(57)【要約】【課題】物性及び化学的耐久性が向上し、透過率が波長幅３１３ナノメータ（ｎｍ）で制御された、ホウケイ酸ガラスの代わる、低酸化ナトリウムガラス及びガラス管を提供することである。【解決手段】以下の化学成分：ＳｉＯ２５５．０〜７０．０％、Ａｌ２Ｏ３２．０〜４．０％、ＭｇＯ及びＣａＯ３．０〜７．０％、ＳｒＯ２．０〜５．０％、ＢａＯ９．０〜１２．０％、Ｌｉ２Ｏ２．０〜４．０％、Ｎａ２Ｏ０〜０．１５％、Ｋ２Ｏ１２．０〜１４．０％、ＣｅＯ２０．１〜０．６％、Ｆｅ２Ｏ３（０．０３％）、及びＳＯ３（０．１５％）を含む低酸化ナトリウムガラス及びガラス管によって達成される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
低酸化ナトリウムガラス及びガラス管であって、
５５．０〜７０．０重量％のＳｉＯ２と、
２．０〜４．０重量％のＡｌ２Ｏ３と、
９．０〜１２．０重量％のＢａＯと、
３．０〜７．０重量％のＭｇＯ及びＣａＯと、
０〜０．１５重量％のＮａ２Ｏと、
１２．０〜１４．０重量％のＫ２Ｏと、
２．０〜４．０重量％のＬｉ２Ｏと、
０．１〜０．６重量％のＣｅＯ２と、
２．０〜５．０重量％のＳｒＯと、及び
０．０３重量％のＦｅ２Ｏ３を含んでなる、低酸化ナトリウムガラス及びガラス管。
【請求項２】
電球の製造に好適な化学成分を含んでなり、
一般的にホウケイ酸ガラス製であるバックライト製造用ガラス管の代わりに使用することができる、請求項１に記載の低酸化ナトリウムガラス管。
【請求項３】
電球の製造に好適な化学成分を含んでなり、
軟化点が６７０〜７００℃であり、他方、ホウケイ酸ガラスの軟化点が７００℃未満であり、
ワーキングポイント（Ｔｗ）がホウケイ酸ガラスのものよりも高く、
ワーキングレンジが少なくとも４５０℃である、請求項１に記載の低酸化ナトリウムガラス管。
【請求項４】
電球の製造に好適な化学成分を含んでなり、
化学的耐久性を有してなり、
Ｎａ２Ｏ濃度が１．０ｍｇ／ｌ未満である、請求項１に記載の低酸化ナトリウムガラス管。
【請求項５】
厚さが１．０ミリメータ（ｍｍ）以下であり、
３１３ナノメータ（ｎｍ）の波長幅で制御された紫外線透過率が２．０％未満である、請求項１に記載の低酸化ナトリウムガラス管。
【請求項６】
他の分野に好適な化学成分を含んでなる、請求項１〜５の何れか一項に記載の低酸化ナトリウムガラス。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、低酸化ナトリウム含量のガラス及びガラス管製造についての化学の一分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気製品、コンピュータに接続される機器、例えば、薄型テレビ、ＬＣＤ、スキャナー、ガイド機器に使用される機器の製造についての技術革新の全てにおいて、どこにでも携帯できるようなユーザーの利便性及び移動の容易性を考慮して、現代調にした企画及び開発がおこなわれている。したがって、サイズ及び重量を適切にした開発がなされる必要がある。バックライト製造用のガラス管には、小径のガラスを使用する必要がある。現在では、これらの電気製品の市場に適応したバックライト製造用ガラス管の製造業者が存在しており、その存在が多くなっている。
【０００３】
電球製造用の低酸化ナトリウムガラス管は、一般的に酸化ホウ素含量が約１０〜２０％であるホウケイ酸ガラスから作られているバックライト製造用ガラス管の代わりに用いられる。しかしながら、ガラスを溶融させることが困難であるとともに、製造コストが高い。さらに、加熱したときにホウケイ酸ガラスの膨張係数αがかなり低いことも重要な要素である。その結果、これを電球製造業で使用するとき、ホウケイ酸ガラスのかなり低い膨張係数αに近い、膨張係数αを有する密封用金属線を選択する必要がある。価格が高めであるタングステン、モリブデン及びコバールワイヤが、現在使用されている。したがって、電球製造用低酸化ナトリウムガラス管の発明において、加熱したときのガラスの膨張係数αを、コストがもっと低いジュメット線の膨張係数に近い値に調整したものを開発した。その結果、電球製造経営者にとっても、低コスト化が実現できる。ホウケイ酸ガラスよりも低いガラス軟化点（Ｔｓ）及びホウケイ酸ガラスよりも高いワーキング温度（Ｔｗ）を考慮しながら電球製造用低酸化ナトリウムガラス管の化学成分を調合することにより、ワーキングレンジが少なくとも４５０℃におけるホウケイ酸ガラスよりも広くなる。このことは、極めて重要な性質の一つである。
【０００４】
電球製造用低酸化ナトリウムガラス管に関する発明により、紫外線（ＵＶ）領域の光波の吸収についてのガラスの品質の向上がなされる。ＵＶ光波は危険であることが知られており、本発明では、波長を、酸化セリウム（ＣｅＯ２）を適用することにより、３１３ナノメーター（ｎｍ）に制御する。
【０００５】
