JPWO2019181207A1 - 精密ガラスチューブ及びその製造方法 - Google Patents
精密ガラスチューブ及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2019181207A1 JPWO2019181207A1 JP2020507390A JP2020507390A JPWO2019181207A1 JP WO2019181207 A1 JPWO2019181207 A1 JP WO2019181207A1 JP 2020507390 A JP2020507390 A JP 2020507390A JP 2020507390 A JP2020507390 A JP 2020507390A JP WO2019181207 A1 JPWO2019181207 A1 JP WO2019181207A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- sio
- cao
- bao
- mgo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 133
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 14
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 21
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000004031 devitrification Methods 0.000 description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 description 5
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000007088 Archimedes method Methods 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000003280 down draw process Methods 0.000 description 1
- 239000006025 fining agent Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000006066 glass batch Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B17/00—Forming molten glass by flowing-out, pushing-out, extruding or drawing downwardly or laterally from forming slits or by overflowing over lips
- C03B17/04—Forming tubes or rods by drawing from stationary or rotating tools or from forming nozzles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- 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
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
- C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
低コストで作製可能な精密ガラスチューブを提供することである。３０〜３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が４５〜６０×１０−７／℃、液相粘度が１０５．３ｄＰａ・ｓ以上であるガラスからなり、外径が５ｍｍ以下、且つ内径が４ｍｍ以下である。
Description
本発明は、光ファイバを挿入、固定する際に用いる精密ガラスチューブと、その製造方法に関するものである。
光ファイバ同士を接続する場合や光ファイバを光半導体素子等に光学的に接続する場合、円筒状の精密スリーブが広く使用されている。精密スリーブは、光ファイバを固定したキャピラリ同士、光ファイバを固定したキャピラリとレンズ、等の接続部材同士をその内部で精度よく保持固定する光ファイバ接続部材の一つである。（例えば特許文献１、２）
精密スリーブとして、精密な寸法精度を有するガラス管が用いられる。この用途に使用される精密ガラスチューブは、例えば以下のようにして作製される。まず、管引き成形等により溶融ガラスを管状のガラス母材に成形する。次にガラス母材を加熱し、所定の断面寸法・形状に制御しながら延伸成形して長尺のガラスチューブ元管を作製する。その後、ガラスチューブ元管を所定の長さに切断する。さらにその両端をフレア加工する等、必要な加工を施し精密ガラスチューブを得る。
精密ガラスチューブの作製は、高い寸法精度を達成するために、既述の通り、一旦、ガラス母材を作製した後、これを再成形（延伸成形）する方法が採用されている。このため製造コストが高い、という課題がある。
本発明の課題は、低コストで作製可能な精密ガラスチューブを提供することである。
本発明者等は種々の検討を行った結果、液相粘度が１０５．３ｄＰａ・ｓ以上であるガラスを用いて精密ガラスチューブを作製することにより、上記課題が解決できることを見出した。
