JPH07187707A - 紫外域での高透過率、低熱膨張及び高い化学的安定性を有するホウケイ酸ガラス、その製造方法及びその用途 - Google Patents
紫外域での高透過率、低熱膨張及び高い化学的安定性を有するホウケイ酸ガラス、その製造方法及びその用途Info
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- JPH07187707A JPH07187707A JP6287146A JP28714694A JPH07187707A JP H07187707 A JPH07187707 A JP H07187707A JP 6287146 A JP6287146 A JP 6287146A JP 28714694 A JP28714694 A JP 28714694A JP H07187707 A JPH07187707 A JP H07187707A
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- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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- C03C3/04—Glass compositions containing silica
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- Y10S501/905—Ultraviolet transmitting or absorbing
Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱膨張、粘性、化学的安定性、融解性及び結
晶化安定性が「ホウケイ酸ガラス３．３」に類似し、更
に高紫外線透過性を有するホウケイ酸ガラスを提供す
る。 【構成】 酸化物基準の重量％で、ガラス形成剤＜９６
％、ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3＋Ａｌ2 Ｏ3 ＜９８％、アルカ
リ金属酸化物＞２重量％、Ｋ2 Ｏ：Ｌｉ2 Ｏ＝２：１〜
１：１、アルカリ土類金属酸化物＋ＺｎＯ＜０．３％、
還元剤０．０２５〜２％、非酸化性清澄剤０〜３％の組
成を有するホウケイ酸ガラス。 【効果】 このガラスは、２５４ｎｍの波長及び２ｍｍ
のシート厚さで８０％以上の高い透過率、３．２〜３．
４×１０-6Ｋ-1の熱膨張率α20/300、ＤＩＮ １２ １
１１によるクラス１の耐加水分解性を有し、特にエプロ
ム窓、紫外線電球、光電子増倍管、分光分析装置などの
紫外線透過性材料や紫外線酸化反応器、太陽反応器の紫
外線電球用保護管に適している。
晶化安定性が「ホウケイ酸ガラス３．３」に類似し、更
に高紫外線透過性を有するホウケイ酸ガラスを提供す
る。 【構成】 酸化物基準の重量％で、ガラス形成剤＜９６
％、ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3＋Ａｌ2 Ｏ3 ＜９８％、アルカ
リ金属酸化物＞２重量％、Ｋ2 Ｏ：Ｌｉ2 Ｏ＝２：１〜
１：１、アルカリ土類金属酸化物＋ＺｎＯ＜０．３％、
還元剤０．０２５〜２％、非酸化性清澄剤０〜３％の組
成を有するホウケイ酸ガラス。 【効果】 このガラスは、２５４ｎｍの波長及び２ｍｍ
のシート厚さで８０％以上の高い透過率、３．２〜３．
４×１０-6Ｋ-1の熱膨張率α20/300、ＤＩＮ １２ １
１１によるクラス１の耐加水分解性を有し、特にエプロ
ム窓、紫外線電球、光電子増倍管、分光分析装置などの
紫外線透過性材料や紫外線酸化反応器、太陽反応器の紫
外線電球用保護管に適している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低熱膨張率及び高い化
学的安定性と共に紫外域で高い透過率を有するホウケイ
酸ガラス、その製造方法及びその用途に関する。
学的安定性と共に紫外域で高い透過率を有するホウケイ
酸ガラス、その製造方法及びその用途に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】高い紫外
線透過性を有するガラスは、数多くの用途を有し、例え
ば、エプロム（Eprom ）窓及び紫外線ガラスとして、ま
た光電子増倍管及び分光分析装置中の窓として、更に紫
外線反応器中の紫外線電球の保護管として使用されてい
る。紫外線酸化反応器は、化学的及び／又は生物学的に
