(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＣＤガラス基板の製造方法であって、ガラス前駆体成分の混合物を、前記ＬＣＤガラス基板を製造するために、前記成分を溶融するのに十分な時間及び温度で加熱する工程を有してなる方法において、
前記ガラス前駆体成分の１つが、２１０μｍ未満の粒径を有する、石英の単結晶粒または難溶性の粒子を含む、カルシウム源を含み、前記ＬＣＤガラス基板はダウンドロー法により製造されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記石英の単結晶粒または難溶性の粒子の粒径が１００μｍ未満であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記カルシウム源が、すりつぶして粉末化された石灰石を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記加熱工程の後、前記ＬＣＤガラス基板が、４０μｍを超える粒径を有するストーンを含まないことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ダウンドロー法が、平均ストーン数０．０５ストーン／ｃｍ3未満の５０枚の板ガラスを連続して製造し、ここで各板ガラスが少なくとも５００ｃｍ3の体積を有し、その際、ストーンは、４０μｍ未満の大きさであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本願は、ここに参照することにより本願に援用される、「ガラス組成物の製造方法」と題する２００６年２月２４日出願の米国特許仮出願第６０／７７６，４８２号の優先権の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本願が開示する課題は、一般に、欠陥数が低減されたガラス組成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
典型的な従来のガラス製造方法では、すべての原料を前処理し、随意的に水と共に、混合し、単一の溶融バッチを形成した後、プレメルターまたはガラス溶融炉に、何回かに分けて、または、連続的に投入し、ここで、バッチ材料を、燃料燃焼及び電気エネルギーを利用して加熱し、溶融する。プレメルター及び／または加熱炉の内部で一連の化学反応が起こり、それによって溶融ガラスが形成される。次に、溶融ガラスを加熱炉から出し、さまざまな技術及び装置を使用して、板ガラス、ガラス管、ガラス繊維、ガラス容器、ガラス光学製品などに成形する。
【０００４】
ガラス製造の間には、さまざまな種類の欠陥が生じうる。そのような欠陥の１つとして、溶融ガラス中に存在するガスに起因する、シードの生成が挙げられる。別の欠陥としては、いわゆるストーンが挙げられる。ストーンは、一般に、完全には消化または溶解されていない、固体内包物である。ガラス化の間に形成されるストーンの大きさと数は、ガラスの調製に使用するバッチ材料の選択に応じて、また、処理条件によって変化しうる。例えば、ストーンは、完全には消化されていない、１種類以上のバッチ材料から構成されうる。あるいは、「ストーン」という用語には、「ノット(knot)」が含まれうる。ノットは、事実上、ほとんどがガラス状である、ガラス中のシリカ内包物である。つまり、ノットとは、ほとんどが消化されているが、完全には消化されていない、内包物である。ガラス製造の間の上記欠陥の存在は、これらの不純物が得られたガラス製品中にかなりの量で存在する場合には、そのガラス製品は役に立たず、結局は廃棄されることから、商業的に関連する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、欠陥の少ないガラス組成物の製造方法を有することが望ましいであろう。ガラス製造に使用される出発物質の選択が、ガラス中に存在する欠陥数、特にストーンの数の低減を補助しうることが、思いがけなく判明した。本願に記載の方法は、ＬＣＤ基板などの特定の用途に望まれる、均質で均一なガラスを製造する。本明細書に記載の方法は、これらの要望を満たすものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が具体化し広く記載するように、開示される物質、化合物、組成物、製品、装置、及び方法の目的に従い、開示される課題は、１つの態様では、欠陥の数を低減させた、ガラス組成物の製造方法に関する。さらなる利点は、ひとつには以下の説明によって示され、その説明からある程度明らかとなるであろうし、あるいは、下記の態様を実施することによって判明するであろう。下記の利点は、添付の請求項に具体的に指摘される成分及び組合せにより明らかとなり、実現されるであろう。当然ながら、上述の一般的な説明及び以下に述べる詳細な説明は、典型例であって、説明のみを目的としており、限定されないものと理解されたい。
