JP2009096662A - ガラス組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】ＴｅＯ_２を導入することにより優れた放射線遮蔽能力を有するガラス組成物を提供すること。
【解決手段】酸化物基準のモル％で、ＴｅＯ_２を０．５〜８０％含有し、密度が３．２ｇ／ｃｍ^３以上であり、１５０ｋＶのＸ線に対する鉛当量が０．０５ｍｍＰｂ／ｍｍ以上であるガラス組成物。Ｌｎ_２Ｏ_３（ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）を０〜４０％、含有することを特徴とする請求項１のガラス組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、ガラス組成物に関し、さらに詳しくは、ＴｅＯ_２を含有するガラス組成物に関する。

Ｘ線、γ線等の放射線を取り扱う施設において、仕事をしやすくするため、及び業務に携わる人々を放射線から守るために、放射線遮蔽性を有するガラス組成物が使用されている。このようなガラスとしては、可視域での高い透明性と、放射線に対して優れた遮蔽能力（吸収能力）が要求される。遮蔽能力はガラスの質量吸収係数と密度に比例するので、昔から密度の大きい鉛ガラスが使われている。

しかし、鉛成分は有害物質であるため、鉛成分を多量に含むガラス組成物は、その製造、加工、及び廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要があり、コストが高くなるという問題を有していた。また、鉛成分を多量に含むガラス組成物は、ガラス表面の汚れを落とすための表面クリーニング後、ガラス表面に「ヤケ」が発生し、この「ヤケ」により、ガラスの透明性が著しく低下することも問題となっていた。

また、表面硬度が低いため、研磨や切断等の加工工程において、表面にキズがつきやすく、そのキズが原因となってガラスが割れることがあった。従って、近年、鉛成分を含有しなくとも高い放射線遮蔽能力を有するガラス組成物の開発が行われてきている。

特許文献１には、本質的に鉛成分を含有せず、ＳｉＯ_２−ＢａＯ系のガラスであって、密度が３．０１ｇ／ｃｍ^３以上である放射線遮蔽ガラスが開示されている。また、特許文献２には、本質的には、鉛成分を含有せず、ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３を含有し、１００ｋＶのＸ線に対する鉛当量が、０．０３ｍｍＰｂ／ｍｍ以上である放射線遮蔽ガラスが開示されている。
特開平６−１２７９７３号公報 特開２００３−３１５４８９号公報

しかしながら、特許文献１、２の放射線遮蔽ガラスは、遮蔽能力が鉛ガラスに比べてかなり低いため、主にエネルギーの低い放射線を取り扱う場所でしか使用できないものである。また、放射線遮蔽能力のみならず、実際の使用環境においては一定の機械的強度や化学的強度が要求され、それらの要求を十分に満たすものではなかった。

本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、鉛成分を含有せずとも高い放射線遮蔽性能力を有し、かつ実用性の高いガラス組成物を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ＴｅＯ_２を所定量以上含有させることにより、鉛成分を含有せずとも高い放射線遮蔽性能力を有し、実環境に適した機械的強度や化学的耐久性を備えたガラス組成物を提供することができることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。

（１） 鉛成分を含有せず、酸化物基準のモル％で、ＴｅＯ_２成分を０．５〜８０％含有し、密度が３．２ｇ／ｃｍ^３以上であり、１５０ｋＶのＸ線に対する鉛当量が０．０５ｍｍＰｂ／ｍｍ以上であるガラス組成物。

（２） Ｌｎ_２Ｏ_３（ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）成分を０〜４０％、含有することを特徴とする（１）のガラス組成物。

（３） 酸化物基準のモル％で、
Ｂ_２Ｏ_３ ０〜６５％、及び／又は
ＳｉＯ_２ ０〜６５％、
ただしＢ_２Ｏ_３及びＳｉＯ_２成分の合計量が３〜６５％
の範囲で各成分を含有することを特徴とする（１）又は（２）に記載のガラス組成物。