最も雑多な方法で汚染された水から汚染物質を減らした
り、除去するために、或いは飲料水を殺菌するのに使用
されている。塩素化炭化水素、ＣＦＣｓ（フロン）、Ａ
ＯＸ又はＢＴＸ（ベンゼン、トルエン、キシレン）など
の化合物の酸化崩壊及び水中でのバクテリアの酸化分解
は、主として波長が２５３．７ｎｍの紫外線照射によっ
て強化される。紫外線酸化反応器の全てのタイプにおい
て例外なく使用されるべき紫外線放射保護管は、従っ
て、２５４ｎｍでの高い紫外線透過率に加え、長期間に
わたって、そして多分高温で水溶液の作用を受けるの
で、非常に優れた化学的安定性を有していなければなら
ない。紫外線酸化反応器は運転中に高温応力を受けるこ
ともあるので、放射保護管は低い熱膨張により達成し得
るできる限り高い耐温度変化性を有さなければならな
い。
線透過性を有するガラスは、数多くの用途を有し、例え
ば、エプロム（Eprom ）窓及び紫外線ガラスとして、ま
た光電子増倍管及び分光分析装置中の窓として、更に紫
外線反応器中の紫外線電球の保護管として使用されてい
る。紫外線酸化反応器は、化学的及び／又は生物学的に
最も雑多な方法で汚染された水から汚染物質を減らした
り、除去するために、或いは飲料水を殺菌するのに使用
されている。塩素化炭化水素、ＣＦＣｓ（フロン）、Ａ
ＯＸ又はＢＴＸ（ベンゼン、トルエン、キシレン）など
の化合物の酸化崩壊及び水中でのバクテリアの酸化分解
は、主として波長が２５３．７ｎｍの紫外線照射によっ
て強化される。紫外線酸化反応器の全てのタイプにおい
て例外なく使用されるべき紫外線放射保護管は、従っ
て、２５４ｎｍでの高い紫外線透過率に加え、長期間に
わたって、そして多分高温で水溶液の作用を受けるの
で、非常に優れた化学的安定性を有していなければなら
ない。紫外線酸化反応器は運転中に高温応力を受けるこ
ともあるので、放射保護管は低い熱膨張により達成し得
るできる限り高い耐温度変化性を有さなければならな
い。
【０００３】紫外線透過ガラスとして石英ガラスは、そ
れ自体非常に安定しているが、高価で且つ加工が難しい
ため、特に優れた加水分解特性に関連した例外的な場合
に限り使用されている。石英ガラスのさらに不利な点
は、熱膨張率が低過ぎるためにセラミック基材（例えば
Ａｌ2 Ｏ3 ）、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金又はモリブデンに
対して融合性が乏しいことである。
れ自体非常に安定しているが、高価で且つ加工が難しい
ため、特に優れた加水分解特性に関連した例外的な場合
に限り使用されている。石英ガラスのさらに不利な点
は、熱膨張率が低過ぎるためにセラミック基材（例えば
Ａｌ2 Ｏ3 ）、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金又はモリブデンに
対して融合性が乏しいことである。
【０００４】最高の化学的安定性と共に、最低の熱膨張
率、従って高い耐温度変化性を有するホウケイ酸ガラ
ス、「ホウケイ酸ガラス３．３」は、市場で公知であ
る。その低い熱膨張率α20/300＝３．３×１０-6Ｋ-1と
高い化学的安定性により、このガラスは例えば実験室装
置、化学器械、配管、継手及び家庭用ガラスの分野で国
際的に際立った位置を占めてきた。それはデュラン（Ｄ
ｕｒａｎ）、パイレックス（Ｐｙｒｅｘ）、ラソサーム
（Ｒａｓｏｔｈｅｒｍ）及びシマックス（Ｓｉｍａｘ）
のような様々な商標名で取引きされ、およそ（重量％
で）ＳｉＯ2 ：８０〜８１％、Ｂ2 Ｏ3 ：１２〜１３
％、Ａｌ2 Ｏ3 ：２〜３％及びＮａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ：４〜
５％の範囲で酷似した化学組成を有している。デュラン
（登録商標）に関しては、ラボラトリー・グラス・カタ
ログ（Laboratory Glass Catalogue）Ｎｏ．５００２０
／１９９１によると、製造業者により重量％でＳｉＯ
2 ：８１％、Ｂ2 Ｏ3 ：１３％、Ａｌ2 Ｏ3 ：２％、Ｎ
ａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ：４％が示されている。しかしながら、
「ホウケイ酸ガラス３．３」は、その組成のために、紫
外線Ｂ（２８０〜３１５ｎｍ）領域において紫外線透過
性が不十分である。約３００ｎｍ未満の波長について
は、たとえＦｅ2 Ｏ3 が非常に少ない原料を用いてその
ガラスが製造されても透過性が不十分である。
