JPS5999653A - タングステン−ハロゲン電球用のガラス包囲体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 の包囲体として用いるのに適切なガラスに関する。

タングステン−ハロゲン電球は長年欧州自動車業界で採
用されてきており、最近では米国の自動車市場にも浸透
し始めた。この電球は、従来自動車業界で用いられてい
るシールトビーム形電球と比較して少くとも４つの実用
的な長所を有する。即ち、＋１）発光の白色度合が高い
、（２）従来の電球よりも大きさをはるかに小さくする
ことができ、しかも従来の電球と同等のもしくは従来の
電球よりも多い光量を生じる、（３）電球の寿命期間を
通じて照明強度が実質的に一定である、（４）従来の白
熱電球よりも実用寿命が長い、という長所がある。

しかし、タングステン−ハロゲン電球は標準的白熱電球
よりもはるかに高い温度で発光するから、この電球用の
包囲体として用いられるガラスはこのような高温で熱的
に安定であり寸法変形を示さないものでなければならな
い。この電球用の包囲体は溶融石英と９６％のシリカガ
ラスとの組成物から製造されているが、それはこれらの
組成物が電球発光温度よりもはるかに高い歪み点と熱安
定性を示すからである。しかし、これらのガラスは成形
および電球製造作用が非常に困難であり、またこれらの
ガラスの熱膨張率は非常に低いから電球内へ引込線を導
入するのに特殊な密封技法を必要とする。

従って、電球包囲体の量産に適切な溶融および成形特性
を示し同時にこの用途に必要な化学的物理的性質を示す
ガラス組成物を組成するための研究がなされている。こ
の研究の多（はアルカリ土類金属アルミノ珪酸塩系のガ
ラス組成物を中心としている。タングステン−ハロゲン
電球包囲体はガラス管の部分から製造するのが最も経済
的であるがら、ベロ（　Ｖｅｌｌｏ　）高速管引出し法
を用い得るような熱安定性と粘度パラメータを示すガラ
スがこの用途に最も望ましい。このようなガラスとして
は、少くとも５０，０００ポアズの液相線での粘度、好
ましくは６０，０００ポアズの液相線での粘度、および
１１３０℃以下の液相線温度を示すガラスが挙げられる
。これらのガラスは、その液相線温度に、またはそれよ
り幾分低い温度に供された時に比較的長い期間にわたっ
て失透を示さない（熱安定性）ものでなければならず、
ガラスの歪み点は少くとも６６５℃であり、熱膨張率（
０°乃至３００°Ｃ）は約４２Ｘ１０’／’Ｃ乃至４５
Ｘ１０’／’Ｃであるようなガラスである。

前記の分野における先行技術としては、米国特許第３，
４９６，４０１号、３　、　７９８　、　４９１号、第
３。

９７８　、　３６２号、第４，０６０，４２３号、第４
，２５５，１９８号、第４　、　３０２　、　２５０号
、欧州特許出願第００１９８５０号、Ｕ．　Ｋ．特許出
願Ｇ　Ｂ　２，０６０，６０２　Ａ号等が挙げられるが
、これらはいずれも完全に満足できるものではない。

本発明者はタングステンーハロゲン電球用の包囲体とし
て用いるのに適切なアルカリ土類金属アルミノ珪酸塩系
のガラスについて研究した結果、カルシウムまたはマグ
ネシウムあるいはその両方をバリウムで置換するとガラ
ス粘度な減少させることなく液相線温度を有意的に下げ
得ることを見い出した。不都合なことに、バリウムを添
加するとガラスの熱膨張率が上カル。シカし、ＭｇＯ−
ＣａＯ−ＢａＯ母材の個々のレベルケ注意深く制御する
ことによって、全般的にＭｇＯ−ＣａＯ−ＢａＯ−Ａ１
２０３−　Ｂ２Ｏ３−５ｉＯｚ基礎系に包含されるアル
カリ金属酸化物を実質的に含まない組成物からの前記の
物理的化学的性質を満たすガラスを製造することができ
る。

