JPH0656467A - 紫外線吸収性ガラス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可視域の光透過率が高いために無色透明であ
り、しかも人体に有害な波長３２０ｎｍ以下の紫外線を
効率良く吸収することのできる紫外線吸収性ガラスを得
る。 【構成】 重量百分率でＳｉＯ₂ ６５〜８０％、Ｂ₂ Ｏ
₃ ５〜２０％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ２〜８％、ＲＯ １〜５％
（ただしＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、Ｚ
ｎＯの群から選ばれる１種又は２種以上）、Ｒ₂ Ｏ ４
〜８％（ただしＲ₂Ｏは、Ｎａ₂ Ｏ、Ｋ₂ Ｏ、Ｌｉ₂ Ｏ
の群から選ばれる２種以上）、ＣｅＯ₂ ０．３〜４％、
Ｆｅ₂ Ｏ₃ ０．０１〜０．２％、Ｖ₂ Ｏ₅ ０．０００５
〜０．００５％未満、ＴｉＯ₂ ０〜２％の組成を有する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は紫外線吸収性ガラスに関
し、より詳しくは水銀燈用バルブ等の照明用光源外囲器
に用いられる紫外線吸収性ガラスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水銀燈用バルブ等の照明用光源外囲器に
用いられるガラスは、化学的耐久性等の特性とともに、
紫外線吸収性を有することが非常に重要である。即ち、
波長３２０ｎｍ以下の紫外線は人体に対して有害である
ことがよく知られており、特に３００ｎｍより短波長側
の紫外線の照射を受けると皮膚炎を引き起こしたり、皮
膚癌の発生要因となり、またこれを直視した場合には、
眼の組織に著しい悪影響を与える。さらに人体だけでな
く、展示物等の物品に紫外線が照射されると物品の着色
が色褪せてしまうためである。

【０００３】従来よりガラスに紫外線吸収性を付与する
ために、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ 、或はＣｅＯ₂ を添加す
ることが知られている。しかしながらこれらの添加成分
を用いた場合、可視域（４００〜７００ｎｍ）において
高い光透過率を維持しながら十分な紫外線吸収性を付与
することが困難である。例えばＦｅ₂ Ｏ₃は原料として
安価に使用できる成分であるが、人体に有害な紫外域の
光を吸収するのに十分な量を添加するとガラスが青緑色
に着色し、水銀燈用バルブとして用いた場合、照明の初
期光束が著しく低下して好ましくない。またＴｉＯ₂ は
Ｆｅ₂ Ｏ₃ やＣｅＯ₂ と共存させて用いると、紫外域の
光を効率良く吸収できるが、ガラスの溶融雰囲気の作用
で黄色に着色し易いため、Ｆｅ₂ Ｏ₃ と同様に十分な量
を添加することができない。一方ＣｅＯ₂ を用いる場合
は多量添加する必要があるが、その原料価格が高価であ
るためにガラスの原料コストを大きく引き上げてしま
う。またＣｅＯ₂ を含むガラスに清澄剤としてＡｓ₂ Ｏ
₃ を添加するとソラリゼーションが起こり易くなり、ガ
ラスが可視域全般にわたって着色し、透過率が低下する
ため好ましくない。

【０００４】このような事情から、ガラスに紫外線吸収
性を与える成分としてＶ₂ Ｏ₅ を使用することが提案さ
れている。例えば特公昭６１−２４３４４号には、ほう
珪酸ガラスにＶ₂ Ｏ₅ を０．００５〜０．５％添加して
なる紫外線吸収性ガラスが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記特公
昭６１−２４３４４号の紫外線吸収性ガラスにおいて
も、十分な紫外線吸収性を付与しようとするとガラスが
黄緑色に着色してしまうという問題を有している。