率、従って高い耐温度変化性を有するホウケイ酸ガラ
ス、「ホウケイ酸ガラス３．３」は、市場で公知であ
る。その低い熱膨張率α20/300＝３．３×１０-6Ｋ-1と
高い化学的安定性により、このガラスは例えば実験室装
置、化学器械、配管、継手及び家庭用ガラスの分野で国
際的に際立った位置を占めてきた。それはデュラン（Ｄ
ｕｒａｎ）、パイレックス（Ｐｙｒｅｘ）、ラソサーム
（Ｒａｓｏｔｈｅｒｍ）及びシマックス（Ｓｉｍａｘ）
のような様々な商標名で取引きされ、およそ（重量％
で）ＳｉＯ2 ：８０〜８１％、Ｂ2 Ｏ3 ：１２〜１３
％、Ａｌ2 Ｏ3 ：２〜３％及びＮａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ：４〜
５％の範囲で酷似した化学組成を有している。デュラン
（登録商標）に関しては、ラボラトリー・グラス・カタ
ログ（Laboratory Glass Catalogue）Ｎｏ．５００２０
／１９９１によると、製造業者により重量％でＳｉＯ
2 ：８１％、Ｂ2 Ｏ3 ：１３％、Ａｌ2 Ｏ3 ：２％、Ｎ
ａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ：４％が示されている。しかしながら、
「ホウケイ酸ガラス３．３」は、その組成のために、紫
外線Ｂ（２８０〜３１５ｎｍ）領域において紫外線透過
性が不十分である。約３００ｎｍ未満の波長について
は、たとえＦｅ2 Ｏ3 が非常に少ない原料を用いてその
ガラスが製造されても透過性が不十分である。
【０００５】従来、ある特別な構造変化が、その構造に
関係のある不十分な紫外線透過性に決定的な影響を及ぼ
し得るということは、「ホウケイ酸ガラス３．３」に関
する研究開発においては明らかに認識されていなかっ
た。それ故、（重量％で）ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ：７
２．５〜８３％、Ｂ2 Ｏ3 ：０〜１５％、アルカリ金属
酸化物及びアルカリ土類金属酸化物：４〜１６％の組成
のホウケイ酸ガラスが、かなり前にドイツ特許明細書第
７６７，４７６号に公表された。米国特許明細書第３，
２５８，３５２号より、当業者には、（モル％で）Ｓｉ
Ｏ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ＞７５％、Ａｌ2 Ｏ3 ：０
〜２０％、Ｂ2 Ｏ3 ：０〜５０％、Ｌｉ2 Ｏ＋Ｎａ2 Ｏ
＋Ｋ2 Ｏ：０〜２０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋Ｂａ
Ｏ：０〜３０％、ＰｂＯ：０〜２０％を有するガラスが
公知である。特公平４−３３７４１号公報には、（重量
％で）ＳｉＯ2 ：６８〜８２％、Ａｌ2 Ｏ3 ：０．５〜
５％、Ｂ2 Ｏ3 ：１０〜１８％、Ｌｉ2 Ｏ＋Ｎａ2 Ｏ＋
Ｋ2Ｏ：３．５〜８％、ＣａＯ＋ＭｇＯ：０〜３％、清
澄剤：０．０５〜１％を有するガラス組成が記載されて
いる。紫外域で高い透過率を有する「ホウケイ酸ガラス
３．３」型のホウケイ酸ガラスがあるということは、前
記のような従来技術からは推断され得ない。
関係のある不十分な紫外線透過性に決定的な影響を及ぼ
し得るということは、「ホウケイ酸ガラス３．３」に関
する研究開発においては明らかに認識されていなかっ
た。それ故、（重量％で）ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ：７
２．５〜８３％、Ｂ2 Ｏ3 ：０〜１５％、アルカリ金属
酸化物及びアルカリ土類金属酸化物：４〜１６％の組成
のホウケイ酸ガラスが、かなり前にドイツ特許明細書第
７６７，４７６号に公表された。米国特許明細書第３，
２５８，３５２号より、当業者には、（モル％で）Ｓｉ
Ｏ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ＞７５％、Ａｌ2 Ｏ3 ：０
〜２０％、Ｂ2 Ｏ3 ：０〜５０％、Ｌｉ2 Ｏ＋Ｎａ2 Ｏ
＋Ｋ2 Ｏ：０〜２０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋Ｂａ
Ｏ：０〜３０％、ＰｂＯ：０〜２０％を有するガラスが
公知である。特公平４−３３７４１号公報には、（重量
％で）ＳｉＯ2 ：６８〜８２％、Ａｌ2 Ｏ3 ：０．５〜
５％、Ｂ2 Ｏ3 ：１０〜１８％、Ｌｉ2 Ｏ＋Ｎａ2 Ｏ＋
Ｋ2Ｏ：３．５〜８％、ＣａＯ＋ＭｇＯ：０〜３％、清
澄剤：０．０５〜１％を有するガラス組成が記載されて
