JP2023168201A - 紫外線透過ガラス - Google Patents
紫外線透過ガラス Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023168201A JP2023168201A JP2022167700A JP2022167700A JP2023168201A JP 2023168201 A JP2023168201 A JP 2023168201A JP 2022167700 A JP2022167700 A JP 2022167700A JP 2022167700 A JP2022167700 A JP 2022167700A JP 2023168201 A JP2023168201 A JP 2023168201A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- content
- ultraviolet
- transmittance
- mass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 120
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title abstract 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 23
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 11
- 238000004031 devitrification Methods 0.000 description 8
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000006066 glass batch Substances 0.000 description 5
- 238000007500 overflow downdraw method Methods 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003280 down draw process Methods 0.000 description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N potassium monoxide Inorganic materials [K]O[K] NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006124 Pilkington process Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
【課題】深紫外域、特に、波長２００～２５０ｎｍの紫外光の透過率が高い紫外線透過ガラスを提供する。【解決手段】本発明の紫外線透過ガラスは、ガラス表面から１５μｍ深さのＦの含有量をｘ（質量％）、ガラス表面から１μｍ深さのＦの含有量をｙ（質量％）とした場合、ｙ／ｘが０．８以上であることを特徴とする。【選択図】なし
Description
本発明は、紫外線透過ガラスに関する。
炎が発生する１８５～２６０ｎｍの波長の紫外線を検出する炎センサが開発され、その炎センサを用いて、火災や燃焼装置の炎を検知する方法が提案されている。このような炎センサを収容する容器や窓材には、深紫外域の透過率が高い紫外線透過ガラス（例えば、特許文献１）が用いられている。
炎センサでは、紫外線透過ガラスを外筒として用いることによって、高い検出感度が持続して得られる。しかし、従来の紫外線透過ガラスでは、その透過率、特に、波長２００～２５０ｎｍの深紫外域の透過率が低く、課題となっていた。
以上に鑑み、本発明は、深紫外域において従来品よりも高い透過率を有するガラスを得ることを目的とする。
本発明者等は、Ｆが軽元素である為に製造プロセスで表面付近の含有量が低くなり易く、ガラス表面近傍のＦの含有量が少ないと、ガラス表面近傍に含まれるＦｅ３＋が還元され難く、深紫外域の透過率の低下を来たしていることを見出した。
即ち、本発明の紫外線透過ガラスは、ガラス表面から１５μｍ深さのＦの含有量をｘ（質量％）、ガラス表面から１μｍ深さのＦの含有量をｙ（質量％）とした場合、ｙ／ｘが０．８以上であることを特徴とする。ここで、「Ｆの含有量」は、市販の電子線マイクロアナライザ（例えば、島津製作所製ＥＰＭＡ－１７２０Ｈ）で測定可能である。
