(57)【要約】【課題】低温溶融が可能で、しかも易加工性、高電気絶縁性及び高耐水性を有する無鉛照明用ガラスを提供する。【解決手段】酸化物基準の質量％で、ＳｉＯ２  ６０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  １〜５％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜５％、Ｎａ２Ｏ  ３〜１３％、Ｋ２Ｏ  ２〜１０％、ＣａＯ  ０〜５％、ＭｇＯ  ０〜５％、ＳｒＯ  １〜１２％、ＢａＯ  ０〜３．８％、ＺｒＯ２  ０．１〜５％含有し、Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏ＞１、（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ）≧０．９０であることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物基準の質量％で、ＳｉＯ２  ６０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  １〜５％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜５％、Ｎａ２Ｏ  ３〜１３％、Ｋ２Ｏ  ２〜１０％、ＣａＯ  ０〜５％、ＭｇＯ  ０〜５％、ＳｒＯ  １〜１２％、ＢａＯ  ０〜３．８％、ＺｒＯ２  ０．１〜５％含有し、Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏ＞１、（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ）≧０．９０であることを特徴とする無鉛照明用ガラス。
【請求項２】
Ｂ２Ｏ３を含有しないことを特徴とする請求項１に記載の無鉛照明用ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、各種の照明用機器のバルブ部やステム部に使用される無鉛照明用ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、広く普及しているコンパクト蛍光灯のバルブ部やステム部には、特許文献１に記載されているような無鉛照明用ガラスが用いられている。
【０００３】
これらの照明用ガラスには、複雑な形状への易加工性、リーク電流を発生させないための高電気絶縁性、及び環境への配慮から無鉛であることが要求されている。また、バルブ部に使用する場合には、長期の使用や保管によって、蛍光灯バルブ表面が空気中の水分と反応し、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が溶出、さらに二酸化炭素と反応することにより、炭酸塩が析出する「アルカリ吹き」や「ヤケ」と呼ばれる現象が生じ、照明機器の輝度の低下を引き起こすことがあるため、高耐水性も求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９２８３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、用いられてきた無鉛照明用ガラスは約１５００℃で溶融する必要があり、ガラスの製造には大量のエネルギーを消費する。環境保全の観点から、より低温、低エネルギーで溶融できるガラスが求められている。
【０００６】
ガラスの溶融温度は、ガラスの粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度を指し、溶融温度が低いほど低温溶融が可能であることを意味する。また、ガラスの加工温度は、ガラスの粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度を指し、ガラスの軟化点は、ガラスの粘度が１０７．６ｄＰａ・ｓとなる温度を指す。ガラスの加工性は、ガラスの加工温度が低いほど、またガラスの加工温度と軟化点の差が大きいほど加工がし易いとされる。
【０００７】
ガラスの溶融温度を下げる目的で、ガラス中で融剤として作用するアルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物の含有量を増やすことが考えられる。しかしながらアルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物の含有量を増やすと加工温度は下がるものの、加工温度と軟化点の差が小さくなり、加工性が悪化する。また、電気絶縁性及び耐水性、耐失透性が悪化するという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、低温溶融が可能で、しかも易加工性、高電気絶縁性及び高耐水性を有する無鉛照明用ガラスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、種々の検討を行った結果、ガラスにＺｒＯ２を含有させることにより、上記課題が解決できることを見いだし、本発明として提案するものである。