いる。紫外域で高い透過率を有する「ホウケイ酸ガラス
３．３」型のホウケイ酸ガラスがあるということは、前
記のような従来技術からは推断され得ない。
【０００６】今日まで、低い膨張及び高い化学的安定性
を備えた唯一の高紫外線透過性材料は石英ガラスであ
る。しかしながら、この単成分ガラスは、既に最初に述
べたように、大変高価であり、また複雑な幾何学的寸法
及び許容差では製造困難あるいは製造できない。
を備えた唯一の高紫外線透過性材料は石英ガラスであ
る。しかしながら、この単成分ガラスは、既に最初に述
べたように、大変高価であり、また複雑な幾何学的寸法
及び許容差では製造困難あるいは製造できない。
【０００７】従って、本発明の目的は、熱膨張、粘性、
化学的安定性、融解性及び結晶化安定性で類似した性質
を有する「ホウケイ酸ガラス３．３」型のホウケイ酸ガ
ラスを見い出すことであり、しかしそれは、更に、２５
４ｎｍの波長及び２ｍｍのシート厚さで少なくとも８０
％の高紫外線透過率を有し、ドイツ工業規格ＤＩＮ１２
１１１によるクラス１の良好もしくは非常に良好な耐
加水分解性、３．２〜３．４×１０-6Ｋ-1の線熱膨張率
α20/300を示し、また、特にその優れた紫外線透過性に
関して安定して製造でき、換言すれば、鉄イオン（III
）についての還元条件の僅かな変化が、紫外線透過率
に対して全く、或いは極めて僅かな影響しか及ぼさない
ように製造できるホウケイ酸ガラスを見い出すことにあ
る。
化学的安定性、融解性及び結晶化安定性で類似した性質
を有する「ホウケイ酸ガラス３．３」型のホウケイ酸ガ
ラスを見い出すことであり、しかしそれは、更に、２５
４ｎｍの波長及び２ｍｍのシート厚さで少なくとも８０
％の高紫外線透過率を有し、ドイツ工業規格ＤＩＮ１２
１１１によるクラス１の良好もしくは非常に良好な耐
加水分解性、３．２〜３．４×１０-6Ｋ-1の線熱膨張率
α20/300を示し、また、特にその優れた紫外線透過性に
関して安定して製造でき、換言すれば、鉄イオン（III
）についての還元条件の僅かな変化が、紫外線透過率
に対して全く、或いは極めて僅かな影響しか及ぼさない
ように製造できるホウケイ酸ガラスを見い出すことにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】 上記目的は、酸化物基準で以下の組成 ガラス形成剤 ＜ ９６重量％、 ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ＜ ９８重量％、 アルカリ金属酸化物 ＞ ２重量％、 Ｋ2 Ｏ：Ｌｉ2 Ｏ ２：１〜１：１、 アルカリ土類金属酸化物＋ＺｎＯ ＜ ０．３重量％、 還元剤 ０．０２５〜２重量％、 非酸化性清澄剤 ０〜３重量％ を有する紫外域での高透過率、低熱膨張率及び高い化学
的安定性を有するガラスにより達成される。
的安定性を有するガラスにより達成される。
【０００９】
【発明の作用及び態様】驚くべきことに、公知の「ホウ
ケイ酸ガラス３．３」は、そのアルカリ金属酸化物含有
量を限定することで構造的に変化させることができ、そ
れによってτ25 0nm/2mm ＞８０％の紫外線透過率を可能
にすると同時に、低い熱膨張と高い化学的安定性という
性質の特別な組み合わせを保持できる高紫外線透過性の
母材が得られるということが見い出された。ホウケイ酸
ガラスでは、紫外線吸収剤の一定の不純物含有量におけ
る紫外線透過性は、ＢＯ3 対ＢＯ4 の配位群の割合で決
まってくる。高紫外線透過性は、できるだけ多くのホウ
素原子がボロキソル環（Boroxol rings ）（Ｂ3 Ｏ6 ）
のＢＯ3 構造要素として存在するような構造が必要であ
る。ラマン分光学による幾つかの研究で、そのような配
列だけが高い紫外線透過性を保証することが確立された
ので、この点に関して「ホウケイ酸ガラス３．３」の構
造を改善する試みが行われねばならなかった。
ケイ酸ガラス３．３」は、そのアルカリ金属酸化物含有
量を限定することで構造的に変化させることができ、そ
れによってτ25 0nm/2mm ＞８０％の紫外線透過率を可能
にすると同時に、低い熱膨張と高い化学的安定性という
性質の特別な組み合わせを保持できる高紫外線透過性の
母材が得られるということが見い出された。ホウケイ酸
ガラスでは、紫外線吸収剤の一定の不純物含有量におけ
る紫外線透過性は、ＢＯ3 対ＢＯ4 の配位群の割合で決
まってくる。高紫外線透過性は、できるだけ多くのホウ
素原子がボロキソル環（Boroxol rings ）（Ｂ3 Ｏ6 ）
