特許 7472171 ガラス及びガラス製品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-12

(45)【発行日】2024-04-22

(54)【発明の名称】ガラス及びガラス製品

(51)【国際特許分類】

   C03C 3/093 20060101AFI20240415BHJP

   C03C 3/089 20060101ALI20240415BHJP

   C03C 3/091 20060101ALI20240415BHJP

   C03B 11/00 20060101ALI20240415BHJP

   G02B 1/00 20060101ALI20240415BHJP

【ＦＩ】

C03C3/093

C03C3/089

C03C3/091

C03B11/00 J

G02B1/00

【請求項の数】 36

(21)【出願番号】P 2021564131

(86)(22)【出願日】2020-04-02

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-07-06

(86)【国際出願番号】 CN2020082900

(87)【国際公開番号】W WO2020220923

(87)【国際公開日】2020-11-05

【審査請求日】2021-12-22

(31)【優先権主張番号】201910354561.4

(32)【優先日】2019-04-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】512264046

【氏名又は名称】成都光明光▲電▼股▲分▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＣＨＥＮＧＤＵ ＧＵＡＮＧ ＭＩＮＧ ＧＵＡＮＧ ＤＩＡＮ ＧＬＡＳＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．３５９，Ｓｅｃ．３，Ｃｈｅｎｇｌｏｎｇ Ａｖｅｎｕｅ，Ｌｏｎｇ ｑｕａｎ ｙｉ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】毛 露路

(72)【発明者】

【氏名】陳 雪梅

(72)【発明者】

【氏名】匡 波

(72)【発明者】

【氏名】▲ハオ▼ 良振

【審査官】山本 一郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－３３８２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２３０９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２５１８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭４８－０８５６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００１－５２３２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５８４３８５６（ＵＳ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／１３２７５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０００－０６３１４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｃ ３／０９３

Ｃ０３Ｃ ３／０８９

Ｃ０３Ｃ ３／０９１

Ｃ０３Ｂ １１／００

Ｇ０２Ｂ １／００

ＩＮＴＥＲＧＬＡＤ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を５５～８０％、Ｂ_２Ｏ_３を０～１０％、Ａｌ_２Ｏ_３を０～１０％、ＺｎＯを２～２０％、ＭｇＯを０～１５％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを３０％以下、含有し、Ｎａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏの値が０．３～１．３３、ＭｇＯ／Ｂ_２Ｏ_３の値が１～２０、Ａｌ _２ Ｏ _３ ／ＴｉＯ _２ の値が０．５～６であるガラス。

【請求項2】

請求項１に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、さらに、ＴｉＯ_２を０～６％、ＺｒＯ_２を０～５％、ＣａＯを０～１０％、ＳｒＯを０～１０％、ＢａＯを０～１０％、Ｓｂ_２Ｏ_３を０～１％含有する特徴を有するガラス。

【請求項3】

ＳｉＯ_２、ＺｎＯ、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物を含有し、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を５５～８０％、ＺｎＯを２～２０％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを３０％以下、を含み、（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．４～１０であり、Ｎａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏの値が０．３～１．３３、ＭｇＯ／Ｂ_２Ｏ_３の値が１～２０、Ａｌ _２ Ｏ _３ ／ＴｉＯ _２ の値が０．５～６であるガラス。

【請求項4】

請求項３に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、さらにＢ_２Ｏ_３を０～１０％、Ａｌ_２Ｏ_３を０～１０％、ＴｉＯ_２を０～６％、ＭｇＯを０～１５％、ＺｒＯ_２を０～５％、ＣａＯを０～１０％、ＳｒＯを０～１０％、ＢａＯを０～１０％、Ｓｂ_２Ｏ_３を０～１％含有する特徴を有するガラス。

【請求項5】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を５８～７５％、Ｂ_２Ｏ_３を０．１～１０％、Ａｌ_２Ｏ_３を０．５～８％、ＴｉＯ_２を０．１～６％、ＺｎＯを５～１５％、ＭｇＯを１～１０％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを２５％以下、ＺｒＯ_２を０～３％、ＣａＯを０～５％、ＳｒＯを０～５％、ＢａＯを０～５％、Ｓｂ_２Ｏ_３を０～０．８％含有する特徴を有するガラス。

【請求項6】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２の値が０．００２～０．１である特徴を有するガラス。

【請求項7】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２の値が０．００５～０．０６である特徴を有するガラス。

【請求項8】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ_２Ｏ_３／Ａｌ_２Ｏ_３の値が０．１～５である特徴を有するガラス。

【請求項9】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ_２Ｏ_３／Ａｌ_２Ｏ_３の値が０．２５～２である特徴を有するガラス。

【請求項10】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、（Ａｌ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２）／ＳｉＯ_２の値が０．０１～０．２である特徴を有するガラス。

【請求項11】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、（Ａｌ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２）／ＳｉＯ_２の値が０．０２～０．１である特徴を有するガラス。

【請求項12】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、ＭｇＯ／Ｂ_２Ｏ_３の値が３～８である特徴を有するガラス。

【請求項13】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｎａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏの値が０．４～１．３３である特徴を有するガラス。

【請求項14】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｎａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏの値が０．５～１．３３である特徴を有するガラス。

【請求項15】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＳｉＯ_２の値が０．１～０．４である特徴を有するガラス。

【請求項16】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＳｉＯ_２の値が０．１５～０．３２である特徴を有するガラス。

【請求項17】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．４～１０である特徴を有するガラス。

【請求項18】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＺｎＯの値が１～５である特徴を有するガラス。

【請求項19】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｋ_２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．２～８である特徴を有するガラス。

【請求項20】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｋ_２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．７～３である特徴を有するガラス。

【請求項21】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を６０～７３％、Ｂ_２Ｏ_３を０．５～４％、Ａｌ_２Ｏ_３を１～５％、ＴｉＯ_２を０．３～３％、ＺｎＯを６～１２％、ＭｇＯを３～８％、ＣａＯを０～３％、ＳｒＯを０～３％、ＢａＯを０～３％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを１８％以下、Ｓｂ_２Ｏ_３を０～０．５％含有する特徴を有するガラス。

【請求項22】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｌｉ_２Ｏを０～１０％、Ｎａ_２Ｏを３～１５％、Ｋ_２Ｏを２～１２％含有する特徴を有するガラス。

【請求項23】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｌｉ_２Ｏを０～３％、Ｎａ_２Ｏを５～１１％、Ｋ_２Ｏを４～９％含有する特徴を有するガラス。

【請求項24】

請求項１～４の何れか１項に記載のガラスであって、熱膨張係数α_{１００／３００℃}が９０×１０^－７／Ｋ以上、耐水安定性Ｄ_Ｗがクラス１、耐酸安定性Ｄ_Ａがクラス１、破裂温度が１８０℃以上、転移温度Ｔ_ｇが５３５℃以上、気泡度がＡ_０クラス以上、干渉縞がＢクラス以上の特徴を有するガラス。