本発明の紫外線透過ガラスは、厚み０．５ｍｍ、波長２００ｎｍにおける透過率（％）をＴ２００とした場合、Ｔ２００≧６９であることが好ましい。ここで、「波長２００ｎｍにおける透過率」は、市販の分光光度計（例えば、島津製作所製ＵＶ―３１００ＰＣ）で測定可能である。
本発明の紫外線透過ガラスは、厚みが０．２～２ｍｍであり、管状であることが好ましい。
本発明の紫外線透過ガラスは、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ５５～７５％、Ａｌ２Ｏ３ １～１０％、Ｂ２Ｏ３ １０～３０％、ＣａＯ ０～５ ％、 ＢａＯ ０～５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ １～１５％、ＴｉＯ２ ０～０．００１％、Ｆｅ２Ｏ３ ０～０．００１％、Ｆ ０．５～７％を含有することが好ましい。なお、「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」とは、成分Ａ、成分Ｂ及び成分Ｃの合量を指す。例えば、「Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ」は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合量を指す。
本発明の紫外線透過ガラスは、炎センサ用であることが好ましい。
本発明の紫外線透過ガラスの製造方法は、ガラスを管状に成形した後、酸溶液中に管状ガラスを浸漬してエッチングすることを特徴とする。
本発明によれば、深紫外域において従来品よりも高い透過率を有するガラスを得ることができる。
本発明の紫外線透過ガラスにおいて、ガラス表面から１５μｍ深さのＦの含有量をｘ（質量％）、ガラス表面から１μｍ深さのＦの含有量をｙ（質量％）とした場合、ｙ／ｘが０．８以上であり、０．８５以上、特に０．９以上であることが好ましい。ｙ／ｘが小さ過ぎると、ガラス表面近傍に含まれるＦｅ３＋が還元され難く、深紫外域の透過率が低下し易くなる。なお、ｙ／ｘの上限値は特に限定されないが、現実的には１．２以下である。また、ｙ／ｘの具体的な数値は下記の通りである。
ｘは０．５～７％、０．６～５％、特に０．７～３％であることが好ましい。ｘが小さ過ぎると、ガラス内部のＦの含有量が少なくなり、ガラス内部に含まれるＦｅ３＋が還元され難く、深紫外域の透過率が低下し易くなる。一方、ｘが大き過ぎると、ガラス化し難くなる。
ｙは０．４～８．４％、０．４５～６％、０．５～５％、特に０．６～３％であることが好ましい。ｙが小さ過ぎると、ガラス表面近傍のＦの含有量が少なくなり、ガラス表面近傍に含まれるＦｅ３＋が還元され難く、深紫外域の透過率が低下し易くなる。一方、ｙが大き過ぎると、ガラス化し難くなる。
本発明の紫外線透過ガラスにおいて、厚み０．５ｍｍ、波長２００ｎｍにおける透過率（％）をＴ２００とした場合、Ｔ２００≧６９、特にＴ２００≧７０であることが好ましい。厚み０．５ｍｍ、波長２００ｎｍにおける透過率が低過ぎると、紫外光が透過し難くなり、搭載される光源やデバイスの性能が低下し易くなる。
本発明の紫外線透過ガラスにおいて、厚み０．５ｍｍ、波長２２０ｎｍにおける透過率（％）をＴ２２０とした場合、Ｔ２２０≧７９、特にＴ２２０≧８０であることが好ましい。厚み０．５ｍｍ、波長２２０ｎｍにおける透過率が低過ぎると、紫外光が透過し難くなり、搭載される光源やデバイスの性能が低下し易くなる。
本発明の紫外線透過ガラスにおいて、厚み０．５ｍｍ、波長２５０ｎｍにおける透過率（％）をＴ２５０とした場合、Ｔ２５０≧８７、特にＴ２５０≧８８であることが好ましい。厚み０．５ｍｍ、波長２５０ｎｍにおける透過率が低過ぎると、紫外光が透過し難くなり、搭載される光源やデバイスの性能が低下し易くなる。
本発明の紫外線透過ガラスの歪点は、４００℃以上、４１０℃以上、特に４１５℃以上であることが好ましい。紫外線透過ガラスの歪点が低過ぎる場合、例えば、表面に機能性膜を成膜する際に、高温の成膜工程においてガラスに意図しない変形が生じ易くなる。なお、歪点の上限は特に限定されないが、現実的には６００℃以下である。
本発明の紫外線透過ガラスの軟化点は、８５０℃以下、８００℃以下、７５０℃以下、特に７００℃以下であることが好ましい。軟化点が高過ぎると、ガラスの再熱加工がし難くなる。なお、軟化点の下限は特に限定されないが、現実的には６００℃以上である。
