JPH06199540A - タングステンとの封止形成可能な高耐薬品性及び高耐熱性ホウケイ酸ガラス - Google Patents
タングステンとの封止形成可能な高耐薬品性及び高耐熱性ホウケイ酸ガラスInfo
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- JPH06199540A JPH06199540A JP5230808A JP23080893A JPH06199540A JP H06199540 A JPH06199540 A JP H06199540A JP 5230808 A JP5230808 A JP 5230808A JP 23080893 A JP23080893 A JP 23080893A JP H06199540 A JPH06199540 A JP H06199540A
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Abstract
K-1の熱膨脹率、DIN 12111 によるクラス1の耐加水分
解性、DIN 52326 による 240℃以上のTK100 値を有
し、タングステンとの封止形成可能な高耐薬品性ホウケ
イ酸ガラスを提供する。 【構成】 酸化物基準(重量%表示)でSiO2:70〜78、
B2O3:9 〜12、Al2 O3:1.5 〜 4、Li2O:0 〜 4、Na
2O:1 〜 5、K2O :1 〜 5、Σアルカリ金属酸化物:5
〜 7、MgO :0 〜 3、CaO :1 〜 3、BaO +SrO :0 〜
2、ZnO :0 〜 2、ZrO2:0.5 〜 3、Σアルカリ土類金
属酸化物+ZnO +ZrO2:6 〜10及び必要に応じて慣用量
の清澄剤を含有する。K2O :Na2O 比>1で、CaO を除き
アルカリ土類金属酸化物を含有しないことが好ましい。
紫外線透過率を減少させるために 1.5重量%以下のTiO2
を含有できる。非常な高温に付されるランプのランプガ
ラスや耐燃性安全ガラスとして特に有用である。
Description
形成可能な高耐薬品性及び高耐熱性ホウケイ酸ガラスに
関し、さらにそれらの高温に付されるランプ用のランプ
ガラス及び耐燃性安全ガラスとしての用途にも関する。
は高い耐熱衝撃性を有するホウケイ酸ガラスで作製され
ている。それらの大きな加工範囲(「長い」)のため
に、高温(700℃程度)でのみ軟化され得るこれらの
(「強硬な」)ガラスはプレス機械上でのあるいは裸火
による加工(ランプの前)に非常に適している。ガラス
が非常に高い周囲温度に耐えねばならないような使用位
置、例えばフラッシュガンの管あるいはオーブンの窓な
どにおいては、特に高い使用温度が望まれる。
イ酸ガラスはまた大きな硬さ、良好な表面品質、良好な
耐薬品性及び改善された絶縁性能により識別される。給
電線がガラスに挿通されたときに何ら問題を生じないよ
うに、ガラスの膨脹挙動はタングステンのそれと調和さ
れる。これまでに知られているこのタイプのガラスは、
例えば、プフェンデル(Pfaender)著、ショット・ガラ
スガイド(SCHOTT Guide to Glass )、ファン・ノスト
ランド・ラインホルド社(van Nostrand Reinhold Comp
any )、ニューヨーク、1983年(ISBN 0−4
42−27435−1)、第110頁に列挙されてい
る。より最近のガラスとしては、例えば特公平4−33
741号に、68〜82重量%のSiO2 、0.5〜5
重量%のAl2 O3 、10〜18重量%のB2 O3 、
3.5〜8重量%のNa2 O+K2 O+Li2 O、0〜
3重量%のCaO+MgO、0.06〜1重量%の清澄
剤の組成を有するガラスが記載されている。しかしなが
ら、ランプの使用温度が増大すると、特に高温に付され
るランプや非常に長い発熱期間の場合には、ガラスの安
全率が間断なく低下するという結果を生ずる。従って、
これらのガラスに改善された耐熱性を付与するようにさ
らに開発することが望まれる。
は、非常に高いガラス転移温度を有し、アニール温度が
570℃以上であるホウケイ酸ガラスを見い出すことに
ある。さらに、これらのガラスは通常の溶融装置で製造
することが可能でなければならず、即ち、加工温度VA
は1285℃以下でなければならず、加工範囲(加工温
度VA と軟化点EW との間の温度差)は少なくとも35
0℃でなければならず、タングステンとの封着が可能で
なければならず、電気絶縁性が良好(少なくとも240
℃のTK10 0 )でなければならず、またガラスは良好も
しくは非常に良好な耐薬品性を有するべきである。さら