【０００７】
本明細書に記載される物質、化合物、組成物、製品、装置、及び方法は、開示される課題の具体的な態様についての以下の詳細な説明、及び、本明細書に含まれる実施例を参照することにより、さらに容易に理解されよう。
【０００８】
本発明の物質、化合物、組成物、製品、装置、及び方法を開示し、説明する前に、以下に記載される態様が特定の合成方法または特定の試薬に限定されるものではなく、当然ながら、変化して差し支えないものと理解されたい。本明細書中で用いられる専門用語も、特定の態様のみを説明する目的ではなく、限定されることを意図していないこともまた、理解されたい。
【０００９】
また、本明細書を通して、さまざまな文献が参照されている。これらの文献の開示は、開示される課題が関連している最新技術をさらに完全に説明することを目的として、ここに参照されることにより、その全体が本願に援用される。開示される参照文献もまた、その参照文献を拠り所とする文中で論じられる、それら文献に含まれる物質についても、ここに参照することにより、個別具体的に本願に援用される。
【００１０】
本明細書及び添付の請求の範囲では、次の意味を有するものと定義されるべき、多くの用語について言及されるであろう：
本明細書の説明及び添付の請求の範囲を通じて、「含む」という語、及び、この語に関する「含んでいる」、「含まれる」などの他の形態は、含んでいるが限定はされないことを意味し、例えば、他の添加物、成分、整数、または工程を除外することを意図していない。
【００１１】
「随意的な」または「随意的に」は、その後に記載する事象または環境が生じても生じなくてもよく、また、その記載が、その事象または環境が生じる場合及び生じない場合の両方を含むことを意味する。
【００１２】
範囲は、本明細書中では、「約」１つの特定の値から、及び／または「約」別の特定の値までとして表される。このように範囲が表される場合、別の態様には、１つの特定の値から、及び／または、別の特定の値までが含まれる。同様に、前述の「約」を用いて、値が近似値のように表現される場合、その特定の値が別の態様を形成するものと理解されよう。さらには、各範囲の終点が、もう１つの終点と関係する場合、及び、もう一方の終点とは独立している場合の両方において、重要であることということも理解されよう。また、本明細書には多くの値が開示されており、各値はそれ自体の値に加えて、「約」その特定の値として本明細書中に開示されることも、理解されよう。例えば、「１０」という値が開示される場合、「約１０」もまた開示される。ある値が、その値「以下」と開示される場合、当業者には適切に理解されているように、「その値以上」及び、値間の可能な範囲についても開示される、ということもまた理解されよう。例えば、値「１０」が開示される場合、「１０以下」の値及び「１０以上」の値もまた、開示される。明細書全般を通して、データが複数の異なる形式で提供され、このデータが、終点及び始点、及びそれらデータ点の任意の組合せの範囲を表すということもまた、理解されよう。例えば、特定のデータ点「１０」と、特定のデータ点「１５」が開示されている場合、１０及び１５よりも大きい、１０及び１５以上、１０及び１５未満、１０及び１５以下、及び、１０及び１５と等しいということが、１０と１５の間と同様に開示されているとみなされることが理解されよう。２つの特定の単位間にある各単位もまた、開示されることも理解されよう。例えば、１０及び１５が開示される場合、１１、１２、１３及び１４もまた開示されている。
【００１３】
明細書及び結論付ける請求項における、組成物における特定の成分または構成要素の重量部についての言及は、重量部で表される組成物または製品において、その成分または構成要素と、任意の他の成分または構成要素との間の重量関係を意味している。したがって、成分ｘを２重量部及び成分ｙを５重量部含む化合物では、ｘ及びｙが２：５の重量比で存在し、化合物中に追加の成分が含まれているか否かにかかわらず、そのような比で存在する。