【０００６】本発明の目的は、可視域の光透過率が高い
ために無色透明であり、しかも人体に有害な波長３２０
ｎｍ以下の紫外線を効率良く吸収することのできる紫外
線吸収性ガラスを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は種々の研究
を行った結果、Ｖ₂ Ｏ₅ の含有量を０．００５％未満に
抑制するとともに、特定量のＣｅＯ₂ 、Ｆｅ₂ Ｏ₃ を共
存させることにより、効率の良い紫外線吸収性を備えた
ガラスが得られることを見いだし、本発明として提案す
るものである。

【０００８】即ち、本発明の紫外線吸収性ガラスは、重
量百分率でＳｉＯ₂ ６５〜８０％、Ｂ₂ Ｏ₃ ５〜２０
％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ２〜８％、ＲＯ １〜５％（ただしＲＯ
は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯの群から
選ばれる１種又は２種以上）、Ｒ₂ Ｏ ４〜８％（ただ
しＲ₂ Ｏは、Ｎａ₂ Ｏ、Ｋ₂ Ｏ、Ｌｉ₂ Ｏの群から選ば
れる２種以上）、ＣｅＯ₂ ０．３〜４％、Ｆｅ₂ Ｏ₃
０．０１〜０．２％、Ｖ₂Ｏ₅ ０．０００５〜０．００
５％未満、ＴｉＯ₂ ０〜２％の組成を有することを特徴
とする。

【０００９】

【作用】本発明の紫外線吸収性ガラスは、ほう珪酸ガラ
ス中に０．３％〜４％のＣｅＯ₂ と０．０１〜０．２％
のＦｅ₂ Ｏ₃ と０．０００５〜０．００５％のＶ₂ Ｏ₅
を共存させることにより、波長４００ｎｍにおける光透
過率が肉厚１ｍｍで７０％以上、波長３５０ｎｍにおけ
る光透過率が肉厚１ｍｍで３０％以下であり、また、紫
外域における光の吸収端部が肉厚１ｍｍにおいて３２０
ｎｍよりも長波長側にある。このため無色透明で、しか
も紫外線を効率良く吸収することができる。

【００１０】以下に本発明の紫外線吸収性ガラスの組成
範囲を上記のように限定した理由を述べる。

【００１１】ＳｉＯ₂ はガラスフォーマーであり、その
含有量は６５〜８０％である。ＳｉＯ₂ が６５％より少
ないと化学的耐久性が悪化し、８０％より多いと溶融均
質化が困難となり、製品にブツ、アワ、脈理が発生し、
歩留りが低下する。

【００１２】Ｂ₂ Ｏ₃ は溶融促進剤として作用するが、
ガラスの化学的耐久性を向上させるためにも有用な成分
であり、その含有量は５〜２０％である。Ｂ₂ Ｏ₃ が５
％より少ないと溶融性が悪化し、２０％より多いと分相
傾向が増大してガラスが不安定となり、化学的耐久性が
著しく悪化する。

【００１３】Ａｌ₂ Ｏ₃ はガラスの化学的耐久性を改善
し、失透性を改良するために重要な成分であり、その含
有量は２〜８％である。Ａｌ₂ Ｏ₃ が２％より少ないと
ガラスが失透し易くなり、また化学的耐久性が低下す
る。一方、８％より多い場合はガラスの粘性が高くなっ
て溶融が困難になるためガラスが不均質となる。

【００１４】ＲＯはガラスの失透傾向を改善し、かつ化
学的耐久性を向上させる効果があり、ＭｇＯ、ＣａＯ、
ＢａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯの群から選ばれる１種又は２種
以上を合量で１〜５％含有する。ＲＯが１％より少ない
とガラスの失透傾向が大きくなり化学的耐久性も悪化す
るが、５％より多い場合も失透し易くなり、ブツ、脈理
スジが製品中に発生する。

【００１５】Ｒ₂ Ｏはガラスの溶融性を向上させる成分
であり、Ｎａ₂ Ｏ、Ｋ₂ Ｏ、Ｌｉ₂Ｏの群から選ばれる
２種以上を合量で４〜８％含有する。これらが４％より
少ないとその効果がほとんどなく、８％より多いとガラ
スの化学的耐久性が悪化するとともに、熱膨張係数が増
大し耐熱性が低下する。なおこれらのアルカリ成分を２
種以上使用するのは、混合アルカリ効果により、化学的
耐久性の悪化を防止するためである。