（４） 酸化物基準のモル％で、Ｂｉ_２Ｏ_３成分を０〜３０％含有する（１）から（３）のいずれかに記載のガラス組成物。

（５） 酸化物基準のモル％で、
Ａｌ_２Ｏ_３ ０〜３５％、及び／又は
Ｇａ_２Ｏ_３ ０〜３５％、及び／又は
Ｉｎ_２Ｏ_３ ０〜３５％
ただし、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３及びＩｎ_２Ｏ_３の合計量は０〜３５％である、及び／又は
Ｌｉ_２Ｏ ０〜２０％、及び／又は
Ｎａ_２Ｏ ０〜２０％、及び／又は
Ｋ_２Ｏ ０〜２０％、及び／又は
Ｃｓ_２Ｏ ０〜２０％
ただし、Ｒｎ_２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＣｓからなる群より選択される１種以上）０〜２０％である、及び／又は
ＺｎＯ ０〜３０％、及び／又は
ＢａＯ ０〜３０％、及び／又は
ＳｒＯ ０〜３０％、及び／又は
ＣａＯ ０〜２０％、及び／又は
ＭｇＯ ０〜２０％
ただしＲＯ（ＲはＺｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ及びＭｇからなる群より選択される１種以上０〜３０％である、及び／又は
Ｎｂ_２Ｏ_５ ０〜２５％、及び／又は
Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜２５％
ただしＮｂ_２Ｏ_５及びＴａ_２Ｏ_５の合計量は０〜２５％である、及び／又は
ＷＯ_３ ０〜３５％、及び／又は
ＺｒＯ_２ ０〜２０％、及び／又は
ＳｎＯ_２ ０〜１０％、
ただしＺｒＯ_２及びＳｎＯ_２の合計量は０〜２０％、及び／又は
ＴｉＯ_２ ０〜２０％、及び／又は
Ｃｅ_２Ｏ_３ ０〜５％、及び／又は
Ｓｂ_２Ｏ_３ ０〜５％、及び／又は
Ａｓ_２Ｏ_３ ０〜５％、
ただしＳｂ_２Ｏ_３及びＡｓ_２Ｏ_３の合計量は０〜５％、
及び上記各金属元素の１種又は２種以上の酸化物の一部又は全部と置換した弗化物のＦとしての合計量が０〜２０％の範囲の各成分を含有することを特徴とする（１）から（４）のいずれかに記載のガラス組成物。

（６） 厚みが１０ｍｍの前記ガラス組成物において、５００〜６００ｎｍの波長範囲での透過率が７０％以上である（１）から（５）のいずれかに記載のガラス組成物。

（７） 日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０９−１９７５「光学ガラスのヌープ硬さの測定方法」に準じて、ガラスのヌープ硬さが４００Ｎ／ｍｍ^２以上である（１）から（６）いずれかに記載のガラス組成物。

（８） 酸化物基準のモル％で
Ｙ_２Ｏ_３ ０〜３０％、及び／又は
Ｌａ_２Ｏ_３ ０〜４０％、及び／又は
Ｅｕ_２Ｏ_３ ０〜５％、及び／又は
Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜４０％、及び／又は
Ｔｂ_２Ｏ_３ ０〜５％、及び／又は
Ｄｙ_２Ｏ_３ ０〜１０％、及び／又は
Ｙｂ_２Ｏ_３ ０〜３０％、及び／又は
Ｌｕ_２Ｏ_３ ０〜３０％
の範囲で各成分を含有する（１）から（７）のいずれかに記載のガラス組成物。

（９） （１）から（８）いずれかに記載のガラス組成物からなる放射線遮蔽用ガラス。

本発明のガラス組成物は、ガラス成分としてＴｅＯ_２を含有し、かつ、ガラスの密度も高いので、高い放射線遮蔽能力を有する。このため、鉛成分を含有しなくても、鉛成分を含有するガラスに匹敵する放射線遮蔽能力を有するガラス組成物を容易に提供することができる。

本発明は、酸化物基準のモル％で、ＴｅＯ_２成分を０．５〜８０％含有し、密度が３．２ｇ／ｃｍ^３以上であり、１５０ｋＶのＸ線に対する鉛当量が０．０５ｍｍＰｂ／ｍｍ以上であることを特徴とする。

以下、本発明のガラス組成物の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の趣旨を限定するものではない。