【００１４】
ある成分の重量百分率（重量％）は、特に明記されていない限り、その成分が含まれている調合物または組成物の総重量を基礎としている。
【００１５】
本明細書に開示される特定の物質、化合物、組成物、及び成分は、市販品か、あるいは当業者に一般的に知られている技法を用いて容易に合成することにより入手できる。例えば、開示される化合物及び組成物の調製に使用される出発物質及び試薬は、商品納入業者から入手するか、または当業者に既知の方法によって調製される。
【００１６】
さらには、本明細書は、開示される方法及び組成物に使用可能な、開示される方法及び組成物と共に使用可能な、開示される方法及び組成物の調製に使用可能な、または、開示される方法及び組成物の製品である、物質、化合物、組成物、及び成分について開示する。これら及び他の物質は本明細書に開示されており、当然ながら、これらの物質の組合せ、部分集合、相互作用、群などが開示される場合、各々の、さまざまな個別または集団の組合せ、及びこれらの化合物の順列についての具体的な言及が明白には開示されていなくても、各々は本明細書で特に意図され、記載されているということが理解されよう。例えば、ある組成物について開示され、その組成物の多くの成分について行われうる多くの修正について論じられる場合、特に明記されない限り、可能な個々及びすべての組合せ及び順列が明確に意図されている。したがって、成分の種類Ａ、Ｂ、Ｃが開示されると同時に、成分の種類Ｄ、Ｅ、Ｆが開示され、また、組成物Ａ−Ｄの例が開示されており、各々については個々に列挙されていない場合でも、各々が個別に、及び集合的に意図されている。したがって、この例では、Ａ−Ｅ、Ａ−Ｆ、Ｂ−Ｄ、Ｂ−Ｅ、Ｂ−Ｆ、Ｃ−Ｄ、Ｃ−Ｅ、及びＣ−Ｆの各組合せが明確に意図され、Ａ、Ｂ、Ｃ；Ｄ、Ｅ、Ｆ；及び組合せ例Ａ−Ｄの開示から開示されるとみなされるべきである。同様に、これらの任意の部分集合または組合せについても、明確に意図され、開示されている。したがって、例えば、Ａ−Ｅ、Ｂ−Ｆ、及びＣ−Ｅの下位群が明確に意図されており、Ａ、Ｂ、Ｃ；Ｄ、Ｅ、Ｆ；及び組合せ例Ａ−Ｄの開示から開示されるとみなされるべきである。この概念は、限定はしないが、開示される組成物の製造及び利用方法における工程を含む、本開示のすべての態様に適用される。したがって、行われうるさまざまな付加的工程が存在する場合、これらの付加的工程のそれぞれについて、開示される方法についての、任意の特定の態様で、または、態様を組み合わせて行うことができ、これらの組合せのそれぞれが明確に意図されており、開示されているとみなされるべきであると理解されたい。
【００１７】
開示される物質、化合物、組成物、製品、及び方法についての特定の態様についてこれより詳細に言及し、その例に関しては、後述の実施例で説明する。
【００１８】
本明細書に記載の方法は、例えばストーンなどの欠陥を低減させる、ガラス組成物の製造に有用である。以前は、ストーンの形成はシリカ（すなわち、砂）の供給源に関連していた。ストーンの場合、予想されていたことだが、ストーンはシリカ−石英結晶である。しかしながら、意外にも、ストーン形成の原因は、砂のほかに、ガラス組成物の製造に使用する他のバッチ材料に由来するであろうことが判明した。バッチ材料中に存在する、石英の単結晶粒または難溶性の粒子の存在がストーン形成を引き起こしうる。例えば、ガラス製造に用いられる典型的な成分は、採掘された石灰石（すなわち、炭酸カルシウム）である。採掘された石灰石を使用することの欠点の１つは、例えば、石英粒などの不純物が存在することである。採掘された石灰石中に存在する、比較的大きい粒は、加熱中に必ずしも溶融せず、したがって、ガラス組成物中にストーンを形成する。
【００１９】
ガラス製造におけるストーン形成に関する上記問題点を考慮して、１つの態様では、本明細書は、ガラス前駆体成分の混合物を、ガラス組成物を製造するために、それらの成分を溶融させるのに十分な時間及び温度で加熱する工程を有してなる、ガラス組成物の製造方法について記載する。ここで、ガラス前駆体成分の１つは、（１）石英の単結晶粒または難溶性の粒子を含まないか、または（２）約２１０μｍ未満の粒径を有する、石英の単結晶粒または難溶性の粒子を含む、カルシウム源を含む。
【００２０】