【請求項25】

請求項１～２４の何れか１項に記載のガラスを化学強化して製造されたガラス製品。

【請求項26】

酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を５５～８０％、Ｂ_２Ｏ_３を０～１０％、Ａｌ_２Ｏ_３を０～１０％、ＺｎＯを２～２０％、ＭｇＯを０～１５％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを３０％以下、ＴｉＯ_２を０～６％、ＺｒＯ_２を０～５％、ＣａＯを０～１０％、ＳｒＯを０～１０％、ＢａＯを０～１０％、Ｓｂ_２Ｏ_３を０～１％含有し、Ｎａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏの値が０．３～１．３３、ＭｇＯ／Ｂ_２Ｏ_３の値が１～２０、Ａｌ _２ Ｏ _３ ／ＴｉＯ _２ の値が０．５～６であるガラス製品。

【請求項27】

酸化物基準のモル百分率表示で以下の９種の場合のうちの１つ以上を満たす特徴を有する請求項２６に記載のガラス製品。
１）（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＳｉＯ_２の値が０．１～０．４；
２）Ｂ_２Ｏ_３／Ａｌ_２Ｏ_３の値が０．１～５；
３）Ａｌ_２Ｏ_３／ＴｉＯ_２の値が０．２～１８；
４）（Ａｌ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２）／ＳｉＯ_２の値が０．０１～０．２；
５）Ｎａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏの値が０．４～１．３３；
６）Ｂ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２の値が０．００２～０．１；
７）（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．４～１０；
８）Ｋ_２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．２～８；
９）Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを２５％以下、含有する。

【請求項28】

酸化物基準のモル百分率表示で以下の１０種の場合のうちの１つ以上を満たす特徴を有する請求項２６に記載のガラス製品。
１）（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＳｉＯ_２の値が０．１５～０．３２；
２）Ｂ_２Ｏ_３／Ａｌ_２Ｏ_３の値が０．２５～２；
３）Ａｌ_２Ｏ_３／ＴｉＯ_２の値が０．５～６；
４）（Ａｌ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２）／ＳｉＯ_２の値が０．０２～０．１；
５）ＭｇＯ／Ｂ_２Ｏ_３の値が３～８；
６）Ｎａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏの値が０．５～１．３３；
７）Ｂ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２の値が０．００５～０．０６；
８）（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＺｎＯの値が１～５；
９）Ｋ_２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．７～３；
１０）Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを１８％以下、含有する。

【請求項29】

酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を６０～７３％、Ｂ_２Ｏ_３を０．５～４％、Ａｌ_２Ｏ_３を１～５％、ＺｎＯを６～１２％、ＭｇＯを３～８％、ＴｉＯ_２を０．３～３％、ＺｒＯ_２を０～３％、ＣａＯを０～３％、ＳｒＯを０～３％、ＢａＯを０～３％、Ｌｉ_２Ｏを０～３％、Ｎａ_２Ｏを５～１１％、Ｋ_２Ｏを４～９％、Ｓｂ_２Ｏ_３を０～０．５％含有する特徴を有する、請求項２６に記載のガラス製品。

【請求項30】

熱膨張係数α_{１００／３００℃}が９０×１０^－７／Ｋ以上、耐水安定性Ｄ_Ｗがクラス１、耐酸安定性Ｄ_Ａがクラス１、破裂温度が１８０℃以上、転移温度Ｔ_ｇが５３５℃以上、気泡度がＡ_０クラス以上、干渉縞がＢクラス以上という特徴を有する、請求項２６～２９の何れか１項に記載のガラス製品。

【請求項31】

ガラス製品の表面応力Ｃｓが６２０ＭＰａ以上、応力層深さＤｏＬが４０ｎｍ以上の特徴を有する、請求項２５～２９の何れか１項に記載のガラス製品。

【請求項32】

請求項１～２４の何れか１項に記載のガラスを用いて製造されたガラスプリフォーム、又は、請求項２５～３１の何れか１項に記載のガラス製品を用いて製造されたガラスプリフォーム。

【請求項33】

請求項１～２４の何れか１項に記載のガラスを用いて製造された光学素子、又は請求項２５～３１の何れか１項に記載のガラス製品を用いて製造された光学素子、又は、請求項３２に記載のガラスプリフォームを用いて製造された光学素子。

【請求項34】

請求項１～２４の何れか１項に記載のガラスを用いて製造された光学機器、又は、請求項２５～３１の何れか１項に記載のガラス製品を用いて製造された光学機器、又は、請求項３２に記載のガラスプリフォームを用いて製造された光学機器、又は、請求項３３に記載の光学素子を用いて製造された光学機器。

【請求項35】

請求項１～２４の何れか１項に記載のガラスを用いて製造されたレンズ金型、又は、請求項２５～３１の何れか１項に記載のガラス製品を用いて製造されたレンズ金型。

【請求項36】

請求項１～２４の何れか１項に記載のガラス、又は、請求項２５～３１の何れか１項に記載のガラス製品の電子装置又は表示装置への応用、又は金属間のパッケージング又はシーリングへの応用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガラスに関し、特に、熱膨張係数が大きく、耐熱衝撃性能に優れたガラス及びガラス製品に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、屈折率が１．７０より大きい非球面メガネレンズや、多焦点非球面樹脂メガネレンズが近視矯正分野で幅広く応用されている。

【0003】

現在、主流の樹脂レンズの製造方法は、メガネレンズの曲率に合わせて設計された上下の金型に溶融樹脂を注入し、樹脂が冷却された後に上下の金型を分離することで、仕様に合った樹脂メガネレンズを得ることができる。樹脂レンズの品質と直行率を決める鍵は、射出成形金型の材質と設計にある。

【0004】

ガラスの精密圧縮成形金型は通常炭化ケイ素又は炭化タングステンを使用するが、このような材料の熱膨張係数は樹脂材料に比べてかなり低く、樹脂の射出成形プロセスにおいては高い表面品質を得るのは難しい。さらに重要なのは、上記の金型材質の場合は、加工は高価で、金型設計は精密な工作機械の加工が必要となり、少量多規格のメガネレンズ製品の射出成形にとって、価格は高すぎる。一方、ガラス型ブランクは圧縮成形により得られ、金型の表面設計は研削研磨により得られ、総合的なコストは炭化ケイ素型より大幅に低減される。