即ち、本発明の精密ガラスチューブは、３０〜３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が４５〜６０×１０−７／℃、液相粘度が１０５．３ｄＰａ・ｓ以上であるガラスからなり、外径が５ｍｍ以下、且つ内径が４ｍｍ以下であることを特徴とする。なお「平均線熱膨張係数」は、ガラスを５ｍｍφ×５０ｍｍ円柱状試料に加工した後、押し棒式熱膨張測定装置（ディラトメーター）の電気炉内に保持して３℃/分の昇温スピードで加熱し、３０〜３８０℃の温度範囲における円柱状試料の伸び量から算出した値である。「液相粘度」は、ガラスから結晶が析出し始める粘度を指す。液相粘度は、まず結晶が析出し始める温度（液相温度）を求め、この温度における粘度を白金球引き上げ法で測定した結果と比較することにより求めることができる。液相温度は標準篩３０メッシュ（篩目開き５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（篩目開き３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れた後、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶の析出する温度を測定した値である。
従来の精密ガラスチューブは、液相粘度が低いことから、失透しないように高温で成形する必要がある。ガラスを高温で成形する場合、ガラスの粘度が低く肉厚が変動し易いことから、精密な寸法精度を有するガラス物品を作製することが難しい。それゆえ、従来の方法では、一旦、ガラス母材を作製した後、これを延伸成形して、精密なガラスチューブを得ている。一方、本発明では、精密ガラスチューブを構成するガラスとして、液相粘度が高いガラスを採用しているため、低温で成形することが可能である。その結果、肉厚変動を起こすことなく成形することが可能となり、寸法精度に優れた精密ガラスチューブを溶融ガラスから直接成形することができる。
本発明においては、外径公差が±０．０６ｍｍ未満であることが好ましい。「外径公差」はレーザー測定器によって測定した値である。
本発明においては、内径公差が±０．０４ｍｍ未満であることが好ましい。「内径公差」はレーザー測定器によって測定した値である。
本発明の精密ガラスチューブは、ガラス組成として、ＳｉＯ２と、Ａｌ２Ｏ３と、Ｂ２Ｏ３と、ＭｇＯ，ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの群から選ばれる少なくとも１種とを含有し、これらの成分の含有量がモル％基準で、｛（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）が０．８４以上のガラスからなることが好ましい。ここで「ＳｉＯ２と、Ａｌ２Ｏ３と、Ｂ２Ｏ３と、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの群から選ばれる少なくとも１種」とは、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３とＢ２Ｏ３とを必須成分とし、これに加えてＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの群から選ばれる少なくとも１種をさらに含むという意味である。「（Ａｌ２Ｏ３）３」は、Ａｌ２Ｏ３の含有量を３乗した値を意味する。「Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ」は、Ｂ２Ｏ３とＳｒＯとＢａＯとＫ２Ｏの含有量の合量の値を意味する。「ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ」は、ＳｉＯ２とＭｇＯとＣａＯとＬｉ２ＯとＮａ２Ｏの含有量の合量の値を意味する。「｛（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）」は、｛（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝を（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）で除した値を意味する。
上記構成は、本発明者等がガラス成分と液相粘度との関係を調査した結果、見出した式であり、この構成を採用すれば、ガラスの液相粘度を１０５．３ｄＰａ・ｓ以上とすることが容易である。
本発明においては、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ６５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １〜１０％、Ｂ２Ｏ３ ５〜２０％、ＣａＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜１０％、Ｋ２Ｏ ０〜５％を含有し、｛（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）が０．８４以上のガラスからなることが好ましい。
上記構成を採用すれば、精密ガラスチューブを構成するガラスの液相粘度が１０５．３ｄＰａ・ｓ以上となり易い。
本発明の精密ガラスチューブの製造方法は、ガラス組成として、ＳｉＯ２と、Ａｌ２Ｏ３と、Ｂ２Ｏ３と、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの群から選ばれる少なくとも１種とを含有し、これらの成分の含有量がモル％基準で、｛（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）が０．８４以上のガラスとなるようにガラス原料を調合し、溶融した後、管引き成形することによって、外径が５ｍｍ以下、且つ内径が４ｍｍ以下である精密ガラスチューブを成形することを特徴とする。
上記構成を有する本発明の方法を用いれば、精密ガラスチューブを安価に作製することができる。
