本發(fā)明涉及玻璃材料的制造方法。

背景技術(shù)：

近年來，作為玻璃材料的制造方法，進(jìn)行著有關(guān)無容器懸浮法的研究。例如，專利文獻(xiàn)1中，記載了對利用氣體懸浮爐懸浮的鋇鈦系強(qiáng)電介體的試樣照射激光束來進(jìn)行加熱熔融，之后進(jìn)行冷卻，由此使鋇鈦系強(qiáng)電介體的試樣玻璃化的方法。如此，在利用無容器懸浮法時(shí)，能夠抑制因與容器的壁面接觸而引起的結(jié)晶化的進(jìn)行，因此，即使是利用現(xiàn)有的使用容器的制造方法無法玻璃化的材料，有時(shí)也能夠使其玻璃化。因此，無容器懸浮法作為能夠制造具有新型組成的玻璃材料的方法值得關(guān)注。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2006－248801號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

例如在想要通過無容器懸浮法制造大的玻璃材料的情況等，有時(shí)玻璃材料產(chǎn)生裂紋或破裂。

本發(fā)明的主要目的在于在通過無容器懸浮法制造玻璃材料時(shí)，抑制玻璃材料產(chǎn)生裂紋或破裂的現(xiàn)象。

用于解決課題的方法

本發(fā)明的玻璃材料的制造方法為：通過對懸浮的玻璃原料塊照射激光使玻璃原料塊加熱熔解，得到熔融玻璃，之后，將熔融玻璃冷卻，從而得到玻璃材料的玻璃材料的制造方法。本發(fā)明的玻璃材料的制造方法包括第一照射工序和第二照射工序。在第一照射工序中，通過對懸浮的玻璃原料塊照射激光使玻璃原料塊加熱熔解。在第二照射工序中，降低對熔融玻璃照射的激光的強(qiáng)度，之后，停止激光照射。

本發(fā)明的玻璃材料的制造方法中，優(yōu)選在第二照射工序中使激光的強(qiáng)度逐漸減小。

本發(fā)明的玻璃材料的制造方法中，即將停止激光的照射之前的激光的強(qiáng)度p2相對于使玻璃原料塊加熱熔解時(shí)照射的激光的強(qiáng)度p1之比(p2/p1)優(yōu)選在0.95以下。

本發(fā)明的玻璃材料的制造方法中，優(yōu)選通過從在成型模的成型面開口的氣體噴出孔噴出氣體，使玻璃原料塊懸浮并保持在成型面的上方，在該狀態(tài)下，對玻璃原料塊照射激光，向氣體噴出孔供給已預(yù)熱的氣體。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠在通過無容器懸浮法制造玻璃材料時(shí)，抑制玻璃材料產(chǎn)生裂紋或破裂的現(xiàn)象。

附圖說明

圖1是第一實(shí)施方式的玻璃材料的制造裝置的截面示意圖。

圖2是第一實(shí)施方式的成型面的一部分的俯視示意圖。

圖3是表示第一實(shí)施方式的激光強(qiáng)度的時(shí)序圖。

圖4是表示第一實(shí)施方式的變形例的激光強(qiáng)度的時(shí)序圖。

圖5是第二實(shí)施方式的玻璃材料的制造裝置的截面示意圖。

具體實(shí)施方式

以下，對實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選方式的一例進(jìn)行說明。但下述的實(shí)施方式僅為例示。本發(fā)明不受下述實(shí)施方式任何限定。

另外，在實(shí)施方式等中參照的各附圖中，對實(shí)質(zhì)上具有相同功能的部件用相同符號(hào)進(jìn)行參照。另外，實(shí)施方式等中所參照的附圖是示意性記載的圖。有時(shí)附圖中所描繪的物體的尺寸比率等與現(xiàn)實(shí)物體的尺寸比率等不同。有時(shí)在附圖彼此之間，物體的尺寸比率等也不同。具體的物體的尺寸比率等應(yīng)當(dāng)參考以下的說明來判斷。

(第一實(shí)施方式)

本實(shí)施方式中，對方法進(jìn)行說明，該方法即便對于以通常的玻璃材料為代表的、例如不含網(wǎng)孔形成氧化物那樣的、具有通過利用容器的熔融法無法玻璃化的組成的玻璃材料，也能夠合適地制造。根據(jù)本實(shí)施方式的方法，具體而言，例如能夠合適地制造鈦酸鋇系玻璃材料、鑭－鈮復(fù)合氧化物系玻璃材料、鑭－鈮－鋁復(fù)合氧化物系玻璃材料、鑭－鈮－鉭復(fù)合氧化物系玻璃材料、鑭－鎢復(fù)合氧化物系玻璃材料等。