［ガラス成分］
本発明のガラス組成物を構成する各成分の組成範囲を以下に述べる。本発明において、各成分の含有率は特に断りがない場合は全てモル％で記載されるものとする。尚、本発明において、モル％で表されるガラス組成は全て酸化物基準のモル％で表されたものである。ここで、「酸化物基準」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、硝酸塩等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物のモル数の総和を１００モル％として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。

＜必須成分、任意成分について＞
ＴｅＯ_２成分は、ガラスの安定性を向上し、特にガラスの密度を大きくし、ガラスに高い放射線遮蔽能力を付与するため、本発明の目的を達成するのに欠かせない成分である。しかし、ＴｅＯ_２を過剰に含有するとガラス安定性が損なわれやすく、少なすぎると放射線遮蔽能力が低下しやすくなる。よって、ＴｅＯ_２の含有量は好ましくは０．５％、より好ましくは１％、最も好ましくは３％を下限とし、上限としては好ましくは８０％、より好ましくは７０％、最も好ましくは６０％である。

Ｌｎ_２Ｏ_３成分（Ｌｎは、Ｙ、Ｌａ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）は、ガラスの化学的耐久性とガラスの表面の硬さの向上に効果があると共に、放射線の遮蔽能力の向上にも効果が大きい成分である。任意に添加することができる成分であるが、その量が多すぎるとガラスの安定性が低下しやすくなる。従って、Ｌｎ_２Ｏ_３成分の合計量の上限値を４０％とすることが好ましく、３５％とすることがより好ましく、３０％とすることが最も好ましい。Ｌｎ_２Ｏ_３成分の内、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｌｕ_２Ｏ_３成分は、上記の効果以外にガラスの透明性の向上にも効果を有する成分であり、特に有用な成分である。

Ｙ_２Ｏ_３成分は、ガラスの密度を大きくし、ガラスに高い放射線遮蔽能力を付与する成分であるが、その量が多すぎるとガラスの耐失透性が低下しやすくなる。従って、上限を３０％とすることが好ましく、２０％とすることがより好ましく、１５％とすることが最も好ましい。また、本発明のガラス組成物においてはＹ_２Ｏ_３を含まなくともガラス製造は可能であるが、本発明において要求されるガラスを安定的に製造するためには、下限を１％とすることが好ましく、３％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。

Ｌａ_２Ｏ_３成分は、ガラスの密度を大きくし、ガラスに高い放射線遮蔽能力を付与する成分であるが、その量が多すぎるとガラスの耐失透性が低下しやすくなる。従って、上限を４０％とすることが好ましく、３５％とすることがより好ましく、３０％とすることが最も好ましい。また、本発明のガラス組成物においてはＬａ_２Ｏ_３を含まなくともガラス製造は可能であるが、本発明において要求されるガラスを安定的に製造するためには、下限を１％とすることが好ましく、３％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。

Ｅｕ_２Ｏ_３成分は、ガラスの密度を大きくし、ガラスに高い放射線遮蔽能力を付与する任意成分であるが、その量が多すぎると耐失透性と透明性が低下しやすくなる。従って、上限を５％とすることが好ましく、３％とすることがより好ましく、１％とすることが最も好ましい。

Ｇｄ_２Ｏ_３成分は、ガラスの密度を大きくし、ガラスに高い放射線遮蔽能力を付与する任意成分であるが、その量が多すぎると耐失透性が低下しやすくなる。従って、上限を４０％とすることが好ましく、３５％とすることがより好ましく、３０％とすることが最も好ましい。

Ｔｂ_２Ｏ_３成分は、ガラスの密度を大きくし、ガラスに高い放射線遮蔽能力を付与する任意成分であるが、その量が多すぎると耐失透性と透明性が低下しやすくなる。従って、上限を５％とすることが好ましく、３％とすることがより好ましく、１％とすることが最も好ましい。

Ｄｙ_２Ｏ_３成分は、ガラスの密度を大きくし、ガラスに高い放射線遮蔽能力を付与する任意成分であるが、その量が多すぎると耐失透性と透明性が低下しやすくなる。従って、上限を１０％とすることが好ましく、５％とすることがより好ましく、３％とすることが最も好ましい。