【0005】

すべてのガラスが樹脂金型として使えるわけではない。膨張係数の大きいガラスは、樹脂レンズの表面品質を向上させるのに有利ではあるが、従来技術における膨張係数が比較的大きいガラスの耐熱衝撃性能は往々にして低く、射出圧縮成形工程において、特に降温工程において、ガラス型は非常に強い熱衝撃を受けることがあり、熱衝撃性能が不良であれば、ガラス型は破裂することがあるので、樹脂レンズ用ガラスレンズ成形金型には優れた耐熱衝撃性能を必要とする。そのため、熱膨張係数が高く、耐熱衝撃性能に優れたガラスの開発がガラス研究開発の目標となっている。

【0006】

一方、ガラスを化学強化することにより、射出成形時の熱衝撃や圧力衝撃に対して、金型の表面応力をさらに上昇させることができる。そのため、化学強化が可能で、優れた化学強化性能を持つガラスが開発されれば、ガラスの応用の将来性が大幅に高まることになる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明が解決しようとする技術的課題は、より高い熱膨張係数を有し、耐熱衝撃性能に優れたガラスを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）ガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示でＳｉＯ_２を５５～８０％、Ｂ_２Ｏ_３を０～１０％、Ａｌ_２Ｏ_３を０～１０％、ＺｎＯを２～２０％、ＭｇＯを０～１５％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを３０％以下含有するものである。

【0009】

（２）ガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＴｉＯ_２を０～６％、及び／又はＺｒＯ_２を０～５％、及び／又はＣａＯを０～１０％。及び／又はＳｒＯを０～１０％、及び／又はＢａＯを０～１０％、及び／又はＳｂ_２Ｏ_３を０～１％さらに含有するものである。

【0010】

（３）ガラスがＳｉＯ_２、ＺｎＯ、アルカリ土類金属酸化物及びアルカリ金属酸化物を含有し、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を５５～８０％、ＺｎＯを２～２０％、ＺｎＯを２～２０％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを３０％以下、を含み、（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．４～１０であるものである。

【0011】

（４）ガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ_２Ｏ_３を０～１０％、Ａｌ_２Ｏ_３を０～１０％、ＴｉＯ_２を０～６％、ＭｇＯを０～１５％、ＺｒＯ_２を０～５％、ＣａＯを０～１０％、ＳｒＯを０～１０％、ＢａＯを０～１０％、Ｓｂ_２Ｏ_３を０～１％さらに含有するものである。

【0012】

（５）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を５８～７５％、及び／又はＢ_２Ｏ_３を０．１～１０％、及び／又はＡｌ_２Ｏ_３を０．５～８％、及び／又はＴｉＯ_２を０．１～６％、及び／又はＺｎＯを５～１５％、及び／又はＭｇＯを１～１０％、及び／又はＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを２５％以下、及び／又はＺｒＯ_２を０～３％、及び／又はＣａＯを０～５％、及び／又はＳｒＯを０～５％、及び／又はＢａＯを０～５％、及び／又はＳｂ_２Ｏ_３を０～０．８％含有するものである。

【0013】

（６）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２の値が０．００２～０．１、好ましくはＢ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２の値が０．００５～０．０８、より好ましくはＢ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２の値が０．００５～０．０６であるものである。

【0014】

（７）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ_２Ｏ_３／Ａｌ_２Ｏ_３の値が０．１～５であり、好ましくはＢ_２Ｏ_３／Ａｌ_２Ｏ_３の値が０．２～３であり、より好ましくはＢ_２Ｏ_３／Ａｌ_２Ｏ_３の値が０．２５～２であるものである。

【0015】

（８）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ａｌ_２Ｏ_３／ＴｉＯ_２の値が０．２～１８、好ましくはＡｌ_２Ｏ_３／ＴｉＯ_２の値が０．５～１０、より好ましくはＡｌ_２Ｏ_３／ＴｉＯ_２の値が０．５～６であるものである。

【0016】

（９）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、（Ａｌ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２）／ＳｉＯ_２の値が０．０１～０．２であり、好ましくは（Ａｌ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２）／ＳｉＯ_２の値が０．０２～０．１５であり、より好ましくは（Ａｌ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２）／ＳｉＯ_２の値が０．０２～０．１であるものである。

【0017】

（１０）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＭｇＯ／Ｂ_２Ｏ_３の値が１～２０、好ましくはＭｇＯ／Ｂ_２Ｏ_３の値が２～１０、より好ましくはＭｇＯ／Ｂ_２Ｏ_３の値が３～８であるものである。

【0018】

（１１）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｎａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏの値が０．３～６であり、好ましくはＮａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏの値が０．４～４であり、より好ましくはＮａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏの値が０．５～３であるものである。

【0019】

（１２）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＳｉＯ_２の値が０．１～０．４であり、好ましくは（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＳｉＯ_２の値が０．１２～０．３５であり、より好ましくは（（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＳｉＯ_２の値が０．１５～０．３２であるものである。

【0020】

（１３）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．４～１０であり、好ましくは（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．５～８であり、より好ましくは（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＺｎＯの値が１～５であるものである。

【0021】

（１４）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｋ_２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．２～８、好ましくはＫ_２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．５～５であり、より好ましくはＫ_２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．７～３であるものである。

【0022】

（１５）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を６０～７３％、及び／又はＢ_２Ｏ_３を０．１～６％、及び／又はＡｌ_２Ｏ_３を１～５％、及び／又はＴｉＯ_２を０．２～５％、及び／又はＺｎＯを６～１２％、及び／又はＭｇＯを２～９％、及び／又はＣａＯを０～３％、及び／又はＳｒＯを０～３％、及び／又はＢａＯを０～３％、及び／又はＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを２０％以下、及び／又はＳｂ_２Ｏ_３を０～０．５％含有するものである。

【0023】

（１６）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ_２Ｏ_３を０．５～４％、及び／又はＴｉＯ_２を０．３～３％、及び／又はＭｇＯを３～８％、及び／又はＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを１８％以下含有するものである。

【0024】

（１７）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスが下記酸化物基準のモル百分率表示で、Ｌｉ_２Ｏを０～１０％、好ましくはＬｉ_２Ｏを０～５％、より好ましくはＬｉ_２Ｏを０～３％、及び／又はＮａ_２Ｏを３～１５％、好ましくはＮａ_２Ｏを４～１２％、より好ましくはＮａ_２Ｏを５～１１％、及び／又はＫ_２Ｏを２～１２％、好ましくはＫ_２Ｏを３～１０％、より好ましくはＫ_２Ｏを４～９％含有するものである。

【0025】

（１８）（１）～（４）の何れか１つに記載のガラスにおいて、熱膨張係数α_{１００／３００℃}が８５×１０^－７／Ｋ以上、好ましくは９０×１０^－７／Ｋ以上、より好ましくは９２×１０^－７／Ｋ以上、さらに好ましくは９４×１０^－７／Ｋ以上、及び／又は耐水安定性Ｄ_Ｗがクラス２以上、好ましくはクラス１、及び／又は耐酸安定性Ｄ_Ａがクラス２以上、好ましくはクラス１、及び／又は破裂温度が１７０℃以上、好ましくは１８０℃以上、より好ましくは１９０℃以上、さらに好ましくは２００℃以上、及び／又は転移温度Ｔ_ｇが５３０℃以上、好ましくは５３５℃以上、より好ましくは５４０℃以上、さらに好ましくは５４５℃以上、及び／又は気泡度がＡクラス以上、好ましくはＡ_０クラス以上、及び／又は干渉縞がＣクラス以上、好ましくはＢクラス以上であるものである。

