又は異なる組成を有する複数の塩浴に浸漬することを含むが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、ガラスは、約４２０℃～４８０℃の温度で溶融したＮａ塩（例えばＮａＮＯ３）の塩浴中に約４～２０時間浸漬することによってイオン交換されてもよい。この実施形態では、ガラス中のＬｉイオンの一部がＮａイオンで置換され、表面圧縮層が形成される。いくつかの実施形態では、ガラスは、実施形態をイオン交換するために、約４２０℃～４８０℃の温度で溶融Ｋ塩（例えば、ＫＮＯ３）の塩浴中に４～２０時間浸漬することができる。
実施形態によっては、ガラスの表層にイオンを注入するイオン注入法や、ガラスを加熱した後に急冷する熱強化法がある。
本発明により得られたガラス製品は、上記の性能に加えて、以下の性能を有する。
［表面応力と応力層の深さ］
ガラスを３０×３０×３ｍｍに加工して両面研磨した後、塩浴（成分９９．５％硝酸カリウム、０．５％添加物）に入れて４５０℃で１６時間化学強化した後、ＦＳＭ６０００ＬＥテスターを用いてガラス製品の表面応力（Ｃｓ）と応力層深さ（ＤｏＬ）を測定する。
本発明のガラス製品の表面応力（Ｃｓ）は６００ＭＰａ以上、好ましくは６２０ＭＰａ以上、より好ましくは６３０ＭＰａ以上、より好ましくは６４０ＭＰａ以上とする。
本発明のガラス製品は、応力層深さ（ＤｏＬ）が３５ｎｍ以上、好ましくは４０ｎｍ以上、より好ましくは４５ｎｍ以上、さらに好ましくは５０ｎｍ以上とする。
本発明のガラス又はガラス製品は、ガラスプリフォーム、光学素子、光学機器、レンズ（例えば、樹脂製メガネレンズ）を製造するための金型に用いることができる。
ガラスプリフォームは、例えば研削加工の手段を用いて、あるいは再熱圧成形、精密プレス成形等の圧縮成形の手段を用いて、製造されたガラス又はガラス製品から製造することができる。すなわち、ガラスプリフォームは、ガラス又はガラス製品に研削、研磨等の機械加工を施すことにより製造することができ、又は、ガラス又はガラス製品から圧縮成形用のプリフォームを製造し、このプリフォームを再熱圧成形した後に研磨加工を施してガラスプリフォームを製造するか、あるいは、研磨加工を施して製造したプリフォームを精密プレス成形してガラスプリフォームを製造する。
なお、ガラスプリフォームを製造する手段は、上記の手段に限定されない。以上のように、本発明のガラス又はガラス製品は、各種の光学素子や光学設計に有用であり、特に本発明のガラス又はガラス製品からプリフォームを形成し、これを用いて、再熱圧成形、精密プレス成形等を行い、レンズやプリズム等の光学素子を製造することが好ましい。
本発明のガラスプリフォーム及び光学素子は、上記本発明のガラス又はガラス製品から形成される。本発明のガラスプリフォームは、ガラス又はガラス製品が有する優れた特性を有する。本発明の光学素子は、ガラスやガラス製品が有する優れた特性を有し、光学的価値の高い各種レンズやプリズム等の光学素子を提供することができる。
レンズの例として、レンズ面が球面或いは非球面の凹面のメニスカスレンズ、凸面のメニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ等各種レンズがある。
本発明のガラス又はガラス製品により形成された光学素子は、例えば、カメラ、撮影装置、ディスプレイ、監視装置等の光学機器を製造することができる。
本発明のガラス又はガラス製品は、携帯電話、腕時計、コンピュータ、タッチディスプレイなどの電子機器又はディスプレイ機器に適用することができる。
本発明のガラス又はガラス製品は、プラチナ、鉄ニッケル合金、鉄ニッケルクロム合金等のメタルシール又はパッケージングに適用することができる。
実施例
本発明の技術的解決手段をさらに理解するために、本発明のガラス及びガラス製品の実施形態について説明する。これらの実施例は、本発明の範囲を限定しないことに留意されたい。
＜ガラスの実施例＞
本実施形態では、上記のガラスの製造方法を用いて、表２～表３に示す組成のガラスを得る。また、本発明の試験方法により各ガラスの性能を測定し、その測定結果を表２～表３に示し、本発明の実施例１～１５の構成において、Ｋ１はＢ２Ｏ３／ＳｉＯ２の値とする。Ｋ２はＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値とする。Ｋ３はＡｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２の値とする。Ｋ４は（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の値とする。Ｋ５はＭｇＯ／Ｂ２Ｏ３の値とする。Ｋ６はＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの値とする。Ｋ７はＮａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値とする。Ｋ８は（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２の値とする。Ｋ９は（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの値とする。Ｋ１０はＫ２Ｏ／(ＭｇＯ＋ＣａＯ)の値とする。
Figure 2022531160000007
Figure 2022531160000008
 ＜ガラス製品の実施例＞
