ガラス組成物
【課題】鉛成分を含有せず、ＢａＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｌｎ２Ｏ３を含有するガラスにおいて、表面硬度が高く、可視域での透明性と放射線遮蔽能力が優れるガラス組成物を提供すること。
【解決手段】酸化物基準の質量％で、ＢａＯを１０％を超えて６０％以下、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｌｎ２Ｏ３（ＬｎはＬａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）の１種又は２種以上を合計量で１〜７０％含有し、１５０ｋＶのＸ線に対する鉛当量は０．０３ｍｍＰｂ／ｍｍ以上であるガラス組成物である。また、Ｐ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２及びＧｅＯ２の合計量を５〜７０％含有させることで、失透に対して安定で、表面硬度が高く透明性も放射線遮蔽能力も優れたガラス組成物を得ることができる。
【解決手段】酸化物基準の質量％で、ＢａＯを１０％を超えて６０％以下、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｌｎ２Ｏ３（ＬｎはＬａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）の１種又は２種以上を合計量で１〜７０％含有し、１５０ｋＶのＸ線に対する鉛当量は０．０３ｍｍＰｂ／ｍｍ以上であるガラス組成物である。また、Ｐ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２及びＧｅＯ２の合計量を５〜７０％含有させることで、失透に対して安定で、表面硬度が高く透明性も放射線遮蔽能力も優れたガラス組成物を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス組成物に関し、更に詳しくは、ＢａＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｌｎ２Ｏ３を多量に含有するガラス組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線、γ線などの放射線を取り扱う施設において、仕事をし易くするため、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。
【０００３】
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るため、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。
【０００４】
また、表面硬度が低いため、研磨や切断などの加工工程において、表面にキズがつき易く、そのキズが原因となってガラスが割れることがあった。
【０００５】
従って、鉛成分を含まないガラス組成物が開発されており、特許文献１には、本質的に鉛成分を含有せず、ＳｉＯ２−ＢａＯ系のガラスであって、密度が３．０１ｇ／ｃｍ３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、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３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。
【特許文献１】特開平６−１２７９７３号公報
【特許文献２】特開２００３−３１５４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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に使用が限定されていた。
【０００７】
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Ｎｂ２Ｏ５を含むガラス系において、高い放射線遮蔽能力を持つガラス組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、ＢａＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｌｎ２Ｏ３をガラスに多く含ませることにより、高い透明性と表面硬度及び優れた放射線遮蔽能力を有するガラスを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【００１０】
（１） 酸化物基準の質量％で、ＢａＯを１０％を超えて６０％以下、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｌｎ２Ｏ３（ＬｎはＬａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）の１種又は２種以上を合計量で１％〜７０％含有し、１５０ｋＶのＸ線に対する鉛当量は０．０３ｍｍＰｂ／ｍｍ以上であるガラス組成物。
【００１１】
Ｘ線などのような高エネルギーの放射線に対する遮蔽能力は、密度の増加につれて大きくなることが知られている。この態様によれば、ＢａＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｌｎ２Ｏ３を多く含有させることにより、ガラスの密度を大きくすることができるため、高い放射線遮蔽能力を有する。また、１５０ｋＶのＸ線に対する鉛当量が０．０３ｍｍＰｂ／ｍｍ以上であるため、高エネルギーの放射線を取り扱う場合においても、好適に用いることができる。
【００１２】
（２） 酸化物基準の質量％で、Ｐ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２の１種又は２種以上を合計量で５％〜７０％、ＲＯ（ＲはＺｎ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇからなる群より選択される１種以上を示す。）を０〜３０％、Ｒｎ２Ｏ（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。）を０〜２０％、Ｍ２Ｏ３（ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎからなる群より選択される１種以上を示す。）を０〜２０％、ＺｒＯ２を０〜２０％、ＴｉＯ２を０〜１５％、Ｓｂ２Ｏ３及びＡｓ２Ｏ３の合計量を０〜５％の範囲で各成分を含有する（１）に記載のガラス組成物。
【００１３】
この態様によれば、更にＰ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２の成分の中から選ばれる少なくとも１種以上を含有しているので、失透がなく安定なガラスを作ることができる。
【００１４】
（３） 酸化物基準の質量％で、Ｃｅ２Ｏ３を０〜５％含有する（１）または（２）に記載のガラス組成物。
【００１５】
この態様によれば、Ｃｅ２Ｏ３は、放射線遮蔽能力の向上に寄与する成分であり、更に、放射線の照射による着色を防ぐ効果を有する成分である。従って、長期間の使用においても、ガラスに透明性を有するガラス組成物を提供することができる。
【００１６】
（４） 質量％で、フッ素を０〜２０％含有する（１）から（３）いずれかに記載のガラス組成物。
【００１７】
