WO2023089966A1 - ガラスの製造方法 - Google Patents

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WO2023089966A1
WO2023089966A1 PCT/JP2022/036647 JP2022036647W WO2023089966A1 WO 2023089966 A1 WO2023089966 A1 WO 2023089966A1 JP 2022036647 W JP2022036647 W JP 2022036647W WO 2023089966 A1 WO2023089966 A1 WO 2023089966A1
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melt
glass
mold
cooling
raw material
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French (fr)
Inventor
和人 中塚
翼 加賀井
Original Assignee
日本電気硝子株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/02—Other methods of shaping glass by casting molten glass, e.g. injection moulding

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing glass.
  • Chalcogenide glass has been known as a material suitable for use in the field of infrared optics.
  • Chalcogenide glass not only has infrared transmittance, but is also excellent in terms of mass productivity and cost reduction because it can be molded and pressed.
  • optical members such as lenses
  • molten glass is rapidly cooled and cast to produce a glass ingot, which is then ground, polished, and washed to produce preformed glass.
  • an optical member such as a lens is produced by molding the preformed glass by press molding or the like.
  • Patent Document 1 discloses an example of a method for manufacturing a glass article.
  • a glass ingot is obtained by pouring molten glass into a cylindrical mold with a bottom and performing casting.
  • an annealing step is performed under a reduced pressure environment after molten glass is flowed into the mold. Through the annealing process, the glass is gradually cooled to room temperature.
  • the glass may devitrify due to precipitation of crystals or the like. Furthermore, it may be difficult to improve the productivity because a process such as making the environment for molding into an inert atmosphere is required.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing glass that can suppress devitrification of glass and increase productivity.
  • a method for producing glass according to aspect 1 includes a step of flowing a melt obtained by melting a glass raw material into a mold, and a step of cooling the melt to obtain glass, wherein the mold has a bottom surface and a side surface. and cooling the mold from the bottom side in the step of cooling the melt.
  • Aspect 2 of the method for producing a glass according to Aspect 1 further comprises a step of preheating the mold before the step of flowing the melt into the mold, wherein the temperature of the mold in the step of preheating the mold is set to TM °C, and the temperature of the melt in the step of flowing the melt into the mold is TL °C, in the step of preheating the mold, TL -120 °C ⁇ TM ⁇ TL -20 °C is preferred.
  • Aspect 4 is a method for producing glass according to any one of aspects 1 to 3, wherein the height of the mold is H, and the maximum dimension of the dimensions of the mold along the direction orthogonal to the height of the mold is When A is assumed, H/A is preferably 1/50 or more and 1/2 or less.
  • the glass is preferably chalcogenide glass.
  • FIGS. 1(a) to 1(c) are schematic cross-sectional views for explaining the steps up to the step of heating raw materials in the method for manufacturing glass according to the first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2(a) and 2(b) are schematic cross-sectional views for explaining the steps after the step of stirring the melt in the glass manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 3(a) to 3(e) are for explaining the step of flowing the melt into the mold and the step of cooling the melt in the glass manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic cross-sectional view of FIG. 4(a) is a schematic cross-sectional view for explaining the step of cooling the melt in Comparative Example 1, and FIG.
  • FIG. 4(b) is a schematic cross-sectional view showing the glass obtained in Comparative Example 1.
  • 5(a) is a schematic cross-sectional view for explaining the step of cooling the melt in Comparative Example 2
  • FIG. 5(b) is a schematic cross-sectional view showing the glass obtained in Comparative Example 2. is.
  • FIGS. 1(a) to 1(c) are schematic cross-sectional views for explaining up to the step of heating raw materials in the method for manufacturing glass according to the first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2(a) and 2(b) are schematic cross-sectional views for explaining the steps after the step of stirring the melt in the glass manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 3(a) to 3(e) are for explaining the step of flowing the melt into the mold and the step of cooling the melt in the glass manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic cross-sectional view of FIG.
  • the coil 10A or the coil 10B is omitted in part of the drawing.
  • the manufacturing method of this embodiment is a method of manufacturing chalcogenide glass as an example of the present invention.
  • the method of the present invention can also be applied to the production of glasses other than chalcogenide glasses.
  • Container 1 has a bottom 2 and side walls 3 .
  • the container 1 is preferably made of quartz glass. Thereby, glass can be suitably formed in the following steps.
  • a pipe 4 is connected to the bottom 2 of the container 1 .
  • a jacket tube 5 is arranged so as to surround the pipe 4 .
  • the pipe 4 passes through the outer tube 5 .
  • the outer tube 5 is made of Pt.
  • the outer tube 5 may be made of an appropriate metal.
  • a glass raw material 6 is placed in a container 1.
  • the raw material 6 is a mixture containing components constituting chalcogenide glass.
  • the raw material 6 should just contain a metal.
  • metal includes metal elements, metalloid elements, alkali metal elements, alkaline earth metal elements and the like. Details of the raw material 6 will be described later. It is preferable that a small amount of raw material 6 is melted in advance to form a small amount of melted liquid 11 and the small amount of melted liquid 11 is allowed to flow out into pipe 4 . A small amount of the melt 11 is cooled in the pipe 4 and becomes a solidified product (solid glass). Thereby, the plug 12 can be formed. Thereby, even if the piping 4 is connected to the bottom part 2 of the container 1, the raw material 6 can be stably arranged.
  • the lid 7 is placed on the side wall 3 of the container 1. Then, as shown in FIG. A gas supply pipe 8 and a gas discharge pipe 9 are connected to the lid 7 .
  • the gas inside the container 1 is discharged from the gas discharge pipe 9 to reduce the pressure.
  • inert gas or reducing gas is supplied into the container 1 from the gas supply pipe 8 .
  • the inside of the container 1 is made into an inert atmosphere or a reducing atmosphere.
  • the chalcogenide glass When forming chalcogenide glass, it is necessary to prevent the heated raw material 6 from reacting with oxygen and moisture. In this embodiment, since the air in the container 1 is replaced with an inert gas or a reducing gas, oxygen and moisture are removed from the container. Therefore, the chalcogenide glass can be suitably formed without using a sealed container kept in a vacuum state. In this embodiment, as will be described later, the formed glass can flow out of the container 1 through the pipe 4. Therefore, it is not necessary to destroy the container 1 to take out the formed glass. can be reused.
  • the coil 10A is arranged so as to surround at least part of the side wall portion 3 of the container 1. Specifically, the coil 10A is arranged so as to surround the portion of the container 1 where the raw material 6 is arranged.
  • the raw material 6 is induction-heated by applying an electric current to the coil 10A. Specifically, an induced current is generated by an induced magnetic field generated by applying a current to the coil 10A.
  • the raw material 6 contains metal, and metal has internal resistance. Therefore, when an induced current flows through the metal, the metal contained in the raw material 6 becomes a heat source, and the whole raw material 6 is heated. By this induction heating, the raw material 6 is turned into a melt 11 as shown in FIG. 2(a).