圖1是第一實(shí)施方式的玻璃材料的制造裝置1的截面示意圖。如圖1所示，玻璃材料的制造裝置1具有成型模10。成型模10具有成型面10a。成型面10a為曲面。具體而言，成型面10a為球面狀。

成型模10具有在成型面10a開口的氣體噴出孔10b。如圖2所示，本實(shí)施方式中，設(shè)有多個(gè)氣體噴出孔10b。具體而言，多個(gè)氣體噴出孔10b從成型面10a的中心放射狀排列。

此外，成型模10可以由具有連續(xù)氣泡的多孔體構(gòu)成。這時(shí)，氣體噴出孔10b由連續(xù)氣泡構(gòu)成。

氣體噴出孔10b與氣瓶等氣體供給機(jī)構(gòu)11連接。氣體從該氣體供給機(jī)構(gòu)11經(jīng)由氣體噴出孔10b向成型面10a供給。

氣體的種類沒有特別限定。氣體例如可以是空氣或氧，也可以是氮?dú)饣驓鍤?、氦氣等不活潑氣體。

在利用制造裝置1制造玻璃材料時(shí)，首先，將玻璃原料塊12配置在成型面10a上。玻璃原料塊12例如可以是利用壓制成型等將玻璃材料的原料粉末一體化而形成的。玻璃原料塊12例如也可以是利用壓制成型等將玻璃材料的原料粉末一體化之后進(jìn)行燒結(jié)而形成的燒結(jié)體。另外，玻璃原料塊12例如也可以是具有與目標(biāo)玻璃組成同等的組成的結(jié)晶的集合體。

玻璃原料塊12的形狀沒有特別限定。玻璃原料塊12例如可以是透鏡狀、球狀、圓柱狀、多棱柱狀、長方體狀、橢球狀等。

接著，通過從氣體噴出孔10b噴出氣體，使玻璃原料塊12懸浮在成型面10a上。即，以玻璃原料塊12不與成型面10a接觸的狀態(tài)保持玻璃原料塊12。在該狀態(tài)下，從激光照射裝置13對玻璃原料塊12照射激光。由此，將玻璃原料塊12加熱熔融使其玻璃化，得到熔融玻璃。之后，將熔融玻璃冷卻，由此，能夠得到玻璃材料。在將玻璃原料塊12加熱熔融的工序、和進(jìn)行冷卻直至熔融玻璃、進(jìn)而玻璃材料的溫度至少達(dá)到軟化點(diǎn)以下為止的工序中，優(yōu)選至少繼續(xù)進(jìn)行氣體的噴出，抑制玻璃原料塊12、熔融玻璃或玻璃材料與成型面10a接觸。

如圖3所示，本實(shí)施方式中，具體而言，首先，通過對懸浮的玻璃原料塊12照射激光來使玻璃原料塊12加熱熔解(第一照射工序)。在第一照射工序中，調(diào)整激光照射裝置13的輸出使得激光的強(qiáng)度成為p1。照射強(qiáng)度p1的激光直至玻璃原料塊12被完全加熱熔解的時(shí)間t1為止。時(shí)間t1能夠通過激光的強(qiáng)度p1和玻璃原料塊12的大小等來適宜設(shè)定。時(shí)間t1例如能夠設(shè)為10秒～30秒左右。強(qiáng)度p1能夠通過激光源的種類和玻璃原料塊12的大小等來適宜設(shè)定。

接下來，通過降低激光照射裝置13的輸出，使對熔融玻璃照射的激光的強(qiáng)度降低，之后，停止激光照射(第二照射工序)。本實(shí)施方式中，具體而言，降低激光的強(qiáng)度，直至激光的強(qiáng)度成為低于p1的p2為止。強(qiáng)度p2是在對熔融玻璃照射強(qiáng)度p2的激光的期間、熔融玻璃的溫度不低于軟化溫度的程度的強(qiáng)度。即將停止激光照射之前的激光的強(qiáng)度p2相對于使玻璃原料塊12加熱熔解時(shí)照射的激光的強(qiáng)度p1之比(p2/p1)優(yōu)選在0.95以下、更優(yōu)選在0.9以下、進(jìn)一步優(yōu)選在0.8以下。

本實(shí)施方式中，在從時(shí)間t1到t2的過程中，使激光的強(qiáng)度從p1逐漸減小至p2。從時(shí)間t1到t2的期間(t2－t1)例如優(yōu)選為3秒～10秒左右。當(dāng)然本發(fā)明并不限定于此。例如，也可以使激光的強(qiáng)度一次性從強(qiáng)度p1降低至p2。