【００１０】
すなわち本発明の無鉛照明用ガラスは、酸化物基準の質量％で、ＳｉＯ２  ６０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  １〜５％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜５％、Ｎａ２Ｏ  ３〜１３％、Ｋ２Ｏ  ２〜１０％、ＣａＯ  ０〜５％、ＭｇＯ  ０〜５％、ＳｒＯ  １〜１２％、ＢａＯ  ０〜３．８％、ＺｒＯ２  ０．１〜５％含有し、Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏ＞１、（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ）≧０．９０であることを特徴とする。ここで、「Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏ」とは、Ｎａ２Ｏの含有量をＫ２Ｏの含有量で割った値を意味する。また、「（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ）」とは、ＣａＯ及びＭｇＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの含有量の合量を、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びＬｉ２Ｏの含有量の合量で割った値を意味する。「無鉛照明用ガラス」とは、ガラス組成としてＰｂＯを意図的に含有しない照明用ガラスという意味であり、不可避的不純物まで排除するものではない。より具体的にはＰｂＯの含有量が質量で０．０５％以下である照明用ガラスを意味する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の無鉛照明用ガラスは、低温溶融が可能であることから、低エネルギーでの製造が可能であり、環境に与える負荷が小さい。しかも複雑な形状への加工が容易であり、また高電気絶縁性、高耐水性を有していることから、各種の照明用機器のバルブ部やステム部に用いられるガラス材料として好適である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の無鉛照明用ガラスについて詳述する。
【００１３】
まず各成分の組成範囲を上記のように限定した理由を述べる。なお、以下の説明では、特に断りがない限り、「％」は「質量％」を意味する。
【００１４】
ＳｉＯ２はガラスのネットワークを構成する成分である。ＳｉＯ２の含有量は６０〜７５％、好ましくは６５〜７３％である。ＳｉＯ２の含有量が少なすぎると、ガラス化し難くなり、また、ガラスの電気絶縁性や耐水性が悪化する。一方、ＳｉＯ２の含有量が多すぎると、溶融性及び加工性が悪化する。
【００１５】
Ａｌ２Ｏ３はガラスの耐水性を向上させる効果がある。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、１〜５％、好ましくは１〜４％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、ガラスの耐水性が悪化し、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が溶出し易くなる。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎると、ガラスの溶融性及び加工性が悪化する。
【００１６】
アルカリ金属酸化物であるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏは、ガラスの粘度を下げる効果がある。Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの含有量の合量は、好ましくは５〜１５％、より好ましくは８〜１５％である。これらの成分の合量が多くなると、ガラスの耐水性が悪化する。また熱膨張係数が増大して耐熱衝撃性が低下する。
【００１７】
またＬｉ２Ｏの含有量は０〜５％、好ましくは０〜３％である。Ｌｉ２Ｏの含有量が多くなると原料コストが高くなる。