  • a Lorentz force is applied to the melt 11 by causing an induced magnetic field and an induced current to flow through the coil 10A.
  • the Lorentz force can stir the melt 11 .
  • the melt 11 can be stirred without using a means such as a stirrer or the like for stirring the melt 11 by bringing a member into direct contact with the melt 11 .
  • a stirrer or the like may be used for stirring the melt 11 .
  • part of the melt 11 flows out into the pipe 4 .
  • the melt 11 in the pipe 4 is cooled and becomes a solidified product (solid glass).
  • the plug 12 is thereby formed. Therefore, a small amount of the melt 11 that forms the plug 12 flows out into the pipe 4, but the plug 12 prevents the other melt 11 from flowing out.
  • a lid, a plunger, or the like may be used instead of the stopper 12 .
  • a coil 10B is arranged around the outer tube 5.
  • the outer tube 5 is induction-heated by applying an electric current to the coil 10B. Radiant heat from the outer tube 5 heats the pipe 4 and the plug 12 in the pipe 4 . Since the plug 12 is solid glass and not a single metal or alloy, it is not induction-heated. The plug 12 is melted by the above heating, and the melt 11 flows out of the container 1 .
  • FIGS. 1(a) to 1(c) and FIGS. 2(a) and 2(b) is an example, and the process of melting the raw material 6 and flowing out the melt 11
  • the method in the steps is not limited to the above.
  • a mold 13 shown in FIG. 3(a) is used in molding glass.
  • Mold 13 is a disk-shaped container.
  • Mold 13 has a bottom 14 and walls 15 .
  • the bottom portion 14 includes a bottom surface 14a.
  • the wall portion 15 includes a side surface 15a.
  • the bottom surface 14 a and the side surface 15 a are the outer surfaces of the mold 13 .
  • the mold 13 is open on the side facing the bottom 14 .
  • the mold 13 is placed on the hot plate 16 to preheat the mold 13. Then, as shown in FIG. 3(a), the mold 13 is placed on the hot plate 16 to preheat the mold 13. Then, as shown in FIG. However, the mold 13 may be preheated by heating means other than the hot plate 16 . Alternatively, the mold 13 may not necessarily be preheated.
  • the melt 11 is allowed to flow into the mold 13 until the thickness of the melt 11 in the mold 13 reaches a certain level (that is, a certain liquid surface height).
  • a certain level that is, a certain liquid surface height.
  • the bottom 14 of the mold 13 is started from a state of being brought close to the pipe 4, and the mold 13 is moved away from the pipe 4 to melt. Liquid 11 is allowed to flow into mold 13 .
  • the distance between the bottom portion 14 and the pipe 4 may be constant.
  • the thickness of the melt 11 is schematically shown as the thickness up to the upper end of the wall portion 15, but the constant thickness of the melt 11 is limited to this. isn't it.
  • the step of flowing the melt 11 into the molding die 13 and the step of cooling the melt 11, which will be described later, are performed in an air atmosphere.
  • the chalcogenide glass melt 11 the longer the contact time with the outside air, the more easily a heterogeneous layer is formed on the surface.
  • the foreign layer consists of oxidative impurities and/or devitrification and/or quenched and solidified glass.
  • the heterogeneous layer serves as a protective layer, so that the melt 11 existing below the heterogeneous layer can be prevented from being oxidized.
  • the melt 11 is cooled in the mold 13.
  • a glass 18 is formed as shown in FIG. 3(e). More specifically, the mold 13 is cooled from the bottom surface 14a side. In this embodiment, the mold 13 is cooled by cooling the bottom surface 14a with water.
  • Broken lines in FIGS. 3(d) and 3(e) indicate water sprayed from the nozzle 17 onto the bottom surface 14a. By quenching the melt 11 in this manner, the glass 18 can be obtained.
  • FIG. 3E the glass 18 is shown schematically, and the shrinkage of the volume due to the solidification of the melt 11 is not reflected.
  • preformed glass By grinding, polishing, and cleaning the glass 18, preformed glass can be produced. Further, optical members such as lenses can be produced by subjecting the preformed glass to mold press molding or the like. An optical member such as a lens may be directly produced from the glass 18 without producing the preformed glass. Moreover, the heterogeneous layer can be removed by grinding, polishing, or the like.
  • a feature of the present embodiment is that in the step of cooling the melt 11, the mold 13 is cooled from the bottom surface 14a side. Thereby, the devitrification of the glass 18 can be suppressed, and the productivity of the glass 18 can be improved.
  • the details will be described below by comparing an example using a method similar to that of the present embodiment with comparative examples 1 to 3.
  • Comparative Examples 1 to 3 differ from Examples in the process of cooling the melt 11 . More specifically, in the examples, the bottom surface 14a of the mold 13 was water-cooled as described above. In Comparative Example 1, as shown in FIG. 4A, air cooling was performed from the open side of the mold 13 . In Comparative Example 2, air cooling was performed from the side 15a side, as shown in FIG. 5(a). In Comparative Example 3, the mold 13 and the melt 11 were left at room temperature.
  • the open side of the mold is referred to as the upper part.
  • the melt is cooled from the upper side of the mold. Therefore, in the melt, solidification occurs from the portion located on the upper side.
  • the melt is cooled at room temperature also near the bottom of the mold. Then, solidification of the melt progresses gradually from the bottom side to the top side. By the way, when the melt solidifies, the volume shrinks. Therefore, as the solidification of the portion located on the bottom side of the melt progresses, the liquid level of the melt remaining in the central portion decreases toward the bottom side as the volume shrinks.
  • the upper portion of the melt is solidified by cooling. Therefore, the liquid surface of the melt separates from the solidified portion of the melt on the upper side. This creates a cavity inside the glass.
  • the shape of the glass molded by the molding die 13 is disk-shaped. That is, the shape of the internal space of the mold 13 is disc-shaped. Thus, it is preferable that the shape of the internal space of the mold 13 is plate-like. Thereby, the melt 11 can be efficiently cooled. Moreover, a plate-shaped preform glass can be obtained by this.
  • the shape of the internal space of the molding die 13 is not limited to a disk shape, and may be conical, prismatic, or the like. , may have a shape corresponding to a desired optical member.
  • H/A is 1/50 or more and 1/ It is preferably 2 or less. Glass that satisfies the above dimensions can cool the melt 11 more efficiently, so that it is easy to manufacture efficiently. More specifically, H/A is preferably 1/2 or less, more preferably 1/3 or less, even more preferably 1/4 or less, and particularly preferably 1/5 or less. preferable. On the other hand, from the viewpoint of suppressing cracking and warping, H/A is preferably 1/50 or more, more preferably 1/40 or more, and further preferably 1/30 or more. 1/20 or more is particularly preferable. Both H and A are the inner dimensions of the mold 13 .
  • the shape of the outer shape and inner space of the molding die 13 in a plan view is a circle. This facilitates uniform cooling of the melt 11 .