【0026】

（１９）ガラス製品は、（１）～（１８）の何れか１項に記載のガラスを化学強化してなるものである。

【0027】

（２０）ガラス製品が下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を５５～８０％、Ｂ_２Ｏ_３を０～１０％、Ａｌ_２Ｏ_３を０～１０％、ＺｎＯを２～２０％、ＭｇＯを０～１５％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを３０％以下、ＴｉＯ_２を０～６％、ＺｒＯ_２を０～５％、ＣａＯを０～１０％、ＳｒＯを０～１０％、ＢａＯを０～１０％、Ｓｂ_２Ｏ_３を０～１％含有するものである。

【0028】

（２１）（２０）に記載のガラス製品であって、下記酸化物基準のモル百分率表示で、次の１０種の場合の何れか１つ以上を満たすことを特徴とするものである。
１）（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＳｉＯ_２の値が０．１～０．４、好ましくは０．１２～０．３５、より好ましくは０．１５～０．３２である。
２）Ｂ_２Ｏ_３／Ａｌ_２Ｏ_３の値が０．１～５、好ましくは０．２～３、より好ましくは０．２５～２である。
３）Ａｌ_２Ｏ_３／ＴｉＯ_２の値が０．２～１８、好ましくは０．５～１０、より好ましくは０．５～６である。
４）（（Ａｌ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２）／ＳｉＯ_２の値が０．０１～０．２、好ましくは０．０２～０．１５、より好ましくは０．０２～０．１である。
５）ＭｇＯ／Ｂ_２Ｏ_３の値が１～２０、好ましくは２～１０、より好ましくは３～８である。
６）Ｎａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏの値が０．３～６、好ましくは０．４～４、より好ましくは０．５～３である。
７）Ｂ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２の値が０．００２～０．１、好ましくは０．００５～０．０８、より好ましくは０．００５～０．０６である。
８）（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＺｎＯの値が０．４～１０、好ましくは０．５～８、より好ましくは１～５である。
９）Ｋ_２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）の値が０．２～８、好ましくは０．５～５、より好ましくは０．７～３である。
１０）Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを２５％以下、好ましくは２０％以下、より好ましくは１８％以下、含有する。

【0029】

（２２）（２０）に記載のガラス製品が下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を５８～７５％、好ましくは６０～７３％、及び／又はＢ_２Ｏ_３を０．１～１０％、好ましくは０．１～６％、より好ましくは０．５～４％、及び／又はＡｌ_２Ｏ_３を０．５～８％、好ましくは１～５％、及び／又はＺｎＯを５～１５％、好ましくは６～１２％、及び／又はＭｇＯを１～１０％、好ましくは２～９％、より好ましくは３～８％、及び／又はＴｉＯ_２を０．１～６％、好ましくは０．２～５％、より好ましくは０．３～３％、及び／又はＺｒＯ_２を０～３％、及び／又はＣａＯを０～５％、好ましくは０～３％、及び／又はＳｒＯを０～５％、好ましくは０～３％、及び／又はＢａＯを０～５％、好ましくは０～３％、及び／又はＬｉ_２Ｏを０～１０％、好ましくは０～５％、より好ましくは０～３％、及び／又はＮａ_２Ｏを３～１５％、好ましくは４～１２％、より好ましくは５～１１％、及び／又はＫ_２Ｏを２～１２％、好ましくは３～１０％、より好ましくは４～９％、及び／又はＳｂ_２Ｏ_３を０～０．８％、好ましくは０～０．５％含有するものである。

【0030】

（２３）（２０）～（２２）の何れか１つに記載のガラス製品であって、熱膨張係数α_{１００／３００℃}が８５×１０^－７／Ｋ以上、好ましくは９０×１０^－７／Ｋ以上、より好ましくは９２×１０^－７／Ｋ以上、さらに好ましくは９４×１０^－７／Ｋ以上、及び／又は耐水安定性Ｄ_Ｗがクラス２以上、好ましくはクラス１、及び／又は耐酸安定性Ｄ_Ａがクラス２以上、好ましくはクラス１、及び／又は破裂温度が１７０℃以上、好ましくは１８０℃以上、より好ましくは１９０℃以上、さらに好ましくは２００℃以上、及び／又は転移温度Ｔ_ｇが５３０℃以上、好ましくは５３５℃以上、より好ましくは５４０℃以上、さらに好ましくは５４５℃以上、及び／又は気泡度がＡクラス以上、好ましくはＡ_０クラス以上、及び／又は干渉縞がＣクラス以上、好ましくはＢクラス以上であるものである。

【0031】

（２４）（１９）～（２２）の何れか１つに記載のガラス製品であって、表面応力Ｃｓが６００ＭＰａ以上、好ましくは６２０ＭＰａ以上、より好ましくは６３０ＭＰａ以上、より好ましくは６４０ＭＰａ以上、及び／又は応力層深さＤｏＬは３５ｎｍ以上、好ましくは４０ｎｍ以上、より好ましくは４５ｎｍ以上、さらに好ましくは５０ｎｍ以上であるものである。

【0032】

（２５）ガラスプリフォームは、（１）～（１８）の何れか１つに記載のガラスを用いて製造されたもの、又は、（１９）～（２４）の何れか１つに記載のガラス製品を用いて製造されたものである。

【0033】

（２６）光学素子は、（１）～（１８）の何れか１つに記載のガラスを用いて製造されたもの、又は（１９）～（２４）の何れか１項に記載のガラス製品を用いて製造されたもの、又は、（２５）に記載のガラスプリフォームを用いて製造されたものである。

【0034】

（２７）光学機器は、（１）～（１８）の何れか１つに記載のガラスを用いて製造されたもの、又は（１９）～（２４）の何れか１つに記載のガラス製品を用いて製造されたもの、又は（２５）に記載のガラスプリフォームを用いて製造されたもの、又は、（２６）に記載の光学素子を用いて製造されたものである。

【0035】

（２８）レンズ金型は、（１）～（１８）の何れか１つに記載のガラスを用いて製造されたもの、又は（１９）～（２４）の何れか１つに記載のガラス製品を用いて製造されたものである。

【0036】

（２９）（１）～（１８）の何れか１つに記載のガラス、又は（１９）～（２４）の何れか１つに記載のガラス製品の電子装置又は表示装置への用途、又は金属間のパッケージング又はシーリングへの用途である。