本発明の方法においては、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ６５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １〜１０％、Ｂ２Ｏ３ ５〜２０％、ＣａＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜１０％、Ｋ２Ｏ ０〜５％を含有し、｛（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）が０．８４以上のガラスとなるようにガラス原料を調合することが好ましい。 本発明のガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ６５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １〜１０％、Ｂ２Ｏ３ ５〜２０％、ＣａＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜１０％、Ｋ２Ｏ ０〜５％を含有し、（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）が０．８４以上であることを特徴とする。
上記構成を有する本発明のガラスは、ガラスの液相粘度が１０５．３ｄＰａ・ｓ以上となり易いため、精密ガラスチューブの作製に使用するガラスとして好適である。
以下、本発明の精密ガラスチューブを詳述する。
本発明の精密ガラスチューブは、液相粘度の高いガラスからなる。液相粘度が低すぎる場合、低温で成形すると失透が生じ易くなる。また失透を避けるために高温で成形すると、ガラスの粘度が低いことに起因して肉厚変動が大きくなり、ガラスを精密に成形することが困難になる。液相粘度の好ましい範囲は、１０５．３ｄＰａ・ｓ以上、１０５．５ｄＰａ・ｓ以上、特に１０５．７ｄＰａ・ｓ以上である。なお液相粘度の上限は特に制限はないが、現実的には１０８．０ｄＰａ・ｓ以下である。
本発明の精密ガラスチューブは、３０〜３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が、光ファイバ接続部材の平均線熱膨張係数と適合し得るガラスである。平均線熱膨張係数が大きすぎると光ファイバ接続部材（例えば、キャピラリー等）との熱膨張係数差が大きくなり、光ファイバ接続部材との接着部での剥離、クラック、変形等の不都合が生じる。平均線熱膨張係数が小さすぎると光ファイバ接続部材との熱膨張差が大きくなり、光ファイバ接続部材との接着部での剥離、クラック、変形等の不都合を生じる。平均線熱膨張係数の好ましい範囲は４５〜６０×１０−７／℃、より好ましくは４６〜５９×１０−７／℃、特に４８〜５８×１０−７／℃である。
本発明の精密ガラスチューブは、外径が５ｍｍ以下、且つ内径が４ｍｍ以下であることが好ましい。外径が大きすぎると光ファイバ接続部材とのクリアランスが小さくなり、部品組み立てが困難になる等の不都合がある。内径が大きすぎると光ファイバ接続部材（例えば、キャピラリー等）とのクリアランスが大きくなり、光ファイバ接続部材同士をチューブ内部で突き合わせる場合に光軸がずれて光利用効率が低下する等の不都合がある。外径の好ましい範囲は０．５〜５．０ｍｍ、特に１．０〜４．５ｍｍである。内径の好ましい範囲は０．０５〜４．０ｍｍ、特に０．１０〜３．５ｍｍである。
本発明の精密ガラスチューブは、外径公差が±０．０６ｍｍ未満、±０．０６０ｍｍ未満、特に±０．０５０ｍｍ未満であることが好ましい。また内径公差は±０．０４ｍｍ未満、±０．０４０ｍｍ未満、特に±０．０３０ｍｍ未満であることが好ましい。外径公差及び内径公差が大きすぎると光ファイバ接続部材とのクリアランスが不当に大きくなり、光軸ズレにより光利用効率が低下する等の不都合がある。
本発明の精密ガラスチューブは、波長範囲３５０〜２０００ｎｍ、光路長１ｍｍにおける平均直線透過率が７０％以上であることが好ましい。平均直線透過率が低すぎると、光硬化樹脂を使用した接着作業において、光硬化樹脂による接着力が不十分になる。また、精密ガラスチューブを用いて作製した製品の光学検査作業でエラーが発生する、等の不都合がある。平均直線透過率の好ましい範囲は７０％以上、７３％以上、特に７５％以上である。なお「平均直線透過率」は、島津製作所製 分光光度計 ＵＶ−３１００ＰＣを使用し、参照光を大気としたダブルビーム方式（複光束）で測定したものである。
本発明の精密ガラスチューブを構成するガラスの組成は特に限定されるものではないが、ガラス組成としてＳｉＯ２と、Ａｌ２Ｏ３と、Ｂ２Ｏ３と、ＭｇＯ，ＣａＯ、ＳｒＯ，ＢａＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの群から選ばれる少なくとも１種とを含有し、これらの成分の含有量がモル％基準で、｛（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）が０．８４以上のガラス、特にガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ６５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １〜１０％、Ｂ２Ｏ３ ５〜２０％、ＣａＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜１０％、Ｋ２Ｏ ０〜５％を含有し、（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）が０．８４以上のガラスを採用することが好ましい。上記組成範囲のガラスであれば、３０〜３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が４５〜６０×１０−７／℃、液相粘度が１０５．３ｄＰａ・ｓ以上の特性を示し易い。また上記組成範囲のガラスであれば、管引き成形によってダイレクトに外径公差や内径公差に優れた精密ガラスチューブを成形することが可能になる。ガラス組成範囲を上記のように限定した理由を以下に示す。なお以降の説明において「％」はモル％を意味する。
ＳｉＯ２はガラスの骨格を構成する為に必要な成分である。ＳｉＯ２の含有量が多すぎると粘度が高くなり過ぎ、溶解性が悪化して生産性が低下し易くなる。また熱膨張係数が低くなり過ぎ、光ファイバ接続部材との接着性が悪化し易くなる。ＳｉＯ２の含有量が少なすぎると熱膨張係数が高くなり過ぎ、精密ガラスチューブと光ファイバ接続部材（例えば、キャピラリー等）との熱膨張係数差が大きくなる。その結果、接着部で光ファイバ接続部材との剥離やクラックや変形等の不都合が生じ易くなる。ＳｉＯ２の含有量は６５〜８０％、６６〜７９％、特に６７〜７８％であることが好ましい。