Ｙｂ_２Ｏ_３成分は、ガラスの密度を大きくし、ガラスに高い放射線遮蔽能力を付与する任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスが安定化しにくくなる。従って、上限を３０％とすることが好ましく、２５％とすることがより好ましく、２０％とすることが最も好ましい。

Ｌｕ_２Ｏ_３成分は、ガラスの密度を大きくし、ガラスに高い放射線遮蔽能力を付与する任意成分であるが、その量が多すぎると耐失透性が低下しやすくなる。従って、上限を３０％とすることが好ましく、２５％とすることがより好ましく、２０％とすることが最も好ましい。

ＳｉＯ_２及び／又はＢ_２Ｏ_３成分はガラス形成酸化物で、安定したガラスを得るのに少なくともいずれか１種以上を含むのが好ましい。特に安定したガラスを得るためには、これら成分含量の合計量の下限は３％であることが好ましく、１０％であることがより好ましく、２０％であることが最も好ましい。また、これらの成分の含有量が多すぎると、放射線遮蔽能力が減少するので、高い放射線遮蔽能力を得るためには、合計量の上限を６５％とすることが好ましく、６０％とすることがより好ましく、５５％とすることが最も好ましい。

ＳｉＯ_２及びＢ_２Ｏ_３成分は、単独でガラス中に導入しても本発明の目的を達成することができるが、同時に使用することにより、ガラスの溶融性、安定性及び化学的耐久性が顕著に向上するので、同時に使用してもよい。

Ｂ_２Ｏ_３成分は、失透がなく透明性の高いガラスを得るのに効果的な任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスの放射線遮蔽能力と化学耐久性が低下しやすく、上限は６５％であることが好ましく、６０％であることがより好ましく、５５％であることが最も好ましい。Ｂ_２Ｏ_３成分単独では特に下限を設けるものではないが、透明性の高いガラスを得やすくするためには５％以上であることが好ましく、１０％以上であることがより好ましく、１５％以上であることが最も好ましい。

ＳｉＯ_２成分は、ガラス形成酸化物で、失透に対する安定性を向上させ、ガラスの化学的耐久性及び表面硬度を改善する効果を有する成分であるが、その含有量が多すぎるとガラスの放射線遮蔽能力と化学耐久性が低下しやすくなる。従って、その上限は６５％であることが好ましく、６０％であることがより好ましく、５５％であることが最も好ましい。

Ｂｉ_２Ｏ_３成分は、ガラスの安定性を向上させるのには効果的な任意成分であるが、その量が多すぎると却ってガラス安定性が損なわれやすくなる。従って、上限を３０％とすることが好ましく、２０％とすることがより好ましく、１５％とすることが最も好ましい。

Ｍ_２Ｏ_３成分（ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎからなる群より選択される１種以上を示す。）は必須成分ではないが、ガラスの溶融性と安定性を改善するために添加できるが、その量が多すぎると、ガラスの溶融性と安定性が却って低下しやすくなる。従って、合計量で上限値として３５％以下とすることが好ましく、２５％以下とすることがより好ましく、２０％以下とすることが最も好ましい。

Ａｌ_２Ｏ_３成分は、ガラスの溶融性と安定性の改善、さらに表面硬度の向上に効果的な任意成分であるが、その量が多すぎると、溶解温度が上昇し、ガラスの安定性も低下しやすくなる。従って、上限を３５％とすることが好ましく、２５％とすることがより好ましく、１５％とすることが最も好ましい。

Ｇａ_２Ｏ_３成分は、ガラスの溶融性と安定性の改善、さらに密度の向上に効果的な任意成分であるが、その量多すぎると、溶解温度が上昇し、ガラスの安定性も低下しやすい。従って、上限を３５％とすることが好ましく、２５％とすることがより好ましく、１０％とすることが最も好ましい。

Ｉｎ_２Ｏ_３成分は、ガラスの溶融性と安定性の改善、さらに密度の向上に効果的な任意成分であるが、高価であるため、上限を３５％とすることが好ましく、２５％とすることがより好ましく、１０％とすることが最も好ましい。