本発明の紫外線透過ガラスの粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、１５４０℃以下、１５２０℃以下、１５００℃以下、特に１４８０℃以下であることが好ましい。１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が高過ぎると、ガラス溶融窯への負荷が大きくなるとともに、溶融性が低下して、ガラスの製造コストが高騰し易くなる。ここで、「１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度」は、白金球引き上げ法で測定可能である。なお、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度の下限は特に限定されないが、現実的には１３００℃以上である。
本発明の紫外線透過ガラスの３０～３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数は、３０×１０－７／℃以上、特に３５×１０－７／℃以上であることが好ましく、また９５×１０－７／℃以下、特に８０×１０－７／℃以下であることが好ましい。平均線熱膨張係数が低過ぎると、センサ端子等の各種部材の熱膨張係数に整合させ難くなる。一方、平均線熱膨張係数が高過ぎると、熱衝撃により、ガラスが破損し易くなる。
本発明の紫外線透過ガラスの液相温度は、１１２０℃以下、１１００℃以下、１０８０℃以下、１０５０℃以下、１０００℃以下、９５０℃以下、９００℃以下、特に８５０℃以下であることが好ましい。液相温度における粘度は、１０４．０ｄＰａ・ｓ以上、１０４．３ｄＰａ・ｓ以上、１０４．５ｄＰａ・ｓ以上、１０４．８ｄＰａ・ｓ以上、１０５．１ｄＰａ・ｓ以上、１０５．３ｄＰａ・ｓ以上、特に１０５．５ｄＰａ・ｓ以上であることが好ましい。このようにすれば、耐失透性が向上し、ダウンドロー法、特にオーバーフローダウンドロー法で成形し易くなるため、所望の形状のガラスを作製し易くなる。
本発明の紫外線透過ガラスのヤング率は、４０ＧＰａ以上、特に４５ＧＰａ以上であることが好ましい。ヤング率が低過ぎると、デバイスの製造工程における搬送ラインでガラスが剛性を維持し難くなり、ガラスの変形、反り、破損が発生し易くなる。
本発明の紫外線透過ガラスは、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ５５～７５％、Ａｌ２Ｏ３ １～１０％、Ｂ２Ｏ３ １０～３０％、ＣａＯ ０～５％、 ＢａＯ ０～５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ １～１５％、ＴｉＯ２ ０～０．００１％、Ｆｅ２Ｏ３ ０～０．００１％、Ｆ ０．５～７％を含有することが好ましい。
上記のように各成分の含有量を限定した理由を以下に示す。なお、各成分の含有量の説明において、％表示は、特に断りがある場合を除き、質量％を表す。
ＳｉＯ２は、ガラスの骨格を形成する主成分である。ＳｉＯ２の含有量は、５５～７５％、５８～７０％、特に６５～６９％であることが好ましい。ＳｉＯ２の含有量が少な過ぎると、ヤング率、耐酸性が低下し易くなる。一方、ＳｉＯ２の含有量が多過ぎると、高温粘度が高くなり、溶融性が低下し易くなることに加えて、クリストバライト等の失透結晶が析出し易くなって、液相温度が上昇し易くなる。
Ａｌ２Ｏ３は、ヤング率を高める成分であると共に、分相、失透を抑制する成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、１～１０％、２～９％、特に３～８％であることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が少な過ぎると、ヤング率が低下し易くなり、またガラスが分相、失透し易くなる。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、高温粘度が高くなり、溶融性が低下し易くなる。
Ｂ２Ｏ３は、溶融性、耐失透性を高める成分であり、また傷の付き易さを改善して、強度を高める成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量は、１０～３０％、１３～２８％、特に１５～２５％であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が少な過ぎると、溶融性、耐失透性が低下し易くなり、またフッ酸系の薬液に対する耐性が低下し易くなる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、ヤング率、耐酸性が低下し易くなる。
