WO2023100495A1 - ガラス管 - Google Patents

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WO2023100495A1
WO2023100495A1 PCT/JP2022/038308 JP2022038308W WO2023100495A1 WO 2023100495 A1 WO2023100495 A1 WO 2023100495A1 JP 2022038308 W JP2022038308 W JP 2022038308W WO 2023100495 A1 WO2023100495 A1 WO 2023100495A1
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glass tube
less
thickness
glass
tube according
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PCT/JP2022/038308
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English (en)
French (fr)
Inventor
智 新井
Original Assignee
日本電気硝子株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C21/00Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/30Vessels; Containers

Definitions

  • the present invention relates to a glass tube with high ultraviolet transmittance.
  • Light sources with high output in the deep ultraviolet region have been developed, and are used in ultraviolet lamps for sterilization in medical settings, devices for writing to magnetic recording media, and so on.
  • Quartz glass is a typical example of glass with high transmittance in the deep ultraviolet region. However, since quartz glass has a low coefficient of linear thermal expansion, when it is used as a light source and is sealed to a part containing metal such as an electrode, the difference in thermal expansion coefficient between the part and the part becomes large. is not sealed.
  • borosilicate glass and soda-lime glass which have high weather resistance, have the problem that ultraviolet rays are absorbed by impurities in the glass such as Fe 2 O 3 and TiO 2 , and the sterilization performance of the light source is lowered.
  • impurities in the glass such as Fe 2 O 3 and TiO 2 absorb ultraviolet rays. Therefore, in order to use it for the above outer cylinder, impurities must be reduced by using high-purity raw materials, devising manufacturing methods, and the like.
  • the technical problem of the present invention is to obtain a glass tube with high transmittance in the deep ultraviolet region.
  • the glass tube of the present invention is a glass tube including a thin portion having a thickness of 0.4 mm or less, wherein the thickness of the thinnest portion among the thin portions is t1 [mm], and the thickness of the thinnest portion is The spectral transmittance at a wavelength of 222 nm in terms of t1 is T 222 [%], the outer diameter of the thinnest part is D1 [mm], the inner diameter of the thinnest part is d1 [mm], and the ratio of iron oxide and titanium oxide contained in the glass When the total amount is Fe 2 O 3 +TiO 2 [% by mass], d1/D1 is 0.76 or more, and the value of (Fe 2 O 3 +TiO 2 ) ⁇ T 222 is 0.2 or more characterized by
  • (Fe 2 O 3 +TiO 2 ) ⁇ T 222 ” means the product of the spectral transmittance of the glass at a wavelength of 222 nm and the total amount of iron oxide and titanium oxide contained in the glass. Note that Fe 2 O 3 in the glass may contain both trivalent iron oxide and divalent iron oxide, but here the divalent iron oxide is treated after being converted to trivalent iron oxide. do.
  • the thickness t1 [mm] of the thinnest part is 0.2 mm or less.
  • the total amount of Fe 2 O 3 +TiO 2 is 0.002 to 0.1% by mass, the content of Fe 2 O 3 is 0 to 0.05% by mass, and the content of TiO 2 is Is preferably 0 to 0.05% by mass
  • the spectral transmittance at a wavelength of 222 nm is 30% or more in terms of the thickness t1 of the thinnest portion.
  • the spectral transmittance at a wavelength of 230 nm is 40% or more in terms of the thickness t1 of the thinnest portion.
  • the spectral transmittance (%) at a wavelength of 200 nm in terms of the thickness t1 of the thinnest portion is T 200
  • the spectral transmittance (%) at a wavelength of 260 nm in terms of the thickness t1 of the thinnest portion is
  • T260 , T200 / T260 is preferably 0.3 or more.
  • the curvature of the glass tube is 6.0 mm or less.
  • the thickness t1 of the thinnest portion has a tolerance of 30 ⁇ m or less.
  • the ratio D1/D2 of the outer diameter D1 of the thinnest portion to the outer diameter D2 of the end portion is preferably 0.8 or more.
  • the ratio d1/d2 between the inner diameter d1 at the thinnest portion and the inner diameter d2 at the end portion is preferably 0.8 or more.
  • the glass tube of the present invention preferably has an outer diameter tolerance of 30 ⁇ m or less.
  • the tolerance of the inner diameter is 30 ⁇ m or less.
  • the Ra of the outer surface is preferably 0.01 ⁇ m or less.
  • the Ra of the inner surface is preferably 0.01 ⁇ m or less.
  • the thickness t1 of the thinnest portion is less than 0.1 mm.
  • the maximum long side of the foreign matter generated on the glass surface was 100 ⁇ m or less.
  • HAST high-speed accelerated life test
  • the glass tube of the present invention preferably has a linear thermal expansion coefficient of 30 ⁇ 10 -7 /°C to 100 ⁇ 10 -7 /°C in a temperature range of 20 to 300°C.
  • the temperature at which the high-temperature viscosity becomes 10 4.0 dPa ⁇ s is 1300° C. or lower.
  • the glass tube of the present invention preferably has a liquidus viscosity of 10 4.8 dPa ⁇ s or more.
  • the compressive stress value formed on the surface is preferably 200 MPa or more.
  • the ultraviolet lamp for deep ultraviolet rays of the present invention uses the above glass tube as an outer cylinder.
  • BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a longitudinal cross-sectional schematic diagram which shows an example of embodiment of this invention. In addition, the thickness t1 of the thinnest portion, the thickness outer diameter D1 of the thinnest portion, the thickness inner diameter d1 of the thinnest portion, the thickness t2 of the end portion, the outer diameter D2 of the end portion, and the inner diameter d2 of the end portion are shown. It is a diagram.
  • BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a longitudinal cross-sectional schematic diagram which shows an example of embodiment of this invention. In this embodiment, a structure is formed in which the inner diameter increases with a non-uniform slope from the vicinity of the end toward the thin-walled portion.
  • BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a longitudinal cross-sectional schematic diagram which shows an example of embodiment of this invention.
  • a structure is formed in which the inner diameter increases with a constant inclination from the vicinity of the end portion toward the thin portion.
  • BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the cross-sectional schematic of the thickness direction which shows an example of embodiment of this invention.
  • structures with different thicknesses are formed on the same circumference.
  • 2 shows data of transmittance curves at wavelengths of 200 nm to 800 nm according to Examples 1 and 2.
  • FIG. The transmittance curve for a thickness of 0.17 mm is data for Example 1
  • the transmittance curve for a thickness of 0.05 mm is data for Example 2.
  • the glass tube of the present invention includes a thin portion with a thickness of 0.4 mm or less.
  • the glass tube of the present invention preferably has a thickness of 0.4 mm or less, that is, the glass tube as a whole constitutes a thin portion. This increases the transmittance of the glass tube and improves the sterilization performance as an ultraviolet lamp.
  • the glass tube of the present invention preferably has a large thickness at the ends of the glass tube, and the thickness decreases towards the thinner part with a constant or non-uniform slope. . As a result, both the sterilization performance of the ultraviolet lamp and the ease of sealing parts such as electrodes can be achieved.
  • the glass tube of the present invention may be thinned only partially circumferentially, for example, only half the circumference, as shown in FIG.
  • ultraviolet rays can be extracted and utilized only from a specific region.
  • the desired portion of the glass tube is protected by a material that is resistant to corrosion by hydrofluoric acid, such as paraffin, resin, inorganic film, or the like. Then, by immersing it in hydrofluoric acid or the like, glass tubes having different thicknesses can be obtained.
  • a glass tube having a different thickness can be obtained by partially immersing the glass tube in hydrofluoric acid or the like so as not to partially contact the hydrofluoric acid or the like.
  • the average thickness is preferably 0.4 mm or less, 0.001-0.4 mm, more preferably 0.005-0.3 mm, more preferably 0.4 mm. 01 to 0.2 mm, more preferably 0.02 to 0.1 mm, 0.03 to less than 0.1 mm, most preferably 0.04 to 0.005 mm. If the average thickness is too thick, the transmittance in the deep ultraviolet region tends to decrease. On the other hand, if the average thickness is too thin, workability will be significantly reduced.
  • the central portion in the length direction of the glass tube is thin as shown in FIGS. This increases the transmittance of the deep ultraviolet region in the central portion, making it easier to extract and utilize ultraviolet rays.
  • the thickness t1 of the thinnest portion is preferably 0.4 mm or less, 0.001 to 0.4 mm, 0.005 to 0.3 mm, 0.01 to 0.2 mm, 0.02 mm. ⁇ 0.1 mm, 0.03 to less than 0.1 mm, most preferably 0.04 to 0.005 mm. If the thickness t1 of the thinnest portion is too thick, the transmittance in the deep ultraviolet region tends to decrease. On the other hand, if the thickness t1 of the thinnest portion is too thin, the workability is significantly reduced.
  • the thickness t2 of the end portion may be set to 0.4 mm or more in order to improve workability with an ultraviolet lamp.
  • the spectral transmittance T200 at a wavelength of 200 nm in terms of the thickness t1 of the thinnest portion is preferably 5% or more, 15% or more, 20% or more, and most preferably 25% or more. If the spectral transmittance T200 is too low, the sterilization performance of an ultraviolet lamp using wavelengths in the vicinity of this tends to deteriorate.
  • the spectral transmittance T222 at a wavelength of 222 nm in terms of the thickness t1 of the thinnest portion is preferably 10% or more, 20% or more, 30% or more, and most preferably 40% or more. If the spectral transmittance T 222 is too low, the sterilization performance of an ultraviolet lamp using wavelengths in the vicinity of this tends to deteriorate.
  • the spectral transmittance T230 at a wavelength of 230 nm in terms of the thickness t1 of the thinnest portion is preferably 10% or more, 20% or more, 30% or more, and most preferably 40% or more. If the spectral transmittance T230 is too low, the sterilization performance of an ultraviolet lamp using wavelengths in the vicinity of this tends to deteriorate.
  • the spectral transmittance T254 at a wavelength of 254 nm in terms of the thickness t1 of the thinnest portion is preferably 30% or more, 40% or more, 50% or more, and most preferably 60% or more. If the spectral transmittance T 254 is too low, the sterilization performance of an ultraviolet lamp using wavelengths in the vicinity of this tends to deteriorate.
  • the spectral transmittance T260 at a wavelength of 260 nm in terms of the thickness t1 of the thinnest portion is preferably 35% or more, 45% or more, 55% or more, and most preferably 65% or more. If the spectral transmittance T260 is too low, the sterilization performance of an ultraviolet lamp using wavelengths in the vicinity of this tends to deteriorate.
  • the spectral transmittance T275 at a wavelength of 275 nm in terms of the thickness t1 of the thinnest portion is preferably 60% or more, 70% or more, 75% or more, and most preferably 80% or more. If the spectral transmittance T275 is too low, the sterilization performance of an ultraviolet lamp using wavelengths around this tends to deteriorate.
  • T 200 is the spectral transmittance (%) at a wavelength of 200 nm in terms of the thickness t1 of the thinnest part
  • T 260 is the spectral transmittance (%) at a wavelength of 260 nm in terms of the thickness t1 of the thinnest part
  • T 200 / T260 is preferably 0.1 or greater, 0.15 or greater, 0.2 or greater, 0.25 or greater, 0.3 or greater, most preferably 0.35 or greater. If this value is too small, the change in transmittance at wavelengths from 200 nm to 260 nm becomes large, and the sterilization performance of the ultraviolet lamp tends to vary depending on the wavelength.
  • the value of (Fe 2 O 3 +TiO 2 ) ⁇ T 222 is preferably 0.2 or more, 0.3 or more, 0.4 or more, 0.5 or more, 0.6 or more, 0 .7 or greater, 0.8 or greater, 0.9 or greater, most preferably 1.0 or greater.
  • a small value of (Fe 2 O 3 +TiO 2 ) ⁇ T 222 means that the absorption of light by iron oxide and titanium oxide is large and the transmittance of the glass tube is low, or iron oxide is used to achieve high transmittance. and the content of titanium oxide is strictly limited. Glass tubes with low transmittance are not suitable for UV lamps.
  • TiO 2 and Fe 2 O 3 are components that color the glass, and therefore are preferably not contained. However, these components are also components contained as unavoidable impurities in, for example, the SiO 2 raw material. Therefore, TiO 2 and Fe 2 O 3 may be included in the glass as unavoidable impurities in consideration of the manufacturing cost even if the glass is not intended to be colored.
  • the content of TiO 2 is preferably 0.1% or less, 0.0001-0.08%, 0.0001-0.05%, 0.0005-0.04%, 0.0008- 0.03%, 0.001-0.02%, 0.001-0.01%, most preferably 0.003-0.005%. If the content of TiO 2 is too high, the absorption of ultraviolet rays increases and the transmittance is impaired, so the sterilization performance of the light source tends to decrease. On the other hand, if the content of TiO 2 is too low, the amount of mixing from glass raw materials and manufacturing equipment must be reduced, resulting in increased production costs. Furthermore, since it becomes difficult to recycle and use the waste glass, the load on the environment increases.
  • the content of Fe 2 O 3 is preferably 0-0.1%, 0-0.08%, 0-0.05%, 0.0001-0.04%, 0.0005-0% by mass. 0.03%, 0.0008-0.02%, 0.001-0.01%, most preferably 0.002-0.005%. If the content of Fe 2 O 3 is too high, the absorption of ultraviolet rays will increase and the transmittance will be impaired, so the sterilization performance of the light source will tend to decrease. On the other hand, if the content of Fe 2 O 3 is too small, the production cost will increase because it is necessary to reduce the amount of mixing from glass raw materials and manufacturing equipment. Furthermore, since it becomes difficult to recycle and use the waste glass, the load on the environment increases.
  • Iron absorbs different wavelengths of light depending on its valence.
  • trivalent iron easily absorbs light with a wavelength of 300 nm or less.
  • the mass ratio of bivalent iron oxide in iron oxide is preferably 0.05 or more, 0.1 or more, 0.2 or more, 0.3 or more, 0.4 or more, and most preferably 0.5 or more. is.
  • TiO 2 and Fe 2 O 3 can be added to the batch raw materials.
  • the total content and individual content of TiO 2 and Fe 2 O 3 are preferably 7% or less, 6% or less, more than 0 to 5%, 0.001 to 1%, 0.002% by mass. ⁇ 1%, most preferably 0.1-0.5%.
