JPWO2007086441A1 - Method for producing glass composition for lamp, glass composition for lamp and lamp - Google Patents
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Abstract
ランプ用ガラス組成物の製造方法において、所定元素の酸化物と前記所定元素の水酸化物とが酸化物/水酸化物=1/3〜1のモル比で添加された原料混合物を、ガラス状態に溶融する溶融工程を含み、前記溶融工程では、前記水酸化物の分解反応によって、前記水酸化物からH2OまたはH2の少なくとも一方からなるガスが発生するように前記原料混合物を加熱する。これにより、有害なガスを発生させることなく気泡が少ないガラスを製造することが可能になる。In a method for manufacturing a glass composition for a lamp, a raw material mixture in which an oxide of a predetermined element and a hydroxide of the predetermined element are added in a molar ratio of oxide / hydroxide = 1/3 to 1, a glass state The raw material mixture is heated so that a gas composed of at least one of H2O and H2 is generated from the hydroxide by a decomposition reaction of the hydroxide. This makes it possible to produce a glass with few bubbles without generating harmful gases.
Description
本発明は、ランプ用ガラス組成物の製造方法、この方法を用いて作製されるランプ用ガラス組成物、このランプ用ガラス組成物を用いて製造されるランプに関する。 The present invention relates to a method for producing a glass composition for a lamp, a glass composition for a lamp produced using the method, and a lamp produced using the glass composition for a lamp.
一般に、液晶TV、パソコン用ディスプレイ等のような透過型液晶表示素子のバックライトには、光源として蛍光ランプが用いられている。バックライト用の蛍光ランプは、基本的に一般照明用の蛍光ランプと同様の構成を有するが、ガラスバルブの管径がより小さく肉厚がより薄い。そのため、このようなバックライト用の蛍光ランプには、機械的強度が高く電気絶縁性に優れたホウケイ酸系の硬質ガラス(以下、単に「ホウケイ酸ガラス」と称する。)が用いられている。 In general, a fluorescent lamp is used as a light source in a backlight of a transmissive liquid crystal display element such as a liquid crystal TV or a personal computer display. The fluorescent lamp for backlight has basically the same configuration as the fluorescent lamp for general illumination, but the tube diameter of the glass bulb is smaller and the wall thickness is thinner. Therefore, a borosilicate hard glass (hereinafter simply referred to as “borosilicate glass”) having high mechanical strength and excellent electrical insulation is used for such a fluorescent lamp for backlight.
ところで、ガラスバルブのガラス中に気泡が存在すると、当該ガラスバルブの機械的強度が低下して破損が起こり易い。このような強度低下は、特に管径が小さく肉厚の薄いガラスバルブにおいて深刻な問題となる。そのため、従来から、清澄剤としてヒ素やアンチモンをガラスに添加し、ガラスから気泡を取り除く(ガラスを清澄する)ことが行われている。 By the way, when air bubbles are present in the glass of the glass bulb, the mechanical strength of the glass bulb is reduced and breakage is likely to occur. Such a decrease in strength becomes a serious problem particularly in a glass bulb having a small tube diameter and a small thickness. Therefore, conventionally, arsenic or antimony is added to glass as a fining agent, and bubbles are removed from the glass (glass is clarified).
しかし、上記ヒ素やアンチモンは、環境に悪影響を与える環境負荷物質である。そのため、ヒ素やアンチモンを添加したガラスはリサイクルに適していない。また、ヒ素やアンチモンを添加したガラスは、製造工場や廃棄処理工場内での取り扱いに注意を要し、エッチング廃液の無害化処理等のための多大な設備を必要とする。
この種の問題に対処するため、特許文献1には、清澄剤としてSO3 、Cl 、Fを含有する塩を有効量添加するガラスの製造方法が開示されている。この方法であれば、環境負荷物質を添加することなく気泡の少ないガラスを得ることが可能である。また、NaNO3やKNO3等の硝酸塩をガラスに添加することで、清澄効果が得られることも知られている。
In order to cope with this type of problem,
しかし、特許文献1の製造方法は、ガラスの溶融工程において、硫化物系ガスやハロゲン系ガス等の人体に有害なガスが発生する。このような有害ガスの発生は、ガラス製造の作業環境を悪化させるため好ましくない。
また、硝酸塩を添加する場合も、人体に有害な硝酸系ガス(NOx)が発生してガラス製造の作業環境を悪化させるため好ましくない。However, in the manufacturing method of
Also, the addition of nitrate is not preferable because nitric acid gas (NOx) harmful to the human body is generated and the working environment of glass production is deteriorated.
本発明の目的は、有害なガスを発生させることなく残存気泡が少ないガラスを製造することが可能なランプ用ガラス組成物の製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、有害なガスを発生させることなく製造可能な気泡の少ないランプ用ガラス組成物、および、そのランプ用ガラス組成物で形成された破損の起こり難いランプを提供することにある。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of the glass composition for lamps which can manufacture glass with few remaining bubbles, without producing | generating harmful gas. Another object of the present invention is to provide a lamp glass composition with few bubbles that can be produced without generating harmful gases, and a lamp that is made of the glass composition for lamps and is less likely to break. There is.
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、所定元素の酸化物と前記所定元素の水酸化物とが酸化物/水酸化物=1/3〜1のモル比で添加された原料混合物を、ガラス状態に溶融する溶融工程を含み、前記溶融工程では、前記水酸化物の分解反応によって、前記水酸化物からH2OまたはH2の少なくとも一方からなるガスが発生するように前記原料混合物を加熱することを特徴とする。In order to achieve the above object, a method for producing a glass composition for a lamp according to an embodiment of the present invention is characterized in that an oxide of a predetermined element and a hydroxide of the predetermined element are oxide / hydroxide = 1 / Including a melting step of melting a raw material mixture added at a molar ratio of 3 to 1 into a glass state, and in the melting step, H 2 O or H 2 is converted from the hydroxide by a decomposition reaction of the hydroxide. The raw material mixture is heated so that at least one gas is generated.
本発明の一実施形態に係るランプ用ガラス組成物は、上記ランプ用ガラス組成物の製造方法により作製されたランプ用ガラス組成物であって、波長領域3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値が試料厚み2mmにおいて3.0〜4.5%であることを特徴とする。
本発明の一実施形態に係るランプは、上記ランプ用ガラス組成物で形成されたガラスバルブを備えていることを特徴とする。A glass composition for a lamp according to an embodiment of the present invention is a glass composition for a lamp produced by the above method for producing a glass composition for a lamp, and has a minimum value of infrared transmittance in the vicinity of a wavelength region of 3620 cm −1. Is 3.0 to 4.5% at a sample thickness of 2 mm.
The lamp | ramp which concerns on one Embodiment of this invention is equipped with the glass bulb | ball formed with the said glass composition for lamps, It is characterized by the above-mentioned.
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、溶融工程において所定元素の水酸化物からH2OまたはH2の少なくとも一方からなるガスが発生するため、有害なガスを発生させることなく気泡の少ないガラスを製造することができるといった効果を有する。以下にその効果について詳細に説明する。
本発明者等は、種々の検討を重ねた結果、原料混合物に添加する所定元素の酸化物の一部を前記所定元素の水酸化物に置き換えることによって、前記原料混合物をガラス状態に溶融する溶融工程において、前記水酸化物からガスが発生し、そのガスによってガラス融液中の気泡が取り除かれ、清澄効果が得られることを見出した。前記水酸化物から発生するガスは、前記水酸化物の分解反応で発生するものであって、H2OまたはH2の少なくとも一方からなる。ガラス化反応が開始される温度域500〜1000℃において前記水酸化物の分解反応が生じることによって、清澄効果が得られる。In the method for producing a glass composition for a lamp according to the present invention, a gas composed of at least one of H 2 O and H 2 is generated from a hydroxide of a predetermined element in the melting step, so that bubbles are generated without generating harmful gas. It has the effect that a glass with a small amount can be produced. The effect will be described in detail below.
As a result of various studies, the inventors have replaced the oxide of the predetermined element added to the raw material mixture with the hydroxide of the predetermined element, thereby melting the raw material mixture into a glass state. In the process, it was found that gas was generated from the hydroxide, and bubbles in the glass melt were removed by the gas, and a clarification effect was obtained. Gas generated from the hydroxide is for generating the decomposition reaction of the hydroxide, of at least one of H 2 O or H 2. A clarification effect is obtained by the decomposition reaction of the hydroxide occurring in a temperature range of 500 to 1000 ° C. at which the vitrification reaction is started.
そもそも、ガラス中に存在する気泡は、原料混合物がガラス状態に溶融する際に発生するCO2などのガスが、ガラス融液中から抜けきれずに残存したものである。特に、CO2の気泡は小径であり、浮力が小さくガラス融液中から浮上し難いため、ガラス融液中から抜けきれずガラス中に残存し易い。
このような小径の気泡を取り除くために、本発明に係るランプ用ガラスの製造方法では、所定元素の水酸化物からH2OやH2からなるガスを発生させている。このH2OやH2からなるガスの気泡は、CO2等の気泡よりも径が大きいため、浮力がより大きく、ガラス融液中から容易に抜け出しガラス中には残存し難い。そして、H2OやH2からなるガスの気泡は、ガラス融液中から浮上する際にCO2等の気泡を取り込むため、CO2等からなる小径の気泡もガラス中から取り除かれる。In the first place, the bubbles present in the glass are those in which a gas such as CO 2 generated when the raw material mixture is melted into the glass state remains without being completely removed from the glass melt. In particular, the bubbles of CO 2 have a small diameter, have a low buoyancy, and are difficult to float from the glass melt, and therefore cannot easily escape from the glass melt and remain in the glass.
In order to remove such small-diameter bubbles, in the method for manufacturing a glass for a lamp according to the present invention, a gas composed of H 2 O or H 2 is generated from a hydroxide of a predetermined element. Since the gas bubbles made of H 2 O and H 2 have a larger diameter than bubbles such as CO 2 , the buoyancy is larger, and the bubbles easily escape from the glass melt and hardly remain in the glass. The gas bubbles composed of H 2 O and H 2 take in bubbles such as CO 2 when they rise from the glass melt, so that small-sized bubbles composed of CO 2 and the like are also removed from the glass.
ただし、H2OやH2からなるガスがガラス融液中で発生すると、ガラス中に水分が残存し易くなるという問題がある。ガラス中の水分残存量が多いと、加熱した際にその水分が気化して再発泡(リボイル)が起こり易く、このようなガラスでランプを製造すると、熱加工時にバーナー等で過熱した部分に再発泡が起こってスローリークやクラックの原因となる。However, when a gas composed of H 2 O or H 2 is generated in the glass melt, there is a problem that moisture tends to remain in the glass. If the amount of water remaining in the glass is large, the water vaporizes when heated, and refoaming (reboiling) is likely to occur. When a lamp is manufactured from such glass, it is reheated to a part that has been overheated by a burner or the like during heat processing. Foaming can cause slow leaks and cracks.
この問題に対し、本発明者等は、酸化物と水酸化物の混合比を1/3〜1の範囲に規定することにより、清澄効果を十分に得ながら、再発泡が起こり難くすることが可能であることを見出した。
前記混合比が1より大きい場合は、H2OやH2からなるガスの発生量が少ないため清澄効果が不十分である。一方、前記混合比が1/3より小さい場合は、熱加工時の再発泡が起こり易くランプ用として不適である。In response to this problem, the present inventors may make refoaming difficult to occur while sufficiently obtaining a clarification effect by defining the mixing ratio of oxide and hydroxide in the range of 1/3 to 1. I found it possible.
When the mixing ratio is greater than 1, the clarification effect is insufficient because the amount of gas composed of H 2 O and H 2 is small. On the other hand, when the mixing ratio is less than 1/3, re-foaming is likely to occur during heat processing, which is not suitable for a lamp.
