JPH0694378B2 - 赤外線吸収ガラス - Google Patents

赤外線吸収ガラス

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JPH0694378B2
JPH0694378B2 JP25306991A JP25306991A JPH0694378B2 JP H0694378 B2 JPH0694378 B2 JP H0694378B2 JP 25306991 A JP25306991 A JP 25306991A JP 25306991 A JP25306991 A JP 25306991A JP H0694378 B2 JPH0694378 B2 JP H0694378B2
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glass
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infrared absorbing
infrared
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裕幸 香曽我部
裕樹 永井
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Nippon Electric Glass Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal

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  • Glass Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外線吸収ガラスに関
し、より具体的には、Co−Fe系合金からなる磁性線
材を用いた大電流負荷対応型リードスイッチを封入する
のに好適な赤外線吸収ガラスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】リードスイッチは、対向する磁性線材か
らなる接点と、これを封入するガラス管から構成され、
ガラス管の外側から磁界を与えることによって、接点の
開閉動作が行われるものである。磁性線材のガラス管へ
の封入は、不活性ガス、還元ガスあるいは真空下におい
て、ガラス管内部に磁性線材を挿入した状態でガラス管
の両端を加熱し、密封することによって行われる。その
ためこの加熱作業には、上記の雰囲気下において使用可
能な熱源、例えば金メッキ反射板で集光された石英−ヨ
ウ素ランプを用いた赤外線放射型熱源が利用され、この
ような事情からリードスイッチ用ガラスには、赤外線吸
収能力を備えていることが要求される。
【0003】ところでリードスイッチが開閉できる負荷
容量は、主にそこに用いられる磁性線材の組成の制限を
受け、従来より一般に用いられているFe−Ni系合金
からなる磁性線材で開閉できる負荷の容量は70W(1
00V−0.7A)程度が限度である。
【0004】しかしながら近年種々の技術の進歩に伴
い、あるいは、自動化を進める上で、リードスイッチで
100W(100V−1A)以上の家庭電化製品や、ロ
ボットのモーター等を直接開閉する要求が増えつつあ
る。これらの大電流負荷対応型リードスイッチに使用さ
れる磁性線材には、電気抵抗値が小さいこと、キュリー
点が高いこと、熱伝導率が大きいことが要求され、その
ため従来のFe−Ni系合金からなる磁性線材に代わっ
て、上記各特性を満足する磁性線材、例えばCo−Fe
系合金からなる磁性線材を使用することが試みられてい
る。
【0005】
【発明が解決しようする課題】ところがCo−Fe系合
金は、30〜380℃の温度範囲における線膨張係数が
120〜145×10-7/℃程度であり、そのためこの
ような合金からなる磁性線材を従来から使用されている
線膨張係数が90〜100×10-7/℃程度のリードス
イッチ用ガラスで封入すると、両者の線膨張係数の差が
大きいためにガラスが割れたり、気密性が損なわれやす
い。
【0006】そこで従来より線膨張係数を大きくするた
めにガラス中のアルカリ金属酸化物、すなわちR2
(ただしRは、Li、Na、Kを示す)の含有量を増や
したガラスが提案され、例えば特公昭53−22830
号公報には、BaO、Al23 、SiO2 、K2 O、
Na2 O、FeOを主成分とし、Na2 OとK2 Oの合
量が18〜23%であり、線膨張係数が118〜119
×10-7/℃のアルカリバリウムシリケートガラスが開
示されている。
【0007】しかしながらこのガラスのように線膨張係
数を大きくするため、単純にR2 Oの含有量を増やす
と、ガラスのアルカリ溶出量が大きくなり、耐候性の著
しい劣化をまねく。このことは、リードスイッチの電気
特性、経時変化等、リードスイッチ機能および信頼性の
大幅な低下につながるために好ましくない。
【0008】さらに特公昭42−25919号公報に
は、R2 Oを7〜15%含有するアルカリシリケートガ
ラスに対して、耐候性を改善する目的で、CaO、Ba
O、B23 、Al23 、MgO、TiO2 及びZr
2 を約5%まで含有する旨が開示されているが、この
ガラスは線膨張係数が低く、またこのガラスの線膨張係
数を110×10-7/℃以上にする目的で、R2 Oの含
有量を増やした場合には、十分な耐候性が得られなくな
ると考えられる。
【0009】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、30〜380℃の温度範囲において110〜13
5×10-7/℃の線膨張係数を有し、しかも優れた耐候
性と赤外線吸収能力を有するため、大電流負荷対応型リ
ードスイッチを良好に封入することが可能な赤外線吸収
ガラスを提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、アルカリ
シリケートガラスを基本として構成される赤外線吸収ガ
ラスにおいて、110×10-7/℃以上の線膨張係数を
得るため、R2 Oを比較的多量に含有させながらも、Z
nOを適量含有させ、且つ、ZrO2 とTiO2 のうち
少なくともどちらか一方を適量含有させることによっ
て、優れた耐候性を付与することができることを見い出
し、本発明として提案するものである。
【0011】すなわち本発明の赤外線吸収ガラスは、重
量百分率で、SiO2 40.0〜66.0%、Al2
3 0.5〜15.0%、ZrO2 +TiO2 0.
