KR920003223B1

KR920003223B1 - Uv 투명유리

Info

Publication number: KR920003223B1
Application number: KR1019890000402A
Authority: KR
Inventors: 네르 키에페르 베르
Original assignee: 스콧트 글라스 베르케; 랑게,디켈만
Priority date: 1988-01-20
Filing date: 1989-01-16
Publication date: 1992-04-24
Also published as: GB8900878D0; NL193906C; US5045509A; GB2218086A; DE3801840A1; NL193906B; NL8900086A; DE3801840C2; KR890011792A; SG60792G; GB2218086B; JPH0676226B2; JPH02141438A

Abstract

내용 없음.

Description

UV 투명유리

본 발명은 UV 방사광에 대한 투명성이 양호한 유리에 관한다.

본 발명의 유리는 가수분해 저항성(hydrolytic resistance)이 좋고 열팽창성이 낮은 유리로서 열팽창성이 낮기 때문에 Al₂O₃와의 압축그레이징 제품을 제조할 수 있으며 텅스텐과의 씨일(seal)을 형성할 수 있다.

최적의 경제적 효용성이 있는 유리로서는 EP-ROM의 윈도우 유리로 사용할 수 있으며 또한 UV 방사용 램프에 사용할 수 있는 유리의 특성을 가진 유리가 있다.

EP-ROM이란 용어는 Erasable-Programmable-Read Only Memory에 대한 약어로서 특수 ＂판독전용 반도체 기억소자(read-only-semi conductor store)＂이다. 이 반도체내 기억프로그램은 자외선(UV)방사에 의하여 소거할 수 있다. 이 반도체는 높은 UV 투명성의 유리윈도우를 포함하는 산화알루미늄 세라믹제의 하우징을 사용하여 보존한다. 이 유리의 UV 투명성은 유리두께 1mm에서 파장 253.7nm에 대하여 적어도 70%이상이 되어야 한다. 이 유리윈도우는 Al₂O₃하우징에 씨일되어 하우징내부가 기밀식으로 차단되어야 한다. 이 방식은 Al₂O₃세라믹보다 낮은 열팽창성을 가진 유리를 사용함으로써 달성할 수 있다.

유리-세라믹 씨일은 냉각되면서 유리윈도우 상의 세라믹 하우징이 수축되어 기밀방식으로 내부공간을 밀봉하고 유리가 압축응력하에 있게 한다. 습도가 높은 지역에서도 EP-ROM의 장기간 사용을 보장하기 위하여 유리윈도우는 가수분해 저항성이 좋아야 한다.

UV 투명램프는 치료 또는 무균화처리에 필요한 것이다. 파장 254nm 이하의 UV 광은 치료목적에 유해한 반면 185nm까지의 UV광은 무균화에 중요하다. 램프 제조용 유리는 텅스텐, 바콘(vacon) 10

(Ni/Fe/Co 합급) 또는 몰리브덴과의 씨일형성이 가능한 것을 사용한다.

UV 투명유리는 영국특허 제589,533호에 SiO₂50-7중량%, Al₂O₃4-10중량% 알카리 금속산화물 1-5중량% 및 B₂O₃20-40중량%을 함유하는 유리가 설명되어 있다. 이 특허에서는 알칼리 금속산화물 함량을 가능한한 낮게하여 UV 투명유리를 제조하고 있다.

또한 일본국 특허출원 제85-21830호에는 다음 조성을 가진 UV 투명유리를 제시하고 있다. SiO₂60-73중량%, Al₂O₃4-8중량%, B₂O₃18-25중량%, Li₂O+Na₂O+K₂O 6-11중량%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-4중량%, F₂0-3중량%, 이 유리는 30 내지 380℃에서 5.0 내지 5.8×10^-6K^-1의 열팽창계수(α)을 가진다.

이들 문헌들에 제시된 유리들은 각각 특별한 목적에 예를들면 UV 램프 또는 EP-ROM 윈도우 제조에 사용된다. 그러나 여러 가지 용도에 적당한 UV 투명유리는 알려져 있지 않다.

본 발명의 목적은 몇가지 용도에 적당한 UV 투명유리를 제공하는 것으로 특히 본 발명의 신규유리는 EP-ROM 윈도우와 UV 램프 모두에 사용된다.

본 발명에 의하면, 상기 목적은 두께 1mm와 파장 253.7nm에서 적어도 75%의 투명도를 가지며, 온도범위 20 내지 300℃에서 3.8×10^-6내지 4.5×10^-6K^-1의 선상 열팽창 계수를 가지며, 독일연방공업규격 DIN 12 111에 따라 Na₂O/g가 ＜120㎍인 가수분해 저항성을 갖는 유리를 제공함으로써 달성할 수 있다.