Ａｌ２Ｏ３はガラスの安定性を向上させる効果や失透性の改善に寄与する成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多過ぎるとガラスの粘度が高くなり過ぎて生産時の溶解性が悪化し、生産性が低下し易くなる。Ａｌ２Ｏ３の含有量が少なすぎると失透性が高くなり、生産時に失透ブツが発生して生産が不安定になり易くなる。Ａｌ２Ｏ３の含有量は１〜１０％、２〜９％、特に３〜７％であることが好ましい。
Ｂ２Ｏ３はガラスの溶解性の向上や粘度の調整に必要な成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると耐水性や耐候性が悪化し易くなる。Ｂ２Ｏ３の含有量が少なすぎると粘度が高くなり過ぎて溶解性が悪化し、生産性が低下し易くなる。また熱膨張係数が高くなり過ぎて、光ファイバ接続部材との接着性が悪化し易くなる。Ｂ２Ｏ３の含有量は５〜２０％、６〜１９％、特に７〜１８％であることが好ましい。
ＭｇＯは、溶解速度を速めたり、耐水性を高めたりする効果がある成分である。ＭｇＯの含有量は０〜６％、０〜４％、特に０〜２％であることが好ましい。
ＣａＯはガラスの耐水性や耐候性に寄与する成分である。ＣａＯの含有量が多すぎると失透性が悪化して生産性が低下し易くなる。ＣａＯの含有量は０〜５％、０．１〜４％、特に０．２〜３％であることが好ましい。
ＳｒＯは、高温粘度を低下させて、溶解性を高める成分である。ＳｒＯの含有量は０〜８％、０〜６％、特に０〜４％であることが好ましい。
ＢａＯは粘度の調整と成形時の加工性の向上に寄与する成分である。ＢａＯの含有量が多すぎると温度の変化量に対する粘度の変化量が大きくなり過ぎ、加工性が悪化し易くなる。ＢａＯの含有量は０〜５．０％、０．１〜４．５％、特に０．２〜４．０％であることが好ましい。
Ｎａ２Ｏは熱膨張係数を大きくし、また粘度を低下させる成分であり、熱膨張係数や粘度調整の為に使用する。Ｎａ２Ｏの含有量が多すぎると熱膨張係数が高くなり過ぎる。Ｎａ２Ｏの含有量は０〜１０％、１〜９％、特に２〜８％であることが好ましい。
Ｋ２Ｏはガラスの溶解を容易にし、また熱膨張係数や粘度を調整する為に添加する成分である。Ｋ２Ｏの含有量が多すぎると熱膨張係数が高くなり過ぎる。Ｋ２Ｏの含有量は０．０〜５．０％、０．１〜４．５％、特に０．２〜４．０％であることが好ましい。
｛（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）の値は、０．８４以上、０．８５以上、特に０．８６以上であることが好ましい。この値が小さすぎると液相粘度が１０５．３ｄＰａ・ｓ未満となり、成形性が低下し易くなる。なお｛（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）の値は、０．８４以上、０．８５以上、特に０．８６以上であることが好ましい。なおこの値は大きすぎても液相粘度が低下し、成形性が低下しやすくなることがある。好ましくは４．００以下、３．５０以下、３．００以下、特に２．５０以下である。
また上記以外にも、種々の成分を含有することができる。例えばＬｉ２Ｏを６％まで、ＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、Ｃｌ、Ｐ２Ｏ５等の清澄剤を合量で３％まで含有させることが可能である。
また不純物として含まれるＦｅ２Ｏ３の含有量は２０００ｐｐｍ以下、特に１０００ｐｐｍ以下に制限することが好ましい。Ｆｅ２Ｏ３の含有量が多すぎると、波長範囲３５０〜２０００ｎｍ、光路長１ｍｍにおける平均直線透過率が低下し易くなる。その結果、例えば光ファイバ接続部材の固定に使用される紫外線硬化樹脂を硬化させにくくなる、といった不都合が生じる。ただしＦｅ２Ｏ３を含まないようにすることはコスト面で不利になる。現実的にはＦｅ２Ｏ３の下限値は５０ｐｐｍである。
次に本発明の精密ガラスチューブを製造する方法を説明する。
まず、所望の組成となるようにガラス原料を調合する。例えば前述した、ＳｉＯ２と、Ａｌ２Ｏ３と、Ｂ２Ｏ３と、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの群から選ばれる少なくとも１種とを含有し、これらの成分の含有量がモル％基準で、｛（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）が０．８４以上のガラスとなるようにガラス原料を調合する。特にモル％で、ＳｉＯ２ ６５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １〜１０％、Ｂ２Ｏ３ ５〜２０％、ＣａＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜１０％、Ｋ２Ｏ ０〜５％を含有し、（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）が０．８４以上の組成となるようにガラス原料を調合することが好ましい。
次に調合したガラス原料を溶融炉に投入し、溶融する。溶融温度は１５００〜１６５０℃とすることが好ましい。
次に、溶融ガラスを、ダンナー法、ダウンドロー法、アップドロー法等の管引き成形法を用いて、外径が５ｍｍ以下、且つ内径が４ｍｍ以下の管状ガラスとなるように成形する。 続いて、管状に成形されたガラスを所定の寸法に切断し、必要に応じてフレア加工等の後加工を施して、精密ガラスチューブを得る。
なお本発明の精密ガラスチューブを製造する方法は、製造コストを低廉化するという観点から、上記方法を採用することが望ましい。その一方で、より高い寸法精度を達成するという観点から、例えば次の方法を採用することもできる。まず管状のガラス母材に成形する。次にガラス母材を加熱して、所定の断面寸法・形状に制御しながら延伸成形して長尺のガラスチューブ元管を作製する。その後、ガラスチューブ元管を所定の長さに切断する。さらにその両端をフレア加工する等、必要な加工を施し精密ガラスチューブを得る。
（実施例１）
