JPH0794334B2 - 着色ガラス - Google Patents
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Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Description
なお、本願明細書の以下の記載において、”%“とある
のは、”重量%“を意味する。
もしくは可視域の光の吸収の目的で、写真撮影用シャー
プカットガラスフィルターなどとして使用されている。
このような着色ガラスは、ガラス中にII−VI族化合
物半導体であるCdS、CdSe、CdSSeなどの微
結晶をドープしてなるもので、これらの微結晶がガラス
中を透過する光の一定波長域の部分を吸収することによ
って目的を果たしている。しかしながら、上記のような
Cd化合物は有毒物質であり、バッチ調合、運搬、溶融
などの製造工程で作業者の健康を害する危険性がある。
また、ガラスに切断、研削、研磨などの加工を施す際に
出る排水中及び廃棄物中に含まれるCd化合物の処理も
困難で、公害問題を引起こす危険性もある。例えば、水
質汚濁防止法によれば、排出水におけるCdおよびその
化合物の許容含有量の限度は、0.1mg/lである。
このような理由から、上記ガラスを製造するには公害処
理設備、汚泥処理設備などの多大の設備が必要であり、
Cd化合物ドーブガラスは工業的に適した素材とはいえ
ない。
dSeもしくはCdSSeの微結晶をドーブしたガラス
は、JIS B 7113によって規定される波長傾斜
幅(Δλ)が広く、シャープな吸収を示すとは言い難
い。さらに、同様の目的で、多層膜コーディングガラス
も使用されている。このガラスは、紫外域もしくは可視
域において光の吸収を持たないガラスに、多層膜を蒸着
し、その多層膜間の光の干渉を利用して一定波長領域の
光を遮断するものである。しかしながら、多層膜コーテ
ィングガラスの光の遮断効果には入射角依存性があり、
ガラスに対して一定方向の入射光にのみ一定波長領域の
光を遮断するが、それ以外の角度からの入射光に対して
は、目的とする効果が得られない。また、傾斜領域の波
長傾斜幅も広く、シャープな遮断効果を示すとは言い難
い。
従来の着色ガラスにおいて問題となっているCd化合物
および有害物質を使用することなく、より優れた着色効
果を有する新しいガラスを得るべく鋭意研究を進めた結
果、I−VII族化合物半導体であるハロゲン化銅の微
結晶をガラス中にドープするときには、ある任意の波長
以下の光をほぼ完全に遮断し、それ以上の光をほぼ完全
に透過させ、しかも波長傾斜幅の狭いシャープな吸収特
性をもつ着色ガラスが得られることを見出し、本発明を
完成するに至った。
提供するものである: 「SiO28〜25重量%、P2O55〜35重量%、
B2O330重量%以下、Al2O310〜35重量
%、LiO2、Na2O、K2O、Rb2OおよびCs
2Oの少なくとも一種5〜20重量%、MgO、Ca
O、ZnO、BaO、SrOおよびPbOの少なくとも
一種20重量%以下、ZrO2、La2O3、Y
2O3、Ta2O3およびGd2O3の少なくとも一種
10重量%以下、並びにCuCl、CuBrおよびCu
Iの少なくとも一種からなるハロゲン化銅0.05〜1
5重量%を含有してなる着色ガラス。」
成を有するガラス中にハロゲン化銅の微結晶がドープさ
れているので、特定波長の光を選択的に透過させること
が出来、所望の着色効果を奏することができる。また、
本発明着色ガラスは、強い紫外線を照射しても変色せ
ず、固有の光透過特性を維持する。
大の特徴とするハロゲン化銅以外の各成分は、従来から
ガラスにおいて用いられている各種の成分から選択して
使用する。より具体的には、公知のガラス成分の中か
ら、SiO2、P2O5、B2O3、Al2O3、Li
2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、Mg
O、CaO、ZnO、BaO、SrO、PbO、ZrO