この態様では、ガラス前駆体成分の１つは、（１）石英の単結晶粒を含まない、または（２）約２１０μｍ未満の粒径の、石英の単結晶粒または難溶性の粒子を含む、カルシウム源である。「難溶性の粒子」という用語は、本明細書では、一般に、バッチ材料と比較した場合、溶融に対してより耐性である粒子として定義される。難溶性の粒子は、バッチ材料中に存在する混入物質に起因する可能性がある。難溶性の粒子の例としては、限定はしないが、亜クロム酸塩及びコランダムが挙げられる。
【００２１】
「カルシウム源」という用語は、カルシウムを含み、製造後の最終ガラス組成物にカルシウムを導入しうる任意の化合物である。カルシウム源は、当技術分野で既知の技法を使用して合成または精製できることが意図されている。あるいは、カルシウム源は天然供給源から入手し、使用することができる。１つの態様では、カルシウム源はカルシウム塩、酸化物、またはそれらの混合物を含む。別の態様では、カルシウム源は、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、またはそれらの組合せを含む。
【００２２】
１つの態様では、カルシウム源は、カルシウム及びホウ素の供給源を含む。これらのカルシウム源を合成的に製造するさまざまな方法が、当技術分野で知られている。例えば、DitteのAcad. Sci. Paris Coptes rendus 77, 783-785 (1873)には、氷州石（方解石）の飽和ホウ酸溶液との反応によるホウ酸石灰(lime borates)の形成について記載されている。KempのThe Chemistry of Borates, Part I, 70 (1956)には、４０℃で３週間保持したホウ酸の水溶液が、ＣａＯ・３Ｂ2Ｏ3・４Ｈ2Ｏと２ＣａＯ・３Ｂ2Ｏ3・９Ｈ2Ｏの混合物を堆積させることが記載されている。Mellor's Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry, Volume V, Part A: Boron-Oxygen Compounds, 550-551 (1980)には、ＣａＯ・３Ｂ2Ｏ3・５Ｈ2Ｏ（ギャロライト）が、１００℃で、水性媒体中の石灰及びホウ酸から形成されることが開示されている。LehmannらのZeitshrift fuir Anorganische und Allgemeine Chemie, Volume 346, 12-20, (1966)には、ＣａＯ、Ｈ3ＢＯ3 及び水からのギャロライトの形成は、比較的高温（１００℃）及び高濃度のＣａＯを好むのに対し、ノボライトの形成は主に低濃度のＣａＯ含量の希釈溶液及び低温（６０℃）を好むことが開示されている。Schubertの米国特許第５，７８５，９３９号明細書には、六ホウ酸カルシウム４水和物の結晶の製造方法が開示されている。上記の参照文献のすべてについて、ホウ素カルシウム化合物の合成的製造に関する全体が、ここに参照することにより本願に援用される。
【００２３】
１つの態様では、カルシウム源はホウ酸カルシウムを含む。ホウ酸カルシウムの例としては、限定はしないが、Ｃａ2Ｂ6Ｏ11・５Ｈ2Ｏ、Ｃａ（ＢＯ2）2・４Ｈ2Ｏ、Ｃａ（Ｂ（ＯＨ）4）2・２Ｈ2Ｏ、Ｃａ2Ｂ2Ｏ5・Ｈ2Ｏ、Ｃａ3Ｂ4Ｏ9・９Ｈ2Ｏ、ＣａＯ・Ｂ2Ｏ3・６Ｈ2Ｏ、ＣａＯ・Ｂ2Ｏ3・４Ｈ2Ｏ、ＣａＯ・３Ｂ2Ｏ3・５Ｈ2Ｏ、またはＣａＯ・３Ｂ2Ｏ3・４Ｈ2Ｏが挙げられる。別の態様では、カルシウム源はメタホウ酸カルシウムを含む。本発明に有用なメタホウ酸カルシウムの例としては、限定はしないが、ＣａＯ・Ｂ2Ｏ3、ＣａＯ・Ｂ2Ｏ3・Ｈ2Ｏ、ＣａＯ・Ｂ2Ｏ3・２Ｈ2Ｏ、またはそれらの任意の混合物が挙げられる。１つの態様では、Alfa Aesar社によって流通されるメタホウ酸カルシウム、またはFort Cady Minerals Corporation社製造の「CadyCal」コールマン石が本発明に使用可能である。別の態様では、ホウ酸カルシウム（輸出等級）の商品名の下、BOR J.S.C.社で製造されるメタホウ酸カルシウムをカルシウム源として使用できる。
【００２４】
特定の態様では、カルシウム源は、主に炭酸カルシウムである、天然の石灰石から得ることができる。石灰石の供給源に応じて、石灰石は、約２１０μｍ未満の粒径を有する、石英の単結晶粒または難溶性の粒子を含んでいてもよいし、含まなくてもよい。約２１０μｍを超える粒径を有する、石英の単結晶粒または難溶性の粒子が石灰石中に存在する場合は、石灰石をすりつぶして粉末化し、石灰石の石英の単結晶粒または難溶性の粒子が約２１０μｍ未満の粒径を有するようにすることができる。