なお、所定元素としては、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)およびカルシウム(Ca)等が考えられ、その場合、前記所定元素の水酸化物は、それぞれH3BO3、Al(OH)3およびCa(OH)2を意味する。
なお、本発明に係る水酸化物には、狭義の水酸化物すなわち水酸基を有する化合物だけでなく、広義の水酸化物すなわち水素元素および酸素元素を有する化合物も含まれる。例えば、Al(OH)3やCa(OH)2といった狭義の水酸化物だけでなく、H3BO3(B(OH)3と標記することもできる。)のような広義の水酸化物をも含む。As the predetermined element, boron (B), aluminum (Al), calcium (Ca) and the like can be considered, and in this case, the hydroxide of the predetermined element is H 3 BO 3 , Al (OH) 3 and Means Ca (OH) 2
The hydroxide according to the present invention includes not only a narrowly defined hydroxide, that is, a compound having a hydroxyl group, but also a broadly defined hydroxide, that is, a compound having a hydrogen element and an oxygen element. For example, not only narrow hydroxides such as Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 , but also broad hydroxides such as H 3 BO 3 (which can be expressed as B (OH) 3 ) Including.
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、前記酸化物および水酸化物が、ランプ用ガラス組成物中の前記所定元素の含有量が酸化物換算で8〜17mol%となるよう前記原料混合物に添加される場合には、溶融性および導入線の封着性が良好であり、かつ、分相をおこし難いランプ用ガラス組成物を得ることができる。
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、前記水酸化物が、ランプ用ガラス組成物中の前記所定元素の含有量が酸化物換算で5〜10.5mol%となるよう前記原料混合物に添加される場合には、気泡が少なく、熱加工時に再発泡が起こり難いランプ用ガラス組成物を得ることができる。The method for producing a glass composition for a lamp according to the present invention is such that the oxide and hydroxide are such that the content of the predetermined element in the glass composition for a lamp is 8 to 17 mol% in terms of oxide. When added to the mixture, it is possible to obtain a glass composition for a lamp which has good meltability and sealing property of the lead-in wire and hardly causes phase separation.
The method for producing a glass composition for a lamp according to the present invention is such that the hydroxide is such that the content of the predetermined element in the glass composition for a lamp is 5 to 10.5 mol% in terms of oxide. When added to the lamp, it is possible to obtain a glass composition for a lamp in which there are few bubbles and re-foaming hardly occurs during heat processing.
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、ランプ用ガラス組成物がホウケイ酸ガラスであり、所定元素がホウ素である場合には、特に清澄効果が顕著である。例えば、ホウ素の水酸化物であるH3BO3は、300〜800℃の広い温度域で、分解反応によりH2OまたはH2の少なくとも一方からなるガスを発生させるため、溶融工程において温度管理が容易である。H3BO3の分解反応を下記の(式1)および(式2)表す。In the method for producing a glass composition for a lamp according to the present invention, the clarification effect is particularly remarkable when the glass composition for a lamp is borosilicate glass and the predetermined element is boron. For example, H 3 BO 3 which is a hydroxide of boron generates a gas composed of at least one of H 2 O or H 2 by a decomposition reaction in a wide temperature range of 300 to 800 ° C., so that temperature control is performed in the melting process. Is easy. The decomposition reaction of H 3 BO 3 is represented by the following (formula 1) and (formula 2).
2H3BO3→3H2O+B2O3・・・(式1)
2H3BO3→3/2O2+3H2+B2O3・・・(式2)
さらに、安価なH3BO3の使用により低コストでガラスを製造することができるという効果、および、H3BO3は多量に添加してもガラスが着色しないといった効果も有する。
なお、本発明においてホウケイ酸ガラスとは、ヤング率やビッカース硬度が高く、機械的強度に優れたガラスであって、具体的には、酸化物換算でB2O3を6〜20mol%含有するガラスを意味する。2H 3 BO 3 → 3H 2 O + B 2 O 3 (Formula 1)
2H 3 BO 3 → 3 / 2O 2 + 3H 2 + B 2 O 3 (Formula 2)
Furthermore, there is an effect that glass can be manufactured at low cost by using inexpensive H 3 BO 3 , and an effect that glass is not colored even if H 3 BO 3 is added in a large amount.
In the present invention, the borosilicate glass is a glass having a high Young's modulus and Vickers hardness and excellent mechanical strength, and specifically contains 6 to 20 mol% of B 2 O 3 in terms of oxide. Means glass.
本発明に係るランプ用ガラス組成物は、熱膨張係数(α30/380)が34×10-7/K〜43×10-7/Kの場合、または、43×10-7/K〜55×10-7/Kの場合に下記の効果を奏する。
一般に、バックライト用ランプには、放電による高温に耐え得るタングステン製あるいはコバール合金製の導入線が用いられる。したがって、導入線の気密封着の信頼性を高めるためには、ランプ用ガラス組成物の熱膨張係数を、タングステンあるいはコバール合金の熱膨張係数に近づけることが好ましい。Lamp glass composition according to the present invention, when the thermal expansion coefficient (α 30/380) of 34 × 10 -7 / K~43 × 10 -7 / K, or, 43 × 10 -7 / K~55 The following effects are obtained when × 10 -7 / K.
Generally, a lead lamp made of tungsten or Kovar alloy that can withstand high temperatures caused by discharge is used for a backlight lamp. Therefore, in order to increase the reliability of the hermetic seal of the lead-in wire, it is preferable to make the thermal expansion coefficient of the glass composition for lamps close to the thermal expansion coefficient of tungsten or Kovar alloy.
熱膨張係数(α30/380)が34×10-7/K〜43×10-7/Kの場合、タングステン製導入線の熱膨張係数と同程度であり、化学的耐久性も高いため、導入線の気密封着の信頼性が高い。
熱膨張係数(α30/380)が43×10-7/K〜55×10-7/Kの場合、コバール合金製導入線の熱膨張係数と同程度であり、化学的耐久性も高いため、導入線の気密封着の信頼性が高い。
本発明に係るランプは、上記ランプ用ガラス組成物で形成されたガラスバルブを備えている。したがって、ガラスバルブのガラスに気泡が少なく、ランプが破損し難い。When the thermal expansion coefficient (α 30/380 ) is 34 × 10 −7 / K to 43 × 10 −7 / K, it is similar to the thermal expansion coefficient of the tungsten lead wire and has high chemical durability. The reliability of the airtight seal of the lead-in line is high.
When the coefficient of thermal expansion (α 30/380 ) is 43 × 10 −7 / K to 55 × 10 −7 / K, it is the same as the coefficient of thermal expansion of the Kovar alloy lead wire and has high chemical durability. The reliability of the airtight seal of the lead-in line is high.
The lamp | ramp which concerns on this invention is equipped with the glass bulb | ball formed with the said glass composition for lamps. Therefore, there are few bubbles in the glass of the glass bulb, and the lamp is not easily damaged.
1 ランプ 1 lamp
本発明の実施の形態に係るランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス組成物の製造方法、およびランプについて、図面に基づき説明する。
(ランプ用ガラス組成物の説明)
本実施の形態に係るガラス組成物の組成は、図1における実施例1〜5に示すとおりである。なお、図1における「%」は「mol%」を意味する。A glass composition for a lamp, a method for producing a glass composition for a lamp, and a lamp according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Description of glass composition for lamp)
The composition of the glass composition according to the present embodiment is as shown in Examples 1 to 5 in FIG. Note that “%” in FIG. 1 means “mol%”.
本発明に係るガラス組成物の組成は、実施例1〜5に示す組成に限定されないが、ランプ用のガラス組成物としての特性を保つためには、実質的に、酸化物換算で、SiO2:55〜75mol%、Al2O3:1〜10mol%、B2O3+H3BO3:8〜17mol%、Li2O+Na2O+K2O:0〜12mol%、Li2O:0〜5mol%、Na2O:0〜8mol%、K2O:0〜12mol%、MgO:0.5〜5mol%、CaO:0.5〜10mol%、SrO:0〜8mol%、BaO:0〜10mol%、CeO2:0.01〜2mol%、Fe2O3:0〜0.2mol%、SnO:0.01〜5mol%であることが好ましい。The composition of the glass composition according to the present invention is not limited to the compositions shown in Examples 1 to 5, but in order to maintain the characteristics as a glass composition for a lamp, it is substantially SiO 2 in terms of oxide. : 55~75mol%, Al 2 O 3 : 1~10mol%, B 2
なお、本実施の形態において、ガラス組成物に含有されるホウ素(B)には、ホウ素の酸化物として原料混合物に添加されたものと、ホウ素の水酸化物として原料混合物に添加されたものとがあるが、これらを区別するために、酸化物として添加されるものに関しては「B2O3」と、水酸化物として添加されるものに関しては「H3BO3」と表記する。これらは、図1および、後述する図3においても同様である。In the present embodiment, the boron (B) contained in the glass composition includes those added to the raw material mixture as boron oxide and those added to the raw material mixture as boron hydroxide. However, in order to distinguish between them, “B 2 O 3 ” is used for those added as oxides, and “H 3 BO 3 ” is used for those added as hydroxides. These are the same in FIG. 1 and FIG. 3 described later.
したがって、上記において、B2O3+H3BO3:8〜17mol%と記載した意味は、ガラス組成物中における、酸化物として添加されたホウ素と水酸化物として添加されたホウ素との総量を酸化物換算した値が8〜17mol%であることを意味する。
本発明のランプ用ガラス組成物を上記のように定めた理由は以下のとおりである。
SiO2は、ガラス骨格を形成する成分であって、その含有量は55〜75mol%の範囲が好ましい。55mol%より少ないと熱膨張係数が高くなり過ぎ、化学的耐久性も劣化する。一方、75mol%より多いと熱膨張係数が低くなり過ぎて加工成形が困難となる。Therefore, in the above, the meaning described as B 2 O 3 + H 3 BO 3 : 8 to 17 mol% means the total amount of boron added as an oxide and boron added as a hydroxide in the glass composition. The value in terms of oxide is 8 to 17 mol%.
The reason for determining the glass composition for a lamp of the present invention as described above is as follows.
SiO 2 is a component that forms a glass skeleton, and its content is preferably in the range of 55 to 75 mol%. If it is less than 55 mol%, the coefficient of thermal expansion becomes too high and the chemical durability deteriorates. On the other hand, if it exceeds 75 mol%, the coefficient of thermal expansion becomes too low and it becomes difficult to process and mold.
Al2O3は、ガラスの耐候性および失透性を向上させる目的で添加する成分であって、その含有量は1〜10mol%の範囲が好ましい。1mol%より少ないと前記作用が得られ難い。一方、10mol%より多いとガラスの溶融性が悪化する。その含有量は、特に2〜7mol%であることが好ましい。
B2O3は、ガラスの溶融性向上、膨張係数の調整および粘度の調整の目的で添加する本実施例の必須成分である。Al 2 O 3 is a component added for the purpose of improving the weather resistance and devitrification of glass, and its content is preferably in the range of 1 to 10 mol%. When the amount is less than 1 mol%, it is difficult to obtain the above action. On the other hand, if it exceeds 10 mol%, the meltability of the glass deteriorates. The content is particularly preferably 2 to 7 mol%.
B 2 O 3 is an essential component of this example that is added for the purpose of improving the meltability of glass, adjusting the expansion coefficient, and adjusting the viscosity.
H3BO3は、ガラスの溶融性向上、膨張係数の調整、粘度の調整および清澄効果を促進する目的で添加する本実施例の必須成分である。
B2O3+H3BO3は、8〜17mol%の範囲が好ましい。B2O3+H3BO3が8mol%より少ないと、ガラスの溶融性が悪化するとともに、粘度および膨張係数が上昇して導入線の封着が困難になる。一方、17mol%より多いとガラスが分相をおこしガラスの作製が困難になる。総含有量は、特に10〜16mol%であることが好ましい。H 3 BO 3 is an essential component of this example that is added for the purpose of improving the meltability of the glass, adjusting the expansion coefficient, adjusting the viscosity, and promoting the clarification effect.