2、La2O3、Y2O3、Ta2O3及びGd2O3
の中から選択し、特定の割合で組合せて使用する。当然
のことであるが、多成分系材料においては、それぞれの
成分が相互に影響しあって材料の特性を決定するもので
あり、それぞれの成分の量的範囲を個別に論ずること
は、必ずしも妥当であるとはいえない場合もあるが、以
下に各成分の量的範囲を規定した一応の根拠を示す。
構成する主成分であり、全成分中8〜25%程度、好ま
しくは10〜20%程度となるように含有させるのが良
い。含有比が25%を上回るとガラスの溶融性が悪くな
り、一方8%未満では化学的耐久性が不充分で変色の原
因となり好ましくない。
であり、全成分中5〜35%程度、好ましくは10〜3
0%程度となるように含有させるのが良い。含有比が3
5%を上回る場合および10%未満となる場合には、所
望の光透過性を供えた着色ガラスを得ることができな
い。
成分であり、全成分中30%以下、好ましくは10〜2
5%程度となるように含有させるのが良い。含有比が3
0%を上回るとガラスの化学的耐久性が不充分となる。
学的耐久性を向上させる成分であり、全成分中10〜3
5%程度、好ましくは15〜25%程度となるように含
有させるのが良い。含有比が35%を上回るとガラスの
溶融性が悪くなり、一方10%未満の場合には、ガラス
の耐久性が低下する。
OおよびCs2Oは、ガラスの溶融性を向上させる効果
があり、これらの一種もしくは二種以上を全成分中5〜
20%程度、好ましくは5〜15%程度となるように含
有させるのが良い。含有比が20%を上回ると、ガラス
の化学的耐久性が不十分となるのに対し、5%未満の場
合には、ガラスの溶融性が低下する。
およびPbOは、ガラスの化学的耐久性を向上させる効
果があり、これらの一種もしくは二種以上を全成分中2
0%程度以下、好ましくは5%程度以下となるように含
有させるのが良い。この含有比が20%を上回るとガラ
スの溶融性が悪くなる。
O3およびGd2O3は、ガラスの化学的耐久性を向上
させる効果があり、これらの一種もしくは二種以上を全
成分中10%程度以下、好ましくは5%程度以下となる
ように含有させるのが良い。この含有比が10%を上回
ると、失透性が強くなり、ガラスの安定性に悪い影響を
及ぼす。
l、CuBrおよびCuIの少なくとも一種を使用し、
これを本発明ガラスにドープさせれば良い。これらハロ
ゲン化銅は、紫外線もしくは可視域の任意の波長の吸収
着色剤として作用し、本発明ではガラスの全組成中0.
05〜15%程度、好ましくは0.3〜8%程度となる
ように含有させる。ガラス中の含有比を上記範囲とする
ことで、350〜450nmのある任意の波長以下の光
をほぼ完全に遮断し、それより長波長の光をほぼ完全に
透過させ、しかも、波長傾斜幅の狭いシャープな吸収特
性をもつ透過特性のガラスが得られる。含有比が0.0
5%未満の場合には、良好な上記効果が得られず、逆に
15%を上回る場合には失透を生じるために好ましくな
い。
所定の組成となるように原料を配合し、従来行なわれて
いるガラス製造法に従って処理すればよい。例えば、所
定の組成になるように原料を調合し、1200〜150
0℃程度の温度で溶融し、撹拌し、清澄し、型に流し込
み、冷却中又は冷却後、450〜700℃程度の温度で
0.1〜5時間程度熱処理を行ない、切断、研磨などの
加工をすることにより本発明ガラスを得ることができ
る。上記の製造過程において、ガラス中に上記ハロゲン
化銅の微結晶を混入させるには、ハロゲン化銅を、或い
はその原料となる銅源としての酸化銅、ハロゲン化銅な
どの銅化合物と該銅源とともにハロゲン化銅をつくり得
るハロゲン源としてのハロゲン化リチウム、ハロゲン化
ナトリウム、ハロゲン化カリウム、ハロゲン化ルビジウ
ム、ハロゲン化セシウムなどのハロゲン化アルカリ化合
物とを、所定の組成となるように他の原料と配合すれば
よい。またハロゲン化銅以外の成分としては、結果とし
て所定の成分となり得る酸化物、炭酸塩、水酸化物など
の従来のガラス原料をそのまま使用することができる。