【００１６】本発明の紫外線吸収性ガラスは、上記した
組成に加えてさらにＣｅＯ₂ 、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 及びＶ₂ Ｏ₅
を必須成分として含有する。

【００１７】ＣｅＯ₂ はガラスに紫外線吸収性を具備さ
せるために重要な成分であり、また清澄剤としても機能
し、その含有量は０．３〜４％、好ましくは０．５〜３
％である。ＣｅＯ₂ が０．３％よりも少ないと、上記し
た効果が得られない。一方、４％よりも多い場合はガラ
ス中にＣｅコロイドが析出して失透し易くなり、可視域
４００〜７００ｎｍにおける透過率が著しく低下する。
またガラスの原料コストが高くなる。

【００１８】Ｆｅ₂ Ｏ₃ はガラスに紫外線吸収性を与え
るとともに、光の吸収端を長波長側へ移動させるために
必要な成分であり、その含有量は０．０１〜０．２％で
ある。Ｆｅ₂ Ｏ₃ が０．０１％より少ないとその効果が
得られず、０．２％より多いと可視域の透過率が低下す
る。

【００１９】Ｖ₂ Ｏ₅ はＣｅＯ₂ と共存することによ
り、僅かな含有量で紫外線吸収性をより高める効果があ
るとともに、紫外域での光の吸収端部を長波長側へ移動
させる作用があり、その添加量は０．０００５〜０．０
０５％（ただし０．００５％を含まず）、好ましくは
０．０００５〜０．００４％である。Ｖ₂ Ｏ₅ が０．０
００５％より少ないと紫外線吸収効果が不十分であり、
一方０．００５％以上の場合は可視域の透過率、特に４
００ｎｍでの透過率が悪化して黄緑色に着色し、水銀燈
用バルブ等の照明用途では初期光束が低下するため好ま
しくない。

【００２０】ＴｉＯ₂ もガラスに紫外線吸収性を与える
成分であり、２％まで添加することが可能であるが、２
％を越えるとガラスの吸収帯が可視域にまで及び、４０
０ｎｍでの透過率が著しく低下するため、水銀燈用バル
ブ等の照明用途に適さなくなる。

【００２１】次に、本発明の紫外線吸収性ガラスを用い
て水銀燈用バルブ等の照明用光源外囲器を製造する方法
を説明する。

【００２２】まず、上記組成になるように原料を調合
し、バッチを作製する。原料としては、例えば精製シリ
カ粉末、無水硼砂、硼酸、酸化アルミニウム、酸化マグ
ネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、ソーダ灰、
炭酸カリウム、酸化セリウム又は水酸化セリウム、酸化
第二鉄、五酸化バナジウム等を使用する。

【００２３】次に、バッチをガラス溶融炉に投入し、１
４００〜１５５０℃で溶融する。なおガラスの着色防止
と清澄作用を高めるために、溶融雰囲気を酸化性にする
ことが望ましい。溶融雰囲気を酸化性にする方法として
は、例えばソーダ灰の一部を硝酸ソーダに置換して原料
バッチを調合すれば良く、また原料中にＳｂ₂ Ｏ₃ 等を
少量添加しても良い。