表２～表３で得られた実施例１～１５のガラスを、上記のガラス製品の製造方法に従ってガラス製品とし、その表面応力と応力層深さを試験し、その結果を表４～表５に記載する。
Figure 2022531160000009
Figure 2022531160000010

Claims (29)

  1. 酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５～８０％、Ｂ２Ｏ３を０～１０％、Ａｌ２Ｏ３を０～１０％、ＺｎＯを２～２０％、ＭｇＯを０～１５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを３０％以下、含有するガラス。
  2. 請求項１に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、さらに、ＴｉＯ２を０～６％、及び／又はＺｒＯ２を０～５％、及び／又はＣａＯを０～１０％、及び／又はＳｒＯを０～１０％、及び／又はＢａＯを０～１０％、及び／又はＳｂ２Ｏ３を０～１％含有する特徴を有するガラス。
  3. ＳｉＯ２、ＺｎＯ、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物を含有し、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５～８０％、ＺｎＯを２～２０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを３０％以下、を含み、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．４～１０である特徴を有するガラス。
  4. 請求項３に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、さらにＢ２Ｏ３を０～１０％、Ａｌ２Ｏ３を０～１０％、ＴｉＯ２を０～６％、ＭｇＯを０～１５％、ＺｒＯ２を０～５％、ＣａＯを０～１０％、ＳｒＯを０～１０％、ＢａＯを０～１０％、Ｓｂ２Ｏ３を０～１％含有する特徴を有するガラス。
  5. 請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５８～７５％、及び／又はＢ２Ｏ３を０．１～１０％及び／又はＡｌ２Ｏ３を０．５～８％、及び／又はＴｉＯ２を０．１～６％、及び／又はＺｎＯを５～１５％、及び／又はＭｇＯを１～１０％、及び／又はＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを２５％以下、及び／又はＺｒＯ２を０～３％、及び／又はＣａＯを０～５％、及び／又はＳｒＯを０～５％、及び／又はＢａＯを０～５％、及び／又はＳｂ２Ｏ３を０～０．８％含有する特徴を有するガラス。
  6. 請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２の値が０．００２～０．１、好ましくは０．００５～０．０８、より好ましくはＢ２Ｏ３／ＳｉＯ２の値が０．００５～０．０６である特徴を有するガラス。
  7. 請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値が０．１～５であり、好ましくはＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値が０．２～３であり、より好ましくはＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値が０．２５～２である特徴を有するガラス。
  8. 請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２の値が０．２～１８であり、好ましくはＡｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２の値が０．５～１０であり、より好ましくはＡｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２の値が０．５～６である特徴を有するガラス。
  9. 請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の値が０．０１～０．２であり、好ましくは（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の値が０．０２～０．１５であり、より好ましくは（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の値が０．０２～０．１である特徴を有するガラス。
  10. 請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、ＭｇＯ／Ｂ２Ｏ３の値が１～２０であり、好ましくはＭｇＯ／Ｂ２Ｏ３の値が２～１０であり、より好ましくはＭｇＯ／Ｂ２Ｏ３の値が３～８である特徴を有するガラス。
  11. 請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が０．３～６であり、好ましくはＮａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が０．４～４であり、より好ましくはＮａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が０．５～３である特徴を有するガラス。