Ｒｎ_２Ｏ成分（ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上を示す。）は、ガラスの溶融性と安定性の向上に効果があると共に、放射線照射による着色の防止にも効果がある任意成分であるが、その量が多すぎると、ガラスの安定性が悪くなり、放射線遮蔽能力も大きく低下しやすい。従って、合計量の上限値を２０％とすることが好ましく、１５％とすることがより好ましく、１０％とすることが最も好ましい。また、Ｒｎ_２Ｏ成分を２種以上組み合わせると、放射線照射による着色の防止に、より大きな効果が得られる。

Ｌｉ_２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善する任意成分であるが、その量が多すぎると、失透が発生しやすくなり、放射線遮蔽能力も低下しやすい。従って、上限を２０％とすることが好ましく、１０％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。

Ｎａ_２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善する任意成分であるが、その量が多すぎると、失透が発生しやすくなり、放射線遮蔽能力も低下しやすい。従って、上限を２０％とすることが好ましく、１０％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。

Ｋ_２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善する任意成分であるが、その量が多すぎると、失透が発生しやすくなり、放射線遮蔽能力も低下しやすい。従って、上限を２０％とすることが好ましく、１０％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。

Ｃｓ_２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善する任意成分であるが、その量が多すぎると、失透が発生しやすくなり、放射線遮蔽能力も低下しやすい。従って、上限を２０％とすることが好ましく、１０％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。

ＲＯ成分（ＲはＢａ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇからなる群より選択される１種以上を示す。）は、ガラスの溶融性と安定性の向上に効果がある任意成分であるが、その量が多すぎると、ガラスの安定性を低下させやすい。従って、合計量で上限を３０％とすることが好ましく、２５％とすることがより好ましく、２０％とすることが最も好ましい。また、ＲＯ成分の内、特にＳｒＯ、ＺｎＯ成分は上記の効果以外に、本発明の目的である放射線の遮蔽能力の向上にも効果があるので、特に重要である。

ＢａＯ成分はガラスの溶融性、安定性及び放射線遮蔽能力の向上に効果的な任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスの安定性が却って低下しやすくなる。従って、上限を３０％とすることが好ましく、２５％とすることがより好ましく、２０％とすることが最も好ましい。

ＺｎＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性及び放射線遮蔽能力の向上には効果的な任意成分であるが、その量が多すぎると失透が発生しやすくなる。従って、上限を３０％とすることが好ましく、２５％とすることがより好ましく、２０％とすることが最も好ましい。

ＳｒＯ成分はガラスの溶融性、安定性及び放射線遮蔽能力の向上に効果がある任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスの安定性が却って低くなりやすい。従って、上限を３０％とすることが好ましく、２５％とすることがより好ましく、２０％とすることが最も好ましい。

ＣａＯ成分は、ガラスの溶融性を改善させるのには効果的な任意成分であるが、その量が多すぎると失透が発生しやすくなり、放射線遮蔽能力も低下しやすい。従って、上限を２０％とすることが好ましく、１５％とすることがより好ましく、１０％とすることが最も好ましい。

ＭｇＯ成分は、ガラスの溶融性の改善には効果的な任意成分であるが、その量が多すぎると失透が発生しやすくなり、放射線遮蔽能力も低下しやすい。従って、上限を２０％とすることが好ましく、１５％とすることがより好ましく、１０％とすることが最も好ましい。

Ｎｂ_２Ｏ_５及びＴａ_２Ｏ_５は、放射線遮蔽能力に寄与する任意成分であるが、過剰に含有させるとガラスの安定性を低下させる。従って、その合計含有量の上限を２５％とすることが好ましく、２０％とすることがより好ましく、１５％とすることが最も好ましい。

Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、ガラスの遮蔽能力の向上に効果な任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスの安定性が低下しやすい。従って、上限を２５％とすることが好ましく、 ２０％とすることがより好ましく、１５％とすることが最も好ましい。

Ｔａ_２Ｏ_５成分は、ガラスの遮蔽能力の向上に効果な任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスの安定性を低下させやすくする。従って、上限を２５％とすることが好ましく、１５％とすることがより好ましく、１０％とすることが最も好ましい。

ＷＯ_３成分は、ガラスの遮蔽能力の向上に効果がある成分な任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスの安定性が低下しやすい。従って、上限を３５％とすることが好ましく、３０％とすることがより好ましく、２５％とすることが最も好ましい。