1〜15.0%、ZnO 1.0〜21.0%、Li2
O 0〜10.0%、Na2O+K2 O 7.0〜3
1.0%、Fe34 0.1〜10.0%の組成を有
し、30〜380℃の温度範囲における線膨張係数が1
10〜135×10-7/℃であり、優れた耐候性を有す
ることを特徴とする。
【0012】また本発明の赤外線吸収ガラスは、より好
ましくは、重量百分率で、SiO245.0〜65.0
%、Al23 1.0〜13.0%、ZrO2 +Ti
2 0.5〜13.0%、ZnO 2.0〜20.0
%、Li2 O 0.3〜8.0%、Na2 O+K2
8.0〜30.0%、Fe34 0.5〜9.0%の
組成を有することを特徴とする。
【0013】さらに本発明においては、Li2 O、Na
2 O、K2 Oの合量が15.0%以上であり、その1成
分の含有量が、単独でR2 Oの総量の80%を越えない
ことを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明の赤外線吸収ガラスを構成する各成分の
含有量を上記のように限定した理由は以下のとおりであ
る。
【0015】SiO2 は、ガラスの骨格を構成するため
に必要な主成分であるが、66.0%より多いと、線膨
張係数が低くなりすぎると共に溶解性が悪化し、40.
0%より少ないと、耐候性が悪化する。
【0016】Al23 は、ガラスの耐候性を向上する
のに著しい効果があるが、15.0%を多いとガラスの
溶解が困難になり、0.5%より少ないと、上記の効果
が得られない。
【0017】ZrO2 とTiO2 は、Al23 と同様
に耐候性を向上させるのに著しい効果があるが、ZrO
2 とTiO2 の合量が15.0%より多いと、ガラスの
失透性が増し、均質なガラスの製造が困難になり、0.
1%より少ないと、上記の効果が得られない。
【0018】ZnOもガラスの耐候性を向上させると共
に、ガラスの粘度を低下させる効果を有するが、21.
0%より多いと、ガラスの失透性が増し、1.0%より
少ないと、上記効果が得られない。
【0019】Li2 Oは、ガラスの線膨張係数を大きく
する効果を有している。しかしながら10.0%より多
いと、ガラスの耐候性、失透性が悪化するため好ましく
ない。
【0020】Na2 O及び、K2 Oは、Li2 Oと同様
に、ガラスの線膨張係数を大きくすると共に、ガラスの
溶融を促進する成分であるが、Na2 OとK2 Oが、合
量で31.0%より多いと、ガラスの耐候性が著しく悪
化し、7.0%より少ないと、所定の線膨張係数が得ら
れないと共に、ガラスの溶融が困難になる。
【0021】またLi2 O、Na2 O、K2 Oの合量が
15.0%より少ないと、所定の線膨張係数が得られ難
くなるため好ましくない。さらにその1成分の含有量
が、単独でR2 Oの総量の80%を越えないようにする
と、混合アルカリ効果の作用によって、より優れた耐候
性と高い絶縁抵抗値を得ることが可能である。
【0022】Fe34 は、ガラスに赤外線吸収能力を
持たせるために使用されるが、10.0%より多いと、
ガラス化が困難となり、0.1%より少ないと、上記効
果が得られない。
【0023】尚、本発明のガラスにおいては、ガラスの
粘度の調整や失透性を改善する目的で、F、PbO、S
rO、BaO、B23 等の各成分を10.0%まで添
加することが可能である。
【0024】
【実施例】次に本発明の赤外線吸収ガラスを実施例に基
づいて詳細に説明する。
【0025】表1は、本発明の赤外線吸収ガラスの実施
例(試料No.1〜6)および比較例(試料No.7〜
9)の組成と特性を示すものである。
【0026】
【表1】
【0027】表に示したNo.1〜9の各試料は、次の
ようにして調製した。
【0028】まず表に示す組成になるようにガラス原料
を調合し、還元剤として木粉を添加した後、白金坩堝を
用いて1500℃で4時間溶解した。溶解後、融液をカ
ーボン板上に流し出し、アニールすることによって各ガ
ラス試料を作製し、それらの30〜380℃の温度範囲
における線膨張係数、アルカリ溶出量、赤外線透過率を
測定し、各特性を表に示した。
【0029】表から明らかなように、本発明の実施例で
あるNo.1〜6の各試料は、線膨張係数が、122.