に本発明の目的は、前記のようなガラスを用いたランプ
ガラス及び耐燃性安全ガラスを提供することにある。
に、本発明によれば、酸化物基準で以下の組成 SiO2 70〜78重量%、B2 O3 9〜12重量%、 Al2 O3 1.5〜4重量%、Li2 O 0〜4重量%、 Na2 O 1〜5重量%、K2 O 1〜5重量%、 ΣNa2 O+K2 O+Li2 O 5〜7重量%、 MgO 0〜3重量%、CaO 1〜3重量%、 BaO+SrO 0〜2重量%、ZnO 0〜2重量%、 ZrO2 0.5〜3重量%、 ΣMgO+CaO+BaO+SrO+ZnO+ZrO2 6〜10重量% 及びさらに必要に応じて慣用量の清澄剤を含有し、57
0℃より高いガラス転移温度、3.95〜4.5×10
-6K-1の熱膨脹率、DIN 12111によるクラス1
の耐加水分解性、及びDIN 52326による少なく
とも240℃のTK100 値を有し、タングステンとの封
止形成可能な高耐薬品性ホウケイ酸ガラスが提供され
る。本発明に係るホウケイ酸ガラスは、特に高温に付さ
れるランプ用のランプガラス、あるいはオーブンの窓ガ
ラス等に用いられる耐燃性安全ガラスなどとして有用で
ある。
78重量%のSiO2 を含有する。SiO2 含量が78
重量%を超えると、ガラスの加工が困難になり、加工温
度VA が受け入れ難いものになる。ここで加工温度VA
とは、ガラスの粘度が104 dPasとなる温度(℃)
を意味する。SiO2 含量が70重量%未満では、ガラ
スの熱膨脹が、ガラスを挿通しているタングステン金属
への封着をもはや確保できなくなる程増大する。73〜
75重量%のSiO2 含量が特に好ましい。
性を達成するために、ガラスは9〜12重量%のB2 O
3 含量を有する。B2 O3 含量が上記範囲内にあれば、
フラックスとしてガラスの溶融を容易にする。これらの
ガラスのAl2 O3 含量は1.5〜4重量%の範囲内に
ある。もしAl2 O3 含量が上記範囲より高ければ、加
工温度が受け入れ難い程増大し、相分離の傾向が増大す
る。一方、Al2 O3 含量が1.5重量%の下限未満に
低下すると、失透傾向が著しく増大する。特に好ましい
結果は2〜3重量%のAl2 O3 含量で得られる。
重量%の合計量で存在すべきである。これらは、ガラス
の良好な溶融性を達成し、かつ熱膨脹率を修正するため
のフラックスとして供し、この範囲外では所望の値は得
られない。Na2 O含量及びK2 O含量はそれぞれ1〜
5重量%の範囲内であるべきである。ガラスはさらに0
〜4重量%のLi2 Oを含有し得るが、Li2 O−フリ
ーのガラスが好ましい。1〜3重量%のNa2 O及び3
〜5重量%のK2 O含量がさらに好ましい。さらに、K
2 OとNa2 Oの重量比が1より大きければ、ガラスの
絶縁性が増大することが見い出された。従って、このよ
うな重量比とすることが好ましい。
はさらに0〜3重量%のMgO、1〜3重量%のCaO
及び0〜2重量%のBaOを含有する。BaOの全量あ
るいは幾らかはまたSrOで置換することができる。ア
ルカリ土類金属酸化物に加えて、ガラスはさらに0〜2
重量%のZnO及び0.5〜3重量%のZrO2 を含有
する。ZrO2 は耐薬品性を改善するが、その含量は3
重量%を超えるべきではない。さもなくば、そのような
ガラスは溶融残存物なしには溶融困難となるからであ
る。アルカリ土類金属酸化物+ZnO+ZrO2 の合計
含量は6〜10重量%の範囲内にあるべきである。この
範囲未満の値では、所望の高い転移温度がもはや得られ
なくなり、一方、上記範囲を超えた値では、特にMgO
及びBaOが使用されれば相分離が起こり得、従って使
用に適したガラスを得ることができなくなる。従って、
アルカリ土類金属酸化物は酸化カルシウムを除き全く含
有しないことが好ましい。酸化カルシウムは好ましくは
2〜3重量%の量で用いられる。好ましくはZnOは1
〜2重量%の量で、ZrO2 は2〜3重量%の量で用い
られる。
に高い温度に付されるランプ用のランプガラスとしての
使用である。これらのランプは殆ど著しい量の紫外線を
放射する。この紫外線が望ましくない場合には、1.5
重量%以下、好ましくは0.5〜1重量%の量のTiO
2 をガラスに添加することができ、それによって透過す
る紫外線を著しく減少させることができる。非常に高い
温度に耐える能力により、このガラスのさらに好適な用
途としては、防火性窓ガラスなどにおける耐燃性安全ガ
ラスとしての用途が挙げられる。また、ガラスはAs2
O3 、Sb2 O3 、CeO2 、NaCl、CaF2 ある
いはNaFなどの慣用の清澄剤により清澄できる。清澄
剤は、使用する清澄剤の量及びタイプに応じて、最終ガ
