WO2017163963A1 - 紫外線透過ガラス、紫外線照射装置および紫外線殺菌装置 - Google Patents

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WO2017163963A1
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glass
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transmissive
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貴尋 坂上
誠 白鳥
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旭硝子株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an ultraviolet transmissive glass having high ultraviolet transmittance and good mechanical strength, an ultraviolet irradiation apparatus and an ultraviolet sterilization apparatus using the glass.
  • the sterilization method includes a sterilization method using chlorine, ultraviolet rays, ozone, or the like.
  • the sterilization method using ultraviolet rays is to irradiate water with ultraviolet rays to destroy microbial tissue. Since this method can be sterilized in a short time, it can be suitably used in a large-scale treatment plant that treats a large amount of water or a household that treats a small amount of water in a short time.
  • a device that allows water to be treated to pass between an inner tube and an outer tube having a double tube structure is generally used.
  • An ultraviolet irradiation device (sterilization lamp) is disposed inside the inner tube.
  • the inner tube is required to have a high transmittance of ultraviolet rays in order to expose the ultraviolet rays emitted from the ultraviolet irradiation device to water, and a quartz glass tube has been conventionally used as the inner tube (see Patent Document 1). ).
  • the quartz glass tube has not only high purity of silicon oxide (SiO 2 ) and high transmittance of ultraviolet rays, but also excellent corrosion resistance and heat resistance.
  • the quartz glass tube is obtained by preparing a cylindrical synthetic quartz glass by a method of flame hydrolysis of SiCl 4 and tube drawing (pulling) it.
  • the above-described quartz glass tube has a problem in that its production cost is high because it is necessary to perform ingot molding and tube drawing of synthetic quartz, which require a lot of time for production.
  • the tube end is tightly sealed using a sealing member such as a package member so that water does not leak when water passes through the double tube using the quartz glass tube.
  • a sealing member such as a package member
  • quartz glass is not limited to a tube shape, and can be used in a plate shape, for example, but a plate shape has a problem in impact resistance, and may be damaged particularly when a bending stress is applied. is there.
  • a method of strengthening glass is known.
  • the glass subjected to the chemical strengthening treatment has high mechanical strength even when the thickness of the glass is thin.
  • aluminosilicate glass which is generally used as a glass suitable for chemical strengthening, has a very low ultraviolet transmittance due to the high content of alumina in the glass, and is suitable for applications that transmit ultraviolet light in the first place. Absent.
  • the present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a glass having a high ultraviolet transmittance at a low cost. Furthermore, it aims at provision of the glass with favorable mechanical strength. Moreover, it aims at provision of the glass which can make the difference of a thermal expansion coefficient smaller than quartz glass etc. with respect to the thermal expansion coefficient of a sealing member.
  • the ultraviolet transmissive glass of the present invention is a glass body having a surface compression stress layer of 3 to 50 ⁇ m in the depth direction from the surface, and the glass body has a wavelength of 254 nm in a spectral transmittance measurement with a plate thickness of 0.5 mm.
  • the transmittance is 70% or more.
  • An ultraviolet irradiation device of the present invention includes an ultraviolet light source capable of emitting ultraviolet light to the outside, and an ultraviolet transmissive member provided between the ultraviolet light source and an object to be irradiated with ultraviolet light emitted from the ultraviolet light source.
  • the ultraviolet sterilizer of the present invention includes an ultraviolet light source capable of radiating ultraviolet rays to the outside, a tubular ultraviolet transmissive member that accommodates the ultraviolet light source, and a flow path of an ultraviolet irradiation object on the outer periphery of the tubular ultraviolet transmissive member.
  • An ultraviolet sterilizer having a flow path forming member provided to form the ultraviolet transmissive glass, wherein the ultraviolet transmissive member is the ultraviolet transmissive glass.
  • a glass having a high ultraviolet transmittance and high mechanical strength can be provided, and can be suitably used for an ultraviolet irradiation device or the like.
  • the ultraviolet irradiation device and the ultraviolet sterilization device of the present invention since the ultraviolet transmissive glass is used, ultraviolet rays radiated from the ultraviolet ray source can be efficiently radiated to the outside, and the mechanical strength of the glass is high, so that it is damaged during use. And so on. Further, when the ultraviolet transmissive glass and other members are used in combination, the selection range of the combination of the ultraviolet transmissive glass and the other members can be made wider than before.
  • the ultraviolet transmissive glass in one embodiment of the present invention is a glass body having a surface compressive stress layer of 3 to 50 ⁇ m in the depth direction from the surface, and the glass body has a plate thickness of 0.5 mm.
  • the transmittance at a wavelength of 254 nm is 70% or more.
  • This ultraviolet light transmitting glass has a surface compressive stress layer of 3 ⁇ m to 50 ⁇ m in the depth direction from the surface as described above, and the surface compressive stress layer is formed by strengthening the surface of the glass body.
  • the surface compressive stress layer By having the surface compressive stress layer, the mechanical strength of the ultraviolet light transmitting glass is high, and the risk of breakage or the like can be suppressed.
  • the depth of the surface compressive stress layer formed on the surface of this glass body (hereinafter sometimes referred to as DOL) is 3 ⁇ m to 50 ⁇ m. If the DOL is less than 3 ⁇ m, the mechanical strength of the glass may be lowered when the contact scratch enters deeper than the DOL. Further, if the DOL is more than 50 ⁇ m, it is difficult to cut the glass after the tempering treatment.
  • the DOL is preferably 5 ⁇ m to 40 ⁇ m, more preferably 7 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the surface compressive stress (hereinafter sometimes referred to as CS) obtained by the tempering treatment is, for example, 300 MPa or more, 500 MPa or more, 700 MPa or more, 900 MPa or more, and a desired strength as required. It is preferable to be chemically strengthened.
  • the mechanical strength of chemically strengthened glass increases as the CS value increases.
  • the CS is preferably 1400 MPa or less, and more preferably 1300 MPa or less.
  • the compressive stress value (CS) and the depth (DOL) of the compressive stress layer formed on the main surface of the glass body are determined by using, for example, a surface stress meter (FSM-6000LE, manufactured by Orihara Seisakusho Co., Ltd.) And the distance between them can be determined by observing them.
  • FSM-6000LE surface stress meter
  • Typical methods for forming a compressive stress layer on the surface of a glass body are an air cooling strengthening method (physical strengthening method) and a chemical strengthening method.
  • the air cooling strengthening method is a method in which the glass plate surface heated to the vicinity of the softening point is rapidly cooled by air cooling or the like.
  • alkali metal ions typically Li ions, Na ions
  • This is a technique for exchanging with large alkali ions (typically, Na ions or K ions for Li ions and K ions for Na ions).
  • the air-cooling strengthening method when applied to a thin glass body (for example, a glass body having a thickness of 2 mm or less), it is difficult to secure a temperature difference between the surface and the inside, so that a compressive stress layer can be formed. Have difficulty. Therefore, it is difficult to obtain the desired high strength characteristic in the glass after the tempering treatment. Further, in the air cooling strengthening method, the flatness of the glass plate may be impaired due to variations in the cooling temperature. In particular, for a thin glass plate, there is a possibility that a desired compressive stress value cannot be obtained because the thermal gradient between the glass surface and the inside due to air cooling is difficult to occur.
  • the glass is preferably strengthened by the latter chemical strengthening method.
  • the ultraviolet transmissive glass used in the present embodiment can be used with an appropriate plate thickness without any particular limitation.
  • the plate thickness is preferably, for example, 0.1 mm to 3 mm.
  • the chemical strengthening treatment can be performed, for example, by immersing the glass body in a molten salt at 400 ° C. to 550 ° C. for about 1 to 96 hours.
  • the molten salt used in the chemical strengthening treatment is not particularly limited, for example, molten salt of potassium nitrate (KNO 3) is preferably used. Other, it may also be used molten salt of a mixture of a molten salt or potassium nitrate sodium nitrate (NaNO 3) (KNO 3) and sodium nitrate (NaNO 3).
  • the ultraviolet transmissive glass of this embodiment can efficiently operate a device that utilizes ultraviolet light near a wavelength of 254 nm by setting the transmittance at a wavelength of 254 nm to 70% or more in spectral transmittance measurement with a plate thickness of 0.5 mm. Can do. In spectral transmittance measurement with a plate thickness of 0.5 mm, if the transmittance at a wavelength of 254 nm is less than 70%, the apparatus cannot be operated efficiently, which is not preferable.
  • the transmittance at a wavelength of 254 nm is preferably 75% or more, more preferably 78% or more, and most preferably 80% or more.
  • the transmittance is measured and measured according to JIS R3106: 1998 using a spectral transmittance measuring device (trade name: V-570, manufactured by JASCO Corporation).
  • the ultraviolet transmissive glass of the present embodiment having the transmission characteristics as described above can be suitably used for an apparatus or the like that applies deep ultraviolet rays.
  • a glass having the following composition can be mentioned.
  • the glass composition demonstrated below is a composition before forming a compressive-stress layer.
  • the glass for ultraviolet transmissive glass according to an embodiment of the present invention is represented by 55 to 80% of SiO 2 , 12 to 27% of B 2 O 3 , and 4 to 2 of Na 2 O in terms of mole percentage based on oxide.
  • 20% R 2 O (R represents at least one alkali metal selected from the group consisting of Li, Na, and K) in total 4 to 20%, Al 2 O 3 in 0-3.
  • R′O R ′ represents at least one alkaline earth metal selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, and Ba) in a total of 0 to 5%
  • ZnO from 0 to A glass containing 5% and 0 to 10% of ZrO 2 may be mentioned.
  • the content of chemical components related to the composition is expressed in terms of mole percentage based on oxide unless otherwise specified.
  • SiO 2 is a component constituting the skeleton of glass and is essential.
  • the content of SiO 2 is 55 to 80%.
  • the content of SiO 2 is less than 55%, the stability as glass is lowered or the weather resistance is lowered.
  • This content is preferably 55.5% or more, more preferably 56% or more.
  • the content of SiO 2 exceeds 80%, the viscosity of the glass increases and the meltability decreases significantly. This content is preferably 77% or less, typically 75% or less.
  • B 2 O 3 is a component that improves the transmittance of ultraviolet rays (particularly, the transmittance of deep ultraviolet rays) and is essential.