ＣａＯは、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分である。またアルカリ土類金属酸化物の中では、導入原料が比較的安価であるため、原料コストを低廉化する成分である。ＣａＯの含有量は、０～５％、０．０１～１％、特に０．１～０．８％であることが好ましい。ＣａＯの含有量が多過ぎると、ガラスが失透し易くなる。
ＢａＯは、耐失透性を高める成分である。ＢａＯの含有量は、０～５％、０．１～３％、特に０．５～１．５％であることが好ましい。ＢａＯの含有量が多過ぎると、ガラスが失透し易くなる。
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めると共に、ガラス原料の初期の溶融に寄与するアルカリ金属酸化物成分である。Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量は、１～１５％、２～１０％、特に３～６％であることが好ましい。Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が少な過ぎると、溶融性が低下し易くなる。一方、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が不当に高くなる虞がある。
Ｌｉ２Ｏは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めると共に、ガラス原料の初期の溶融に寄与する成分である。Ｌｉ２Ｏの含有量は、０～５％、０～３％、特に０．１～１．２％であることが好ましい。Ｌｉ２Ｏの含有量が多過ぎると、ガラスが分相し易くなる。
Ｎａ２Ｏは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めると共に、ガラス原料の初期の溶融に寄与する成分である。また熱膨張係数を調整するための成分である。Ｎａ２Ｏの含有量は、０～１０％、０～８％、１～５％、特に１～３％であることが好ましい。Ｎａ２Ｏの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が不当に高くなる虞がある。
Ｋ２Ｏは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めると共に、ガラス原料の初期の溶融に寄与する成分である。また熱膨張係数を調整するための成分である。Ｋ２Ｏの含有量は、０～１０％、０．１～５％、特に０．５～３％であることが好ましい。Ｋ２Ｏの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が不当に高くなる虞がある。
ＴｉＯ２は、深紫外域での透過率を低下させる成分である。ＴｉＯ２の含有量は、０．００１％以下、０．０００８％以下、特に０．０００１～０．０００６％であることが好ましい。ＴｉＯ２の含有量が多過ぎると、ガラスが着色して、深紫外域での透過率が低下し易くなる。
Ｆｅ２Ｏ３は、深紫外域での透過率を低下させる成分である。Ｆｅ２Ｏ３の含有量は、０．００１％以下、０．０００１～０．０００９％、特に０．００００１～０．０００８％であることが好ましい。Ｆｅ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、ガラスが着色して、深紫外域での透過率が低下し易くなる。
酸化鉄中のＦｅイオンは、Ｆｅ２＋又はＦｅ３＋の状態で存在する。Ｆｅ２＋の割合が少な過ぎると、深紫外線での透過率が低下し易くなる。よって、本発明の紫外線透過ガラスに含まれる酸化鉄中のＦｅ２＋／（Ｆｅ２＋＋Ｆｅ３＋）の質量割合は、０．１以上、０．２以上、０．３以上、０．４以上、特に０．５以上であることが好ましい。
Ｆは、ガラスに含まれるＦｅ３＋を還元し、深紫外域の透過率を向上させる成分である。また、粘性を下げて溶融性を高める成分である。Ｆの含有量は、０．５～７％、０．６～５％、特に０．７～３％であることが好ましい。Ｆの含有量が少な過ぎると、上記効果を得難くなる。一方、Ｆの含有量が多過ぎると、逆にガラス化し難くなる。
上記成分以外にも、以下の成分を導入してもよい。
ＳｒＯは、耐失透性を高める成分である。ＳｒＯの含有量は、０～７％、０～５％、０～３％、特に０～１％であることが好ましい。ＳｒＯの含有量が多過ぎると、ガラスが失透し易くなる。
ＺｒＯ２は、耐酸性を高める成分であるが、ガラス組成中に多量に含有させると、ガラスが失透し易くなる。よって、ＺｒＯ２の含有量は、０．１％以下、０．００１～０．０２％、特に０．０００１～０．０１％であることが好ましい。
ＭｏＯ３は、生産時に炉内からの不純物として含有する成分であるが、ガラス組成中に多量に含有すると、深紫外域の透過率を低下させる虞がある。よって、ＭｏＯ３の含有量は０．０５％以下、０．００５～０．００１％、特に０．０００１～０．０００５％であることが好ましい。
本発明の紫外線透過ガラスの形状は任意に設定可能である。本発明の紫外線透過ガラスの形状は、例えば、平板状、曲板状、直管状、曲管状、棒状、球状、容器状、ブロック状とすることができる。
炎センサ用途に好適に用いるためには、紫外線透過ガラスの厚みは、０．２～２ｍｍ、特に０．２５～１．９ｍｍであることが好ましく、直管状、曲管状等の管状であることが好ましい。なお、一般的に紫外線透過率はガラスの厚みが厚いほど低下するが、本発明の紫外線透過ガラスは２５０ｎｍ以下の波長領域において高い透過率を有するために、従来品に比べ厚みを増加させても同波長域において高い透過率を維持可能である。
本発明の紫外線透過ガラスの表面の表面粗さＲａは、１０ｎｍ以下、９ｎｍ以下、８ｎｍ以下、７ｎｍ以下、６ｎｍ以下、５ｎｍ以下、４ｎｍ以下、３ｎｍ以下、２ｎｍ以下、特に１ｎｍ以下であることが好ましい。表面の表面粗さＲａが大き過ぎると、深紫外線での透過率が減少する傾向がある。
本発明の紫外線透過ガラスは、例えば、各種ガラス原料を調合して、ガラスバッチを得た上で、このガラスバッチを溶融し、得られた溶融ガラスを清澄、均質化し、所定形状に成形することで作製することができる。
本発明の紫外線透過ガラスの製造方法において、ガラス原料の一部として、還元剤を用いることが好ましい。このようにすれば、ガラス中に含まれるＦｅ３＋が還元されて、深紫外線での透過率が向上する。還元剤として、木粉、カーボン粉末、金属アルミニウム、金属シリコン、フッ化アルミニウム等の材料が使用可能であるが、その中でも金属シリコン、フッ化アルミニウムが好ましい。
本発明の紫外線透過ガラスの製造方法において、ガラス原料の一部として、金属シリコンを用いることが好ましく、その添加量は、ガラスバッチの全質量に対して０．００１～３質量％、０．００５～２質量％、０．０１～１質量％、特に０．０５～０．７５質量％であることが好ましい。金属シリコンの添加量が少な過ぎると、ガラス中に含まれるＦｅ３＋が還元されず、深紫外線での透過率が低下し易くなる。一方、金属シリコンの添加量が多過ぎると、ガラスが茶色に着色する傾向がある。
また、ガラス原料の一部として、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）を用いることも好ましく、その添加量は、ガラスバッチの全質量に対して、Ｆ換算で０．０１～２質量％、０．０５～１．５質量％、特に０．３～１．５質量％であることが好ましい。フッ化アルミニウムの添加量が少な過ぎると、ガラス中に含まれるＦｅ３＋が還元されず、深紫外線での透過率が低下し易くなる。一方、フッ化アルミニウムの添加量が多過ぎると、Ｆガスがガラス中に泡として残存する虞がある。
本発明の紫外線透過ガラスの製造方法において、紫外線透過ガラスを平板形状に成形する場合は、ダウンドロー法や、オーバーフローダウンドロー法を用いて成形することが好ましい。オーバーフローダウンドロー法は、耐熱性の樋状構造物の両側から溶融ガラスを溢れさせて、溢れた溶融ガラスを樋状構造物の下頂端で合流させながら、下方に延伸成形してガラス板を成形する方法である。オーバーフローダウンドロー法では、ガラス板の表面となるべき面は樋状耐火物に接触せず、自由表面の状態で成形される。このため、薄型のガラス板を作製し易くなると共に、表面を研磨しなくても、板厚ばらつきを低減することができる。結果として、ガラス板の製造コストを低廉化することができる。なお、樋状構造物の構造や材質は、所望の寸法や表面精度を実現できるものであれば、特に限定されない。また、下方への延伸成形を行う際に、力を印加する方法も特に限定されない。例えば、充分に大きい幅を有する耐熱性ロールをガラスに接触させた状態で回転させて延伸する方法を採用してもよいし、複数の対になった耐熱性ロールをガラスの端面近傍のみに接触させて延伸する方法を採用してもよい。
本発明の紫外線透過ガラスの製造方法において、紫外線透過ガラスを管状に成形する場合は、ダウンドロー法や、ベロー法、ダンナー法等を用いて成形することが好ましい。ダンナー法は、傾斜配置された耐熱性のスリーブ状構造物の上方端側に溶融ガラスを流下して巻き付け、下方端側へ流下した溶融ガラスを延伸成形してガラス管を成形する方法である。
成形方法として、上記以外にも、例えば、スロットダウン法、リドロー法、フロート法等を採用することもできる。
紫外線透過ガラスの製造プロセスでは、ガラス表層部のＦの含有量が減少し易くなる場合がある。その際は、ガラスを成形した後に、酸溶液中にガラスを浸漬してエッチングし、Ｆの含有量が減少した表層部を取り除くことにより、ガラス表面近傍のＦの含有量を多くすることが可能である。なお、エッチング処理に用いる酸としては、３～５０質量％の硝酸、弗酸、硫酸、塩酸、あるいは酸濃度が３～５０質量％で少なくとも前述した酸の２種類からなる混酸などが使用可能である。浸漬時間は１分以上、３分以上、特に５分以上であることが好ましい。浸漬時間が短すぎると、エッチングが不十分となり、ガラス表面近傍のＦの含有量が多くならない虞がある。浸漬時間の上限は特に限定されないが、現実的には２０分以下である。酸の温度は２０℃以上、２５℃以上、特に３０℃以上であることが好ましい。酸の温度が低すぎると、エッチングが不十分となり、ガラス表面近傍のＦの含有量が多くならない虞がある。酸の温度の上限は特に限定されないが、現実的には９５℃以下である。なお、物理研磨等により、Ｆの含有量が減少した表層部を取り除くことも可能である。
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、以下の実施例は単なる例示である。本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。
表１は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１～５）及び比較例（試料Ｎｏ．６）を示している。
まず、表中のガラス組成となるように、表に示すガラス原料を調合したガラスバッチを白金坩堝に入れ、１６００℃で６時間溶融した。
得られた溶融ガラスについて、白金スターラーを用いて攪拌し、均質化を行った。次いで、溶融ガラスをカーボン板上に流し出し、平板形状に成形した後、徐冷点より２０℃程度高い温度から室温まで３℃／分の速度で徐冷した後、表に示す条件にてエッチングを行った。
得られた各試料について透過率を測定した。透過率は、ダブルビーム型分光光度計（島津製作所製ＵＶ―３１００ＰＣ）を用いて、厚み方向の分光透過率を測定した値である。測定試料としては、表１に記載の厚みで両面を光学研磨面（鏡面）に研磨したものを使用した。なお、ＡＦＭにより、これらの測定試料の表面の表面粗さＲａを測定したところ、測定領域１０μｍ×１０μｍで０．５～１．０ｎｍであった。
また、得られた各試料について、ガラス表面から１５μｍ深さのＦの含有量x(質量%)、ガラス表面から１μｍ深さのＦの含有量y(質量%)は、試料の断面を電子線マイクロアナライザ（島津製作所製ＥＰＭＡ－１７２０Ｈ）を用いてライン分析を行うことにより測定した。
表から分かるように、ｙ／ｘが０．８１以上である試料Ｎｏ．１～５は、波長２００～２５０ｎｍの紫外光の透過率が高かった。一方、ｙ／ｘが０．７１と小さい試料Ｎｏ．６は、波長２００～２５０ｎｍの紫外光の透過率が低かった。また、ｙ／ｘが大きい程、波長２００～２５０ｎｍの紫外光の透過率が高くなることが分かった。
なお、上記実施例では、溶融ガラスを流し出して平板形状に成形したが、工業的規模で生産する場合には、オーバーフローダウンドロー法等で平板形状に成形し、両表面が未研磨の状態で使用に供することが好ましい。また、管状に形成する場合は、ダウンドロー法やダンナー法等で管状に成形することが好ましい。
Claims (6)
- ガラス表面から１５μｍ深さのＦの含有量をｘ（質量％）、ガラス表面から１μｍ深さのＦの含有量をｙ（質量％）とした場合、ｙ／ｘが０．８以上であることを特徴とする紫外線透過ガラス。
- 厚み０．５ｍｍ、波長２００ｎｍにおける透過率（％）をＴ２００とした場合、Ｔ２００≧６９であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線透過ガラス。
- 厚みが０．２～２．０ｍｍであり、管状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線透過ガラス。
- ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ５５～７５％、Ａｌ２Ｏ３ １～１０％、Ｂ２Ｏ３ １０～３０％、ＣａＯ ０～５ ％、 ＢａＯ ０～５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ １～１５％、ＴｉＯ２ ０～０．００１％、Ｆｅ２Ｏ３ ０～０．００１％、Ｆ ０．５～７％を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線透過ガラス。
- 炎センサ用であることを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線透過ガラス。
- ガラスを管状に成形した後、酸溶液中に管状ガラスを浸漬してエッチングすることを特徴とする紫外線透過ガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2023/016202 WO2023218938A1 (ja) | 2022-05-13 | 2023-04-25 | 紫外線透過ガラス |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022079187 | 2022-05-13 | ||
| JP2022079187 | 2022-05-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023168201A true JP2023168201A (ja) | 2023-11-24 |
Family
ID=88838194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022167700A Pending JP2023168201A (ja) | 2022-05-13 | 2022-10-19 | 紫外線透過ガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2023168201A (ja) |
-
2022
- 2022-10-19 JP JP2022167700A patent/JP2023168201A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6777893B2 (ja) | 紫外線透過ガラス | |
| JP7512893B2 (ja) | 光学ガラスおよび光学部品 | |
| TWI838347B (zh) | 化學強化用玻璃 | |
| US6537937B1 (en) | Alkali-free glass | |
| JP3396835B2 (ja) | アルカリ金属を含有しないアルミノ硼珪酸ガラスとその用途 | |
| JP3666610B2 (ja) | 無アルカリガラス基板 | |
| JP3666608B2 (ja) | 無アルカリガラス基板 | |
| JP2012072054A (ja) | カバーガラスおよびその製造方法 | |
| WO1997011920A1 (fr) | Substrat de verre exempt d'alcalis | |
| WO2009157297A1 (ja) | 強化ガラスおよびその製造方法 | |
| JP5888326B2 (ja) | 基板用無アルカリガラスの製造方法 | |
| WO2010084670A1 (ja) | 強化ガラスおよびガラス | |
| JPH0458421B2 (ja) | ||
| JPWO2013183681A1 (ja) | 無アルカリガラスおよびこれを用いた無アルカリガラス板 | |
| KR102408863B1 (ko) | 무알칼리 유리 | |
| TW201402510A (zh) | 無鹼玻璃基板、及無鹼玻璃基板之薄板化方法 | |
| JP4756856B2 (ja) | ガラス組成物およびその製造方法 | |
| CN105992749B (zh) | 无碱玻璃基板及无碱玻璃基板的减薄方法 | |
| WO2019167399A1 (ja) | 紫外線透過ガラス及びその製造方法 | |
| JP7335557B2 (ja) | 強化ガラス及び強化用ガラス | |
| JP2023168201A (ja) | 紫外線透過ガラス | |
| WO2023218938A1 (ja) | 紫外線透過ガラス | |
| JP7335541B2 (ja) | 強化ガラス及び強化用ガラス | |
| JP5469103B2 (ja) | ガラス組成物およびその製造方法 | |
| JP2024054788A (ja) | ガラス及びガラスの製造方法、並びに化学強化ガラス及びそれを備える画像表示装置 |