【発明の効果】

【0037】

本発明の優れた効果は、組成の合理的な配合により、本発明により得られたガラスに、より高い熱膨張係数と優れた耐熱衝撃性能を併せ持たせることである。本発明のガラスは、化学強化に適しており、化学強化後に得られるガラス製品は、表面応力が大きく、応力層の深さが深い。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下、本発明のガラス及びガラス製品の実施形態について詳細に説明するが、本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内で適宜変更して実施することができる。また、重複した説明部分については、適切に説明を省略する場合もあるが、発明の要旨が限定されることはない。

【0039】

以下、本発明のガラス及びガラス製品の各組成範囲について説明する。本明細書では、特段の説明がなければ、各組成の含有量、総含有量は全て、酸化物の組成に換算したガラス物質の総量に対するモル百分率で表される。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス又はガラス製品の構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩及び水酸化物等が、溶融時に分解して酸化物に変化する場合において、当該酸化物の物質総モル量を100％とすることをいう。本文でいう「ガラス」とは、化学強化前のガラスを指し、本文では化学強化後のガラスを「ガラス製品」と称する。

【0040】

本明細書に記載されている数値範囲には、特に明記されていない限り、上限値及び下限値が含まれ、「以上」及び「以下」には端点値、ならびに範囲に含まれるすべての整数及び分数が含まれ、範囲が限定されている場合に記載されている具体的な値に限定されるものではない。本明細書で「及び／又は」とは包含的であり、例えば「Ａ及び／又はＢ」は、Ａのみ、又はＢのみ、あるいはＡとＢの両方を意味する。

【0041】

ＳｉＯ_２は本発明でガラスを形成する基礎成分であり、その含有量が８０％を超えると、ガラスは難融着性となり、製品中に気泡や結石などの介在物が現れやすく、内部の品質要求に達しない。同時にガラスの熱膨張係数は急激に低くなり、設計要件を満たせない。その含有量が５５％を下回ると、ガラスの耐水性と耐酸性は設計要求を下回り、ガラスの耐熱衝撃性能は設計要件を満たせない。したがって、その含有量は５５～８０％、好ましくは５８～７５％、より好ましくは６０～７３％とする。

【0042】

Ｂ_２Ｏ_３をガラスに添加することにより、ガラスの溶融温度を低下させ、ガラスの内部品質を向上させることができる。本発明においてＢ_２Ｏ_３の含有量が１０％を超えると、ガラスの化学強化性能が急速に低下するため、本発明におけるＢ_２Ｏ_３の含有量は０～１０％とする。本発明のいくつかの実施形態では、０．１％以上のＢ_２Ｏ_３を導入することによって、ガラス網目構造の強化が容易になり、それによってガラスの耐水性及び耐酸性がさらに向上し、特にＢ_２Ｏ_３の含有量が０．５％以上とする場合には、ガラスの「泡立ち」の問題も効果的に解決され、ガラスの内部品質が改善されるので、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が０．１～１０％、より好ましくは０．１～６％、より好ましくは０．５～４％とする。

【0043】

本発明のいくつかの実施形態では、Ｂ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２の値は、ガラスの化学強化性能と内部品質の間に強い相関があり、その比が０．００２下回ると、ガラスの融解性能が急激に低下し、ガラス内部の気泡品質が要求に達しないことになる、もしその含有量が０．１を上回ると、ガラスの化学強化性能は急激に低下し、特にガラス製品の応力層の深さは設計要件を満たせない。したがって、その比は０．００２～０．１、好ましくは０．００５～０．０８、さらに好ましくは０．００５～０．０６とする。

【0044】

適切な量のＡｌ_２Ｏ_３をガラスに添加することにより、ガラスの化学的強化性能を向上させると同時に、ガラスの化学的安定性を向上させることができる。これが１０％を超えると、ガラスの化学強化性能が逆に低下するとともに、ガラスの溶融が困難となり、ガラス内部の品質低下をもたらすため、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は１０％以下となる。いくつかの実施形態では、Ａｌ_２Ｏ_３含有量が０．５％を下回ると、化学強化性能を向上させる効果は明らかではない。これにより、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量を０～１０％、好ましくは０．５～８％、さらに好ましくは１～５％とする。
ガラスに少量のＺｒＯ_２を添加することにより、ガラスの化学的安定性、特に耐水性を向上させることができ、同時にガラスの耐熱衝撃性能を向上させることができる。しかし、その凝集性は強く、ガラスに添加すると、特に５％を超える添加量の場合、熱膨張係数の急速な低下を招く。したがって、その含有量を０～５％、好ましくは０～３％に制限され、より好ましくは添加しないことである。

【0045】

本発明者らの研究によると、いくつかの実施形態では、ガラス中にＢ_２Ｏ_３とＡｌ_２Ｏ_３が同時に存在する場合、その相対的な含有量がガラスの耐熱衝撃性能に大きな影響を与えることがわかった。Ｂ_２Ｏ_３／Ａｌ_２Ｏ_３の値が５より大きいか０．１より小さいと、ガラスの耐熱衝撃性能が低下し、破裂温度が大幅に低下する。したがって、Ｂ_２Ｏ_３／Ａｌ_２Ｏ_３の値を０．１～５、より好ましくは０．２～３、より好ましくは０．２５～２とすることが好ましい。

【0046】

適切な量のＴｉＯ_２をガラスに添加することにより、ガラスの内部ネットワークの緻密性が顕著に向上し、それによってガラスの耐熱衝撃性能及び化学的安定性が向上する。その含有量が６％を上回ると、ガラスの熱膨張係数が低下し、設計要件を満たせないため、ＴｉＯ_２の含有量は０～６％とする。いくつかの実施形態では、ＴｉＯ_２含有量が０．１％を下回ると、ガラスの耐熱衝撃性能及び化学的安定性を向上させる効果は明らかではない。したがって、ＴｉＯ_２の含有量は、好ましくは０．１～６％、より好ましくは０．２～５％、より好ましくは０．３～３％とする。

【0047】

いくつかの実施形態では、Ａｌ_２Ｏ_３／ＴｉＯ_２の値は、ガラス化学強化効果、特にガラス製品の表面応力（Ｃｓ）に大きな影響を与える。ガラス製品の表面応力は、その比が０．２より小さい又は１８より大きい場合に大幅に低下する。これにより、Ａｌ_２Ｏ_３／ＴｉＯ_２の値を０．２～１８、好ましくは０．５～１０、より好ましくは０．５～６とする。

【0048】

いくつかの実施形態では、（Ａｌ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２）／ＳｉＯ_２比はガラスの熱膨張係数に大きな影響を与え、その比が０．２より大きい場合、ガラスの化学的安定性はわずかに向上するが、熱膨張係数は急速に低下し、設計要件を満たせない。この比が０．０１を下回ると、ガラスの耐熱衝撃性能が大幅に低下する。これにより、（Ａｌ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２）／ＳｉＯ_２が０．０１～０．２、好ましくは０．０２～０．１５、より好ましくは０．０２～０．１とする。