B 2 O 3 + H 3 BO 3 is preferably in the range of 8 to 17 mol%. When B 2 O 3 + H 3 BO 3 is less than 8 mol%, the meltability of the glass deteriorates, and the viscosity and the expansion coefficient increase to make it difficult to seal the lead-in wire. On the other hand, if it exceeds 17 mol%, the glass undergoes phase separation, making it difficult to produce the glass. The total content is particularly preferably 10 to 16 mol%.
B2O3およびH3BO3は、B2O3/H3BO3=1/3〜1のモル比となるように添加する。前記モル比が1/3より小さいと、蛍光ランプの熱加工時にバーナーによる過熱部に再発泡が起こり、スローリークやクラックの原因となる。また前記モル比が1より大きいとガラスの清澄効果が不十分となる。
Li2O、Na2OおよびK2Oのアルカリ金属酸化物は、ガラスの粘性を低下させ、溶融加工性を向上させる目的で添加する。その含有量は0〜10mol%の範囲であることが好ましい。10mol%より多くなるとガラスの熱膨張係数が大きくなり過ぎる。また、ガラスからアルカリ成分が溶出し易くなるため、当該ガラスを用いて蛍光ランプを作製すると、ガラスが蛍光体や水銀と反応して蛍光ランプの光束が低下する。各成分の含有量は、Li2O:0〜5mol%、Na2O:0〜8mol%、K2O:0〜12mol%とすることが好ましい。B 2 O 3 and H 3 BO 3 are added so as to have a molar ratio of B 2 O 3 / H 3 BO 3 = 1 / 3-1. When the molar ratio is less than 1/3, re-foaming occurs in the overheated portion by the burner during thermal processing of the fluorescent lamp, which causes slow leaks and cracks. On the other hand, if the molar ratio is greater than 1, the glass refining effect is insufficient.
Alkali metal oxides of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O are added for the purpose of reducing the viscosity of the glass and improving the melt processability. The content is preferably in the range of 0 to 10 mol%. If it exceeds 10 mol%, the thermal expansion coefficient of the glass becomes too large. In addition, since alkali components are easily eluted from the glass, when a fluorescent lamp is manufactured using the glass, the glass reacts with the phosphor or mercury to reduce the luminous flux of the fluorescent lamp. The content of each component is preferably Li 2 O: 0 to 5 mol%, Na 2 O: 0 to 8 mol%, and K 2 O: 0 to 12 mol%.
MgOおよびCaOのアルカリ土類金属酸化物は、電気絶縁性および化学的耐久性を向上させる目的で添加する。MgOの含有量は0.5〜5mol%の範囲であることが好ましく、CaOの含有量は0.5〜10mol%であることが好ましい。MgOが0.5mol%より少ない場合やCaOが0.5mol%より少ない場合は、前記目的が達成できない場合がある。一方、MgOが5mol%より多い場合やCaOが10mol%より多い場合は、ガラスが失透する傾向が強くなる。 MgO and CaO alkaline earth metal oxides are added for the purpose of improving electrical insulation and chemical durability. The content of MgO is preferably in the range of 0.5 to 5 mol%, and the content of CaO is preferably 0.5 to 10 mol%. If MgO is less than 0.5 mol% or CaO is less than 0.5 mol%, the above object may not be achieved. On the other hand, when MgO is more than 5 mol% or when CaO is more than 10 mol%, the glass tends to devitrify.
SrOおよびBaOは、ガラスの溶融性および蛍光ランプ製造時のバルブ加工性を向上させる目的で添加する。SrOの含有量は0〜8mol%であることが好ましく、BaOの含有量は0〜10mol%であることが好ましい。SrOが8mol%より多い場合やBaOが10mol%より多い場合は、ガラスが失透し易くなる。
CeO2は紫外線を効果的に吸収し、ソラリゼーションを抑制する目的で添加する。その含有量は0.01〜2mol%の範囲が好ましい。0.01mol%より少ないと前記目的が達成できず、2mol%よりも多いとガラスの失透が起こり、所望のランプ光束を有する蛍光ランプを作製することが困難になる。その含有量は、特に0.01〜1mol%の範囲が好ましい。SrO and BaO are added for the purpose of improving the meltability of the glass and the bulb processability when manufacturing the fluorescent lamp. The SrO content is preferably 0 to 8 mol%, and the BaO content is preferably 0 to 10 mol%. When SrO is more than 8 mol% or BaO is more than 10 mol%, the glass tends to devitrify.
CeO 2 is added for the purpose of effectively absorbing ultraviolet rays and suppressing solarization. The content is preferably in the range of 0.01 to 2 mol%. If the amount is less than 0.01 mol%, the object cannot be achieved. If the amount is more than 2 mol%, devitrification of the glass occurs, making it difficult to produce a fluorescent lamp having a desired lamp luminous flux. The content is particularly preferably in the range of 0.01 to 1 mol%.
Fe2O3は、紫外線吸収効果が得る目的で添加する。その含有量は0〜0.2mol%の範囲が好ましい。0.2mol%より多くなると可視域の透過率を低下させるため、蛍光ランプの光束が低下するので好ましくない。
SnOは、Ceイオンの価数変化を4+から3+へ促進する目的で添加する。その含有量は0.01〜5mol%の範囲が好ましい。0.01mol%より少ないとその効果は得られず、5mol%より多いとガラスの機械的強度が低下し、ガラス管引き工程において歩留りが低下するなどの問題がある。特に0.1〜3mol%の範囲が好ましい。Fe 2 O 3 is added for the purpose of obtaining an ultraviolet absorption effect. The content is preferably in the range of 0 to 0.2 mol%. If it exceeds 0.2 mol%, the transmittance in the visible region is lowered, and therefore the luminous flux of the fluorescent lamp is lowered, which is not preferable.
SnO is added for the purpose of promoting the valence change of Ce ions from 4+ to 3+. The content is preferably in the range of 0.01 to 5 mol%. If the amount is less than 0.01 mol%, the effect cannot be obtained. If the amount is more than 5 mol%, the mechanical strength of the glass is lowered and the yield is lowered in the glass tube drawing process. The range of 0.1 to 3 mol% is particularly preferable.
なお、本発明に係るガラスは、実質的に各成分の含有率が上記の範囲内であれば良く、上記組成の範囲を逸脱しない限度において、他の成分が含有されていても良い。他の成分としては、例えば、ZrO2、ZnO、P2O5、TiO2、WO3等が挙げられる。
従来から、清澄剤の一つとしてCeO2が知られているが、多量に添加しなければ清澄効果を得る事ができない。しかし、清澄効果を得る為に多量に添加すると、ガラスが着色する課題が発生する。その為、清澄剤として実質的にCeO2のみを添加しても、無色かつ残存気泡が少ないガラスを作製することは困難である。In addition, the glass which concerns on this invention should just contain the content rate of each component in said range substantially, and the other component may be contained in the limit which does not deviate from the range of the said composition. Examples of other components include ZrO 2 , ZnO, P 2 O 5 , TiO 2 , and WO 3 .
Conventionally, CeO 2 is known as one of the fining agents, but the fining effect cannot be obtained unless a large amount is added. However, if it is added in a large amount to obtain a clarification effect, a problem of coloring the glass occurs. Therefore, even when substantially only CeO 2 is added as a clarifier, it is difficult to produce a glass that is colorless and has few remaining bubbles.
また、SnO2も清澄剤の一つとして知られているが、CeO2と同様で多量に添加しなければ清澄効果を得る事ができない。しかし、清澄効果を得る為に多量に添加すると、ガラスが失透するという課題が発生する。その為、清澄剤として実質的にSnO2のみを添加しても、失透がなく残存気泡も少ないガラスを作製することは困難である。
(ランプ用ガラス組成物の製造方法の説明)
本実施形態に係るランプ用ガラス組成物の製造方法では、まず、複数種類のガラス原料を本発明に係るランプ用ガラス組成物の組成の範囲内で調合し原料混合物を得る。次に、原料混合物をガラス溶融窯に投入し、大気雰囲気下1500〜1600℃で5〜8h溶融させてガラス融液を得る。その際、攪拌やバブリング等の処理は行ってはいない。その後、ガラス融液をダンナー法等の管引き法によって管状に成形し、所定の寸法に切断加工して、ランプ用のガラス管とする。さらに、当該ガラス管を熱加工してガラスバルブを作製し、各種ランプを作製する。SnO 2 is also known as a fining agent, but as with CeO 2 , a fining effect cannot be obtained unless a large amount is added. However, if a large amount is added to obtain a clarification effect, a problem that the glass devitrifies occurs. Therefore, even if only SnO 2 is substantially added as a fining agent, it is difficult to produce a glass with no devitrification and few remaining bubbles.
(Description of manufacturing method of glass composition for lamp)
In the method for producing a lamp glass composition according to this embodiment, first, a plurality of types of glass raw materials are prepared within the range of the composition of the lamp glass composition according to the present invention to obtain a raw material mixture. Next, the raw material mixture is put into a glass melting furnace and melted at 1500-1600 ° C. for 5-8 hours in an air atmosphere to obtain a glass melt. At that time, treatments such as stirring and bubbling are not performed. Thereafter, the glass melt is formed into a tubular shape by a tube drawing method such as the Danner method, and cut into a predetermined size to obtain a glass tube for a lamp. Furthermore, the glass tube is heat-processed to produce a glass bulb, and various lamps are produced.
なお、ガラス原料を調合して原料混合物としてからガラス溶融窯に投入する手順に限定されず、一部のガラス原料を、他のガラス原料とはタイミングをずらしてガラス溶融窯に投下し、ガラス溶融釜内で原料混合物を調合することも考えられる。
(ランプの説明)
本発明に係るランプの一実施形態として、直管形の冷陰極蛍光ランプについて図面に基づき説明する。図2は、本実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプの要部構成を示す概略図である。当該冷陰極蛍光ランプ1の構造は、基本的に従来技術による冷陰極蛍光ランプの構造に準ずる。In addition, it is not limited to the procedure which mix | blends a glass raw material and makes it a raw material mixture, and throws into a glass melting kiln, A part of glass raw material is thrown into a glass melting kiln at a different timing from other glass raw materials, and glass melting It is also conceivable to prepare the raw material mixture in the kettle.
(Lamp description)
As an embodiment of the lamp according to the present invention, a straight tube type cold cathode fluorescent lamp will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic view showing a main configuration of the cold cathode fluorescent lamp according to the present embodiment. The structure of the cold
冷陰極蛍光ランプ1のガラスバルブ2は、上記本実施の形態に係るランプ用ガラス組成物によって形成されたものであって、その外径は約4.0mm、内径は約3.0mm、全長は約730mmである。なお、ガラスバルブ2の外径、内径および全長は、上記に限定されないが、冷陰極蛍光ランプ1用のガラスバルブ2は、管径が小さく肉厚が薄いことが望まれるため、外径は1.8(内径は1.4)〜6.0(内径は5.0)mmであることが好ましい。
The
ガラスバルブ2は、その両端部がそれぞれビードガラス3によって気密封止されている。また、ガラスバルブ2の両端部には、タングステン金属或いはコバール合金からなる直径約0.8mmの導入線4が、ビードガラス3を貫通するようにして気密封止されている。そして、各導入線4のガラスバルブ2内部側の端部には、表面に電子放射性物質が塗布されたニッケル或いはニオブ製のカップ状の電極5が取り付けられている。
Both ends of the
ガラスバルブ2の内面には、赤発光、緑発光および青緑発光の蛍光体を混合した希土類蛍光体(Y2O3:Eu3+、LaPO4:Ce3+,Tb3+、BaMg2Al16O27:Eu2+,Mn2+)を塗布してなる蛍光体層6が形成されている。また、ガラスバルブ2の内部には、0.8〜2.5mgの水銀(不図示)と、キセノン等の希ガス(不図示)とが封入されている。
以上、本発明に係る直管形の冷陰極蛍光ランプ1を実施の形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明の内容は、上記の実施の形態に限定されない。On the inner surface of the
As mentioned above, although the straight tube | pipe type cold
(実験の説明)
図1に示す本実施の形態に係るランプ用ガラス組成物、および、図3に示す比較例に係るランプ用ガラス組成物を作製し、それらの特性を評価し比較した。
各ガラス組成物は、図中の組成となるように調整した原料混合物を、17gを秤量して白金坩堝に入れ電気炉中で1500℃で3h加熱溶融し、その後電気炉内から取り出し、坩堝底面を冷水に接触し急冷し、ガラスと坩堝との界面を剥離することにより作製した。(Explanation of experiment)
A glass composition for a lamp according to the present embodiment shown in FIG. 1 and a glass composition for a lamp according to a comparative example shown in FIG. 3 were prepared, and their characteristics were evaluated and compared.