ＺｒＯ_２、ＳｎＯ_２成分の合計量は、ガラスの安定性を低下させないため、上限を２０％とすることが好ましく、１５％とすることがより好ましく、１０％とすることが最も好ましい。

ＺｒＯ_２成分は、ガラスの遮蔽能力とガラスの表面硬さの向上に効果がある任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスの安定性を低下させやすくする。従って、上限を２０％とすることが好ましく、１５％とすることがより好ましく、１０％とすることが最も好ましい。

ＳｎＯ_２成分は、ガラスの遮蔽能力の向上に効果がある任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスの安定性を低下させやすくする。従って、上限を１０％とすることが好ましく、５％とすることがより好ましく、３％とすることが最も好ましい。

ＴｉＯ_２成分は、ガラスの安定性と表面の硬さの向上に効果がある任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスの安定性が低くなる傾向になりやすい。従って、上限を２０％とすることが好ましく、１５％とすることがより好ましく、１０％とすることが最も好ましい。

Ｃｅ_２Ｏ_３成分は、放射線の照射による着色を防ぐ効果がある任意成分であるが、その量が多すぎると、ガラスの吸収端が長波長側にシフトし、可視域での透明性の低下を招くことがある。従って、上限を５％とすることが好ましく、３％とすることがより好ましく、１％とすることが最も好ましい。

Ｆ（フッ素）成分は、ガラスの溶解温度を下げ、ガラスの透明性を向上させる効果がある任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスの安定性が低下しやすい。本発明の光学ガラス組成においては、光学ガラスに含有される各成分が全て酸化物になるものと仮定した場合の酸化物合計量を１００％とし、実際の金属元素の１種又は２種以上の酸化物の一部又は全部と置換した弗化物のＦとしての合計量が２０％とすることが好ましく、１５％とすることがより好ましく、１０％とすることが最も好ましい。

Ｓｂ_２Ｏ_３、Ａｓ_２Ｏ_３成分は、ガラス溶融の脱泡のために任意に添加することができ、その効果を発揮させるためには、Ｓｂ_２Ｏ_３及びＡｓ_２Ｏ_３の合計量で、上限を５％以下とすることが好ましく、３％とすることがより好ましく、１％とすることが最も好ましい。

Ｓｂ_２Ｏ_３成分は、ガラス溶融の脱泡のために任意に添加することができる成分であるが、その量が多すぎるとガラスを製造、加工、及び廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要がある。従って、上限を５％とすることが好ましく、３％とすることがより好ましく、１％とすることが最も好ましい。

Ａｓ_２Ｏ_３成分は、ガラス溶融の脱泡のために任意に添加することができる成分であるが、その量が多すぎるとガラスを製造、加工、及び廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要がある。従って、上限を５％とすることが好ましく、２％とすることがより好ましく、１％とすることが最も好ましい。

＜含有させるべきでない成分について＞
他の成分を本発明のガラス組成物の特性を損なわない範囲で必要に応じ、添加することができる。ただし、Ｔｉを除くＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｏ等の各遷移金属成分は、それぞれを単独又は複合して少量含有した場合においても、ガラスが着色し、可視域の特定の波長に吸収を生じさせる。従って、本発明のガラス組成物においては、実質的に含まないことが好ましい。

Ｐｂ、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓの各成分は、近年有害な化学物資として使用を控える傾向にあるため、ガラスの製造工程のみならず、加工工程、及び製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされる。従って、環境上の影響を重視する場合には実質的に含まないことが好ましい。

［ガラス組成物の物性］
本発明のガラス組成物は、主に放射線を扱う装置や施設における窓ガラスとして使用できることが好ましい。従って可視域での透明性が高いほうが好ましい。具体的には、厚み１０ｍｍのガラスにおいて５００〜６００ｎｍの波長範囲での透過率が７０％以上であることが好ましく、７５％以上であることがより好ましく、８０％以上であることが最も好ましい。本明細書中で、透過率は反射損失を含む透過率を意味する。

また、本発明のガラス組成物は、放射線遮蔽能力を効果的に発揮させるために、上記各構成成分の含有率の制限範囲において、密度が３．２ｇ／ｃｍ^３以上となるように各成分を調整することが好ましく、３．５ｇ／ｃｍ^３以上となるように調整することがより好ましく、４．５ｇ／ｃｍ^３以上となるように各成分を調整することが最も好ましい。