【0049】

適切な量のＺｎＯをガラスに添加することにより、ガラスの構造がより緻密になり、ガラスの化学的安定性が向上し、洗浄中の水及び酸性溶液に対するガラスの耐食性が向上する。また、一定量のＺｎＯは、成形時のガラスの粘度を高めることができ、ガラス内部の縞を効果的に除去することができる。その含有量が２０％を上回ると、ガラスの熱膨張係数が急速に低下し、設計の要求を満たすことができなくなる。その含有量が２％を下回ると、ガラスの耐水性や耐酸性が低下するとともに、ガラスの生産時にスジが発生しやすくなる。そのため、その含有量は２～２０％、好ましくは５～１５％、より好ましくは６～１２％に限定される。

【0050】

ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯはアルカリ土類金属酸化物であり、製造プロセス性能から言えば、ガラスに添加することにより、ガラスの結晶化性能と高温粘度を調整することができ、製造時に気泡と縞が品質要求を満たしたガラスを容易に得ることができる。しかし、本発明者の研究によると、ガラスの耐熱衝撃性能を向上させるという点では、ＭｇＯを添加することが最も効果的であり、他の３種類のアルカリ土類金属酸化物はガラスの耐熱衝撃性能を向上させる能力がＭｇＯよりもはるかに劣り、ＳｒＯ、ＢａＯなどは耐熱衝撃性能を損なう作用さえあることがわかった。従って、本発明のガラスのアルカリ土類金属酸化物はＭｇＯが主体であり、熱衝撃抵抗性に余裕がある場合には、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ等のアルカリ土類金属酸化物を少量添加することにより、耐結晶化性、高温粘度、気泡度、干渉縞等の他の特性を最適化することができる。

【0051】

本発明では、ＭｇＯを１５％以下に導入することにより、上記の特性を得ながら、ＭｇＯの過剰添加によるガラスの不安定化を防止することができる。いくつかの実施形態では、ＭｇＯの添加量が１％を下回ると、ガラスの熱衝撃に対する性能を向上させる効果は明らかではない、これが１０％を上回ると、ガラスは非常に不安定になる。このため、ＭｇＯ含有量は０～１５％、好ましくは１～１０％、より好ましくは２～９％、より好ましくは３～８％とする。

【0052】

いくつかの実施形態では、ＭｇＯ／Ｂ_２Ｏ_３の比はガラスの熱衝撃抵抗性に大きな影響を与え、その比が1を下回ると、ガラスの熱衝撃抵抗性は設計要件を満たせない。この比が２０を上回ると、ガラスの耐熱衝撃性能は逆に低下し、同時に耐結晶化性能が大幅に低下する。このため、ＭｇＯ／Ｂ_２Ｏ_３比は１～２０、好ましくは２～１０、より好ましくは３～８とする。

【0053】

ガラスの耐熱衝撃性能に余裕がある場合には、少量のＣａＯを添加してガラスの溶融性や高温粘度を調整することで、ガラスの気泡（介在物）レベルや干渉縞レベルをさらに高めることが考えられる。しかし、その含有量が１０％を超えると、ガラスの耐熱衝撃性能が急速に低下する。これにより、ＣａＯの含有量を０～１０％、好ましくは０～５％、より好ましくは０～３％、さらに好ましくは無添加とする。

【0054】

ガラスの耐熱衝撃性能にまだ大きな余裕がある場合には、少量のＢａＯ又はＳｒＯを添加してガラスの溶融性及び高温粘度を向上させることができ、ＳｒＯを使用することが好ましいが、ＳｒＯの含有量が１０％を超えるとガラスの耐熱衝撃性能が急速に低下するため、ＳｒＯの含有量を０～１０％、好ましくは０～５％、より好ましくは０～３％、さらに好ましくは無添加とする。ＢａＯを用いる場合には、含有量を０～１０％、好ましくは０～５％、より好ましくは０～３％、さらに好ましくは無添加とする。

【0055】

アルカリ金属酸化物とするＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏをガラスに添加することにより、ガラスの高温粘度を低下させることができ、気泡や介在物をほとんど含まない製品を容易に得ることができる。その合計含有量が３０％を超えると、ガラスの化学的安定性が急激に低下し、ガラスは非常に不安定になる。これにより、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏの合計含有量Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏが３０％以下、好ましくは２５％以下、より好ましくは２０％以下、さらに好ましくは１８％以下とする。

【0056】

本発明者の大量の試験により、上記３種類のアルカリ金属酸化物の相対的含有量はガラスの耐熱衝撃性能、熱膨張係数及び化学強化性能に密接に関連することを発見した。

【0057】

少量のＬｉ_２Ｏをガラスに添加することにより、ガラスの高温粘度及び溶融温度を速やかに低下させることができ、ガラスの気泡、ガラス結石、縞などの内在指標を効果的に改善することができ、他の2種類のアルカリ金属酸化物と比較してガラスの耐熱衝撃性能を向上させることができる。しかし、その含有量が１０％を超えると、ガラスの転移温度が急速に低下し、要求に達しない。これにより、Ｌｉ_２Ｏの添加量を０～１０％、好ましくは０～５％、より好ましくは０～３％、さらに好ましくは無添加とする。

【0058】

適切な量のＮａ_２Ｏをガラスに添加することにより、ガラスの化学強化性能を迅速に向上させることができ、ガラスの熱膨張係数を向上させることができるとともに、その供給する自由酸素がガラスの構造をより緊密にすることを促し、ガラスの耐熱衝撃性能を向上させることができる。もしその含有量が３％を下回ると、上述の効果は明らかではなく、同時にガラスの粘度が急激に増大して、高品質の内的品質のガラスを得ることが困難とする、その含有量が１５％を超えると、ガラスの耐熱衝撃性能が著しく低下し、ガラスの化学的安定性が著しく低下する。これにより、Ｎａ_２Ｏの含有量を３～１５％、好ましくは４～１２％、より好ましくは５～１１％とする。

【0059】

適切な量のＫ_２Ｏをガラスに添加することにより、ガラスの化学強化性能の向上を促進し、ガラスの熱膨張係数を著しく向上させることができる。もしその含有量が２％を下回ると、上述の効果は明らかではない、その含有量が１２％を上回ると、ガラスの化学的安定性が急速に低下し、同時にガラスは極めて不安定になる。したがって、Ｋ_２Ｏの含有量は、２～１２％、好ましくは３～１０％、より好ましくは４～９％とする。