  • B 2 O 3 in this embodiment is 12-27%. If the content of B 2 O 3 is less than 12%, a significant effect may not be obtained for improving the transmittance of ultraviolet rays. This content is preferably 13% or more, and typically 14% or more. If the content of B 2 O 3 exceeds 27%, striae due to volatilization may occur and the yield may be reduced. This content is preferably 26% or less, typically 25% or less.
  • Na 2 O is a component that improves the meltability of the glass and is essential.
  • the content of Na 2 O is 4 to 20%. If the content of Na 2 O in this embodiment is less than 4%, the meltability is poor. This content is preferably 4.5% or more, typically 5% or more. When the content of Na 2 O exceeds 20%, the weather resistance decreases. This content is preferably 18% or less, typically 16% or less.
  • R 2 O (R represents Li, Na, and at least one alkali metal selected from the group consisting of K.),
  • the R 2 for the Na 2 O, as described in the essential components O is a component that is necessarily included, and is a component that improves the meltability of the glass. In addition, it is a component that must be included for chemical strengthening treatment.
  • the R 2 O content ⁇ R 2 O ( ⁇ R 2 O is the total content of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O) is 4 to 20%. If ⁇ R 2 O in this embodiment is less than 4%, the meltability is poor.
  • ⁇ R 2 O is preferably 4.5% or more, typically 5% or more. When ⁇ R 2 O exceeds 20%, the weather resistance decreases.
  • ⁇ R 2 O is preferably 18% or less, typically 16% or less.
  • Al 2 O 3 is a component that improves the weather resistance of the glass.
  • the content of Al 2 O 3 is 0 to 3.5%. If the content of Al 2 O 3 exceeds 3.5%, the viscosity of the glass becomes high and uniform melting becomes difficult.
  • This content is preferably 3.3% or less, typically 3% or less, and most preferably contains substantially no Al 2 O 3 . In the present specification, “not containing Al 2 O 3 substantially” means that the content of Al 2 O 3 is less than 0.1%.
  • the reason why it is preferable not to substantially contain Al 2 O 3 in this embodiment will be described below.
  • the transmittance of deep ultraviolet rays in glass depends on the amount of non-crosslinked oxygen in the glass, and it is considered that the transmittance of deep ultraviolet rays decreases when the amount of non-crosslinked oxygen is large.
  • Al 2 O 3 is a component to reduce the non-bridging oxygen of the glass, it has been conventionally believed that glass having high transmittance deep ultraviolet By containing Al 2 O 3 is obtained.
  • the present inventors have made a study by changing as Al 2 O 3 and other glass composition conditions, contrary to the conventional technical common sense, to minimize the content of Al 2 O 3, preferably not contain As a result, they have found a new finding that a glass having a high transmittance of deep ultraviolet rays can be obtained.
  • the mechanism is not known in detail, but is presumed to be the following reason.
  • Al 2 O 3 is said to reduce non-bridging oxygen as a result of forming a glass network structure with an alkali metal component in the glass.
  • glass since glass is in an amorphous state, it is considered that the glass structure fluctuates. That is, the amount of non-bridging oxygen tends to decrease on average by increasing Al 2 O 3 , but on the other hand, Al components that do not form a network structure are modified oxides (structures) due to structural fluctuations peculiar to the amorphous state. The possibility that the ratio of existing defects will increase cannot be denied. It is considered that a structural defect caused by such an Al component that does not form a network structure forms an absorption band of light in the ultraviolet region, and the ultraviolet light transmission ability is lowered.
  • a specific component is not substantially contained means that it is not intentionally added, and it is inevitably mixed from raw materials and contained so as not to affect the intended characteristics. It does not exclude the composition to be.
  • R′O (R ′ represents at least one alkaline earth metal selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, and Ba) is a component that improves the meltability and is not essential. It is a component that may be included as necessary.
  • the R′O content ⁇ R′O ( ⁇ R′O means the total content of MgO, CaO, SrO and BaO) is 0 to 5%. When this ⁇ R′O exceeds 5%, the weather resistance decreases.
  • the content of ⁇ R′O is preferably 4% or less, and typically 3% or less. Since R′O contains a relatively large amount of Fe 2 O 3 and TiO 2 that cause a decrease in the transmittance of deep ultraviolet rays in the raw material, it is preferably 0.1% or less.
  • ZnO is a component that improves the weather resistance of the glass and reduces the degree of deterioration in the ultraviolet irradiation test, and is a component that is included as necessary.
  • the ZnO content in this embodiment is 0-5%. If the ZnO content exceeds 5%, the devitrification properties of the glass deteriorate. This content is preferably 4.5% or less, typically 4% or less.
  • ZrO 2 is a component that improves the weather resistance and chemical resistance of the glass and reduces the degree of deterioration in the ultraviolet irradiation test, and is not essential, but is a component that is included as necessary.
  • the content of ZrO 2 is 0 to 10%. If the content of ZrO 2 exceeds 10%, the meltability of the glass may be deteriorated. This content is preferably 9% or less, typically 8% or less.
  • Fe 2 O 3 is a component that absorbs deep ultraviolet rays and reduces the transmittance by being present in the glass. Therefore, it is preferable to make the content as low as possible. However, it is very difficult to completely avoid contamination from glass raw materials and manufacturing processes.
  • the content of Fe 2 O 3 can be a low content such as less than 0.00005%. In that case, for example, a purified high-cost glass raw material is used. Cost becomes high and is not preferable.
  • the content of Fe 2 O 3 is preferably 0.00005% or more, and more preferably 0.0001% or more.
  • the content of Fe 2 O 3 exceeds 0.01%, it is not preferable because the transmittance of deep ultraviolet rays is too low to make it difficult to have the desired characteristics.
  • the content of Fe 2 O 3 is preferably 0.01% or less, more preferably 0.0065% or less, and typically 0.005% or less.
  • TiO 2 is, Fe 2 O 3 Similarly, the presence in the glass, which is a component that reduces the transmittance by absorbing deep UV. However, it is very difficult to completely avoid contamination from glass raw materials and manufacturing processes. For example, the content of TiO 2 may be as low as less than 0.0001%, but in that case, the cost for glass production, such as using a refined high-cost glass raw material, is reduced. It becomes high and is not preferable.
  • the content of TiO 2 is preferably 0.0001% or more, and more preferably 0.0003% or more. On the other hand, if the content of TiO 2 exceeds 0.02%, the transmittance of deep ultraviolet rays becomes too low, which is not preferable.
  • the content of TiO 2 is preferably 0.02% or less, more preferably 0.015% or less, and typically 0.01% or less.
  • Cr 2 O 3 , NiO, CuO, CeO 2 , V 2 O 5 , MoO 3 , MnO 2, and CoO are all components in the glass that absorb deep UV rays and reduce transmittance. . Therefore, it is preferable that these components are not substantially contained in the glass. In addition, that the said component is not substantially contained in glass means that each content of each component is 10 ppm or less.
  • SO 3 is a component that acts as a fining agent, and is not essential, but can be contained as necessary. Fining effect expected in the case of less than 0.005% containing SO 3 can not be obtained. Therefore, the content is preferably 0.005% or more, more preferably 0.01% or more, and particularly preferably 0.02% or more. Furthermore, 0.03% or more is most preferable. On the other hand, if it exceeds 0.5%, it becomes a generation source of bubbles, and there is a possibility that the glass melts slowly or the number of bubbles increases. Therefore, the content is preferably 0.5% or less, more preferably 0.3% or less, and particularly preferably 0.2% or less. Furthermore, 0.1% or less is most preferable.
  • SnO 2 is a component that acts as a fining agent, and is not essential, but can be contained as necessary.
  • the content is preferably 0.005% or more, more preferably 0.01% or more, and particularly preferably 0.05% or more.
  • the content is preferably 1% or less, more preferably 0.8% or less, and particularly preferably 0.5% or less. Furthermore, 0.3% or less is most preferable.
  • Cl may particularly increase the degree of deterioration at a wavelength of 254 nm in an ultraviolet irradiation test described later, it is preferable that Cl is not substantially contained in the glass. In addition, Cl does not contain substantially in glass means that each content of each component is 10 ppm or less.
  • F is a component that volatilizes when the glass is melted, and since it may cause striae in the glass, it is preferably not substantially contained in the glass. In addition, that F does not contain substantially in glass means that each content of each component is 10 ppm or less.
  • the ultraviolet ray transmitting glass of the present embodiment can be obtained by strengthening the glass body having the above composition.
  • the ultraviolet transmissive glass of this embodiment preferably has a crack initiation load (hereinafter sometimes referred to as CIL) in an atmosphere of a temperature of 22 ° C. and a humidity of 40% of 1.5 kgf or more.
  • the crack initiation load indicates a load at which the crack occurrence probability is 50%.
  • the crack occurrence probability is a probability that a crack will occur from all the vertices of four Vickers indentations. When a crack occurs from all the vertices, the number of cracks is 4, and the occurrence probability corresponds to 100%. If the crack initiation load is low, cracks are likely to occur due to contact with an object, and the strength tends to decrease. More preferably, it is 1.6 kgf or more, More preferably, it is 1.8 kgf or more, Most preferably, it is 2.0 kgf or more.
  • crack initiation load as follows. Using a Vickers hardness tester, the Vickers indenter is pushed into the glass surface for 15 seconds in an atmosphere of temperature: 22 ° C. and humidity: 40%, and then the Vickers indenter is removed and the indented portion is observed.
  • cracks can occur from the four corners of the indentation. Of the four corners, if a crack is seen only in one corner, the probability of cracking is 25%. If a crack is seen only in two corners, 50%. If a crack is seen only in three corners. Is 75% and 100% when cracks are found in all four corners, and the crack occurrence probability is measured for a plurality of test pieces.
  • the crack generation load is plotted on the horizontal axis, and the crack generation probability is plotted on the vertical axis, and the Vickers load at which the crack generation probability is 50% is obtained to obtain the crack initiation load.
  • a larger value indicates that cracks do not occur and are harder to break.
  • the ultraviolet transmissive glass of the present embodiment is preferably one in which ultraviolet solarization (coloration of glass resulting from exposure to ultraviolet rays) is suppressed. Specifically, in the following ultraviolet irradiation test, it is preferable that the degree of transmittance deterioration at a wavelength of 254 nm is 10% or less.