この態様によれば、フッ素はガラスの溶融性と安定性、更にガラスの透明性の向上に効果があるので、より品質の高いガラス組成物を容易に得ることができる。
【００１８】
（５） 前記フッ素は、ＡｌＦ３及び／又はＬｎＦ３（ＬｎはＬａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）により含有される（４）に記載のガラス組成物。
【００１９】
この態様によれば、ＡｌＦ３及び／又はＬｎＦ３（ＬｎはＬａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）によりフッ素を含有させると、ガラスが失透せずより多量の希土類酸化物を取り込ませることが可能となり易いので、より高い放射線遮蔽能力と透明性のガラスを容易に得ることができる。
【００２０】
（６） 密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上である（１）から（５）いずれかに記載のガラス組成物。
【００２１】
この態様によれば、密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上であるため、高い遮蔽能力を有する。
【００２２】
（７） 厚みが１０ｍｍの前記ガラス組成物において、４００ｎｍの波長における透過率が４０％以上、５５０ｎｍの波長における透過率が８０％以上である（１）から（６）いずれかに記載のガラス組成物。
【００２３】
この態様によれば、４００ｎｍの波長における透過率が４０％以上、５５０ｎｍの波長における透過率が８０％以上であるため、可視域での透明性が高いガラス組成物を提供することが容易となる。
【００２４】
（８） ガラスのヌープ硬さ（ＨＫ）が４２０Ｎ／ｍｍ２以上である（１）から（７）いずれかに記載のガラス組成物。
【００２５】
この様態によれば、ヌープ硬さ（ＨＫ）が４２０Ｎ／ｍｍ２以上であるため、ガラスの表面硬度が高くなり、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。
【００２６】
（９） （１）から（８）いずれかに記載のガラス組成物である放射線遮蔽用ガラス。
【００２７】
（１）〜（８）に記載のガラス組成物は、放射線を遮蔽する能力に優れるので、放射線遮蔽用ガラスとして有用である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のガラス組成物は、ガラス成分として、ＢａＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｌｎ２Ｏ３（ＬｎはＬａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）の中から選ばれる少なくとも１種以上を多量に含有するため、ガラスの密度が大きくなる。これにより鉛当量を大きくすることができるため、鉛成分を含有しなくても、放射線遮蔽能力の高いガラス組成物を容易に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明のガラス組成物において、具体的な実施態様について説明する。
【００３０】
［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質量％で記載されるものとする。尚、本発明において、質量％で表されるガラス組成は全て酸化物基準の質量％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、当該生成酸化物の質量の総和を１００質量％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。
【００３１】
＜必須成分、任意成分について＞
ＢａＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性の向上、特にガラスの放射線遮蔽能力の向上に効果が大きいので、本発明の目的達成に欠かせない成分である。良好な特性を得るには、下限値を１０％を超えることが好ましく、１５％以上とすることがより好ましく、２０％以上とすることが最も好ましい。しかし、多すぎるとガラスの安定性がかえって低下するので、上限値を６０％以下とすることが好ましく、５５％以下とすることがより好ましく、５０％以下とすることが最も好ましい。
【００３２】
本発明の目的を達成するため、上述のＮｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｌｎ２Ｏ３成分（ＬｎはＬａ、Ｙ、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、少なくともいずれか１種以上が必要とされる。十分な放射線遮蔽能力を得るのにこれら成分の合計量の下限を１％以上とすることが好ましく、５％以上とすることがより好ましく、１０％以上とすることが最も好ましい。また、多すぎるとガラスの安定性が低下し易いので、合計量の上限を７０％以下とすることが好ましく、６５％以下とすることがより好ましく、５５％以下とすることが最も好ましい。
【００３３】
Ｎｂ２Ｏ５成分は、ガラスの遮蔽能力の向上に効果がある成分である。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するので、６５％以下とすることが好ましく、６０％以下とすることがより好ましく、５５％以下とすることが最も好ましい。
【００３４】
Ｔａ２Ｏ５成分は、ガラスの遮蔽能力の向上に効果がある成分である。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を低下させ易くする。従って、上限値を４０％以下とすることが好ましく、３５％以下とすることがより好ましく、３０％以下とすることが最も好ましい。
【００３５】
ＷＯ３成分は、ガラスの遮蔽能力の向上に効果がある成分である。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するので、５０％以下とすることが好ましく、４５％以下とすることがより好ましく、３５％以下とすることが最も好ましい。
【００３６】
Ｌｎ２Ｏ３成分（ＬｎはＬａ、Ｙ、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、ガラスの放射線遮蔽能力の向上に寄与するので、任意に添加できるが、多すぎると、ガラスの安定性が著しく低下する。合計で好ましい添加量は５０％以下であり、より好ましくは４５％以下であり、最も好ましくは４０％以下である。Ｌｎの内、特にＬａとＧｄとは効果が大きいので、どちらかまたは両方を含有させるのが好ましい。
【００３７】
Ｐ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２及びＧｅＯ２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１種以上を含むものが好ましい。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値は好ましくは５％以上、より好ましくは１０％以上、最も好ましくは１５％以上とする。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、含有量の上限を７０％以下とすることが好ましく、５５％以下とすることがより好ましく、５０％以下とすることが最も好ましい。
【００３８】