【0060】

本発明者らは、Ｎａ_２ＯとＫ_２Ｏが共存すると、複雑な相乗効果が形成されることを明らかにした。いくつかの実施形態では、Ｎａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏ値が０．３～６、好ましくは０．４～４、さらに好ましくは０．５～３であれば、ガラスの化学強化性能、耐熱衝撃性能、及び化学的安定性は同時に最適な状態になる。

【0061】

（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＳｉＯ_２の比はガラスの熱膨張係数、耐熱衝撃性能と内在品質に大きく影響する。いくつかの実施形態では、（（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＳｉＯ_２が０．１より小さい場合、ガラス粘度が大きくなり、気泡、ストライプなどの内部品質が低下し、ガラスの熱膨張係数が小さくなり、設計要件を満たせない。（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＳｉＯ_２が０．４より大きいと、ガラスの耐結晶化性が低下し、熱衝撃性が急速に低下する。これにより、（（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＳｉＯ_２が０．１～０．４、好ましくは０．１２～０．３５、より好ましくは０．１５～０．３２とする。

【0062】

いくつかの実施形態では、（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＺｎＯの比は、ガラスの化学強化性能及び耐熱衝撃性能、特にガラス製品の応力層深さに大きな影響を与える。（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＺｎＯが０．４より小さい場合、ガラスの応力層の深さは設計要件を満たせない。（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＺｎＯが１０より大きいと、ガラスの耐熱衝撃性能は急速に低下し、設計要件を満たせない。このため、（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＺｎＯは０．４～１０、好ましくは０．５～８、より好ましくは１～５とする。

【0063】

いくつかの実施形態では、Ｋ_２Ｏ／(ＭｇＯ＋ＣａＯ)の比は、ガラスの結晶化抵抗性とガラス製品の応力層深さとの間に大きな相関があり、その比が０．２を下回ると、ガラス製品の応力層深さは設計要件を満たせない、この比が８より大きいと、ガラスの耐析出性が悪くなり、二次圧縮成形の要求を満たすことができない。したがって、Ｋ_２Ｏ／(ＭｇＯ＋ＣａＯ)の比は０．２～８、好ましくは０．５～５、より好ましくは０．７～３とする。

【0064】

Ｓｂ_２Ｏ_３は清澄剤であり、ガラスに添加することで気泡の除去が容易になる。本発明では、その含有量を０～１％、好ましくは０～０．８％、さらに好ましくは０～０．５％とする。
本発明のガラス及びガラス製品の性能について以下に説明する。
［熱膨張係数］

【0065】

ガラス又はガラス製品の１００℃～３００℃の熱膨張係数（α_{１００／３００℃}）をＧＢ／Ｔ ７９６２．１６－２０１０に規定された方法で測定する。
本発明のガラス又はガラス製品は、８５×１０^－７／Ｋ以上、好ましくは９０×１０^－７／Ｋ以上、より好ましくは９２×１０^－７／Ｋ以上、さらに好ましくは９４×１０^－７／Ｋ以上の熱膨張係数（α_{１００／３００℃}）を有する。
［耐水作用安定性］

【0066】

ガラス又はガラス製品の耐水安定性（Ｄ_Ｗ）は、ＧＢ／Ｔ １７１２９に規定された方法で試験する。

【0067】

本発明のガラス又はガラス製品は、２クラス以上、好ましくは１クラスとする耐水安定性（Ｄ_Ｗ）を有する。
［耐酸安定性］

【0068】

ガラス又はガラス製品の耐酸安定性（Ｄ_Ａ）は、ＧＢ／Ｔ １７１２９に規定された方法で試験する。

【0069】

本発明のガラス又はガラス製品の耐酸安定性（Ｄ_Ａ）は、２クラス以上、好ましくは１クラスとする。
［耐熱衝撃性能］

【0070】

ガラス又はガラス製品の耐熱衝撃性能試験は水冷法を用いて行い、ガラス試料を直径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの輪状片に加工し、表面を滑らかに研磨する。加工したガラスの輪状片を昇温炉に入れて、あらかじめ設定された温度まで昇温し、１００℃から５分間保温し、ガラス輪状片の温度が均一になってから取り出して１０℃の冷水に投入し、ガラスが破裂していなければ、昇温炉の温度を１０℃上げて、ガラス輪状片が冷水に投入されて破裂するまで、さらに上記の実験を行い、この時の昇温炉の温度を「破裂温度」と記録し、破裂温度が高いほど、ガラスの熱衝撃に強い。

【0071】

本発明のガラス又はガラス製品の破裂温度は、１７０℃以上、好ましくは１８０℃以上、より好ましくは１９０℃以上、さらに好ましくは２００℃以上とする。
［転移温度］

【0072】

ガラス又はガラス製品の転移温度（Ｔ_ｇ）は、ＧＢ／Ｔ ７９６２．１６～２０１０に規定される方法で試験する。

【0073】

本発明のガラス又はガラス製品は、５３０℃以上、好ましくは５３５℃以上、より好ましくは５４０℃以上、さらに好ましくは５４５℃以上の転移温度（Ｔ_ｇ）とする。
［耐結晶性］

【0074】

ガラス又はガラス製品の耐結晶化性試験方法は、サンプルガラスを２０×２０×１０ｍｍ規格に切断し、Ｔ_ｇ＋２３０℃のマッフル炉に入れて３０分間保持し、取り出した後、保温綿に入れて徐冷し、冷却した後、表面の結晶化を観察する。冷却後のガラスは明らかな解晶があれば、ガラスの耐解晶性能は悪く、「Ｂ」と記録する。冷却後ガラスが明らかな結晶化がなければ、ガラスの耐結晶化性能は二次プレスの要求を満たして、「Ａ」と記録する。

【0075】

本発明のガラス又はガラス製品は、二次プレス製造ブランクの需要を満たすＡクラスに達し、結晶化抵抗性を満たす。
［気泡度］

【0076】

ガラス又はガラス製品の気泡度（介在物を含む）をＧＢ／Ｔ７９６２．８～２０１０に規定された試験方法で測定し、分類する。

【0077】

本発明のガラス又はガラス製品は、Ａクラス以上、好ましくはＡ_０クラス以上の気泡度を有する。
［ストリーク］

【0078】

ガラス又はガラス製品の縞の程度は、点光源とレンズからなる干渉計を用いて、縞が最も見やすい方向から標準試料と比較して４ランクで検査し、詳細は表１を参照する。

【表1】

【0079】

本発明のガラス又はガラス製品の縞は、Ｃクラス以上、好ましくはＢクラス以上とする。
＜ガラスの製造方法＞

【0080】

本発明におけるガラスの製造方法は、以下の通りとする。ガラス用の一般的な原料（酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩など）を比率で計量して混合し、この混合原料をプラチナるつぼに入れ、１３２０～１４２０℃で２．５～４時間融解し、清澄、撹拌、均質化した後、気泡がなく、未溶解物のない均質な溶融ガラスを得、この溶融ガラスを金型で鋳型を作り、焼鈍して製造する。
＜ガラス製品の製造方法＞