またアルカリ土類金属アルミノ珪酸塩ガラスの分野に関
する本発明者の研究により、亜鉛を添加すると、特にカ
ルシウムを亜鉛で置換することによって亜鉛を添加する
と、液相線粘度を大幅に減じることなくガラスの熱膨張
率を下げ得ることが判った。従って、Ｂａ０とＺｎＯを
注意深く組合せることにより、粘度を大幅に減じること
な（ガラスの液相線温度を下げて改良された液相線−粘
度関係を得ることができ、また熱膨張率を所望の範囲内
に保つことができろ。こうすれば、ＢａＯとＺｎＯとの
組合せにより、ガラスの性質を種々変化させることが可
能になり、また使用可能なガラスの組成範囲が広（なる
。

前記のようにベロ法によって管状に成形されろガラスに
ついては熱安定性と粘度に関する条件が非常に厳しく、
またタンクステンーハロゲン電球の発光温度は非常に高
くその密封条件も臨界的であるから、ＭｇＯ−ＣａＯ−
ＢａＯ−Ａ１２０３−　Ｂ２Ｏ３−５ｉＯｚ系の極めて
限られた範囲の組成物だけがこの用途のガラスとして使
用可能である。ＺｎＯを添加することにより、基碇組成
の範囲がわずかに広がり、ガラスの性質を調整する余裕
が若干得られる。

本発明によれば、実質的にアルカリ金属酸化物を含まず
、酸化物に基づく重量７ｏで表わして ５ｉ０２５６−５９ ＡＩＪ２０３１６−１７ ８２０３　　　　４．５−５．２５ Ｃａ０　　　　７．５−９．２　： Ｍｇ０　　　　　　５．５−６．２５ ａ０５−９ からなる組成物から、１１３０℃以下の液相線温度、少
くとも５０，０００ポアズの液相線での粘度、優れた熱
安定性、少くとも６６５℃の歪み点および約４２Ｘ１０
’／℃乃至４６×１０７℃の熱膨張率（ｏ’乃至３００
　’Ｃ）を示すガラスを製造できる。前記の組成に４重
量％までのＺｎＯを含めた場合には、ガラスは５ｉＯｚ
　　　　　５４−５９ に７！ｚｏ３１５．５−１７．５ ８２０３　　　３．７５−５．５ Ｃａ０　　　　　６−９．２５ Ｍｇ０　　　　　４−６．２５ Ｂａ０　　　　　５−１１ Ｚｎ０　　　　　　４まで からなろ。ＺｎＯはガラスの歪み点ケ下げる効果を有す
るから、最高約４％まで添加できる。

上記の両組酸において、５ｉ０２＋　Ａｌ２Ｏ３の合計
は本発明の組成物の粘度、歪み点および熱膨張率を固定
するのに重要である。例えば、Ｓ　ｉ０２＋　Ａｌ　２
０３の値が低いと全般に低い歪み点を示すガラスが生じ
る。また５ｉＯｚ　＋　Ａｌ２Ｏ３のレベルが高すぎろ
と溶融困難になるような高い粘度のガラスが生じる。従
ってＳｉＯ２＋Ａ／’！０３の合計は約７５％を越えな
いことが望ましい。

重量比ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３は本発明のガラスの液相線
温度に対して大きな効果ｌ有する。液相線温度が高すぎ
る場合には、例えば液相線温度が約１１３０℃よりも高
い場合には、ベロ法による管成形は非常に困難になる。

従って重量比５ｉ０２：Ａｉ！２０ａは約３．１乃至３
．７である必要がある。

重量比ＣａＯ：　ＭｇＯはガラスの膨張特性に関して重
要である。例えばこの重量比が特定の限界を越えると、
ガラスの熱膨張率は高くなりすぎ、逆にこの重量比があ
る最小値より低い場合には組成物の熱膨張率は所要限界
値よりも低くなるだけでな（ガラスの液相線温度が不適
切なレベルまで上がってしまう。これらの点から、重量
比ＣａＯ：　ＭｇＯを約１２乃至２．０に保つのが好ま
しい。