本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了潛心研究，結(jié)果驚訝地發(fā)現(xiàn)，通過先降低對熔融玻璃照射的激光的強(qiáng)度之后停止激光照射，即使在例如玻璃材料大的情況等，也能夠抑制制得的玻璃材料產(chǎn)生裂紋或破裂的現(xiàn)象。通常認(rèn)為為了抑制制得的玻璃材料產(chǎn)生裂紋或破裂，降低從軟化溫度附近到應(yīng)變點(diǎn)附近的溫度域內(nèi)的冷卻速度是至關(guān)重要的，而在高于軟化溫度的溫度下的冷卻速度對裂紋和破裂沒有影響。因此，該事實(shí)對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是非常令人驚訝的事實(shí)。

通過先降低對熔融玻璃照射的激光的強(qiáng)度、之后停止激光照射，能夠抑制所制得的玻璃材料產(chǎn)生裂紋或破裂的理由尚不確定，但可以考慮以下的理由。即，通過先降低對熔融玻璃照射的激光的強(qiáng)度，之后停止激光照射，能夠減小玻璃材料的中央部與外側(cè)部分的溫度差的最大值。因此，能夠減小玻璃材料的中央部與外側(cè)部分之間產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力。因此，可以認(rèn)為玻璃材料不易產(chǎn)生裂紋或破裂。

從更有效地抑制所制得的玻璃材料產(chǎn)生裂紋或破裂的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選在第二照射工序中，使激光的強(qiáng)度逐漸減小。另外，優(yōu)選如圖4所示，在使激光的強(qiáng)度逐漸減小至p2之后，設(shè)有將激光的強(qiáng)度保持在p2的期間。期間(t3－t2)優(yōu)選在3秒以上、進(jìn)一步優(yōu)選在5秒以上。然而，在期間(t3－t2)過長時(shí)，制造玻璃材料所需的時(shí)間延長。因此，期間(t3－t2)優(yōu)選在20秒以下、進(jìn)一步優(yōu)選在10秒以下。

優(yōu)選將比(p2/p1)設(shè)在0.95以下、更優(yōu)選在0.9以下、進(jìn)一步優(yōu)選在0.8以下。也可以使激光的強(qiáng)度逐漸減小，直至激光的強(qiáng)度達(dá)到零。即，可以設(shè)p2＝0。

優(yōu)選在氣體供給機(jī)構(gòu)11與氣體噴出孔10b之間設(shè)置加熱機(jī)構(gòu)14，向氣體噴出孔10b供給已預(yù)熱的氣體。通過如此操作，能夠降低玻璃材料的外側(cè)部分的冷卻速度。由此，能夠進(jìn)一步減小玻璃材料的中央部與外側(cè)部分的溫度差的最大值。優(yōu)選向氣體噴出孔10b供給的氣體的溫度在100℃以上，更優(yōu)選在200℃以上，進(jìn)一步優(yōu)選在400℃以上。然而，向氣體噴出孔10b供給的氣體的溫度過高時(shí)，有時(shí)成型模10的溫度變得過高。成型模10的溫度過高時(shí)，有時(shí)熔融玻璃融合在成型面10a，在玻璃材料中產(chǎn)生結(jié)晶。因此，優(yōu)選向氣體噴出孔10b供給的氣體的溫度在1000℃以下、更優(yōu)選在900℃以下。

以下，對本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式的其它示例進(jìn)行說明。在以下的說明中，將具有與上述第一實(shí)施方式實(shí)質(zhì)上共通的功能的部件用共通的符號(hào)參照，省略說明。

(第二實(shí)施方式)

圖5是第二實(shí)施方式的玻璃材料的制造裝置2的截面示意圖。

在第一實(shí)施方式中，對于在成型面10a開口有多個(gè)氣體噴出孔10b的示例進(jìn)行了說明。但本發(fā)明不限定于該構(gòu)成。例如，也可以如圖5所示的玻璃材料的制造裝置2那樣，設(shè)有在成型面10a的中央開口的一個(gè)氣體噴出孔10b。在該情況下，也與第一實(shí)施方式同樣，通過先降低對熔融玻璃照射的激光的強(qiáng)度、之后停止激光照射，能夠抑制玻璃材料產(chǎn)生裂紋或破裂的現(xiàn)象，能夠穩(wěn)定地制造玻璃材料。

符號(hào)說明

1、2：玻璃材料的制造裝置；10：成型模；10a：成型面；10b：氣體噴出孔；11：氣體供給機(jī)構(gòu)；12：玻璃原料塊；13：激光照射裝置；14：加熱機(jī)構(gòu)。