  • the ultraviolet irradiation test a sample obtained by cutting a glass sample into a 30 mm square plate and performing a double-sided optical polishing process so that the thickness is 0.5 mm is used. About this sample, using a high-pressure mercury lamp for physics and chemistry, ultraviolet rays were irradiated for 100 hours under the condition that the ultraviolet irradiation intensity at a wavelength of 254 nm was about 5 mW / cm 2 , and the transmittance at a wavelength of 254 nm before and after the ultraviolet irradiation was measured. The degree of deterioration is obtained by the following formula.
  • Deterioration degree (%) [(T 0 ⁇ T 1 ) / T 0 ] ⁇ 100 (At this time, the transmittance at a wavelength of 254 nm before ultraviolet irradiation is T 0 , and the transmittance at a wavelength of 254 nm after ultraviolet irradiation is T 1. )
  • the ultraviolet transmissive glass of the present embodiment preferably has a transmittance at a wavelength of 365 nm of 80% or more in a spectral transmittance measurement with a plate thickness of 0.5 mm.
  • a transmittance at a wavelength of 365 nm is preferably 82% or more, more preferably 85% or more, and most preferably 90% or more.
  • the spectral transmittance of the ultraviolet transmissive glass of this embodiment does not change before and after the chemical strengthening treatment.
  • the ultraviolet-transparent glass of this embodiment does not have a difference in the degradation degree of an ultraviolet transmittance with or without chemical strengthening treatment.
  • the ultraviolet transmissive glass of this embodiment preferably has an average coefficient of thermal expansion of 30 ⁇ 10 ⁇ 7 to 90 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. in the temperature range of 0 to 300 ° C.
  • ultraviolet transmissive glass is used in an ultraviolet light source device, it is necessary to hermetically seal the light source. Therefore, other members such as a package material for hermetic sealing are used, and the package material and the ultraviolet transmissive glass are bonded together. Use in combination.
  • the temperature of an ultraviolet light source such as a UV lamp rises as light is emitted, and the package material and the ultraviolet transmissive glass are heated. Or damage may occur, and the airtight state may not be maintained.
  • the ultraviolet transmissive glass of the present embodiment preferably has an average coefficient of thermal expansion in the temperature range of 0 to 300 ° C. within the above range.
  • the average thermal expansion coefficient of the ultraviolet transmissive glass is out of the above range, the difference in thermal expansion coefficient from the package material is large, and there is a possibility that the airtight state cannot be maintained due to peeling or breakage when using the ultraviolet light source device.
  • the difference in average thermal expansion coefficient in the temperature range of 0 to 300 ° C. between the ultraviolet transmissive glass and another member bonded to the ultraviolet transmissive glass is preferably 20 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or less. more preferably 10 ⁇ 10 -7 / °C less, and most preferably 5 ⁇ 10 -7 / °C or less.
  • the average thermal expansion coefficient is obtained by calculating an average value from a linear expansion coefficient at 0 to 300 ° C. when heated at a rate of temperature increase of 10 ° C./min using a differential dilatometer. It is.
  • the manufacturing method of the ultraviolet transmissive glass of this embodiment is demonstrated.
  • the glass raw material for comprising each component is prepared.
  • any form of compounds such as oxides, hydroxides, carbonates, sulfates, nitrates, fluorides and chlorides can be used.
  • the melting tank is a container of material selected from platinum, platinum alloys, and refractories.
  • the platinum or platinum alloy container is a metal selected from the group consisting of platinum (Pt), iridium (Ir), palladium (Pd), rhodium (Rh), gold (Au), and alloys thereof.
  • it is a container made of an alloy and can withstand high temperature melting.
  • a homogenized high-quality glass with few glass defects is obtained.
  • the glass mentioned above flows out through a nozzle, etc., cast into a mold, or after drawing out after a well-known downdraw method, press method or rollout, into a predetermined shape such as a plate shape. Mold.
  • the slowly cooled glass is subjected to slicing, polishing and the like to obtain glass having a predetermined shape.
  • the glass is formed and processed into a shape desired to be finally obtained, and is not limited to a plate shape, but is formed into an appropriate shape such as a tubular shape or a molded body.
  • the obtained glass is subjected to a tempering treatment by the physical tempering treatment or the chemical tempering treatment described above, whereby an ultraviolet transmissive glass having high ultraviolet transmittance and good mechanical strength is obtained.
  • the ultraviolet transmissive glass of this embodiment can be suitably used for an apparatus having an ultraviolet light source.
  • the ultraviolet transmissive glass of the present embodiment described above is preferably used for an apparatus using an ultraviolet light source (for example, UV-LED, UV laser, etc.), a support substrate for manufacturing a semiconductor wafer on the premise of UV peeling, an arc tube, etc. Can do.
  • an ultraviolet light source for example, UV-LED, UV laser, etc.
  • the device include, but are not limited to, a curing device for an ultraviolet curable resin composition, a light source cover glass for an ultraviolet sensor, and a water sterilization device.
  • the ultraviolet transmissive glass of this embodiment is not limited to a tubular shape, and can be used in an appropriate shape such as a plate shape or a molded body depending on the application.
  • a UV-LED device is installed on a concave or flat surface of a package made of a base material such as resin, metal or ceramics to which a UV-LED chip as a light source is electrically connected.
  • a transparent material having UV transparency is used and hermetically sealed with the base material. UV-LED devices generate heat simultaneously with UV emission, and if there is a large difference in the coefficient of thermal expansion between the base material and the transparent material, cracks and cracks occur at the joint between the base material and the transparent material. As a result, product reliability is significantly reduced.
  • the transparent material by using the ultraviolet transmissive glass having a controlled thermal expansion coefficient according to this embodiment, the deviation of the thermal expansion coefficient from the base material can be improved, and the weather resistance is also good. Therefore, it is possible to provide a UV-LED device that does not reduce the transmittance in the visible region even when used for a long period of time, and has less product cracking and cracking.
  • a UV sensor is installed on a concave or flat surface of a package made of a base material such as resin, metal or ceramics to which an optical sensor chip sensitive to UV wavelength is electrically connected.
  • a transparent material having UV transparency is used and hermetically sealed with the base material.
  • the UV transmissive glass with a controlled thermal expansion coefficient of the present embodiment as the transparent material, the deviation of the thermal expansion coefficient from the base material can be improved, and it has good weather resistance. Therefore, it is possible to provide a UV sensor that does not reduce the transmittance in the visible range even when used for a long period of time, and has less product cracking and cracking.
  • a UV laser device is installed on a concave or flat surface of a package made of a base material such as a metal, a ceramic such as AlN, to which a UV laser serving as a light source is electrically connected,
  • the material is hermetically sealed with the base material using a transparent material having UV transparency.
  • heat generation occurs simultaneously with UV emission, and when there is a large difference in the thermal expansion coefficient between the base material and the transparent material, cracks and cracks occur at the joint between the base material and the transparent material, Product reliability will be significantly reduced.
  • the UV transmissive glass with a controlled thermal expansion coefficient of the present embodiment as the transparent material, the deviation of the thermal expansion coefficient from the base material can be improved, and it has good weather resistance. Therefore, it is possible to provide a UV laser that does not reduce the transmittance in the visible region even when used for a long period of time, and has few cracks and cracks in the product.
  • a light source in which a UV-LED array is attached between a plurality of glass plates is used for water sterilization.
  • a plate-shaped UV-LED array having a high deep ultraviolet light transmittance and a high bactericidal property can be provided by using a glass plate obtained by molding the glass of this embodiment.
  • an ultraviolet light emitting tube a glass tube provided with an ultraviolet light source is used.
  • an arc tube having a high transmittance of deep ultraviolet light can be provided by using a glass tube obtained by tube-forming the glass of this embodiment.
  • a support substrate for manufacturing a semiconductor wafer on the premise of the above UV peeling
  • a support substrate is used for Si back grinding.
  • Si back grinding By making the Si substrate thinner by using the support substrate, it contributes to the demand for miniaturization and thinning of chips of mobile phones, digital AV devices, IC cards and the like.
  • a regenerated Si substrate is often used as a support substrate used for semiconductor wafer back grinding applications, etc., but since the peeling method after back grinding is limited to heat treatment and physical treatment, the processing time becomes long, We have problems such as poor yield.
  • the ultraviolet transmissive glass capable of controlling the thermal expansion coefficient of the present embodiment as a support substrate, using a glass substrate having a thermal expansion coefficient combined with Si, using an ultraviolet curable resin (compound having an ultraviolet absorbing structure) or the like It can be processed by bonding to a Si substrate.
  • an ultraviolet curable resin compound having an ultraviolet absorbing structure
  • the processing time is shortened, which can contribute to the improvement of yield.
  • a light source in which a substrate on which UV-LEDs are arranged in a line is enclosed in a glass tube having UV transparency is used for an apparatus for sterilizing water.
  • a tubular UV-LED light source having a high transmittance of deep ultraviolet light and a high bactericidal property can be provided by using a glass tube obtained by molding the glass of this embodiment. Since the light source used in the device for sterilizing water is used in a state immersed in water or in contact with water, the inner surface of the tube heated by the heat emitted from the light source and water The temperature difference with the outer surface of the tube in contact may increase.
  • the coefficient of thermal expansion is low, and the glass of this embodiment is also suitable in this respect.
  • the average thermal expansion coefficient in the temperature range of 0 to 300 ° C. is preferably 70 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or less, and 60 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or less. Is more preferably 50 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or less.
  • an ultraviolet irradiation device will be described with reference to the drawings, taking as an example an ultraviolet sterilization device that performs a sterilization treatment of water.
  • FIG. 1 shows an ultraviolet sterilizer according to an embodiment of the present invention.
  • the ultraviolet sterilizer 10 includes an ultraviolet light source 11 capable of emitting ultraviolet light to the outside, a tubular ultraviolet transmitting member 12 that encloses and stores the ultraviolet light source 11, and an ultraviolet irradiation object on the outer periphery of the tubular ultraviolet transmitting member 12. And a flow path forming member 13 provided so as to form the flow path.
  • the flow path forming member 13 is provided with an inlet 13a for introducing the water to be treated, which is a target for sterilization, and a lead-out port 13b for leading the sterilized treated water.
  • ultraviolet rays are irradiated while the water to be treated flows from the inlet 13a to the outlet 13b, and the sterilization of the water to be treated is performed.
  • the ultraviolet light source 11 used here is not particularly limited as long as it can irradiate ultraviolet rays to the outside, and a known ultraviolet light source can be used.