【００１８】
Ｎａ２Ｏの含有量は３〜１３％、好ましくは３〜１０％である。Ｎａ２Ｏが少なすぎると、ガラスの粘度が上がって溶融性及び加工性が悪くなる。一方、Ｎａ２Ｏの含有量が多すぎると、電気絶縁性が悪化する。
【００１９】
Ｋ２Ｏの含有量は２〜１０％、好ましくは２〜６％である。Ｋ２Ｏの含有量が少なすぎると、電気絶縁性が悪くなる。一方、Ｋ２Ｏの含有量が多すぎると、ガラスの粘度が上がって溶融性及び加工性が悪化する。
【００２０】
さらに、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの含有量の比率は、質量％基準でＮａ２Ｏ／Ｋ２Ｏ≧１、好ましくはＮａ２Ｏ／Ｋ２Ｏ≧１．３である。Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの含有量の比率をこの範囲に調節することにより、作業温度を１０００℃以下にすることが容易になる。
【００２１】
アルカリ土類金属酸化物であるＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯは、ガラスの粘度を下げる効果、電気抵抗を高める効果及び耐水性を向上させる効果がある。ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの含有量の合量は、好ましくは１０〜２０％、より好ましくは１２〜１８％である。これらの成分の合量が多くなると、これらの成分の溶出が増大することでガラスの耐水性が悪化する。また失透の原因となる。
【００２２】
またＭｇＯの含有量は０〜５％、好ましくは０〜３％である。ＭｇＯの含有量が多すぎると原料コストが高くなる。
【００２３】
ＣａＯの含有量は０〜５％、好ましくは０〜４％である。ＣａＯの含有量が多すぎると加工性が悪化し、また失透の原因となる。
【００２４】
ＳｒＯはアルカリ土類金属酸化物の中でも加工性や電気抵抗を高める効果が大きい成分である。ＳｒＯの含有量は１〜１２％、好ましくは３〜７％である。ＳｒＯの含有量が少なすぎると上記の効果がなく、一方、ＳｒＯの含有量が多すぎるとストロンチウム長石等のＳｒ系結晶が析出しやすくなり、ガラスが失透する。
【００２５】
ＢａＯの含有量は０〜３．８％である。ＢａＯの含有量が多すぎると、ガラス中にバリウム長石等のＢａ系結晶が析出しやすくなり、ガラスが失透する。また、環境面からＢａＯの含有量はできる限り少なくすることが好ましい。
【００２６】
また、アルカリ金属酸化物の合量（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）とアルカリ土類金属酸化物の合量（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）の比率は、質量％基準で（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）≧０．９０である。アルカリ金属酸化物の合量とアルカリ土類金属酸化物の合量の比率を上記範囲とすることにより、高い電気抵抗が得られる。
【００２７】
ＺｒＯ２は本技術において必須成分であり、溶融温度を下げる効果がある。また、耐水性を高める効果がある。ＺｒＯ２の含有量は０．１〜５％、好ましくは０．１〜３％、さらに好ましくは０．１〜１％である。ＺｒＯ２の含有量が多すぎると、加工性及び耐失透性が悪化、さらにコストが高くなる。またＺｒＯ２の含有量が少なすぎると上記効果を得難くなる。
【００２８】
本発明においては、上記成分以外にも他の成分を含んでもよい。
【００２９】
例えば、清澄剤として、Ｓｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、ＳｎＯ２などの多価酸化物やＦ、Ｃｌなどのハロゲン、Ｎａ２ＳＯ４などの硫酸塩等を一種類以上含有してもよい。この場合、標準的な清澄剤の含有量は、合量で５％以下、好ましくは１％以下、さらに好ましくは０．５％以下である。
【００３０】
また、ガラスに紫外線吸収性を付与する目的でＦｅ２Ｏ３を０．２％まで含有させることもできる。なお、Ｆｅ２Ｏ３の含有量が多すぎると、透過率が低下するため好ましくない。
【００３１】
また、ガラスのソラリゼーション防止や紫外線吸収性付与の目的でＴｉＯ２やＣｅＯ２を各々３％まで含有させることができる。なお、ＴｉＯ２が多すぎると、不純物として微量含まれるＦｅ２Ｏ３による黄褐色の着色を強め、透過率の低下を招くことから好ましくない。ＣｅＯ２が多すぎると原料コストが高くなり好ましくない。なおＣｅＯ２を含有する場合にはＳｂ２Ｏ３を含有させないことが望ましい。