本発明のガラス組成物は、前述の通り窓ガラスとしての使用態様を想定していることから、一定の機械的強度を有し表面に傷がつきにくいことが好ましい。具体的にはヌープ硬さ（ＨＫ）は４００Ｎ／ｍｍ^２以上とすることが好ましく、４５０Ｎ／ｍｍ^２以上とすることがより好ましく、５００Ｎ／ｍｍ^２以上とすることが最も好ましい。これにより、表面に傷がつき難く機械的強度の高いガラス組成物を容易に提供することができる。ヌープ硬さは、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０９−１９７５「光学ガラスのヌープ硬さの測定方法」に準じて、測定する。

本発明において、放射線遮蔽能力は鉛当量で表される。鉛当量とはＸ線の遮蔽能力が等しい鉛板の厚みで表され、この値が大きいほど放射線遮蔽能力が優れることを意味する。本発明のガラス組成物の鉛当量は０．０５ｍｍＰｂ／ｍｍ以上とすることが好ましく、０．０８ｍｍＰｂ／ｍｍ以上とすることがより好ましく、０．１０ｍｍＰｂ／ｍｍ以上とすることが最も好ましい。これにより、本発明のガラス組成物は、高エネルギーの放射線を取り扱う場合においても、放射線遮蔽用ガラスとして使用することができる。なお、本発明のガラス組成物についての１５０ｋＶのＸ線に対する鉛当量は、ＪＩＳ４５０１に準じた方法で測定した値を厚み１ｍｍに換算して求めたものである。

以上に述べた通り、本発明のガラス組成物は放射線遮蔽能力に優れ、可視域での透明性が高く、さらには、表面硬さにも優れるので、放射線遮蔽ガラスとして有用に適用することができる。

［製造方法］
本発明のガラス組成物は、通常のガラスを製造する方法であれば、特に限定されないが、例えば、以下の方法により製造することができる。

各出発原料（酸化物、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩、硫酸塩、フッ化物塩等）を所定量秤量し、均一に混合する。混合した原料を石英坩堝、アルミナ坩堝、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に投入し、溶解炉で８００〜１３５０℃で１〜１０時間熔解する。その後、攪拌、均質化した後、適当な温度に下げて金型等に鋳込み、ガラスを製造する。

以下、実施例及び比較例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１〜１３］
表１、２に示す実施例１〜１３の組成（単位はモル％）で出発原料を秤量し、均一に混合した後、白金坩堝に入れて８５０〜１２５０℃で２〜４時間熔解した。その後、金型に鋳込み、ガラスを作製した。

［比較例１］
比較例１として放射線遮蔽用ガラスとして使われている鉛含有ガラスを以下のようにして作製した。

表２に示した比較例１の組成になるように出発原料を秤量し、均一に混合した後、先ず石英坩堝を使って１３００℃で１時間２０分間溶解し、カレットを作製した。その後、カレットを白金坩堝に入れて１３２０℃で２時間３０分間溶解してから、金型に鋳込み、ガラスを作製した。

表１、２に実施例１〜１３と比較例１の密度、鉛当量を示した。密度は、アルキメデス法により測定を行った。鉛当量は、ＪＩＳ４５０１に準じて、管電圧１５０ｋＶで測定した。

表１及び２に見られるように実施例１〜１３のガラスは、鉛当量が高く、鉛ガラスと同等又はそれ以上の放射線遮蔽能力を実現することがわかる。さらに、ヌープ硬さは比較例１の既存の鉛ガラスを遥かに上回っており、放射線遮蔽用の窓ガラス等への適用において有利であることがわかった。なお、ガラスの透明性を測定したところ、全ての実施例は５００〜６００ｎｍの波長範囲での透過率が７０％以上であることが確認された。

Claims (9)