ラス中に0.05〜1重量%の量で含まれるようにす
る。
具体的に説明する。慣用の原材料を1620℃で溶融
し、ガラス材料をこの温度で1.5時間清澄し、引き続
いて溶融物を1550℃で30分間攪拌して均質化する
ことにより42の種々の組成のガラスを製造した。41
のガラスの組成(重量%表示)を表1に、これらのガラ
スの物性を表2に示す。
6〜41のガラスは本発明による組成を有し、No.1
〜3,5〜24,26,28及び35のガラスは比較例
である。表1及び表2から明らかなように、本発明によ
る組成範囲から僅かに外れても本発明に係るガラス系は
相分離し易くなり、あるいは所望の物性値からずれ易く
なることがわかる。ガラスNo.41については、DI
N(ドイツ工業規格)12116による耐酸性及びDI
N 52322(ISO 695)による耐アルカリ性
についても試験した。いずれの場合も、ガラスは耐酸及
び耐アルカリでクラス1であった。また、本発明に係る
ガラスは、DIN 12111による耐加水分解におい
てもクラス1であるので、高い耐薬品性のガラスである
ことは明らかであり、そのため化学装置の構造におい
て、例えばオーブンの窓などに使用可能である。
示すために、実施例No.41を、SiO2 含量を0.
5重量%だけ下げ(従って73.7重量%)その代りに
0.5重量%のTiO2 を添加して繰り返し実施した。
波長296.7nm、サンプル厚さ1mmでの紫外線の
透過率は、No.41のガラス(TiO2 添加なし)に
ついては58.5%であったが、0.5重量%のTiO
2 を添加した後では11.5%に低下した。スペクトル
の可視領域における透過率は実質的に変化しなかった。
ガラスは、非常に高いガラス転移温度(570℃より高
い)を有し、また1285℃以下の加工温度を有し、し
かも加工範囲(加工温度と軟化点との温度差)が350
℃以上であり、3.95〜4.5×10-6K-1の熱膨脹
率を有し、タングステンとの封着が可能であると共に、
耐熱性、電気絶縁性にも優れている(DIN 5232
6によるTK100 値が240℃以上)。さらに、耐加水
分解性、耐酸性、耐アルカリ性等の耐薬品性にも優れて
いる。従って、本発明に係るホウケイ酸ガラスは、高温
に付されるランプ用のランプガラスや耐燃性安全ガラス
などの用途に特に好適に用いることができる。また、T
iO2 の添加によってこのような用途における紫外線放
射を著しく低減することができる。
Claims (6)
- 【請求項1】 酸化物基準で以下の組成 SiO2 70〜78重量%、B2 O3 9〜12重量%、 Al2 O3 1.5〜4重量%、Li2 O 0〜4重量%、 Na2 O 1〜5重量%、K2 O 1〜5重量%、 ΣNa2 O+K2 O+Li2 O 5〜7重量%、 MgO 0〜3重量%、CaO 1〜3重量%、 BaO+SrO 0〜2重量%、ZnO 0〜2重量%、 ZrO2 0.5〜3重量%、 ΣMgO+CaO+BaO+SrO+ZnO+ZrO2 6〜10重量% 及びさらに必要に応じて慣用量のAs2 O3 、Sb2 O
3 又はNaClなどの清澄剤を含有し、570℃より高
いガラス転移温度、3.95〜4.5×10-6K-1の熱
膨脹率、DIN 12111によるクラス1の耐加水分
解性、及びDIN52326による少なくとも240℃
のTK100 値を有し、タングステンとの封止形成可能な
高耐薬品性ホウケイ酸ガラス。 - 【請求項2】 以下の組成 SiO2 73〜75重量%、B2 O3 9〜12重量%、 Al2 O3 2〜3重量%、Na2 O 1〜3重量%、 K2 O 3〜5重量%、CaO 2〜3重量%、 ZnO 1〜2重量%、ZrO2 2〜3重量%、 ΣCaO+ZnO+ZrO2 >6重量% を有する請求項1に記載のホウケイ酸ガラス。
- 【請求項3】 K2 O/Na2 O重量比>1であること
を特徴とする請求項1又は2に記載のホウケイ酸ガラ
ス。 - 【請求項4】 1.5重量%以下のTiO2 を含有する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載
のホウケイ酸ガラス。 - 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の
ホウケイ酸ガラスを用いた高温に付されるランプ用のラ
ンプガラス。 - 【請求項6】 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の
ホウケイ酸ガラスを用いた耐燃性安全ガラス。
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