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。表１〜表４は、本発明の実施例（試料Ｎｏ.１〜３９）及び表５は比較例（試料Ｎｏ．４０〜４６）を示している。
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。表１〜表４は、本発明の実施例（試料Ｎｏ.１〜３９）及び表５は比較例（試料Ｎｏ．４０〜４６）を示している。
各試料は次のようにして調製した。
まず表中のガラス組成になるように、ガラス原料を調合したガラスバッチを白金坩堝に入れ、１５００〜１６５０℃で７時間溶融した。次いで、溶融ガラスをカーボン板上に流し出し、板状に成形した。得られた各試料について、３０〜３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数ＣＴＥ、密度Ｄ、歪点Ｐｓ、徐冷点Ｔａ、軟化点Ｔｓ、高温粘度１０４ｄＰａ・ｓにおける温度、高温粘度１０３ｄＰａ・ｓにおける温度、高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度、液相温度ＴＬ、及び液相温度ＴＬにおける粘度（液相粘度）ｌｏｇ１０η at ＴＬを評価した。
３０〜３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数ＣＴＥは、ディラトメーターで測定した値である。
密度は、周知のアルキメデス法によって測定した値である。
歪点Ｐｓ、徐冷点Ｔａは、ＡＳＴＭ Ｃ３３６の方法に基づいて測定した値である。
軟化点Ｔｓは、ＡＳＴＭ Ｃ３３８の方法に基づいて測定した値である。
高温粘度１０４ｄＰａ・ｓ、１０３ｄＰａ・ｓ、及び１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、白金球引き上げ法で測定した。
液相温度ＴＬは、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れて、温度勾配炉中に２４時間保持した後、結晶が析出する温度を測定した値である。
液相粘度ｌｏｇ１０η ａｔ ＴＬは、液相温度ＴＬにおけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値である。
表１〜４から明らかなように、実施例である試料Ｎｏ．１〜３９は、平均線熱膨張係数が４９．４〜５７．５×１０−７／℃、液相粘度が１０５．３ｄＰａ・ｓ以上であった。一方、比較例である試料Ｎｏ．４０〜４６は、液相粘度が１０５．３ｄＰａ・ｓ未満であった。
（実施例２）
表１のＮｏ.７を用いて、以下の方法で精密ガラスチューブを作製した。
表１のＮｏ.７を用いて、以下の方法で精密ガラスチューブを作製した。
まずＮｏ．７の組成となるように調合したガラス原料を溶融炉に投入し、１５５０℃で溶融した。次に溶融ガラスをダンナー装置に供給し、外径が２．８ｍｍ、内径が１．８ｍｍの管状ガラスに成形した。その後、管状ガラスを１０ｍｍの長さに切断し、精密ガラスチューブを得た。
このようにして作製した精密ガラスチューブについて、外径公差及び内径公差を測定したところ、それぞれ±０．０５ｍｍ及び±０．０４ｍｍであった。
なお外径公差及び内径公差は、レーザー測定器によって測定した。
本発明の精密ガラスチューブは、光通信用部材、例えば光ファイバ同士を接続したり、光ファイバを光半導体素子等に光学的に接続したりするための接続部材として好適に用いることができる。
Claims (9)
- ３０〜３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が４５〜６０×１０−７／℃、液相粘度が１０５．３ｄＰａ・ｓ以上であるガラスからなり、外径が５ｍｍ以下、且つ内径が４ｍｍ以下であることを特徴とする精密ガラスチューブ。
- 外径公差が±０．０６ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の精密ガラスチューブ。
- 内径公差が±０．０４ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の精密ガラスチューブ。
- ガラス組成として、ＳｉＯ２と、Ａｌ２Ｏ３と、Ｂ２Ｏ３と、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの群から選ばれる少なくとも１種とを含有し、これらの成分の含有量がモル％基準で、｛（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）が０．８４以上のガラスからなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の精密ガラスチューブ。
- ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ６５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １〜１０％、Ｂ２Ｏ３ ５〜２０％、ＣａＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜１０％、Ｋ２Ｏ ０〜５％を含有し、｛（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）が０．８４以上のガラスからなることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の精密ガラスチューブ。
- ガラス組成として、ＳｉＯ２と、Ａｌ２Ｏ３と、Ｂ２Ｏ３と、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの群から選ばれる少なくとも１種とを含有し、これらの成分の含有量がモル％基準で、｛（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）が０．８４以上のガラスからなることを特徴とする精密ガラスチューブ。