  • the outer diameter D1 at the thickness t1 of the thinnest part can be appropriately selected depending on the size of the ultraviolet lamp, but is preferably 4 to 70 mm, 10 to 50 mm, 15 to 40 mm, 15.5 to 38 mm, most preferably 16 to 35 mm. If the outer diameter D1 is too small, it becomes difficult to manufacture the ultraviolet lamp. On the other hand, if the outer diameter D1 is too large, it becomes difficult to handle as an ultraviolet lamp.
  • the inner diameter d1 at the thickness t1 of the thinnest portion is preferably 3.2 to 69.9 mm, 9.2 to 49.9 mm, 14.2 to 39.9 mm, most preferably 15.2 to 34.9 mm. If the inner diameter d1 is too small with respect to the outer diameter D1, the thickness of the glass is increased, so that the transmittance of the thin-walled portion is reduced and the sterilization performance of the ultraviolet lamp is reduced. On the other hand, if the inner diameter d1 is too large, the thickness of the glass tube becomes thin, so the transmittance improves, but the possibility of breakage also increases.
  • the inner diameter d1/outer diameter D1 is preferably 0.76 or more, 0.8 or more, 0.85 or more, 0.9 or more, 0.91 or more, 0.92 or more, 0.93 or more, 0.94 or more, 0.95 or more, 0.96 or more, 0.97 or more, 0.98 or more, most preferably 0.99 or more. Therefore, if the inner diameter d1/outer diameter D1 is too small, the thickness is too large or the outer diameter is too small to be suitable for manufacturing an ultraviolet lamp. On the other hand, the inner diameter d1 does not exceed the outer diameter D1, so the inner diameter d1/outer diameter D1 is always less than 1.
  • the thickness t2 of the end portion of the glass tube may be increased.
  • the edge thickness t2 is preferably 0.4 mm or more, 0.5 mm or more, 0.6 mm or more, 0.7 mm or more, and most preferably 0.8 mm or more.
  • the thickness t2 of the end portion of the glass tube may be made equal to that of the other portions.
  • the thickness t2 of the edge is preferably 0.4 mm or less, 0.3 mm or less, 0.2 mm or less, 0.1 mm or less, 0.09 mm or less, 0.08 mm or less, 0.07 mm or less, or 0.06 mm. Below, it is most preferably 0.05 mm or less.
  • the outer diameter D2 at the end thickness t2 is preferably 4 to 70 mm, 10 to 50 mm, 15 to 40 mm, 15.5 to 38 mm, most preferably 16 to 35 mm.
  • the outer diameter D2 can be appropriately selected according to the size of the ultraviolet lamp, but if the outer diameter D2 is too small, it becomes difficult to manufacture the ultraviolet lamp. On the other hand, if the outer diameter D2 is too large, it becomes difficult to handle as an ultraviolet lamp.
  • the inner diameter d2 at the end thickness t2 is preferably 3.2 to 69.9 mm, 8 to 49.9 mm, 13 to 39.9 mm, most preferably 14 to 34.9 mm.
  • the inner diameter d2 depends on the outer diameter D2 and the thickness. If priority is given to the workability of the ultraviolet lamp, it is preferable that the inner diameter d2 is appropriately small. However, if the inner diameter d2 is too small, the workability is lowered, and the sterilization performance as an ultraviolet lamp tends to be lowered. On the other hand, if the inner diameter d2 is too large, the thickness of the glass tube becomes thin, and although the transmittance is improved, the workability to an ultraviolet lamp is lowered and the possibility of breakage is increased.
  • D1/D2 which is the ratio of the outer diameter D1 at the thickness t1 of the thinnest portion to the outer diameter D2 at the thickness t2 of the end portion, is preferably 0.8 to 1.2, 0.85 to 1.15, 0.9-1.1, 0.91-1.09, 0.92-1.08, 0.93-1.07, 0.94-1.06, 0.95-1. 05, 0.96-1.04, most preferably 0.97-1.03. If this value is too far from 1, the glass tube will have portions with extremely different outer diameters, which may not only impair the workability into an ultraviolet lamp, but also make it difficult to handle as an ultraviolet lamp.
  • the glass tube of the present invention has a thickness t1 at the thinnest part.
  • D1/D2 which is the ratio of the outer diameter D1 at the end thickness t2 to the outer diameter D2 at the end thickness t2, is preferably 0.5 to 2.0, 0.6 to 1.9, 0.7 to 1.8, 0 .8-1.7, 0.9-1.6, most preferably 1.0-1.5.
  • the inner diameters of the glass tubes are relatively close to each other.
  • the ratio d1/d2 of the inner diameter d1 at the thickness t1 of the thinnest portion and the inner diameter d2 at the thickness t2 of the end portion is preferably 0.8 or more, 0.85 or more, 0.9 or more, or 0. 0.95 or greater, 0.96 or greater, 0.97 or greater, 0.98 or greater, 0.99 or greater, most preferably 1.00 or greater. If this value is too small, the thickness of the end portion is too thin, and the workability to an ultraviolet lamp tends to be lowered. On the other hand, if this value is too large, the end portion will be too thick, and it will take time to fabricate the thin portion.
  • the glass tube of the present invention has a thickness t1 at the thinnest part.
  • d1/d2 which is the ratio of the inner diameter d1 at the inner diameter d1 and the inner diameter d2 at the thickness t2 of the end portion, is preferably 0.5 to 2.0, 0.6 to 1.9, 0.7 to 1.8, 0.8 ⁇ 1.7, 0.9-1.6, most preferably 1.0-1.5.
  • the outer diameter tolerance on the same circumference is preferably 30 ⁇ m or less, 25 ⁇ m or less, 20 ⁇ m or less, and most preferably 15 ⁇ m or less. If the roundness of the outer surface is too large, the position of the glass tube will not be stable when the glass tube is heated by a burner flame and rotated for processing, resulting in uneven heating. Then, the easy-to-heat portion is maintained at a high temperature until the temperature of the difficult-to-heat portion is increased to a temperature suitable for processing. As a result, the amount of easily evaporated components in the glass composition, such as B 2 O 3 and Na 2 O, increases and the quality of the product deteriorates.
  • the tolerance of the outer diameter on the same circumference is preferably 1.5 mm or less, 1 mm or less, 0.5 mm or less, 0.1 mm or less, most preferably 0.1 mm or less. 03 mm or less.
  • the tolerance of the inner diameter on the same circumference is preferably 30 ⁇ m or less, 25 ⁇ m or less, 20 ⁇ m or less, and most preferably 15 ⁇ m or less. If the roundness of the inner surface is too large, the sealing with parts containing metal such as electrodes is likely to be defective during processing into an ultraviolet lamp, resulting in a decrease in efficiency.
  • the tolerance of the outer diameter on the same circumference is preferably 1.5 mm or less, 1 mm or less, 0.5 mm or less, 0.1 mm or less, most preferably 0.1 mm or less. 03 mm or less is preferable.
  • the outer surface Ra is preferably 0.01 ⁇ m or less, 0.005 ⁇ m or less, 0.003 ⁇ m or less, 0.001 ⁇ m or less, 0.0008 ⁇ m or less, and most preferably 0.0005 ⁇ m or less. If the Ra of the outer surface is too large, the light emitted from the ultraviolet lamp tends to scatter. This reduces the transmittance of the glass tube and reduces the sterilization performance of the ultraviolet lamp.
  • Ra of the inner surface is preferably 0.01 ⁇ m or less, 0.005 ⁇ m or less, 0.003 ⁇ m or less, 0.001 ⁇ m or less, 0.0008 ⁇ m or less, and most preferably 0.0005 ⁇ m or less. If the Ra of the inner surface is too large, the light emitted from the ultraviolet lamp tends to scatter. This reduces the transmittance of the glass tube and reduces the sterilization performance of the ultraviolet lamp.
  • the curvature of the tube is preferably 6.0 mm or less, more preferably 5.0 mm or less, still more preferably 4.0 mm or less. If the bending of the tube is too large, the position of the glass tube is not stable when the glass tube is heated by a burner flame and rotated for processing, resulting in uneven heating. Then, the easy-to-heat portion is maintained at a high temperature until the temperature of the difficult-to-heat portion is increased to a temperature suitable for processing. As a result, the amount of easily evaporated components in the glass composition, such as B 2 O 3 and Na 2 O, increases and the quality of the product deteriorates. Moreover, since the time required for processing becomes longer, the processing efficiency is lowered. In particular, since a glass tube having a thickness of 0.1 mm or less is likely to shrink due to surface tension when softened, bending of the glass tube greatly affects processing efficiency.
  • the thickness tolerance on the same circumference is preferably 30 ⁇ m or less, more preferably 20 ⁇ m or less, and even more preferably 15 ⁇ m or less. If the thickness tolerance on the same circumference is too large, the difference in the heat capacity of each part of the glass tube becomes large, and the temperature does not rise uniformly during processing by heating with a burner flame. While the portion having a large thickness and a large heat capacity is heated to a temperature suitable for processing, the portion having a small thickness and a small heat capacity is kept at a high temperature, and an easily evaporating component in the glass composition, such as B 2 O 3 , Na 2 O, etc. will evaporate in large amounts, and the quality of the product will deteriorate.
  • an easily evaporating component in the glass composition such as B 2 O 3 , Na 2 O, etc.
  • the machining efficiency is lowered because the machining takes a long time.
  • the tolerance of the thickness of the glass tube greatly affects processing efficiency.
  • the thickness tolerance on the same circumference is preferably 1.5 mm or less, 1 mm or less, 0.5 mm or less, 0.1 mm or less, and particularly 0.03 mm or less. .
  • the glass tube of the present invention is preferably soda-lime glass.
  • Soda-lime-based glass is a glass composition system used for window panes of buildings, vehicles, etc., and has the advantage of being excellent in weather resistance and relatively easy to manufacture.
  • the glass tube of the present invention has a glass composition of 50 to 85% by mass of SiO 2 , 0 to 20% by mass of Al 2 O 3 , 0 to 20% by mass of B 2 O 3 , and 0 to 10% of B 2 O 3 , Li 2 O + Na 2 O + K 2 . It preferably contains 5 to 30% O and 5 to 30% MgO+CaO+SrO+BaO. "MgO+CaO+SrO+BaO" is the total amount of MgO, CaO, SrO and BaO. The reason for limiting the content range of each component will be described. In the following description, “%” means “% by mass” unless otherwise specified.
  • SiO2 is one of the components that make up the network structure of glass.
  • the smaller the content of SiO2 the better the processability.
  • the content is too small, the weather resistance tends to decrease, the vitrification becomes difficult, and the coefficient of thermal expansion increases, resulting in thermal shock resistance. tend to deteriorate.
  • the higher the content of SiO2 the better the weather resistance. Devitrification easily occurs.
  • the content of SiO 2 is thus preferably 50-85%, 55-84%, 60-83%, 65-82%, 68-81%, 69-80%, in particular 70-79%.
  • Al 2 O 3 is one of the components forming the network structure of glass, and has the effect of improving weather resistance. If the content of Al 2 O 3 is too small, the weather resistance tends to deteriorate. On the other hand, if the Al 2 O 3 content is too high, the viscosity of the glass increases. Therefore, the content of Al 2 O 3 is preferably 0-20%, 0.5-15%, 0.6-10%, 0.7-8%, 0.8-7%, 0.9- 6%, especially 1.0 to 5%.
  • B 2 O 3 has the effect of lowering the viscosity of the glass and enhancing the meltability and workability. If the content of B 2 O 3 is too large, the glass tends to undergo phase separation, and the weather resistance tends to decrease. Therefore, the content of B 2 O 3 is preferably 0-10%, 0.01-9%, 0.02-8%, 0.03-7%, 0.04-6%, 0.04- 5%, especially 0.05 to 4%.
  • Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O which are alkali metal oxides (R 2 O), are one of the components that cut the network structure of the glass, and lower the viscosity of the glass to improve workability and meltability. It has the effect of enhancing sexuality.
  • the lower limit range of the content of Li 2 O + Na 2 O + K 2 O is preferably 5% or more, 6% or more, 7% or more, 8% or more, 9% or more, 10% or more, 11% or more, 12% or more, 12% or more. .5% or more, especially 13% or more.
  • the upper limit range of the content of Li 2 O + Na 2 O + K 2 O is preferably 30% or less, 25% or less, 23% or less, 20% or less, 19.5% or less, 19% or less, 18.5% or less. , in particular below 18%.
  • Li 2 O has the effect of lowering the viscosity of the glass and improving the workability and meltability.
  • Li 2 O has the highest effect of reducing the viscosity of glass, followed by Na 2 O and K 2 O in that order.
  • the upper limit of the content of Li 2 O is preferably 30% or less, 25% or less, 20% or less, 15% or less, 10% or less, 9% or less, 8% or less, 7% or less, 6% or less, In particular, it is 5% or less.
  • the content of Li 2 O is 6% or less, devitrification hardly occurs.
  • the lower limit of the content of Li 2 O is preferably 0.1% or more, 0.2% or more, 0.3% or more, 0.4% or more, 0.5% or more, 0 .6% or more, 0.7% or more, 0.8% or more, 0.9% or more, especially 1.0% or more.
  • the upper limit of the Li 2 O content is preferably 1% or less, 0.9% or less, 0.8% or less, 0.7% or less, 0.6% or less, and 0.5%. % or less, 0.4% or less, 0.3% or less, 0.2% or less, 0.1% or less, 0.05% or less, 0.01% or less, and particularly preferably not contained.
  • Na 2 O like Li 2 O, has the effect of lowering the viscosity of the glass and improving the workability and meltability. Moreover, when the content of Na 2 O is too small, the devitrification resistance may be lowered. On the other hand, if the content of Na 2 O is too large, the weather resistance tends to decrease. Therefore, the upper limit of the content of Na 2 O is preferably 30% or less, 25% or less, 20% or less, 19% or less, 18.5% or less, 18.3% or less, 18% or less, 17.9% 17.5% or less, 17% or less, 16.5% or less, particularly 16% or less.
