CN101134641B

CN101134641B - 低温模造光学玻璃

Info

Publication number: CN101134641B
Application number: CN2006101291599A
Authority: CN
Inventors: 蔡宗岳; 石翔仁
Original assignee: Asia Optical Co Inc
Current assignee: Asia Optical Co Inc
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2026-08-29
Also published as: CN101134641A

Abstract

本发明是一种低温模造光学玻璃，该玻璃由按重量百分比为P₂O₅9～25％、GeO₂1～20％、Nb₂O₅12～28％、TiO₂1～7％、Bi₂O₃0～55％、WO₃0～38％、SiO₂0～3％、B₂O₃0～5％、Al₂O₃0～2％、Ta₂O₅0～3％、Sb₂O₃0～1％、总合不超过13％的R₂O(R是Li、Na、K)，及总合不超过15％的XO(X是Ca、Sr、Ba、Zn)的成分组成。本发明低温模造玻璃不含氧化铅、氧化砷等对环境有害的成分，而且易于生产、在软化点附近温度不会发生失透。

Description

低温模造光学玻璃

【技术领域】

本发明是关于一种低温模造光学玻璃，特别是关于一种具改进组成成分而具有高折射率的低温模造光学玻璃。

【背景技术】

随着数码相机等光电产品对性能要求越来越高，对尺寸也要求越来越小，为达到此种要求，在光学系统设计上必须使用到非球面及高折射率的硝材，才能达到轻薄短小目的。要生产非球面镜片，如果使用研磨的方式生产，既耗费时间，良率低且成本高，故而近年来精密压制成型技术成为主流且不可或缺的生产技术。

现有的低玻璃转移温度的光学玻璃如日本专利特开平7-247135号和特开平10-316448号所揭示，特开平7-247135号专利所揭示的玻璃成份含有大量的氧化铅，在进行精密压制成型制程时，需高温将玻璃软化，同时为防止模具的快速损坏，需在钝气的环境下进行生产，否则氧化铅会被还原而附着在模具上，使模具的面精度及平滑度改变，并转写在玻璃镜片上而造成不良，再加上环保的考虑，所以组成中不能含有氧化铅；特开平10-316448号所揭示的玻璃成份中则含有对人体有害的氧化砷。

精密压制成型的温度如果太高，会造成模具容易劣化，玻璃表面的面精度也不易维持，不易量产，因此降低成型时的温度，对模具的寿命有极大的帮助。

精密压制成型的温度大约是在屈伏点(At)以上30～60℃，若压型温度超过620℃，若模具材质上含有OH基材质，会产生分解反应，在玻璃表面会有泡的形成，模具的面精度无法维持，无法量产，所以玻璃的屈伏点必须低于590℃才具有量产性。

高折射率、高分散低温模造的光学玻璃如日本专利特许公开2001-058845号、2002-173336号和2003-160355号等，其中2001-58845号和2002-173336号专利所揭示的玻璃成分的液相温度高，生产时的玻璃黏度低易产生脉理；而2003-160355号专利所揭示的玻璃成分在软化点温度附近会有失透的情况产生。

如下表(表1)所示分别为日本特许公开第2002-173336号、第2001-058845号和1996-157231号的实施例的玻璃成分及折射率(nd)、阿贝数(vd)、玻璃转移温度(Tg)、屈伏点(Ts)、液相温度(LT)等数据。

表1

NO.	2002-173336	2001-58845	1996-157231
				组成	重量百分比	重量百分比	重量百分比
P₂O₅	19.11	23.00	27.80
				B₂O₃	2.34	0.00	0.00

Li₂O	2.41	3.00	2.00
				Na₂O	4.17	8.00	7.30
K₂O	1.90	0.00	0.00
				SrO	1.40	0.00	0.00
BaO	6.19	6.00	5.00
				ZnO	3.84	0.00	2.60
Bi₂O₃	0.00	10.00	0.00
				TiO₂	0.00	0.00	6.60
Nb₂O₅	0.00	0.00	39.80
				WO₃	31.32	38.00	5.00
GeO₂	27.32	12.00	0.00
				Ta₂O₅	0.00	0.00	0.00
Sb₂O₃	0.00	0.00	0.00
				nd	1.84703	1.84913	1.8442
vd	23.93	23.55	21.40
				Tg	471.8	472.3	552
Ts	522.8	510.7	602
				LT	955	965	-
软化点失透	是	否	-