- ガラス組成として、ＳｉＯ２と、Ａｌ２Ｏ３と、Ｂ２Ｏ３と、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの群から選ばれる少なくとも１種とを含有し、これらの成分の含有量がモル％基準で、｛（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）が０．８４以上のガラスとなるようにガラス原料を調合し、溶融した後、管引き成形することによって、外径が５ｍｍ以下、且つ内径が４ｍｍ以下である精密ガラスチューブを成形することを特徴とする精密ガラスチューブの製造方法。
- ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ６５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １〜１０％、Ｂ２Ｏ３ ５〜２０％、ＣａＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜１０％、Ｋ２Ｏ ０〜５％を含有し、｛（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）が０．８４以上のガラスとなるようにガラス原料を調合することを特徴とする請求項７に記載の精密ガラスチューブの製造方法。
- ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ６５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １〜１０％、Ｂ２Ｏ３ ５〜２０％、ＣａＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜１０％、Ｋ２Ｏ ０〜５％を含有し、｛（Ａｌ２Ｏ３）３＋Ｂ２Ｏ３＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｋ２Ｏ｝／（ＳｉＯ２＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）が０．８４以上であることを特徴とするガラス。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018053831 | 2018-03-22 | ||
| JP2018053831 | 2018-03-22 | ||
| PCT/JP2019/002760 WO2019181207A1 (ja) | 2018-03-22 | 2019-01-28 | 精密ガラスチューブ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2019181207A1 true JPWO2019181207A1 (ja) | 2021-03-11 |
| JP7202534B2 JP7202534B2 (ja) | 2023-01-12 |
Family
ID=67988337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020507390A Active JP7202534B2 (ja) | 2018-03-22 | 2019-01-28 | 精密ガラスチューブ及びその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7202534B2 (ja) |
| CN (1) | CN111386250A (ja) |
| WO (1) | WO2019181207A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11951713B2 (en) | 2020-12-10 | 2024-04-09 | Corning Incorporated | Glass with unique fracture behavior for vehicle windshield |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0474731A (ja) * | 1990-07-06 | 1992-03-10 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 医薬用硼珪酸ガラス |
| JP2002187734A (ja) * | 2000-12-15 | 2002-07-05 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 蛍光ランプ用コバールシールガラス |
| JP2014015365A (ja) * | 2012-07-11 | 2014-01-30 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 医薬品容器用ガラス及びこれを用いたガラス管 |
| JP2014088293A (ja) * | 2012-10-31 | 2014-05-15 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 医薬用ガラス及び医薬用ガラス管 |
| JP2014169209A (ja) * | 2013-03-05 | 2014-09-18 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 医薬品容器及びその製造方法 |
| JP2014237562A (ja) * | 2013-06-07 | 2014-12-18 | 日本電気硝子株式会社 | 医薬容器用ホウケイ酸ガラス |
| JP2015098430A (ja) * | 2013-09-02 | 2015-05-28 | 日本電気硝子株式会社 | 医薬容器用ホウケイ酸ガラス |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1833306B (zh) * | 2003-08-08 | 2010-04-28 | 日本电气硝子株式会社 | 外部电极荧光灯用外套容器 |