電球製造用低酸化ナトリウムガラス管の大きな利点は、ガラス管が耐薬品性とともに、耐久性を有することにある。ソーダ灰（酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）換算）、炭酸カリウム（酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）換算）、炭酸バリウム（酸化バリウム（Ｂａｏ）換算）、及び環境面から有害な重金属、例えば、鉛（Ｐｂ）、ひ素（Ａｓ）、カドミウム（Ｃｄ）、水銀（Ｈｇ）、六価クロム（ＣｒＶｌ）、ポリ臭素化ビフェニル（ＰＢＢ）、ポリ臭素化ジフェニルエーテル（ＰＢＤＥ）等以外の他の化学成分の比についての知見を得た。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、製造コストの減少及び紫外線（ＵＶ）領域における光の吸収についての品質調整を実現できる、ホウケイ酸ガラスの代わりに用いられる低酸化ナトリウムガラス及びガラス管を提供することである。波長は、３１３ナノメータ（ｎｍ）で測定する。本発明は、環境に優しい化学成分を選択しながら、ガラス及びガラス管が十分な耐薬品性及び物性を有する耐久性を兼ね備えたように調整することを含む。これは、電球製造業及び他の業界用のガラス及びガラス管にとっても好適な技術である。
【発明の詳細な説明】
【０００７】
本発明は、製造コストを低下でき、且つ紫外線（ＵＶ）の吸収に関する品質についての調整及び向上ができるように、ホウケイ酸ガラスの代わりに用いるためのバックライト製造用の低酸化ナトリウムを用いたガラス管について検討した結果、なされたものである。このＵＶ光波は、薄型テレビ、ＬＣＤ−ＴＦＴテレビ画面、薄型ＰＣ及びラップトップ、スキャナー及びナビゲーションシステムの組立部品にとって有害であることが知られている。電球用ソーダライムガラス及び無鉛ガラス管の両方の製造業者としてのバックグラウンドとともにこれらの研究をおこなった結果、本発明者は、酸化セリウム（ＣｅＯ２）を０．１〜０．６％の量で混合して光透過率を２．０％未満にすることにより、３１３ナノメーター（ｎｍ）波長幅で制御された光波吸収に関する紫外線（ＵＶ）透過率についての性質を調整及び向上できることを見出した。さらに、ガラスの耐久性について、下記の組成とする必要があることを見い出した。ソーダ灰（酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）換算）０．１５％未満（良好な耐薬品性が得られる）、炭酸カリウム（酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）換算）１２〜１４％、炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３；酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）換算）２〜４％、炭酸バリウム（酸化バリウム（Ｂａｏ）換算）９〜１２％、炭酸ストロンチウム（酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）換算）２〜５％、炭酸マグネシウム（酸化マグネシウム（ＭｇＯ）換算）、及び炭酸カルシウム（酸化カルシウム（ＣａＯ）換算）３〜７％。
【０００８】
電球製造用低酸化ナトリウムガラス管の発明により、加熱したときのガラスの膨張係数αを向上させ、よりコストが低いジュメット線の膨張係数αに近い値とすることができた。得られるアルファ（α）値は、約（９２．０〜９９．０）×１０−７／℃である。ホウケイ酸ガラスより低いガラスの耐屈曲性又は軟化（軟化点）（すなわち、ホウケイ酸ガラスの軟化点が＞７００℃であるのに対して、本発明の低酸化ナトリウムガラスの軟化点は６７０〜７００℃であり、そのワーキングポイントＴｗはホウケイ酸ガラスよりも高い）を考慮してバックライトの製造用低酸化ナトリウムの化学成分を調合することにより、そのワーキングレンジは、ホウケイ酸ガラスよりも少なくとも４５０℃だけ広くなる。このワーキングレンジは、電球製造業にとって有利である。
【本発明の実施の形態】
【０００９】
本発明の概略を説明したが、以下の具体的な実施例により、よりよく理解されるであろう。しかしながら、以下の実施例は説明のためだけに記載されており、特記のない限りは、本発明を限定するものではない。
【００１０】
本発明の低酸化ナトリウムガラス及びガラス管は、以下の化学成分を含む：ＳｉＯ２５５．０〜７０．０％、Ａｌ２Ｏ３２．０〜４．０％、ＭｇＯ及びＣａＯ３．０〜７．０％、ＳｒＯ２．０〜５．０％、ＢａＯ９．０〜１２．０％、Ｌｉ２Ｏ２．０〜４．０％、Ｎａ２Ｏ０〜０．１５％、Ｋ２Ｏ１２．０〜１４．０％、ＣｅＯ２０．１〜０．６％、Ｆｅ２Ｏ３（０．０３％）、及びＳＯ３（０．１５％）。
【実施例１】
【００１１】
化学成分を準備し、原料の混合量を計算する。原料組成（重量％）は以下の通りである。
成分                              ％
ＳｉＯ２                        ６２．８０
Ａｌ２Ｏ３                        ４．００
ＭｇＯ／ＣａＯ                    ３．４０
ＳｒＯ                            ５．００
ＢａＯ                            ９．００
Ｌｉ２Ｏ                          ２．８０