화학적 저항성을 평가하기 위하여 여러 가지 조사방법이 제안되어 왔었으며, 대부분의 경우는 유리표면이 조사되었다.

가수분해 저항성(물에 대한 저항성)을 평가하는 방법으로서 DIN 12 111(ISO 719 국제기구 표준화와 일치함)에 따른 98℃에서의 그리트 티트레이션(grit titration)을 실시하였는데, 물질로서는 유리를 사용한다. 입자크기가 315-500(DIN)㎛ 또는 300-500(ISO)㎛인 유리 그리트 2g을 끓는 물탕안에서 1시간동안 물(50ml)로 덥혔다. 그런다음, 유리된 알칼리를 지시약으로서 소디움 메틸과 함께 염산(C=0.01mol/l)으로 적정시킨다. 산의 소비 또는 알칼리의 방출에 따라 유리들은 다음 5가지의 가수분해 경우로 구분된다.

[표 1]

가수분해 등급

상기 특성을 가진 본 발명의 유리는 산화물 기준으로 계산한 다음 조성을 가진다.

SiO₂64.0 내지 66.5중량%

B₂O₃20.0 내지 22.5중량%

Al₂O₃4.0 내지 6.0중량%

Li₂O 0.4 내지 1.0중량%

Na₂O 1.0 내지 3.5중량%

K₂O 1.0 내지 2.5중량%

CaO 0.35 내지 0.8중량%

BaO 0.5 내지 2.0중량%

F^-0.5 내지 2.0중량%

∑Li₂O+Na₂O+K₂O 3.8 내지 5.5중량%

∑Ca₂O+BaO 1.0 내지 2.5중량%

하나이상의 청정제 0.2 내지 2.0중량%

하나이상의 환원제 0.05 내지 0.3중량%

이 유리는 유리 제조의 보통조건하에서 제조한다.

유리의 UV 투명성은 철분함량을 감소시킴으로서 향상될 수 있다. 마찬가지로 전 철분 gka량의 감소로서 철분 내지 Fe²⁺의 완전한 환원이 중요하다.

그러므로 유리는 질산염과 같은 산화제 또는 As₂O₃혹은 Sb₂O₃와 같은 청정제를 함유하지 않아야 한다.

또한 높은 붕소산함량을 가진 유리는 NaCl로 완전히 청정화할 수 있다. 그러나 다른 청정제를 사용할 수도 있다.

설탕 또는 알루미늄분말을 환원제로 사용하면 좋다.

열팽창계수를 3.8 내지 4.5×10^-6K^-1로 조정할 수 있는 UV 유리는 EP-ROM 윈도우 및 UV 램프 모두에 사용할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

본 발명에 따르면 열팽창계수의 조정은 알카리금속산화물 함량을 4.0 내지 5.0중량%으로 하고 알카리토 금속산화물 함량을 1.0 내지 2.5중량%로 함으로써 달성할 수 있다.

붕산함량이 높은 유리는 매우 나쁜 가수분해성을 가지게 되는데 놀랍게도 본 발명에 따르는 알카리 금속산화물 및 알카리토금속산화물의 함량범위를 유지함으로써 높은 내수성을 가제게 되는 것이 밝혀졌다.

Li₂O 함량을 0.5 내지 1.0중량%로하여 융점을 낮추었다. Li₂O 함량을 1.0중량%이상으로 하면 가수분해 저항성이 나쁜 영향을 주게 된다. 또한 Na₂O 함량을 3.5중량% 이상으로 하여도 가수분해 저항성이 나빠진다. 알카리토금속산화물로서는 Cao와 BaO만이 적합하다. MgO는 예를들면 0.30중량%의 소량에서도 유리가 불투명해진다. 또한 CaO도 유리의 가벼운 불투명성을 주게되므로 본 발명에서는 CaO 함량의 상한을 0.9중량%이하로 한다.

그러나 Cao는 한편으로는 가수분해 저항성에 매우 좋은 영향을 주므로 유리는 최소한 0.3중량%의 CaO를 함유해야 한다. 또한 BaO는 가수분해 저항성을 향상시키는 역할을 하므로 CAO+BaO 전체는 1.0중량% 이하가 되지 않게 한다. BaO 대신에 SrO를 사용할 수 있으나 값이 비싸므로 무리다.