のＢＯ3 構造要素として存在するような構造が必要であ
る。ラマン分光学による幾つかの研究で、そのような配
列だけが高い紫外線透過性を保証することが確立された
ので、この点に関して「ホウケイ酸ガラス３．３」の構
造を改善する試みが行われねばならなかった。
【００１０】驚くべきことに、そのような構造的最適化
がＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 及びＡｌ2 Ｏ 3 の含有量をほぼ変
えずにＫ2 Ｏ及びＬｉ2 Ｏの量を限定することで成功し
た。実験室試験において、Ｋ2 ＯとＬｉ2 Ｏの比率を約
２：１〜１：１に保ちつつ、Ｋ2 Ｏを２．０〜３．５重
量％、Ｌｉ2 Ｏを１．０〜２．０重量％使用することに
より、改善された紫外線透過性を含め、その本質的な物
理化学的性質において「ホウケイ酸ガラス３．３」に近
いガラスとなることが確定された。熱膨張率は、α
20/300＝３．２〜３．４×１０-6Ｋ-1の範囲に設定され
るべきで、化学的安定性は、加水分解クラス１又は酸性
クラス１と共に、同様に「ホウケイ酸ガラス３．３」に
相当する。溶融及び清澄挙動、高温での粘性、結晶化安
定性及び加工性に関しては、本発明によるガラスは同様
に比較ガラスのデュラン（登録商標）に酷似している。
がＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 及びＡｌ2 Ｏ 3 の含有量をほぼ変
えずにＫ2 Ｏ及びＬｉ2 Ｏの量を限定することで成功し
た。実験室試験において、Ｋ2 ＯとＬｉ2 Ｏの比率を約
２：１〜１：１に保ちつつ、Ｋ2 Ｏを２．０〜３．５重
量％、Ｌｉ2 Ｏを１．０〜２．０重量％使用することに
より、改善された紫外線透過性を含め、その本質的な物
理化学的性質において「ホウケイ酸ガラス３．３」に近
いガラスとなることが確定された。熱膨張率は、α
20/300＝３．２〜３．４×１０-6Ｋ-1の範囲に設定され
るべきで、化学的安定性は、加水分解クラス１又は酸性
クラス１と共に、同様に「ホウケイ酸ガラス３．３」に
相当する。溶融及び清澄挙動、高温での粘性、結晶化安
定性及び加工性に関しては、本発明によるガラスは同様
に比較ガラスのデュラン（登録商標）に酷似している。
【００１１】従って、本発明によるホウケイ酸ガラス
は、（酸化物基準で）ＳｉＯ2 ：７９．０〜８１．０重
量％、Ｂ2 Ｏ3 ：１２．５〜１３．０重量％、Ａｌ2 Ｏ
3 ：２．０〜４．０重量％、Ｋ2 Ｏ：２．０〜３．５重
量％、Ｌｉ2 Ｏ：１．０〜２．０重量％、還元剤：０．
０２５〜２．０重量％及び非酸化性清澄剤：０〜３．０
重量％の組成を有している。
は、（酸化物基準で）ＳｉＯ2 ：７９．０〜８１．０重
量％、Ｂ2 Ｏ3 ：１２．５〜１３．０重量％、Ａｌ2 Ｏ
3 ：２．０〜４．０重量％、Ｋ2 Ｏ：２．０〜３．５重
量％、Ｌｉ2 Ｏ：１．０〜２．０重量％、還元剤：０．
０２５〜２．０重量％及び非酸化性清澄剤：０〜３．０
重量％の組成を有している。
【００１２】τ250nm/2mm ＞８０％という非常に高い紫
外線透過度を達成するには、ガラス中に含まれるＦｅ2
Ｏ3 が僅か約５ｐｐｍ以下となるような鉄が少ない原料
を使用する必要があるということが研究により明らかに
された。Ｆｅ3+をＦｅ2+に還元するあらゆる薬剤が、還
元剤として使用できる。電熱炉における大気中での実験
用溶融体では、還元剤として金属ケイ素をＳｉ約３００
ｐｐｍのオーダーで用いることにより最高の紫外線透過
率が達成された。溶融過程ごとに、その特定の条件に調
和した還元剤の種類と量がここで必要となる。驚くべき
ことに、Ｆｅ3+の還元に必要な酸化還元電位は、本発明
によるガラスの塩基度のせいで、比較的容易に一定に保
たれる。すなわち、８７〜８８％までのτ254nm/1mm
で、エプロムガラスの水準を有する高紫外線透過性は、
溶融技術における変動の影響を比較的受けない。一方で
は、過剰の還元剤は全くではないが望ましくない吸収を
引き起こし、他方、還元されたＦｅ2+は空気に接するに
もかかわらず所望の原子価に維持できる。高い紫外線透
過性のこの安定性は、他のガラスに比べ、大変有利であ
ることを表わしている。
外線透過度を達成するには、ガラス中に含まれるＦｅ2
Ｏ3 が僅か約５ｐｐｍ以下となるような鉄が少ない原料
を使用する必要があるということが研究により明らかに
された。Ｆｅ3+をＦｅ2+に還元するあらゆる薬剤が、還
元剤として使用できる。電熱炉における大気中での実験