  • known ultraviolet light sources include low-pressure mercury UV lamps, high-pressure mercury UV lamps, metal halide UV lamps, excimer lamps, ultra-high pressure UV lamps, UVLEDs and the like.
  • the ultraviolet light source 11 is connected to a power source (not shown) via a cable 15.
  • the ultraviolet light source 11 the ultraviolet light source described in the ultraviolet irradiation device can be used, and as the ultraviolet transmitting member 12, the ultraviolet transmitting glass described above can be used.
  • the flow path forming member 13 can be used without particular limitation as long as it has resistance to heat and ultraviolet rays and can stably introduce and derive water to be treated. Examples thereof include glass, crystallized glass, ceramics, and alumina. The glass of this embodiment can also be used as the glass.
  • examples of the package material 14 include glass, crystallized glass, ceramics, and alumina.
  • Examples 1 to 6 are examples, and examples 7 and 8 are comparative examples. Samples used in each example were prepared as follows.
  • a glass raw material was prepared so as to have a glass composition expressed in mole percentage shown in Table 1, and this glass raw material was melted, stirred and clarified at a temperature of 1300 to 1650 ° C. for 5 hours using a platinum crucible. went.
  • the melt was cast into a cast iron mold and slowly cooled to obtain 800 g of a glass sample (glass block). Further, this glass block was sliced, polished, etc., to obtain a glass plate having a predetermined shape (25 mm ⁇ 25 mm ⁇ 0.5 mm).
  • the obtained glass plate was immersed in a molten salt of potassium nitrate (KNO 3 ) at a temperature of 425 ° C. and a concentration of 99% for a predetermined time, and sodium ions existing on the surface of the glass plate were ion-exchanged with potassium ions to compressive stress. A layer was formed to obtain a tempered glass plate. At this time, the immersion time was 8 hours for Example 1 and 24 hours for Examples 2-6.
  • the initial transmittance of ultraviolet light having a wavelength of 254 nm of the glass of each example did not change before and after the chemical strengthening treatment. Therefore, in Examples 7 and 8, the initial transmittance of ultraviolet light having a wavelength of 254 nm was measured using the glass before chemical strengthening without performing chemical strengthening.
  • each said characteristic it measured as follows.
  • the initial transmittance (T) of ultraviolet light having a wavelength of 254 nm was measured with an ultraviolet-visible-near infrared spectrophotometer (trade name: V-570, manufactured by JASCO Corporation). 0 ) was measured.
  • the thermal expansion coefficient the difference in elongation of the tempered glass plate at 0 ° C. and 300 ° C. was measured, and the average linear expansion coefficient ⁇ 0-300 at 0 to 300 ° C. was calculated from the change in length.
  • the specific measurement method is as follows.
  • the glass plate to be measured was processed into a glass rod having a circular cross section (length: 100 mm, outer diameter: 4 to 6 mm).
  • the glass was held in a quartz holder and held at 0 ° C. for 30 minutes, and then the length was measured with a micro gauge.
  • the glass was placed in an electric furnace at 300 ° C. and held for 30 minutes, and then the length was measured with a micro gauge.
  • the linear expansion coefficient was calculated from the difference in elongation between 0 ° C. and 300 ° C. of the measured glass. Similarly, the difference in elongation between 0 ° C. and 300 ° C. was used for a platinum rod (length: 100 mm, outer diameter: 4.5 mm, linear expansion coefficient: 92.6 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C.). When the linear expansion coefficient is measured and the linear expansion coefficient of the platinum rod deviates from 92.6 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C., the deviation is used to correct the measurement result of the linear expansion coefficient of the glass. Went.
  • CIL Crack Initiation Road
  • the Vickers indenter is pushed into the tempered glass plate surface for 15 seconds in an atmosphere of temperature: 22 ° C. and humidity: 40%, and then the Vickers indenter is removed and the indented portion is observed.
  • the crack occurrence probability was calculated for each of the loads to be pushed into 0.5 kg, 1.0 kg, 1.5 kg, 2.0 kg, 3.0 kg, and 5.0 kg. Thereafter, the crack generation load was plotted on the horizontal axis, and the crack generation probability was plotted on the vertical axis, and the Vickers load at which the crack generation probability was 50% was determined to obtain a crack initiation load.
  • the tempered glass plates obtained in Examples 1 to 6 have an excellent ultraviolet transmittance of 70% or more, a CIL value larger than 1.5 kgf and high mechanical strength, and an excellent ultraviolet transmitting glass. It was confirmed that. In addition, these tempered glass plates have a low degree of deterioration by the ultraviolet irradiation test and are good and have a larger thermal expansion coefficient than that of quartz glass, and can expand the options for joining with other members. .