  • the lower limit of the content of Na 2 O is preferably 0.1% or more and 0.5% or more, 1% or more, 2% or more, 3% or more, 4% or more, 4.5% 5% or more, 5.5% or more, particularly 6% or more.
  • K 2 O has the effect of lowering the viscosity of the glass and improving the workability and meltability, although the effect is not as great as that of Li 2 O and Na 2 O.
  • the content of K 2 O is too large, the weather resistance tends to deteriorate.
  • the K 2 O content is too small, the devitrification resistance may be lowered. Therefore, the upper limit of the K 2 O content is preferably 30% or less, 25% or less, 20% or less, 15% or less, 10% or less, 9% or less, 8% or less, 7% or less, 6% or less, 5.5% or less, especially 5% or less.
  • the lower limit of the K 2 O content is preferably 0.01% or more, 0.05%, 0.1%, 0.3%, 0.5%, 0.6% or more , 0.7% or more, 0.8% or more, 0.9% or more, especially 1.0% or more.
  • MgO, CaO, SrO and BaO which are alkaline earth metal oxides (R'O), are, like alkali metal oxides (R 2 O), one of the components that cut the network structure of glass. has the effect of lowering the viscosity of It is also a component that affects weather resistance. If the content of MgO+CaO+SrO+BaO is too high, not only the devitrification resistance tends to decrease, but also the weather resistance tends to decrease.
  • the content of MgO + CaO + SrO + BaO is preferably 5 to 30%, 5.5 to 25%, 5.3 to 20%, 5.5 to 15%, 5.8 to 13%, 6.5 to 12%, 6.6-11%, 6.7-10.8%, 6.8-10.5%, 6.9-10.3%, especially 7-10%.
  • BaO has the highest effect in reducing the viscosity of glass, followed by SrO, CaO, and MgO, in that order. Therefore, when focusing on workability, the content relationships among alkaline earth metal oxides are MgO ⁇ CaO (particularly MgO ⁇ CaO), MgO ⁇ SrO (particularly MgO ⁇ SrO), BaO), CaO ⁇ SrO (especially CaO ⁇ SrO), CaO ⁇ BaO (especially CaO ⁇ BaO), SrO ⁇ BaO (especially SrO ⁇ BaO), more preferably MgO ⁇ CaO ⁇ SrO ⁇ BaO, MgO ⁇ CaO ⁇ SrO ⁇ BaO is more preferable.
  • MgO is a component that has the effect of lowering the viscosity of glass. If the MgO content is too low, the viscosity of the glass increases, and if the MgO content is too high, not only is the devitrification resistance lowered, but also the weather resistance tends to be lowered. Therefore, the content of MgO is preferably 0 to 30%, more than 0 to 25%, 0.001 to 20%, 0.005 to 15%, 0.01 to 10%, 0.05 to 9%, 0 0.08-8%, 0.1-7%, 0.2-6%, 0.3-5%, 0.4-4.5%, especially 0.5-4%.
  • CaO like MgO, is a component that lowers the viscosity of glass, and as mentioned above, the effect of lowering viscosity is higher than that of MgO. If the CaO content is too low, the viscosity of the glass increases, and if the CaO content is too high, not only the devitrification resistance is lowered, but also the weather resistance tends to be lowered. Therefore, the content of CaO is preferably 0 to 30%, more than 0 to 25%, 0.001 to 20%, 0.005 to 15%, 0.01 to 13%, 0.05 to 12%, 0 .1-11%, 0.5-10%, 0.6-9%, 0.7-8%, 0.8-7%, 0.9-6%, especially 1.0-5% .
  • SrO like MgO and CaO, is a component that lowers the viscosity of glass, and as described above, the effect of lowering viscosity is higher than that of MgO and CaO. If the content of SrO is too small, the viscosity of the glass increases, and if the content of SrO is too large, not only the devitrification resistance is lowered, but also the weather resistance tends to be lowered.
  • the content of SrO is preferably 0 to 30%, more than 0 to 25%, 0.001 to 20%, 0.005 to 15%, 0.01 to 13%, 0.05 to 12%, 0 .1-11%, 0.5-10%, 0.6-9%, 0.7-8%, 0.8-7%, 0.9-6%, especially 1.0-5% .
  • BaO like MgO, CaO, and SrO, is a component that lowers the viscosity of glass, and as mentioned above, its viscosity lowering effect is higher than that of MgO, CaO, and SrO. If the content of BaO is too low, the viscosity of the glass increases, and if the content of BaO is too high, not only the resistance to devitrification but also the weather resistance tends to deteriorate. On the other hand, if the BaO content is too high, carbonates or sulfates tend to precipitate, and hydrolysis resistance tends to decrease.
  • the content of BaO is preferably 0 to 30%, 0 to 1%, 0 to 0.9%, 0 to 0.8%, 0 to 0.7%, 0 to 0.6%, 0 to 0.5%, 0-0.4%, 0-0.3%, 0-0.2%, 0-0.1%, 0-0.01%, 0-0.01%, especially 0 ⁇ 0.001%.
  • Suitable contents of TiO 2 and Fe 2 O 3 are as described above.
  • ZrO2 is a component that enhances alkali resistance. However, if the content of ZrO 2 is too high, the viscosity of the glass increases and the devitrification resistance tends to decrease. Therefore, the content of ZrO 2 is preferably 0-3%, 0-2.5%, 0-2%, 0-1.5%, 0.1-0.8%, especially 0.2-0. .6%.
  • ZnO has the effect of lowering the viscosity of glass. However, when the content of ZnO is too high, the weather resistance is lowered.
  • the content of ZnO is therefore preferably 0-4%, 0-1%, especially 0-0.01%.
  • F, Cl, Sb 2 O 3 , SnO 2 , SO 3 and the like may be introduced as a clarifier.
  • the total content and individual content of these refining agents is preferably 5% or less, 1% or less, 0.5% or less, in particular 0.3% or less. Even if Cl is not added as a refining agent, Cl may be contained in the glass as an impurity contained in batch materials. If the Cl content is too high, white defects tend to occur during heat processing. Therefore, the Cl content is preferably 0.1% or less, 0.05% or less, 0.01% or less, 0.005% or less, and particularly 0.04% or less.
  • components such as H 2 , CO 2 , CO, H 2 O, He, Ne, Ar, and N 2 may be introduced up to 0.1% each.
  • the amount of mixed noble metal elements such as Pt, Rh, and Au is preferably 500 ppm or less, more preferably 300 ppm or less.
  • the glass tube of the present invention is preferably borosilicate glass.
  • Borosilicate glass is a glass composition system used for glass for physicochemical containers and pharmaceutical containers, and is inferior to soda-lime glass in productivity, but has excellent weather resistance.
  • the glass tube of the present invention has, as a glass composition, SiO 2 60 to 85%, Al 2 O 3 0 to 15%, B 2 O 3 3 to 20%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 3 to 15 in mass %. %, and MgO+CaO+SrO+BaO 0-10%. The reason for limiting the content range of each component will be described. In the following description, "%” means “% by mass” unless otherwise specified.
  • SiO2 is one of the components that make up the network structure of glass.
  • the smaller the content of SiO2 the better the workability. However, if the content is too small, the hydrolysis resistance tends to decrease, vitrification becomes difficult, and the coefficient of thermal expansion increases. Thermal shock resistance tends to decrease.
  • the higher the content of SiO2 the better the weather resistance. Devitrification easily occurs.
  • the content of SiO 2 is thus preferably 60-85%, 65-80%, 66-79%, 67-78%, 68-77%, 69-76%, in particular 70-75%.
  • Al 2 O 3 is one of the components constituting the network structure of glass, and has the effect of improving hydrolysis resistance. If the content of Al 2 O 3 is too small, the hydrolysis resistance tends to decrease. On the other hand, if the Al 2 O 3 content is too high, the viscosity of the glass increases. Therefore, the content of Al 2 O 3 is preferably 0-15%, 1-12%, 2-11%, 3-10%, 3.5-9%, 3.9-8.5%, 4 at ⁇ 8%, 4.1-7.9%, 4.2-7.8%, 4.3-7.7%, 4.4-7.6%, especially 4.5-7.5% be.
  • B 2 O 3 has the effect of lowering the viscosity of the glass and improving the meltability and workability. If the content of B 2 O 3 is too large, the glass tends to undergo phase separation, and the weather resistance tends to decrease. Thus, the content of B 2 O 3 is preferably 3-20%, 5-18%, 6-16%, 7-15%, 8-14%, 9-13%, especially 10-12%. .
  • Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O which are alkali metal oxides (R 2 O)
  • R 2 O alkali metal oxides
  • the content of Li 2 O+Na 2 O+K 2 O is preferably 3 to 15%, preferably 3.5 to 14%, 4 to 13%, 4.5 to 12.5%, 5 to 12%, 5 .5-11.5%, 5.6-11% or more, 5.7-10.5%, 5.8-10%, 5.9-9.5%, 6-9%, 6.1- 8.9%, 6.2-8.8%, 6.3-8.7%, 6.4-8.6%, especially 6.5-8.5%.
  • Li 2 O has the highest effect of reducing the viscosity of glass, followed by Na 2 O and K 2 O in that order. Therefore, from the viewpoint of reducing the viscosity of the glass, the relationship of the content of the alkali metal oxide is preferably Li 2 O ⁇ Na 2 O ⁇ K 2 O, Li 2 O ⁇ Na 2 O>K 2 O or Li 2 O >Na 2 O ⁇ K 2 O, especially Li 2 O>Na 2 O>K 2 O. Moreover, if the proportion of K 2 O in the alkali metal oxide is too high, it becomes difficult to achieve both weather resistance and workability. Therefore, Na 2 O>K 2 O is preferable from the viewpoint of achieving both weather resistance and workability.
  • the relationship of the alkali metal oxide content is preferably Na 2 O>Li 2 O. Further, the effect of improving devitrification resistance is the highest with K 2 O, followed by Na 2 O and Li 2 O in that order. From the viewpoint of emphasizing both weather resistance and devitrification resistance, preferably Li 2 O ⁇ Na 2 O ⁇ K 2 O, Li 2 O ⁇ K 2 O>Na 2 O or Li 2 O>Na 2 O ⁇ K 2 O, especially Li 2 O>K 2 O>Na 2 O.
  • Li 2 O has the effect of lowering the viscosity of the glass and improving the workability and meltability.
  • Li 2 O has the highest effect of reducing the viscosity of glass, followed by Na 2 O and K 2 O in that order.
  • the content of Li 2 O is preferably 0 to 6%, 0 to 5.5%, 0 to 5%, 0 to 4.5%, 0 to 4%, 0 to 3.5%, 0 to 3.4%, 0-3.3%, 0-3.2%, 0-3.1%, 0-3%, 0-2.9%, 0-2.8%, especially 0-2. 7%.
  • the content of Li 2 O is 3% or less, devitrification hardly occurs.
  • Na 2 O like Li 2 O, has the effect of lowering the viscosity of the glass and improving the workability and meltability. Moreover, when the content of Na 2 O is too small, the devitrification resistance may be lowered. On the other hand, if the content of Na 2 O is too large, the weather resistance tends to decrease. Therefore, the content of Na 2 O is preferably 0 to 12%, 0 to 10%, 0 to 9%, 0 to 8.5%, 0 to 8.3%, 0 to 8.2%, 0 to 8.1%, 0-8%, 0-7.9%, 0-7.8%, 0-7.7%, 0-7.6%, especially 0-7.5%.
  • K 2 O has the effect of lowering the viscosity of the glass and improving the workability and meltability, although the effect is not as great as that of Li 2 O and Na 2 O.
  • the content of K 2 O is preferably 0-5%, 0-4%, 0-3.8%, 0-3.7%, 0-3.6%, 0-3.5%, 0-3.3%, 0-3.1%, 0-3%, especially 0-3%.
  • MgO, CaO, SrO and BaO which are alkaline earth metal oxides (R'O), are, like alkali metal oxides, one of the components that cut the network structure of the glass and reduce the viscosity of the glass. There is also an effect. It is also a component that affects weather resistance. If the content of MgO+CaO+SrO+BaO is too large, not only the weather resistance tends to deteriorate, but also the devitrification resistance tends to deteriorate.
  • the content of MgO + CaO + SrO + BaO is preferably 0 to 10%, more than 0 to 9%, 0.01 to 8%, 0.0.05 to 7%, 0.1 to 6%, 0.15 to 5% , 0.2-4%, 0.25-3%, 0.3-2.9%, 0.35-2.8%, 0.4-2.7%, 0.45-2.6% , in particular 0.5 to 2.5%.
  • BaO has the highest effect in reducing the viscosity of glass, followed by SrO, CaO, and MgO, in that order. Therefore, when focusing on workability, the content relationships among alkaline earth metal oxides are MgO ⁇ CaO (particularly MgO ⁇ CaO), MgO ⁇ SrO (particularly MgO ⁇ SrO), BaO), CaO ⁇ SrO (especially CaO ⁇ SrO), CaO ⁇ BaO (especially CaO ⁇ BaO), SrO ⁇ BaO (especially SrO ⁇ BaO), more preferably MgO ⁇ CaO ⁇ SrO ⁇ BaO, MgO ⁇ CaO ⁇ SrO ⁇ BaO is more preferable.
  • MgO is a component that cuts the network structure of the glass and reduces the viscosity of the glass.
  • the content of MgO is preferably 0 to 10%, 0 to 8%, 0 to 5%, 0 to 3%, 0 to 1%, 0 to 0.9%, 0 to 0.8%, 0 ⁇ 0.7%, 0-0.6%, 0-0.5%, 0-0.4%, 0-0.3%, 0-0.2%, especially 0-0.1% .
  • 0.01% or more of MgO may be introduced.
  • CaO like MgO, is a component that reduces the viscosity of glass.
  • the CaO content is preferably greater than 0 to 10%, 0.01 to 10%, 0.05 to 9%, 0.1 to 8%, 0.15 to 7%, 0.2 to 6% , 0.25-5%, 0.3-4.5%, 0.35-4%, 0.4-3.5%, 0.45-3%, especially 0.5-2.5% be.
  • the content of SrO is preferably 0-5%, 0-4%, 0-3%, 0-2%, 0-1%, 0-0.5%, 0-0.4%, 0-0 .3%, 0-0.2%, 0-0.1%, 0-0.01%, 0-0.01%, especially 0-0.001%. If the SrO content is too high, weather resistance and devitrification resistance tend to deteriorate.