| JP2014144905A (ja) * | 2012-08-09 | 2014-08-14 | Nippon Electric Glass Co Ltd | ガラス管及び強化ガラス管 |
-
2019
- 2019-01-28 JP JP2020507390A patent/JP7202534B2/ja active Active
- 2019-01-28 WO PCT/JP2019/002760 patent/WO2019181207A1/ja active Application Filing
- 2019-01-28 CN CN201980005987.7A patent/CN111386250A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0474731A (ja) * | 1990-07-06 | 1992-03-10 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 医薬用硼珪酸ガラス |
| JP2002187734A (ja) * | 2000-12-15 | 2002-07-05 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 蛍光ランプ用コバールシールガラス |
| JP2014015365A (ja) * | 2012-07-11 | 2014-01-30 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 医薬品容器用ガラス及びこれを用いたガラス管 |
| JP2014088293A (ja) * | 2012-10-31 | 2014-05-15 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 医薬用ガラス及び医薬用ガラス管 |
| JP2014169209A (ja) * | 2013-03-05 | 2014-09-18 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 医薬品容器及びその製造方法 |
| JP2014237562A (ja) * | 2013-06-07 | 2014-12-18 | 日本電気硝子株式会社 | 医薬容器用ホウケイ酸ガラス |
| JP2015098430A (ja) * | 2013-09-02 | 2015-05-28 | 日本電気硝子株式会社 | 医薬容器用ホウケイ酸ガラス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019181207A1 (ja) | 2019-09-26 |
| JP7202534B2 (ja) | 2023-01-12 |
| CN111386250A (zh) | 2020-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6604405B2 (ja) | 紫外線透過ガラス | |
| JP6136009B2 (ja) | 光学ガラス | |
| JP5358888B2 (ja) | 光学ガラス及び光学素子 | |
| JP6985364B2 (ja) | 破壊靭性が高い透明なケイ酸塩ガラス | |
| JP4522392B2 (ja) | 光学ガラス及びそれを用いた光学製品 | |
| JPWO2009028570A1 (ja) | ガラス板およびその製造方法ならびにｔｆｔパネルの製造方法 | |
| JP2009173520A (ja) | モールドプレス成形用光学ガラス | |
| JP6694229B2 (ja) | ガラス | |
| JP2015074572A (ja) | 光学ガラス | |
| JP2006306648A (ja) | 光学ガラス | |
| JP5671776B2 (ja) | 光学ガラス | |
| JP2007008761A (ja) | 光学ガラス及び光学素子 | |
| JP4003874B2 (ja) | 光学ガラス、プレス成形用プリフォームおよび光学部品 | |
| JP2013014454A (ja) | 光学ガラス | |
| JP5874731B2 (ja) | 太陽熱集熱管用ガラス、太陽熱集熱管用ガラス管、および太陽熱集熱管 | |
| JP5423000B2 (ja) | 光学ガラス | |
| JP5457691B2 (ja) | 光伝導ファイバー | |
| JPWO2019181207A1 (ja) | 精密ガラスチューブ及びその製造方法 | |
| WO2010021329A1 (ja) | 光学ガラス | |
| WO2018155105A1 (ja) | 光学ガラス | |
| JP2018140928A (ja) | 光学ガラス | |
| JP2012197217A (ja) | 光学ガラス | |
| WO2010035770A1 (ja) | 光学ガラス | |
| JP2019099395A (ja) | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 | |
| JP2018020917A (ja) | 光学ガラス母材の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211210 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220725 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220815 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221124 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221207 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7202534 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |