(57)【要約】【課題】低熱膨張性を有し、比較的低温での溶融が可能であり、０℃〜５０℃における平均線膨張係数が好ましくは２５×１０−７℃−１以下、より好ましくは１５×１０−７℃−１以下、最も好ましくは１０×１０−７℃−１以下である、構成相として結晶相を含まないガラスを提供する事。【解決手段】酸化物基準で表わされたＢ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分、およびＺｎＯ成分から選ばれる一種以上の成分、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、ならびにＣｕＯ成分を含有し、酸化物基準の質量％でこれらの成分の合量が８０％以上、０〜５０℃における平均線膨張係数が２５×１０−７℃−１以下であるガラス。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物基準で表わされたＢ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分、およびＺｎＯ成分から選ばれる一種以上の成分、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、ならびにＣｕＯ成分を含有し、
酸化物基準の質量％でこれらの成分の合量が８０％以上、
０〜５０℃における平均線膨張係数が２５×１０−７℃−１以下であるガラス。
【請求項２】
酸化物基準の質量％で、Ｂ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分、およびＺｎＯ成分から選ばれる一種以上の成分の合計の含有量が０．１％〜２５％である請求項１に記載のガラス。
【請求項３】
Ｂ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分、およびＺｎＯ成分の合量に対するＣｕＯ成分の酸化物基準の質量％の比
ＣｕＯ／（Ｂ２Ｏ３＋ＺｒＯ２＋Ｐ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＷＯ３＋ＭｏＯ３＋ＴｉＯ２＋ＮｉＯ＋Ｆｅ２Ｏ３＋Ｃｏ２Ｏ３＋ＣｅＯ２＋Ｅｕ２Ｏ３＋ＺｎＯ）
が０．４以上である、請求項１または２に記載のガラス。
【請求項４】
酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ２成分を４０〜７１％、
Ａｌ２Ｏ３成分を７〜２２％、
ＣｕＯ成分を７〜４０％、
含有する請求項１〜３のいずれかに記載のガラス。
【請求項５】
酸化物基準の質量％で、
Ｂ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
ＺｒＯ２成分を０〜１０％、および／または
Ｐ２Ｏ５成分を０〜１５％、および／または
Ｔａ２Ｏ５成分を０〜１０％、および／または
Ｎｂ２Ｏ５成分を０〜１０％、および／または
ＷＯ３成分を０〜１０％、および／または
ＭｏＯ３成分を０〜１０％、および／または
ＴｉＯ２成分を０〜１０％、および／または
ＮｉＯ成分を０〜１０％、および／または
Ｆｅ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
Ｃｏ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
ＣｅＯ２成分を０〜１０％、および／または
Ｅｕ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
ＺｎＯ成分を０〜１５％、
含有する請求項１〜４のいずれかに記載のガラス。
【請求項６】
酸化物基準で表わされた、Ａｓ２Ｏ３成分、Ｓｂ２Ｏ３成分から選ばれる少なくとも一種以上を含有し、これらの成分の酸化物基準の質量％の合量が０％を超え１％以下である請求項１〜５のいずれかに記載のガラス。
【請求項７】
Ａｓ２Ｏ３成分およびＳｂ２Ｏ３成分を実質的に含有しない請求項１〜６のいずれかに記載のガラス。
【請求項８】
溶融温度が１５５０℃以下である請求項１〜７のいずれかに記載のガラス。
【請求項９】
構成相として結晶相を含まない請求項１〜８のいずれかに記載のガラス。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載のガラスを用いた天体望遠鏡反射ミラー。
【請求項１１】
酸化物基準で表わされたＢ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分ならびにＺｎＯ成分から選ばれる一種以上の成分、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、およびＣｕＯ成分を含有し、酸化物基準の質量％でこれらの成分の合量が８０％以上である原料を溶融法によって溶融し、前記溶融温度の最高温度が１５５０℃以下であるガラスの製造方法。
【請求項１２】
前記原料に含まれる、Ｂ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分、およびＺｎＯ成分から選ばれる一種以上の成分の含有量が酸化物基準の質量％で、０．１％〜２５％である請求項１１に記載のガラスの製造方法。
【請求項１３】
前記原料に含まれる、Ｂ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分、およびＺｎＯ成分の合量に対するＣｕＯ成分の酸化物基準の質量％の比
ＣｕＯ／（Ｂ２Ｏ３＋ＺｒＯ２＋Ｐ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＷＯ３＋ＭｏＯ３＋ＴｉＯ２＋ＮｉＯ＋Ｆｅ２Ｏ３＋Ｃｏ２Ｏ３＋ＣｅＯ２＋Ｅｕ２Ｏ３＋ＺｎＯ）
が０．４以上である、請求項１１または１２に記載のガラスの製造方法。
【請求項１４】
前記原料は酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ２成分を４０〜７１％、
Ａｌ２Ｏ３成分を７〜２２％、
ＣｕＯ成分を７〜４０％、
含有する請求項１１〜１３のいずれかに記載のガラスの製造方法。
【請求項１５】
前記原料は酸化物基準の質量％で、
Ｂ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
ＺｒＯ２成分を０〜１０％、および／または
Ｐ２Ｏ５成分を０〜１５％、および／または
Ｔａ２Ｏ５成分を０〜１０％、および／または
Ｎｂ２Ｏ５成分を０〜１０％、および／または
ＷＯ３成分を０〜１０％、および／または
ＭｏＯ３成分を０〜１０％、および／または
ＴｉＯ２成分を０〜１０％、および／または
ＮｉＯ成分を０〜１０％、および／または
Ｆｅ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
Ｃｏ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
ＣｅＯ２成分を０〜１０％、および／または
Ｅｕ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
ＺｎＯ成分を０〜１５％
含有する請求項１１〜１４のいずれかに記載のガラスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種基板材として有用な低い平均線膨張係数を有するガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
平均線膨張係数の低いガラスは精密機器分野における基板材、耐熱ガラス等の幅広い分野で使用されている。
【０００３】
近年、半導体精密装置や天体望遠鏡の反射基板用途などにおいて、それら装置および機器の高分解能化に伴い、平均線膨張係数が低いガラスが求められている。さらにこれらのガラスは低コストが求められており、低温で溶融可能であることが必要である。
【０００４】
低熱膨張性のガラスとして一般的に知られているのは硼珪酸ガラスである。その代表としてコーニング社製の＃７７４０が知られているが、その平均線膨張係数は０〜３００℃で３２．５×１０−７℃−１と大きく、また溶融温度が１５５０℃以上と非常に高温である。
そのため、前掲用途で使用された場合、周囲の温度環境変化による基板自体の熱膨張の影響が大きく、基板の寸法安定性に欠ける状態となる。更に溶融温度が高いため、製造段階でのガラスの清澄・均質化が困難であり、成型されたガラスの内部品質が悪くなりやすくなるとともに、製造設備のコストが高くなるという問題があった。
【０００５】
一方、気相合成法などで製造される合成シリカガラスやチタンドープシリカガラスは室温近傍で５×１０−７℃−１以下の平均線膨張係数を示すが、塩化物や有機金属化合物などの前駆体を燃焼させてシリカおよびチタニアを混合堆積させて製造するため、その製造方法に起因する不均質性（層状脈理）の発生を根本的に防ぐ事が出来ない。また溶融法に比べ、製造コストが高くなりやすい。
【０００６】
下記特許文献１には、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣｕＯおよびＺｎＯを含み、５×１０−７℃−１以下の平均線膨張係数を示すガラスが開示されているが、これらガラスの溶融温度が１５５０℃以上であり、やはりガラスの清澄性や製造コストに難がある。
下記特許文献２には、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣｕＯおよびＺｎＯを含み、５×１０−７℃−１以下の平均線膨張係数を示す材料、文献３には、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｌi２Ｏなどを含み、5×１０−７℃−１以下の平均線膨張係数を示す材料が開示されているが、これらはガラスを熔融法で製造後、再度二次的な加熱処理が必要な結晶化ガラスであり、製造コストに難がある上に、ガラス相と結晶相の２相で構成されるため、外部温度環境の変化が加わるとそれら２相の応答性の差（所謂熱ヒステリシス）が発生し、基板の面変化など前記用途上好ましくない現象を導いてしまう。
【特許文献１】特公昭４９−０３２６４６号公報
【特許文献２】特開昭５６−０６９２４０号公報
【特許文献３】特開平８−１３３７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、低熱膨張性を有し、比較的低温での溶融が可能であり、０℃〜５０℃における平均線膨張係数が好ましくは２５×１０−７℃−１以下、より好ましくは１５×１０−７℃−１以下、最も好ましくは１０×１０−７℃−１以下である、構成相として結晶相を含まないガラスを提供することである。
【０００８】
なお、本明細書においてガラス原料の溶融温度（単に溶融温度ともいう）とは原料を加熱溶融して溶残物が無い状態に出来る温度をいう。
また、平均線膨張係数は低熱膨張性の指標であり、ＪＯＧＩＳ（日本光学硝子工業会規格）１６−２００３「光学ガラスの常温付近の平均線膨張係数の測定方法」に則り、温度範囲を０℃から５０℃の範囲に換えて測定した値をいう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題の解決のため、本発明者は酸化物基準で表わされたＢ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分、およびＺｎＯ成分から選ばれる一種以上の成分、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、ならびにＣｕＯ成分を含有し、酸化物基準の質量％でこれらの成分の合量が８０％以上であることを特徴とするガラスは０℃から５０℃における平均線膨張係数が２５×１０−７℃−１以下、より好ましくは１５×１０−７℃−１以下、最も好ましくは１０×１０−７℃−１以下であり、１５００℃以下という比較的低温で溶融が可能であることを見出した。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【００１０】
（構成１）
酸化物基準で表わされたＢ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分、およびＺｎＯ成分から選ばれる一種以上の成分、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、ならびにＣｕＯ成分を含有し、
酸化物基準の質量％でこれらの成分の合量が８０％以上、
０〜５０℃における平均線膨張係数が２５×１０−７℃−１以下であるガラス。
（構成２）
酸化物基準の質量％で、Ｂ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分、およびＺｎＯ成分から選ばれる一種以上の成分の合計の含有量が０．１％〜２５％である構成１に記載のガラス。
（構成３）
Ｂ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分、およびＺｎＯ成分の合量に対するＣｕＯ成分の酸化物基準の質量％の比
ＣｕＯ／（Ｂ２Ｏ３＋ＺｒＯ２＋Ｐ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＷＯ３＋ＭｏＯ３＋ＴｉＯ２＋ＮｉＯ＋Ｆｅ２Ｏ３＋Ｃｏ２Ｏ３＋ＣｅＯ２＋Ｅｕ２Ｏ３＋ＺｎＯ）
が０．４以上である、構成１または２に記載のガラス。
（構成４）
酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ２成分を４０〜７１％、
Ａｌ２Ｏ３成分を７〜２２％、
ＣｕＯ成分を７〜４０％、
含有する構成１〜３のいずれかに記載のガラス。
（構成５）
酸化物基準の質量％で、
Ｂ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
ＺｒＯ２成分を０〜１０％、および／または
Ｐ２Ｏ５成分を０〜１５％、および／または
Ｔａ２Ｏ５成分を０〜１０％、および／または
Ｎｂ２Ｏ５成分を０〜１０％、および／または
ＷＯ３成分を０〜１０％、および／または
ＭｏＯ３成分を０〜１０％、および／または
ＴｉＯ２成分を０〜１０％、および／または
ＮｉＯ成分を０〜１０％、および／または
Ｆｅ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
Ｃｏ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
ＣｅＯ２成分を０〜１０％、および／または
Ｅｕ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
ＺｎＯ成分を０〜１５％、
含有する構成１〜４のいずれかに記載のガラス。
（構成６）
酸化物基準で表わされた、Ａｓ２Ｏ３成分、Ｓｂ２Ｏ３成分から選ばれる少なくとも一種以上を含有し、これらの成分の酸化物基準の質量％の合量が０％を超え１％以下である構成１〜５のいずれかに記載のガラス。
（構成７）
Ａｓ２Ｏ３成分およびＳｂ２Ｏ３成分を実質的に含有しない構成１〜６のいずれかに記載のガラス。
（構成８）
溶融温度が１５５０℃以下である構成１〜７のいずれかに記載のガラス。
（構成９）
構成相として結晶相を含まない構成１〜８のいずれかに記載のガラス。
（構成１０）
構成１から９のいずれかに記載のガラスを用いた天体望遠鏡反射ミラー。
（構成１１）
酸化物基準で表わされたＢ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分ならびにＺｎＯ成分から選ばれる一種以上の成分、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、およびＣｕＯ成分を含有し、酸化物基準の質量％でこれらの成分の合量が８０％以上である原料を溶融法によって溶融し、前記溶融温度の最高温度が１５５０℃以下であるガラスの製造方法。
（構成１２）
前記原料に含まれる、Ｂ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分、およびＺｎＯ成分から選ばれる一種以上の成分の含有量が酸化物基準の質量％で、０．１％〜２５％である構成１１に記載のガラスの製造方法。
（構成１３）
前記原料に含まれる、Ｂ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分、およびＺｎＯ成分の合量に対するＣｕＯ成分の酸化物基準の質量％の比
ＣｕＯ／（Ｂ２Ｏ３＋ＺｒＯ２＋Ｐ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＷＯ３＋ＭｏＯ３＋ＴｉＯ２＋ＮｉＯ＋Ｆｅ２Ｏ３＋Ｃｏ２Ｏ３＋ＣｅＯ２＋Ｅｕ２Ｏ３＋ＺｎＯ）
が０．４以上である、構成１１または１２に記載のガラスの製造方法。
（構成１４）
前記原料は酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ２成分を４０〜７１％、
Ａｌ２Ｏ３成分を７〜２２％、
ＣｕＯ成分を７〜４０％、
含有する構成１１〜１３のいずれかに記載のガラスの製造方法。
（構成１５）
前記原料は酸化物基準の質量％で、
Ｂ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
ＺｒＯ２成分を０〜１０％、および／または
Ｐ２Ｏ５成分を０〜１５％、および／または
Ｔａ２Ｏ５成分を０〜１０％、および／または
Ｎｂ２Ｏ５成分を０〜１０％、および／または
ＷＯ３成分を０〜１０％、および／または
ＭｏＯ３成分を０〜１０％、および／または
ＴｉＯ２成分を０〜１０％、および／または
ＮｉＯ成分を０〜１０％、および／または
Ｆｅ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
Ｃｏ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
ＣｅＯ２成分を０〜１０％、および／または
Ｅｕ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
ＺｎＯ成分を０〜１５％
含有する構成１１〜１４のいずれかに記載のガラスの製造方法。
【００１１】
また、本発明は、成分組成を質量％で表しているため、直接表せるべきものではないが、上記の構成と同様の効果を奏するには、モル％にて概ね以下の範囲となる。
（構成１６）
酸化物基準で表わされたＢ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分、およびＺｎＯ成分から選ばれる一種以上の成分、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、ならびにＣｕＯ成分を含有し、酸化物基準のモル％で、これらの成分の合量が８０％以上、０〜５０℃における平均線膨張係数が２５×１０−７℃−１以下であるガラス。
（構成１７）
酸化物基準のモル％で、Ｂ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分、およびＺｎＯ成分から選ばれる一種以上の成分の合計の含有量が０．１％〜１７％である構成１６に記載のガラス。
（構成１８）
酸化物基準のモル％で、
ＳｉＯ２成分を５５〜７５％、
Ａｌ２Ｏ３成分を４〜１５％、
ＣｕＯ成分を８〜２５％、
含有する構成１６または１７のいずれかに記載のガラス。
（構成１９）
酸化物基準のモル％で、
Ｐ２Ｏ５成分を０〜１０％、および／または
Ｂ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
ＺｒＯ２成分を０〜１０％、および／または
ＷＯ３成分を０〜５％、および／または
Ｔａ２Ｏ５成分を０〜５％、および／または
Ｎｂ２Ｏ５成分を０〜５％、および／または
ＭｏＯ３成分を０〜５％、および／または
ＴｉＯ２成分を０〜１０％、および／または
ＮｉＯ成分を０〜１０％、および／または
Ｆｅ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
Ｃｏ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
ＣｅＯ２成分を０〜５％、および／または
Ｅｕ２Ｏ３成分を０〜１０％、および／または
ＺｎＯ成分を０〜１０％
含有する構成１６〜１８のいずれかに記載のガラス。
（構成２０）
酸化物基準のモル％でＡｓ２Ｏ３成分および／またはＳｂ２Ｏ３成分を０〜１％含有する構成１６〜１９のいずれかに記載のガラス。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、低熱膨張性を有し、より好ましい特性として低温溶融性をも兼ね備えたガラスを提供することができる。すなわち、０℃〜５０℃における平均線膨張係数が好ましくは２５×１０−７℃−１以下、より好ましくは１５×１０−７℃−１以下、最も好ましくは１０×１０−７℃−１以下であり、ガラス原料の溶融温度（原料を加熱溶融して、溶残物が無い状態に出来る温度）が好ましくは１５５０℃以下、より好ましくは１５３０℃以下、最も好ましくは１５００℃以下のガラスを提供することができる。
本発明のガラスは、熱的寸法安定性を要求する各種基板材、構造部材等として好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のガラスの平均線膨張係数は、熱的寸法安定性を要求する各種基板材、構造部材等として好ましく適用可能となるために、０℃〜５０℃において２５×１０−７℃−１以下が好ましく、１５×１０−７℃−１以下がより好ましく、１０×１０−７℃−１以下が最も好ましい。また、０℃〜５０℃における平均線膨張係数の下限値は低い程好ましいが、本発明のガラスにおいては３．２×１０−７℃−１まで得ることが可能である。
ガラス原料の溶融温度はガラス製造のコストを低くし、ガラスの清澄を容易とするために１５５０℃以下であることが好ましく、１５３０℃以下がより好ましく、１５００℃以下が最も好ましい。また、本発明のガラスの前記溶融温度は１４８０℃程度まで低い値を示すことが可能である。
【００１４】
本発明のガラスを構成する各成分について説明する。なお、特に記載の無い場合、本明細書においては前記各成分は酸化物基準の質量％にて表現する。
ここで、「酸化物基準」とは、本発明のガラスの構成成分の原料として使用される酸化物酸等が溶融時にすべて分解され酸化物へ変化すると仮定して、ガラス中に含有される各成分の組成を表記する方法であり、この生成酸化物の質量の総和を１００質量％として、ガラス中に含有される各成分の量を表記する。
【００１５】
本発明のガラスは酸化物基準で表わされたＢ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分、およびＺｎＯ成分から選ばれる一種以上の成分（以下これらの成分を総称するときは「添加成分」と称する）、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、ならびにＣｕＯ成分を含有し、酸化物基準の質量％で、これらの成分の合量が８０％以上である事を特徴とする。
【００１６】
ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、ＣｕＯ成分は本発明のガラス骨格を形成する成分である。
ＳｉＯ２成分は低い平均線膨張係数を得るために必須な成分であるが、ガラスの溶融温度を高くする傾向がある。
Ａｌ２Ｏ３成分は低温溶融性を向上させる効果があるが、一方で導入し過ぎるとガラスからの失透もしくは溶け残りが発生しやすくなる傾向がある。
ＣｕＯ成分は低い平均線膨張係数を得るために必須な成分であるが、一方で導入し過ぎるとガラスからの失透もしくは溶け残りが発生しやすくなる傾向がある。
また、添加成分は低温溶融性を向上させる効果を有するが、ガラスからの失透もしくは溶け残りが発生しやすくなる傾向がある。
このようにこれらの成分は所望の物性に貢献する効果と相反する効果があり、本発明はこれらのＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、ＣｕＯ成分、添加成分の合量を特定の範囲とすることで、所望の物性とは相反する効果の影響を最小限とし、所望の物性を得るための効果を最大限に得ることができ、低い溶融温度を維持しながら、０〜５０℃における平均線膨張係数が２５×１０−７℃−１以下で溶融温度が１５５０℃以下のガラスを得ることを可能とするものである。
【００１７】
前記ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、ＣｕＯ成分、添加成分の合量が８０％未満であると、上述したこれらの成分による所望の物性に貢献する効果が充分に得られないため、これらの成分の合量の下限値は８０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましく、９７％以上であることが最も好ましい。
【００１８】
前記ＳｉＯ２成分の含有量が４０％未満であると、所望の平均線膨張係数得難くなるためＳｉＯ２成分の含有量の下限は４０％以上とすることが好ましく、４２％以上とすることがより好ましく、４５％以上とすることが最も好ましい。
また、本発明のガラスの溶融温度をより低くし、低温溶融性をより良くするためには、前記ＳｉＯ２成分の含有量の上限は７１％以下とすることが好ましく、６６％以下とすることがより好ましく、６２．５％以下とすることが最も好ましい。
【００１９】
前記Ａｌ２Ｏ３成分が７％未満であると、溶融が困難になりやすくなるため、Ａｌ２Ｏ３成分の含有量の下限は７％以上とすることが好ましく、９％以上とすることがより好ましく、１０％以上とすることが最も好ましい。また２２％を超えると溶解性が著しく低下するとともに、所望のガラス転移点を有するガラスが得難くなるため、Ａｌ２Ｏ３成分の含有量の上限は２２％とすることが好ましく、２０％以下とすることがより好ましく、１８％以下とすることが最も好ましい。
【００２０】
前記ＣｕＯ成分の含有量が７％未満であると、ガラスの平均線熱膨張係数が大きくなりやすいため、前記ＣｕＯ成分の含有量の下限を７％以上とすることが好ましく、８％以上とすることがより好ましく、９％以上とすることが最も好ましい。
また、前記ＣｕＯ成分の含有量が４０％を超えるとガラスの溶融が困難になるため、前記ＣｕＯ成分の含有量の上限は４０％以下とすることが好ましく、３５％以下とすることがより好ましく、３０％以下とすることが最も好ましい。
【００２１】
次に添加成分について説明する。添加成分は上述の通り、酸化物基準で表わされたＢ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分、およびＺｎＯ成分から選ばれる一種以上の成分であり、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、ＣｕＯ成分と共にそれらの合量が規制されることによって低温溶融性向上の効果を付与する成分である。
この添加成分の含有量、すなわち、酸化物基準で表わされたＢ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｔａ２Ｏ５成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＷＯ３成分、ＭｏＯ３成分、ＴｉＯ２成分、ＮｉＯ成分、Ｆｅ２Ｏ３成分、Ｃｏ２Ｏ３成分、ＣｅＯ２成分、Ｅｕ２Ｏ３成分、およびＺｎＯ成分から選ばれる一種以上の成分の合計の含有量は低温溶融性向上の効果を得やすくするためにその下限値を０．１％とすることが好ましく、０．５％とすることがより好ましく、１．０％とすることが最も好ましい。また、添加成分の含有量が２５％を超えるとガラスからの失透もしくは溶け残りが発生しやすくなり、平均線膨張係数が増大しやすいので、添加成分の含有量の上限は２５％とすることが好ましく、２２％以下とすることがより好ましく、２０％以下とすることが最も好ましい。
【００２２】
また、添加成分の含有量に対するＣｕＯ成分の酸化物基準の質量％の比、ＣｕＯ／（Ｂ２Ｏ３＋ＺｒＯ２＋Ｐ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＷＯ３＋ＭｏＯ３＋ＴｉＯ２＋ＮｉＯ＋Ｆｅ２Ｏ３＋Ｃｏ２Ｏ３＋ＣｅＯ２＋Ｅｕ２Ｏ３＋ＺｎＯ）の値（ＣｕＯ／添加成分の値）が０．２８未満であると低温溶融性が低下するため、ＣｕＯ／添加成分の値を０．２８以上とすることが好ましく、０．３５以上とすることがより好ましく、０．４５以上とすることが最も好ましい。
【００２３】
Ｂ２Ｏ３成分は低膨張特性を維持しつつ低温溶融性を向上させやすくする任意で添加できる成分である。ただし含有量が大きくなると、平均線膨張係数が増大するため、その含有量の上限は、好ましくは１０％以下、最も好ましくは５％以下である。
【００２４】
ＺｒＯ２成分は低膨張特性を維持しつつ低温溶融性を向上させやすくする任意で添加できる成分である。ただし含有量が大きくなると、溶け残りが発生するとともに、平均線膨張係数が増大するため、その含有量の上限は、好ましくは１０％以下、最も好ましくは５％以下である。
【００２５】
Ｐ２Ｏ５成分は低膨張特性を維持しつつ低温溶融性を向上させやすくする任意で添加できる成分であるが、本発明のガラスにおいてはその効果が得られやすいため０．１％以上含有させることがより好ましく、０．５％以上含有させることが最も好ましい。
また、含有量が１５．０％を超えると乳白傾向が増大し、ガラスとしての安定性を著しく損なうため、その含有量の上限は１５．０％以下であることが好ましく、１２％以下であることがより好ましく、１０％以下であることが最も好ましい。
【００２６】
Ｔａ２Ｏ５成分は低膨張特性を維持しつつ低温溶融性を向上させやすくする任意で添加できる成分である。ただし含有量が大きくなると、溶け残りが発生するとともに、平均線膨張係数が増大するため、その含有量の上限は、好ましくは１０％以下、最も好ましくは５％以下である。
【００２７】
Ｎｂ２Ｏ５成分は低膨張特性を維持しつつ低温溶融性を向上させやすくする任意で添加できる成分である。ただし含有量が大きくなると、溶け残りが発生するとともに、平均線膨張係数が増大するため、その含有量の上限は、好ましくは１０％以下、最も好ましくは５％以下である。
【００２８】
ＷＯ３成分は低膨張特性を維持しつつ低温溶融性を向上させやすくする任意で添加できる成分である。ただし含有量が大きくなると、溶け残りが発生するとともに、平均線膨張係数が増大するため、その含有量の上限は、好ましくは１０％以下、最も好ましくは５％以下である。
【００２９】
ＭｏＯ３成分は低膨張特性を維持しつつ低温溶融性を向上させやすくする任意で添加できる成分である。ただし含有量が大きくなると、溶け残りが発生するとともに、平均線膨張係数が増大するため、その含有量の上限は、好ましくは１０％以下、最も好ましくは５％以下である。
【００３０】
ＴｉＯ２成分は低膨張特性を維持しつつ低温溶融性を向上させやすくする任意で添加できる成分である。ただし含有量が大きくなると、溶け残りが発生するとともに、平均線膨張係数が増大するため、その含有量の上限は、好ましくは１０％以下、最も好ましくは５％以下である。
【００３１】
ＮｉＯ成分は低膨張特性を維持しつつ低温溶融性を向上させやすくする任意で添加できる成分である。ただし含有量が大きくなると、溶け残りが発生するとともに、平均線膨張係数が増大するため、その含有量の上限は、好ましくは１０％以下、最も好ましくは５％以下である。
【００３２】
Ｆｅ２Ｏ３成分は低膨張特性を維持しつつ低温溶融性を向上させやすくする任意で添加できる成分である。ただし含有量が大きくなると、溶け残りが発生するとともに、平均線膨張係数が増大するため、その含有量の上限は、好ましくは１０％以下、最も好ましくは５％以下である。
【００３３】
Ｃｏ２Ｏ３成分は低膨張特性を維持しつつ低温溶融性を向上させやすくする任意で添加できる成分である。ただし含有量が大きくなると、溶け残りが発生するとともに、平均線膨張係数が増大するため、その含有量の上限は、好ましくは１０％以下、最も好ましくは５％以下である。
【００３４】
ＣｅＯ２成分は低膨張特性を維持しつつ低温溶融性を向上させやすくする任意で添加できる成分である。ただし含有量が大きくなると、溶け残りが発生するとともに、平均線膨張係数が増大するため、その含有量の上限は、好ましくは１０％以下、最も好ましくは５％以下である。
【００３５】
Ｅｕ２Ｏ３成分は低膨張特性を維持しつつ低温溶融性を向上させやすくする任意で添加できる成分である。ただし含有量が大きくなると、溶け残りが発生するとともに、平均線膨張係数が増大するため、その含有量の上限は、好ましくは１０％以下、最も好ましくは５％以下である。
【００３６】
ＺｎＯ成分は低膨張特性を維持しつつ低温溶融性を向上させやすくする任意で添加できる成分であるが、本発明のガラスにおいてはその効果が得られやすく、ガラスの低温溶融性を得やすくするために、ＺｎＯ成分の含有量の下限を１．５％以上とすることがより好ましく、２．５％以上とすることが最も好ましい。
ＺｎＯ成分の含有量が１５％を超えるとガラスの平均線膨張係数が大きくなりやすくなるとともに失透傾向が増大しやすくなるため、その含有量は１５％以下が好ましく、１２％以下がより好ましく、９．０％以下が最も好ましい。
【００３７】
上記の添加成分のなかでも、Ｐ２Ｏ５成分とＺｎＯ成分のみを選択し、これらの２成分を含有させることが、低膨張特性を維持しつつ低温溶融性を向上させやすくする点、および原材料を低コスト化できる点で特に好ましい。
【００３８】
Ａｓ２Ｏ３成分およびＳｂ２Ｏ３成分はガラスの清澄剤として任意で添加できる成分である。ただし多量に加えても清澄効果は大きくならないため各々の含有量は１％を上限とし、好ましくは０．５％以下、最も好ましくは０．３％以下である。
【００３９】
ＰｂＯ成分はガラスを製造、加工、及び廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要があり、そのためのコストを要するため、本発明のガラスにＰｂＯを含有させるべきでない。
【００４０】
さらに本発明のガラスにおいては、Ｍｇ、Ｖ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等の各成分は本発明の目的への貢献が少ないため、含有しないことが好ましい。
ただし、ここでいう含有しないとは、不純物として混入される場合を除き、人為的に含有させないことを意味する。
【００４１】
その他の成分については、本発明の主旨を損なわない程度であれば添加しても良いが、小さい平均線膨張係数を得やすくするために、ＳｉＯ２成分、Ａｌ２Ｏ３成分、ＣｕＯ成分以外のガラス中に含有される各成分が、酸化物基準の質量％で１５％を超えないことが好ましく、１０％を超えないことがより好ましい。
【００４２】
本発明のガラスの製造方法としては、公知の溶融法を用いる事が出来る。すなわち、本発明のガラスが酸化物基準で表わされた組成となるように珪砂、酸化アルミニウム、酸化銅等からなるガラス原料を、石英または白金などからなる坩堝へ充填する。そして電気炉、ガス炉などの溶融炉で加熱溶融する。本発明のガラスはガラス原料の溶融温度が１５５０℃以下であり、前記溶融炉での加熱溶融時の温度は１５５０℃〜１５００℃、好ましい態様においては１５００℃〜１４８０℃の温度で溶融することができる。
溶融後、必要に応じ清澄、撹拌してガラスを均質化させ、その後成形型に溶融ガラスを流しこみ急冷することによって成形、徐冷炉において徐冷する。
【００４３】
徐冷炉から取りだしたガラスは必要に応じて切断、研削、研磨を行うことで、各種基板材、構造部材を得ることができる。
【実施例】
【００４４】
本発明の実施例について説明する。ガラスが酸化物基準で表わされた表１に示す組成比となるように珪砂、酸化アルミニウム、酸化銅からなるガラス原料バッチを調製した。バッチは白金坩堝へ充填し、１４５０〜１５５０℃の電気炉により、６時間加熱溶融した。溶融したガラスを板状に成型し徐冷した。
【００４５】
表１に本発明の実施例の酸化物基準の質量％で表わされたガラス組成、溶融温度、０℃〜５０℃における平均線膨張係数（α）、取得ガラス中の溶け残りの有無、溶融温度を示す。
【００４６】
【表１】
2010053013.tif 000002
【００４７】
【表２】
2010053013.tif 000003
【００４８】
【表３】
2010053013.tif 000004
【００４９】
上記実施例のガラスは、すべて０℃から５０℃における平均線膨張係数が１０×１０−７℃−１以下、溶融温度が１５５０℃以下である。  
【００５０】
これらのガラスを切断、研削、研磨といった加工を順に行い、基板材および構造部材を作成した。これらは全て熱的な寸法安定性を有するものであり、従来の熱低膨張性ガラス、セラミックス材料等に比較して安価に製造でき、容易に加工ができた。