Ｎａ２Ｏ                          ０．０５
Ｋ２Ｏ                          １２．７０
ＣｅＯ２                          ０．１０
Ｆｅ２Ｏ３                        ０．０３
【００１２】
上記の化学成分は、実験炉において、１４５０℃の温度で混合し、溶融してガラスとするのに必要な原料の割合の計算に適用する。試験片が得られたら、物性試験工程に移る。結果は以下の通りである。
物性                                        得られた結果
膨張係数アルファ（３０〜３８０℃×１０−７／℃）  ９３．１
密度（ｇ／ｃｃ）                                    ２．６５６
ガラス転移Ｔｇ（℃）                            ５１６
焼鈍点Ｔａ（℃）                                ５６９
軟化点Ｔｓ（℃）                                ６９２
ワーキングポイントＴｗ（℃）                  １１９１
得られた結果から、ワーキングレンジは４９９℃である。
【００１３】
オートクレーブを使用して、１２１℃で６０分間、ＪＩＳＲ３５０２（Ｎａ２Ｏｍｇ）の方法により化学的耐久性試験をおこなう。濃度（Ｒ２Ｏｍｇ／ｌ）は、以下の通りである：
Ｎａ２Ｏ                                        ＜０．５
Ｋ２Ｏ                                          １０．１
Ｌｉ２Ｏ                                          ２．７
【実施例２】
【００１４】
化学成分を準備し、原料の混合量を計算する。原料組成（重量％）は以下の通りである。
成分                                   ％
ＳｉＯ２                            ６０．１５
Ａｌ２Ｏ３                            ３．００
ＭｇＯ／ＣａＯ         ５．００
ＳｒＯ ５．００
ＢａＯ １１．００
Ｌｉ２Ｏ ２．２０
Ｎａ２Ｏ ０．１５
Ｋ２Ｏ １３．００
ＣｅＯ２                              ０．５０
【００１５】
上記の化学成分は、実験炉において、１４５０℃の温度で混合し、溶融してガラスとするのに必要な原料の割合の計算に適用する。試験片が得られたら、物性試験工程に移る。結果は以下の通りである。
物性                                                得られた結果
膨張係数アルファ（３０〜３８０℃×１０−７／℃）      ９３．３
密度（ｇ／ｃｃ）                                        ２．７２６
ガラス転移Ｔｇ（℃）                                ５３１
焼鈍点Ｔａ（℃）                                    ５８５
軟化点Ｔｓ（℃）                                    ７０３
ワーキングポイントＴｗ（℃）                      １１８３
得られた結果から、ワーキングレンジは４８０℃である。
【実施例３】
【００１６】
化学成分を準備し、原料の混合量を計算する。原料組成（重量％）は以下の通りである。
成分                                   ％
ＳｉＯ２                            ６１．８５
Ａｌ２Ｏ３                            ３．００
ＭｇＯ／ＣａＯ     ５．００
ＳｒＯ ３．００
ＢａＯ １１．００
Ｌｉ２Ｏ ２．５０
Ｎａ２Ｏ ０．１５
Ｋ２Ｏ １３．００
ＣｅＯ２                              ０．５０
【００１７】
上記の化学成分は、実験炉において、１４５０℃の温度で混合し、溶融してガラスとするのに必要な原料の割合の計算に適用する。試験片が得られたら、物性試験工程に移る。結果は以下の通りである。
物性                                                得られた結果
膨張係数アルファ（３０〜３８０℃×１０−７／℃）      ９２．３
密度（ｇ／ｃｃ）                                        ２．６８７
ガラス転移Ｔｇ（℃）                                ５２３
焼鈍点Ｔａ（℃）                                    ５７８
軟化点Ｔｓ（℃）                                    ６９９
ワーキングポイントＴｗ（℃）                      １１７６
得られた結果から、ワーキングレンジは４７７℃である。
【実施例４】
【００１８】