  • the glass plates obtained in Examples 7 and 8 (not chemically strengthened) have very low ultraviolet transmittance of less than 70% and are not suitable for devices using an ultraviolet light source. I understand. Since the ultraviolet transmittance of the glass does not change before and after the chemical strengthening treatment, it is considered that the ultraviolet transmittance is low even if the glass plates of Examples 7 and 8 are chemically strengthened.

Abstract

紫外線の透過率が高く、かつ、機械的強度の良好な紫外線透過ガラス、該紫外線透過ガラスを用いた紫外線照射装置および紫外線殺菌装置を提供する。 表面から深さ方向に３～５０μｍの表面圧縮応力層を有するガラス体であって、前記ガラス体は、板厚０．５ｍｍの分光透過率測定において、波長２５４ｎｍの透過率が７０％以上である紫外線透過ガラス、該紫外線透過ガラスを用いた紫外線照射装置および該紫外線透過ガラス１２を用いた紫外線殺菌装置１０。

Description

紫外線透過ガラス、紫外線照射装置および紫外線殺菌装置
　本発明は、紫外線透過率が高く、機械的強度が良好な紫外線透過ガラス、該ガラスを用いた紫外線照射装置および紫外線殺菌装置に関する。
　一般的に、上下水処理場において水の中に含まれる各種微生物などのウイルスを殺菌することが行われている。殺菌方法には、塩素、紫外線、オゾンなどを用いた殺菌方法がある。
　この中で、紫外線を用いた殺菌法は、水に対して紫外線を照射し、微生物の組織を破壊するものである。この方法は、短時間での殺菌処理が可能なため、大量の水を処理する大規模な処理場や少量の水を短時間で処理する家庭等のいずれにおいても好適に用いることができる。
　紫外線を用いた殺菌法は、二重管構造の内管と外管との間に、処理すべき水を通過させる装置が一般的に用いられている。内管の内部には、紫外線照射装置（殺菌灯）を配置する。内管は、紫外線照射装置から放出される紫外線を水に曝露させるため、紫外線の透過率が高いことが求められ、この内管としては従来から石英ガラス管が用いられている（特許文献１参照）。
特開平０２－１８４３９０号公報
　石英ガラス管は、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の純度が高く、紫外線の透過率が高いだけでなく、耐食性や耐熱性にも優れている。石英ガラス管は、ＳｉＣｌ４を火炎加水分解させる方法等で円柱状の合成石英ガラスを作成し、それをチューブドローイング（管引き）すること等で得られる。
　しかしながら、上述の石英ガラス管は、製造に多大な時間を要する合成石英のインゴット成形と管引きとをそれぞれ行う必要があるため、その製造コストが高いという問題点がある。
　また、水殺菌装置においては、石英ガラス管を用いた二重管内を水が通過する際に水漏れが起こらないよう管端をパッケージ材等の封止部材を用いて厳重に封止する。この際、石英ガラス管は、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の純度が高く、所定の熱膨張係数を有するため、この石英ガラス管の熱膨張係数に合わせて封止部材を選定する必要があった。
　また、石英ガラスは、管形状に限らず、例えば板形状であっても使用可能であるが、板形状のものは耐衝撃性に課題があり、特に曲げ応力が作用した際に破損するおそれがある。ガラスの機械的強度を向上させる手段として、ガラスを強化処理する方法が知られている。特に化学強化処理を行ったガラスは、ガラスの肉厚が薄い場合であっても高い機械的強度を有する。しかしながら、化学強化に適したガラスとして、一般的に用いられるアルミノシリケートガラスは、ガラス中にアルミナの含有量が多いことに起因して紫外線透過率が非常に低く、そもそも紫外線を透過させる用途に適さない。
　本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、紫外線の透過率が高いガラスを低コストで提供することを目的とする。さらに、機械的強度の良好なガラスの提供を目的とする。また、封止部材の熱膨張係数に対して、石英ガラス等よりも熱膨張係数の差を小さくできるガラスの提供を目的とする。
　本発明の紫外線透過ガラスは、表面から深さ方向に３～５０μｍの表面圧縮応力層を有するガラス体であって、前記ガラス体は、板厚０．５ｍｍの分光透過率測定において、波長２５４ｎｍの透過率が７０％以上であることを特徴とする。
　本発明の紫外線照射装置は、紫外線を外部に放射可能な紫外線光源と、前記紫外線光源と該紫外線光源から放射される紫外線の照射対象物との間に設けられた紫外線透過部材と、を有する紫外線照射装置であって、前記紫外線透過部材が、上記紫外線透過ガラスであることを特徴とする。
　本発明の紫外線殺菌装置は、紫外線を外部に放射可能な紫外線光源と、前記紫外線光源を収容する管状の紫外線透過部材と、前記管状の紫外線透過部材の外周に紫外線の照射対象物の流路を形成するように設けられた流路形成部材と、を有する紫外線殺菌装置であって、前記紫外線透過部材が、上記紫外線透過ガラスであることを特徴とする。
　本発明の紫外線透過ガラスによれば、紫外線透過率が大きく機械的強度の高いガラスを提供でき、紫外線照射装置等に好適に使用できる。
　本発明の紫外線照射装置および紫外線殺菌装置によれば、上記紫外線透過ガラスを用いているため紫外線源から放射される紫外線を効率良く外部に放射でき、ガラスの機械的強度も高いため使用時の破損等効果的に抑制できる。また、紫外線透過ガラスと他の部材とを複合的に使用する際に、従来よりも紫外線透過ガラスと他の部材との組み合わせの選択の幅を広げたものとできる。
本発明の一実施形態である紫外線殺菌装置の概略構成を示した図である。
　以下、本発明の実施形態である紫外線透過ガラス、紫外線照射装置および紫外線殺菌装置について説明する。
〔紫外線透過ガラス〕
　本発明の一実施形態における紫外線透過ガラスは、上記したように、表面から深さ方向に３～５０μｍの表面圧縮応力層を有するガラス体であって、該ガラス体は、板厚０．５ｍｍの分光透過率測定において、波長２５４ｎｍの透過率が７０％以上である。
　この紫外線透過ガラスは、上記のように表面から深さ方向に３μｍ～５０μｍの表面圧縮応力層を有し、表面圧縮応力層はガラス体の表面を強化処理して形成される。表面圧縮応力層を有することで、紫外線透過ガラスの機械的強度が高く、破損等のおそれを抑制できる。
　このガラス体の表面に形成される表面圧縮応力層の深さ（以下、ＤＯＬということがある）は、３μｍ～５０μｍである。ＤＯＬが３μｍ未満だと接触傷がＤＯＬよりも深く入った場合に、ガラスの機械的強度が低下するおそれがある。また、ＤＯＬが５０μｍ超であると、強化処理後にガラスを切断加工しにくい。ＤＯＬは、５μｍ～４０μｍが好ましく、７μｍ～３０μｍがより好ましい。
　このとき、強化処理により得られる表面の圧縮応力（以下、ＣＳということがある）は、例えば、３００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以上、７００ＭＰａ以上、９００ＭＰａ以上、と用途等必要に応じて所望の強度となるように化学強化処理されていることが好ましい。ＣＳの数値が高くなることで化学強化ガラスの機械的強度が高くなる。一方、ＣＳが高くなりすぎるとガラス内部の引張応力が極端に高くなるおそれがあるため、ＣＳは１４００ＭＰａ以下とすることが好ましく、１３００ＭＰａ以下とすることがより好ましい。
　ガラス体の主面に形成される圧縮応力値（ＣＳ）および圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）は、例えば、表面応力計（折原製作所社製、ＦＳＭ－６０００ＬＥ）を用いて、干渉縞の本数とその間隔を観察して求めることができる。
　ガラス体の表面に圧縮応力層を形成させる手法としては、風冷強化法（物理強化法）と、化学強化法が代表的である。風冷強化法（物理強化法）は、軟化点付近まで加熱したガラス板表面を風冷などにより急速に冷却して行う手法である。また、化学強化法は、ガラス転移点以下の温度で、イオン交換により、ガラス板表面に存在するイオン半径が小さいアルカリ金属イオン（典型的には、Ｌｉイオン、Ｎａイオン）を、イオン半径のより大きいアルカリイオン（典型的には、Ｌｉイオンに対してはＮａイオンまたはＫイオンであり、Ｎａイオンに対してはＫイオンである。）に交換する手法である。
　なお、厚みの薄いガラス体（例えば、２ｍｍ以下の厚さのガラス体）に対して風冷強化法を適用すると、表面と内部の温度差を確保しにくいため、圧縮応力層を形成することが困難である。そのため、強化処理後のガラスにおいて、目的の高強度という特性を得ることが難しい。また、風冷強化法では、冷却温度のばらつきにより、ガラス板の平面性を損なうおそれがある。特に厚みの薄いガラス板については、風冷によるガラス表面と内部の熱勾配がつきにくく所望の圧縮応力値が得られない可能性がある。また風冷時に平面性が損なわれるおそれが大きく、本発明の目的である紫外線透過能が損なわれる可能性がある。これらの点から、ガラスは、後者の化学強化法によって強化することが好ましい。なお、本実施形態で用いる紫外線透過ガラスは、その厚さが特に制限されることなく、適宜の板厚で用いることが可能である。この板厚としては、例えば、０．１ｍｍ～３ｍｍが好ましい。
　化学強化処理は、例えば、４００℃～５５０℃の溶融塩中にガラス体を１～９６時間程度浸漬することで行うことができる。化学強化処理に用いる溶融塩としては、カリウムイオンもしくはナトリウムイオンを含むものであれば、特に限定されないが、例えば硝酸カリウム（ＫＮＯ３）の溶融塩が好適に用いられる。その他、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）の溶融塩や硝酸カリウム（ＫＮＯ３）と硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）とを混合した溶融塩を用いてもよい。
　本実施形態の紫外線透過ガラスは、板厚０．５ｍｍの分光透過率測定において、波長２５４ｎｍの透過率を７０％以上とすることで、波長２５４ｎｍ付近の紫外線を活用する装置を効率良く運用することができる。板厚０．５ｍｍの分光透過率測定において、波長２５４ｎｍの透過率が７０％未満であると、装置を効率良く運用することができず、好ましくない。波長２５４ｎｍの透過率は、好ましくは７５％以上であり、より好ましくは７８％以上であり、もっとも好ましくは８０％以上である。
　本明細書において、透過率は、分光透過率測定器（日本分光社製、商品名：Ｖ－５７０）を用い、ＪＩＳ　Ｒ３１０６：１９９８に準じて測定し求められる。
　近年、特に波長２００ｎｍ～３５０ｎｍの深紫外線は、菌やウイルスの殺菌はもちろん、飲料水・空気の浄化、バイオセンシング、生体・材料分析、光リソグラフィー、院内感染予防、光線外科治療、高密度光情報記録など、安全衛生、環境、医療応用から情報・電子デバイスに至るまで、幅広い分野で注目され、その重要性が増している。そのため、上記のような透過特性を有する本実施形態の紫外線透過ガラスは、深紫外線を適用する装置等に好適に使用できる。
　上記のような特性を有するガラス体を得るために、例えば、次のような組成を有するガラスが挙げられる。なお、以下説明するガラス組成は、圧縮応力層を形成する前の組成である。