ＲＯ成分（Ｒは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、ガラスの放射線遮蔽能力が低下する。従って、合計量で上限値を３０％以下とすることが好ましく、１５％以下とすることがより好ましく、１０％以下とすることが最も好ましい。
【００３９】
ＺｎＯ成分は、ガラスの溶融性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易くなり、放射線遮蔽能力も低下する。従って、上限値を１０％以下とすることが好ましく、８％以下とすることがより好ましく、５％以下とすることが最も好ましい。
【００４０】
ＳｒＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性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放射線遮蔽能力が低下し易い。従って、上限値を２０％以下とすることが好ましく、１５％以下とすることがより好ましく、１０％以下とすることが最も好ましい。
【００４１】
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易くなり、放射線遮蔽能力も低下する。従って、上限値を１０％以下とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましく、３％以下とすることが最も好ましい。
【００４２】
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易くなり、放射線遮蔽能力も低下する。従って、上限値を５％以下とすることが好ましく、３％以下とすることがより好ましく、１％以下とすることが最も好ましい。
【００４３】
Ｒｎ２Ｏ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。しかし、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する。従って、合計量の上限値を２０％以下とすることが好ましく、１０％以下とすることがより好ましく、５％以下とすることが最も好ましい。また、Ｒｎ２Ｏ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。
【００４４】
Ｌｉ２Ｏ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、失透が発生し易くなり、放射線遮蔽能力も低下する。従って、上限値を１０％以下とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましく、３％以下とすることが最も好ましい。
【００４５】
Ｎａ２Ｏ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、失透が発生し易くなり、放射線遮蔽能力も低下する。従って、上限値を１０％以下とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましく、３％以下とすることが最も好ましい。
【００４６】
Ｋ２Ｏ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、失透が発生し易くなり、放射線遮蔽能力も低下する。従って、上限値を１０％以下とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましく、３％以下とすることが最も好ましい。
【００４７】
Ｃｓ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善し、更に放射線遮蔽能力の向上にも寄与する任意成分であるが、その量が多すぎると、失透が発生し易くなる。従って、上限値を１０％以下とすることが好ましく、８％以下とすることがより好ましく、５％以下とすることが最も好ましい。
【００４８】
Ｍ２Ｏ３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かえって低下し易くなる。従って、合計量で上限値として２０％以下とすることが好ましく、１５％以下とすることがより好ましく、１０％以下とすることが最も好ましい。
【００４９】
Ａｌ２Ｏ３成分は、必須ではないが、ガラスの溶融性と安定性の改善、更に表面硬度の向上に効果があるので、添加できる成分である。しかし、その量が２０％を超えると、溶解温度が上昇し、ガラスの安定性も低下し易い。好ましい添加量は１５％以下で、より好ましい添加量は１０％以下である。
【００５０】
Ｇａ２Ｏ３成分は、必須ではないが、ガラスの溶融性と安定性の改善、更に密度の向上に効果があるので、添加できる成分である。しかし、高価であるため、１０％以下とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましい。
【００５１】
Ｉｎ２Ｏ３成分は、必須ではないが、ガラスの溶融性と安定性の改善、更に密度の向上に効果があるので、添加できる成分である。しかし、高価であるため、１０％以下とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましい。
【００５２】
ＺｒＯ２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を低下させ易くする。従って、上限値を２０％以下とすることが好ましく、１５％以下とすることがより好ましく、１０％以下とすることが最も好ましい。
【００５３】
ＴｉＯ２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くなる傾向にある。従って、上限値を１５％以下とすることが好ましく、８％以下とすることがより好ましく、５％以下とすることが最も好ましい。
【００５４】
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。更に、フッ素成分を含有させることにより、より多くの希土類酸化物を含有させることが可能となり、その結果、ガラスの密度を大きくし、このため放射線遮蔽能力が高くなる。しかし、多すぎると、ガラスの安定性が低下し易いので、上限を２０％以下とすることが好ましく、１０％以下とすることがより好ましく、５％以下とすることが最も好ましい。尚、フッ素成分は、ＡｌＦ３及び／又はＬｎＦ３（ＬｎはＬａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）により含有させるのが好ましい。
【００５５】
Ｃｅ２Ｏ３成分は、放射線の照射による着色を防ぐ効果がある成分である。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、上限値を５％以下とすることが好ましく、３％以下とすることがより好ましく、１％以下とすることが最も好ましい。
【００５６】
Ｓｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３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。Ｓｂ２Ｏ３及びＡｓ２Ｏ３の合計量で、５％以下で十分に効果を有する。また、Ａｓ２Ｏ３は、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、Ｓｂ２Ｏ３及びＡｓ２Ｏ３の合計量で、上限値を５％以下とすることが好ましく、３％以下とすることがより好ましく、１％以下とすることが最も好ましい。