1. 鉛成分を含有せず、酸化物基準のモル％で、ＴｅＯ_２成分を０．５〜８０％含有し、密度が３．２ｇ／ｃｍ^３以上であり、１５０ｋＶのＸ線に対する鉛当量が０．０５ｍｍＰｂ／ｍｍ以上であるガラス組成物。
2. Ｌｎ_２Ｏ_３（ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）成分を０〜４０％、含有することを特徴とする請求項１に記載のガラス組成物。
3. 酸化物基準のモル％で、
   Ｂ_２Ｏ_３ ０〜６５％、及び／又は
   ＳｉＯ_２ ０〜６５％、
   ただしＢ_２Ｏ_３及びＳｉＯ_２成分の合計量が３〜６５％
   の範囲で各成分を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス組成物。
4. 酸化物基準のモル％で、Ｂｉ_２Ｏ_３成分を０〜３０％含有する請求項１から３のいずれかに記載のガラス組成物。
5. 酸化物基準のモル％で、
   Ａｌ_２Ｏ_３ ０〜３５％、及び／又は
   Ｇａ_２Ｏ_３ ０〜３５％、及び／又は
   Ｉｎ_２Ｏ_３ ０〜３５％
   ただし、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３及びＩｎ_２Ｏ_３の合計量は０〜３５％である、及び／又は
   Ｌｉ_２Ｏ ０〜２０％、及び／又は
   Ｎａ_２Ｏ ０〜２０％、及び／又は
   Ｋ_２Ｏ ０〜２０％、及び／又は
   Ｃｓ_２Ｏ ０〜２０％
   ただし、Ｒｎ_２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＣｓからなる群より選択される１種以上）０〜２０％である、及び／又は
   ＺｎＯ ０〜３０％、及び／又は
   ＢａＯ ０〜３０％、及び／又は
   ＳｒＯ ０〜３０％、及び／又は
   ＣａＯ ０〜２０％、及び／又は
   ＭｇＯ ０〜２０％
   ただしＲＯ（ＲはＺｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ及びＭｇからなる群より選択される１種以上）０〜３０％である、及び／又は
   Ｎｂ_２Ｏ_５ ０〜２５％、及び／又は
   Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜２５％
   ただしＮｂ_２Ｏ_５及びＴａ_２Ｏ_５の合計量は０〜２５％である、及び／又は
   ＷＯ_３ ０〜３５％、及び／又は
   ＺｒＯ_２ ０〜２０％、及び／又は
   ＳｎＯ_２ ０〜１０％、
   ただしＺｒＯ_２及びＳｎＯ_２の合計量は０〜２０％、及び／又は
   ＴｉＯ_２ ０〜２０％、及び／又は
   Ｃｅ_２Ｏ_３ ０〜５％、及び／又は
   Ｓｂ_２Ｏ_３ ０〜５％、及び／又は
   Ａｓ_２Ｏ_３ ０〜５％、
   ただしＳｂ_２Ｏ_３及びＡｓ_２Ｏ_３の合計量は０〜５％、
   及び上記各金属元素の１種又は２種以上の酸化物の一部又は全部と置換した弗化物のＦとしての合計量が０〜２０％の範囲の各成分を含有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のガラス組成物。
6. 厚みが１０ｍｍの前記ガラス組成物において、５００〜６００ｎｍの波長範囲での透過率が７０％以上である請求項１から５のいずれかに記載のガラス組成物。
7. 日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０９−１９７５「光学ガラスのヌープ硬さの測定方法」に準じて、ガラスのヌープ硬さが４００Ｎ／ｍｍ^２以上である請求項１から６のいずれかに記載のガラス組成物。
8. 酸化物基準のモル％で
   Ｙ_２Ｏ_３ ０〜３０％、及び／又は
   Ｌａ_２Ｏ_３ ０〜４０％、及び／又は
   Ｅｕ_２Ｏ_３ ０〜５％、及び／又は
   Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜４０％、及び／又は
   Ｔｂ_２Ｏ_３ ０〜５％、及び／又は
   Ｄｙ_２Ｏ_３ ０〜１０％、及び／又は
   Ｙｂ_２Ｏ_３ ０〜３０％、及び／又は
   Ｌｕ_２Ｏ_３ ０〜３０％
   の範囲で各成分を含有する請求項１から７のいずれかに記載のガラス組成物
9. 請求項１から８いずれかに記載のガラス組成物からなる放射線遮蔽用ガラス。