JPH07121814B2 - トープされた石英ガラス - Google Patents

トープされた石英ガラス

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JPH07121814B2
JPH07121814B2 JP5300799A JP30079993A JPH07121814B2 JP H07121814 B2 JPH07121814 B2 JP H07121814B2 JP 5300799 A JP5300799 A JP 5300799A JP 30079993 A JP30079993 A JP 30079993A JP H07121814 B2 JPH07121814 B2 JP H07121814B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルカリ土類酸化物を含
有するドープされた石英ガラスに関する。この石英ガラ
スは、例えば低負荷電球用管球などの電球部品の製造に
使用される。
【０００２】
【従来の技術】本発明による石英ガラスはいわゆる“軟
質”の石英ガラスを対象とする。即ちそれは純粋な石英
ガラスよりも粘度の低い石英ガラスを意味する。それと
いうのもかなりの使用目的にとって石英ガラスの熱膨張
率が極めて僅かであることは望ましいが、しかし常に高
い粘度と結び付き易い高い耐熱性に重点をおくものであ
ってはならないからである。軟質の石英ガラスの利点は
高粘度の石英ガラスよりも加工が容易であり、エネルギ
ーを節約できることである。通常軟質の石英ガラスの特
性は、純度９９．９９モル％のＳｉＯ2を出発物質とす
る高純度の石英ガラスに若干量のアルカリ酸化物及びア
ルカリ土類酸化物並びに若干量のＡｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2及
び／又はＺｒＯ2の付加混入物をドープすることにより
得られる（欧州特許第１９３２７号明細書参照）。これ
らの成分を計量した混合物と若干の混入物（＜０．５モ
ル％）によって、アルカリ酸化物の他に３％のＢ2Ｏ
3 、残りＳｉＯ2を含有する公知の著しく高度にドープ
されたバイコールガラスが示すような粘度が達成され
る。
【０００３】上記の石英ガラスの欠点は、アルカリ酸化
物が高温ではガラス溶融物を蒸発させる傾向があり、従
って火炎中で加工した場合一層粘度を高めることであ
る。更にアルカリ酸化物の含有分はある種の使用に際し
て、例えば高い純度又は電気絶縁性が要求される場合に
は問題となる。即ち例えば放電灯の管球として製造する
場合プラズマを著しく汚染し、また高負荷白熱電球の場
合アルカリイオンの帯電粒子により横方向の放電が生じ
かねない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、この
ような問題を生じることなく更に加工することのできる
粘度の低い石英ガラスを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は、ドーパント
としてアルカリ土類酸化物及び同時に酸化ホウ素を全量
で０．８重量％まで含んでいる石英ガラスにより解決さ
れる。
【０００６】本発明による石英ガラスは極く僅かに、即
ち他のドーパントの１／３以下のアルカリ酸化物を使用
するに過ぎない。特にアルカリ酸化物を全く使用しない
ことも可能である。この種の石英ガラスは電球の製造に
際して最良の特性を示す。
【０００７】驚くべきことにはアルカリ土類酸化物と酸
化ホウ素を組み合わせることが重要であることが判明し
た。アルカリ土類酸化物も酸化ホウ素も共に石英ガラス
の粘性を低下させる。この両酸化物を組み合わせること
による利点は、アルカリ土類酸化物により惹起される石
英ガラスの高い結晶化傾向を酸化ホウ素が阻止すること
である。両成分を１化合物として、即ち化学量論的割合
で、有利には１種又は数種のアルカリ土類ホウ酸塩とし
て添加することにより特別な利点が得られる。即ちそれ
により遊離Ｂ2Ｏ3の過剰化を回避することができる。そ
の結果製造時に不所望の高い粘度をもたらすＢ2Ｏ3の蒸
発によるドーパントの浪費は全く生じない。この種のガ
ラスの結晶化耐性は公知のドープされた石英ガラスのそ
れに類似するものである。
【０００８】ドーパントとしてはカルシウム、バリウ
ム、ストロンチウム及び／又はマグネシウムのホウ酸塩
が特に適していることが判明した。ドーパントの全分量
は０．８重量％までが有利である。それ以上の分量では
結晶化傾向が助長されるため適していない。また最小含
有量は０．０５重量％である。それ以下では粘度の十分
な低下が生じない。
【０００９】石英ガラスの加工性を改善するために他の
ドーパント、特にＡｌ2Ｏ3を若干量（例えば０．１重量
％）混入してもよい。
【００１０】
【実施例】本発明を図面及び実施例に基づき以下に詳述
する。
【００１１】図１ないし図３に粘度（ｄＰａｓ）を数種
のガラスの温度（℃で）の関数として記載する。
【００１２】例 １ この石英ガラスは０．２５％のＢａＢ2Ｏ4 （ＢａＯ×