Ｂ２Ｏ３はガラスの熱膨張率を大幅に上げずに溶融を容
易にするのに充分な程度に低い粘度をガラスに付与する
作用をする。Ｂ２Ｏ３はまたガラスの粘度一温度関係製
平坦化する傾向を示す。しかし、８２０３の量が高すぎ
る場合には、ガラスの歪み点は望ましくない程厩の低い
値まで下がる。逆に、Ｂ２Ｏ３の量が萄定の最小値より
も低いと、液相線温度が不適切なレベルまで上がってし
まう。

所望ならば３％までのＳｒＯを基礎組成物に添加しても
よく、この添加はＣａＯとの置換として実施してもよい
。しかし、この添加にょるガラスの性質の改良はみられ
なかった。

電球が最も理想的に作動するためには、ガラスはアルカ
リ金属、鉄および塩化物を実質的に含まないことが望ま
しい。これらの材料ば通常は意図的にガラスバッチに含
められることばない。

最も好ましいガラスを得るための目標となる組成物は、
酸化物に基づく重量パーセントで表わして Ａ１２０３１６．５±０．２ Ｂ２０３　　　　　４．８±０．１ Ｃａ０　　　　　７．８±０．ｌ ＭｇＯ５，８±０．１ Ｂａ０　　　　　８．２５±０、■ ５１０２　　　　残り からなり、次の物性を示すものである。

歪み点　６７０゜ 熱膨張率　　　４４　Ｘ　１０　”　／℃内部液相線　
　　１１００゜ 液相線粘度　　　〜ｆ×１０５ポアズ 実　　　施　　　例 下記の表に、酸化物に基づく重量％で表わした種々のガ
ラス組成を示し、所要物性を有するガラスを製造するの
に必要な臨界的組成パラメータを示す。実際のバッチ成
分は、酸化物または、−緒に溶融した時に適切な比率の
所望酸化物に転化される他の化合物のいずれの材料であ
ってもよい。例えばＣａＯ源としてＣａＣＯ３を用いる
ことができる。

バッチ材料を配合しボールミル粉砕して均質溶融体が得
られるようにした。このバッチを白金るつぼに充填し、
これにふたをした後に操作温度１６００℃の電気加熱炉
に導入し、バッチを１６時間溶融した。しかる後に、る
つぼを炉から取出し、溶融体を鋼製金型に注入して寸法
約６インチ×６インチ（１５，２４ｃＩｒＬＸ　１５．
２４　ｃｍ　）のガラススラブを形成した。このスラブ
を即座に操作温度約７４０℃の徐冷器に移した。（表に
示した組成物を実験室るつぼ内だけで溶融したが、大規
模の工業用装置内でも同様に溶融できることは理解され
るであろう。） また下記の表には、ガラス業界の従来の技法による代表
的なガラスについて測定した幾つかの物性測定値をも示
した。表中、歪み点（ｓｔ、ｐ、）および内部液相線温
度（Ｌｉｑ−）の単位は℃であり、０°乃至３００℃の
範囲にわたって測定した熱膨張率（Ｅｘｐ、、）の単位
は×１０／’Ｃで示し、液相線温度でのガラスの粘度（
Ｖｉｓ、）　　はポアズの単位で示した。

−Ｏ■　　曽　　呪　　９　　　　０　９　０＝閤　　
１　　″　　ゝ　　０　０　１　　ト　　の　　トＯＨ
（Ｏ寸　　− ＝ピー“°“°　”°。

寸［Ｆ］寸Φで０１■■− の　　−−■　　寸　　− 用呂富：旨１發北 の　　−−■　　寸　　− Ｎ−〇ｉ　＋−７１’７−ＬＱ　　Ｏ（Ｑ　＋’１’）
寸　　の　　寸　　の　　寸　　叩　　ｌ　　　ト（０
■の　　−−Ｑ　　寸　　− ＣＯ■　　ト　　の 凹π：富＝；１゜ゆ−、 の　　＋Ｉ　　　　　８　　　　　　　　　　　Φ　　
寸　　へ＝１　＝　に　二　北　＝　　１　　真　ｔ−
ｉ　　ｗの　　−−［Ｆ］　　寸　　− ｅＩ）ｃｏ　＋ササ　　Ｇ豐− 〇　　ω　ト　　０　　寸　　→　　１　１　　ト　　
ト　　■′″　　の　　−− 一　　　゛ 〜　０　−　　　　　　　　　　　　　。：　　儂　　
。

ＯＮ　　ＯＯＯＯＯ、Ｑ　　ｃｒ ・−層　　Ｇ　　閃　　（転）　　閃　　ｃ　　　−”
　　　ｘ　　　−Ｃ／）＜Ｑ）（Ｊ　　芝　Ｑ：ＩＮ（
１）ＣｄＪこの表から判るように、実施例１乃至９は所
望の性質を示し、一方実施例１乃至９の組成と類似して
いるが前記に規定した成分範囲に入らない組成を有する
比較例１０乃至１７は所望の性質を示さない。即ち、従
来の高いＣａＯ含有量のアルミノ珪酸塩ガラスを用いた
比較例１０は高い液相線温度と高い熱膨張率を示す。比
較例１１と比較例１２は、ＣａＯを少量ＺｎＯで置換す
ると液相線温度がわずかに下がるが、しかしＣａＯを多
量ＺｎＯで置換すると逆の効果が生じることを示してい
る。比較例１３乃至１７は、所望の性質を有したガラス
を製造するためには５ｉＯｚ　、　Ａｌｚ０３．　Ｂ２
Ｏ３゜Ｃａｂ、　ＭｇＯおよびＢａＯの範囲を注意深く
制御しなければならないことを示している。

＝２４Ｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）酸化物に基づく重量パーセントで表わして ＳｉＯ２５６−５９ Ａｌｚ０３　　　　１６−１７ ８２０３　　　　　４．５−５．２５ Ｃ：ａＯ７，５−９，２５ Ｍｇ０　　　　　５．５−６．２５ Ｂａ０　　　　　　５−　９ からなり、５ｉＯｚ　＋　Ａ７ｚＯａ　　の合計は約７
   ５％を越えず、重量比５ｉＯｚ　：　Ａ１２Ｃ）３は約
   ３．１乃至３．７に保たれ、重量比ＣａＯ：　ＭｇＯは
   約１．２乃至２．ＯＫ保たれ、６６５°ＣＶ越える歪み
   点、１１３０℃以下の液相線温度、少（とも５０　、０
   ００ポアズの液相線での粘度、および約４２Ｘ１０−７
   ／’Ｃ乃至４６Ｘ１０’／℃の熱膨張率（０’乃至３０
   ０℃）を示すことを特徴とするガラス。 ２）３％までのＳｒＯをも含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のガラス。 ３）酸化物に基づく重量パーセントで表わして ５ｉ０２　　　　　　５４−５９ Ａ１２０３　　　　　１５．５−１７．５８２０３　　
   　　　　　３．７５−５．５Ｃａ０　　　　　　　　６
   −９．２５ Ｍｇ０　　　　　　　４−６．２５ Ｂａ０　　　　　　　５−１１ Ｚｎ０　　　　４まで からなり、５ｉ０２＋Ａｌ２Ｏ３の合計は約７５％を越
   えず、重量比ＳｉＯ２：　ＡＪ！’２０３は約３１乃至
   ３．７に保たれ、重量比ＣａＯ：　ＭｇＯは約１２乃至
   ２．０に保たれ、６６５℃を越える歪み点、１１３０℃
   以下の液相線温度、少（とも５０　、０００ポアズの液
   相線での粘度、および約４２Ｘ１０−７／’Ｃ乃至４６
   Ｘ１０’／℃の熱膨張率（０°乃至３００℃）を示すこ
   とを特徴とするガラス。 ４）３％までのＳｒＯをも含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載のガラス。