由上表可知，第2002-173336号的实施例在软化点附近会失透，液相温度高，生产时易产生脉理；第2001-058845号的实施例，液相温度高，生产时易产生脉理；第1996-157231号的实施例，玻璃转移温度高，对精密模造制程中的模具使用寿命较为不利。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种不含对环境有害成分、易于生产且在软化点附近温度不会发生失透的低温模造玻璃。

为实现上述目的，本发明提供一种光学玻璃，其成份按重量百分比计算至少包含有：P₂O₅ 9～25％、GeO₂ 1～20％、Nb₂O₅ 12～28％、TiO₂ 1～7％、Bi₂O₃0～55％、B₂O₃ 2～5％、总合不超过13％的R₂O，其中R是Li、Na及K，以及总合不超过15％的XO，其中X是Ca、Sr、Ba及Zn。

为实现上述目的，本发明还提供一种低温模造光学玻璃，其成份按重量百分比计算为：P₂O₅ 9～25％、GeO₂ 1～20％、Nb₂O₅ 12～28％、TiO₂ 1～7％、Bi₂O₃0～55％、WO₃ 0～38％、SiO₂ 0～3％、B₂O₃ 2～5％、Al₂O₃ 0～2％、Ta₂O₅ 0～3％、Sb₂O₃ 0～1％、Li₂O 0～5％、Na₂O 0～11％、K₂O 0～5％及总合不超过15％的CaO、SrO、BaO和ZnO，且其中Li₂O、Na₂O和K₂O的总合不超过13％。

与现有技术相比，本发明低温模造玻璃不含氧化铅、氧化砷等对环境有害的成分，而且易于生产、在软化点附近温度不会发生失透。

【具体实施方式】

在一个较佳的实施例中，本发明的低温模造光学玻璃，其主要成分包括P₂O₅、GeO₂、Nb₂O₅、TiO₂、Bi₂O₃、WO₃、SiO₂、B₂O₃、Al₂O₃、Li₂O、Na₂O、K₂O、Ta₂O₅和Sb₂O₃。

P₂O₅为本发明的必要成分，是构成玻璃网目结构的主要成分，磷酸盐玻璃比硅酸盐玻璃有熔点低的优点，其成分按重量比重未及9％时失透倾向大增，超过25％则无法达到所要的高折射率。其成分按重量比重最佳的范围是占玻璃成分的10％～24％。

GeO₂为本发明的必要成分，和P₂O₅同样是构成玻璃网目结构的主要成分，提高折射率上有显著的效果，其成分按重量比重未及1％时，效果不大，超过20％则玻璃转移温度会增加，最佳的范围是2％～17％。

Nb₂O₅为本发明的必要成分，Nb₂O₅为提高折射率、高分散的有效成分，在提高化学耐久性上也有效果，其成分按重量比重未及12％时，无法达到所要的高折射率，超过28％，玻璃转移温度会上升，耐失透性变差，在紫外线区着色情况恶化，最佳的范围是13％～27％。

TiO₂为本发明的必要成分，TiO₂为提高折射率、高分散的有效成分，在提高化学耐久性及增加耐失透性上也有效果，适量的加入亦可以降低液相温度，未及1％，效果不好，超过7％，耐失透性及着色情况恶化。

Bi₂O₃为本发明的重要成分，Bi₂O₃成分在提高折射率、高分散及降低玻璃转移温度、液相温度方面也有显著效果的重要成分，超过55％，稳定性会变差。

WO₃为本发明的任意添加成分，WO₃为提高折射率的有效成分，对于降低液相温度也有显著的效果，超过38％，在紫外线区着色情况恶化，最佳的范围是不超过37％。

SiO₂为本发明的任意添加成分，和P₂O₅同样是构成玻璃网目结构的成分，化学耐久性及增加黏性有很好的效果，超过3％，常会有未熔解物出现，需提升熔解温度。

B₂O₃为本发明的任意添加成分，和P₂O₅同样是构成玻璃网目结构的成分，对玻璃均质化有很好的效果，超过5％，稳定性会急速恶化。

Al₂O₃为本发明的任意添加成分，化学耐久性及增加黏性有很好的效果，超过2％耐失透性会急速恶化，最佳的范围是小于1.5％。

Li₂O、Na₂O、K₂O为本发明的任意添加成分，加入适当的量，可以降低熔解温度及液相温度，Li₂O、Na₂O和K₂O总量超过13％，无法达到高折射率的目的，耐失透性变差。

Li₂O超过5％、K₂O超过5％耐失透性恶化，较佳的范围是Li₂O不超过4％，K₂O不超过4％，Na₂O超过11％，无法达到高折射率的目的，耐失透性变差，较佳的范围是Na₂O不超过10％。