【００２５】
別の態様では、カルシウム源は、石英の単結晶粒または難溶性の粒子を含まない。例えば、天然のカルシウム源を精製し、石英の単結晶粒または難溶性の粒子を除去して差し支えない。１つの態様では、炭酸カルシウムを沈降させて、石英の単結晶粒または難溶性の粒子を除去することができる。例えば、噴霧乾燥して沈降炭酸カルシウムを本発明に使用できる。噴霧乾燥で沈降させる炭酸カルシウムの製造方法は、当技術分野で既知である（例えば、参照することにより本願に援用する、米国特許第４,０３５２，２５７号明細書を参照）。
【００２６】
上述のように、最終ガラス製品中のストーンの大きさ及び数を低減させることが望ましい。これは、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用の板ガラスの製造などの特定の用途で特に望まれている。特定の粒径以上のストーンが板ガラス中に存在する場合、シートは欠陥品であり、廃棄される。これにより、板ガラスの製造コスト全体が増加する。ストーンは、ガラス製造中におけるさまざまな供給源に由来しうる。このような供給源の１つは、ガラス製造に使用するバッチ材料に存在する、石英の単結晶粒または難溶性の粒子である。したがって、カルシウム源における粒または粒子の粒径及び数を最小限にすることにより、含まれるストーンが、より小さく、より少ない、ガラス組成物の製造が可能となる。１つの態様では、カルシウム源は、約２１０μｍ未満、約１７５μｍ未満、約１５０μｍ未満、約１２５μｍ未満、または約１００μｍ未満の粒径を有する、石英の単結晶粒または難溶性の粒子を含む。他の態様では、カルシウム源は、約１０μｍ〜２１０μｍ、約５０μｍ〜１５０μｍ、約７５μｍ〜１２５μｍ、または約１０μｍ〜１００μｍの粒径を有する、石英の単結晶粒または難溶性の粒子を含む。カルシウム源に存在する石英の単結晶粒または難溶性の粒子の大きさは、当技術分野で既知である。例えば、カルシウム源の試料を偏光顕微鏡下で観察し、試料中の任意の石英の単結晶粒または難溶性の粒子の粒径を測定することができる。
【００２７】
特定の態様では、約２１０μｍを超える粒径の、石英の単結晶粒または難溶性の粒子を有するバッチ材料を使用することができる。１つの態様では、本明細書は、ガラス前駆体成分の混合物を、ガラス組成物を製造するために、それらの成分を溶融させるのに十分な時間と温度で加熱する工程を有してなる、ガラス組成物の製造方法について記載する。ここで、ガラス前駆体成分の１つは、約２１０μｍを超える粒径を有する、石英の単結晶粒または難溶性の粒子を含み、ここで、ガラス前駆体成分は砂ではなく、石英の単結晶粒または難溶性の粒子を加熱する際に、該石英の単結晶粒または難溶性の粒子の粒径が約２１０μｍ未満に縮小される。例えば、石灰石が、２１０μｍを超える大きさの、石英の単結晶粒または難溶性の粒子を有することが意図されており、ここで、粒または粒子は、該粒または粒子内に、封入された水を有している。加熱の際に、封入された水に起因して、粒または粒子が破砕され（例えば、破裂）、より小さな粒子（すなわち、２１０μｍ未満）を生成する。より大きい粒または粒子を伴うガラス前駆体を、他のガラス前駆体成分と混合する前に予熱してもよく、別の方法では、他のガラス前駆体成分と混合して混合物を生成した後に、加熱することもできる。
【００２８】
他のさまざまな成分をカルシウム源と組み合わせてガラス前駆体成分として使用し、ガラス組成物を製造することができる。本明細書では「ガラス前駆体成分」という用語は、酸素の存在下で加熱する際に、対応する酸化物へと転換される、任意の化合物のことをいう。「ガラス前駆体成分」という用語はまた、加熱前に他のガラス前駆体成分と混合可能な、化合物の酸化物（例えば、ＳｉＯ2またはＡｌ2Ｏ3）のことも指す。例えば、塩及び／または酸化物などとして、さまざまなアルカリ金属、アルカリ土類金属、及び遷移金属化合物を、ガラス前駆体成分として使用することができる。塩の例としては、限定はしないが、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、ハロゲン化物などが挙げられる。ヒ素（例えば、Ａｓ2Ｏ3）、アンチモン（例えば、Ｓｂ2Ｏ3）、スズ（例えば、ＳｎＯ2）、及びそれらの任意の組合せが、ガラス組成物中に存在しうる。ヒ素、アンチモン、及びスズのバッチ材料を清澄剤として使用し、シードの形成を低減させる。１つの態様では、カルシウム源の他に、ガラス前駆体成分として、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、ホウ酸、硝酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、またはそれらの任意の混合物または組合せが挙げられる。さらなる態様では、ガラス前駆体成分は、ヒ素化合物、アンチモン化合物、スズ化合物、またはそれらの任意の組合せをさらに含む。