用溶融体では、還元剤として金属ケイ素をＳｉ約３００
ｐｐｍのオーダーで用いることにより最高の紫外線透過
率が達成された。溶融過程ごとに、その特定の条件に調
和した還元剤の種類と量がここで必要となる。驚くべき
ことに、Ｆｅ3+の還元に必要な酸化還元電位は、本発明
によるガラスの塩基度のせいで、比較的容易に一定に保
たれる。すなわち、８７〜８８％までのτ254nm/1mm
で、エプロムガラスの水準を有する高紫外線透過性は、
溶融技術における変動の影響を比較的受けない。一方で
は、過剰の還元剤は全くではないが望ましくない吸収を
引き起こし、他方、還元されたＦｅ2+は空気に接するに
もかかわらず所望の原子価に維持できる。高い紫外線透
過性のこの安定性は、他のガラスに比べ、大変有利であ
ることを表わしている。
【００１３】ガラスの清澄は、塩化物、好ましくは塩化
カリウム（ＫＣｌ及び一部少量の塩化ナトリウム；Ｎａ
Ｃｌ）を用いて実施された。清澄剤の選定においては、
非酸化性の薬剤のみが使用され、更に紫外線吸収剤を少
しも含んではならないことにも注意されねばならない。
それ故、例えば、硝酸塩、硫酸塩、Ａｓ2 Ｏ3 、Ｓｂ2
Ｏ3 及びＣｅＯ2 は使えない。
カリウム（ＫＣｌ及び一部少量の塩化ナトリウム；Ｎａ
Ｃｌ）を用いて実施された。清澄剤の選定においては、
非酸化性の薬剤のみが使用され、更に紫外線吸収剤を少
しも含んではならないことにも注意されねばならない。
それ故、例えば、硝酸塩、硫酸塩、Ａｓ2 Ｏ3 、Ｓｂ2
Ｏ3 及びＣｅＯ2 は使えない。
【００１４】
【実施例】以下、実施例を示して本発明について具体的
に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるもので
ないことはもとよりである。
に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるもので
ないことはもとよりである。
【００１５】表１に本発明に係るガラスの組成及び融解
に使われる原料を示す。
に使われる原料を示す。
【表１】
【００１６】原料は、Ｆｅ2 Ｏ3 含有量が少ない非常に
純粋な光学的特性の、石英粉末（シプール（商標、Ｓｉ
ｐｕｒ）又はヨタクオーツ（商標、Ｙｏｔａｑｕａｒｔ
ｚ））、ホウ酸、水酸化アルミニウム、炭酸カリウム、
炭酸リチウム及び塩化物を用いた。融解のために、約１
リットルの容積を有し、石英ガラス製の攪拌器を備えた
るつぼが用いられた。電熱式実験炉中の融解温度は１６
３０〜１６５０℃で、融解時間は約６〜７時間だった。
融解は大気中で従来の方法で行われ、型に流し込まれ、
そして応力が残留しないように冷却された。
純粋な光学的特性の、石英粉末（シプール（商標、Ｓｉ
ｐｕｒ）又はヨタクオーツ（商標、Ｙｏｔａｑｕａｒｔ
ｚ））、ホウ酸、水酸化アルミニウム、炭酸カリウム、
炭酸リチウム及び塩化物を用いた。融解のために、約１
リットルの容積を有し、石英ガラス製の攪拌器を備えた
るつぼが用いられた。電熱式実験炉中の融解温度は１６
３０〜１６５０℃で、融解時間は約６〜７時間だった。
融解は大気中で従来の方法で行われ、型に流し込まれ、
そして応力が残留しないように冷却された。
【００１７】表２には、本発明に係るガラスの重要な物
理化学的性質が、デュラン８３３０により例示されるよ
うな「ホウケイ酸ガラス３．３」と比較されている。
理化学的性質が、デュラン８３３０により例示されるよ
うな「ホウケイ酸ガラス３．３」と比較されている。
【００１８】
【表２】
【００１９】本発明に係るガラスは、増加した紫外線透
過性を除いて、デュランと同じか或いは酷似した性質を
有していることが明らかである。紫外線透過率の比較で
は、紫外線を吸収する不純物で類似した水準が選ばれな
ければならない。このために、デュランを本発明による
ガラスと同じ条件下で、光学的な、すなわち非常に純粋
で、鉄が少ない原料を用いて実験室規模で製造した。従
って、本発明のガラスにおける急増した紫外線透過性は
実際にガラスの構造的最適化によっていると言える。さ
らに表２の比較では、本発明に係るガラスは、より低い
エネルギーでかつより良い品質で製造できるように、よ
り低い粘性を有することがわかる。
過性を除いて、デュランと同じか或いは酷似した性質を
有していることが明らかである。紫外線透過率の比較で
は、紫外線を吸収する不純物で類似した水準が選ばれな
ければならない。このために、デュランを本発明による
ガラスと同じ条件下で、光学的な、すなわち非常に純粋
で、鉄が少ない原料を用いて実験室規模で製造した。従
