多组分氧化物玻璃、光学元件、光纤及多组分氧化物玻璃的制造方法技术

提供一种不需要特殊的作业即可稳定地制造且抗曝晒性优异的玻璃。多组分氧化物玻璃，其特征在于，具有的组成中含有：SiO2：45～53摩尔％，B2O3：22～30摩尔％，Al2O3：5～9摩尔％，Sb2O3：0.02～0.10摩尔％，Li2O：0～18摩尔％，Na2O：0～18摩尔％，K2O：0～18摩尔％，MgO：0～13摩尔％，CaO：0～13摩尔％，BaO：0～13摩尔％，以及ZnO：0～13摩尔％；在将Li2O、Na2O及K2O的合计含量设为X(摩尔％)，将MgO、CaO、BaO及ZnO的合计含量设为Y(摩尔％)时，满足11≤X≤18及14≤X+Y≤24，并且由式βOH＝α/t计算出的βOH的值为4cm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多组分氧化物玻璃、光学元件、光纤及多组分氧化物玻璃的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种多组分氧化物玻璃、光学元件、光纤及多组分氧化物玻璃的制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，在产业中紫外线的利用一直在扩大。特别是，关于近紫外线中的UVA(波长：约315～400nm)的利用，由于开发出了高功率发光二极管，因而能够进行更灵活的光源设计，预计今后的市场会更加广阔。
[0003]在利用了上述那样的波长范围的紫外线的光学构件的设计中，主要使用玻璃材料。这是因为树脂等其他材料相对于紫外线有容易劣化的倾向。然而，众所周知，即使在玻璃中，在长时间暴露于强烈的紫外线的情况下，也会引起透射率的衰减。这种现象被称为曝晒作用(solarization)。
[0004]关于玻璃的曝晒作用的原理，至今为止已经做了很多报告，认为主要是由于玻璃中包含的过渡金属离子的价数变化、玻璃中的晶格缺陷等引起的。因此，为了尽量避免曝晒作用，优选过渡金属离子的混入及晶格缺陷的生成较少的玻璃。实际上，作为这样的玻璃，使用石英玻璃特别是用气相法制造的合成石英玻璃。然而，因为石英玻璃的熔点高，热加工性差，因此难以制造复杂形状的光学部件。另外，用气相法制造的合成石英玻璃与用熔化法制造的玻璃相比，因为原材料的费用更高，还需要特殊的设备，所以通常制造成本较高。
[0005]另一方面，作为由紫外线引起的曝晒作用少且除了石英玻璃以外的玻璃，例如，可以举出专利文献1中公开的包含氟离子的多组分玻璃。然而，在包含氟离子的玻璃的制造中，在熔化时会释放大量的有毒氟气，因此需要特殊的设备。而且，在对该玻璃进行热加工时，应避免玻璃表面的失透，需要除去了氧的非活性环境。
[0006]另外，专利文献2公开了如下内容：着眼于玻璃中包含的水的大部分是以OH基的形式存在的，并且通过提高玻璃中包含的水的浓度，即增加OH基，能够降低由紫外线引起的曝晒作用。特别是，在专利文献2中还公开了如下内容：通过减少来自铂金坩埚等的铂离子的混入来降低曝晒作用以及包含许多OH基的玻璃通过再加热处理来减少着色。
[0007]此外，例如专利文献3中也公开了玻璃中包含的OH基对曝晒作用的效果。另外，在专利文献3中给出了如下启示：在因强烈的紫外线激光照射而切断了网眼结构的石英玻璃中，OH基会影响该网眼结构的修复。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1：日本特开2002
‑
114536号公报
[0011]专利文献2：日本特开2014
‑
224026号公报
[0012]专利文献3：日本特开平01
‑
167258号公报