  • the shape of the outer shape and inner space of the molding die 13 in plan view is not particularly limited, and may be, for example, a square, a rectangle, an ellipse, or the like.
  • the term “planar view” refers to a direction viewed from above in FIG. 3(a) and the like.
  • a step of preheating the mold 13 is preferably performed before the step of flowing the melt 11 into the mold 13 .
  • the temperature of the mold 13 in the step of preheating the mold 13 is T M °C
  • the temperature of the melt 11 in the step of flowing the melt 11 into the mold 13 is T L °C.
  • T L ⁇ 120° C. ⁇ T M ⁇ T L ⁇ 20° C. more preferably T L ⁇ 100° C. ⁇ T M ⁇ T L ⁇ 25° C.
  • the forming die 13 by preheating the forming die 13 within the above temperature range and preventing the forming die 13 from becoming too hot, it is possible to prevent the glass 18 from sticking to the forming die 13 .
  • the temperature of the melt 11 can be quickly lowered in the step of cooling the melt 11 . Therefore, devitrification of the glass 18 can be suppressed more reliably.
  • the bottom 14 of the mold 13 is started from the state of being brought close to the pipe 4, and the melt 11 is poured into the mold while moving the mold 13 away from the pipe 4. 13 is preferred. This makes it difficult for air to be involved in the melt 11 . Therefore, oxidation of the melt 11 is less likely to occur. Also, it is preferable to keep the distance between the tip of the pipe 4 and the surface of the melt 11 short. Specifically, the distance between the tip of the pipe 4 and the surface of the melt 11 is preferably within 10 cm, within 8 cm, within 5 cm, and particularly within 3 cm. This effectively prevents the supplied melt 11 from excessively contacting the outside air and being oxidized.
  • the ratio Hm/H between Hm and the thickness up to the upper end of the wall portion 15 is 0.6 or more. is preferably 0.7 or more, more preferably 0.8 or more, and particularly preferably 0.9 or more. Since the chalcogenide glass produced according to the present invention tends to have a low viscosity, as the thickness of the melt 11 approaches the upper end of the wall portion 15, the risk of the melt 11 overflowing the mold 13 increases. From such a viewpoint, Hm/H is preferably 1 or less, more preferably 0.99 or less, and particularly preferably 0.98 or less.
  • the nozzle 17 sprays water onto the bottom surface 14a of the mold 13 for water cooling.
  • Water cooling may be performed by immersing the bottom surface 14a in water.
  • Cooling of the melt 11 is not limited to cooling the mold 13 with water.
  • air cooling or the like may be performed from the bottom surface 14a side.
  • the cooling of the melt 11 may be performed from the bottom surface 14a side of the mold 13, and a part of the side surface 15a may be cooled in addition to the bottom surface 14a. More specifically, for example, when water is sprayed onto the bottom surface 14a or when the bottom surface 14a is immersed in water, the water may come into contact with the side surface 15a.
  • part or all of the side surfaces 15a may be cooled together with the bottom surface 14a.
  • the step of cooling the melt 11 it is preferable to cool only the bottom surface 14a of the mold 13. As a result, the solidification of the melt 11 more reliably progresses from the bottom portion 14 side toward the upper portion side. Therefore, the glass 18 can be formed into a uniform shape more reliably. Although a portion of the bottom surface 14a may be cooled, it is preferable to cool the entire surface of the bottom surface 14a from the viewpoint of uniform cooling.
  • the cooling rate of the mold 13 is preferably 5°C/min or more and 100°C/min or less.
  • the cooling rate of the mold 13 is preferably 5°C/min or higher, more preferably 10°C/min or higher, even more preferably 12°C/min or higher, further preferably 15°C/min or higher. /min or more is particularly preferred.
  • the cooling rate may be performed with a certain specific temperature gradient, or may be performed with two or more levels of temperature gradients.
  • the cooling rate of the melt 11 is 5 ° C./min or more, 50 ° C. /min or less, and more preferably 5°C/min or more and 30°C/min or less.
  • H/A is preferably 1/6 or more, more preferably 1/4 or more. Also, H/A is preferably 1/2 or less, more preferably 1/3 or less.
  • the ratio of the materials contained is adjusted so that the glass 18 having the following composition is obtained.
  • “%” means “mol %”.
  • the total content of A, B and C may be described as "content of A+B+C" or "A+B+C”.
  • the glass 18 formed by the method of the present embodiment has a glass composition of more than 0% to 50% Ge, more than 0% to 50% Ga, more than 30% to 90% Te, and more than 0% to 40% Ag+Al+Ti+Cu+In+Sn+Bi+Cr+Zn+Mn. %, and F + Cl + Br + I 0% to 50%.
  • Ge is a component for forming a glass skeleton.
  • Ge is a metalloid element.
  • the Ge content is more than 0% to 50%, preferably 2% to 40%, more preferably 4% to 35%, even more preferably 5% to 30%, Even more preferably 7% to 25%, even more preferably 10% to 20%. If the Ge content is too low, vitrification becomes difficult. On the other hand, if the Ge content is too high, Ge-based crystals tend to precipitate more easily, and raw material costs tend to increase.
  • Ga is a component for increasing the thermal stability of glass (vitrification stability). Moreover, Ga is a metal element.
  • the content of Ga is more than 0% to 50%, preferably 1% to 45%, more preferably 2% to 40%, even more preferably 4% to 30%, 5% to 25% is even more preferred, and 10% to 20% is even more preferred. If the Ga content is too low, vitrification will be difficult. On the other hand, if the Ga content is too high, Ga-based crystals tend to precipitate more easily and raw material costs tend to increase.
  • Te which is a chalcogen element, is a component that essentially forms the glass skeleton. Moreover, Te is a metalloid element.
  • the Te content is 30% to 90%, preferably 40% to 89%, more preferably 50% to 88%, even more preferably 60% to 86%, and 70%. % to 85% is even more preferred. If the Te content is too low, it becomes difficult to vitrify. On the other hand, if the Te content is too high, Te-based crystals tend to precipitate.
  • Ag+Al+Ti+Cu+In+Sn+Bi+Cr+Zn+Mn are metal elements. Thermal stability can be enhanced by including the metal element in the glass.
  • the content of Ag+Al+Ti+Cu+In+Sn+Bi+Cr+Zn+Mn is 0% to 40%, preferably more than 0% to 30%, more preferably more than 0% to 20%, and preferably 0.1% to 10%. More preferred. If the content of Ag+Al+Ti+Cu+In+Sn+Bi+Cr+Zn+Mn is too low or too high, vitrification becomes difficult.
  • each component of Ag+Al+Ti+Cu+In+Sn+Bi+Cr+Zn+Mn is 0% to 40%, preferably 0% to 30% (at least one is more than 0%), and 0% to 20% (at least one is more than 0%). more than 0%), more preferably 0.1% to 10%.
  • the glass formed in this embodiment can contain, for example, the following components in addition to the above components.
  • F, Cl, Br, and I are also components that increase the thermal stability of the glass.