2〜130.5×10-7/℃であり、Co−Fe系合金
のそれと近似しており、アルカリ溶出量が0.85mg
未満と優れた耐候性を有していた。また赤外線透過率が
4.6%以下であるため、高い赤外線吸収能力を有して
いることが理解できる。
【0030】それに対し比較例であるNo.7の試料
は、ZnOの含有量が0.5%と少ないため、またN
o.8の試料は、ZrO2 とTiO2 のどちらも含有し
ていないため、アルカリ溶出量が各々1.24mg、
1.10mg以上と高く、耐候性に劣るものと判断され
る。さらにNo.9の試料は、Fe34 の含有量が
0.05%と少ないため、赤外線透過率が90.2%と
高く、赤外線吸収能力が非常に低いことが理解できる。
【0031】尚、表中の線膨張係数は、自記示差熱膨張
計で、30〜380℃の温度範囲における平均線膨張係
数を測定したものである。
【0032】またアルカリ溶出量は、耐候性を判断する
ために行ったものであり、JISR3502に基づくア
ルカリ溶出試験によって測定した。すなわちガラス表面
の劣化は、空気中の水分の作用のよってガラス中のアル
カリが表面に析出して、炭酸塩や水酸化物などの反応生
成物を形成することで進むものであり、アルカリ溶出試
験でアルカリ溶出量が多いガラスほど耐候性に劣り、逆
にアルカリ溶出量の少ないガラスほど耐候性に優れてい
ると判断される。電子部品用のガラスとして、このよう
な表面の劣化は、絶縁抵抗値を下げ、そして、リードス
イッチの特性を悪化させるので、ガラスのアルカリ溶出
量が1.0mg未満であるような耐候性が要求される。
【0033】赤外線透過率は、ガラスを厚さ1mmの板
状に加工し、次いでその両面を鏡面研磨した後、これを
分光光度計を用いて波長1050nmにおける透過率を
測定したものである。リードスイッチを作製する際に、
効率良く封着を行うためには、赤外線透過率が10%以
下であることが必要である。
【0034】
【発明の効果】以上のように本発明の赤外線吸収ガラス
は、Co−Fe系合金からなる磁性線材との封着に適し
た110〜135×10-7/℃の線熱膨張係数を有し、
しかも優れた耐候性と赤外線吸収能力を有するため、高
い信頼性が要求される電子部品用等の大電流負荷型リー
ドスイッチ用ガラスとして好適である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量百分率で、SiO2 40.0〜6
    6.0%、Al230.5〜15.0%、ZrO2
    TiO2 0.1〜15.0%、ZnO 1.0〜2
    1.0%、Li2 O 0〜10.0%、Na2 O+K2
    O 7.0〜31.0%、Fe34 0.1〜10.
    0%の組成を有し、30〜380℃の温度範囲における
    線膨張係数が110〜135×10-7/℃であり、優れ
    た耐候性を有することを特徴とする赤外線吸収ガラス。
  2. 【請求項2】 重量百分率で、SiO2 45.0〜6
    5.0%、Al231.0〜13.0%、ZrO2
    TiO2 0.5〜13.0%、ZnO 2.5〜2
    0.0%、Li2 O 0.3〜8.0%、Na2 O+K
    2 O 8.0〜30.0%、Fe34 0.5〜9.
    0%の組成を有し、30〜380℃の温度範囲における
    線膨張係数が110〜135×10-7/℃であり、優れ
    た耐候性を有することを特徴とする請求項1の赤外線吸
    収ガラス。
  3. 【請求項3】 Li2 O、Na2 O、K2 Oの合量が1
    5.0%以上であり、その1成分の含有量が、単独でR
    2 O(ただしRは、Li、Na、Kを示す)の総量の8
    0%を越えないことを特徴とする請求項1または2の赤
    外線吸収ガラス。
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JPH0558671A JPH0558671A (ja) 1993-03-09
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JP3902333B2 (ja) * 1998-06-24 2007-04-04 日本電気硝子株式会社 リードスイッチ用赤外線吸収ガラス
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EP3356302B1 (en) 2015-09-29 2020-03-11 Corning Incorporated Glass article with high coefficient of thermal expansion

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