　本発明の一実施形態である紫外線透過ガラス用のガラスとしては、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５～８０％、Ｂ２Ｏ３を１２～２７％、Ｎａ２Ｏを４～２０％、Ｒ２Ｏ（Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、およびＫからなる群より選択される少なくとも１種のアルカリ金属を示す。）を合計で４～２０％、Ａｌ２Ｏ３を０～３．５％、Ｒ´Ｏ（Ｒ´は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａからなる群より選択される少なくとも１種のアルカリ土類金属を示す。）を合計で０～５％、ＺｎＯを０～５％、ＺｒＯ２を０～１０％、含有するガラスが挙げられる。以下、組成に関する化学成分の含有量は、特に説明がない限り酸化物基準のモル百分率表示である。
　ＳｉＯ２は、ガラスの骨格を構成する成分であり、必須である。この実施形態におけるＳｉＯ２の含有量は５５～８０％である。ＳｉＯ２の含有量が５５％未満ではガラスとしての安定性が低下する、または耐候性が低下する。この含有量は、好ましくは５５．５％以上であり、より好ましくは５６％以上である。また、ＳｉＯ２の含有量が８０％超では、ガラスの粘性が増大し、溶融性が著しく低下する。この含有量は、好ましくは７７％以下、典型的には７５％以下である。
　Ｂ２Ｏ３は、紫外線の透過率（特に、深紫外線の透過率）を向上させる成分であり、必須である。この実施形態におけるＢ２Ｏ３は１２～２７％である。Ｂ２Ｏ３の含有量が１２％未満では紫外線の透過率向上について有意な効果が得られないおそれがある。この含有量は、好ましくは１３％以上であり、典型的には１４％以上である。Ｂ２Ｏ３の含有量が２７％超では、揮散による脈理が発生し、歩留まりが低下するおそれがある。この含有量は、好ましくは２６％以下、典型的には２５％以下である。
　Ｎａ２Ｏは、ガラスの溶融性を向上させる成分であり、必須である。Ｎａ２Ｏの含有量は４～２０％である。本実施形態におけるＮａ２Ｏの含有量が４％未満では、溶融性が悪い。この含有量は好ましくは４．５％以上、典型的には５％以上である。Ｎａ２Ｏの含有量が２０％超では、耐候性が低下する。この含有量は好ましくは１８％以下、典型的には１６％以下である。
　Ｒ２Ｏ（Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、およびＫからなる群より選択される少なくとも１種のアルカリ金属を示す。）は、上記で説明したようにＮａ２Ｏが必須成分であるためこのＲ２Ｏは必ず含まれる成分であり、ガラスの溶融性を向上させる成分である。また、化学強化処理を行うためには必ず含ませる成分である。このＲ２Ｏの含有量ΣＲ２Ｏ（ΣＲ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計をいう。）は４～２０％である。本実施形態におけるΣＲ２Ｏが４％未満では、溶融性が悪い。ΣＲ２Ｏは好ましくは４．５％以上、典型的には５％以上である。ΣＲ２Ｏが２０％超では、耐候性が低下する。ΣＲ２Ｏは好ましくは１８％以下、典型的には１６％以下である。
　Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの耐候性を向上させる成分である。この実施形態におけるＡｌ２Ｏ３の含有量は０～３．５％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が３．５％超では、ガラスの粘性が高くなり、均質な溶融が困難になる。この含有量は、好ましくは３．３％以下、典型的には３％以下であり、Ａｌ２Ｏ３を実質的に含有しないことが最も好ましい。なお、本明細書において、Ａｌ２Ｏ３を実質的に含有しないとは、Ａｌ２Ｏ３の含有量が０．１％未満であることをいうものである。
　本実施形態において、Ａｌ２Ｏ３を実質的に含有しないことが良い理由を以下に述べる。
　ガラスにおける深紫外線の透過率は、ガラスの非架橋酸素量に依存し、非架橋酸素量が多いと深紫外線の透過率が低くなると考えられる。そして、Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの非架橋酸素量を減らす成分であり、Ａｌ２Ｏ３を含有することで深紫外線の透過率の高いガラスが得られると従来は考えられていた。しかしながら、本発明者らは、Ａｌ２Ｏ３やその他のガラス組成条件を変えて試験をしたところ、従来の技術常識に反して、Ａｌ２Ｏ３の含有量を極力少なくする、好ましくは含有しないことで、深紫外線の透過率が高いガラスが得られるという、新たな知見を見出した。そのメカニズムは詳細にはわかっていないが、下記の理由であると推定される。
　Ａｌ２Ｏ３は、ガラス中のアルカリ金属成分を伴ってガラスの網目構造を形成することで、結果的に非架橋酸素を減らすと言われている。しかしながら、ガラスはアモルファス状態であるため、ガラス構造のゆらぎが生じると考えられる。すなわち、Ａｌ２Ｏ３を増加させることで平均的に非架橋酸素量は減少する傾向にあるが、一方でアモルファス状態特有の構造のゆらぎにより、網目構造を形成しないＡｌ成分が修飾酸化物（構造欠陥）として存在する割合が増加する可能性も否定できない。このような網目構造を形成しないＡｌ成分に起因する構造欠陥が、紫外域の光の吸収帯を形成し、紫外線透過能が低下すると考えられる。
　なお、本明細書において、特定の成分を実質的に含有しないとは、意図して添加しないという意味であり、原料等から不可避的に混入し、所期の特性に影響を与えない程度に含有する組成を排除するものではない。
　Ｒ´Ｏ（Ｒ´は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａからなる群より選択される少なくとも１種のアルカリ土類金属を示す。）は、溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有させてもよい成分である。このＲ´Ｏの含有量ΣＲ´Ｏ（ΣＲ´Ｏは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの含有量の合計量をいう。）は０～５％である。このΣＲ´Ｏが５％超では、耐候性が低下する。ΣＲ´Ｏの含有量は、好ましくは４％以下、典型的には３％以下である。Ｒ´Ｏは、その原料中に深紫外線の透過率低下の原因となるＦｅ２Ｏ３やＴｉＯ２を比較的多く含有することから、０．１％以下であることが好ましい。
　ＺｎＯは、ガラスの耐候性を向上させ、紫外線照射試験における劣化度を低減させる成分であり、必要に応じて含有させる成分である。この実施形態におけるＺｎＯの含有量は０～５％である。ＺｎＯの含有量が５％超では、ガラスの失透特性が悪化する。この含有量は、好ましくは４．５％以下、典型的には４％以下である。
　ＺｒＯ２は、ガラスの耐候性や耐薬品性を向上させ、紫外線照射試験における劣化度を低減させる成分であり、必須ではないが、必要に応じて含有させる成分である。この実施形態におけるＺｒＯ２の含有量は０～１０％である。ＺｒＯ２の含有量が１０％超では、ガラスの溶融性が悪化するおそれがある。この含有量は、好ましくは９％以下、典型的には８％以下である。
　Ｆｅ２Ｏ３は、ガラス中に存在することで、深紫外線を吸収して透過率を低下させる成分である。したがって、できるだけ低い含有量とすることが好ましい。しかしながら、ガラス原料や製造プロセスからの混入を完全に回避することは非常に難しい。例えば、Ｆｅ２Ｏ３の含有量を０．００００５％未満のような低含有量とすることも可能であるが、その場合、精製された高コストのガラス原料を用いるなど、ガラス製造のためのコストが高くなってしまい、好ましくない。
　したがって、紫外線透過ガラスの特性に加えて製造コストも考慮すると、Ｆｅ２Ｏ３の含有量は、０．００００５％以上が好ましく、０．０００１％以上がより好ましい。一方、Ｆｅ２Ｏ３の含有量が０．０１％超となると、深紫外線の透過率が低くなりすぎて所期の特性を有することが難しくなるため好ましくない。Ｆｅ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０．０１％以下、より好ましくは０．００６５％以下、典型的には０．００５％以下である。
　ＴｉＯ２は、Ｆｅ２Ｏ３同様に、ガラス中に存在することで、深紫外線を吸収して透過率を低下させる成分である。しかしながら、ガラス原料や製造プロセスからの混入を完全に回避することは非常に難しい。例えば、ＴｉＯ２の含有量を０．０００１％未満のような低含有量とすることも可能であるが、その場合、精製された高コストのガラス原料を用いるなど、ガラス製造のためのコストが高くなってしまい、好ましくない。
　したがって、紫外線透過ガラスの特性に加えて製造コストも考慮すると、ＴｉＯ２の含有量は、０．０００１％以上が好ましく、０．０００３％以上がより好ましい。一方、ＴｉＯ２の含有量が０．０２％超となると、深紫外線の透過率が低くなりすぎて好ましくない。ＴｉＯ２の含有量は、好ましくは０．０２％以下、より好ましくは０．０１５％以下、典型的には０．０１％以下である。
　Ｃｒ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＣｅＯ２、Ｖ２Ｏ５、ＭｏＯ３、ＭｎＯ２およびＣｏＯは、いずれもガラス中に存在することで、深紫外線を吸収して透過率を低下させる成分である。よって、これらの成分は、実質的にガラス中に含有しないことが好ましい。なお、上記成分を実質的にガラス中に含有しないとは、各成分のそれぞれの含有量が１０ｐｐｍ以下であることをいう。
　ＳＯ３は、清澄剤として作用する成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＳＯ３を含有する場合０．００５％未満では期待する清澄作用が得られない。したがって、その含有量は、好ましくは０．００５％以上、より好ましくは０．０１％以上、特に好ましくは０．０２％以上である。さらに、０．０３％以上がもっとも好ましい。また０．５％超では逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数が増加したりするおそれがある。したがって、その含有量は、好ましくは０．５％以下、より好ましくは０．３％以下、特に好ましくは０．２％以下である。さらに０．１％以下がもっとも好ましい。
　ＳｎＯ２は、清澄剤として作用する成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＳｎＯ２を含有する場合、０．００５％未満では期待する清澄作用が得られない。したがって、その含有量は、好ましくは０．００５％以上、より好ましくは０．０１％以上、特に好ましくは０．０５％以上である。また１％超では逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数が増加したりするおそれがある。したがって、その含有量は、好ましくは１％以下、より好ましくは０．８％以下、特に好ましくは０．５％以下である。さらに０．３％以下がもっとも好ましい。
　Ｃｌは、後述する紫外線照射試験の波長２５４ｎｍにおける劣化度を、特に増大させるおそれがあるため、実質的にガラス中に含有しないことが好ましい。なお、Ｃｌを実質的にガラス中に含有しないとは、各成分のそれぞれの含有量が１０ｐｐｍ以下であることをいう。
　Ｆは、ガラスを溶融する際に揮発する成分であり、ガラス中に脈理が発生するおそれがあるため、実質的にガラス中に含有しないことが好ましい。なお、Ｆを実質的にガラス中に含有しないとは、各成分のそれぞれの含有量が１０ｐｐｍ以下であることをいう。
　上記した組成からなるガラス体を強化処理することで本実施形態の紫外線透過ガラスが得られる。
　本実施形態の紫外線透過ガラスは、温度２２℃、湿度４０％の雰囲気中におけるクラック・イニシエーション・ロード（以下、ＣＩＬということがある）が１．５ｋｇｆ以上であることが好ましい。クラック・イニシエーション・ロードは、クラック発生確率が５０％となる荷重を示す。クラック発生確率は、４か所のビッカース圧痕の頂点全てからクラックが発生する確率であり、全ての頂点からクラックが発生した場合、クラック数が４となり、発生確率は１００％に相当する。クラック・イニシエーション・ロードが低いと、物体との接触によりクラックが発生しやすく、また強度が低下しやすい。より好ましくは１．６ｋｇｆ以上、さらに好ましくは１．８ｋｇｆ以上、特に好ましくは２．０ｋｇｆ以上である。