CaO、SrO、BaO、ZnO为本发明的任意添加成分，加入适当的量，可以降低液相温度，增加耐失透性，为光学恒数的调整的有效成分，CaO、SrO、BaO和ZnO总量超过15％，无法达到高折射率的目的，且耐失透性变差。

Ta₂O₅为本发明的任意添加成分，Ta₂O₅为提高折射率、高分散的有效成分，在提高化学耐久性上也有效果，但成份若超过3％，则耐失透性恶化。

Sb₂O₃为本发明的任意添加成分，Sb₂O₃可作为除泡剂及消色剂，超过1％着色性及失透性会变差。

本发明的低温模造玻璃的制作方法可以是将前段所述的各种成份的原料按比例称重，混合均匀后投入石英坩埚或白金坩埚中加热，在1000～1200℃下熔解、均匀搅拌、澄清除泡，在预热后的成型台上成型，成型后的玻璃在玻璃转移温度下进行回冷至室温，再进行各项参数的测试。

其中该玻璃的折射率(nd)及阿贝数(vd)测试方法为：玻璃在玻璃转移温度持温后以-10℃/hr的降温速度降温100℃后，迅速降至室温，再使用KPR-200机型进行测试。

玻璃转移温度(Tg)和屈伏点(Ts)的测试方法为：将玻璃研磨成外径5mm长20mm的圆柱，使用BURKER机型，以5℃/min升温速度加热。

判定液相温度的方法为：将玻璃放在白金板上，放置于500℃～1000℃的温度梯度炉中，以100倍光学偏光显微镜进行观测，判定液相温度。

请参阅下表2、表3为本发明对玻璃的成分按不同比重进行的测试的结果。

表2

表3

表2及表3的范例1～12，高折射率范围在1.824～2.006，高分散阿贝数范围在19～23，玻璃转移温度在480℃以下，液相温度在880℃以下，软化点温度附近无失透状况，适合作为模造光学玻璃。

因此本发明之模造光学玻璃的成分按重量百分比计算为：P₂O₅ 9～25％、GeO₂ 1～20％、Nb₂O₅ 12～28％、TiO₂ 1～7％、Bi₂O₃ 0～55％、WO₃ 0～38％、SiO₂0～3％、B₂O₃ 0～5％、Al₂O₃ 0～2％、Li₂O 0～5％、Na₂O 0～11％、K₂O 0～5％、Ta₂O₅0～3％、Sb₂O₃ 0～1％，其中Li₂O、Na₂O和K₂O的总合不超过13％，CaO、SrO、BaO和ZnO的总合不超过15％。

本发明的模造光学玻璃的折射率1.82以上，阿贝数26以下，玻璃转移温度(Tg)在485℃以下，液相温度在880℃以下，在软化点附近温度不会发生失透。

Claims

1.一种光学玻璃，其成份按重量百分比计算至少包含有：P₂O₅ 9～25％、GeO₂ 1～20％、Nb₂O₅ 12～28％、TiO₂ 1～7％、Bi₂O₃ 0～55％、B₂O₃ 2～5％、总合不超过13％的R₂O，其中R是Li、Na及K，以及总合不超过15％的XO，其中X是Ca、Sr、Ba及Zn。

2.如权利要求1项所述的一种光学玻璃，其成份按重量百分比计算，进一步包含有0～38％的WO₃用以提高玻璃的折射率，同时也可以降低液相温度。

3.如权利要求2项所述的一种光学玻璃，其成份按重量百分比计算，进一步包含有SiO₂ 0～3％或Al₂O₃ 0～2％，用以提升玻璃的均质化、黏性及化学耐久性。

4.如权利要求3项所述的一种光学玻璃，其成份按重量百分比计算，进一步包含有Ta₂O₅ 0～3％，用以提高玻璃的折射率、高分散和提高化学耐久性。

5.如权利要求4项所述的一种光学玻璃，其成份按重量百分比计算，进一步包含有Sb₂O₃ 0～1％，用以作为除泡剂及消色剂。

6.一种低温模造光学玻璃，其成份按重量百分比计算为：P₂O₅ 9～25％、GeO₂ 1～20％、Nb₂O₅ 12～28％、TiO₂ 1～7％、Bi₂O₃ 0～55％、WO₃ 0～38％、SiO₂ 0～3％、B₂O₃ 2～5％、Al₂O₃ 0～2％、Ta₂O₅ 0～3％、Sb₂O₃ 0～1％、Li₂O 0～5％、Na₂O 0～11％、K₂O 0～5％及总合不超过15％的CaO、SrO、BaO和ZnO，且其中Li₂O、Na₂O和K₂O的总合不超过13％。