【００５７】
＜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。
【００５８】
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。
【００５９】
本発明のガラス組成物は、可視域での透明性が高く、厚み１０ｍｍのガラスにおいて４００ｎｍにおける透過率が４０％以上で、５５０ｎｍにおける透過率が８０％以上である。
【００６０】
また、本発明のガラス組成物は、密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上のものを得ることができる。更に好ましい密度の範囲は３．５ｇ／ｃｍ３以上である。
【００６１】
また、本発明のガラス組成物は、ヌープ硬さ（ＨＫ）が４２０Ｎ／ｍｍ２以上であり、より好ましくは４５０Ｎ／ｍｍ２である。
【００６２】
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。本発明のガラスについて１５０ｋＶのＸ線に対する鉛当量は、ＪＩＳ４５０１に準じた方法で測定した鉛当量を厚み１ｍｍに換算して求めた。本発明のガラス組成物の鉛当量は０．０３ｍｍＰｂ／ｍｍ以上とすることが好ましく、０．０５ｍｍＰｂ／ｍｍ以上とすることがより好ましい。０．０８ｍｍＰｂ／ｍｍ以上とすることが最も好ましい。
【００６３】
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、透過性にも優れ、更には、表面硬さにも優れるので、放射線を遮蔽する放射線遮蔽ガラスとして有用に適用することができる。
【００６４】
［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。
【００６５】
各出発原料（酸化物、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩、硫酸塩、フッ化物塩など）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１１５０〜１５００℃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。
【実施例】
【００６６】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更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。
【００６７】
［実施例１〜６］
表１に示す実施例１〜６の組成（単位は質量％）で出発原料を秤量し、均一に混合した後、石英坩堝を使って１２００〜１３００℃で１時間２０分間溶解し、カレットを作製した。その後、白金坩堝に入れて１２００〜１３５０℃で２〜４時間熔解したのち、金型に鋳込み、ガラスを作製した。
【００６８】
［実施例７〜１３］
表２に示す実施例７〜１３の組成（単位は質量％）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１３００〜１４００℃で２〜４時間熔解する。その後、金型に鋳込み、ガラスを作製した。
【００６９】
［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。
【００７０】
表２に示す比較例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。
【００７１】
表１、２に実施例１〜１３及び比較例１の密度、ヌープ硬さ（ＨＫ）、透明性、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。透過率測定については、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０２に準じて行った。尚、本発明においては、着色度ではなく透過率を示した。具体的には、厚さ１０±０．１ｍｍの対面平行研磨品をＪＩＳＺ８７２２に準じ、２００〜８００ｎｍの分光透過率を測定した。波長４００ｎｍと５５０ｎｍにおける透過率を求めて本発明の透明性を表す指標とした。ヌープ硬さ（ＨＫ）の測定は日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０９に準じて行った。鉛当量は、ＪＩＳ４５０１に準じて、管電圧１５０ｋＶで測定した。
【００７２】
【表１】
【００７３】
【表２】
【００７４】
また、図１に実施例１と７の分光透過率曲線を示す。横軸に波長（ｎｍ）、縦軸に分光透過率（％）を示す。尚、これらの透過率には反射損失が含まれている。
【００７５】
図１に示すように、本発明のガラスは全可視域にわたって高い透明性を有することが分かる。
【００７６】
表１、２によると、本発明のガラスのヌープ硬さ（ＨＫ）は４５０Ｎ／ｍｍ２以上であることが分かる。
【００７７】
また、表１、２によると、本発明のガラスは鉛当量が高く、０．０９ｍｍＰｂ／ｍｍ以上であり、特に表２のガラスは鉛当量がより高く、比較例１の鉛ガラスに匹敵する放射線遮蔽能力を有することが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施例１と実施例７の分光透過率曲線を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス組成物に関し、更に詳しくは、ＢａＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｌｎ２Ｏ３を多量に含有するガラス組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線、γ線などの放射線を取り扱う施設において、仕事をし易くするため、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。
【０００３】
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るため、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。
【０００４】
また、表面硬度が低いため、研磨や切断などの加工工程において、表面にキズがつき易く、そのキズが原因となってガラスが割れることがあった。
【０００５】
従って、鉛成分を含まないガラス組成物が開発されており、特許文献１には、本質的に鉛成分を含有せず、ＳｉＯ２−ＢａＯ系のガラスであって、密度が３．０１ｇ／ｃｍ３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、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３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。
【特許文献１】特開平６−１２７９７３号公報
【特許文献２】特開２００３−３１５４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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に使用が限定されていた。
【０００７】