  • the content of BaO is preferably 0-5%, 0-4.5%, 0-4%, 0-3.5%, 0-3%, 0-2.5%, 0-2%, 0 ⁇ 1.9%, 0-1.8%, 0-1.7%, 0-1.6%, especially 0-1.5%. If the BaO content is too high, the weather resistance and devitrification resistance tend to deteriorate.
  • ZrO2 is a component that enhances weather resistance. However, if the content of ZrO 2 is too high, the viscosity of the glass increases and the devitrification resistance tends to decrease. Therefore, the content of ZrO 2 is preferably 0-3%, 0-2.5%, 0-2%, 0-1.5%, 0.1-0.8%, especially 0.2-0. .6%.
  • ZnO has the effect of lowering the viscosity of glass. However, if the ZnO content is too high, it adversely affects the weather resistance.
  • the content of ZnO is therefore preferably 0-4%, 0-1%, especially 0-0.01%.
  • F, Cl, Sb 2 O 3 , SnO 2 , SO 3 and the like may be introduced as a clarifier.
  • the total content and individual content of these refining agents is preferably 5% or less, 1% or less, 0.5% or less, in particular 0.3% or less. Even if Cl is not added as a refining agent, Cl may be contained in the glass as an impurity contained in batch materials. If the Cl content is too high, white defects tend to occur during heat processing. Therefore, the Cl content is preferably 0.1% or less, 0.05% or less, 0.01% or less, 0.005% or less, and particularly 0.04% or less.
  • components such as H 2 , CO 2 , CO, H 2 O, He, Ne, Ar, and N 2 may be introduced up to 0.1% each.
  • the amount of mixed noble metal elements such as Pt, Rh, and Au is preferably 500 ppm or less, more preferably 300 ppm or less.
  • the maximum long side of foreign matter generated on the glass surface after the test in a high-speed accelerated life test (HAST) at a temperature of 121° C., a relative humidity of 85%, and a test time of 24 hours is preferably 100 ⁇ m or less. , more preferably 50 ⁇ m or less, 30 ⁇ m or less, particularly 10 ⁇ m or less.
  • Highly Accelerated Life Testing refers to the following tests. (1) A glass tube having a surface area of 16 cm 2 and mirror-polished on the cut surface, or a glass sample having the same composition as the glass tube processed to dimensions of 20 mm ⁇ 35 mm ⁇ 2.00 mm and subjected to mirror polishing. prepare. (2) An accelerated test is performed at a temperature of 121° C., a relative humidity of 85%, and a test time of 24 hours using a test apparatus manufactured by Hirayama Seisakusho. (3) Observe the sample after the accelerated test using a digital microscope manufactured by Keyence Corporation, and measure the maximum long side of the foreign matter generated on the glass surface.
  • the working point is preferably 1300°C or lower, 1260°C or lower, 1240°C or lower, 1220°C or lower, 1200°C or lower, especially 1180°C or lower. If the working point becomes higher, the processing temperature becomes higher when the glass tube is processed into the ultraviolet lamp, and the evaporation of the alkaline components contained in the glass increases significantly. Since the evaporated alkaline component adheres to the inner wall of the glass tube, it may cause defects in the processed ultraviolet lamp.
  • the “working point” refers to the temperature at which the viscosity of the glass becomes 10 4.0 dPa ⁇ s.
  • the glass tube of the present invention can be subjected to chemical strengthening treatment (ion exchange treatment) to form a compressive stress layer on its surface.
  • chemical strengthening treatment ion exchange treatment
  • the compressive stress value of the compressive stress layer formed when chemical strengthening treatment is performed by immersing it in KNO 3 molten salt at 475 ° C. for 7 hours is preferably 100 MPa or more, preferably 200 MPa. 300 MPa or more is particularly preferable.
  • the compressive stress value and stress depth of the compressive stress layer can be measured as follows. First, both surfaces of the sample are mirror-polished, and then chemically strengthened by immersing it in KNO3 molten salt at 475°C for 7 hours. Subsequently, the surface of the sample is washed, and the compressive stress value and stress depth are calculated from the number of interference fringes and their intervals observed using a surface stress meter (FSM-6000 manufactured by Orihara Seisakusho Co., Ltd.). For the calculation, the sample has a refractive index of 1.50 and a photoelastic constant of 29.5 [(nm/cm)/MPa]. Although the glass composition in the glass surface layer differs microscopically before and after the chemical strengthening treatment, the glass composition as a whole does not substantially differ.
  • the raw materials for glass are blended so as to have a predetermined glass composition to produce a batch.
  • the batch is continuously put into a melting kiln at 1550 to 1700° C. for melting and fining, and then air is blown out from the tip of the refractory while winding the resulting molten glass around a rotating refractory. while pulling out the glass tubularly from the tip of the refractory.
  • a glass tube is obtained by cutting the pulled-out tubular glass into a predetermined length.
  • the glass tube thus obtained is used for the production of ultraviolet lamps.
  • the glass tube of the present invention is not limited to the Danner method, and may be produced by other methods (eg, bellows method, downdraw method, redraw method).
  • the glass tube of the present invention may be processed in advance to have an outer diameter and an inner diameter that match the parts of the electrodes in order to facilitate the sealing of parts containing metal such as electrodes.
  • the processing method is not particularly limited, but for example, the part to be processed is heated with a burner flame, a jig for shaping is applied to the softened glass, the desired outer diameter and inner diameter are obtained, and then unnecessary parts are cut with a cutter.
  • a glass tube suitable for sealing can be obtained by adjusting the shape of the end portion with a burner flame. Either this process or the process of reducing the thickness of the glass tube, which will be described later, may be performed first.
  • the immersion time may be appropriately selected according to the composition of the glass and the concentration of the mixed solution.
  • a chemically strengthened glass tube can be obtained by immersing the glass tube in KNO3 molten salt for ion exchange.
  • the glass tube of the present invention may have a coating on its inner surface and/or outer surface.
  • coatings include inorganic coatings such as fluorine, silicon, and surfactants, and organic coatings.
  • Table 1 shows Examples 1 and 2 of the present invention and Comparative Example. "N.A.” in the table means unmeasured.
  • Example 2 Each sample was prepared as follows. First, a glass tube manufactured by the Danner method was immersed in the mixed solution so as to have the glass composition shown in the table. In Example 1, the sample was immersed for 130 minutes in a mixed solution prepared to have a hydrofluoric acid concentration of 5 mol/L and a hydrochloric acid concentration of 2 mol/L. In Example 2, the sample was immersed for 70 minutes in a mixed solution prepared to have a hydrofluoric acid concentration of 7.5 mol/L and a hydrochloric acid concentration of 3 mol/L. After that, it was processed into a shape necessary for measurement and subjected to various evaluations. The results are shown in the table.
  • outer diameter was measured at three points on the same circumference using a vernier caliper, and the average value is shown.
  • the thickness was measured at three different points on the same sample using a dial gauge, and the average value is shown.
  • the inner diameter indicates a value obtained by subtracting twice the average thickness from the average outer diameter.
  • the thickness of the thinnest portion of the thin portion can be measured as follows.
  • the glass tube is cut lengthwise and the dial gauge is moved while measuring the thickness from one end to the opposite end. is t1.
  • the minimum value of the thickness when the glass tube is rotated once in the circumferential direction while measuring the thickness is t1.
  • An instrument or device for measuring thickness can be appropriately used that has appropriate accuracy.
  • a glass tube with a length of 1000 mm is placed on two rollers placed at an interval of 1000 mm, and a dial gauge is used to read the maximum and minimum values during one rotation of the tube. Half of the difference between the maximum value and the minimum value was defined as the bending of the glass tube.
  • the outer diameter tolerance is measured according to the following procedure. Place the glass tube on a flat desk or table, and measure the outer diameter at any one point. After that, without moving the measuring instrument or measuring device, rotate the glass tube so that the position of the end of the tube does not shift, and measure the outer diameter.
  • the tolerance was defined as the difference between the maximum and minimum values measured at at least three points.
  • Inner diameter tolerance is measured according to the following procedure. Place the glass tube on a flat desk or table, and measure the inner diameter at any one point. Thereafter, the inside diameter is measured by rotating the glass tube so that the ends of the tube are not displaced without moving the measuring instrument or measuring device. The tolerance was defined as the difference between the maximum and minimum values measured at at least three points.
  • the thickness tolerance is measured according to the following procedure. Place the glass tube on a flat desk or table, and measure the thickness at any one point. After that, without moving the measuring instrument or measuring device, the thickness of the glass tube is measured by rotating the glass tube so that the positions of the ends of the tube are not shifted.
  • the tolerance was defined as the difference between the maximum and minimum values measured at at least three points.
  • the Ra of the outer surface can be measured by a surfcoder that scans a stylus, a laser microscope, a white light interferometer, an AFM, etc.
  • the distance for measurement is preferably about 5 ⁇ m.
  • the Ra of the inner surface can be measured by a surfcoder that scans a stylus, a laser microscope, a white light interferometer, an AFM, etc.
  • the distance for measurement is preferably about 5 ⁇ m.
  • the strain point Ps is obtained by a fiber drawing method conforming to ASTM C336.
  • the annealing point Ta and softening point Ts are determined by the fiber drawing method according to ASTM C388.
  • the working point (the temperature at which the viscosity of the glass becomes 10 4.0 dPa ⁇ s) and the temperature at which the high-temperature viscosity becomes 10 3.0 dPa ⁇ s were determined by the platinum ball pull-up method.
  • the weather resistance test was conducted in accordance with the high speed accelerated life test (HAST). The detailed test procedure is as described above.
  • the spectral transmittance was evaluated using JASCO's V-670.
  • the measurement conditions are as follows. Measurement range: 200 nm to 800 nm, data acquisition interval: 1 nm, ultraviolet/visible band width: 5.0 nm, near-infrared band width: 20.0 nm, response: medium, scanning speed: 200 nm/min, integrating sphere unit use. In addition, the glass tube was cut in half and used for the measurement.
  • the coefficient of linear thermal expansion was measured in a temperature range of 20 to 300°C with a dillatometer using a rod-shaped glass of about 5mm ⁇ x 20mm as a measurement sample.
  • FIG. 5 shows data of transmittance curves at wavelengths of 200 nm to 800 nm according to Examples 1 and 2.
  • the transmittance curve for a thickness of 0.17 mm is data for Example 1
  • the transmittance curve for a thickness of 0.05 mm is data for Example 2.
  • T222 ⁇ (Fe 2 O 3 +TiO 2 ) was large, so the transmittance in the deep ultraviolet region was high.
  • T222 ⁇ (Fe 2 O 3 +TiO 2 ) was small, so the transmittance in the deep ultraviolet region was low.
  • the glass tube of the present invention is suitable as a protective material for deep ultraviolet light source devices. It can also be used as storage containers for solids, liquids, and gases.