【００３２】
また、自動車のストップランプや方向指示器用ランプ等の用途に使用する場合、赤色や橙色の着色のためにＣｕ、Ａｕ、Ａｇ等を含有させることもできる。またこれらに変えて、ＭｏとＳを添加してもよい。
【００３３】
なおＢ２Ｏ３は、ガラス製造中に揮発して作業環境を汚染し易く、これを防止するために特別な設備を必要とする。このためできれば含有しないことが望ましい。Ｂ２Ｏ３を含有しないとは、Ｂ２Ｏ３を意図的に含有しないという意味であり、不可避的不純物まで排除するものではない。より具体的にはＢ２Ｏ３の含有量が質量で０．０５％以下であることを意味する。
【００３４】
本発明の無鉛照明用ガラスは、溶融温度が１５００℃以下であることが好ましい。また、加工温度が１０００℃以下、かつ加工温度と軟化点の差が２９０℃以上であることが好ましい。なお「溶融温度」とは、ガラスの粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度を意味する。「加工温度」とは、ガラスの粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度を意味する。「軟化点」とは、ガラスの粘度が１０７．６ｄＰａ・ｓとなる温度を意味する。「溶融温度」及び「加工温度」は白金球引き上げ法によって求めた値である。「軟化点」はＡＳＴＭ  Ｃ３３８に準拠したファイバー延伸法によって求めた値である。
【００３５】
本発明の無鉛照明用ガラスは、２５０℃における電気抵抗値が１０８．２Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。電気抵抗値はＡＳＴＭ６５７に準拠した電極三端子法によって求めた値である。
【００３６】
本技術においては、ＪＩＳ  Ｒ  ３５０２で定めるアルカリ溶出量が０．３ｍｇ以下であることが好ましい。
【００３７】
以下、本発明の無鉛照明用ガラスからなるガラス管を作製する方法を説明する。以下の説明は、ダンナー法を用いた例である。
【００３８】
先ず、上記のガラス組成になるように、ガラス原料を調合してガラスバッチを作製する。次いで、このガラスバッチを１２００〜１５００℃の溶融窯に連続投入して溶融、清澄した後、得られた溶融ガラスを回転する耐火物上に巻きつけながら、耐火物先端部からエアを吹き出しつつ、当該先端部からガラスを管状に引き出す。引き出した管状ガラスを所定の長さに切断して本発明の無鉛照明用ガラスからなるガラス管を得る。このようにして得られたガラス管は、各種の照明用機器のバルブ部やステム部の作製に供される。
【００３９】
なお、本発明の無鉛照明用ガラスは、ダンナー法に限らず、従来周知の任意の手法を用いてガラス管に成形しても良い。例えば、ベロー法やダウンドロー法もガラス管の製造方法として有効な方法である。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
【００４１】
表１は本技術の実施例（試料Ｎｏ．１〜３）及び比較例（試料Ｎｏ．４）を示している。なお試料Ｎｏ．４はＺｒＯ２を含まない従来の無鉛照明用ガラスである。
【００４２】
【表１】
2016113353.tif 000002
【００４３】
表１の各試料は以下のようにして調製した。
【００４４】
まず、表中の組成となるように５００ｇのバッチを調合し、白金坩堝を用いて１５００℃で５時間溶融した。なお試料中の泡を減らすため、溶融過程で２回の撹拌を行った。溶融後、インゴットを作製し、測定に必要な形状に加工し、各種の評価に供した。結果を表１に示す。
【００４５】
表１から明らかなように、試料Ｎｏ．１〜３は、溶融温度が１４３４℃以下、加工温度が９９３℃以下、（溶融温度−加工温度）が３０７℃以上、２５０℃における電気抵抗が１０８．４Ω・ｃｍ以上、ＪＩＳ  Ｒ  ３５０２による耐水性が０．２８ｍｇ以下であった。一方、試料Ｎｏ．４は、溶融温度が１４４１℃であった。これらの結果から、本発明の無鉛照明用ガラスは、照明用ガラスとして必要な加工性、電気絶縁性及び耐水性を保ちながら、より低温で溶融できることが分かる。
【００４６】
なお軟化点はＡＳＴＭ  Ｃ３３６に準拠したファイバー延伸法を用い、ガラスの粘度が１０７．６ｄＰａ・ｓになる温度を求めた。
【００４７】
加工温度は白金球引き上げ法を用い、ガラスの粘度が１０４ｄＰａ・ｓになる温度を求めた。
【００４８】
溶融温度は白金球引き上げ法を用い、ガラスの粘度が１０２ｄＰａ・ｓになる温度を求めた。
【００４９】
２５０℃における電気抵抗はＡＳＴＭ６５７に準拠した電極三端子法にて求めた。
【００５０】
耐水性はＪＩＳ  Ｒ  ３５０２に準拠したアルカリ溶出試験にて求めた。