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Ｎｂ２Ｏ５を含むガラス系において、高い放射線遮蔽能力を持つガラス組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、ＢａＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｌｎ２Ｏ３をガラスに多く含ませることにより、高い透明性と表面硬度及び優れた放射線遮蔽能力を有するガラスを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【００１０】
（１） 酸化物基準の質量％で、ＢａＯを１０％を超えて６０％以下、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｌｎ２Ｏ３（ＬｎはＬａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）の１種又は２種以上を合計量で１％〜７０％含有し、１５０ｋＶのＸ線に対する鉛当量は０．０３ｍｍＰｂ／ｍｍ以上であるガラス組成物。
【００１１】
Ｘ線などのような高エネルギーの放射線に対する遮蔽能力は、密度の増加につれて大きくなることが知られている。この態様によれば、ＢａＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｌｎ２Ｏ３を多く含有させることにより、ガラスの密度を大きくすることができるため、高い放射線遮蔽能力を有する。また、１５０ｋＶのＸ線に対する鉛当量が０．０３ｍｍＰｂ／ｍｍ以上であるため、高エネルギーの放射線を取り扱う場合においても、好適に用いることができる。
【００１２】
（２） 酸化物基準の質量％で、Ｐ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２の１種又は２種以上を合計量で５％〜７０％、ＲＯ（ＲはＺｎ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇからなる群より選択される１種以上を示す。）を０〜３０％、Ｒｎ２Ｏ（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。）を０〜２０％、Ｍ２Ｏ３（ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎからなる群より選択される１種以上を示す。）を０〜２０％、ＺｒＯ２を０〜２０％、ＴｉＯ２を０〜１５％、Ｓｂ２Ｏ３及びＡｓ２Ｏ３の合計量を０〜５％の範囲で各成分を含有する（１）に記載のガラス組成物。
【００１３】
この態様によれば、更にＰ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２の成分の中から選ばれる少なくとも１種以上を含有しているので、失透がなく安定なガラスを作ることができる。
【００１４】
（３） 酸化物基準の質量％で、Ｃｅ２Ｏ３を０〜５％含有する（１）または（２）に記載のガラス組成物。
【００１５】
この態様によれば、Ｃｅ２Ｏ３は、放射線遮蔽能力の向上に寄与する成分であり、更に、放射線の照射による着色を防ぐ効果を有する成分である。従って、長期間の使用においても、ガラスに透明性を有するガラス組成物を提供することができる。
【００１６】
（４） 質量％で、フッ素を０〜２０％含有する（１）から（３）いずれかに記載のガラス組成物。
【００１７】
この態様によれば、フッ素はガラスの溶融性と安定性、更にガラスの透明性の向上に効果があるので、より品質の高いガラス組成物を容易に得ることができる。
【００１８】
（５） 前記フッ素は、ＡｌＦ３及び／又はＬｎＦ３（ＬｎはＬａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）により含有される（４）に記載のガラス組成物。
【００１９】
この態様によれば、ＡｌＦ３及び／又はＬｎＦ３（ＬｎはＬａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）によりフッ素を含有させると、ガラスが失透せずより多量の希土類酸化物を取り込ませることが可能となり易いので、より高い放射線遮蔽能力と透明性のガラスを容易に得ることができる。
【００２０】
（６） 密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上である（１）から（５）いずれかに記載のガラス組成物。
【００２１】
この態様によれば、密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上であるため、高い遮蔽能力を有する。
【００２２】
（７） 厚みが１０ｍｍの前記ガラス組成物において、４００ｎｍの波長における透過率が４０％以上、５５０ｎｍの波長における透過率が８０％以上である（１）から（６）いずれかに記載のガラス組成物。
【００２３】
この態様によれば、４００ｎｍの波長における透過率が４０％以上、５５０ｎｍの波長における透過率が８０％以上であるため、可視域での透明性が高いガラス組成物を提供することが容易となる。
【００２４】
（８） ガラスのヌープ硬さ（ＨＫ）が４２０Ｎ／ｍｍ２以上である（１）から（７）いずれかに記載のガラス組成物。
【００２５】
この様態によれば、ヌープ硬さ（ＨＫ）が４２０Ｎ／ｍｍ２以上であるため、ガラスの表面硬度が高くなり、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。
【００２６】
（９） （１）から（８）いずれかに記載のガラス組成物である放射線遮蔽用ガラス。
【００２７】
（１）〜（８）に記載のガラス組成物は、放射線を遮蔽する能力に優れるので、放射線遮蔽用ガラスとして有用である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のガラス組成物は、ガラス成分として、ＢａＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｌｎ２Ｏ３（ＬｎはＬａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）の中から選ばれる少なくとも１種以上を多量に含有するため、ガラスの密度が大きくなる。これにより鉛当量を大きくすることができるため、鉛成分を含有しなくても、放射線遮蔽能力の高いガラス組成物を容易に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明のガラス組成物において、具体的な実施態様について説明する。
【００３０】
［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質量％で記載されるものとする。尚、本発明において、質量％で表されるガラス組成は全て酸化物基準の質量％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、当該生成酸化物の質量の総和を１００質量％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。
【００３１】
＜必須成分、任意成分について＞
ＢａＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性の向上、特にガラスの放射線遮蔽能力の向上に効果が大きいので、本発明の目的達成に欠かせない成分である。良好な特性を得るには、下限値を１０％を超えることが好ましく、１５％以上とすることがより好ましく、２０％以上とすることが最も好ましい。しかし、多すぎるとガラスの安定性がかえって低下するので、上限値を６０％以下とすることが好ましく、５５％以下とすることがより好ましく、５０％以下とすることが最も好ましい。
【００３２】
本発明の目的を達成するため、上述のＮｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｌｎ２Ｏ３成分（ＬｎはＬａ、Ｙ、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、少なくともいずれか１種以上が必要とされる。十分な放射線遮蔽能力を得るのにこれら成分の合計量の下限を１％以上とすることが好ましく、５％以上とすることがより好ましく、１０％以上とすることが最も好ましい。また、多すぎるとガラスの安定性が低下し易いので、合計量の上限を７０％以下とすることが好ましく、６５％以下とすることがより好ましく、５５％以下とすることが最も好ましい。
【００３３】
Ｎｂ２Ｏ５成分は、ガラスの遮蔽能力の向上に効果がある成分である。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するので、６５％以下とすることが好ましく、６０％以下とすることがより好ましく、５５％以下とすることが最も好ましい。
【００３４】
Ｔａ２Ｏ５成分は、ガラスの遮蔽能力の向上に効果がある成分である。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を低下させ易くする。従って、上限値を４０％以下とすることが好ましく、３５％以下とすることがより好ましく、３０％以下とすることが最も好ましい。
【００３５】
ＷＯ３成分は、ガラスの遮蔽能力の向上に効果がある成分である。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するので、５０％以下とすることが好ましく、４５％以下とすることがより好ましく、３５％以下とすることが最も好ましい。
【００３６】
Ｌｎ２Ｏ３成分（ＬｎはＬａ、Ｙ、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、ガラスの放射線遮蔽能力の向上に寄与するので、任意に添加できるが、多すぎると、ガラスの安定性が著しく低下する。合計で好ましい添加量は５０％以下であり、より好ましくは４５％以下であり、最も好ましくは４０％以下である。Ｌｎの内、特にＬａとＧｄとは効果が大きいので、どちらかまたは両方を含有させるのが好ましい。
【００３７】
Ｐ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２及びＧｅＯ２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１種以上を含むものが好ましい。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値は好ましくは５％以上、より好ましくは１０％以上、最も好ましくは１５％以上とする。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、含有量の上限を７０％以下とすることが好ましく、５５％以下とすることがより好ましく、５０％以下とすることが最も好ましい。
【００３８】
ＲＯ成分（Ｒは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、ガラスの放射線遮蔽能力が低下する。従って、合計量で上限値を３０％以下とすることが好ましく、１５％以下とすることがより好ましく、１０％以下とすることが最も好ましい。
【００３９】
ＺｎＯ成分は、ガラスの溶融性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易くなり、放射線遮蔽能力も低下する。従って、上限値を１０％以下とすることが好ましく、８％以下とすることがより好ましく、５％以下とすることが最も好ましい。
【００４０】
ＳｒＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性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放射線遮蔽能力が低下し易い。従って、上限値を２０％以下とすることが好ましく、１５％以下とすることがより好ましく、１０％以下とすることが最も好ましい。
【００４１】
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易くなり、放射線遮蔽能力も低下する。従って、上限値を１０％以下とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましく、３％以下とすることが最も好ましい。
【００４２】
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易くなり、放射線遮蔽能力も低下する。従って、上限値を５％以下とすることが好ましく、３％以下とすることがより好ましく、１％以下とすることが最も好ましい。
【００４３】
Ｒｎ２Ｏ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。しかし、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する。従って、合計量の上限値を２０％以下とすることが好ましく、１０％以下とすることがより好ましく、５％以下とすることが最も好ましい。また、Ｒｎ２Ｏ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。
【００４４】
Ｌｉ２Ｏ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、失透が発生し易くなり、放射線遮蔽能力も低下する。従って、上限値を１０％以下とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましく、３％以下とすることが最も好ましい。
【００４５】
Ｎａ２Ｏ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、失透が発生し易くなり、放射線遮蔽能力も低下する。従って、上限値を１０％以下とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましく、３％以下とすることが最も好ましい。
【００４６】
Ｋ２Ｏ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、失透が発生し易くなり、放射線遮蔽能力も低下する。従って、上限値を１０％以下とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましく、３％以下とすることが最も好ましい。
【００４７】
Ｃｓ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善し、更に放射線遮蔽能力の向上にも寄与する任意成分であるが、その量が多すぎると、失透が発生し易くなる。従って、上限値を１０％以下とすることが好ましく、８％以下とすることがより好ましく、５％以下とすることが最も好ましい。
【００４８】