尚、上記冷却はガラスに熱的歪みが生じないように、1
0〜100℃/hr程度、好ましくは30〜50℃/h
r程度で、また加熱は10〜100℃/hr程度、好ま
しくは30〜70℃/hr程度のゆっくりとした速度で
行なうことが重要である。これら速度および加熱時間に
よって、上記ハロゲン化銅の結晶の大きさは決定され
る。本発明では、この結晶の大きさを直径0.1〜10
nm程度に調節するのが好ましい。溶融工程は、Cuイ
オンがその間Cu−となるように、中性または還元雰囲
気で行うのがよい。また清澄工程においては、清澄剤と
してAs2O3、Sb2O3などを使用しても良い。
果を奏し得る。 (1)250〜800nmの波長範囲の光において、3
50〜450nmの任意の波長以下の光をほぼ完全に遮
断し、それより長波長の光をほぼ完全に透過させ、しか
も波長傾斜幅の狭いシャープな吸収特性を持つことがで
きる。 (2)ガラス中のハロゲン化銅の含有量、種類或いはこ
れらの組合わせによって350〜450nmの範囲内の
任意の波長の光を遮断することができる。 (3)紫外線、可視光線、近赤外線のなどの光を照射し
ても、上記透過特性に変化を生じることはない。 (4)従来の着色ガラスとは異なって、その製造が安全
で、取扱いおよび廃棄処理に特別の注意を払う必要がな
いので、特に処理設備などを追加することなく、一般的
なガラス製造設備により製造を行なうことができる。 (5)熱処理温度を低下させることができる。 (6)溶融性が良好なので、組成の均一なガラスが容易
に得られる。
特徴とするところをより一層明らかにする。 実施例1〜8 下記第1表に示す組成になるように原料を調合し、同表
に示す条件下、アルミナるつぼで溶融し、撹拌し、清澄
後、型に流し込み、室温まで冷却した後、熱処理を行な
い、切断、研磨して着色ガラスを得た。尚、溶融は中性
または還元雰囲気下で行ない、冷却速度および熱処理工
程における加熱速度はそれぞれ30℃/hrおよび50
℃/hrとした。また、銅源としてはCu2Oを使用
し、ハロゲン源としてハロゲン化ナトリウムをそれぞれ
使用した。何れの組成の場合も溶融および成形を容易に
行なうことができ、得られたガラスは、化学的耐久性に
優れたものであった。また、清澄過程において、清澄剤
としてAs2O3またはSb2O3を用いても、得られ
るガラスの透過特性は変化しないことが確認された。
性を250〜800nmの範囲の波長の光を照射するこ
とにより試験した。その結果を、比較例1として従来の
CdS含有ガラスの透過率曲線とともに図1に示す。図
1から、本発明ガラスが紫外域の光を効果的に遮断し、
しかも、波長傾斜幅の狭いシャープな吸収特性をもつこ
とは明白である。
圧水銀ランプを用いて紫外線を10cmの距離で2時間
照射した後、該ガラスの分光特性を250〜800nm
の範囲の波長の光を照射することにより試験した。その
結果、透過率曲線が紫外線を照射していない実施例1の
ガラスの透過率曲線と一致し、本発明ガラスに紫外線を
照射しても透過特性に変化がないことが判った。
ープガラスの透過率を表わすグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 SiO28〜25重量%、P2O55〜
35重量%、B2O330重量%以下、Al2O310
〜35重量%、LiO2、Na2O、K2O、Rb2O
およびCs2Oの少なくとも一種5〜20重量%、Mg
O、CaO、ZnO、BaO、SrOおよびPbOの少
なくとも一種20重量%以下、ZrO2、La2O3、
Y2O3、Ta2O3およびGd2O3の少なくとも一
種10重量%以下、並びにCuCl、CuBrおよびC
uIの少なくとも一種からなるハロゲン化銅0.05〜
15重量%を含有してなる着色ガラス。
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Legal Events
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