Each glass composition was prepared by weighing 17 g of the raw material mixture adjusted to the composition shown in the figure, putting it in a platinum crucible and heating and melting it at 1500 ° C. for 3 hours in an electric furnace, and then taking it out from the electric furnace, Was made by contacting with cold water and quenching, and peeling the interface between the glass and the crucible.
熱膨張係数(α30/380)及びガラス転移点は、各ガラス組成物を直径5.0mm、長さ15mmの円柱状に成形したものを試料とし、熱機械分析装置(リガク製 型番:TAS300 TMA8140C)にて、30〜380℃の温度範囲の平均線膨張係数を測定した。
泡数は、ガラス組成物の断面中央部120mm2、板厚3mm中に確認される気泡数を画像処理ソフトを使用しカウントした。気泡は、直径が30μm以上の気泡のみを気泡としてカウントした。The coefficient of thermal expansion (α 30/380 ) and glass transition point were obtained by molding each glass composition into a cylindrical shape with a diameter of 5.0 mm and a length of 15 mm, and a thermomechanical analyzer (manufactured by Rigaku, model number: TAS300 TMA8140C) The average linear expansion coefficient in the temperature range of 30 to 380 ° C. was measured.
The number of bubbles was counted using image processing software for the number of bubbles confirmed in the central part of the cross section of the glass composition 120 mm 2 and the
泡数は、ガラス組成物の断面中央部120mm2(縦10mm×横12mm)、板厚3mmに切り、その後、ガラスの両面を#400,#800,#1000,#1500,#2000番まで段階的に研磨し、鏡面に仕上げ、ガラスサンプルを作成した。そして、そのガラスサンプル中に確認される気泡数を画像処理ソフトを使用しカウントした。気泡は、直径が30μm以上の気泡のみを気泡としてカウントした。The number of bubbles is cut to 120mm 2 (10mm x 12mm) and 3mm in thickness at the center of the cross section of the glass composition, and then both sides of the glass are graded to # 400, # 800, # 1000, # 1500, # 2000 Was polished and finished to a mirror surface to make a glass sample. The number of bubbles confirmed in the glass sample was counted using image processing software. Only bubbles having a diameter of 30 μm or more were counted as bubbles.
残存気泡判定は、気泡数が350個を超えるものを「×」と判定し、気泡数が350個以下のものを「○」と判定した。これは、気泡数が350個を超えるガラス組成物でランプを作製すると、著しい歩留まりの低下が起こることを確認したからである。
熱加工時の再発泡は、ガラス組成物を熱加工した際、過熱部分に直径30μm以上の泡が生じた場合を再発泡ありとして「×」と判定し、再発泡が生じなかった場合を「○」と判定した。In the remaining bubble determination, a case where the number of bubbles exceeded 350 was determined as “×”, and a case where the number of bubbles was 350 or less was determined as “◯”. This is because it has been confirmed that when a lamp is produced with a glass composition having more than 350 bubbles, a significant decrease in yield occurs.
Re-foaming at the time of heat processing, when the glass composition is heat-processed, if a bubble having a diameter of 30 μm or more occurs in the overheated portion, it is judged as “×” with re-foaming, and when re-foaming does not occur, "".
赤外線透過率は、FT−IR(株式会社島津製作所製FTIR-8200)を用いて、両面を鏡面研磨した試料厚み2mmのガラス組成物について、波長2800〜3800cm-1の範囲で測定した。実バルブを評価する場合は、ガラスバルブの軟化点+20℃の温度で3h処理を行い、バルブを軟化させ、板厚2mmのガラス板を作製した。その後、当該ガラス板を、縦15mm×横15mmの正方形にカット加工し、縦15mm×横15mm×厚み2mmの評価用サンプルを得た。その評価用サンプルの両面を#400,#800,#1000,#1500,#2000番まで段階的に研磨し、鏡面に仕上げた。Infrared transmittance was measured in a wavelength range of 2800 to 3800 cm −1 for a glass composition having a sample thickness of 2 mm with both surfaces mirror-polished using FT-IR (FTIR-8200 manufactured by Shimadzu Corporation). When evaluating an actual bulb, a glass plate having a thickness of 2 mm was produced by treating the glass bulb with a softening point of + 20 ° C. for 3 hours to soften the bulb. Thereafter, the glass plate was cut into a square of 15 mm length × 15 mm width to obtain a sample for evaluation of 15 mm length × 15 mm width × 2 mm thickness. Both surfaces of the sample for evaluation were polished step by step up to # 400, # 800, # 1000, # 1500, and # 2000, and finished to mirror surfaces.
測定結果を図4に示す。赤外線透過率は、ガラス組成物中に残存する水分量を評価する目的で行った。ガラス組成物中に残存する水分は、H3BO3の分解反応時によって発生したものであって、その一部はガラス組成物中に溶存する。ガラス組成物中に溶存する水分量が多いとガラス組成物を熱加工時した際に溶存していた水分がガス化し再発泡が起こる。
ガラス組成物中の水分量は、3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値、すなわち3620cm-1付近に確認されるOH-の吸収ピークの大きさにより確認することができる。具体的には、3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値が小さい程、ガラス組成物中に残存する水分量が多いことを意味する。図5は、3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値を確認し易いように、赤外線透過率の測定結果を波長3600cm-1〜3800cm-1の範囲で拡大表示したものである。The measurement results are shown in FIG. The infrared transmittance was performed for the purpose of evaluating the amount of water remaining in the glass composition. The moisture remaining in the glass composition is generated by the decomposition reaction of H 3 BO 3 , and a part of the moisture is dissolved in the glass composition. If the amount of water dissolved in the glass composition is large, the water dissolved when the glass composition is heat-processed is gasified and re-foaming occurs.
The amount of water in the glass composition can be confirmed by the minimum value of infrared transmittance in the vicinity of 3620 cm −1 , that is, the size of the absorption peak of OH − confirmed in the vicinity of 3620 cm −1 . Specifically, the smaller the minimum value of infrared transmittance in the vicinity of 3620 cm −1 , the greater the amount of moisture remaining in the glass composition. 5, to facilitate check the minimum value of the infrared transmittance near 3620 cm -1, in which the measurement results of infrared transmittance was enlarged in the wavelength range of 3600cm -1 ~3800cm -1.
比較例1〜5は、3620cm-1付近の赤外線透過率が7.8〜8.0%と比較的高い。これは、H3BO3が添加されておらず、ガラス組成物中の水分残存量が少ないからである。しかし、比較例1〜5は、H3BO3が添加されていないため、所望の清澄効果が得られず、またガラス組成物中に多量の気泡が残存している。よって、ランプ用として不適である。
比較例6および7は、H3BO3の添加量が多いため、ガラス組成物中の水分残存量が多く、3620cm-1付近の赤外線透過率は2%である。このようにガラス組成物中の水分残存量が多いと、熱加工時に再発泡が起こるためランプ用として不適である。In Comparative Examples 1 to 5, the infrared transmittance near 3620 cm −1 is relatively high at 7.8 to 8.0%. This is because H 3 BO 3 is not added and the residual amount of water in the glass composition is small. However, since H 3 BO 3 is not added in Comparative Examples 1 to 5, a desired clarification effect cannot be obtained, and a large amount of bubbles remain in the glass composition. Therefore, it is not suitable for a lamp.
In Comparative Examples 6 and 7, since the amount of H 3 BO 3 added is large, the residual amount of water in the glass composition is large, and the infrared transmittance near 3620 cm −1 is 2%. Thus, when there is much moisture remaining in a glass composition, since refoaming will occur at the time of heat processing, it is unsuitable for lamps.
比較例8には、B2O3とH3BO3の両方が添加されている。しかし、B2O3/H3BO3の混合比が1/3より小さいため、ガラス組成物中の水分残存量が多く、3620cm-1付近の赤外線透過率は2%である。このようにガラス組成物中の水分残存量が多いと、熱加工時に再発泡が起こるためランプ用として不適である。
比較例9には、B2O3とH3BO3の両方が添加されている。しかし、B2O3/H3BO3の混合比が1より大きいため、清澄効果が不十分であり、ガラス組成物中に多量の泡が残存し、ランプ用として不適である。In Comparative Example 8, both B 2 O 3 and H 3 BO 3 are added. However, since the mixing ratio of B 2 O 3 / H 3 BO 3 is smaller than 1/3, the residual amount of water in the glass composition is large, and the infrared transmittance near 3620 cm −1 is 2%. Thus, when there is much moisture remaining in a glass composition, since refoaming will occur at the time of heat processing, it is unsuitable for lamps.
In Comparative Example 9, both B 2 O 3 and H 3 BO 3 are added. However, since the mixing ratio of B 2 O 3 / H 3 BO 3 is larger than 1, the clarification effect is insufficient, and a large amount of bubbles remain in the glass composition, which is not suitable for lamps.
実施例1〜3には、B2O3とH3BO3が1/3〜1の範囲の混合比で添加されている。そのため、清澄効果が高くガラス組成物中に気泡が少ない。また、3620cm-1付近の赤外線透過率は3.0〜4.5%の範囲であり、ガラス組成物中の水分残存量が少なく熱加工時の再発泡が起こり難い。したがって、ランプ用として好適である。In Examples 1 to 3, B 2 O 3 and H 3 BO 3 are added at a mixing ratio in the range of 1/3 to 1. Therefore, the clarification effect is high and there are few bubbles in the glass composition. Further, the infrared transmittance in the vicinity of 3620 cm −1 is in the range of 3.0 to 4.5%, and the residual amount of water in the glass composition is small, and re-foaming is difficult to occur during heat processing. Therefore, it is suitable for lamps.
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法、ランプ用ガラス組成物およびランプは、ランプ全般に広く利用できる。特に、液晶TV、パソコン用ディスプレイ、車載用液晶パネル等のように高品位な表示が要求される透過形液晶表示素子のバックライトの冷陰極蛍光ランプ等に適している。また、本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法、ランプ用ガラス組成物およびランプは、実質的に、ヒ素、アンチモン、鉛等の環境負荷物質を添加しないことで、地球環境保護の社会ニ−ズにも応えるものとすることができる。 The method for producing a glass composition for a lamp, the glass composition for a lamp and a lamp according to the present invention can be widely used for all lamps. In particular, it is suitable for a cold cathode fluorescent lamp of a backlight of a transmissive liquid crystal display element that requires a high-quality display such as a liquid crystal TV, a personal computer display, an in-vehicle liquid crystal panel, and the like. In addition, the method for producing a glass composition for lamps, the glass composition for lamps and the lamp according to the present invention substantially does not contain environmentally hazardous substances such as arsenic, antimony, lead, etc. -It can also respond to
本発明は、ランプ用ガラス組成物の製造方法、この方法を用いて作製されるランプ用ガラス組成物、このランプ用ガラス組成物を用いて製造されるランプに関する。 The present invention relates to a method for producing a glass composition for a lamp, a glass composition for a lamp produced using this method, and a lamp produced using this glass composition for a lamp.