って、本発明のガラスにおける急増した紫外線透過性は
実際にガラスの構造的最適化によっていると言える。さ
らに表２の比較では、本発明に係るガラスは、より低い
エネルギーでかつより良い品質で製造できるように、よ
り低い粘性を有することがわかる。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、本発明に係るホウケイ酸
ガラスは、従来のホウケイ酸ガラスの主要成分ＳｉＯ
2 、Ｂ2 Ｏ3 及びＡｌ2 Ｏ3 の含有量をほぼ変えずに、
Ｋ2 Ｏ：Ｌｉ2 Ｏの含有比率を２：１〜１：１に保つこ
とで紫外線透過性に対する構造的最適化が行われる。そ
の結果、τ250nm/2mm ＞８０％の高い紫外線透過率を可
能とし、α20/300＝３．２〜３．４×１０-6Ｋ-1の低熱
膨張率を有し、耐加水分解性並びに耐酸性に優れると共
に高い化学的安定性を兼備したホウケイ酸ガラスが得ら
れる。また本発明の方法によれば、このような優れた性
質を有するホウケイ酸ガラスが、Ｆｅ3+還元剤、特に金
属ケイ素を還元剤として用いることにより、その優れた
紫外線透過性に関して安定して製造できる。本発明によ
るホウケイ酸ガラスは、以上のような優れた性質を有す
るため、紫外線酸化反応器中の紫外線電球保護管、エプ
ロム窓、紫外線電球、光電子増倍管、分光分析装置など
の紫外線透過性材料、特に厳しい環境下で使用されるこ
のような紫外線透過性材料や、紫外線酸化反応器や太陽
反応器などの排水処理中の水に浸漬される紫外線電球用
の保護管などとして有利に使用できる。
ガラスは、従来のホウケイ酸ガラスの主要成分ＳｉＯ
2 、Ｂ2 Ｏ3 及びＡｌ2 Ｏ3 の含有量をほぼ変えずに、
Ｋ2 Ｏ：Ｌｉ2 Ｏの含有比率を２：１〜１：１に保つこ
とで紫外線透過性に対する構造的最適化が行われる。そ
の結果、τ250nm/2mm ＞８０％の高い紫外線透過率を可
能とし、α20/300＝３．２〜３．４×１０-6Ｋ-1の低熱
膨張率を有し、耐加水分解性並びに耐酸性に優れると共
に高い化学的安定性を兼備したホウケイ酸ガラスが得ら
れる。また本発明の方法によれば、このような優れた性
質を有するホウケイ酸ガラスが、Ｆｅ3+還元剤、特に金
属ケイ素を還元剤として用いることにより、その優れた
紫外線透過性に関して安定して製造できる。本発明によ
るホウケイ酸ガラスは、以上のような優れた性質を有す
るため、紫外線酸化反応器中の紫外線電球保護管、エプ
ロム窓、紫外線電球、光電子増倍管、分光分析装置など
の紫外線透過性材料、特に厳しい環境下で使用されるこ
のような紫外線透過性材料や、紫外線酸化反応器や太陽
反応器などの排水処理中の水に浸漬される紫外線電球用
の保護管などとして有利に使用できる。
フロントページの続き (72)発明者 トーマス、クロス ドイツ連邦共和国、07743 イエーナ、ヘ ルダーシュトラーセ 28
Claims (6)
- 【請求項１】 酸化物基準で以下の組成 ガラス形成剤 ＜ ９６重量％、 ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ＜ ９８重量％、 アルカリ金属酸化物 ＞ ２重量％、 Ｋ2 Ｏ：Ｌｉ2 Ｏ ２：１〜１：１、 アルカリ土類金属酸化物＋ＺｎＯ ＜ ０．３重量％、 還元剤 ０．０２５〜２重量％、 非酸化性清澄剤 ０〜３重量％ を有することを特徴とする紫外域での高透過率、低熱膨
張及び高い化学的安定性を有するホウケイ酸ガラス。 - 【請求項２】 酸化物基準で以下の組成 ＳｉＯ2 ７９．０ 〜８１．０重量％、 Ｂ2 Ｏ3 １２．５ 〜１３．０重量％、 Ａｌ2 Ｏ3 ２．０ 〜 ４．０重量％、 Ｋ2 Ｏ ２．０ 〜 ３．５重量％、 Ｌｉ2 Ｏ １．０ 〜 ２．０重量％、 還元剤 ０．０２５〜 ２．０重量％、 非酸化性清澄剤 ０ 〜 ３．０重量％ を有することを特徴とする請求項１に記載のホウケイ酸
ガラス。 - 【請求項３】 汚染物としての酸化鉄の最大含有量が５
ｐｐｍ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】 ２５４ｎｍの波長及び２ｍｍのシート厚
さで少なくとも８０％の透過率、３．２〜３．４×１０
-6Ｋ-1の線熱膨張率α20/300、及びドイツ工業規格ＤＩ
Ｎ １２ １１１によるクラス１の耐加水分解性を有す
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】 Ｆｅ3+還元剤、特に金属ケイ素を還元剤
として用いてガラスを製造することを特徴とする請求項