技术实现思路

[0013]专利技术要解决的问题
[0014]然而，在专利文献2中记载的包含许多OH基的玻璃的制造中，需要在熔化时吹入水蒸气等特殊作业。因此，炉内温度很难稳定，而且还要求精确控制水蒸气压力，所以很难制造出均质的玻璃。
[0015]因此，要求不需要吹入水蒸气等特殊作业就能通过熔化法稳定地制造包含许多OH基的玻璃。然而，迄今为止在这样的制造中存在下述问题。
[0016]首先，在目前的光学用玻璃的制造中，使用具有碳化硅、二硅化钼等发热体的电炉，但是在用这样的电炉熔化玻璃时，与用燃烧氢氧气体进行加热的炉子等来熔化玻璃的情况相比，炉内的环境气体中包含的水蒸气较少。因此，很难从炉内的环境气体中纳入水，所以必须从原料供给水，并将其保留在玻璃熔液内。
[0017]然而，在该情况下，玻璃一般在超过1000℃的高温下熔化，因此，水变成水蒸气，与原料的反应及分解所产生的气体一起从玻璃熔液中被大量释放。
[0018]此外，为了得到均质无泡的玻璃砖，需要经过在高温保持数小时的工序即清澄工序，在该工序中，水成为水蒸气气泡而总是从玻璃熔液中浮出，然后逐渐消失。
[0019]因此，本专利技术是为了有利地解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种不需要特殊作业即可稳定制造且抗曝晒性优异的玻璃。另外，本专利技术的目的在于，提供一种使用上述玻璃的光学元件及光纤。另外，本专利技术的目的在于，提供一种玻璃的制造方法，该玻璃的制造方法不需要特殊的作业即可稳定地制造抗曝晒性优异的玻璃。
[0020]用于解决问题的手段
[0021]本专利技术的专利技术人为了应对上述问题，着眼于玻璃中的水(OH基)并进行了深入研究。结果发现，通过将铝硼硅酸盐玻璃的组成调整至特定的范围内，不需要吹入水蒸气等特殊作业就可以将大量OH基纳入玻璃中。并且，本专利技术的专利技术人还发现，如果作为OH基浓度指标的βOH在规定值以上，则抗紫外线性会增强(曝晒作用降低)。
[0022]此外，本专利技术的专利技术人还发现，在制造上述玻璃时，通过从使用的玻璃原料中去除特定的化合物并将使玻璃原料熔化时的加热温度设为规定温度以下，能够降低在熔化时从玻璃熔液中损失的水的量。
[0023]即，本专利技术的玻璃是一种多组分氧化物玻璃，其特征在于，具有的组成中含有：
[0024]SiO2：45～53摩尔％，
[0025]B2O3：22～30摩尔％，
[0026]Al2O3：5～9摩尔％，
[0027]Sb2O3：0.02～0.10摩尔％，
[0028]Li2O：0～18摩尔％，
[0029]Na2O：0～18摩尔％，
[0030]K2O：0～18摩尔％，
[0031]MgO：0～13摩尔％，
[0032]CaO：0～13摩尔％，
[0033]BaO：0～13摩尔％，以及
[0034]ZnO：0～13摩尔％；
[0035]在将Li2O、Na2O及K2O的合计含量设为X(摩尔％)，将MgO、CaO、BaO及ZnO的合计含量设为Y(摩尔％)时，满足下式(1)以及下式(2)：
[0036]11≤X≤18
···
(1)
[0037]14≤X+Y≤24
···
(2)
[0038]并且，由下式(3)计算出的βOH的值为4cm
‑1以上，
[0039]βOH＝α/t
···
(3)
[0040]式中，α表示在红外吸收光谱的3400cm
‑1～3800cm
‑1的范围内存在的由OH基引起的吸收峰的高度(
‑
)，t表示玻璃的厚度(cm)。该多组分氧化物玻璃不需要特殊的作业即可稳定地制造，此外，抗曝晒性优异。
[0041]另外，本专利技术的光学元件，其特征在于，使用了上述的多组分氧化物玻璃。
[0042]另外，本专利技术的光纤，其特征在于，使用了上述的多组分氧化物玻璃。
[0043]另外，本专利技术的玻璃的制造方法，用于制造上述多组分氧化物玻璃，包括使玻璃原料熔化的工序，其特征在于，
[0044]不使用硝酸盐及硫酸盐作为玻璃原料，
[0045]并且将使玻璃原料熔化时的加热温度设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多组分氧化物玻璃，其特征在于，具有的组成中含有：SiO2：45～53摩尔％，B2O3：22～30摩尔％，Al2O3：5～9摩尔％，Sb2O3：0.02～0.10摩尔％，Li2O：0～18摩尔％，Na2O：0～18摩尔％，K2O：0～18摩尔％，MgO：0～13摩尔％，CaO：0～13摩尔％，BaO：0～13摩尔％，以及ZnO：0～13摩尔％；在将Li2O、Na2O及K2O的合计含量设为X(摩尔％)，将MgO、CaO、BaO及ZnO的合计含量设为Y(摩尔％)时，则满足下式(1)以及下式(2)：11≤X≤1
···
(1)14≤X+Y≤24
···
(2)并且，由下式(3)计算出的βOH的值为...

【专利技术属性】
技术研发人员：安斋大，
申请(专利权)人：住田光学玻璃公司，
类型：发明
国别省市：