化学成分を準備し、原料の混合量を計算する。原料組成（重量％）は以下の通りである。
成分                                   ％
ＳｉＯ２                            ６１．３５
Ａｌ２Ｏ３                            ３．００
ＭｇＯ／ＣａＯ     ５．００
ＳｒＯ ３．００
ＢａＯ １１．００
Ｌｉ２Ｏ ３．００
Ｎａ２Ｏ ０．１５
Ｋ２Ｏ １３．００
ＣｅＯ２                              ０．５０
【００１９】
上記の化学成分は、実験炉において、１４５０℃の温度で混合し、溶融してガラスとするのに必要な原料の割合の計算に適用する。試験片が得られたら、物性試験工程に移る。結果は以下の通りである。
物性                                                得られた結果
膨張係数アルファ（３０〜３８０℃×１０−７／℃）        ９５．６
密度（ｇ／ｃｃ）                                          ２．７０３
ガラス転移Ｔｇ（℃）                                  ５１１
焼鈍点Ｔａ（℃）                                      ５５９
軟化点Ｔｓ（℃）                                      ６８５
ワーキングポイントＴｗ（℃）                        １１５０
得られた結果から、ワーキングレンジは４６５℃である。
【００２０】
オートクレーブを使用して、１２１℃で６０分間、ＪＩＳ Ｒ３５０２（Ｎａ２Ｏ ｍｇ）の方法により化学的耐久性試験をおこなう。濃度（Ｒ２Ｏ ｍｇ／ｌ）は、以下の通りである。
Ｎａ２Ｏ                                        ＜０．５
Ｋ２Ｏ                                          １０．１
Ｌｉ２Ｏ                                          ２．８
【実施例５】
【００２１】
化学成分を準備し、原料の混合量を計算する。原料組成（重量％）は以下の通りである。
成分                                ％
ＳｉＯ２                          ６１．３５
Ａｌ２Ｏ３                          ２．００
ＭｇＯ／ＣａＯ                      ５．００
ＳｒＯ                              ４．００
ＢａＯ                            １１．００
Ｌｉ２Ｏ                            ３．００
Ｎａ２Ｏ                            ０．１５
Ｋ２Ｏ                            １３．００
ＣｅＯ２                            ０．５０
【００２２】
上記の化学成分は、実験炉において、１４５０℃の温度で混合し、溶融してガラスとするのに必要な原料の割合の計算に適用する。試験片が得られたら、物性試験工程に移る。結果は以下の通りである。
物性                                                得られた結果
膨張係数アルファ（３０〜３８０℃×１０−７／℃）        ９９．１
密度（ｇ／ｃｃ）                                          ２．７１７
ガラス転移Ｔｇ（℃）                                  ５１０
焼鈍点Ｔａ（℃）                                      ５５９
軟化点Ｔｓ（℃）                                      ６８０
ワーキングポイントＴｗ（℃）                        １１４０
得られた結果から、ワーキングレンジは４６０℃である。
【００２３】
オートクレーブを使用して、１２１℃で６０分間、ＪＩＳ Ｒ３５０２（Ｎａ２Ｏ ｍｇ）の方法により化学的耐久性試験をおこなう。濃度（Ｒ２Ｏ ｍｇ／ｌ）は、以下の通りである。
Ｎａ２Ｏ                                        ＜０．７
Ｋ２Ｏ                                          １２．９
Ｌｉ２Ｏ                                          ３．６
【００２４】
上記実施例から、化学的耐久性は、Ｎａ２Ｏ濃度＜１．０ｍｇ／ｌによって得られた。
【００２５】
厚さ１．０ｍｍ以下の本発明による低酸化物ガラス及びガラス管を、光波吸収を３１３ナノメータ（ｎｍ）の波長幅で制御するようにして紫外線（ＵＶ）の透過率を試験した結果、透過率は、＜２．０％であった。
【００２６】
発明を実施するための最良の方法
上記「発明を実施するための形態」の欄で説明した。