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Abstract

本発明のガラス管は、厚みが0.4mm以下である薄肉部を含むガラス管であって、薄肉部の中で最も薄い最薄部の厚みをt1[mm]、最薄部の厚みt1換算での波長222nmの分光透過率をT222[%]、最薄部の外径をD1[mm]、最薄部の内径をd1[mm]、ガラスに含まれる酸化鉄と酸化チタンの合量をFe2O3+TiO2[質量%]とした時に、d1/D1が0.76以上であり、且つ(Fe2O3+TiO2)×T222の値が0.2以上であることを特徴とする。

Description

ガラス管
 本発明は、紫外線透過率の高いガラス管に関する。
 深紫外域(例えば、波長200~350nm)において高い出力を有する光源が開発されており、医療現場における殺菌用の紫外線ランプや磁気記録媒体への書き込み装置等に用いられている。
 深紫外域の透過率が高いガラスの代表例としては、石英ガラスが挙げられる。しかし、石英ガラスは、線熱膨張係数が低いため、光源として使用するために電極等の金属を含む部品と封着する際に、部品との熱膨張係数差が大きくなり、紫外線ランプの端部を封止できないという問題がある。
 このような事情から、現在は、例えば特許文献1、2に記載のガラスが用いられている。
国際公開第2016/194780号 特許第5847998号公報
 光源の保護に使用されているガラスの深紫外域の透過率が高い程、光源の殺菌性能が向上する。例えば、殺菌用途の紫外線ランプの外筒に用いられるガラス管の透過率が高い程、殺菌力が高くなり、殺菌に要する時間を短縮することができる。
 従来のガラス管では、深紫外域での透過率を高めるため、酸化ホウ素を多く含有するガラスが採択されることが多かった。しかし、これらのガラスは、一般的なホウケイ酸ガラスやソーダ石灰ガラスと比較すると耐候性が低く、紫外紫外線ランプの短寿命化を招くという問題があった。
 一方、耐候性が高いホウケイ酸ガラスやソーダ石灰ガラスでは、FeやTiO等のガラス中の不純物によって紫外線が吸収されるため、光源の殺菌性能が低くなってしまうという問題があった。また、特許文献1、2に記載のガラスについても、FeやTiO等のガラス中の不純物が紫外線を吸収してしまう。このため、上記の外筒に使用するためには、高純度原料の使用や製造方法の工夫等によって、不純物を低減しなければならない。
 そこで、本発明の技術的課題は、上記事情に鑑み、深紫外域での透過率が高いガラス管を得ることである。
 本発明者は、鋭意検討を行った結果、深紫外線光源デバイスに用いられるガラス管に厚みの薄い領域を設けることにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明として提案するものである。すなわち、本発明のガラス管は、厚みが0.4mm以下である薄肉部を含むガラス管であって、薄肉部の中で最も薄い最薄部の厚みをt1[mm]、最薄部の厚みt1換算での波長222nmの分光透過率をT222[%]、最薄部の外径をD1[mm]、最薄部の内径をd1[mm]、ガラスに含まれる酸化鉄と酸化チタンの合量をFe+TiO[質量%]とした時に、d1/D1が0.76以上であり、且つ(Fe+TiO)×T222の値が0.2以上であることを特徴とする。ガラス管に薄肉部を設けることにより、FeやTiO等の不純物による紫外線の吸収が軽減されるため、深紫外域での高い透過率を達成することが可能になる。「(Fe+TiO)×T222」は、波長222nmにおけるガラスの分光透過率と、ガラスに含まれる酸化鉄と酸化チタンの合量との積を意味している。なお、ガラス中のFeは、三価の酸化鉄と二価の酸化鉄の双方を含み得るが、ここでは二価の酸化鉄は三価の酸化鉄に換算した上で取り扱うものとする。
 また、本発明のガラス管では、最薄部の厚みt1[mm]が0.2mm以下であることが好ましい
 また、本発明のガラス管では、Fe+TiOの合量が0.002~0.1質量%、Feの含有量が0~0.05質量%、TiOの含有量が0~0.05質量%であることが好ましい
 また、本発明のガラス管では、最薄部の厚みt1換算での波長222nmの分光透過率が30%以上であることが好ましい。
 また、本発明のガラス管では、最薄部の厚みt1換算での波長230nmの分光透過率が40%以上であることが好ましい。
 また、本発明のガラス管では、最薄部の厚みt1換算での波長200nmの分光透過率(%)をT200、最薄部の厚みt1換算での波長260nmの分光透過率(%)をT260とした場合、T200/T260が0.3以上であることが好ましい。
 また、本発明のガラス管では、ガラス管の曲がりが6.0mm以下であることが好ましい。
 また、本発明のガラス管では、最薄部の厚みt1の公差が30μm以下であることが好ましい。
 また、本発明のガラス管では、最薄部の外径D1と端部の外径D2の比D1/D2が0.8以上であることが好ましい。
 また、本発明のガラス管では、最薄部の内径d1と端部における内径d2の比d1/d2が0.8以上であることが好ましい。
 また、本発明のガラス管では、外径の公差が30μm以下であることが好ましい。
 また、本発明のガラス管では、内径の公差が30μm以下であることが好ましい。
 また、本発明のガラス管では、外表面のRaが0.01μm以下であることが好ましい。
 また、本発明のガラス管では、内表面のRaが0.01μm以下であることが好ましい。
 また、本発明のガラス管では、最薄部の厚みt1が0.1mm未満であることが好ましい。
 また、本発明のガラス管では、温度121℃、相対湿度85%、試験時間24時間の高速加速寿命試験(HAST)を行った時、ガラス表面に発生する異物の最大の長辺が100μm以下であることが好ましい。
 また、本発明のガラス管では、20~300℃の温度範囲における線熱膨張係数が30×10-7/℃~100×10-7/℃であることが好ましい。
 また、本発明のガラス管では、高温粘度104.0dPa・sになる温度が1300℃以下であることが好ましい。
 また、本発明のガラス管では、液相粘度が104.8dPa・s以上であることが好ましい。
 また、本発明のガラス管では、475℃に昇温した硝酸カリウム(KNO)溶融塩に7時間浸漬させた場合に、表面に形成される圧縮応力値が200MPa以上になることが好ましい。
 また、本発明の深紫外線用紫外線ランプは、上記のガラス管を外筒とすることが好ましい。
本発明の実施形態の一例を示す長さ方向の断面概略図である。また最薄部の厚みt1、最薄部の厚み外径D1、最薄部の厚み内径d1、端部の厚みt2、端部の外径D2、端部の内径d2を示す厚み方向の断面概略図である。 本発明の実施形態の一例を示す長さ方向の断面概略図である。この実施形態では、端部付近から薄肉部に向かって一定でない傾斜で内径が大きくなる構造が形成されている。 本発明の実施形態の一例を示す長さ方向の断面概略図である。この実施形態では、端部付近から薄肉部に向かって一定の傾斜で内径が大きくなる構造が形成されている。 本発明の実施形態の一例を示す厚み方向の断面概略図である。この実施形態では、同一円周上で厚みが異なる構造が形成されている。 実施例1、2に係る波長200nm~800nmの透過率曲線で示したデータである。なお、厚み0.17mmの透過率曲線が実施例1のデータ、厚み0.05mmの透過率曲線が実施例2のデータである。
 本発明のガラス管は、厚みが0.4mm以下となる薄肉部を含む。本発明のガラス管は、図1に示すように、ガラス管全体の厚みが0.4mm以下、つまりガラス管全体が薄肉部を構成することが好ましい。これにより、ガラス管の透過率が高くなり、紫外線ランプとしての殺菌性能が向上する。また、本発明のガラス管は、図2、3に示すように、ガラス管の端部の厚みが厚く、薄肉部に向かって厚みが一定、或いは一定でない傾斜で減少して薄くなることも好ましい。これにより、紫外線ランプの殺菌性能と電極等の部品の封着し易さを両立することができる。更に、本発明のガラス管は、円周方向の一部分のみ、例えば図4に示すように、円周の半分のみを薄くしてもよい。これにより、特定の領域からのみ紫外線を取り出して利用することができる。結果として、意図しない方向に紫外線が照射されることによって、人体に悪影響が及ぶリスクを低減することができる。
 図2~4のように厚みが異なる部分を有するガラス管については、例えばガラス管の所望の部分をフッ化水素酸等に浸食され難い性質を有する材料、例えばパラフィン、樹脂、無機膜等によって保護した上で、フッ化水素酸等に浸漬することで厚みの異なるガラス管を得ることができる。他にも、フッ化水素酸等を部分的に接触させないようにガラス管の一部をフッ化水素酸等に浸漬することでも厚みの異なるガラス管を得ることができる。
 本発明の図1のような実施形態のガラス管において、平均厚みは、好ましくは0.4mm以下、0.001~0.4mm、より好ましくは0.005~0.3mm、より好ましくは0.01~0.2mm、更に好ましくは0.02~0.1mm、0.03~0.1mm未満、最も好ましくは0.04~0.005mmである。平均厚みが厚過ぎると、深紫外域の透過率が低下し易くなる。一方、平均厚みが薄過ぎると、加工性が著しく低下する。
 本発明のガラス管では、図2および図3のようにガラス管の長さ方向の中央部分が薄肉部であることが好ましい。これにより、中央部分の深紫外域の透過率が高くなり、紫外線を取り出して利用し易くなる。
 本発明のガラス管において、最薄部の厚み厚みt1は、好ましくは0.4mm以下、0.001~0.4mm、0.005~0.3mm、0.01~0.2mm、0.02~0.1mm、0.03~0.1mm未満、最も好ましくは0.04~0.005mmである。最薄部の厚み厚みt1が厚過ぎると、深紫外域の透過率が低下し易くなる。一方、最薄部の厚み厚みt1が薄過ぎると、加工性が著しく低下する。なお、紫外線ランプへの加工性を高めるために端部の厚みt2を0.4mm以上にしてよい。
 最薄部の厚みt1換算での波長200nmの分光透過率T200は、好ましくは5%以上、15%以上、20%以上、最も好ましくは25%以上である。分光透過率T200が低過ぎると、この付近の波長を利用した紫外線ランプの殺菌性能が低下し易くなる。
 最薄部の厚みt1換算での波長222nmの分光透過率T222は、好ましくは10%以上、20%以上、30%以上、最も好ましくは40%以上である。分光透過率T222が低過ぎると、この付近の波長を利用した紫外線ランプの殺菌性能が低下し易くなる。
 最薄部の厚みt1換算での波長230nmの分光透過率T230は、好ましくは10%以上、20%以上、30%以上、最も好ましくは40%以上である。分光透過率T230が低過ぎると、この付近の波長を利用した紫外線ランプの殺菌性能が低下し易くなる。
 最薄部の厚みt1換算での波長254nmの分光透過率T254は、好ましくは30%以上、40%以上、50%以上、最も好ましくは60%以上である。分光透過率T254が低過ぎると、この付近の波長を利用した紫外線ランプの殺菌性能が低下し易くなる。
 最薄部の厚みt1換算での波長260nmの分光透過率T260は35%以上が好ましい、45%以上、55%以上、最も好ましくは65%以上である。分光透過率T260が低過ぎると、この付近の波長を利用した紫外線ランプの殺菌性能が低下し易くなる。
 最薄部の厚みt1換算での波長275nmの分光透過率T275は、好ましくは60%以上、70%以上、75%以上、最も好ましくは80%以上である。分光透過率T275が低過ぎると、この付近の波長を利用した紫外線ランプの殺菌性能が低下し易くなる。
 最薄部の厚みt1換算での波長200nmの分光透過率(%)をT200、最薄部の厚みt1換算での波長260nmの分光透過率(%)をT260とした場合、T200/T260は、好ましくは0.1以上、0.15以上、0.2以上、0.25以上、0.3以上、最も好ましくは0.35以上である。この値が小さ過ぎると、波長200nm~260nmの透過率変化が大きくなるため、波長によって紫外線ランプの殺菌性能が変化し易くなる。一方、この値が大きいと、波長200nm~260nmの透過率変化が小さくなるため、使用する波長に関わらず紫外線ランプの殺菌性能が保たれる。特に、波長の短い紫外線を用いた紫外線ランプの殺菌性能を高めることができる。
 本発明のガラス管において、(Fe+TiO)×T222の値は、好ましくは0.2以上、0.3以上、0.4以上、0.5以上、0.6以上、0.7以上、0.8以上、0.9以上、最も好ましくは1.0以上である。(Fe+TiO)×T222の値が小さいことは、酸化鉄及び酸化チタンによる光の吸収が大きく、ガラス管の透過率が低いこと、或いは高い透過率を達成するために酸化鉄及び酸化チタンの含有量を厳しく制限していることを意味する。透過率の低いガラス管は紫外線ランプに適さない。また、透過率を高めるために酸化鉄及び酸化チタンの含有量を厳しく制限すると、ガラス原料に高純度で高価なものを選択しなければならない上に、ガラス管をリサイクルし難くなる。一方、この値が大きいと、紫外線ランプに適した透過率、ガラス原料のコスト低下及びリサイクル性を両立することができる。
 TiOとFeは、ガラスを着色する成分であるため含有しないことが好ましい。しかし、これらの成分は、例えばSiO原料に不可避の不純物として含まれる成分でもある。そのため、ガラスの着色を意図しない場合でも、製造コストを考慮して、TiOとFeは不可避不純物としてガラスに含んでもよい。
 TiOの含有量は、質量%で、好ましくは0.1%以下、0.0001~0.08%、0.0001~0.05%、0.0005~0.04%、0.0008~0.03%、0.001~0.02%、0.001~0.01%、最も好ましくは0.003~0.005%である。TiOの含有量が多過ぎると、紫外線の吸収が大きくなり、透過率が損なわれるため光源の殺菌性能が低下し易くなる。一方、TiOの含有量が少な過ぎると、ガラス原料や製造設備からの混入量を低減する必要があるため、生産コストが高くなってしまう。更に、廃ガラスをリサイクルして使用し難くなるため、環境への負荷が大きくなる。
 Feの含有量は、質量%で、好ましくは0~0.1%、0~0.08%、0~0.05%、0.0001~0.04%、0.0005~0.03%、0.0008~0.02%、0.001~0.01%、最も好ましくは0.002~0.005%である。Feの含有量が多過ぎると、紫外線の吸収が大きくなり、透過率が損なわれるため光源の殺菌性能が低下し易くなる。一方、Feの含有量が少な過ぎると、ガラス原料や製造設備からの混入量を低減する必要があるため、生産コストが高くなってしまう。更に、廃ガラスをリサイクルして使用し難くなるため、環境への負荷が大きくなる。