一般に、液晶TV、パソコン用ディスプレイ等のような透過型液晶表示素子のバックライトには、光源として蛍光ランプが用いられている。バックライト用の蛍光ランプは、基本的に一般照明用の蛍光ランプと同様の構成を有するが、ガラスバルブの管径がより小さく肉厚がより薄い。そのため、このようなバックライト用の蛍光ランプには、機械的強度が高く電気絶縁性に優れたホウケイ酸系の硬質ガラス(以下、単に「ホウケイ酸ガラス」と称する。)が用いられている。 In general, a fluorescent lamp is used as a light source in a backlight of a transmissive liquid crystal display element such as a liquid crystal TV or a personal computer display. The fluorescent lamp for backlight has basically the same configuration as the fluorescent lamp for general illumination, but the tube diameter of the glass bulb is smaller and the wall thickness is thinner. Therefore, a borosilicate hard glass (hereinafter simply referred to as “borosilicate glass”) having high mechanical strength and excellent electrical insulation is used for such a fluorescent lamp for backlight.
ところで、ガラスバルブのガラス中に気泡が存在すると、当該ガラスバルブの機械的強度が低下して破損が起こり易い。このような強度低下は、特に管径が小さく肉厚の薄いガラスバルブにおいて深刻な問題となる。そのため、従来から、清澄剤としてヒ素やアンチモンをガラスに添加し、ガラスから気泡を取り除く(ガラスを清澄する)ことが行われている。 By the way, when air bubbles are present in the glass of the glass bulb, the mechanical strength of the glass bulb is reduced and breakage is likely to occur. Such a decrease in strength becomes a serious problem particularly in a glass bulb having a small tube diameter and a small thickness. Therefore, conventionally, arsenic or antimony is added to glass as a fining agent, and bubbles are removed from the glass (glass is clarified).
しかし、上記ヒ素やアンチモンは、環境に悪影響を与える環境負荷物質である。そのため、ヒ素やアンチモンを添加したガラスはリサイクルに適していない。また、ヒ素やアンチモンを添加したガラスは、製造工場や廃棄処理工場内での取り扱いに注意を要し、エッチング廃液の無害化処理等のための多大な設備を必要とする。
この種の問題に対処するため、特許文献1には、清澄剤としてSO3 、Cl 、Fを含有する塩を有効量添加するガラスの製造方法が開示されている。この方法であれば、環境負荷物質を添加することなく気泡の少ないガラスを得ることが可能である。また、NaNO3やKNO3等の硝酸塩をガラスに添加することで、清澄効果が得られることも知られている。
In order to cope with this type of problem,
しかし、特許文献1の製造方法は、ガラスの溶融工程において、硫化物系ガスやハロゲン系ガス等の人体に有害なガスが発生する。このような有害ガスの発生は、ガラス製造の作業環境を悪化させるため好ましくない。
また、硝酸塩を添加する場合も、人体に有害な硝酸系ガス(NOx)が発生してガラス製造の作業環境を悪化させるため好ましくない。
However, in the manufacturing method of
Also, the addition of nitrate is not preferable because nitric acid gas (NOx) harmful to the human body is generated and the working environment of glass production is deteriorated.
本発明の目的は、有害なガスを発生させることなく残存気泡が少ないガラスを製造することが可能なランプ用ガラス組成物の製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、有害なガスを発生させることなく製造可能な気泡の少ないランプ用ガラス組成物、および、そのランプ用ガラス組成物で形成された破損の起こり難いランプを提供することにある。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of the glass composition for lamps which can manufacture glass with few remaining bubbles, without producing | generating harmful gas. Another object of the present invention is to provide a lamp glass composition with few bubbles that can be produced without generating harmful gases, and a lamp that is made of the glass composition for lamps and is less likely to break. There is.
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、所定元素の酸化物と前記所定元素の水酸化物とが酸化物/水酸化物=1/3〜1のモル比で添加された原料混合物を、ガラス状態に溶融する溶融工程を含み、前記溶融工程では、前記水酸化物の分解反応によって、前記水酸化物からH2OまたはH2の少なくとも一方からなるガスが発生するように前記原料混合物を加熱することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for producing a glass composition for a lamp according to an embodiment of the present invention is characterized in that an oxide of a predetermined element and a hydroxide of the predetermined element are oxide / hydroxide = 1 / Including a melting step of melting a raw material mixture added at a molar ratio of 3 to 1 into a glass state, and in the melting step, H 2 O or H 2 is converted from the hydroxide by a decomposition reaction of the hydroxide. The raw material mixture is heated so that at least one gas is generated.
本発明の一実施形態に係るランプ用ガラス組成物は、上記ランプ用ガラス組成物の製造方法により作製されたランプ用ガラス組成物であって、波長領域3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値が試料厚み2mmにおいて3.0〜4.5%であることを特徴とする。
本発明の一実施形態に係るランプは、上記ランプ用ガラス組成物で形成されたガラスバルブを備えていることを特徴とする。
A glass composition for a lamp according to an embodiment of the present invention is a glass composition for a lamp produced by the above method for producing a glass composition for a lamp, and has a minimum value of infrared transmittance in the vicinity of a wavelength region of 3620 cm −1. Is 3.0 to 4.5% at a sample thickness of 2 mm.
The lamp | ramp which concerns on one Embodiment of this invention is equipped with the glass bulb | ball formed with the said glass composition for lamps, It is characterized by the above-mentioned.
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、溶融工程において所定元素の水酸化物からH2OまたはH2の少なくとも一方からなるガスが発生するため、有害なガスを発生させることなく気泡の少ないガラスを製造することができるといった効果を有する。以下にその効果について詳細に説明する。
本発明者等は、種々の検討を重ねた結果、原料混合物に添加する所定元素の酸化物の一部を前記所定元素の水酸化物に置き換えることによって、前記原料混合物をガラス状態に溶融する溶融工程において、前記水酸化物からガスが発生し、そのガスによってガラス融液中の気泡が取り除かれ、清澄効果が得られることを見出した。前記水酸化物から発生するガスは、前記水酸化物の分解反応で発生するものであって、H2OまたはH2の少なくとも一方からなる。ガラス化反応が開始される温度域500〜1000℃において前記水酸化物の分解反応が生じることによって、清澄効果が得られる。
In the method for producing a glass composition for a lamp according to the present invention, a gas composed of at least one of H 2 O and H 2 is generated from a hydroxide of a predetermined element in the melting step, so that bubbles are generated without generating harmful gas. It has the effect that a glass with a small amount can be produced. The effect will be described in detail below.
As a result of various studies, the inventors have replaced the oxide of the predetermined element added to the raw material mixture with the hydroxide of the predetermined element, thereby melting the raw material mixture into a glass state. In the process, it was found that gas was generated from the hydroxide, and bubbles in the glass melt were removed by the gas, and a clarification effect was obtained. Gas generated from the hydroxide is for generating the decomposition reaction of the hydroxide, of at least one of H 2 O or H 2. A clarification effect is obtained by the decomposition reaction of the hydroxide occurring in a temperature range of 500 to 1000 ° C. at which the vitrification reaction is started.
そもそも、ガラス中に存在する気泡は、原料混合物がガラス状態に溶融する際に発生するCO2などのガスが、ガラス融液中から抜けきれずに残存したものである。特に、CO2の気泡は小径であり、浮力が小さくガラス融液中から浮上し難いため、ガラス融液中から抜けきれずガラス中に残存し易い。
このような小径の気泡を取り除くために、本発明に係るランプ用ガラスの製造方法では、所定元素の水酸化物からH2OやH2からなるガスを発生させている。このH2OやH2からなるガスの気泡は、CO2等の気泡よりも径が大きいため、浮力がより大きく、ガラス融液中から容易に抜け出しガラス中には残存し難い。そして、H2OやH2からなるガスの気泡は、ガラス融液中から浮上する際にCO2等の気泡を取り込むため、CO2等からなる小径の気泡もガラス中から取り除かれる。
In the first place, the bubbles present in the glass are those in which a gas such as CO 2 generated when the raw material mixture is melted into the glass state remains without being completely removed from the glass melt. In particular, the bubbles of CO 2 have a small diameter, have a low buoyancy, and are difficult to float from the glass melt, and therefore cannot easily escape from the glass melt and remain in the glass.
In order to remove such small-diameter bubbles, in the method for manufacturing a glass for a lamp according to the present invention, a gas composed of H 2 O or H 2 is generated from a hydroxide of a predetermined element. Since the gas bubbles made of H 2 O and H 2 have a larger diameter than bubbles such as CO 2 , the buoyancy is larger, and the bubbles easily escape from the glass melt and hardly remain in the glass. The gas bubbles composed of H 2 O and H 2 take in bubbles such as CO 2 when they rise from the glass melt, so that small-sized bubbles composed of CO 2 and the like are also removed from the glass.
ただし、H2OやH2からなるガスがガラス融液中で発生すると、ガラス中に水分が残存し易くなるという問題がある。ガラス中の水分残存量が多いと、加熱した際にその水分が気化して再発泡(リボイル)が起こり易く、このようなガラスでランプを製造すると、熱加工時にバーナー等で過熱した部分に再発泡が起こってスローリークやクラックの原因となる。 However, when a gas composed of H 2 O or H 2 is generated in the glass melt, there is a problem that moisture tends to remain in the glass. If the amount of water remaining in the glass is large, the water vaporizes when heated, and refoaming (reboiling) is likely to occur. When a lamp is manufactured from such glass, it is reheated to a part that has been overheated by a burner or the like during heat processing. Foaming can cause slow leaks and cracks.
この問題に対し、本発明者等は、酸化物と水酸化物の混合比を1/3〜1の範囲に規定することにより、清澄効果を十分に得ながら、再発泡が起こり難くすることが可能であることを見出した。
前記混合比が1より大きい場合は、H2OやH2からなるガスの発生量が少ないため清澄効果が不十分である。一方、前記混合比が1/3より小さい場合は、熱加工時の再発泡が起こり易くランプ用として不適である。
In response to this problem, the present inventors may make refoaming difficult to occur while sufficiently obtaining a clarification effect by defining the mixing ratio of oxide and hydroxide in the range of 1/3 to 1. I found it possible.
When the mixing ratio is greater than 1, the clarification effect is insufficient because the amount of gas composed of H 2 O and H 2 is small. On the other hand, when the mixing ratio is less than 1/3, re-foaming is likely to occur during heat processing, which is not suitable for a lamp.
なお、所定元素としては、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)およびカルシウム(Ca)等が考えられ、その場合、前記所定元素の水酸化物は、それぞれH3BO3、Al(OH)3およびCa(OH)2を意味する。
なお、本発明に係る水酸化物には、狭義の水酸化物すなわち水酸基を有する化合物だけでなく、広義の水酸化物すなわち水素元素および酸素元素を有する化合物も含まれる。例えば、Al(OH)3やCa(OH)2といった狭義の水酸化物だけでなく、H3BO3(B(OH)3と標記することもできる。)のような広義の水酸化物をも含む。
As the predetermined element, boron (B), aluminum (Al), calcium (Ca) and the like can be considered, and in this case, the hydroxide of the predetermined element is H 3 BO 3 , Al (OH) 3 and Means Ca (OH) 2
The hydroxide according to the present invention includes not only a narrowly defined hydroxide, that is, a compound having a hydroxyl group, but also a broadly defined hydroxide, that is, a compound having a hydrogen element and an oxygen element. For example, not only narrow hydroxides such as Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 , but also broad hydroxides such as H 3 BO 3 (which can be expressed as B (OH) 3 ) Including.