【００２９】
カルシウム源を含む、他のガラス前駆体成分の相対量は、ガラス組成物の最終用途に応じて変化しうる。例えば、ＬＣＤ基板用のガラスは、従来のガラス製造方法では、典型的には溶融させにくい。典型的なＬＣＤガラス基板は、酸化物を基礎とした重量％で、４０〜５７％のＳｉＯ2、２．０〜１１％のＡｌ2Ｏ3、１〜１６％のＣａＯ、８〜２１．５％のＳｒＯ、１４〜３１．５％のＢａＯ、０〜３％のＭｇＯ、０〜４％のＢ2Ｏ3及び少量の多岐にわたる他の酸化物を含む。１つの態様では、ガラス前駆体成分は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、ホウ酸、硝酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、及びメタホウ酸カルシウムの混合物を含む。別の態様では、ガラス前駆体成分は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、ホウ酸、硝酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、及び沈降炭酸カルシウムの混合物を含む。これらの態様のそれぞれにおいても同様に、ヒ素化合物、アンチモン化合物、スズ化合物、またはそれらの任意の組合せを使用することができる。
【００３０】
例えば、ケイ酸塩ガラス組成物などの一般的なガラス組成物は、通常、ガラス形成剤、安定剤、融剤、着色剤、脱色剤、清澄剤などを含む。ガラス形成剤は、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ5、ＧｅＯ2、Ｖ2Ｏ5及びＡｓ2Ｏ3を含む、ガラスの構造上の網目構造を形成する酸化物である。融剤は、典型的には第１族のアルカリ酸化物及び第２族のアルカリ土類酸化物であり、バッチ中のこれらの原料物質は、加熱炉中で比較的低温で反応する傾向にある。安定剤は、ガラスに高度の耐化学性をもたらし、成形作業において、融剤と共に、ガラスの作業特性を調節する、酸化物である。一般的な安定剤としては、限定はしないが、アルカリ土類金属酸化物、ＰｂＯ、ＺｎＯ、及びＡｌ2Ｏ3が挙げられる。さまざまな遷移金属酸化物を着色剤としてガラス組成物中に導入してもよい。脱色剤としては、セレン、コバルト及びヒ素を用いて、ガラスに無色透明性を与えて差し支えない。清澄剤を加えてガラス中のシードを取り除く。
【００３１】
加熱工程の前に、ガラス前駆体成分を、ガラス製造業で従来的に使用される任意の種類のミキサーで混合してもよく、これらのミキサーとして、限定はしないが、リボン型、パン型、ドラム型及びコーン型のミキサーが挙げられる。一般的なアイリッヒミキサーを、便利に用いることができる。次に、混合物をガラス炉内に充填し、そこで溶融し、形成し、随意的に、従来のガラス製造方法と同様の方法でガラス材料を清澄する。ガラス前駆体成分は加熱前に、任意の順序で混合可能なことが意図されている。１つの態様では、ガラス前駆体成分のすべてを、加熱工程の前に混合する。別の態様では、１種類以上のガラス前駆体成分を加熱し、ガラス原料を調製した後に、１種類以上の追加のガラス前駆体成分の存在下で前記ガラス原料を加熱し、ガラス組成物を製造する。ガラス原料の調製及び利用に関し、参照することにより本願に援用される、米国特許出願公開第２００４／００５０１０６号明細書に開示される技法を、本発明に使用することができる。
【００３２】