 鉄は、価数によって吸収する光の波長が異なる。特に3価の鉄は波長300nm以下の光を吸収し易い。この範囲の透過率を高めることを重視する場合、ガラス原料に還元性を示す木粉、カーボン、金属アルミニウム等を加える、或いは溶融の雰囲気を還元性にして2価の酸化鉄含有量を多くすることが好ましい。よって、酸化鉄に占める2価の酸化鉄の質量割合は、好ましくは0.05以上、0.1以上、0.2以上、0.3以上、0.4以上、最も好ましくは0.5以上である。
 ガラスを着色したい場合、TiOとFeをバッチ原料に添加すればよい。この場合、TiOとFeの合計含有量及び個別含有量は、質量%で、好ましくは7%以下、6%以下、0超~5%、0.001~1%、0.002~1%、最も好ましくは0.1~0.5%である。
 最薄部の厚みt1における外径D1は、紫外線ランプの大きさによって、適宜選択することができるが、好ましくは4~70mm、10~50mm、15~40mm、15.5~38mm、最も好ましくは16~35mmである。外径D1が小さ過ぎると、紫外線ランプの作製が難しくなる。一方、外径D1が大き過ぎると、紫外線ランプとして扱い難くなる。
 最薄部の厚みt1における内径d1は、好ましくは3.2~69.9mm、9.2~49.9mm、14.2~39.9mm、最も好ましくは15.2~34.9mmである。外径D1に対して内径d1が小さ過ぎると、ガラスの厚みが大きくなるため、薄肉部の透過率が低下し、紫外線ランプの殺菌性能が低下する。一方、内径d1が大き過ぎると、ガラス管の厚みが薄くなるため、透過率は向上するが、破損の可能性も高まる。
 紫外線ランプでは、ガラス管に電極等の金属を含む部品を封着する必要がある。紫外線ランプの作製に適した外径と、高い透過率を得るために厚みの薄さとを両立させる必要がある。内径d1/外径D1は、好ましくは0.76以上、0.8以上、0.85以上、0.9以上、0.91以上、0.92以上、0.93以上、0.94以上、0.95以上、0.96以上、0.97以上、0.98以上、最も好ましくは0.99以上である。このため、内径d1/外径D1が小さ過ぎると、厚みが大き過ぎる、或いは外径が小さ過ぎて紫外線ランプの作製に適さない。一方、内径d1は,外径D1以上の値にならないため、内径d1/外径D1は常に1未満である。
 ガラス管には、紫外線ランプを作製する際に電極等の金属を含む部品を封着する等の加工を施す必要がある。厚みが薄いガラス管では、このような加工の難易度が高い。よって、紫外線ランプへの加工性を優先する場合は、ガラス管の端部の厚みt2を厚くしてもよい。この場合、端部の厚みt2は、好ましくは0.4mm以上、0.5mm以上、0.6mm以上、0.7mm以上、最も好ましくは0.8mm以上である。端部の厚みt2を厚くすると、紫外線ランプの加工性と紫外線ランプとしての殺菌性能を両立させることができる。一方、紫外線ランプとしての殺菌性能を優先する場合は、ガラス管の端部の厚みt2を他の部分と同等にしてもよい。この場合、端部の厚みt2は、好ましくは0.4mm以下、0.3mm以下、0.2mm以下、0.1mm以下、0.09mm以下、0.08mm以下、0.07mm以下、0.06mm以下、最も好ましくは0.05mm以下である。端部の厚みt2が薄いと、ガラス管の透過率が向上して、紫外線ランプの殺菌性能を高めることができる。
 端部の厚みt2における外径D2は、好ましくは4~70mm、10~50mm、15~40mm、15.5~38mm、最も好ましくは16~35mmである。外径D2は、紫外線ランプの大きさによって適宜選択し得るが、外径D2が小さ過ぎると紫外線ランプの作製が難しくなる。一方、外径D2が大き過ぎると、紫外線ランプとして扱い難くなる。
 端部の厚みt2における内径d2は、好ましくは3.2~69.9mm、8~49.9mm、13~39.9mm、最も好ましくは14~34.9mmである。内径d2は、外径D2と厚みに依存する。紫外線ランプの加工性を優先する場合、内径d2が適度に小さいことが好ましい。しかし、内径d2が小さ過ぎると、逆に加工性が低下する上、紫外線ランプとしての殺菌性能が低下し易くなる。一方、内径d2が大き過ぎると、ガラス管の厚みが薄くなるため、透過率は向上するが、紫外線ランプへの加工性が低下して、破損の可能性も高まる。
 ガラス管の外径が極端に異なる部分が存在すると、紫外線ランプへの加工性が損なわれる虞がある。そのため、ガラス管の外径は比較的近い大きさであることが好ましい。本発明のガラス管は、最薄部の厚みt1における外径D1と端部の厚みt2における外径D2の比であるD1/D2は、好ましくは0.8~1.2、0.85~1.15、0.9~1.1、0.91~1.09、0.92~1.08、0.93~1.07、0.94~1.06、0.95~1.05、0.96~1.04、最も好ましくは0.97~1.03である。この値が1から離れ過ぎると、ガラス管に外径が極端に異なる部分が存在することになり、紫外線ランプへの加工性が損なわれるだけでなく、紫外線ランプとしても扱い難くなる虞がある。
 電極等の金属を含む部品を封着し易くするため、予めガラス管の端部を電極の部品に合わせた外径および内径に加工する場合、本発明のガラス管は、最薄部の厚みt1における外径D1と端部の厚みt2における外径D2の比であるD1/D2は、好ましくは0.5~2.0、0.6~1.9、0.7~1.8、0.8~1.7、0.9~1.6、最も好ましくは1.0~1.5である。
 ガラス管の内径が極端に異なる部分が存在すると、紫外線ランプへの加工性が損なわれる虞がある。そのため、ガラス管の内径は比較的近い大きさであることが好ましい。本発明のガラス管は、最薄部の厚みt1における内径d1と端部の厚みt2における内径d2の比d1/d2は、好ましくは0.8以上、0.85以上、0.9以上、0.95以上、0.96以上、0.97以上、0.98以上、0.99以上、最も好ましくは1.00以上である。この値が小さ過ぎると、端部の厚みが薄過ぎるため紫外線ランプへの加工性が低下し易くなる。一方、この値が大き過ぎると、端部の厚みが厚過ぎるため、薄肉部を作製するのに時間が掛かる。
 電極等の金属を含む部品を封着し易くするため、予めガラス管の端部を電極の部品に合わせた外径および内径に加工する場合、本発明のガラス管は、最薄部の厚みt1における内径d1と端部の厚みt2における内径d2の比であるd1/d2は、好ましくは0.5~2.0、0.6~1.9、0.7~1.8、0.8~1.7、0.9~1.6、最も好ましくは1.0~1.5である。
 本発明のガラス管において、円周方向の厚みが同等になる場合、同一円周上の外径の公差は、好ましくは30μm以下、25μm以下、20μm以下、最も好ましくは15μm以下である。外表面の真円度が大き過ぎると、ガラス管をバーナー炎によって加熱して加工するために回転させる際、ガラス管の位置が安定せず、加熱ムラが生じる。そして、加熱され難い部分が、加工に適した温度に昇温するまでの間、加熱され易い部分が高温の状態で保持される。その結果、ガラス組成中の蒸発し易い成分、例えばB、NaO等の蒸発量が多くなり、製品の品質が低下する。また、加工にかかる時間も長くなるため、加工効率が低下する。一方、円周方向の厚みが部分的に異なる場合、同一円周上の外径の公差は、好ましくは1.5mm以下、1mm以下、0.5mm以下、0.1mm以下、最も好ましくは0.03mm以下である。
 円周方向の厚みが同等になる場合、同一円周上の内径の公差は、好ましくは30μm以下、25μm以下、20μm以下、最も好ましくは15μm以下である。内表面の真円度が大き過ぎると、紫外線ランプに加工する際に電極等の金属を含む部品との封着で不良になり易く、効率が低下する。一方、円周方向の厚みが部分的に異なる場合、同一円周上の外径の公差は、好ましくは1.5mm以下、1mm以下、0.5mm以下、0.1mm以下、最も好ましくは0.03mm以下が好ましい。
 本発明のガラス管において、外表面のRaは、好ましくは0.01μm以下、0.005μm以下、0.003μm以下、0.001μm以下、0.0008μm以下、最も好ましくは0.0005μm以下である。外表面のRaが大き過ぎると、紫外線ランプから発せられる光が散乱され易くなる。これによってガラス管の透過率が低下して、紫外線ランプの殺菌性能が低下する。
 内表面のRaは、好ましくは0.01μm以下、0.005μm以下、0.003μm以下、0.001μm以下、0.0008μm以下、最も好ましくは0.0005μm以下である。内表面のRaが大き過ぎると、紫外線ランプから発せられる光が散乱され易くなる。これによってガラス管の透過率が低下して、紫外線ランプの殺菌性能が低下する。
 本発明のガラス管において、管の曲がりは、好ましくは6.0mm以下、より好ましくは5.0mm以下、更に好ましくは4.0mm以下である。管の曲がりが大き過ぎると、ガラス管をバーナー炎によって加熱して加工するために回転させる際、ガラス管の位置が安定せず、加熱ムラが生じる。そして、加熱され難い部分が、加工に適した温度に昇温するまでの間、加熱され易い部分が高温の状態で保持される。その結果、ガラス組成中の蒸発し易い成分、例えばB、NaO等の蒸発量が多くなり、製品の品質が低下する。また、加工にかかる時間も長くなるため、加工効率が低下する。特に、厚みが0.1mm以下のガラス管は軟化した際に表面張力による収縮が起こり易いため、ガラス管の曲がりは加工効率に大きく影響する。
 円周方向の厚みが同等になる実施形態では、同一円周上の厚みの公差は、好ましくは30μm以下、より好ましくは20μm以下、更に好ましくは15μm以下である。同一円周上の厚みの公差が大き過ぎると、ガラス管の各部分の熱容量の違いが大きくなり、バーナー炎によって加熱して加工する際に均一に昇温しなくなる。厚みが大きく、熱容量が大きい部分が加工に適した温度に昇温するまでの間、厚みが小さく、熱容量の小さい部分は高温の状態で保持されて、ガラス組成中の蒸発し易い成分、例えばB、NaO等の蒸発量が多くなり、製品の品質が低下する。また、加工にかかる時間も長くなるため加工効率が低下する。特に、厚みが0.1mm以下のガラス管は軟化した際に表面張力による収縮が起こり易いため、ガラス管の厚みの公差は加工効率に大きく影響する。一方、円周方向の厚みが部分的に異なる実施形態では、同一円周上の厚みの公差は1.5mm以下、1mm以下、0.5mm以下、0.1mm以下、特に0.03mm以下が好ましい。
 本発明のガラス管は、ソーダ石灰系ガラスであることが好ましい。ソーダ石灰系ガラスは、建築物、車両等の窓板ガラスに用いられているガラス組成系であり、耐候性に優れつつ製造が比較的容易であるというメリットを有する。
 また、本発明のガラス管は、ガラス組成として、質量%で、SiO 50~85質量%、Al 0~20質量%、B 0~10%、LiO+NaO+KO 5~30%、MgO+CaO+SrO+BaO 5~30%を含有することが好ましい。「MgO+CaO+SrO+BaO」とは、MgO、CaO、SrO及びBaOの合量である。各成分の含有範囲を限定した理由を述べる。なお、以下の説明では、特に断りのない限り、「%」は「質量%」を意味する。
 SiOは、ガラスのネットワーク構造を構成する成分の一つである。SiOの含有量が少ない程、加工性が向上するが、その含有量が少な過ぎると、耐候性が低下し易くなる上に、ガラス化し難くなり、また熱膨張係数が増大して、耐熱衝撃性が低下し易くなる。一方、SiOの含有量が多い程、耐候性が向上するが、その含有量が多過ぎると、ガラスの粘度が高くなり、加工性が低下し易くなる上に、液相温度が上昇し、失透し易くなる。よって、SiOの含有量は、好ましくは50~85%、55~84%、60~83%、65~82%、68~81%、69~80%、特に70~79%である。
 Alは、ガラスのネットワーク構造を構成する成分の一つであり、また耐候性を向上させる効果がある。Alの含有量が少な過ぎると、耐候性が低下し易くなる。一方、Alの含有量が多過ぎると、ガラスの粘度が上昇する。よって、Alの含有量は、好ましくは0~20%、0.5~15%、0.6~10%、0.7~8%、0.8~7%、0.9~6%、特に1.0~5%である。
 Bは、ガラスの粘度を下げ、溶融性や加工性を高める効果がある。Bの含有量が多過ぎると、ガラスが分相し易くなり、耐候性が低下し易くなる。よって、Bの含有量は、好ましくは0~10%、0.01~9%、0.02~8%、0.03~7%、0.04~6%、0.04~5%、特に0.05~4%である。
 アルカリ金属酸化物(RO)であるLiO、NaO及びKOは、ガラスのネットワーク構造を切断する成分の一つであり、ガラスの粘度を低下させて、加工性や溶融性を高める効果がある。LiO+NaO+KOの含有量の下限範囲は、好ましくは5%以上、6%以上、7%以上、8%以上、9%以上、10%以上、11%以上、12%以上、12.5%以上、特に13%以上である。一方、LiO+NaO+KOの含有量が多過ぎると、耐候性が低下したり、熱膨張係数が増大して耐熱衝撃性が低下したりする。よって、LiO+NaO+KOの含有量の上限範囲は、好ましくは30%以下、25%以下、23%以下、20%以下、19.5%以下、19%以下、18.5%以下、特に18%以下である。
 LiOは、既述の通り、ガラスの粘度を低下させて、加工性や溶融性を高める効果がある。アルカリ金属酸化物の中でも、LiOは、ガラスの粘度を低下させる効果が最も高く、次いでNaO、KOの順に効果が高い。しかし、LiOの含有量が多過ぎると、耐候性が低下し易くなる。よって、LiOの含有量の上限は、好ましくは30%以下、25%以下、20%以下、15%以下、10%以下、9%以下、8%以下、7%以下、6%以下、特に5%以下である。なお、LiOの含有量が6%以下になると、失透が生じ難くなる。
 加工性を重視する場合、LiOの含有量の下限は、好ましくは0.1%以上、0.2%以上、0.3%以上、0.4%以上、0.5%以上、0.6%以上、0.7%以上、0.8%以上、0.9%以上、特に1.0%以上である。
 耐候性を重視する場合、LiOの含有量の上限は、好ましくは1%以下、0.9%以下、0.8%以下、0.7%以下、0.6%以下、0.5%以下、0.4%以下、0.3%以下、0.2%以下、0.1%以下、0.05%以下、0.01%以下、特に含有しないことが好ましい。
 NaOは、LiOと同様にガラスの粘度を低下させて、加工性や溶融性を高める効果がある。また、NaOの含有量が少な過ぎると、耐失透性が低下することもある。一方、NaOは含有量が多過ぎると、耐候性が低下し易くなる。よって、NaOの含有量の上限は、好ましくは30%以下、25%以下、20%以下、19%以下、18.5%以下、18.3%以下、18%以下、17.9%以下、17.5%以下、17%以下、16.5%以下、特に16%以下である。