Ｍ２Ｏ３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かえって低下し易くなる。従って、合計量で上限値として２０％以下とすることが好ましく、１５％以下とすることがより好ましく、１０％以下とすることが最も好ましい。
【００４９】
Ａｌ２Ｏ３成分は、必須ではないが、ガラスの溶融性と安定性の改善、更に表面硬度の向上に効果があるので、添加できる成分である。しかし、その量が２０％を超えると、溶解温度が上昇し、ガラスの安定性も低下し易い。好ましい添加量は１５％以下で、より好ましい添加量は１０％以下である。
【００５０】
Ｇａ２Ｏ３成分は、必須ではないが、ガラスの溶融性と安定性の改善、更に密度の向上に効果があるので、添加できる成分である。しかし、高価であるため、１０％以下とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましい。
【００５１】
Ｉｎ２Ｏ３成分は、必須ではないが、ガラスの溶融性と安定性の改善、更に密度の向上に効果があるので、添加できる成分である。しかし、高価であるため、１０％以下とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましい。
【００５２】
ＺｒＯ２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を低下させ易くする。従って、上限値を２０％以下とすることが好ましく、１５％以下とすることがより好ましく、１０％以下とすることが最も好ましい。
【００５３】
ＴｉＯ２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くなる傾向にある。従って、上限値を１５％以下とすることが好ましく、８％以下とすることがより好ましく、５％以下とすることが最も好ましい。
【００５４】
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。更に、フッ素成分を含有させることにより、より多くの希土類酸化物を含有させることが可能となり、その結果、ガラスの密度を大きくし、このため放射線遮蔽能力が高くなる。しかし、多すぎると、ガラスの安定性が低下し易いので、上限を２０％以下とすることが好ましく、１０％以下とすることがより好ましく、５％以下とすることが最も好ましい。尚、フッ素成分は、ＡｌＦ３及び／又はＬｎＦ３（ＬｎはＬａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）により含有させるのが好ましい。
【００５５】
Ｃｅ２Ｏ３成分は、放射線の照射による着色を防ぐ効果がある成分である。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、上限値を５％以下とすることが好ましく、３％以下とすることがより好ましく、１％以下とすることが最も好ましい。
【００５６】
Ｓｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３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。Ｓｂ２Ｏ３及びＡｓ２Ｏ３の合計量で、５％以下で十分に効果を有する。また、Ａｓ２Ｏ３は、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、Ｓｂ２Ｏ３及びＡｓ２Ｏ３の合計量で、上限値を５％以下とすることが好ましく、３％以下とすることがより好ましく、１％以下とすることが最も好ましい。
【００５７】
＜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。
【００５８】
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。
【００５９】
本発明のガラス組成物は、可視域での透明性が高く、厚み１０ｍｍのガラスにおいて４００ｎｍにおける透過率が４０％以上で、５５０ｎｍにおける透過率が８０％以上である。
【００６０】
また、本発明のガラス組成物は、密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上のものを得ることができる。更に好ましい密度の範囲は３．５ｇ／ｃｍ３以上である。
【００６１】
また、本発明のガラス組成物は、ヌープ硬さ（ＨＫ）が４２０Ｎ／ｍｍ２以上であり、より好ましくは４５０Ｎ／ｍｍ２である。
【００６２】
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。本発明のガラスについて１５０ｋＶのＸ線に対する鉛当量は、ＪＩＳ４５０１に準じた方法で測定した鉛当量を厚み１ｍｍに換算して求めた。本発明のガラス組成物の鉛当量は０．０３ｍｍＰｂ／ｍｍ以上とすることが好ましく、０．０５ｍｍＰｂ／ｍｍ以上とすることがより好ましい。０．０８ｍｍＰｂ／ｍｍ以上とすることが最も好ましい。
【００６３】
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、透過性にも優れ、更には、表面硬さにも優れるので、放射線を遮蔽する放射線遮蔽ガラスとして有用に適用することができる。
【００６４】
［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。
【００６５】
各出発原料（酸化物、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩、硫酸塩、フッ化物塩など）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１１５０〜１５００℃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。
【実施例】
【００６６】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更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。
【００６７】
［実施例１〜６］
表１に示す実施例１〜６の組成（単位は質量％）で出発原料を秤量し、均一に混合した後、石英坩堝を使って１２００〜１３００℃で１時間２０分間溶解し、カレットを作製した。その後、白金坩堝に入れて１２００〜１３５０℃で２〜４時間熔解したのち、金型に鋳込み、ガラスを作製した。
【００６８】
［実施例７〜１３］
表２に示す実施例７〜１３の組成（単位は質量％）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１３００〜１４００℃で２〜４時間熔解する。その後、金型に鋳込み、ガラスを作製した。
【００６９】
［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。
【００７０】
表２に示す比較例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。
【００７１】