いずれの種類の加熱炉も、ガラス前駆体成分の混合物の溶融を目的として、加熱工程に使用することができる。例えば、当業者は、さまざまな大きさの、るつぼ炉、燃焼式(fuel-fired)タンク炉、電動でブーストされた燃焼式タンク炉、全電気式タンク炉を、生産速度、ガラス品質及び他の考慮すべき事項にしたがって選択することができる。開示する方法の１つの態様では、加熱工程を、約１，５００〜１，６７５℃で行なうことができる。別の態様では、加熱工程を、１，５００、１，５２５、１，５５０、１，５７５、１，６００、１，６２５、または１，６７５℃で行なうことができる。加熱工程は、一般的に、本明細書に記載の組成物の製造に使用する成分を溶融させて均一な状態を生じさせるような温度で行なわれる。
【００３３】
特定の態様では、例えばフュージョンダウンドロー法などのダウンドロー法を使用して、ガラスを製造することができる。適切な溶融法の例は、ここに参照することによりその全体を本願に援用する、米国特許第４，２１４，８８６号明細書に開示されている。本明細書に開示する方法に使用可能な他の溶融法としては、ここに参照することによりその全体を本願に援用する、米国特許第３，３３８，６９６号、同第３，６８２，６０９号、同第４，１０２，６６４号、同第４，８８０，４５３号、及び米国特許出願公開第２００５／０００１２０１号の各明細書が挙げられる。
【００３４】
最終ガラス組成物または製品に存在するストーンの数を低減させることは、望ましいけれどもストーンの大きさほど重要ではない。特定の態様では、本明細書に記載の方法は、４０μｍを超える、３０μｍを超える、または２０μｍを超える、粒径を有するストーンを有しない、ガラス組成物を製造する。別の態様では、ガラス製造にダウンドロー法が使用される場合、ダウンドロー法によって製造されるガラス組成物は、平均ストーン数０．０５ストーン／ｃｍ3未満の５０枚の板ガラスを連続して製造することができ、ここで各板ガラスは、少なくとも５００ｃｍ3の体積を有し、その際、ストーンは、４０μｍ未満、３０μｍ未満、または２０μｍ未満の大きさである。別の態様では、本明細書に記載の方法により、ガラス５９２ｇ（１ポンド）当たり１０個のストーンを生じる。
【００３５】
本明細書に記載の方法は、以前のガラス組成物の調製技法に対し、非常に多くの利点を提供する。本明細書に記載の方法は、ストーンの粒径が小さく、ストーン数が低減された、ガラス組成物の製造を可能にする。特定の用途では、特に、ガラスがＬＣＤ基板用途である場合、ストーンの存在は許容できない。本明細書に記載の方法はまた、純粋ではない前駆体成分内に存在する不純物を相殺するために他のガラス前駆体成分を添加することなく、ガラス組成物の一貫した生産を可能にする。例えば、採掘された石灰石が特定の量の不純物を有する場合、適切な製造またはガラス特性を有するガラス組成物を製造するために、他の成分をガラス調合物に加えなければならないであろう。採掘された石灰石の場合、酸化マグネシウムが不定量で存在する。したがって、さらなる酸化マグネシウムを加えて、採掘された石灰石中に存在する酸化マグネシウム含量の固有可変性を補わなくてはならないであろう。これは、当技術分野で典型的に使用されるガラス前駆体成分には不定量の不純物が存在することから、ガラスの大規模生産にとって重要である。
【実施例】
【００３６】
下記の実施例について、開示する課題にしたがった方法及び結果を説明することを目的として、以下説明する。これらの実施例は、本明細書に開示される課題のすべての態様を含むことを意図しているのではなく、典型的な方法及び結果を例示するものである。当業者には明らかであるが、これらの実施例は、本発明の等価物及びバリエーションの除外を意図していない。
【００３７】
数（例えば、量、温度など）に関する正確さが確保されることを目標として取り組んできたが、いくつかの誤り及びずれについて考慮されるべきである。他に明記しない限り、部は重量部であり、温度は℃または周囲温度であり、圧力は大気圧またはそれに近い。例えば成分濃度、温度、圧力、及び他の反応領域などの反応条件、及び、開示される方法から得られる製品の純度及び収率を最適化するのに使用可能な条件についてのさまざまな変化及び組合せが存在する。このような処理条件を最適化するためには、適度な所定の実験のみが必要とされるであろう。
【００３８】
実施例１