 加工性を重視する場合、NaOの含有量の下限は、好ましくは0.1%以上0.5%以上、1%以上、2%以上、3%以上、4%以上、4.5%以上、5%以上、5.5%以上、特に6%以上である。
 KOは、LiO、NaOの効果ほどではないが、ガラスの粘度を低下させて、加工性や溶融性を高める効果がある。しかし、KOの含有量が多過ぎると、耐候性が低下し易くなる。一方、KOの含有量が少な過ぎると、耐失透性が低下することがある。よって、KOの含有量の上限は、好ましくは30%以下、25%以下、20%以下、15%以下、10%以下、9%以下、8%以下、7%以下、6%以下、5.5%以下、特に5%以下である。
 加工性を重視する場合は、KOの含有量の下限は、好ましくは0.01%以上0.05%、0.1%、0.3%、0.5%、0.6%以上、0.7%以上0.8%以上、0.9%以上、特に1.0%以上である。
 アルカリ土類金属酸化物(R’O)であるMgO、CaO、SrO及びBaOは、アルカリ金属酸化物(RO)と同様に、ガラスのネットワーク構造を切断する成分の一つであり、ガラスの粘度を低下させる効果がある。また耐候性にも影響を与える成分である。MgO+CaO+SrO+BaOの含有量が多過ぎると、耐失透性が低下し易くなるだけでなく、耐候性も低下し易くなる。よって、MgO+CaO+SrO+BaOの含有量は、好ましくは5~30%、5.5~25%、5.3~20%、5.5~15%、5.8~13%、6.5~12%、6.6~11%、6.7~10.8%、6.8~10・5%、6.9~10.3%、特に7~10%である。
 ガラスの粘度を低下させる効果はBaOが最も高く、次いでSrO、CaO、MgOの順に効果は低くなる。よって、加工性に着目する場合、アルカリ土類金属酸化物間の含有量の関係は、MgO≦CaO(特にMgO<CaO)、MgO≦SrO(特にMgO<SrO)、MgO≦BaO(特にMgO<BaO)、CaO≦SrO(特にCaO<SrO)、CaO≦BaO(特にCaO<BaO)、SrO≦BaO(特にSrO<BaO)が好ましく、MgO≦CaO≦SrO≦BaOがより好ましく、MgO<CaO<SrO<BaOが更に好ましい。
 MgOは、既述の通り、ガラスの粘度を低下させる効果のある成分である。MgOの含有量が少な過ぎると、ガラスの粘度が高くなり、MgOの含有量が多過ぎると、耐失透性が低下するだけでなく耐候性も低下し易くなる。よって、MgOの含有量は、好ましくは0~30%、0超~25%、0.001~20%、0.005~15%、0.01~10%、0.05~9%、0.08~8%、0.1~7%、0.2~6%、0.3~5%、0.4~4.5%、特に0.5~4%である。
 CaOは、MgOと同様に、ガラスの粘度を低下させる成分であり、既述の通り粘度を低下させる効果はMgOよりも高い。CaOの含有量が少な過ぎると、ガラスの粘度が高くなり、CaOの含有量が多過ぎると、耐失透性が低下するだけでなく耐候性も低下し易くなる。よって、CaOの含有量は、好ましくは0~30%、0超~25%、0.001~20%、0.005~15%、0.01~13%、0.05~12%、0.1~11%、0.5~10%、0.6~9%、0.7~8%、0.8~7%、0.9~6%、特に1.0~5%である。
 SrOは、MgO、CaOと同様に、ガラスの粘度を低下させる成分であり、既述の通り粘度を低下させる効果はMgO、CaOよりも高い。SrOの含有量が少な過ぎると、ガラスの粘度が高くなり、SrOの含有量が多過ぎると、耐失透性が低下するだけでなく耐候性も低下し易くなる。よって、SrOの含有量は、好ましくは0~30%、0超~25%、0.001~20%、0.005~15%、0.01~13%、0.05~12%、0.1~11%、0.5~10%、0.6~9%、0.7~8%、0.8~7%、0.9~6%、特に1.0~5%である。
 BaOは、MgO、CaO、SrOと同様に、ガラスの粘度を低下させる成分であり、既述の通り粘度を低下させる効果はMgO、CaO、SrOよりも高い。BaOの含有量が少な過ぎると、ガラスの粘度が高くなり、BaOの含有量が多過ぎると、耐失透性が低下するだけでなく耐候性も低下し易くなる。また、BaOの含有量が多過ぎると、炭酸塩又は硫酸塩が析出し易くなり、また耐加水分解性が低下し易くなる。よって、BaOの含有量は、好ましくは0~30%、0~1%、0~0.9%、0~0.8%、0~0.7%、0~0.6%、0~0.5%、0~0.4%、0~0.3%、0~0.2%、0~0.1%、0~0.01%、0~0.01%未満、特に0~0.001%である。
 TiOとFeの好適な含有量等は、既述の通りである。
 上記成分以外にも他の成分を導入してもよい。
 ZrOは、耐アルカリ性を高める成分である。しかし、ZrOの含有量が多過ぎると、ガラスの粘度が上昇し、また耐失透性が低下し易くなる。よって、ZrOの含有量は、好ましくは0~3%、0~2.5%、0~2%、0~1.5%、0.1~0.8%、特に0.2~0.6%である。
 ZnOは、ガラスの粘度を低下させる効果がある。しかし、ZnOの含有量が多過ぎると、耐候性を低下させる。よって、ZnOの含有量は、好ましくは0~4%、0~1%、特に0~0.01%である。
 清澄剤として、F、Cl、Sb、SnO、SO等を1種類以上導入してもよい。これらの清澄剤の合計含有量及び個別含有量は、好ましくは5%以下、1%以下、0.5%以下、特に0.3%以下である。なお、Clは清澄剤として加えない場合でも、Clはバッチ原料に含まれる不純物としてガラス中に含まれ得る。Clの含有量が多過ぎると、加熱加工する際に白色の欠陥を生じ易くなる。よって、Clの含有量は、好ましくは0.1%以下、0.05%以下、0.01%以下、0.005%以下、特に0.04%以下である。
 化学的耐久性、高温粘度等の改良のために、P、Cr、PbO、La、WO、Nb、Y等をそれぞれ3%以下、2%以下、1%以下、1%未満、0.5%以下で導入してもよい。
 不純物として、H、CO、CO、HO、He、Ne、Ar、N等の成分をそれぞれ0.1%まで導入してもよい。またPt、Rh、Au等の貴金属元素の混入量は、それぞれ500ppm以下、更には300ppm以下であることが好ましい。
 また、本発明のガラス管は、ホウケイ酸系ガラスが好ましい。ホウケイ酸系ガラスは、理化学容器や医薬品容器用ガラスに用いられているガラス組成系であり、ソーダ石灰ガラスよりも、生産性は劣るが、優れた耐候性を有する。本発明のガラス管は、ガラス組成として、質量%で、SiO 60~85%、Al 0~15%、B 3~20%、LiO+NaO+KO 3~15%、MgO+CaO+SrO+BaO 0~10%を含有することが好ましい。各成分の含有範囲を限定した理由を述べる。なお、以下の説明では、特に断りのない限り、「%」は「質量%」を意味する。
 SiOは、ガラスのネットワーク構造を構成する成分の一つである。SiOの含有量が少ない程、加工性が向上するが、その含有量が少な過ぎると、耐加水分解性が低下し易くなる上に、ガラス化し難くなり、また熱膨張係数が増大して、耐熱衝撃性が低下し易くなる。一方、SiOの含有量が多い程、耐候性が向上するが、その含有量が多過ぎると、ガラスの粘度が高くなり、加工性が低下し易くなる上に、液相温度が上昇し、失透し易くなる。よって、SiOの含有量は、好ましくは60~85%、65~80%、66~79%、67~78%、68~77%、69~76%、特に70~75%である。
 Alは、ガラスのネットワーク構造を構成する成分の一つであり、また耐加水分解性を向上させる効果がある。Alの含有量が少な過ぎると、耐加水分解性が低下し易くなる。一方、Alの含有量が多過ぎると、ガラスの粘度が上昇する。よって、Alの含有量は、好ましくは0~15%、1~12%、2~11%、3~10%、3.5~9%、3.9~8.5%、4~8%、4.1~7.9%、4.2~7.8%、4.3~7.7%、4.4~7.6%、特に4.5~7.5%である。
 Bは、ガラスの粘度を下げ、溶融性や加工性を高める効果がある。Bの含有量が多過ぎると、ガラスが分相し易くなり、耐候性が低下し易くなる。よって、Bの含有量は、好ましくは3~20%、5~18%、6~16%、7~15%、8~14%、9~13%、特に10~12%である。
 アルカリ金属酸化物(RO)であるLiO、NaO及びKOは、ガラスのネットワーク構造を切断する成分の一つであり、ガラスの粘度を低下させ、加工性や溶融性を高める効果がある。一方、LiO+NaO+KOの含有量が多過ぎると、耐候性が低下したり、熱膨張係数が増大して耐熱衝撃性が低下したりする。よって、LiO+NaO+KOの含有量は、好ましくは3~15%、好ましくは3.5~14%、4~13%、4.5~12.5%、5~12%、5.5~11.5%、5.6~11%以上、5.7~10.5%、5.8~10%、5.9~9.5%、6~9%、6.1~8.9%、6.2~8.8%、6.3~8.7%、6.4~8.6%、特に6.5~8.5%である。
 アルカリ金属酸化物(RO)において、ガラスの粘度を低下させる効果は、LiOが最も高く、次いでNaO、KOの順に効果が高い。よって、ガラスの粘度を下げる観点では、アルカリ金属酸化物の含有量の関係は、好ましくはLiO≧NaO≧KO、LiO≧NaO>KO又はLiO>NaO≧KOであり、特にLiO>NaO>KOである。また、アルカリ金属酸化物の中でKOの割合が高過ぎると、耐候性と加工性を両立することが困難になる。そのため、耐候性と加工性を両立させる観点では、NaO>KOが好ましい。
 アルカリ金属酸化物の中でLiOの割合が高過ぎると、耐失透性が低下し易くなる。よって、耐失透性の観点では、アルカリ金属酸化物の含有量の関係は、NaO>LiOが好ましい。また、耐失透性を改善する効果は、KOが最も高く、次いでNaO、LiOの順に効果が高い。耐候性と耐失透性の両立を重視する観点では、好ましくはLiO≧NaO≧KO、LiO≧KO>NaO又はLiO>NaO≧KO、特にLiO>KO>NaOである。
 LiOは、既述の通り、ガラスの粘度を低下させて、加工性や溶融性を高める効果がある。アルカリ金属酸化物の中でも、LiOは、ガラスの粘度を低下させる効果が最も高く、次いでNaO、KOの順に効果が高い。しかし、LiOの含有量が多過ぎると、耐候性が低下し易くなる。よって、LiOの含有量は、好ましくは0~6%、0~5.5%、0~5%、0~4.5%、0~4%、0~3.5%、0~3.4%、0~3.3%、0~3.2%、0~3.1%、0~3%、0~2.9%、0~2.8%、特に0~2.7%である。なお、LiOの含有量が3%以下になると、失透が生じ難くなる。
 NaOは、LiOと同様にガラスの粘度を低下させて、加工性や溶融性を高める効果がある。また、NaOの含有量が少な過ぎると、耐失透性が低下することもある。一方、NaOは含有量が多過ぎると、耐候性が低下し易くなる。よって、NaOの含有量は、好ましくは0~12%、0~10%、0~9%、0~8.5%、0~8.3%、0~8.2%、0~8.1%、0~8%、0~7.9%、0~7.8%、0~7.7%、0~7.6%、特に0~7.5%である。
 KOは、LiO、NaOの効果ほどではないが、ガラスの粘度を低下させて、加工性や溶融性を高める効果がある。しかし、KOの含有量が多過ぎると、耐候性が低下し易くなる。一方、KOの含有量が少な過ぎると、耐失透性が低下することがある。よって、KOの含有量は、好ましくは0~5%、0~4%、0~3.8%、0~3.7%、0~3.6%、0~3.5%、0~3.3%、0~3.1%、0~3%、特に0~3%未満である。
 アルカリ土類金属酸化物(R’O)であるMgO、CaO、SrO及びBaOは、アルカリ金属酸化物と同様に、ガラスのネットワーク構造を切断する成分の一つであり、ガラスの粘度を低下させる効果もある。また耐候性にも影響を与える成分である。MgO+CaO+SrO+BaOの含有量が多過ぎると、耐候性が低下し易くなるだけでなく耐失透性も低下し易くなる。よって、MgO+CaO+SrO+BaOの含有量は、好ましくは0~10%、0超~9%、0.01~8%、0.0.05~7%、0.1~6%、0.15~5%、0.2~4%、0.25~3%、0.3~2.9%、0.35~2.8%、0.4~2.7%、0.45~2.6%、特に0.5~2.5%である。
 ガラスの粘度を低下させる効果はBaOが最も高く、次いでSrO、CaO、MgOの順に効果は低くなる。よって、加工性に着目する場合、アルカリ土類金属酸化物間の含有量の関係は、MgO≦CaO(特にMgO<CaO)、MgO≦SrO(特にMgO<SrO)、MgO≦BaO(特にMgO<BaO)、CaO≦SrO(特にCaO<SrO)、CaO≦BaO(特にCaO<BaO)、SrO≦BaO(特にSrO<BaO)が好ましく、MgO≦CaO≦SrO≦BaOがより好ましく、MgO<CaO<SrO<BaOが更に好ましい。
 MgOは、ガラスのネットワーク構造を切断し、ガラスの粘度を低下させる成分である。また、MgOの含有量が多過ぎると、耐候性や耐失透性が低下し易くなる。よって、MgOの含有量は、好ましくは0~10%、0~8%、0~5%、0~3%、0~1%、0~0.9%、0~0.8%、0~0.7%、0~0.6%、0~0.5%、0~0.4%、0~0.3%、0~0.2%、特に0~0.1%である。なお、加工性を重視する場合、MgOを0.01%以上導入してもよい。
 CaOは、MgOと同様にガラスの粘度を低下させる成分である。しかし、CaOの含有量が多過ぎると、耐候性や耐失透性が低下し易くなる。よって、CaOの含有量は、好ましくは0超~10%、0.01~10%、0.05~9%、0.1~8%、0.15~7%、0.2~6%、0.25~5%、0.3~4.5%、0.35~4%、0.4~3.5%、0.45~3%、特に0.5~2.5%である。
 SrOの含有量は、好ましくは0~5%、0~4%、0~3%、0~2%、0~1%、0~0.5%、0~0.4%、0~0.3%、0~0.2%、0~0.1%、0~0.01%、0~0.01%未満、特に0~0.001%である。SrOの含有量が多過ぎると、耐候性や耐失透性が低下し易くなる。
 BaOの含有量は、好ましくは0~5%、0~4.5%、0~4%、0~3.5%、0~3%、0~2.5%、0~2%、0~1.9%、0~1.8%、0~1.7%、0~1.6、特に0~1.5%である。BaOの含有量が多過ぎると、耐候性や耐失透性が低下し易くなる。
 上記成分以外にも他の成分を導入してもよい。
 ZrOは、耐候性を高める成分である。しかし、ZrOの含有量が多過ぎると、ガラスの粘度が上昇し、また耐失透性が低下し易くなる。よって、ZrOの含有量は、好ましくは0~3%、0~2.5%、0~2%、0~1.5%、0.1~0.8%、特に0.2~0.6%である。