  12. 請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２の値が０．１～０．４であり、好ましくは（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２の値が０．１２～０．３５であり、より好ましくは（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２の値が０．１５～０．３２である特徴を有するガラス。
  13. 請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．４～１０であり、好ましくは（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．５～８であり、より好ましくは（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの値が１～５である特徴を有するガラス。
  14. 請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｋ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．２～８であり、好ましくはＫ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．５～５であり、より好ましくはＫ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．７～３である特徴を有するガラス。
  15. 請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６０～７３％、及び／又はＢ２Ｏ３を０．１～６％、及び／又はＡｌ２Ｏ３を１～５％、及び／又はＴｉＯ２を０．２～５％、及び／又はＺｎＯを６～１２％、及び／又はＭｇＯを２～９％、及び／又はＣａＯを０～３％、及び／又はＳｒＯを０～３％、及び／又はＢａＯを０～３％、及び／又はＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを２０％以下、及び／又はＳｂ２Ｏ３を０～０．５％含有する特徴を有するガラス。
  16. 請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ２Ｏ３を０．５～４％、及び／又はＴｉＯ２を０．３～３％、及び／又はＭｇＯを３～８％、及び／又はＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを１８％以下、含有する特徴を有するガラス。
  17. 請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｌｉ２Ｏを０～１０％、好ましくはＬｉ２Ｏを０～５％であり、より好ましくはＬｉ２Ｏを０～３％、及び／又はＮａ２Ｏを３～１５％、好ましくはＮａ２Ｏを４～１２％、より好ましくはＮａ２Ｏを５～１１％、及び／又はＫ２Ｏを２～１２％であり、好ましくはＫ２Ｏを３～１０％であり、より好ましくはＫ２Ｏを４～９％含有する特徴を有するガラス。
  18. 請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、熱膨張係数α１００／３００℃が８５×１０－７／Ｋ以上、好ましくは９０×１０－７／Ｋ以上、より好ましくは９２×１０－７／Ｋ以上、さらに好ましくは９４×１０－７／Ｋ以上、及び／又は耐水安定性ＤＷがクラス２以上、好ましくはクラス１、及び／又は耐酸安定性ＤＡがクラス２以上、好ましくはクラス１、及び／又は破裂温度が１７０℃以上、好ましくは１８０℃以上、より好ましくは１９０℃以上、さらに好ましくは２００℃以上、及び／又は転移温度Ｔｇが５３０℃以上、好ましくは５３５℃以上、より好ましくは５４０℃以上、さらに好ましくは５４５℃以上、及び／又は気泡度がＡクラス以上、好ましくはＡ０クラス以上とする、及び／又は干渉縞がＣクラス以上、好ましくはＢクラス以上の特徴を有するガラス。
  19. 請求項１～１８の何れか１項に記載のガラスを化学強化して製造されたガラス製品。
  20. 酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５～８０％、Ｂ２Ｏ３を０～１０％、Ａｌ２Ｏ３を０～１０％、ＺｎＯを２～２０％、ＭｇＯを０～１５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを３０％以下、ＴｉＯ２を０～６％、ＺｒＯ２を０～５％、ＣａＯを０～１０％、ＳｒＯを０～１０％、ＢａＯを０～１０％、Ｓｂ２Ｏ３を０～１％含有する特徴を有するガラス製品。
  21. 酸化物基準のモル百分率表示で以下の１０種の場合のうちの１つ以上を満たす特徴を有する請求項２０に記載のガラス製品。
    １）（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＳｉＯ２の値が０．１～０．４、好ましくは０．１２～０．３５、より好ましくは０．１５～０．３２である。
    ２）Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値が０．１～５、好ましくは０．２～３、より好ましくは０．２５～２である。