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、前記酸化物および水酸化物が、ランプ用ガラス組成物中の前記所定元素の含有量が酸化物換算で8〜17mol%となるよう前記原料混合物に添加される場合には、溶融性および導入線の封着性が良好であり、かつ、分相をおこし難いランプ用ガラス組成物を得ることができる。
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、前記水酸化物が、ランプ用ガラス組成物中の前記所定元素の含有量が酸化物換算で5〜10.5mol%となるよう前記原料混合物に添加される場合には、気泡が少なく、熱加工時に再発泡が起こり難いランプ用ガラス組成物を得ることができる。
The method for producing a glass composition for a lamp according to the present invention is such that the oxide and hydroxide are such that the content of the predetermined element in the glass composition for a lamp is 8 to 17 mol% in terms of oxide. When added to the mixture, it is possible to obtain a glass composition for a lamp which has good meltability and sealing property of the lead-in wire and hardly causes phase separation.
The method for producing a glass composition for a lamp according to the present invention is such that the hydroxide is such that the content of the predetermined element in the glass composition for a lamp is 5 to 10.5 mol% in terms of oxide. When added to the lamp, it is possible to obtain a glass composition for a lamp in which there are few bubbles and re-foaming hardly occurs during heat processing.
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、ランプ用ガラス組成物がホウケイ酸ガラスであり、所定元素がホウ素である場合には、特に清澄効果が顕著である。例えば、ホウ素の水酸化物であるH3BO3は、300〜800℃の広い温度域で、分解反応によりH2OまたはH2の少なくとも一方からなるガスを発生させるため、溶融工程において温度管理が容易である。H3BO3の分解反応を下記の(式1)および(式2)表す。 In the method for producing a glass composition for a lamp according to the present invention, the clarification effect is particularly remarkable when the glass composition for a lamp is borosilicate glass and the predetermined element is boron. For example, H 3 BO 3 which is a hydroxide of boron generates a gas composed of at least one of H 2 O or H 2 by a decomposition reaction in a wide temperature range of 300 to 800 ° C., so that temperature control is performed in the melting process. Is easy. The decomposition reaction of H 3 BO 3 is represented by the following (formula 1) and (formula 2).
2H3BO3→3H2O+B2O3・・・(式1)
2H3BO3→3/2O2+3H2+B2O3・・・(式2)
さらに、安価なH3BO3の使用により低コストでガラスを製造することができるという効果、および、H3BO3は多量に添加してもガラスが着色しないといった効果も有する。
なお、本発明においてホウケイ酸ガラスとは、ヤング率やビッカース硬度が高く、機械的強度に優れたガラスであって、具体的には、酸化物換算でB2O3を6〜20mol%含有するガラスを意味する。
2H 3 BO 3 → 3H 2 O + B 2 O 3 (Formula 1)
2H 3 BO 3 → 3 / 2O 2 + 3H 2 + B 2 O 3 (Formula 2)
Furthermore, there is an effect that glass can be manufactured at low cost by using inexpensive H 3 BO 3 , and an effect that glass is not colored even if H 3 BO 3 is added in a large amount.
In the present invention, the borosilicate glass is a glass having a high Young's modulus and Vickers hardness and excellent mechanical strength, and specifically contains 6 to 20 mol% of B 2 O 3 in terms of oxide. Means glass.
本発明に係るランプ用ガラス組成物は、熱膨張係数(α30/380)が34×10-7/K〜43×10-7/Kの場合、または、43×10-7/K〜55×10-7/Kの場合に下記の効果を奏する。
一般に、バックライト用ランプには、放電による高温に耐え得るタングステン製あるいはコバール合金製の導入線が用いられる。したがって、導入線の気密封着の信頼性を高めるためには、ランプ用ガラス組成物の熱膨張係数を、タングステンあるいはコバール合金の熱膨張係数に近づけることが好ましい。
Lamp glass composition according to the present invention, when the thermal expansion coefficient (α 30/380) of 34 × 10 -7 / K~43 × 10 -7 / K, or, 43 × 10 -7 / K~55 The following effects are obtained when × 10 -7 / K.
Generally, a lead lamp made of tungsten or Kovar alloy that can withstand high temperatures caused by discharge is used for a backlight lamp. Therefore, in order to increase the reliability of the hermetic seal of the lead-in wire, it is preferable to make the thermal expansion coefficient of the glass composition for lamps close to the thermal expansion coefficient of tungsten or Kovar alloy.
熱膨張係数(α30/380)が34×10-7/K〜43×10-7/Kの場合、タングステン製導入線の熱膨張係数と同程度であり、化学的耐久性も高いため、導入線の気密封着の信頼性が高い。
熱膨張係数(α30/380)が43×10-7/K〜55×10-7/Kの場合、コバール合金製導入線の熱膨張係数と同程度であり、化学的耐久性も高いため、導入線の気密封着の信頼性が高い。
本発明に係るランプは、上記ランプ用ガラス組成物で形成されたガラスバルブを備えている。したがって、ガラスバルブのガラスに気泡が少なく、ランプが破損し難い。
When the thermal expansion coefficient (α 30/380 ) is 34 × 10 −7 / K to 43 × 10 −7 / K, it is similar to the thermal expansion coefficient of the tungsten lead wire and has high chemical durability. The reliability of the airtight seal of the lead-in line is high.
When the coefficient of thermal expansion (α 30/380 ) is 43 × 10 −7 / K to 55 × 10 −7 / K, it is the same as the coefficient of thermal expansion of the Kovar alloy lead wire and has high chemical durability. The reliability of the airtight seal of the lead-in line is high.
The lamp | ramp which concerns on this invention is equipped with the glass bulb | ball formed with the said glass composition for lamps. Therefore, there are few bubbles in the glass of the glass bulb, and the lamp is not easily damaged.
本発明の実施の形態に係るランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス組成物の製造方法、およびランプについて、図面に基づき説明する。
(ランプ用ガラス組成物の説明)
本実施の形態に係るガラス組成物の組成は、図1における実施例1〜5に示すとおりである。なお、図1における「%」は「mol%」を意味する。
A glass composition for a lamp, a method for producing a glass composition for a lamp, and a lamp according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Description of glass composition for lamp)
The composition of the glass composition according to the present embodiment is as shown in Examples 1 to 5 in FIG. Note that “%” in FIG. 1 means “mol%”.
本発明に係るガラス組成物の組成は、実施例1〜5に示す組成に限定されないが、ランプ用のガラス組成物としての特性を保つためには、実質的に、酸化物換算で、SiO2:55〜75mol%、Al2O3:1〜10mol%、B2O3+H3BO3:8〜17mol%、Li2O+Na2O+K2O:0〜12mol%、Li2O:0〜5mol%、Na2O:0〜8mol%、K2O:0〜12mol%、MgO:0.5〜5mol%、CaO:0.5〜10mol%、SrO:0〜8mol%、BaO:0〜10mol%、CeO2:0.01〜2mol%、Fe2O3:0〜0.2mol%、SnO:0.01〜5mol%であることが好ましい。
The composition of the glass composition according to the present invention is not limited to the compositions shown in Examples 1 to 5, but in order to maintain the characteristics as a glass composition for a lamp, it is substantially SiO 2 in terms of oxide. : 55~75mol%, Al 2 O 3 : 1~10mol%, B 2
なお、本実施の形態において、ガラス組成物に含有されるホウ素(B)には、ホウ素の酸化物として原料混合物に添加されたものと、ホウ素の水酸化物として原料混合物に添加されたものとがあるが、これらを区別するために、酸化物として添加されるものに関しては「B2O3」と、水酸化物として添加されるものに関しては「H3BO3」と表記する。これらは、図1および、後述する図3においても同様である。 In the present embodiment, the boron (B) contained in the glass composition includes those added to the raw material mixture as boron oxide and those added to the raw material mixture as boron hydroxide. However, in order to distinguish between them, “B 2 O 3 ” is used for those added as oxides, and “H 3 BO 3 ” is used for those added as hydroxides. These are the same in FIG. 1 and FIG. 3 described later.
したがって、上記において、B2O3+H3BO3:8〜17mol%と記載した意味は、ガラス組成物中における、酸化物として添加されたホウ素と水酸化物として添加されたホウ素との総量を酸化物換算した値が8〜17mol%であることを意味する。
本発明のランプ用ガラス組成物を上記のように定めた理由は以下のとおりである。
SiO2は、ガラス骨格を形成する成分であって、その含有量は55〜75mol%の範囲が好ましい。55mol%より少ないと熱膨張係数が高くなり過ぎ、化学的耐久性も劣化する。一方、75mol%より多いと熱膨張係数が低くなり過ぎて加工成形が困難となる。
Therefore, in the above, the meaning described as B 2 O 3 + H 3 BO 3 : 8 to 17 mol% means the total amount of boron added as an oxide and boron added as a hydroxide in the glass composition. The value in terms of oxide is 8 to 17 mol%.
The reason for determining the glass composition for a lamp of the present invention as described above is as follows.
SiO 2 is a component that forms a glass skeleton, and its content is preferably in the range of 55 to 75 mol%. If it is less than 55 mol%, the coefficient of thermal expansion becomes too high and the chemical durability deteriorates. On the other hand, if it exceeds 75 mol%, the coefficient of thermal expansion becomes too low and it becomes difficult to process and mold.
Al2O3は、ガラスの耐候性および失透性を向上させる目的で添加する成分であって、その含有量は1〜10mol%の範囲が好ましい。1mol%より少ないと前記作用が得られ難い。一方、10mol%より多いとガラスの溶融性が悪化する。その含有量は、特に2〜7mol%であることが好ましい。
B2O3は、ガラスの溶融性向上、膨張係数の調整および粘度の調整の目的で添加する本実施例の必須成分である。
Al 2 O 3 is a component added for the purpose of improving the weather resistance and devitrification of glass, and its content is preferably in the range of 1 to 10 mol%. When the amount is less than 1 mol%, it is difficult to obtain the above action. On the other hand, if it exceeds 10 mol%, the meltability of the glass deteriorates. The content is particularly preferably 2 to 7 mol%.
B 2 O 3 is an essential component of this example that is added for the purpose of improving the meltability of glass, adjusting the expansion coefficient, and adjusting the viscosity.
H3BO3は、ガラスの溶融性向上、膨張係数の調整、粘度の調整および清澄効果を促進する目的で添加する本実施例の必須成分である。
B2O3+H3BO3は、8〜17mol%の範囲が好ましい。B2O3+H3BO3が8mol%より少ないと、ガラスの溶融性が悪化するとともに、粘度および膨張係数が上昇して導入線の封着が困難になる。一方、17mol%より多いとガラスが分相をおこしガラスの作製が困難になる。総含有量は、特に10〜16mol%であることが好ましい。
H 3 BO 3 is an essential component of this example that is added for the purpose of improving the meltability of the glass, adjusting the expansion coefficient, adjusting the viscosity, and promoting the clarification effect.
B 2 O 3 + H 3 BO 3 is preferably in the range of 8 to 17 mol%. When B 2 O 3 + H 3 BO 3 is less than 8 mol%, the meltability of the glass deteriorates, and the viscosity and the expansion coefficient increase to make it difficult to seal the lead-in wire. On the other hand, if it exceeds 17 mol%, the glass undergoes phase separation, making it difficult to produce the glass. The total content is particularly preferably 10 to 16 mol%.
B2O3およびH3BO3は、B2O3/H3BO3=1/3〜1のモル比となるように添加する。前記モル比が1/3より小さいと、蛍光ランプの熱加工時にバーナーによる過熱部に再発泡が起こり、スローリークやクラックの原因となる。また前記モル比が1より大きいとガラスの清澄効果が不十分となる。
Li2O、Na2OおよびK2Oのアルカリ金属酸化物は、ガラスの粘性を低下させ、溶融加工性を向上させる目的で添加する。その含有量は0〜10mol%の範囲であることが好ましい。10mol%より多くなるとガラスの熱膨張係数が大きくなり過ぎる。また、ガラスからアルカリ成分が溶出し易くなるため、当該ガラスを用いて蛍光ランプを作製すると、ガラスが蛍光体や水銀と反応して蛍光ランプの光束が低下する。各成分の含有量は、Li2O:0〜5mol%、Na2O:0〜8mol%、K2O:0〜12mol%とすることが好ましい。
B 2 O 3 and H 3 BO 3 are added so as to have a molar ratio of B 2 O 3 / H 3 BO 3 = 1 / 3-1. When the molar ratio is less than 1/3, re-foaming occurs in the overheated portion by the burner during thermal processing of the fluorescent lamp, which causes slow leaks and cracks. On the other hand, if the molar ratio is greater than 1, the glass refining effect is insufficient.