 ZnOは、ガラスの粘度を低下させる効果がある。しかし、ZnOの含有量が多過ぎると、耐候性に悪影響を与える。よって、ZnOの含有量は、好ましくは0~4%、0~1%、特に0~0.01%である。
 清澄剤として、F、Cl、Sb、SnO、SO等を1種類以上導入してもよい。これらの清澄剤の合計含有量及び個別含有量は、好ましくは5%以下、1%以下、0.5%以下、特に0.3%以下である。なお、Clは清澄剤として加えない場合でも、Clはバッチ原料に含まれる不純物としてガラス中に含まれ得る。Clの含有量が多過ぎると、加熱加工する際に白色の欠陥を生じ易くなる。よって、Clの含有量は、好ましくは0.1%以下、0.05%以下、0.01%以下、0.005%以下、特に0.04%以下である。
 化学的耐久性、高温粘度等の改良のために、P、Cr、PbO、La、WO、Nb、Y等をそれぞれ3%以下、2%以下、1%以下、1%未満、0.5%以下で導入してもよい。
 不純物として、H、CO、CO、HO、He、Ne、Ar、N等の成分をそれぞれ0.1%まで導入してもよい。またPt、Rh、Au等の貴金属元素の混入量は、それぞれ500ppm以下、更には300ppm以下であることが好ましい。
 本発明のガラス管は、温度121℃、相対湿度85%、試験時間24時間の高速加速寿命試験(HAST)において試験後のガラス表面に発生する異物の最大長辺が100μm以下であることが好ましく、より好ましくは50μm以下、30μm以下、特に10μm以下である。
 「高速加速寿命試験(HAST)」とは以下の試験を指す。
(1)表面積が16cmになるよう切断し切断面に鏡面研磨を施したガラス管、或いは20mm×35mm×2.00mmの寸法に加工し鏡面研磨を施したガラス管と同じ組成のガラス試料を準備する。
(2)平山製作所社製の試験装置を用いて温度121℃、相対湿度85%、試験時間24時間の加速試験を実施する。
(3)加速試験後の試料を、キーエンス社製デジタルマイクロスコープを用いて観察し、ガラス表面に発生した異物の最大の長辺を測定する。
 本発明のガラス管において、作業点は、好ましくは1300℃以下、1260℃以下、1240℃以下、1220℃以下、1200℃以下、特に1180℃以下である。作業点が高くなると、ガラス管を紫外線ランプに加工する際の加工温度がより高温になり、ガラスに含まれるアルカリ成分の蒸発が著しく増加する。蒸発したアルカリ成分は、ガラス管内壁に付着するため、加工された紫外線ランプの不良の原因となる場合がある。ここで、「作業点」は、ガラスの粘度が104.0dPa・sになる温度を指す。
 本発明のガラス管は、化学強化処理(イオン交換処理)に供することにより、その表面に圧縮応力層を形成することが可能である。本発明のガラス管は、475℃のKNO溶融塩中に7時間浸漬して化学強化処理を行った際に形成される圧縮応力層の圧縮応力値が、100MPa以上になることが好ましく、200MPa以上になることが更に好ましく、特に300MPa以上になることが特に好ましい。
 なお、圧縮応力層の圧縮応力値と応力深さは次のようにして測定することができる。まず試料の両表面に鏡面研磨を施した後、475℃のKNO溶融塩中に7時間浸漬して化学強化処理を行う。続いて試料の表面を洗浄し、表面応力計(株式会社折原製作所製FSM-6000)を用いて観察される干渉縞の本数とその間隔から圧縮応力値と応力深さを算出する。算出にあたり、試料の屈折率を1.50、光弾性定数を29.5[(nm/cm)/MPa]とする。なお、化学強化処理前後では、ガラス表層におけるガラス組成が微視的に異なるものの、ガラス全体として見た場合、ガラス組成は実質的に相違しない。
 次に、本発明のガラス管を製造する方法をダンナー法で説明する。
 まずガラス原料を所定のガラス組成になるように調合してバッチを作製する。次に、このバッチを1550~1700℃の溶融窯に連続投入して溶融、清澄を行った後、得られた溶融ガラスを回転する耐火物に巻きつけながら、耐火物の先端部から空気を吹き出しつつ、耐火物の先端部からガラスを管状に引出す。
 続いて、引き出した管状ガラスを所定の長さに切断することでガラス管を得る。このようにして得られたガラス管は紫外線ランプの製造に供される。
 なお、本発明のガラス管は、ダンナ-法に限らず、他の方法(例えば、ベロー法、ダウンドロー法、リドロー法)で製造してもよい。
 また、本発明のガラス管は、電極等の金属を含む部品を封着し易くするため、予め端部を電極の部品に合わせた外径及び内径に加工しても良い。加工方法は特に限定されないが、例えば、加工したい部分をバーナー炎で加熱し、軟化したガラスに形を整える治具をあて、所望の外径及び内径にした後、カッターで不要な部分を切断して端部の形状をバーナー炎で整えることで封着に適したガラス管を得ることができる。この加工と、後述するガラス管の厚みを薄くする加工はどちらを先に行っても良い。
 次に、深紫外線光源デバイスに用いるガラス管を製造する方法を説明する。以下、ガラス管をフッ化水素酸によるエッチングで厚みが薄くなるよう加工する製造方法について説明するが、この方法は一例であり、他の方法(例えば、フッ酸以外の酸や混酸によるエッチング、ダンナー法、ベロー法、ダウンドロー法、リドロー法)で作製してもよい。
 まずガラス管を用意し、ガラス管を任意の濃度のフッ化水素酸と塩酸、硫酸、硝酸等から選択された酸との混合溶液に浸漬させる。このとき、薄肉部を形成するために、ガラス管の一部分をマスキングしてもよい。ガラス管が所望の厚みになったら混合溶液中から取出し、ガラス表面に残留している混合溶液を洗浄してガラス管を得る。浸漬時間はガラス組成と混合溶液の濃度に応じて適宜選択すればよい。
 必要に応じて、ガラス管をKNO溶融塩中に浸漬してイオン交換することにより、化学強化されたガラス管を得ることができる。
 本発明のガラス管は、その内表面及び/又は外表面にコーティングを有していてもよい。コーティングは、例えば、フッ素、シリコン、界面活性剤等の無機コーティング、有機コーティングが挙げられる。
 以下、実施例に基づいて、本発明を説明する。なお、以下の実施例は、単なる例示であり、本発明を何ら限定するものではない。
 表1は本発明の実施例1、2及び比較例を示している。なお、表中の「N.A.」は未測定を意味している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 
 各試料は以下のようにして調製した。まず表中に示すガラス組成となるようにダンナー法で作製したガラス管を混合溶液に浸漬させた。なお、実施例1では、フッ化水素酸濃度が5mol/L、塩酸濃度が2mol/Lになるよう調製した混合溶液に130分間浸漬させたものである。実施例2では、フッ化水素酸濃度が7.5mol/L、塩酸濃度が3mol/Lになるよう調製した混合溶液に70分間浸漬させたものである。その後、測定に必要な形状に加工して各種評価に供した。その結果を表中に示す。
 各種管寸法(外径、内径、厚み)はノギス、マイクロメーター、ダイヤルゲージ、レーザー光或いはその他の適切な精度を有する測定方法を用いて測定することができる。表中において、外径は、ノギスを用いて同一円周上の3点を測定し、その平均値を示した。厚みは、ダイヤルゲージを用いて同一サンプルの異なる3点を測定し、その平均値を示した。内径は、外径の平均値から厚みの平均値の2倍を引いた値を示した。
 薄肉部の最も薄い部分の厚み、つまり最薄部の厚みt1は、以下のようにして測定することができる。例えばダイヤルゲージを用いる場合は、図1~3のような場合はガラス管を長さ方向に割断し、片方の端部から反対側の端部まで厚みを測定しながらダイヤルゲージを移動させた際の厚みの最小値がt1である。図4のような場合のガラス管では、厚みを測定しながらガラス管を円周方向に1回転させた際の厚みの最小値がt1である。厚みを測定する器具或いは装置は適切な精度を有するものを適宜使用することができる。
 曲がりは1000mmの間隔で配置した2個のローラー上に1000mmの長さのガラス管を載せ、ダイヤルゲージを用いて管を1回転させる間の最大値と最小値を読み取る。最大値と最小値の差の半分をガラス管の曲がりとした。
 外径の公差は、以下の手順で測定する。平坦な机又は台の上にガラス管を載せ、任意の1点の外径を測定する。その後、測定器具あるいは測定装置は動かさず、管の端の位置がずれないようにガラス管を回転させて外径を測定する。少なくとも3点以上測定した最大値と最小値の差を公差とした。
 内径の公差は、以下の手順で測定する。平坦な机又は台の上にガラス管を載せ、任意の1点の内径を測定する。その後、測定器具あるいは測定装置は動かさず、管の端の位置がずれないようにガラス管を回転させて内径を測定する。少なくとも3点以上測定した最大値と最小値の差を公差とした。
 厚みの公差は、以下の手順で測定する。平坦な机又は台の上にガラス管を載せ、任意の1点の厚みを測定する。その後、測定器具あるいは測定装置は動かさず、管の端の位置がずれないようにガラス管を回転させて厚みを測定する。少なくとも3点以上測定した最大値と最小値の差を公差とした。
 外表面のRaは触針を走査させるサーフコーダやレーザー顕微鏡、白色干渉計、AFM等によって測定することができる。測定を行う距離は5μm程度が好ましい。
 内表面のRaは触針を走査させるサーフコーダやレーザー顕微鏡、白色干渉計、AFM等によって測定することができる。測定を行う距離は5μm程度が好ましい。
 歪点Psは、ASTM C336に準拠したファイバー延伸法で求めたものである。徐冷点Ta及び軟化点Tsは、ASTM C388に準拠したファイバー延伸法で求めたものである。
 作業点(ガラスの粘度が104.0dPa・sになる温度)及び高温粘度103.0dPa・sになる温度は、白金球引き上げ法で求めたものである。
 耐候性試験は、高速加速寿命試験(HAST)に準じた試験で行ったものである。なお、詳細な試験手順は上記の通りである。
 分光透過率は、日本分光製V-670を用いて評価した。測定条件は以下の通りである。測定範囲:200nm~800nm、データ取り込み間隔:1nm、紫外・可視域のバンド幅:5.0nm、近赤外域のバンド幅:20.0nm、レスポンス:Medium、走査速度:200nm/min、積分球ユニットを使用。なお、ガラス管は半割りして測定に供した。
 線熱膨張係数は、約5mmφ×20mmのロッド状に成形したガラスを測定試料とし、ディラートメーターにより、20~300℃の温度範囲で測定したものである。
 図5は、実施例1、2に係る波長200nm~800nmの透過率曲線で示したデータである。なお、厚み0.17mmの透過率曲線が実施例1のデータ、厚み0.05mmの透過率曲線が実施例2のデータである。
 表、図から明らかなように、実施例1、2は、T222×(Fe+TiO)が大きいため、深紫外域での透過率が高かった。一方、比較例は、T222×(Fe+TiO)が小さいため、深紫外域での透過率が低かった。
 本発明のガラス管は、深紫外線光源デバイスの保護材料として好適である。また、固体、液体、気体の保存容器等にも使用することができる。

Claims (21)

  1.  厚みが0.4mm以下である薄肉部を含むガラス管であって、
     薄肉部の中で最も薄い最薄部の厚みをt1[mm]、最薄部の厚みt1換算での波長222nmの分光透過率をT222[%]、最薄部の外径をD1[mm]、最薄部の内径をd1[mm]、ガラスに含まれる酸化鉄と酸化チタンの合量をFe+TiO[質量%]とした時に、d1/D1が0.76以上であり、且つ(Fe+TiO)×T222の値が0.2以上であることを特徴とするガラス管。
  2.  最薄部の厚みt1[mm]が0.2mm以下であることを特徴とする請求項1に記載のガラス管。
  3.  Fe+TiOの合量が0.002~0.1質量%、Feの含有量が0~0.05質量%、TiOの含有量が0~0.05質量%であることを特徴とする請求項1又は2に記載のガラス管。
  4.  最薄部の厚みt1換算での波長222nmの分光透過率が30%以上であることを特徴とする請求項1~3の何れかに記載のガラス管。
  5.  最薄部の厚みt1換算での波長230nmの分光透過率が40%以上であることを特徴とする請求項1~4の何れかに記載のガラス管。
  6.  最薄部の厚みt1換算での波長200nmの分光透過率(%)をT200、最薄部の厚みt1換算での波長260nmの分光透過率(%)をT260とした場合、T200/T260が0.3以上であることを特徴とする請求項1~5の何れかに記載のガラス管。
  7.  ガラス管の曲がりが6.0mm以下であることを特徴とする請求項1~6の何れかに記載のガラス管。
  8.  最薄部の厚みt1の公差が30μm以下であることを特徴とする請求項1~7の何れかに記載のガラス管。
  9.  最薄部の外径D1と端部の外径D2の比D1/D2が0.8~1.2であることを特徴とする請求項1~8の何れかに記載のガラス管。
  10.  最薄部の内径d1と端部の内径d2の比d1/d2が0.8以上であることを特徴とする請求項1~9の何れかに記載のガラス管。
  11.  外径の公差が30μm以下であることを特徴とする請求項1~10の何れかに記載のガラス管。
  12.  内径の公差が30μm以下であることを特徴とする請求項1~11の何れかに記載のガラス管。
  13.  外表面のRaが0.01μm以下であることを特徴とする請求項1~12の何れかに記載のガラス管。
  14.  内表面のRaが0.01μm以下であることを特徴とする請求項1~13の何れかに記載のガラス管。
  15.  最薄部の厚みt1が0.1mm未満であることを特徴とする請求項1~14の何れかに記載のガラス管。
  16.  温度121℃、相対湿度85%、試験時間24時間の高速加速寿命試験(HAST)を行った時、ガラス表面に発生する異物の最大の長辺が100μm以下であることを特徴とする請求項1~15の何れかに記載のガラス管。
  17.  20~300℃の温度範囲における線熱膨張係数が30×10-7/℃~100×10-7/℃であることを特徴とする請求項1~16の何れかに記載のガラス管。
  18.  高温粘度104.0dPa・sになる温度が1300℃以下であることを特徴とする請求項1~17の何れかに記載のガラス管。
  19.  液相粘度が104.8dPa・s以上であることを特徴とする請求項1~18の何れかに記載のガラス管。
  20.  475℃に昇温した硝酸カリウム(KNO)溶融塩に7時間浸漬させた場合に、表面に形成される圧縮応力値が200MPa以上になることを特徴とする請求項1~19の何れかに記載のガラス管。
  21.  請求項1~20の何れかに記載のガラス管を外筒とすることを特徴とする深紫外線用ランプ。
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