    ３）Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２の値が０．２～１８、好ましくは０．５～１０、より好ましくは０．５～６である。
    ４）（（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の値が０．０１～０．２、好ましくは０．０２～０．１５、より好ましくは０．０２～０．１である。
    ５）ＭｇＯ／Ｂ２Ｏ３の値が１～２０、好ましくは２～１０、より好ましくは３～８である。
    ６）Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が０．３～６、好ましくは０．４～４、より好ましくは０．５～３である。
    ７）Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２の値が０．００２～０．１、好ましくは０．００５～０．０８、より好ましくは０．００５～０．０６である。
    ８）（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．４～１０、好ましくは０．５～８、より好ましくは１～５である。
    ９）Ｋ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．２～８、好ましくは０．５～５、より好ましくは０．７～３である。
    １０）Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを２５％以下、好ましくは２０％以下、より好ましくは１８％以下、含有する。
  22. 酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５８～７５％、好ましくは６０～７３％、及び／又はＢ２Ｏ３を０．１～１０％、好ましくは０．１～６％、より好ましくは０．５～４％、及び／又はＡｌ２Ｏ３を０．５～８％、好ましくは１～５％、及び／又はＺｎＯを５～１５％、好ましくは６～１２％、及び／又はＭｇＯを１～１０％、好ましくは２～９％、より好ましくは３～８％、及び／又はＴｉＯ２を０．１～６％、好ましくは０．２～５％、より好ましくは０．３～３％、及び／又はＺｒＯ２を０～３％、及び／又はＣａＯを０～５％、好ましくは０～３％、及び／又はＳｒＯを０～５％、好ましくは０～３％、及び／又はＢａＯを０～５％、好ましくは０～３％、及び／又はＬｉ２Ｏを０～１０％、好ましくは０～５％、より好ましくは０～３％、及び／又はＮａ２Ｏを３～１５％、好ましくは４～１２％、より好ましくは５～１１％、及び／又はＫ２Ｏを２～１２％、好ましくは３～１０％、より好ましくは４～９％、及び／又はＳｂ２Ｏ３を０～０．８％、好ましくは０～０．５％含有する特徴を有する、請求項２０に記載のガラス製品。
  23. 熱膨張係数α１００／３００℃が８５×１０－７／Ｋ以上、好ましくは９０×１０－７／Ｋ以上、より好ましくは９２×１０－７／Ｋ以上、さらに好ましくは９４×１０－７／Ｋ以上、及び／又は耐水安定性ＤＷがクラス２以上、好ましくはクラス１、及び／又は耐酸安定性ＤＡがクラス２以上、好ましくはクラス１、及び／又は破裂温度が１７０℃以上、好ましくは１８０℃以上、より好ましくは１９０℃以上、さらに好ましくは２００℃以上、及び／又は転移温度Ｔｇが５３０℃以上、好ましくは５３５℃以上、より好ましくは５４０℃以上、さらに好ましくは５４５℃以上、及び／又は気泡度がＡクラス以上、好ましくはＡ０クラス以上、及び／又は干渉縞がＣクラス以上、好ましくはＢクラス以上という特徴を有する、請求項２０～２２の何れか１項に記載のガラス製品。
  24. ガラス製品の表面応力Ｃｓが６００ＭＰａ以上、好ましくは６２０ＭＰａ以上、より好ましくは６３０ＭＰａ以上、さらに好ましくは６４０ＭＰａ以上、及び／又は応力層深さＤｏＬは３５ｎｍ以上、好ましくは４０ｎｍ以上、より好ましくは４５ｎｍ以上、さらに好ましくは５０ｎｍ以上の特徴を有する、請求項１９～２２の何れか１項に記載のガラス製品。
  25. 請求項１～１８の何れか１項に記載のガラスを用いて製造されたガラスプリフォーム、又は、請求項１９～２４の何れか１項に記載のガラス製品を用いて製造されたガラスプリフォーム。
  26. 請求項１～１８の何れか１項に記載のガラスを用いて製造された光学素子、又は請求項１９～２４の何れか１項に記載のガラス製品を用いて製造された光学素子、又は、請求項２５に記載のガラスプリフォームを用いて製造された光学素子。
  27. 請求項１～１８の何れか１項に記載のガラスを用いて製造された光学機器、又は、請求項１９～２４の何れか１項に記載のガラス製品を用いて製造された光学機器、又は、請求項２５に記載のガラスプリフォームを用いて製造された光学機器、又は、請求項２６に記載の光学素子を用いて製造された光学機器。
  28. 請求項１～１８の何れか１項に記載のガラスを用いて製造されたレンズ金型、又は、請求項１９～２４の何れか１項に記載のガラス製品を用いて製造されたレンズ金型。
  29. 請求項１～１８の何れか１項に記載のガラス、又は、請求項１９～２４の何れか１項に記載のガラス製品の電子装置又は表示装置への応用、又は金属間のパッケージング又はシーリングへの応用。
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