　クラック・イニシエーション・ロードは以下の要領で測定する。ビッカース硬度試験機により、温度：２２℃、湿度：４０％の雰囲気中にてガラス表面にビッカース圧子を１５秒間押し込んだ後、ビッカース圧子を外し、圧痕部分を観察する。一般的にガラスでは、圧痕の４つのコーナーよりクラックが発生し得る。４つのコーナーのうち、１つのコーナーにのみクラックが見られる場合にはクラック発生確率が２５％、２つのコーナーにのみクラックが見られる場合には５０％、３つのコーナーにのみクラックが見られる場合には７５％、４つのコーナー全てにクラックが見られる場合には１００％とし、複数の試験片についてクラック発生確率を測定する。その後、横軸にクラック発生荷重、縦軸にクラック発生確率をプロットし、クラック発生確率が５０％となるビッカース荷重を求め、クラック・イニシエーション・ロードとする。この値は大きいほど、クラックが発生せず、破壊しにくいことを示す。
　本実施形態の紫外線透過ガラスは、紫外線ソラリゼーション（紫外線の暴露に起因するガラスの着色）が抑制されたものであることが好ましい。具体的には、以下の紫外線照射試験において、波長２５４ｎｍの透過率の劣化度が１０％以下であることが好ましい。
　紫外線照射試験においては、ガラスサンプルを一辺３０ｍｍ角の板状にカットし、厚さが０．５ｍｍとなるよう両面光学研磨加工した試料を用いる。この試料について、理化学用高圧水銀ランプを用いて、波長２５４ｎｍの紫外線照射強度が約５ｍＷ／ｃｍ２の条件で１００時間紫外線を照射し、その紫外線照射前後の波長２５４ｎｍにおける透過率をそれぞれ測定し、以下の式で劣化度が求められる。
　劣化度(％)＝［（Ｔ０－Ｔ１）／Ｔ０］×１００
（このとき、紫外線照射前の波長２５４ｎｍにおける透過率をＴ０、紫外線照射後の波長２５４ｎｍにおける透過率をＴ１とする。）
　また、本実施形態の紫外線透過ガラスは、板厚０．５ｍｍの分光透過率測定において、波長３６５ｎｍの透過率が８０％以上であることが好ましい。このような良好な透過率を有することで、波長２４５ｎｍの深紫外線だけでなく波長３６５ｎｍ付近の紫外線をも効果的に活用できる。板厚０．５ｍｍの分光透過率測定において、波長３６５ｎｍの透過率が８０％未満であると、装置を効率良く運用することができず、好ましくない。波長３６５ｎｍの透過率は、好ましくは８２％以上であり、より好ましくは８５％以上であり、もっとも好ましくは９０％以上である。
　なお、本実施形態の紫外線透過ガラスは、化学強化処理前後で分光透過率が変化しない。また、本実施形態の紫外線透過ガラスは、化学強化処理の有無で紫外線透過率の劣化度に相違はない。
　また、本実施形態の紫外線透過ガラスは、０～３００℃の温度範囲の平均熱膨張係数が３０×１０－７～９０×１０－７／℃であることが好ましい。紫外線透過ガラスを、紫外線光源装置に用いる場合、光源を気密封止する必要があるため、気密封止のためのパッケージ材等の他の部材を用い、パッケージ材と紫外線透過ガラスとを接合等により複合的に使用する。ところで、ＵＶランプ等の紫外線光源は発光に伴い温度が上昇し、パッケージ材および紫外線透過ガラスが加熱されるため、紫外線透過ガラスとパッケージ材との熱膨張係数の差が大きいと、接合部分に剥離や破損が生じ、気密状態を維持できないおそれがある。一般に、パッケージ材としては、耐熱性を考慮して、ガラス、結晶化ガラス、セラミックス、アルミナ等の材質が用いられており、これらのパッケージ材と紫外線透過ガラスとの熱膨張係数の差を小さくすることが好ましい。したがって、本実施形態の紫外線透過ガラスは、０～３００℃の温度範囲の平均熱膨張係数を上記範囲とすることが好ましい。紫外線透過ガラスの平均熱膨張係数が上記の範囲外である場合、パッケージ材との熱膨張係数の差が大きく、紫外線光源装置の使用に際して剥離や破損により気密状態を保持できなくなるおそれがある。
　また、紫外線透過ガラスと、当該紫外線透過ガラスと接合する他の部材との、０～３００℃の温度範囲の平均熱膨張係数の差は、２０×１０－７／℃以下であることが好ましく、１０×１０－７／℃以下であることがより好ましく、５×１０－７／℃以下であることが最も好ましい。
　なお、本明細書において、平均熱膨張係数は、示差膨張計を用い、昇温速度１０℃／分で加熱したときの、０～３００℃における線膨張係数から平均値を算出して得たものである。
　次に、本実施形態の紫外線透過ガラスの製造方法について説明する。
　まず、各成分を構成するためのガラス原料を準備する。本実施形態で利用するガラス原料は、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、フッ化物、塩化物等、いずれの形態の化合物も用いることができる。
　次いで、これらの原料を、所望の組成を有するガラスとなるように調合し、溶融槽に投入し、加熱し溶融する。溶融槽は、白金、白金合金、耐火物から選択される材料の容器である。本実施形態において、白金または白金合金の容器とは、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、金（Ａｕ）およびそれらの合金からなる群から選択される金属または合金からなる容器であり、高温溶融に耐用できるものである。
　上記溶融槽で溶解されたガラスを、下流側に配置された脱泡槽や撹拌槽で泡と脈理の除去を行うことで、ガラス欠点の少ない、均質化された高品質のガラスを得ることができる。上述のガラスは、ノズル等を介して流出させ、金型に鋳込成型を行ったり、周知のダウンドロー法、プレス法やロールアウトした後、引き出したりして、板状等の所定の形状に成形する。徐冷したガラスに、スライス、研磨加工等を施し、所定の形状のガラスが得られる。このとき、最終的に得たい形状にガラスを成形、加工するものであり、板状に限らず、管状や成形体など、用途に応じて適宜の形状に成形する。
　次いで、得られたガラスに、上記した物理強化処理又は化学強化処理により強化処理を施すことで、紫外線の透過率が高く、機械的強度の良好な紫外線透過ガラスが得られる。本実施形態の紫外線透過ガラスは、紫外線光源を有する装置に好適に用いることができる。
　上記した本実施形態の紫外線透過ガラスは、紫外線光源を用いる装置（例えば、ＵＶ－ＬＥＤ、ＵＶレーザ等）、ＵＶ剥離を前提とした半導体ウエハ製造用のサポート基板、発光管等に好適に用いることができる。前記装置としては、例えば、紫外線硬化型樹脂組成物の硬化装置や紫外線センサーの光源カバーガラス、水殺菌装置などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、本実施形態の紫外線透過ガラスは、管状に限らず、板状や成形体など、用途に応じて適宜の形状で用いることができる。
　例えば、ＵＶ－ＬＥＤデバイスは、光源となるＵＶ－ＬＥＤチップが電気的に接続された樹脂や金属、セラミックス等の基材で構成されたパッケージの、凹部あるいは平面上に設置されており、光出射側窓材として、ＵＶ透過性のある透明材料を用いて基材と気密封止された構造になっている。ＵＶ－ＬＥＤデバイスは、ＵＶ発光とともに発熱も同時に起こしており、基材と透明材料との熱膨張係数に大きな差異がある場合、基材と透明材料との接合部分で割れやクラックが発生してしまい、製品信頼性を著しく低下させてしまう。　しかし、透明材料として、本実施形態の熱膨張係数が制御された紫外線透過ガラスを用いることで、基材との熱膨張係数のずれを改善することができ、かつ良好な耐候性も有していることから、長期間使用しても可視域の透過率を低下させることがなく、製品の割れやクラック発生も少ないＵＶ－ＬＥＤデバイスを提供することができる。
　例えば、ＵＶセンサーは、ＵＶ波長に感度のある光センサチップが電気的に接続された樹脂や金属、セラミックス等の基材で構成されたパッケージの、凹部あるいは平面上に設置されており、光入射側窓材として、ＵＶ透過性のある透明材料を用いて基材と気密封止された構造になっている。ここで、基材と透明材料との熱膨張係数に大きな差異があると、各部材の割れやクラック発生を引き起こしてしまい、製品信頼性を著しく低下させてしまう。
　しかし、透明材料として、本実施形態の熱膨張係数が制御された紫外線透過ガラスを用いることで、基材との熱膨張係数のずれを改善することができ、良好な耐候性も有していることから、長期間使用しても可視域の透過率を低下させることがなく、製品の割れやクラック発生も少ないＵＶセンサーを提供することができる。
　例えば、ＵＶレーザデバイスは、光源となるＵＶレーザが電気的に接続された金属、ＡｌＮなどのセラミックスなどの基材で構成されたパッケージの、凹部あるいは平面上に設置されており、光出射側窓材として、ＵＶ透過性のある透明材料を用いて基材と気密封止された構造になっている。ＵＶレーザデバイスではＵＶ発光とともに発熱も同時に起きており、基材と透明材料との熱膨張係数に大きな差異がある場合、基材と透明材料との接合部分で割れやクラックが発生してしまい、製品信頼性を著しく低下させてしまう。
　しかし、透明材料として、本実施形態の熱膨張係数が制御された紫外線透過ガラスを用いることで、基材との熱膨張係数のずれを改善することができ、良好な耐候性も有していることから、長期間使用しても可視域の透過率を低下させることがなく、製品の割れやクラック発生も少ないＵＶレーザを提供することができる。
　また、水殺菌には、ＵＶ－ＬＥＤアレイを複数のガラス板の間に取り付けた光源が用いられる。ここで、ガラス板として本実施形態のガラスを板成形したものを用いることで、深紫外光の透過率が高く、殺菌性の高い板状ＵＶ－ＬＥＤアレイを提供することができる。
　例えば、紫外光の発光管には、ガラス管中に紫外線光源を取り付けたものが用いられる。ここで、ガラス管として本実施形態のガラスを管成形したものを用いることで、深紫外光の透過率が高い発光管を提供することができる。
　上記したＵＶ剥離を前提とした半導体ウエハ製造用のサポート基板として、例えば、半導体ウエハ製造工程では、Ｓｉのバックグラインド用途などにサポート基板が利用されている。サポート基板を用いてＳｉ基板をより薄膜化することにより、携帯電話やデジタルＡＶ機器およびＩＣカード等の、チップの小型化および薄型化要求に貢献している。現状、半導体ウエハバックグラインド用途などに用いられるサポート基板には、再生Ｓｉ基板が多く採用されているが、バックグラインド後の剥離方法が熱処理や物理処理に限定されるため、処理時間が長くなり、歩留も悪いなどの課題を抱えている。
　本実施形態の熱膨張係数を制御できる紫外線透過ガラスをサポート基板として用いることで、Ｓｉと熱膨張係数を合わせたガラス基板を用いて、紫外線硬化樹脂（紫外吸収性の構造を有する化合物）等によりＳｉ基板と貼り合わせて加工することができ、バックグラインド後の剥離する際には、高強度の紫外線に暴露することにより、その接着性を低下させて、容易かつ迅速にＳｉ基板からの剥離を可能にする。さらに、処理時間も短くなり、歩留まり向上にも貢献できる。
　また、水を殺菌するための装置には、ＵＶ－ＬＥＤがライン状に配列された基板を、ＵＶ透過性があるガラス管の中に封入した光源が用いられる。ここで、ガラス管として本実施形態のガラスを管成形したものを用いることで、深紫外光の透過率が高く、殺菌性の高い管状ＵＶ－ＬＥＤ光源を提供することができる。なお、水を殺菌するための装置に使用される光源は、水中に浸漬された状態または水に触れる状態で使用されるため、光源から発せられる熱によって加熱される管の内表面と、水に接する管の外表面との温度差が大きくなることがある。そのため、ヒートショックによるガラス管の破損を防止する観点から、熱膨張係数が低いことが望ましく、本実施形態のガラスは、この点でも好適である。本実施形態のガラスをこの用途に用いる場合、０～３００℃の温度範囲の平均熱膨張係数が７０×１０－７／℃以下であることが好ましく、６０×１０－７／℃以下であることがより好ましく、５０×１０－７／℃以下であることがさらに好ましい。
　以下、紫外線照射装置について、水の殺菌処理を行う紫外線殺菌装置を例に図面を参照しながら説明する。
　図１には、本発明の一実施形態である紫外線殺菌装置を示した。この紫外線殺菌装置１０は、紫外線を外部に放射可能な紫外線光源１１と、紫外線光源１１を密閉して収容する管状の紫外線透過部材１２と、管状の紫外線透過部材１２の外周に紫外線の照射対象物の流路を形成するように設けられた流路形成部材１３と、を有している。流路形成部材１３には、殺菌処理の対象である被処理水を導入する導入口１３ａと殺菌処理された処理水を導出する導出口１３ｂが設けられている。この紫外線殺菌装置１０においては、被処理水が導入口１３ａから導出口１３ｂに流れる間に紫外線が照射され、被処理水中の殺菌処理が行われる。
　ここで用いられる紫外線光源１１としては、紫外線を外部に照射可能なものであれば特に限定されることなく使用でき、公知の紫外線光源が挙げられる。公知の紫外線光源としては、低圧水銀ＵＶランプ、高圧水銀ＵＶランプ、メタルハライドＵＶランプ、エキシマランプ、超高圧ＵＶランプ、ＵＶＬＥＤ等が例示できる。
　なお、流路形成部材１３の端部と紫外線透過部材１２とはパッケージ材１４により接合されて封止されており、導入口１３ａから導入された被処理水が外部に漏れることなく導出口１３ｂに流れるようになっている。また紫外線光源１１はケーブル１５により図示していない電源と接続されている。
　紫外線光源１１は、上記紫外線照射装置で説明した紫外線光源を用いることができ、紫外線透過部材１２としては、上記で説明した紫外線透過ガラスを用いることができる。
　流路形成部材１３は、熱および紫外線に耐性を有し、被処理水を安定して導入、導出できるものであれば特に限定されずに使用できる。例えば、ガラス、結晶化ガラス、セラミックス、アルミナ等が挙げられる。ガラスとしては本実施形態のガラスを用いることもできる。
　パッケージ材１４は、上記したように、ガラス、結晶化ガラス、セラミックス、アルミナ等が挙げられる。
　以下、実施例に基づいて本発明を説明する。例１～例６は実施例であり、例７、例８は比較例である。各例に用いる試料は、次のようにして作成した。
　まず、表１に記載のモル百分率表示のガラス組成となるようにガラス原料を調合し、このガラス原料調合物を、白金坩堝を用いて１３００～１６５０℃の温度で５時間溶融・撹拌・清澄を行った。この溶融物を鋳鉄の金型に鋳込み成形し、徐冷を行い、８００ｇのガラス試料（ガラスブロック）を得た。また、このガラスブロックにスライス、研磨加工等を行い、所定形状（２５ｍｍ×２５ｍｍ×０．５ｍｍ）のガラス板を得た。
　得られたガラス板を、温度４２５℃、濃度９９％の硝酸カリウム（ＫＮＯ３）の溶融塩中に所定時間浸漬させて、ガラス板の表面に存在するナトリウムイオンをカリウムイオンとイオン交換させて圧縮応力層を形成し、強化ガラス板を得た。このとき浸漬時間は、例１は８時間、例２～６は２４時間とした。なお、表１には記載していないが、各実施例のガラスの波長２５４ｎｍの紫外線の初期透過率は、化学強化処理前後で変化はなかった。そのため、例７、例８は、化学強化処理を行わず化学強化処理前のガラスを用いて波長２５４ｎｍの紫外線の初期透過率を測定した。
　得られた強化ガラス板について、紫外線の初期透過率、紫外線照射試験後の透過率、紫外線透過率の劣化度、平均熱膨張係数、表面の圧縮応力（ＣＳ）、表面圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）と、強化処理前後のクラック・イニシエーション・ロード（ＣＩＬ）を測定した。これらの結果を、表１に併せて示す。なお、ＮＤは測定が未実施であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　なお、上記各特性については、以下の通り測定を行った。
［紫外線の初期透過率］
　各例で得られた板厚０．５ｍｍの強化ガラス板について、紫外可視近赤外分光光度計（日本分光社製、商品名：Ｖ－５７０）により、波長２５４ｎｍの紫外線の初期透過率（Ｔ０）を測定した。
［紫外線照射後の紫外線の透過率］
　各例で得られた板厚０．５ｍｍの強化ガラス板に対し、理化学用高圧水銀ランプ（ハリソン東芝ライテック社製、型番：Ｈ－４００Ｐ）を用いて、波長２５４ｎｍの紫外線照射強度が約５ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を１００時間照射した後、強化ガラス板の透過率を同様に測定し、紫外線照射後の紫外線の透過率（Ｔ１）を得た。
［紫外線透過率の劣化度］
　この紫外線透過率の劣化度は、上記測定で得られた初期透過率Ｔ０および紫外線照射後の透過率Ｔ１から次の式により算出した。
　劣化度（％）＝［（Ｔ０－Ｔ１）／Ｔ０］×１００
　なお、表１には記載していないが、各実施例のガラスの紫外線透過率の劣化度は、化学強化処理の有無で相違はなかった。
［平均熱膨張係数］
　熱膨張係数は、０℃と３００℃における強化ガラス板の伸びの差を測定し、これらの長さの変化量から０～３００℃での平均線膨張係数α０－３００を算出した。
　具体的な測定方法は以下の通りである。測定対象のガラス板を円形断面のガラス棒（長さ：１００ｍｍ、外径：４～６ｍｍ）に加工した。次いで、ガラスを石英製のホルダに保持し、０℃で３０分間保持した後、マイクロゲージで長さを測定した。次いで、３００℃の電気炉にガラスを入れ、３０分間保持した後、マイクロゲージで長さを測定した。測定したガラスの０℃と３００℃との伸びの差から線膨張係数を算出した。なお、白金製の棒（長さ：１００ｍｍ、外径：４．５ｍｍ、線膨張係数：９２．６×１０－７／℃）についても同様に、０℃と３００℃の伸びの差を用いた線膨張係数の測定を行い、白金製の棒の線膨張係数が９２．６×１０－７／℃からずれていた場合、ずれた量を用いてガラスの線膨張係数の測定結果に対して補正を行った。
［圧縮応力（ＣＳ）、圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）］
　強化ガラス板の圧縮応力（ＣＳ）および圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）は、表面応力計（折原製作所社製、ＦＳＭ－６０００ＬＥ）を用いて、干渉縞の本数とその間隔を観察して求めた。
［クラック・イニシエーション・ロード（ＣＩＬ）］
　ビッカース硬度試験機により、温度：２２℃、湿度：４０％の雰囲気中にて強化ガラス板表面にビッカース圧子を１５秒間押し込んだ後、ビッカース圧子を外し、圧痕部分を観察する。押し込む荷重を０．５ｋｇ、１．０ｋｇ、１．５ｋｇ、２．０ｋｇ、３．０ｋｇ、５．０ｋｇのそれぞれについて、クラック発生確率を算出した。その後、横軸にクラック発生荷重、縦軸にクラック発生確率をプロットし、クラック発生確率が５０％となるビッカース荷重を求め、クラック・イニシエーション・ロードとした。
　以上より、例１～６で得られた強化ガラス板は、いずれも紫外線の透過率が７０％以上と良好で、ＣＩＬ値も１．５ｋｇｆよりも大きく機械的強度が高く、優れた紫外線透過ガラスであることが確認できた。さらに、これらの強化ガラス板は、紫外線照射試験による劣化度も低く良好で、熱膨張係数も石英ガラスに比べて大きいものであり、他の部材との接合における選択肢を広げることができるものである。これに対し、例７、８で得られたガラス板（化学強化処理はしていない）は、いずれも紫外線の透過率が７０％未満と非常に低く、紫外線光源を用いる装置には適さないことがわかる。なお、化学強化処理前後でガラスの紫外線の透過率に変化は生じないため、仮に例７、８のガラス板を化学強化処理しても紫外線の透過率が低いと考えられる。
１０…紫外線殺菌装置、１１…紫外線光源、１２…紫外線透過部材、１３…流路形成部材、１３ａ…導入口、１３ｂ…導出口、１４…パッケージ材、１５…ケーブル

Claims (12)

  1. 　表面から深さ方向に３～５０μｍの表面圧縮応力層を有するガラス体であって、
    　前記ガラス体は、板厚０．５ｍｍの分光透過率測定における、波長２５４ｎｍの透過率が７０％以上であることを特徴とする紫外線透過ガラス。
  2. 　前記ガラス体は、酸化物基準のモル百分率表示で、
    　ＳｉＯ２を５５～８０％、
    　Ｂ２Ｏ３を１２～２７％、
    　Ｎａ２Ｏを４～２０％、
    　Ｒ２Ｏ（Ｒは、Ｌｉ，ＮａおよびＫからなる群より選択される少なくとも１種のアルカリ金属を示す。）を４～２０％、
    　Ａｌ２Ｏ３を０～３．５％、
    　Ｒ´Ｏ（Ｒ´は、Ｍｇ，Ｃａ，ＳｒおよびＢａからなる群より選択される少なくとも１種のアルカリ金属を示す。）を０～５％、
    　ＺｎＯを０～５％、
    　ＺｒＯ２を０～１０％、を含有する請求項１に記載の紫外線透過ガラス。
  3. 　前記ガラス体は、Ａｌ２Ｏ３を実質的に含有しない、請求項１または２に記載の紫外線透過ガラス。
  4. 　前記ガラス体は、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｆｅ２Ｏ３　０．００００５～０．０１％および／またはＴｉＯ２　０．０００１～０．０２％をさらに含有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の紫外線透過ガラス。
  5. 　前記ガラス体は、その表面に３００～１４００ＭＰａの圧縮応力を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の紫外線透過ガラス。
  6. 　前記ガラス体は、紫外線照射試験において、以下の式で求められる波長２５４ｎｍの透過率の劣化度が１０％以下である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の紫外線透過ガラス。
    　劣化度（％）＝［（Ｔ０－Ｔ１）／Ｔ０］×１００
    （式中、Ｔ０は、厚さ０．５ｍｍの紫外線透過ガラスにおける波長２５４ｎｍの初期透過率であり、Ｔ１は、前記紫外線透過ガラスに対し波長２５４ｎｍの紫外線を５Ｗ／ｃｍ２の強度で１００時間照射した後の、波長２５４ｎｍの透過率である。）
  7. 　前記ガラス体は、板厚０．５ｍｍの分光透過率測定において、波長３６５ｎｍの透過率が８０％以上である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の紫外線透過ガラス。
  8. 　前記ガラス体の０～３００℃の温度範囲における平均熱膨張係数が、３０×１０－７～９０×１０－７／℃である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の紫外線透過ガラス。
  9. 　前記ガラス体は、ＣＩＬが１．５ｋｇｆ以上である請求項１ないし８のいずれか１項に記載の紫外線透過ガラス。
  10. 　前記ガラス体は、管形状である請求項１ないし９のいずれか１項に記載の紫外線透過ガラス。
  11. 　紫外線を外部に放射可能な紫外線光源と、前記紫外線光源と該紫外線光源から放射される紫外線の照射対象物との間に設けられた紫外線透過部材と、を有する紫外線照射装置であって、
    　前記紫外線透過部材が、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の紫外線透過ガラスであることを特徴とする紫外線照射装置。
  12. 　紫外線を外部に放射可能な紫外線光源と、前記紫外線光源を収容する管状の紫外線透過部材と、前記管状の紫外線透過部材の外周に紫外線の照射対象物の流路を形成するように設けられた流路形成部材と、を有する紫外線殺菌装置であって、
    　前記紫外線透過部材が、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の紫外線透過ガラスであることを特徴とする紫外線殺菌装置。
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