Ｂ2Ｏ3 の酸化物の構成に相当する）、残り純度９９．
９９％のＳｉＯ2 からなる。このガラス（実線の曲線で
示されている）はバイコール（ＶＹＣＯＲ）ガラス（一
点鎖線の曲線）の粘度経過に極めて類似するものであ
る。もちろん結晶化は生じるが、しかし１２００〜１５
００℃の温度域内でのことであり、この温度域を迅速に
経過させることによって製品に欠陥をもたらすことはな
い。１０００℃以下の温度で電球（白熱電球又は放電
灯）の管球に製造した場合、結晶化傾向は数百時間空気
中に曝されても阻止される。熱膨張係数は０．６×１０
-6／Ｋである。
【００１３】例 ２ この石英ガラスは０．５％のＢａＣａＢ4Ｏ8（ＢａＯ×
ＣａＯ×２Ｂ2Ｏ3 の酸化物の構成に相当する）、残り
ＳｉＯ2 からなる。このガラスは図１に破線の曲線が示
すように若干粘度経過が“短い”。
【００１４】例 ３ この石英ガラスは０．１５％のＢａＢ2Ｏ4 （ＢａＯ×
Ｂ2Ｏ3 の酸化物の構造に相当する）、残りＳｉＯ2 か
らなる。このドーピングは若干高い緩和温度でバイコー
ルガラスの極く僅かに上の粘度経過をたどる（図２参
照）。結晶化実験ではこのガラスは極く弱く失透するに
過ぎないことを示した。このガラスの結晶化傾向はバイ
コールガラスのそれよりも僅かである。
【００１５】例 ４ バリウムのメタホウ酸塩（ジホウ酸塩）（例１及び例
３）の他にテトラホウ酸塩ＢａＢ4Ｏ7 （ＢａＯ×２Ｂ2
Ｏ3 の酸化物構成）も適している。
【００１６】その他の例 ホウ酸塩バリウムの他に好適なアルカリ土類酸化物とし
ては、特にカルシウム、ストロンチウム、マグネシウム
のメタ−又はテトラホウ酸塩及びそれらの混合ホウ酸
塩、特に例２に相当するホウ酸塩バリウムとのホウ酸塩
混合物がある。図３には他の特に適したドープされた石
英ガラス溶融物の粘度が示されている。その際石英ガラ
スのドーパント濃度はそれぞれ ０．５０％（ＣａＯ×ＭｇＯ×ＢａＯ×３Ｂ2Ｏ3 ） ０．４５％（ＣａＯ×ＢａＯ×２Ｂ2Ｏ3 ） ０．５０％（ＣａＯ×Ｂ2Ｏ3 ） である。
【００１７】若干量添加することのできる他のドーパン
トとしては例えばＡｌ2Ｏ3 及びアルカリ酸化物があ
る。しかし後者は全量でアルカリ土類酸化物及び酸化ホ
ウ素の全量の最大でも１／３に相当するに過ぎない。
【００１８】ここに記載するガラスの最高使用温度は約
９００℃までが実証されている。
【００１９】軟質の石英ガラスは有利には全量で０．８
重量％までのアルカリ土類酸化物と酸化ホウ素の化学量
論的化合物を含んでいる。有利な含有量の下限は０．０
５重量％である。
【００２０】しかし原理的にはドーパント用出発物質と
してホウ酸塩ではなく酸化物を使用することも可能であ
る。その際個々の分量を化学量論的に互いに適合させる
のがよい。
【００２１】加工はそれ自体公知の方法で行われる。例
えば欧州特許第１９３２７号明細書に記載されている方
法を用いる。その際ガラスを水素／ヘリウム雰囲気中で
溶融するが、珪砂としてホウ酸塩を混入したＩＯＴＡ
（米国ユニミン（ＵＮＩＭＩＮ）社の登録商標）砂を使
用するとよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】バイコールガラスと例１及び例２のドープされ
た石英ガラス溶融物の粘度を比較した図。
【図２】バイコールガラスと例３のドープされた石英ガ
ラス溶融物の粘度を比較した図。
【図３】バイコールガラスとその他の例のドープされた
石英ガラス溶融物の粘度を比較した図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウエルナー ワイス ドイツ連邦共和国 86391 シユタツトベ ルゲン ウルメンヴエーク 26 (72)発明者 ゲルハルト ワーグナー スイス国 3900 ブリーク テルマーヴエ ーク 14

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ドーパントとしてアルカリ土類酸化物及
    び酸化ホウ素を全量で０．８重量％まで含んでいること
    を特徴とするドープされた石英ガラス。
  2. 【請求項２】 少なくともこのドーパントの一部がホウ
    酸塩として石英ガラスに添加されることを特徴とする請
    求項１記載の石英ガラス。
  3. 【請求項３】 アルカリ土類酸化物としてＢａＯ、Ｓｒ
    Ｏ、ＣａＯ及び／又はＭｇＯを使用することを特徴とす
    る請求項１記載の石英ガラス。
  4. 【請求項４】 電球部品の製造に使用されることを特徴
    とする請求項１ないし３の１つに記載の石英ガラス。
JP5300799A 1992-12-07 1993-11-08 トープされた石英ガラス Expired - Lifetime JPH07121814B2 (ja)

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JPH06199538A JPH06199538A (ja) 1994-07-19
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