【0081】

本発明により得られるガラスはプリフォームに加工された後、化学強化する。本発明に係る化学強化はイオン交換法であり、本発明のガラスは当技術分野で公知の方法によりイオン交換することができる。イオン交換プロセスでは、ガラス中のより小さな金属イオンが、ガラスに近い、同じ原子価を有するより大きな金属イオンに置換又は「交換」される。小さいイオンを大きいイオンで置換してガラスに圧縮応力を構築し、圧縮応力層を形成する。

【0082】

いくつかの実施形態では、金属イオンは一価のアルカリ金属イオン（例えば、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｒｂ^＋、Ｃｓ^＋など）であり、イオン交換は、ガラス中のより小さな金属イオンを置換するために使用されるより大きな金属イオンの少なくとも１つの溶融塩を含む塩浴にガラスを浸漬することによって行われる。あるいは、他の1価の金属イオン、例えばＡｇ^＋、Ｔｌ^＋、Ｃｕ^＋等も交換に用いることができる。ガラス製品のための１つ以上のイオン交換プロセスは、単一の塩浴に浸漬すること、又は、洗浄及び／又は焼鈍の工程を介して、同一又は異なる組成を有する複数の塩浴に浸漬することを含むが、これらに限定されない。

【0083】

いくつかの実施形態では、ガラスは、約４２０℃～４８０℃の温度で溶融したＮａ塩（例えばＮａＮＯ_３）の塩浴中に約４～２０時間浸漬することによってイオン交換されてもよい。この実施形態では、ガラス中のＬｉイオンの一部がＮａイオンで置換され、表面圧縮層が形成される。いくつかの実施形態では、ガラスは、実施形態をイオン交換するために、約４２０℃～４８０℃の温度で溶融Ｋ塩（例えば、ＫＮＯ_３）の塩浴中に４～２０時間浸漬することができる。
実施形態によっては、ガラスの表層にイオンを注入するイオン注入法や、ガラスを加熱した後に急冷する熱強化法がある。

【0084】

本発明により得られたガラス製品は、上記の性能に加えて、以下の性能を有する。
［表面応力と応力層の深さ］

【0085】

ガラスを３０×３０×３ｍｍに加工して両面研磨した後、塩浴（成分９９．５％硝酸カリウム、０．５％添加物）に入れて４５０℃で１６時間化学強化した後、ＦＳＭ６０００ＬＥテスターを用いてガラス製品の表面応力（Ｃｓ）と応力層深さ（ＤｏＬ）を測定する。

【0086】

本発明のガラス製品の表面応力（Ｃｓ）は６００ＭＰａ以上、好ましくは６２０ＭＰａ以上、より好ましくは６３０ＭＰａ以上、より好ましくは６４０ＭＰａ以上とする。

【0087】

本発明のガラス製品は、応力層深さ（ＤｏＬ）が３５ｎｍ以上、好ましくは４０ｎｍ以上、より好ましくは４５ｎｍ以上、さらに好ましくは５０ｎｍ以上とする。

【0088】

本発明のガラス又はガラス製品は、ガラスプリフォーム、光学素子、光学機器、レンズ（例えば、樹脂製メガネレンズ）を製造するための金型に用いることができる。
ガラスプリフォームは、例えば研削加工の手段を用いて、あるいは再熱圧成形、精密プレス成形等の圧縮成形の手段を用いて、製造されたガラス又はガラス製品から製造することができる。すなわち、ガラスプリフォームは、ガラス又はガラス製品に研削、研磨等の機械加工を施すことにより製造することができ、又は、ガラス又はガラス製品から圧縮成形用のプリフォームを製造し、このプリフォームを再熱圧成形した後に研磨加工を施してガラスプリフォームを製造するか、あるいは、研磨加工を施して製造したプリフォームを精密プレス成形してガラスプリフォームを製造する。

【0089】

なお、ガラスプリフォームを製造する手段は、上記の手段に限定されない。以上のように、本発明のガラス又はガラス製品は、各種の光学素子や光学設計に有用であり、特に本発明のガラス又はガラス製品からプリフォームを形成し、これを用いて、再熱圧成形、精密プレス成形等を行い、レンズやプリズム等の光学素子を製造することが好ましい。

【0090】

本発明のガラスプリフォーム及び光学素子は、上記本発明のガラス又はガラス製品から形成される。本発明のガラスプリフォームは、ガラス又はガラス製品が有する優れた特性を有する。本発明の光学素子は、ガラスやガラス製品が有する優れた特性を有し、光学的価値の高い各種レンズやプリズム等の光学素子を提供することができる。

【0091】

レンズの例として、レンズ面が球面或いは非球面の凹面のメニスカスレンズ、凸面のメニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ等各種レンズがある。
本発明のガラス又はガラス製品により形成された光学素子は、例えば、カメラ、撮影装置、ディスプレイ、監視装置等の光学機器を製造することができる。

【0092】

本発明のガラス又はガラス製品は、携帯電話、腕時計、コンピュータ、タッチディスプレイなどの電子機器又はディスプレイ機器に適用することができる。
本発明のガラス又はガラス製品は、プラチナ、鉄ニッケル合金、鉄ニッケルクロム合金等のメタルシール又はパッケージングに適用することができる。
実施例

【0093】

本発明の技術的解決手段をさらに理解するために、本発明のガラス及びガラス製品の実施形態について説明する。これらの実施例は、本発明の範囲を限定しないことに留意されたい。
＜ガラスの実施例＞

【0094】

本実施形態では、上記のガラスの製造方法を用いて、表２～表３に示す組成のガラスを得る。また、本発明の試験方法により各ガラスの性能を測定し、その測定結果を表２～表３に示し、本発明の実施例１～１５の構成において、Ｋ１はＢ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２の値とする。Ｋ２はＢ_２Ｏ_３／Ａｌ_２Ｏ_３の値とする。Ｋ３はＡｌ_２Ｏ_３／ＴｉＯ_２の値とする。Ｋ４は（Ａｌ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２）／ＳｉＯ_２の値とする。Ｋ５はＭｇＯ／Ｂ_２Ｏ_３の値とする。Ｋ６はＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏの値とする。Ｋ７はＮａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏの値とする。Ｋ８は（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＳｉＯ_２の値とする。Ｋ９は（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／ＺｎＯの値とする。Ｋ１０はＫ_２Ｏ／(ＭｇＯ＋ＣａＯ)の値とする。

【表2】

【表3】

＜ガラス製品の実施例＞

【0095】

表２～表３で得られた実施例１～１５のガラスを、上記のガラス製品の製造方法に従ってガラス製品とし、その表面応力と応力層深さを試験し、その結果を表４～表５に記載する。

【表4】

【表5】