表１、２に実施例１〜１３及び比較例１の密度、ヌープ硬さ（ＨＫ）、透明性、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。透過率測定については、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０２に準じて行った。尚、本発明においては、着色度ではなく透過率を示した。具体的には、厚さ１０±０．１ｍｍの対面平行研磨品をＪＩＳＺ８７２２に準じ、２００〜８００ｎｍの分光透過率を測定した。波長４００ｎｍと５５０ｎｍにおける透過率を求めて本発明の透明性を表す指標とした。ヌープ硬さ（ＨＫ）の測定は日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０９に準じて行った。鉛当量は、ＪＩＳ４５０１に準じて、管電圧１５０ｋＶで測定した。
【００７２】
【表１】
【００７３】
【表２】
【００７４】
また、図１に実施例１と７の分光透過率曲線を示す。横軸に波長（ｎｍ）、縦軸に分光透過率（％）を示す。尚、これらの透過率には反射損失が含まれている。
【００７５】
図１に示すように、本発明のガラスは全可視域にわたって高い透明性を有することが分かる。
【００７６】
表１、２によると、本発明のガラスのヌープ硬さ（ＨＫ）は４５０Ｎ／ｍｍ２以上であることが分かる。
【００７７】
また、表１、２によると、本発明のガラスは鉛当量が高く、０．０９ｍｍＰｂ／ｍｍ以上であり、特に表２のガラスは鉛当量がより高く、比較例１の鉛ガラスに匹敵する放射線遮蔽能力を有することが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施例１と実施例７の分光透過率曲線を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物基準の質量％で、ＢａＯを１０％を超えて６０％以下、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｌｎ２Ｏ３（ＬｎはＬａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）の１種又は２種以上を合計量で１％〜７０％含有し、１５０ｋＶのＸ線に対する鉛当量は０．０３ｍｍＰｂ／ｍｍ以上であるガラス組成物。
【請求項２】
酸化物基準の質量％で、Ｐ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２の１種又は２種以上を合計量で５％〜７０％、ＲＯ（ＲはＺｎ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇからなる群より選択される１種以上を示す。）を０〜３０％、Ｒｎ２Ｏ（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。）を０〜２０％、Ｍ２Ｏ３（ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎからなる群より選択される１種以上を示す。）を０〜２０％、ＺｒＯ２を０〜２０％、ＴｉＯ２を０〜１５％、Ｓｂ２Ｏ３及びＡｓ２Ｏ３の合計量を０〜５％の範囲で各成分を含有する請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項３】
酸化物基準の質量％で、Ｃｅ２Ｏ３を０〜５％含有する請求項１または２に記載のガラス組成物。
【請求項４】
質量％で、フッ素を０〜２０％含有する請求項１から３いずれかに記載のガラス組成物。
【請求項５】
前記フッ素は、ＡｌＦ３及び／又はＬｎＦ３（ＬｎはＬａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）により含有される請求項４に記載のガラス組成物。
【請求項６】
密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上である請求項１から５いずれかに記載のガラス組成物。
【請求項７】
厚みが１０ｍｍの前記ガラス組成物において、４００ｎｍの波長における透過率が４０％以上、５５０ｎｍの波長における透過率が８０％以上である請求項１から６いずれかに記載のガラス組成物。
【請求項８】
ガラスのヌープ硬さ（ＨＫ）が４２０Ｎ／ｍｍ２以上である請求項１から７いずれかに記載のガラス組成物。
【請求項９】
請求項１から８いずれかに記載のガラス組成物である放射線遮蔽用ガラス。
【請求項１】
酸化物基準の質量％で、ＢａＯを１０％を超えて６０％以下、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｌｎ２Ｏ３（ＬｎはＬａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）の１種又は２種以上を合計量で１％〜７０％含有し、１５０ｋＶのＸ線に対する鉛当量は０．０３ｍｍＰｂ／ｍｍ以上であるガラス組成物。
【請求項２】
酸化物基準の質量％で、Ｐ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２の１種又は２種以上を合計量で５％〜７０％、ＲＯ（ＲはＺｎ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇからなる群より選択される１種以上を示す。）を０〜３０％、Ｒｎ２Ｏ（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。）を０〜２０％、Ｍ２Ｏ３（ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎからなる群より選択される１種以上を示す。）を０〜２０％、ＺｒＯ２を０〜２０％、ＴｉＯ２を０〜１５％、Ｓｂ２Ｏ３及びＡｓ２Ｏ３の合計量を０〜５％の範囲で各成分を含有する請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項３】
酸化物基準の質量％で、Ｃｅ２Ｏ３を０〜５％含有する請求項１または２に記載のガラス組成物。
【請求項４】
質量％で、フッ素を０〜２０％含有する請求項１から３いずれかに記載のガラス組成物。
【請求項５】
前記フッ素は、ＡｌＦ３及び／又はＬｎＦ３（ＬｎはＬａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す。）により含有される請求項４に記載のガラス組成物。
【請求項６】
密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上である請求項１から５いずれかに記載のガラス組成物。
【請求項７】
厚みが１０ｍｍの前記ガラス組成物において、４００ｎｍの波長における透過率が４０％以上、５５０ｎｍの波長における透過率が８０％以上である請求項１から６いずれかに記載のガラス組成物。
【請求項８】
ガラスのヌープ硬さ（ＨＫ）が４２０Ｎ／ｍｍ２以上である請求項１から７いずれかに記載のガラス組成物。
【請求項９】
請求項１から８いずれかに記載のガラス組成物である放射線遮蔽用ガラス。
【図１】
【公開番号】特開２００７−２９２５５８（Ｐ２００７−２９２５５８Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１９６５７（Ｐ２００６−１１９６５７）
【出願日】平成１８年４月２４日（２００６．４．２４）
【出願人】（０００１２８７８４）株式会社オハラ (539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２４日（２００６．４．２４）
【出願人】（０００１２８７８４）株式会社オハラ (539)
【Ｆターム（参考）】
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