１乃至４のいずれか一項に記載のホウケイ酸ガラスの製
造方法。 - 【請求項６】 約２５０ｎｍ以下の波長域における石英
ガラス代用品として、特に紫外線電球、紫外線酸化反応
器中の紫外線電球保護管の製造用、及びエプロム窓、光
電子増倍管、分光分析装置又は太陽反応器用の紫外線透
明材料として用いる、請求項５に記載の方法により製造
された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のホウケイ
酸ガラスからなる紫外線透過性材料。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4338128.6 | 1993-11-08 | ||
| DE4338128A DE4338128C1 (de) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | Borosilikatglas mit hoher Transmission im UV-Bereich, niedriger Wärmeausdehnung und hoher chemischer Beständigkeit, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07187707A true JPH07187707A (ja) | 1995-07-25 |
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| JP6287146A Pending JPH07187707A (ja) | 1993-11-08 | 1994-10-28 | 紫外域での高透過率、低熱膨張及び高い化学的安定性を有するホウケイ酸ガラス、その製造方法及びその用途 |
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| JP (1) | JPH07187707A (ja) |
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| FR (1) | FR2712281B1 (ja) |
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| IT (1) | IT1267475B1 (ja) |
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| JP2011032162A (ja) * | 2009-08-04 | 2011-02-17 | Schott Ag | 低減されたホウ素含有量を有する高紫外線透過性ホウケイ酸ガラス |
| WO2017014066A1 (ja) * | 2015-07-17 | 2017-01-26 | 日本電気硝子株式会社 | 医薬容器用ホウケイ酸ガラス |
| WO2017163963A1 (ja) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 旭硝子株式会社 | 紫外線透過ガラス、紫外線照射装置および紫外線殺菌装置 |
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| US20080218755A1 (en) * | 2007-03-08 | 2008-09-11 | Atmel Corporation | Semiconductor uv absorptive photometric cells |
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1994
- 1994-09-09 GB GB9418229A patent/GB2283487B/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-10-27 IT IT94TO000867A patent/IT1267475B1/it active IP Right Grant
- 1994-10-28 JP JP6287146A patent/JPH07187707A/ja active Pending
- 1994-11-02 US US08/333,369 patent/US5547904A/en not_active Expired - Fee Related
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