Alkali metal oxides of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O are added for the purpose of reducing the viscosity of the glass and improving the melt processability. The content is preferably in the range of 0 to 10 mol%. If it exceeds 10 mol%, the thermal expansion coefficient of the glass becomes too large. In addition, since alkali components are easily eluted from the glass, when a fluorescent lamp is manufactured using the glass, the glass reacts with the phosphor or mercury to reduce the luminous flux of the fluorescent lamp. The content of each component is preferably Li 2 O: 0 to 5 mol%, Na 2 O: 0 to 8 mol%, and K 2 O: 0 to 12 mol%.
MgOおよびCaOのアルカリ土類金属酸化物は、電気絶縁性および化学的耐久性を向上させる目的で添加する。MgOの含有量は0.5〜5mol%の範囲であることが好ましく、CaOの含有量は0.5〜10mol%であることが好ましい。MgOが0.5mol%より少ない場合やCaOが0.5mol%より少ない場合は、前記目的が達成できない場合がある。一方、MgOが5mol%より多い場合やCaOが10mol%より多い場合は、ガラスが失透する傾向が強くなる。 MgO and CaO alkaline earth metal oxides are added for the purpose of improving electrical insulation and chemical durability. The content of MgO is preferably in the range of 0.5 to 5 mol%, and the content of CaO is preferably 0.5 to 10 mol%. If MgO is less than 0.5 mol% or CaO is less than 0.5 mol%, the above object may not be achieved. On the other hand, when MgO is more than 5 mol% or when CaO is more than 10 mol%, the glass tends to devitrify.
SrOおよびBaOは、ガラスの溶融性および蛍光ランプ製造時のバルブ加工性を向上させる目的で添加する。SrOの含有量は0〜8mol%であることが好ましく、BaOの含有量は0〜10mol%であることが好ましい。SrOが8mol%より多い場合やBaOが10mol%より多い場合は、ガラスが失透し易くなる。
CeO2は紫外線を効果的に吸収し、ソラリゼーションを抑制する目的で添加する。その含有量は0.01〜2mol%の範囲が好ましい。0.01mol%より少ないと前記目的が達成できず、2mol%よりも多いとガラスの失透が起こり、所望のランプ光束を有する蛍光ランプを作製することが困難になる。その含有量は、特に0.01〜1mol%の範囲が好ましい。
SrO and BaO are added for the purpose of improving the meltability of the glass and the bulb processability when manufacturing the fluorescent lamp. The SrO content is preferably 0 to 8 mol%, and the BaO content is preferably 0 to 10 mol%. When SrO is more than 8 mol% or BaO is more than 10 mol%, the glass tends to devitrify.
CeO 2 is added for the purpose of effectively absorbing ultraviolet rays and suppressing solarization. The content is preferably in the range of 0.01 to 2 mol%. If the amount is less than 0.01 mol%, the object cannot be achieved. If the amount is more than 2 mol%, devitrification of the glass occurs, making it difficult to produce a fluorescent lamp having a desired lamp luminous flux. The content is particularly preferably in the range of 0.01 to 1 mol%.
Fe2O3は、紫外線吸収効果が得る目的で添加する。その含有量は0〜0.2mol%の範囲が好ましい。0.2mol%より多くなると可視域の透過率を低下させるため、蛍光ランプの光束が低下するので好ましくない。
SnOは、Ceイオンの価数変化を4+から3+へ促進する目的で添加する。その含有量は0.01〜5mol%の範囲が好ましい。0.01mol%より少ないとその効果は得られず、5mol%より多いとガラスの機械的強度が低下し、ガラス管引き工程において歩留りが低下するなどの問題がある。特に0.1〜3mol%の範囲が好ましい。
Fe 2 O 3 is added for the purpose of obtaining an ultraviolet absorption effect. The content is preferably in the range of 0 to 0.2 mol%. If it exceeds 0.2 mol%, the transmittance in the visible region is lowered, and therefore the luminous flux of the fluorescent lamp is lowered, which is not preferable.
SnO is added for the purpose of promoting the valence change of Ce ions from 4+ to 3+. The content is preferably in the range of 0.01 to 5 mol%. If the amount is less than 0.01 mol%, the effect cannot be obtained. If the amount is more than 5 mol%, the mechanical strength of the glass is lowered and the yield is lowered in the glass tube drawing process. The range of 0.1 to 3 mol% is particularly preferable.
なお、本発明に係るガラスは、実質的に各成分の含有率が上記の範囲内であれば良く、上記組成の範囲を逸脱しない限度において、他の成分が含有されていても良い。他の成分としては、例えば、ZrO2、ZnO、P2O5、TiO2、WO3等が挙げられる。
従来から、清澄剤の一つとしてCeO2が知られているが、多量に添加しなければ清澄効果を得る事ができない。しかし、清澄効果を得る為に多量に添加すると、ガラスが着色する課題が発生する。その為、清澄剤として実質的にCeO2のみを添加しても、無色かつ残存気泡が少ないガラスを作製することは困難である。
In addition, the glass which concerns on this invention should just contain the content rate of each component in said range substantially, and the other component may be contained in the limit which does not deviate from the range of the said composition. Examples of other components include ZrO 2 , ZnO, P 2 O 5 , TiO 2 , and WO 3 .
Conventionally, CeO 2 is known as one of the fining agents, but the fining effect cannot be obtained unless a large amount is added. However, if it is added in a large amount to obtain a clarification effect, a problem of coloring the glass occurs. Therefore, even when substantially only CeO 2 is added as a clarifier, it is difficult to produce a glass that is colorless and has few remaining bubbles.
また、SnO2も清澄剤の一つとして知られているが、CeO2と同様で多量に添加しなければ清澄効果を得る事ができない。しかし、清澄効果を得る為に多量に添加すると、ガラスが失透するという課題が発生する。その為、清澄剤として実質的にSnO2のみを添加しても、失透がなく残存気泡も少ないガラスを作製することは困難である。
(ランプ用ガラス組成物の製造方法の説明)
本実施形態に係るランプ用ガラス組成物の製造方法では、まず、複数種類のガラス原料を本発明に係るランプ用ガラス組成物の組成の範囲内で調合し原料混合物を得る。次に、原料混合物をガラス溶融窯に投入し、大気雰囲気下1500〜1600℃で5〜8h溶融させてガラス融液を得る。その際、攪拌やバブリング等の処理は行ってはいない。その後、ガラス融液をダンナー法等の管引き法によって管状に成形し、所定の寸法に切断加工して、ランプ用のガラス管とする。さらに、当該ガラス管を熱加工してガラスバルブを作製し、各種ランプを作製する。
SnO 2 is also known as a fining agent, but as with CeO 2 , a fining effect cannot be obtained unless a large amount is added. However, if a large amount is added to obtain a clarification effect, a problem that the glass devitrifies occurs. Therefore, even if only SnO 2 is substantially added as a fining agent, it is difficult to produce a glass with no devitrification and few remaining bubbles.
(Description of manufacturing method of glass composition for lamp)
In the method for producing a lamp glass composition according to this embodiment, first, a plurality of types of glass raw materials are prepared within the range of the composition of the lamp glass composition according to the present invention to obtain a raw material mixture. Next, the raw material mixture is put into a glass melting furnace and melted at 1500-1600 ° C. for 5-8 hours in an air atmosphere to obtain a glass melt. At that time, treatments such as stirring and bubbling are not performed. Thereafter, the glass melt is formed into a tubular shape by a tube drawing method such as the Danner method, and cut into a predetermined size to obtain a glass tube for a lamp. Furthermore, the glass tube is heat-processed to produce a glass bulb, and various lamps are produced.
なお、ガラス原料を調合して原料混合物としてからガラス溶融窯に投入する手順に限定されず、一部のガラス原料を、他のガラス原料とはタイミングをずらしてガラス溶融窯に投下し、ガラス溶融釜内で原料混合物を調合することも考えられる。
(ランプの説明)
本発明に係るランプの一実施形態として、直管形の冷陰極蛍光ランプについて図面に基づき説明する。図2は、本実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプの要部構成を示す概略図である。当該冷陰極蛍光ランプ1の構造は、基本的に従来技術による冷陰極蛍光ランプの構造に準ずる。
In addition, it is not limited to the procedure which mix | blends a glass raw material and makes it a raw material mixture, and throws into a glass melting kiln, A part of glass raw material is thrown into a glass melting kiln at a different timing from other glass raw materials, and glass melting It is also conceivable to prepare the raw material mixture in the kettle.
(Lamp description)
As an embodiment of the lamp according to the present invention, a straight tube type cold cathode fluorescent lamp will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic view showing a main configuration of the cold cathode fluorescent lamp according to the present embodiment. The structure of the cold
冷陰極蛍光ランプ1のガラスバルブ2は、上記本実施の形態に係るランプ用ガラス組成物によって形成されたものであって、その外径は約4.0mm、内径は約3.0mm、全長は約730mmである。なお、ガラスバルブ2の外径、内径および全長は、上記に限定されないが、冷陰極蛍光ランプ1用のガラスバルブ2は、管径が小さく肉厚が薄いことが望まれるため、外径は1.8(内径は1.4)〜6.0(内径は5.0)mmであることが好ましい。
The
ガラスバルブ2は、その両端部がそれぞれビードガラス3によって気密封止されている。また、ガラスバルブ2の両端部には、タングステン金属或いはコバール合金からなる直径約0.8mmの導入線4が、ビードガラス3を貫通するようにして気密封止されている。そして、各導入線4のガラスバルブ2内部側の端部には、表面に電子放射性物質が塗布されたニッケル或いはニオブ製のカップ状の電極5が取り付けられている。
Both ends of the
ガラスバルブ2の内面には、赤発光、緑発光および青緑発光の蛍光体を混合した希土類蛍光体(Y2O3:Eu3+、LaPO4:Ce3+,Tb3+、BaMg2Al16O27:Eu2+,Mn2+)を塗布してなる蛍光体層6が形成されている。また、ガラスバルブ2の内部には、0.8〜2.5mgの水銀(不図示)と、キセノン等の希ガス(不図示)とが封入されている。
以上、本発明に係る直管形の冷陰極蛍光ランプ1を実施の形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明の内容は、上記の実施の形態に限定されない。
On the inner surface of the
As mentioned above, although the straight tube | pipe type cold
(実験の説明)
図1に示す本実施の形態に係るランプ用ガラス組成物、および、図3に示す比較例に係るランプ用ガラス組成物を作製し、それらの特性を評価し比較した。
各ガラス組成物は、図中の組成となるように調整した原料混合物を、17gを秤量して白金坩堝に入れ電気炉中で1500℃で3h加熱溶融し、その後電気炉内から取り出し、坩堝底面を冷水に接触し急冷し、ガラスと坩堝との界面を剥離することにより作製した。
(Explanation of experiment)
A glass composition for a lamp according to the present embodiment shown in FIG. 1 and a glass composition for a lamp according to a comparative example shown in FIG. 3 were prepared, and their characteristics were evaluated and compared.
Each glass composition was prepared by weighing 17 g of the raw material mixture adjusted to the composition shown in the figure, putting it in a platinum crucible and heating and melting it at 1500 ° C. for 3 hours in an electric furnace, and then taking it out from the electric furnace, Was made by contacting with cold water and quenching, and peeling the interface between the glass and the crucible.