  • the content of F, Cl, Br, and I is 0% to 50%, preferably 1% to 40%, more preferably 1% to 30%, and 1% to 25%. is more preferred, and 1% to 20% is particularly preferred. If the content of F+Cl+Br+I is too high, vitrification becomes difficult and weather resistance tends to decrease.
  • the content of each component of F, Cl, Br, and I is 0% to 50%, preferably 1% to 40%, more preferably 1% to 30%, and 1 % to 25%, particularly preferably 1% to 20%. Among them, it is preferable to use I because element raw materials can be used and the effect of improving the glass stability is particularly large.
  • Si and Sb are semimetals.
  • Si + Sb + Cs is preferably 0% to 40%, more preferably 0% to 30%, even more preferably 0% to 20%, and more preferably 0.1% to 10%. More preferably, it is particularly preferably 0.1% to 9%.
  • the content of each component of Si, Sb, and Cs is preferably 0% to 40%, more preferably 0% to 30%, and even more preferably 0% to 20%. , more preferably 0.1% to 10%, and particularly preferably 0.1% to 9%.
  • S is a component that widens the vitrification range and tends to increase the thermal stability of the glass.
  • the content is preferably 0% to 30%, more preferably 0% to 20%, even more preferably 0% to 10%, and particularly preferably 0% to 3%. . If the content of S is too high, the transmittance of infrared rays having a wavelength of 10 ⁇ m or longer tends to be lowered.
  • Se and As are components that widen the vitrification range and increase the thermal stability of the glass.
  • the content thereof is preferably 0% to 10%, more preferably 0.5% to 5%.
  • these substances are toxic, it is preferable that they are not substantially contained from the viewpoint of reducing the effects on the environment and the human body, as described above.
  • the glass preferably does not substantially contain Cd, Tl and Pb, which are toxic substances.
  • substantially does not contain means that the content is 0.1% or less.
  • the ratio of the metal in the raw material 6 is preferably 80% or more, 85% or more, particularly 90% or more by volume. In this way, the raw material 6 can be easily melted by induction heating. Therefore, it is possible to raise or lower the temperature more easily and at a higher speed than in the case of heating by radiation, so that the productivity can be improved.
  • the upper limit is not particularly limited, it can be, for example, 100% or less, 99% or less, and particularly 98% or less.

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  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

ガラスの失透を抑制することができ、かつ生産性を高めることができる、ガラスの製造方法を提供する。　本発明のガラスの製造方法は、ガラス１８の原料を融解させた融液１１を成形型１３に流入させる工程と、融液１１を冷却することによりガラス１８を得る工程とを備え、成形型１３が底面１４ａと、側面１５ａとを有し、融液１１を冷却する工程において、底面１４ａ側から成形型１３を冷却することを特徴とする。

Description

ガラスの製造方法
　本発明は、ガラスの製造方法に関する。
　近年、赤外線光学分野において好適に用いられる材料としては、カルコゲナイドガラスが知られている。カルコゲナイドガラスは、赤外線の透過性を有するだけでなく、モールドプレス成形が可能な点により、量産性や低コスト化の観点において優れている。
　レンズ等の光学部材を製造する際には、例えば、溶融ガラスを急冷鋳造して、一旦ガラスインゴットを作製し、研削、研磨、洗浄してプリフォームガラスを作製する。続いて、プリフォームガラスのモールドプレス成形等を行うことにより、レンズ等の光学部材を作製する。
　下記の特許文献１には、ガラス物品の製造方法の例が開示されている。この製造方法においては、有底筒状の成形型に溶融ガラスを流入させ、鋳込み成形を行うことによって、ガラスインゴットを得る。特許文献１に記載の製造方法においては、成形型に溶融ガラスを流入させた後、減圧環境下においてアニール工程が行われる。アニール工程を経て、ガラスが常温まで徐冷される。
特開２０１５－２０９３６４号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の方法では、ガラスの種類によっては、結晶の析出等により、ガラスが失透するおそれがある。さらに、成形を行う環境を不活性雰囲気下とする等の工程を要し、生産性を高めることが困難となる場合がある。