【００２４】その後、得られた溶融ガラスを手吹き成形
することにより、或は機械的にブロー成形することによ
り所望の形状の水銀燈用バルブ等の照明用光源外囲器を
製造することができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の紫外線吸収性ガラスを実施例
に基づいて説明する。表１は本発明の実施例（試料Ｎ
ｏ．１〜７）、表２は比較例（試料Ｎｏ．８、９）をそ
れぞれ示している。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】各試料は次のようにして調製した。まず精
製シリカ粉末、無水硼砂、酸化アルミニウム、酸化マグ
ネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸ストロ
ンチウム、酸化亜鉛、ソーダ灰、硝酸ソーダ、炭酸カリ
ウム、酸化セリウム、酸化第二鉄、五酸化バナジウム、
酸化チタンを表中の組成になるように混合し、原料バッ
チを作製した。なお溶融雰囲気を酸化性にするため、硝
酸ソーダの含有量が全原料の５重量％になるようにし
た。次いで、バッチを白金ポットに投入して電気炉中で
１４００〜１５５０℃で５時間溶融した。その後、この
溶融ガラスをカーボン型へ流し出し５６０℃で１時間保
持した後、徐冷して試料を得た。

【００２９】このようにして得られた各試料を２０×２
０×１ｍｍに切り出して光学研磨を施し、紫外域におけ
る光の吸収端波長、波長３５０ｎｍ、４００ｎｍ、５５
０ｎｍ及び７００ｎｍでの光透過率を分光光度計により
測定した。また各試料をアルミナ乳鉢で粉砕分級し、Ｊ
ＩＳ−Ｒ−３５０２法に基づき、アルカリ溶出量を原子
吸光分析により求めた。

【００３０】表１から明らかなように、実施例であるＮ
ｏ．１〜７の各試料は紫外域の吸収端波長が３２５〜３
４０ｎｍ、波長３５０ｎｍでの光透過率がいずれも３０
％以下であり、紫外線吸収性に優れている。しかも４０
０ｎｍが７１．４〜８９．９％、５５０ｎｍが８８．６
〜９２．２％、７００ｎｍが９０．８〜９２．９％であ
り、可視域における透過率が高い。またアルカリ溶出量
は０．０３〜０．０６ｍｇであり、化学的耐久性に優れ
ていることがわかる。

【００３１】これに対して表２から明らかなように比較
例である試料Ｎｏ．８は、可視域の透過率が高く、また
アルカリ溶出量も実施例と同等であったが、紫外域の吸
収端波長が２３０ｎｍと短波長側にあり、人体に有害な
紫外線を吸収する効果が殆どない。一方、試料Ｎｏ．９
は、紫外域の吸収端波長は３５０ｎｍと良好であるが、
４００ｎｍでの光透過率が４０％と低く、水銀燈用バル
ブ等に使用する場合、初期光束が低くなるため不適当で
ある。

【００３２】なお試料Ｎｏ．１〜７について、ＪＩＳ−
Ｂ７７５３に準じてサンシャインカーボンアーク燈式耐
候性試験機により２４時間の紫外線照射試験を行い、照
射前後の透過率差を測定したところ、何れの試料も透過
率の低下は認められなかった。このことは、本発明の紫
外線吸収性ガラスが耐ソラリゼーション特性にも優れて
いることを示している。

【００３３】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明の紫外線吸収
性ガラスは、人体に有害な３２０ｎｍ以下の紫外線を完
全に吸収し、可視域での光透過率が高い。しかも耐ソラ
リゼーション特性や化学的耐久性にも優れていることか
ら、屋外での照明燈や海水の影響を受け易い集漁燈に用
いられる水銀燈用バルブ等として好適である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量百分率でＳｉＯ₂ ６５〜８０％、Ｂ
   ₂ Ｏ₃ ５〜２０％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ２〜８％、ＲＯ １〜５
   ％（ただしＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、
   ＺｎＯの群から選ばれる１種又は２種以上）、Ｒ₂ Ｏ
   ４〜８％（ただしＲ₂ Ｏは、Ｎａ₂ Ｏ、Ｋ₂ Ｏ、Ｌｉ₂
   Ｏの群から選ばれる２種以上）、ＣｅＯ₂ ０．３〜４
   ％、Ｆｅ₂ Ｏ₃ ０．０１〜０．２％、Ｖ₂ Ｏ₅ ０．００
   ０５〜０．００５％未満、ＴｉＯ₂ ０〜２％の組成を有
   することを特徴とする紫外線吸収性ガラス。