次の手順及び表１〜４の調合物を使用して、数種のガラス組成物を調製した。増圧器(intensifier)を備えた９４６ｍｌ（１クオート）のボウルジャー・ミキサー内で、４００ｇのガラス前駆体成分を、乾燥状態で３分間、混合した。混合物に０．５重量％の水を加え、溶融直前に、増圧器を備えた９４６ｍｌのジャー内で、湿った状態で３分間混合した。加熱炉を目標温度より１００℃高い温度まで予熱した。白金るつぼに前駆体成分の混合物を入れ、Ｐｔのカバーで覆った。るつぼを加熱炉に入れ、加熱炉を閉じてすぐに加熱時間を開始した。以下の表Ａの特性に基づいた所定の時間、混合物を加熱した。次にガラスを７２５℃で２時間アニールし、アニール装置を停止し、ガラス及びるつぼを室温まで冷却した。直径４．１２７ｃｍ（1 5/8インチ）の中心部分をガラスからドリルで切り出した。冶具を使用して、半月状の底部から１．５８７ｍｍ（1/16インチ）を薄切りにした。中心部分の残りを４分の１の円盤状に薄切りにした。るつぼの底部に対するすべての薄片について、標準ストーン数を数えた。ストーン数の計算は、顕微鏡を使用し、各薄片について測定し、ストーン数を数えることにより行った。次に、ストーン数をガラス薄片の体積と掛け合わせ、１立方インチあたりのストーン数を算出した。
【００３９】
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【表１】
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【表２】
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【表３】
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【表４】
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【００４０】
表１〜４及び図１〜４は、ガラス前駆体成分の１つとして採掘された石灰石を用いて調製したガラス組成物と比較した場合の、採掘された石灰石の代わりにBOR J.S.C.社製のメタホウ酸カルシウム（表１〜４における試料Ｎ−１６）を用いて製造した、数種のガラス組成物のストーン及びシードの欠陥を示す。表１を参照すると、４つのバッチのガラス調合物を、表１の調合表に基づいて製造した。メタホウ酸カルシウムを使用せずに製造した２つのバッチのコーニング社製ＥＡＧＬＥ2000（登録商標）の調合物である７４５ＡＹＢと比較した場合、メタホウ酸カルシウムを含む、調合物７４５ＤＤＷで製造された２つのバッチのガラス調合物は、およそ同数かそれ以下のシード／ストーンを有していた。同様の結果を表２〜４に示す。ここで、本明細書に記載の方法で製造したガラス組成物中に存在するストーンの数は、採掘された石灰石を用いて製造されたコーニング社製「ＥＡＧＬＥ2000」調合物と同程度かそれ以下であった。
【００４１】
明白な、本発明に伴う他の利点は、当業者には明らかであろう。当然ながら、特定の特徴及びサブコンビネーションは有用であり、それらを他の特徴及びサブコンビネーションに関係なく使用して差し支えないことが理解されよう。これは、本願の請求の範囲として意図されており、その範囲内にある。本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の多くの実施の形態を行うことが可能であろうことから、当然ながら、本明細書で説明し、また添付の図面に示したすべての事柄は、例示的に解釈され、限定的な意味ではないと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ホウ酸カルシウムを使用せずに製造された２種類のガラス組成物（７４５ＡＹＢ）に対する、ホウ酸カルシウムを使用して製造された２種類のガラス組成物（７４５ＤＤＷ）の欠陥（すなわち、シード及びストーン）の数を示す。
【図２】ホウ酸カルシウムを使用せずに製造された２種類のガラス組成物（７４５ＡＹＢ）に対する、ホウ酸カルシウムを使用して製造された２種類のガラス組成物（７４５ＤＤＷ）の欠陥（すなわち、シード及びストーン）の数を示す。
【図３】ホウ酸カルシウムを使用して（７４５ＤＤＹ）、及びホウ酸カルシウムを使用せずに（７４５ＡＹＢ及び７４５ＤＤＺ）製造されたガラス組成物の欠陥（すなわち、シード及びストーン）の数を示す。
【図４】ホウ酸カルシウムを使用して（７４５ＤＤＹ）、及びホウ酸カルシウムを使用せずに（７４５ＤＤＺ）製造されたガラス組成物の欠陥（すなわち、シード及びストーン）の数を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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