　本発明の目的は、ガラスの失透を抑制することができ、かつ生産性を高めることができる、ガラスの製造方法を提供することにある。
　上記課題を解決するガラスの製造方法の各態様について説明する。
　態様１のガラスの製造方法は、ガラスの原料を融解させた融液を成形型に流入させる工程と、融液を冷却することによりガラスを得る工程とを備え、成形型が底面と、側面とを有し、融液を冷却する工程において、底面側から成形型を冷却することを特徴とする。
　態様２のガラスの製造方法は、態様１において、融液を成形型に流入させる工程の前に、成形型を予熱する工程をさらに備え、成形型を予熱する工程における成形型の温度をＴＭ℃とし、融液を成形型に流入させる工程における融液の温度をＴＬ℃としたときに、成形型を予熱する工程において、ＴＬ－１２０℃≦ＴＭ≦ＴＬ－２０℃とすることが好ましい。
　態様３のガラスの製造方法は、態様１又は態様２において、融液を冷却する工程において、成形型の底面のみを冷却することが好ましい。
　態様４のガラスの製造方法は、態様１から態様３のいずれか一つの態様において、成形型の高さをＨ、成形型の高さと直交する方向に沿う成形型の寸法のうち最大の寸法をＡとしたときに、Ｈ／Ａが１／５０以上、１／２以下であることが好ましい。
　態様５のガラスの製造方法は、態様１から態様４のいずれか一つの態様において、ガラスがカルコゲナイドガラスであることが好ましい。
　本発明によれば、ガラスの失透を抑制することができ、かつ生産性を高めることができる、ガラスの製造方法を提供することができる。
図１（ａ）～図１（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係るガラスの製造方法における、原料を加熱する工程までを説明するための模式的断面図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るガラスの製造方法における、融液を撹拌する工程以降を説明するための模式的断面図である。 図３（ａ）～図３（ｅ）は、本発明の第１の実施形態に係るガラスの製造方法における、融液を成形型に流入させる工程、及び融液を冷却する工程を説明するための模式的断面図である。 図４（ａ）は、比較例１における融液を冷却する工程を説明するための模式的断面図であり、図４（ｂ）は、比較例１において得られたガラスを示す模式的断面図である。 図５（ａ）は、比較例２における融液を冷却する工程を説明するための模式的断面図であり、図５（ｂ）は、比較例２において得られたガラスを示す模式的断面図である。
　以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。
　（ガラスの製造方法）
　（第１の実施形態）
　本実施形態の特徴は、原料を融解させた融液を成形型に流入させた後の、ガラスを成形する工程にある。以下において、各図を参照し、本実施形態の製造方法を説明する。
　図１（ａ）～図１（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係るガラスの製造方法における、原料を加熱する工程までを説明するための模式的断面図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るガラスの製造方法における、融液を撹拌する工程以降を説明するための模式的断面図である。図３（ａ）～図３（ｅ）は、本発明の第１の実施形態に係るガラスの製造方法における、融液を成形型に流入させる工程、及び融液を冷却する工程を説明するための模式的断面図である。なお便宜上、図面の一部において、コイル１０Ａまたはコイル１０Ｂを省略している。
　本実施形態の製造方法は、本発明の一例としての、カルコゲナイドガラスを製造する方法である。もっとも、本発明の方法は、カルコゲナイドガラス以外のガラスの製造にも適用することができる。
　図１（ａ）に示すように、本実施形態においては、容器１としてのるつぼを用いる。容器１は底部２及び側壁部３を有する。容器１は石英ガラスからなることが好ましい。これにより、以下の工程において、好適にガラスを形成することができる。
　容器１の底部２には配管４が接続されている。配管４を囲むように、外套管５が配置されている。配管４は外套管５内を通っている。本実施形態においては、外套管５はＰｔからなる。もっとも、外套管５は適宜の金属からなっていればよい。
　図１（ａ）に示すように、容器１内にガラスの原料６を配置する。本実施形態では、原料６は、カルコゲナイドガラスを構成する成分を含む混合物である。本実施形態においては、原料６が金属を含んでいればよい。なお、本発明において、「金属」は金属元素、半金属元素、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素等を含む。原料６の詳細は後述する。なお、あらかじめ少量の原料６を溶かして少量の融液１１とし、少量の融液１１を配管４内に流出させることが好ましい。少量の融液１１は、配管４内にて冷却され、固化物（固体のガラス）となる。これにより、栓１２を形成することができる。これにより、容器１の底部２に配管４が接続されていても、原料６を安定して配置することができる。
　次に、図１（ｂ）に示すように、容器１の側壁部３上に蓋７を配置する。蓋７にはガス供給管８及びガス排出管９が接続されている。ガス排出管９から容器１内の気体を排出し、減圧する。次に、ガス供給管８から不活性ガスまたは還元ガスを容器１内に供給する。これを繰り返すことにより、容器１内を不活性雰囲気または還元雰囲気とする。
　カルコゲナイドガラスを形成する場合には、加熱された原料６が酸素や水分と反応することを防ぐ必要がある。本実施形態においては、容器１内の空気を不活性ガスまたは還元ガスに置換するため、容器内から酸素や水分が除去される。よって、真空状態に保たれた、密閉された容器を用いずとも、カルコゲナイドガラスを好適に形成することができる。本実施形態においては、後述するように、形成されたガラスを配管４から容器１の外に流出させることができるため、形成されたガラスを取り出すために容器１を破壊する必要はなく、容器１を再利用することができる。
　ところで、図１（ｃ）に示すように、容器１の側壁部３の少なくとも一部を囲むように、コイル１０Ａが配置されている。具体的には、容器１における原料６が配置される部分を囲むように、コイル１０Ａが配置されている。コイル１０Ａに電流を流すことにより、原料６を誘導加熱する。具体的には、コイル１０Ａに電流を流すことにより生じた誘導磁場により、誘導電流が生じる。原料６は金属を含み、金属は内部抵抗を有する。そのため、誘導電流が金属に流れることにより、原料６に含まれる金属が熱源となって、原料６全体が加熱される。この誘導加熱により、原料６を、図２（ａ）に示すように融液１１とする。
　コイル１０Ａに電流を流すことによって誘導磁場及び誘導電流が生じることにより、融液１１にローレンツ力が加わる。このローレンツ力により融液１１を撹拌することができる。このように、本実施形態においては、スターラ等のような、融液１１に直接的に部材を接触させて撹拌する手段を用いずして、融液１１を撹拌することができる。もっとも、融液１１の撹拌には、スターラ等を用いてもよい。
　上述したように、融液１１の一部は、上記配管４内に流出する。配管４内の融液１１は冷却され、固化物（固体のガラス）となる。これにより、栓１２が形成される。よって、栓１２を形成する分の少量の融液１１は配管４内に流出するが、他の融液１１の流出は栓１２により止められる。もっとも、栓１２の代わりに、蓋やプランジャ等を用いてもよい。
　図２（ｂ）に示すように、上記外套管５の周囲にはコイル１０Ｂが配置されている。コイル１０Ｂに電流を流すことにより、外套管５が誘導加熱される。外套管５からの輻射熱により、配管４及び配管４内の栓１２が加熱される。なお、栓１２は固体のガラスであり、単体の金属及び合金ではないため、誘導加熱されない。上記の加熱により栓１２が融解し、融液１１が容器１から流出する。
　なお、図１（ａ）～図１（ｃ）、並びに図２（ａ）及び図２（ｂ）に示した方法は一例であって、原料６を融解させる工程、及び融液１１を流出させる工程における方法は、上記に限定されるものではない。
　本実施形態においては、ガラスの成形において、図３（ａ）に示す成形型１３を用いる。成形型１３は、円板状の容器である。成形型１３は底部１４及び壁部１５を有する。底部１４は底面１４ａを含む。壁部１５は側面１５ａを含む。底面１４ａ及び側面１５ａは、成形型１３の外側の面である。成形型１３においては、底部１４と対向する側は開口している。
　はじめに、図３（ａ）に示すように、ホットプレート１６上に成形型１３を載置し、成形型１３の予熱を行う。もっとも、ホットプレート１６以外の加熱手段により、成形型１３の予熱を行ってもよい。あるいは、成形型１３の予熱は必ずしも行わなくともよい。
　次に、図３（ｂ）に示すように、上記配管４から流出させた融液１１を、成形型１３に流入させる。次に、図３（ｃ）に示すように、成形型１３内における融液１１が一定の厚み（すなわち、一定の液面高さ）になるまで、融液１１を成形型１３に流入させる。本実施形態では、融液１１を成形型１３に流入させる工程において、成形型１３の底部１４を配管４に近づけた状態から開始し、成形型１３を配管４から遠ざけるように移動させながら、融液１１を成形型１３に流入させる。もっとも、融液１１を成形型１３に流入させる際、底部１４及び配管４の距離は一定としてもよい。
　図３（ｃ）においては、融液１１の厚みは、壁部１５の上端に至るまでの厚みとして模式的に示されているが、融液１１の上記一定の厚みはこれに限定されるものではない。なお、本実施形態では、融液１１を成形型１３に流入させる工程、及び後述する融液１１を冷却する工程は、大気雰囲気下で行う。この場合、カルコゲナイドガラスの融液１１においては、外気との接触時間が長くなるほど、表面に異質層が形成され易い。異質層は、酸化不純物及び／または失透物及び／または急冷されて固化したガラスから構成される。また、異質層が融液１１の表面に存在することにより、当該異質層が保護層の役割を果たすため、異質層の下方に存在する融液１１の酸化を防止できる。
　次に、図３（ｄ）に示すように、成形型１３内において融液１１を冷却する。これにより、図３（ｅ）に示すように、ガラス１８を形成する。より具体的には、底面１４ａ側から成形型１３を冷却する。本実施形態においては、底面１４ａを水冷することにより、成形型１３を冷却する。図３（ｄ）中及び図３（ｅ）中における破線は、ノズル１７から底面１４ａに吹き付けられる水を示している。このように、融液１１を急冷することによって、ガラス１８を得ることができる。なお、図３（ｅ）においては、ガラス１８は模式的に示されており、融液１１の固化による体積の収縮は反映されていない。
　ガラス１８を研削、研磨、洗浄することにより、プリフォームガラスを作製することができる。また、プリフォームガラスに対しモールドプレス成形等を行うことにより、レンズ等の光学部材を作製することができる。なお、プリフォームガラスを作製せず、ガラス１８からレンズ等の光学部材を直接作製してもよい。また、上記異質層は研削・研磨等により除去することができる。
　本実施形態の特徴は、融液１１を冷却する工程において、底面１４ａ側から成形型１３を冷却することにある。それによって、ガラス１８の失透を抑制することができ、ガラス１８の生産性を高めることができる。この詳細を、本実施形態と同様の方法を用いた実施例と、比較例１～３とを比較することにより、以下において説明する。
　なお、比較例１～３は、融液１１を冷却する工程が実施例と異なる。より具体的には、実施例においては、上述したように、成形型１３の底面１４ａを水冷した。比較例１においては、図４（ａ）に示すように、成形型１３の開口している側から風冷を行った。比較例２においては、図５（ａ）に示すように、側面１５ａ側から風冷を行った。比較例３では、成形型１３及び融液１１を室温において放置した。
　実施例においては、円板状の、失透していないガラスを得ることができた。実施例のガラスにおいては、外部及び内部において形状の欠陥は見られなかった。他方、比較例１においては、図４（ｂ）に示すように、ガラスの内部に空洞Ｏが形成されていた。比較例２においては、図５（ｂ）に示すように、ガラスの中央に大きな陥没部Ｄが形成されていた。比較例３においては、ガラスが失透していた。
　以下においては、成形型の開口している側を上部と記載する。比較例１では、成形型の上部側から融液が冷却される。よって、融液においては、上部側に位置する部分から固化が生じる。一方で、成形型の底部付近でも、室温において融液が冷却される。そして、底部側から上部側に向かい、融液の固化が徐々に進行する。ところで、融液が固化すると体積の収縮が生じる。そのため、融液の底部側に位置する部分の固化が進行すると、体積の収縮に伴い、中央部に残った融液の液面は底部側に下がっていく。しかし、上述したように、融液の上部側に位置する部分は、冷却により固化している。よって、上部側の融液が固化した部分から、融液の液面が分離する。これにより、ガラスの内部に空洞が形成される。
　比較例２においては、融液は、成形型の壁部側から冷却される。よって、壁部側から融液の固化が進行する。融液の固化が進行することによる体積の収縮に伴い、中央側に残った融液の液面は底部側に下がっていく。これにより、ガラスの中央が大きく陥没する。
　比較例３では、融液は室温において徐冷されるため、融液の温度の下降は比較的緩やかである。そのため、結晶の析出等が生じ、ガラスが失透する。
　これらに対して、実施例においては、成形型の底面から水冷を行うことにより、融液を急冷するため、結晶の析出等が進行する前に、固化させることができる。よって、失透を抑制することができる。さらに、融液における、成形型の底部付近に位置する部分から固化が進行する。よって、融液の固化は底部側から上部側の方向に向かって進行する。そのため、融液が固化したときの体積の収縮によっても、ガラスの陥没等が生じ難い。なお、上部側の固化の進行は遅いため、比較例１のような、融液が固化した部分及び融液の分離は生じ難い。従って、実施例においては、均一な形状のガラスを得ることができる。これにより、ガラスの加工を行い易くすることができ、生産性を高めることができる。
　加えて、大気中においてガラスを成形することができるため、煩雑な工程を要しない。従って、生産性を効果的に高めることができる。
　以下において、本実施形態等における好ましい構成を説明する。
　本実施形態においては、成形型１３により成形されたガラスの形状は円板状となる。すなわち、成形型１３の内部空間の形状が円板状である。このように、成形型１３の内部空間の形状が板状であることが好ましい。それによって、融液１１を効率的に冷却することができる。また、これにより板状のプリフォームガラスを得ることができる。なお、プリフォームガラスを作製せず、ガラス１８からレンズ等の光学部材を直接作製する場合などには、成形型１３の内部空間の形状は円板状に限定されず、円錐状、角柱状等、所望の光学部材に対応した形状であってもよい。
　本実施形態は、厚みが小さく大径であるガラスの製造に好適である。すなわち、成形型１３の高さをＨ、成形型１３の高さと直交する方向に沿う成形型１３の寸法のうち最大の寸法をＡとしたときに、Ｈ／Ａが１／５０以上、１／２以下であることが好ましい。上記寸法を満たすガラスは、融液１１をより一層効率的に冷却することができるため、効率よく製造しやすい。より詳細には、Ｈ／Ａが１／２以下であることが好ましく、１／３以下であることがより好ましく、１／４以下であることがさらに好ましく、１／５以下であることが特に好ましい。一方で、割れや反りを抑制するという観点からは、Ｈ／Ａが１／５０以上であることが好ましく、１／４０以上であることがより好ましく、１／３０以上であることがさらに好ましく、１／２０以上であることが特に好ましい。なお、ＨとＡはいずれも成形型１３の内寸である。
　成形型１３の外形及び内部空間の平面視における形状が、円であることが好ましい。それによって、融液１１を均一に冷却しやすくなる。もっとも、成形型１３の外形及び内部空間の平面視における形状は特に限定されず、例えば、正方形、矩形または楕円形等であってもよい。なお、本明細書において平面視とは、図３（ａ）等における上方から見る方向をいう。
　融液１１を成形型１３に流入させる工程の前に、成形型１３を予熱する工程を行うことが好ましい。ここで、成形型１３を予熱する工程における成形型１３の温度をＴＭ℃とし、融液１１を成形型１３に流入させる工程における融液１１の温度をＴＬ℃とする。成形型１３を予熱する工程において、ＴＬ－１２０℃≦ＴＭ≦ＴＬ－２０℃とすることが好ましく、ＴＬ－１００℃≦ＴＭ≦ＴＬ－２５℃とすることがより好ましく、ＴＬ－１００℃≦ＴＭ≦ＴＬ－３０℃とすることがさらに好ましく、ＴＬ－１００℃≦ＴＭ≦ＴＬ－３５℃とすることが特に好ましい。これにより、融液１１を成形型１３に流入させる工程の途中に、融液１１が固化することをより確実に抑制することができる。それによって、融液１１が固化した部分と、供給された融液１１とが接触することをより確実に抑制することができる。
　融液１１が固化した部分と、供給された融液１１とが接触した場合、固化した部分の一部が高温の融液１１によって融解し易い。そして、固化した部分の一部が融解した液体が、供給された融液１１に混合すると、融液１１が不均質となり易い。この場合、ガラス１８において脈理が生じ易くなる。これに対して、上記温度範囲において成形型１３の予熱を行うことにより、融液１１を成形型１３に流入させる工程の途中に、融液１１が固化することをより確実に抑制することができる。従って、ガラス１８の脈理をより確実に抑制することができる。
　さらに、上記温度範囲において成形型１３の予熱を行い、成形型１３を高温にしすぎないことにより、成形型１３に対するガラス１８の焼き付きを生じ難くすることができる。加えて、融液１１を加熱しすぎないことにより、融液１１を冷却する工程において、融液１１を速やかに低温とすることができる。従って、ガラス１８の失透をより一層確実に抑制することができる。
　融液１１を成形型１３に流入させる工程において、成形型１３の底部１４を配管４に近づけた状態から開始し、成形型１３を配管４から遠ざけるように移動させながら、融液１１を成形型１３に流入させることが好ましい。これにより、空気が融液１１に巻き込まれ難い。よって、融液１１の酸化が生じ難い。また、配管４の先端と融液１１の表面との距離を短く保つことが好ましい。具体的には、配管４の先端と融液１１の表面との距離が１０ｃｍ以内、８ｃｍ以内、５ｃｍ以内、特に３ｃｍ以内であることが好ましい。これにより、供給される融液１１が外気と過剰に接触して酸化することを効果的に防止することができる。
　融液１１の一定の厚みをＨｍとしたとき、Ｈｍと壁部１５の上端に至るまでの厚み（すなわち、成形型１３の高さＨ）との比Ｈｍ／Ｈは、０．６以上であることが好ましく、０．７以上であることがより好ましく、０．８以上であることがさらに好ましく、０．９以上であることが特に好ましい。なお、本発明で製造されるカルコゲナイドガラスは粘度が低くなり易いため、融液１１の厚みが壁部１５の上端に近づくにつれて、融液１１が成形型１３から溢れるおそれが高まる。そのような観点からは、Ｈｍ／Ｈは、１以下であることが好ましく、０．９９以下であることがより好ましく、０．９８以下であることが特に好ましい。
　ところで、図３（ｄ）に示すように、本実施形態においては、ノズル１７により成形型１３の底面１４ａに水を吹き付けることによって水冷を行っている。なお、底面１４ａを水面に漬けることにより、水冷を行ってもよい。融液１１の冷却は、成形型１３を水冷することには限定されない。例えば、底面１４ａ側から風冷等を行ってもよい。融液１１の冷却は、成形型１３の底面１４ａ側から行えばよく、底面１４ａに加えて、側面１５ａの一部を冷却してもよい。より具体的には、例えば、底面１４ａに水を吹き付ける際や底面１４ａを水面に漬ける際、水が側面１５ａに接してもよい。底面１４ａ側から風冷を行うに際し、底面１４ａと共に側面１５ａの一部又は全部が冷却されてもよい。
　もっとも、融液１１を冷却する工程において、成形型１３の底面１４ａのみを冷却することが好ましい。それによって、融液１１の固化が、より確実に底部１４側から上部側の方向に向かって進行しやすくなる。従って、ガラス１８をより確実に均一な形状に成形することができる。なお、底面１４ａの一部が冷却されてもよいが、均一な冷却を行う観点からは、底面１４ａの全面が冷却されることが好ましい。
　成形型１３の冷却速度は、５℃／ｍｉｎ以上、１００℃／ｍｉｎ以下であることが好ましい。成形型１３の冷却速度が高いほど、融液１１の冷却速度は高い。そのため、冷却速度を上記範囲内とすることにより、融液１１の固化が速やかに進行するため、結晶の析出等がより一層生じ難く、ガラス１８がより一層失透し難くなる。より詳細には、成形型１３の冷却速度は、５℃／ｍｉｎ以上であることが好ましく、１０℃／ｍｉｎ以上であることがより好ましく、１２℃／ｍｉｎ以上であることがさらに好ましく、１５℃／ｍｉｎ以上であることが特に好ましい。一方で、冷却速度が高すぎるとガラスが割れ易くなるため、成形型１３の冷却速度は、１００℃／ｍｉｎ以下であることが好ましく、９０℃／ｍｉｎ以下であることがより好ましく、８０℃／ｍｉｎ以下であることがさらに好ましく、５０℃／ｍｉｎ以下であることがさらに好ましく、３０℃／ｍｉｎ以下であることが特に好ましい。なお、冷却速度はある特定の温度勾配で行ってもよく、二水準以上の温度勾配で行ってもよい。
　なお、例えば、成形型１３の内部空間が円盤状であり、底面の直径が４０ｍｍ～６０ｍｍ、高さが１０ｍｍ～２０ｍｍである場合、融液１１の冷却速度は、５℃／ｍｉｎ以上、５０℃／ｍｉｎ以下であることが好ましく、５℃／ｍｉｎ以上、３０℃／ｍｉｎ以下であることがより好ましい。融液１１の冷却速度が高いほど、結晶の析出等がより一層生じ難く、ガラス１８がより一層失透し難い。さらに、ガラス１８の割れが生じ難い。なお、この場合、Ｈ／Ａは１／６以上であることが好ましく、１／４以上であることがより好ましい。また、Ｈ／Ａは１／２以下であることが好ましく、１／３以下であることがより好ましい。
　本実施形態の原料６は、以下の組成のガラス１８となるように、含有する材料の比が調整されている。ガラス１８の組成の説明において、「％」は「モル％」を意味する。なお、例えば、Ａ、Ｂ及びＣの含有量の合計を「Ａ＋Ｂ＋Ｃの含有量」または「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」と記載することがある。
　本実施形態の方法により形成されるガラス１８は、ガラス組成として、モル比で、Ｇｅ　０％超～５０％、Ｇａ　０％超～５０％、Ｔｅ　３０％～９０％、Ａｇ＋Ａｌ＋Ｔｉ＋Ｃｕ＋Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｂｉ＋Ｃｒ＋Ｚｎ＋Ｍｎ　０％超～４０％、及びＦ＋Ｃｌ＋Ｂｒ＋Ｉ　０％～５０％を含有する。
　Ｇｅはガラス骨格を形成するための成分である。また、Ｇｅは半金属元素である。Ｇｅの含有量は、０％超～５０％であり、２％～４０％であることが好ましく、４％～３５％であることがより好ましく、５％～３０％であることがさらに好ましく、７％～２５％であることがより一層好ましく、１０％～２０％であることがさらにより一層好ましい。Ｇｅの含有量が少なすぎると、ガラス化し難くなる。一方、Ｇｅの含有量が多すぎると、Ｇｅ系結晶が析出し易くなると共に、原料コストが高くなる傾向がある。
　Ｇａはガラスの熱的安定性（ガラス化の安定性）を高めるための成分である。また、Ｇａは金属元素である。Ｇａの含有量は、０％超～５０％であり、１％～４５％であることが好ましく、２％～４０％であることがより好ましく、４％～３０％であることがさらに好ましく、５％～２５％であることがより一層好ましく、１０％～２０％であることがさらにより一層好ましい。Ｇａの含有量が少なすぎると、ガラス化し難くなる。一方、Ｇａの含有量が多すぎると、Ｇａ系結晶が析出し易くなると共に、原料コストが高くなる傾向がある。
　カルコゲン元素であるＴｅはガラス骨格を必須形成する成分である。また、Ｔｅは半金属元素である。Ｔｅの含有量は、３０％～９０％であり、４０％～８９％であることが好ましく、５０％～８８％であることがより好ましく、６０％～８６％であることがさらに好ましく、７０％～８５％であることがより一層好ましい。Ｔｅの含有量が少なすぎると、ガラス化し難くなる。一方、Ｔｅの含有量が多すぎるとＴｅ系結晶が析出し易くなる。
　Ａｇ＋Ａｌ＋Ｔｉ＋Ｃｕ＋Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｂｉ＋Ｃｒ＋Ｚｎ＋Ｍｎは、金属元素である。ガラスが上記金属元素を含むことにより、熱的安定性を高めることができる。Ａｇ＋Ａｌ＋Ｔｉ＋Ｃｕ＋Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｂｉ＋Ｃｒ＋Ｚｎ＋Ｍｎの含有量は、０％～４０％であり、０％超～３０％であることが好ましく、０％超～２０％であることがより好ましく、０．１％～１０％であることがさらに好ましい。Ａｇ＋Ａｌ＋Ｔｉ＋Ｃｕ＋Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｂｉ＋Ｃｒ＋Ｚｎ＋Ｍｎの含有量が少なすぎると、あるいは多すぎると、ガラス化し難くなる。なお、Ａｇ＋Ａｌ＋Ｔｉ＋Ｃｕ＋Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｂｉ＋Ｃｒ＋Ｚｎ＋Ｍｎの各成分の含有量は、各々０％～４０％であり、０％～３０％（少なくとも１種は０％超）であることが好ましく、０％～２０％（少なくとも１種は０％超）であることがより好ましく、０．１％～１０％であることがさらに好ましい。中でも、ガラスの熱的安定性を高める効果が特に大きいという点で、Ａｇ及び／又はＳｎを使用することが好ましい。
　本実施形態において形成するガラスには、上記成分以外にも、例えば下記の成分を含有させることができる。
　Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉもガラスの熱的安定性を高める成分である。Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの含有量は０％～５０％であり、１％～４０％であることが好ましく、１％～３０％であることがより好ましく、１％～２５％であることがさらに好ましく、１％～２０％であることが特に好ましい。Ｆ＋Ｃｌ＋Ｂｒ＋Ｉの含有量が多すぎると、ガラス化し難くなると共に、耐候性が低下し易くなる。なお、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの各成分の含有量は、各々０％～５０％であり、１％～４０％であることが好ましく、１％～３０％であることがより好ましく、１％～２５％であることがさらに好ましく、１％～２０％であることが特に好ましい。中でも、元素原料を使用可能であり、ガラス安定性を高める効果が特に大きいという点で、Ｉを使用することが好ましい。
　Ｓｉ、Ｓｂ、Ｃｓを含むことにより、熱的安定性を高めることができる。ここで、Ｓｉ及びＳｂは半金属である。Ｓｉ＋Ｓｂ＋Ｃｓは、０％～４０％であることが好ましく、０％～３０％であることがより好ましく、０％～２０％であることがさらに好ましく、０．１％～１０％であることがより一層好ましく、０．１％～９％であることが特に好ましい。なお、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｃｓの各成分の含有量は、各々０％～４０％であることが好ましく、０％～３０％であることがより好ましく、０％～２０％であることがさらに好ましく、０．１％～１０％であることがより一層好ましく、０．１％～９％であることが特に好ましい。
　Ｓはガラス化範囲を広げ、ガラスの熱的安定性を高めやすい成分である。その含有量は０％～３０％であることが好ましく、０％～２０％であることがより好ましく、０％～１０％であることがさらに好ましく、０％～３％であることが特に好ましい。Ｓの含有量が多すぎると、波長１０μｍ以上の赤外線の透過性が低下しやすくなる。
　Ｓｅ、Ａｓはガラス化範囲を広げ、ガラスの熱的安定性を高める成分である。その含有量はそれぞれ０％～１０％であることが好ましく、０．５％～５％であることがより好ましい。ただし、これらの物質は毒性を有するため、上記のように、環境や人体への影響を低減する観点からは実質的に含有しないことが好ましい。
　なお、上記ガラスは、有毒物質であるＣｄ、Ｔｌ及びＰｂを実質的に含有しないことが好ましい。ここで、「実質的に含有しない」とは、含有量が０．１％以下であることをいう。
　原料６に占める金属の割合は、体積％で８０％以上、８５％以上、特に９０％以上であることが好ましい。このようにすれば、誘導加熱により原料６を容易に融解させることができる。よって、輻射による加熱よりも、昇温または降温を容易に高速に行うことができ、生産性を高めることができる。上限は特に限定されないが、例えば１００％以下、９９％以下、特に９８％以下とすることができる。
１…容器
２…底部
３…側壁部
４…配管
５…外套管
６…原料
７…蓋
８…ガス供給管
９…ガス排出管
１０Ａ…コイル
１０Ｂ…コイル
１１…融液
１２…栓
１３…成形型
１４…底部
１４ａ…底面
１５…壁部
１５ａ…側面
１６…ホットプレート
１７…ノズル
１８…ガラス
Ｄ…陥没部
Ｏ…空洞

Claims (5)

  1. 　ガラスの原料を融解させた融液を成形型に流入させる工程と、
    　前記融液を冷却することによりガラスを得る工程と、
    を備え、
    　前記成形型が底面と、側面とを有し、
    　前記融液を冷却する工程において、前記底面側から前記成形型を冷却する、ガラスの製造方法。
  2. 　前記融液を前記成形型に流入させる工程の前に、前記成形型を予熱する工程をさらに備え、
    　前記成形型を予熱する工程における前記成形型の温度をＴＭ℃とし、前記融液を前記成形型に流入させる工程における前記融液の温度をＴＬ℃としたときに、前記成形型を予熱する工程において、ＴＬ－１２０℃≦ＴＭ≦ＴＬ－２０℃とする、請求項１に記載のガラスの製造方法。
  3. 　前記融液を冷却する工程において、前記成形型の前記底面のみを冷却する、請求項１又は２に記載のガラスの製造方法。
  4. 　前記成形型の高さをＨ、前記成形型の高さと直交する方向に沿う前記成形型の寸法のうち最大の寸法をＡとしたときに、Ｈ／Ａが１／５０以上、１／２以下である、請求項１又は２に記載のガラスの製造方法。
  5. 　前記ガラスがカルコゲナイドガラスである、請求項１又は２に記載のガラスの製造方法。
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