Al₂O₃함량은 6.0중량%를 초과하지 못한다. 한편 가공점(working point) VA(VA는 10⁴dPas에 대한 가공점)는 1160℃이상으로 상승한다. 또한 가수분해 저항성은 Al₂O₃함량이 6.0중량%를 초과하면 나빠진다. Al₂O₃함량이 4중량% 이하이면 유리가 유백색을 한다. 또한 B₂O₃함량이 22.5%이상이되면 가수분해 저항성에 나쁜영향을 준다. 0.5 내지 2.0중량%의 불소함량은 용융 및 정련특성을 향상시키거나 UV 투명성을 나쁜영향을 받는다.

다음 표 1은 본 발명에 따르는 유리조성의 예를 중량퍼센트로 나타낸 것이다. 이 유리는 다음의 저철분원료를 용융하여 제조하였다 : 규사(Fe₂O₃가 낮음 : 상표명 Sipur)로서 SiO₂, 붕산으로서 B₂O₃: Al(OH₃)로서 Al₂O₃: LiO₂, K₂O, CaO 및 카본에이트로서 BaO, 및 NaCl : Na₂SiF₆로서 F^-: 청정제로서 NaCl을 환원제로서 설탕을 사용한다.

이 유리를 석영도가니에서 1500 내지 1650℃(양호하게는 1550℃)에서 1.5 내지 2.5시간 동안 용융시키고 1450 내지 1600℃(양호하게는 1500℃)에서 2.5 내지 4시간동안 청정시킨다.

표 2는 표 1의 유리의 물리 및 화학적 특성을 나타낸 것이다.

20 내지 300℃에서 측정한 선상열팽창계수 α는 3.8 내지 4.5×10^-6K^-1의 값을 가진다. Tg는 ℃로 나타낸 전이점이며, ℃인 가공점 VA는 10⁴dPas의 유리점도에 대한 온도이다. 내수성 DIN 12 111에 따라 유리 g당 Na₂O의 ㎍으로 측정한다. UV 투명도 γ는 1mm 두께의 시료에서 253.7nm의 파장에 대하여 측정한다.

[표 1] 화학조성(중량%)

Na₂O^*NaCl로부터 ∑R₂O 또한 NaCl로서 Na₂O 함유

[표 2]

물리적 및 화학적 특성

Claims

두께 1mm에서 253.7nm의 파장에 대하여 적어도 75%의 투명도를 가지며 20 내지 300℃의 온도범위에서 3.8×10-6 내지 4.5×10^-6K^-1의 선상열팽창 계수를 가지고, 독일공업규격 DIN 12 111에 의한 가수분해 저항성(hydrolytic resistance)Na₂O/g이 120㎍이하이면 보통의 유리제조 조건에 따라 제조하는 유리의 조성이 산화물 기준으로 계산하여

SiO₂64 내지 66.5중량%

B₂O₃20 내지 22.5중량%

Al₂O₃4 내지 6중량%

Li₂O 0.4 내지 1중량%

Na₂O 0.1 내지 3.5중량%

K₂O 1.0 내지 2.5중량%

CaO 0.35 내지 0.8중량%

BaO 0.5 내지 2.0중량%

F^-0.5 내지 2.0중량%

∑Li₂O+Na₂O+K₂O 3.8 내지 5.5중량%

∑CaO+BaO 0.2 내지 2.5중량%

한가지이상의 청정제 1.0 내지 2.0중량%

한가지이상의 환원제 0.05 내지 0.3중량%

으로된 UV 방사투명유리.
제1항에 있어서, 청정제로 NaCl을 사용하여 제조하는 UV 투명유리.
제1 또는 2항중 어느 한항에 있어서, 환원제로 설탕(Sugar)을 사용하여 제조하는 UV 투명유리.
제1 또는 2항중 어느 한항에 있어서, 환원제로 알루미늄분말을 사용하여 제조하는 UV 투명유리.
산화물 기준으로 계산하여

SiO₂64 내지 66.5중량%

B₂O₃20 내지 22.5중량%

Al₂O₃4 내지 6중량%

Li₂O 0.4 내지 1중량%

Na₂O 1.0 내지 3.5중량%

K₂O 1.0 내지 2.5중량%

CaO 0.35 내지 0.8중량%

BaO 0.5 내지 2.0중량%

F^-0.5 내지 2.0중량%

∑Li₂O+Na₂O+K₂O 3.8 내지 5.5중량%

∑CaO+BaO 1.0 내지 2.5중량%

한가지이상의 청정제 0.2 내지 2.0중량%

한가지이상의 환원제 0.5 내지 0.3중량%

의 조성으로 용융하여 석영도가니에서 1500 내지 1650℃로 1.5 내지 2.5시간 용융시키고 1450 내지 1600℃로 2.5 내지 4시간동안 청정시키는 보통의 용융방법에 의하는 UV 투명유리의 제조방법.