熱膨張係数(α30/380)及びガラス転移点は、各ガラス組成物を直径5.0mm、長さ15mmの円柱状に成形したものを試料とし、熱機械分析装置(リガク製 型番:TAS300 TMA8140C)にて、30〜380℃の温度範囲の平均線膨張係数を測定した。
泡数は、ガラス組成物の断面中央部120mm2、板厚3mm中に確認される気泡数を画像処理ソフトを使用しカウントした。気泡は、直径が30μm以上の気泡のみを気泡としてカウントした。
The coefficient of thermal expansion (α 30/380 ) and glass transition point were obtained by molding each glass composition into a cylindrical shape with a diameter of 5.0 mm and a length of 15 mm, and a thermomechanical analyzer (manufactured by Rigaku, model number: TAS300 TMA8140C) The average linear expansion coefficient in the temperature range of 30 to 380 ° C. was measured.
The number of bubbles was counted using image processing software for the number of bubbles confirmed in the central part of the cross section of the glass composition 120 mm 2 and the
泡数は、ガラス組成物の断面中央部120mm2(縦10mm×横12mm)、板厚3mmに切り、その後、ガラスの両面を#400,#800,#1000,#1500,#2000番まで段階的に研磨し、鏡面に仕上げ、ガラスサンプルを作成した。そして、そのガラスサンプル中に確認される気泡数を画像処理ソフトを使用しカウントした。気泡は、直径が30μm以上の気泡のみを気泡としてカウントした。 The number of bubbles is cut to 120 mm 2 (10 mm x 12 mm) and 3 mm thick at the center of the cross section of the glass composition, and then both sides of the glass are graded to # 400, # 800, # 1000, # 1500, and # 2000 Was polished and finished to a mirror surface to make a glass sample. The number of bubbles confirmed in the glass sample was counted using image processing software. Only bubbles having a diameter of 30 μm or more were counted as bubbles.
残存気泡判定は、気泡数が350個を超えるものを「×」と判定し、気泡数が350個以下のものを「○」と判定した。これは、気泡数が350個を超えるガラス組成物でランプを作製すると、著しい歩留まりの低下が起こることを確認したからである。
熱加工時の再発泡は、ガラス組成物を熱加工した際、過熱部分に直径30μm以上の泡が生じた場合を再発泡ありとして「×」と判定し、再発泡が生じなかった場合を「○」と判定した。
In the remaining bubble determination, a case where the number of bubbles exceeded 350 was determined as “×”, and a case where the number of bubbles was 350 or less was determined as “◯”. This is because it has been confirmed that when a lamp is produced with a glass composition having more than 350 bubbles, a significant decrease in yield occurs.
Re-foaming at the time of heat processing, when the glass composition is heat-processed, if a bubble having a diameter of 30 μm or more occurs in the overheated portion, it is judged as “×” with re-foaming, and when re-foaming does not occur, "".
赤外線透過率は、FT−IR(株式会社島津製作所製FTIR-8200)を用いて、両面を鏡面研磨した試料厚み2mmのガラス組成物について、波長2800〜3800cm-1の範囲で測定した。実バルブを評価する場合は、ガラスバルブの軟化点+20℃の温度で3h処理を行い、バルブを軟化させ、板厚2mmのガラス板を作製した。その後、当該ガラス板を、縦15mm×横15mmの正方形にカット加工し、縦15mm×横15mm×厚み2mmの評価用サンプルを得た。その評価用サンプルの両面を#400,#800,#1000,#1500,#2000番まで段階的に研磨し、鏡面に仕上げた。 Infrared transmittance was measured in a wavelength range of 2800 to 3800 cm −1 for a glass composition having a sample thickness of 2 mm with both surfaces mirror-polished using FT-IR (FTIR-8200 manufactured by Shimadzu Corporation). When evaluating an actual bulb, a glass plate having a thickness of 2 mm was produced by treating the glass bulb with a softening point of + 20 ° C. for 3 hours to soften the bulb. Thereafter, the glass plate was cut into a square of 15 mm length × 15 mm width to obtain a sample for evaluation of 15 mm length × 15 mm width × 2 mm thickness. Both surfaces of the sample for evaluation were polished step by step up to # 400, # 800, # 1000, # 1500, and # 2000, and finished to mirror surfaces.
測定結果を図4に示す。赤外線透過率は、ガラス組成物中に残存する水分量を評価する目的で行った。ガラス組成物中に残存する水分は、H3BO3の分解反応時によって発生したものであって、その一部はガラス組成物中に溶存する。ガラス組成物中に溶存する水分量が多いとガラス組成物を熱加工時した際に溶存していた水分がガス化し再発泡が起こる。
ガラス組成物中の水分量は、3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値、すなわち3620cm-1付近に確認されるOH-の吸収ピークの大きさにより確認することができる。具体的には、3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値が小さい程、ガラス組成物中に残存する水分量が多いことを意味する。図5は、3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値を確認し易いように、赤外線透過率の測定結果を波長3600cm-1〜3800cm-1の範囲で拡大表示したものである。
The measurement results are shown in FIG. The infrared transmittance was performed for the purpose of evaluating the amount of water remaining in the glass composition. The moisture remaining in the glass composition is generated by the decomposition reaction of H 3 BO 3 , and a part of the moisture is dissolved in the glass composition. If the amount of water dissolved in the glass composition is large, the water dissolved when the glass composition is heat-processed is gasified and re-foaming occurs.
The amount of water in the glass composition can be confirmed by the minimum value of infrared transmittance in the vicinity of 3620 cm −1 , that is, the size of the absorption peak of OH − confirmed in the vicinity of 3620 cm −1 . Specifically, the smaller the minimum value of infrared transmittance in the vicinity of 3620 cm −1 , the greater the amount of moisture remaining in the glass composition. 5, to facilitate check the minimum value of the infrared transmittance near 3620 cm -1, in which the measurement results of infrared transmittance was enlarged in the wavelength range of 3600cm -1 ~3800cm -1.
比較例1〜5は、3620cm-1付近の赤外線透過率が7.8〜8.0%と比較的高い。これは、H3BO3が添加されておらず、ガラス組成物中の水分残存量が少ないからである。しかし、比較例1〜5は、H3BO3が添加されていないため、所望の清澄効果が得られず、またガラス組成物中に多量の気泡が残存している。よって、ランプ用として不適である。
比較例6および7は、H3BO3の添加量が多いため、ガラス組成物中の水分残存量が多く、3620cm-1付近の赤外線透過率は2%である。このようにガラス組成物中の水分残存量が多いと、熱加工時に再発泡が起こるためランプ用として不適である。
In Comparative Examples 1 to 5, the infrared transmittance near 3620 cm −1 is relatively high at 7.8 to 8.0%. This is because H 3 BO 3 is not added and the residual amount of water in the glass composition is small. However, since H 3 BO 3 is not added in Comparative Examples 1 to 5, a desired clarification effect cannot be obtained, and a large amount of bubbles remain in the glass composition. Therefore, it is not suitable for a lamp.
In Comparative Examples 6 and 7, since the amount of H 3 BO 3 added is large, the residual amount of water in the glass composition is large, and the infrared transmittance near 3620 cm −1 is 2%. Thus, when there is much moisture remaining in a glass composition, since refoaming will occur at the time of heat processing, it is unsuitable for lamps.
比較例8には、B2O3とH3BO3の両方が添加されている。しかし、B2O3/H3BO3の混合比が1/3より小さいため、ガラス組成物中の水分残存量が多く、3620cm-1付近の赤外線透過率は2%である。このようにガラス組成物中の水分残存量が多いと、熱加工時に再発泡が起こるためランプ用として不適である。
比較例9には、B2O3とH3BO3の両方が添加されている。しかし、B2O3/H3BO3の混合比が1より大きいため、清澄効果が不十分であり、ガラス組成物中に多量の泡が残存し、ランプ用として不適である。
In Comparative Example 8, both B 2 O 3 and H 3 BO 3 are added. However, since the mixing ratio of B 2 O 3 / H 3 BO 3 is smaller than 1/3, the residual amount of water in the glass composition is large, and the infrared transmittance near 3620 cm −1 is 2%. Thus, when there is much moisture remaining in a glass composition, since refoaming will occur at the time of heat processing, it is unsuitable for lamps.
In Comparative Example 9, both B 2 O 3 and H 3 BO 3 are added. However, since the mixing ratio of B 2 O 3 / H 3 BO 3 is larger than 1, the clarification effect is insufficient, and a large amount of bubbles remain in the glass composition, which is not suitable for lamps.
実施例1〜3には、B2O3とH3BO3が1/3〜1の範囲の混合比で添加されている。そのため、清澄効果が高くガラス組成物中に気泡が少ない。また、3620cm-1付近の赤外線透過率は3.0〜4.5%の範囲であり、ガラス組成物中の水分残存量が少なく熱加工時の再発泡が起こり難い。したがって、ランプ用として好適である。 In Examples 1 to 3, B 2 O 3 and H 3 BO 3 are added at a mixing ratio in the range of 1/3 to 1. Therefore, the clarification effect is high and there are few bubbles in the glass composition. Further, the infrared transmittance in the vicinity of 3620 cm −1 is in the range of 3.0 to 4.5%, and the residual amount of water in the glass composition is small, and re-foaming is difficult to occur during heat processing. Therefore, it is suitable for lamps.
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法、ランプ用ガラス組成物およびランプは、ランプ全般に広く利用できる。特に、液晶TV、パソコン用ディスプレイ、車載用液晶パネル等のように高品位な表示が要求される透過形液晶表示素子のバックライトの冷陰極蛍光ランプ等に適している。また、本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法、ランプ用ガラス組成物およびランプは、実質的に、ヒ素、アンチモン、鉛等の環境負荷物質を添加しないことで、地球環境保護の社会ニ−ズにも応えるものとすることができる。 The method for producing a glass composition for a lamp, the glass composition for a lamp and a lamp according to the present invention can be widely used for all lamps. In particular, it is suitable for a cold cathode fluorescent lamp of a backlight of a transmissive liquid crystal display element that requires a high-quality display such as a liquid crystal TV, a personal computer display, an in-vehicle liquid crystal panel, and the like. In addition, the method for producing a glass composition for lamps, the glass composition for lamps and the lamp according to the present invention substantially does not contain environmentally hazardous substances such as arsenic, antimony, lead, etc. -It can also respond to
1 ランプ 1 lamp
Claims (14)
前記溶融工程では、前記水酸化物の分解反応によって、前記水酸化物からH2OまたはH2の少なくとも一方からなるガスが発生するように前記原料混合物を加熱することを特徴とするランプ用ガラス組成物の製造方法。A melting step of melting a raw material mixture in which an oxide of a predetermined element and a hydroxide of the predetermined element are added at a molar ratio of oxide / hydroxide = 1/3 to 1 into a glass state;
In the melting step, the raw material mixture is heated so that a gas composed of at least one of H 2 O or H 2 is generated from the hydroxide by a decomposition reaction of the hydroxide. A method for producing the composition.
波長領域3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値が試料厚み2mmにおいて3.0〜4.5%であることを特徴とするランプ用ガラス組成物。A glass composition for a lamp produced by the method for producing a glass composition for a lamp according to claim 1,
A glass composition for a lamp, wherein a minimum value of infrared transmittance in the vicinity of a wavelength region of 3620 cm −1 is 3.0 to 4.5% at a sample thickness of 2 mm.
波長領域3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値が試料厚み2mmにおいて3.0〜4.5%であることを特徴とするランプ用ガラス組成物。A glass composition for a lamp produced by the method for producing a glass composition for a lamp according to claim 4,
A glass composition for a lamp, wherein a minimum value of infrared transmittance in the vicinity of a wavelength region of 3620 cm −1 is 3.0 to 4.5% at a sample thickness of 2 mm.
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