-
Die
vorliegende Erfindung betrifft blei- und arsenfreie optische Schwerkron-Gläser mit
geringer Transformationstemperatur (Tg ≤ 520°C), gekennzeichnet durch ihre
optische Lage mit einem Brechwert von 1,57 ≤ nd ≤ 1,61 und
einem Abbewert von 56 ≤ νd ≤ 63.
-
In
den letzten Jahren geht der Markttrend sowohl im Bereich optischer
als auch optoelektronischer Technologien (Applikationsbereiche Abbildung,
Projektion, Telekommunikation, Optische Nachrichtentechnik, Optische
Datenverarbeitung und Lasertechnologie) verstärkt in Richtung Miniaturisierung.
Dies wird an den Fertigprodukten erkennbar und zeigt sich somit
auch bei einzelnen Bauteilen und Komponenten. Für die Produzenten Optischer
Gläser
bedeutet dies zunächst
ein deutliches Absinken der nachgefragten Volumina trotz erhöhter Produkt-Stückzahlen.
-
Zudem
ergibt sich jedoch ein zunehmender Preisdruck seitens der Nachverarbeiter,
bei welchen bei deutlich geringeren Komponentengrößen aus
Block-/Barrenglas prozentual auf das Produkt bezogen deutlich mehr
Ausschuß anfällt und
zusätzlich
die Bearbeitung solcher Kleinstteile einen stark erhöhten Aufwand
auslöst.
-
Aus
diesen Gründen
steigen die Anfragen der Nachverarbeiter nach blankgepreßten Kleinkomponenten
und damit auch nach deren Vorstufen, nämlich nach endgeometrienahen
Vorformen („preforms") für das Wiederverpressen,
den so genanten „precision
gobs" oder kurz „gobs". Bei diesen precision
gobs handelt es sich um vollständig
feuerpolierte, halbfrei- oder freigeformte Glasportionen, deren
Produktion auf verschiedene Weisen denkbar ist.
-
Eine
Produktionsmethode für
gobs ist das Perlensprüh-Verfahren.
Hierbei ist keine gezielte Portionierung notwendig und nach einer
Abtrennung der spezifizierten Größenfraktion
(z. B. Siebung) braucht die Restfraktion nicht verworfen zu werden,
sondern kann als hochreine, besonders gut wiederaufschmelzende Scherben
recycled werden. Zudem werden mit diesem technisch und personell
sehr einfach zu führenden
Verfahren innerhalb kurzer Zeit große Stückzahlen realisiert.
-
Im
Gegensatz dazu wirft das aufwändigere
und als schwieriger zu bewertende endgeometrienahe Direktpressen
das Problem der Rentabilität
auf. Zwar kann dieses Verfahren den kleineren Glasschmelzvolumina
(verteilt auf eine große
Stückzahl
kleiner Materialstücke)
durch geringe Rüstzeiten
flexibel entgegenkommen, bei den kleinen Geometrien kann die Wertschöpfung aufgrund
der im Vergleich zum „gob-Sprühen" geringeren Takt/Stückzahl jedoch
nicht aus dem Materialwert alleine begründet sein. Vielmehr sollten
die Produkte die Presse in einem Zustand verlassen, der „fertig
zum System-Einbau" ist,
ohne aufwändige
Nachrichtung, Kühlung
und/oder Kaltnachverarbeitung. Dafür müssen, aufgrund der hohen geforderten
Geometriegenauigkeiten, Präzisionsgeräte mit hochwertigen
und damit teuren Formenmaterialien herangezogen werden. Die Standzeiten
der Formen gehen massiv in die Rentabilität der Produkte/Materialien
ein.
-
Ein
sehr wichtiger Faktor in der Standzeitenbetrachtung ist die Betriebstemperatur,
die sich nach der Viskosität
der zu verpressenden Materialien richtet. Für das Material Glas bedeutet
dies, dass sich die Rentabilität
und damit die Gewinnspanne erhöht,
je niedriger Transformationstemperatur (Tg) des Glases ist. Folglich
besteht ein Bedarf an so genannten „Low-Tg-Gläsern", also Gläsern mit einer niedrigen Transformationstemperatur,
was auch kleine Schmelzpunkte und geringe Temperaturen bei den entsprechenden
Verarbeitungsviskositätspunkten
bedeutet.
-
Zudem
ist aus verfahrenstechnischer Sicht auch das Schmelzverhalten der
Gläser
von Bedeutung, nämlich
besteht verstärkt
der Bedarf nach so genannten „kurzen" Gläsern. Hierbei
handelt es sich um Gläser, die
ihre Viskosität
stark mit der Temperatur verändern.
Ein ideales Verhalten was die Veränderung der Viskosität in Abhängigkeit
der Temperatur betrifft ist derartig, dass ein Glas zwar deutlich „kürzer" ist (was ein stärkeres Verändern der
Viskosität
in Abhängigkeit
von der Temperatur bedeutet) als beispielseise klassisches BK 7,
jedoch nicht so extrem „kurz" wie die Gläser der
Lanthanboratglasfamilie. Ein so optimiertes Verhalten hat im Prozeß den Vorteil,
dass die Heißformgebungszeiten,
also die Formschlußzeiten,
aufgrund des eingestellten Verhaltens des Glases gesenkt werden
können.
Dadurch kann zum einen der Durchsatz (Taktzeitenreduzierung) erhöht werden
und zudem wird gleichzeitig das Formenmaterial geschont, was sich
deutlich positiv auf die Gesamtproduktionskosten auswirkt.
-
Ein
weiterer Aspekt ist, dass Gläser
mit eingestelltem Verhalten, was das Verändern der Viskosität in Abhängigkeit
von der Temperatur betrifft, auch schneller ausgekühlt werden
können,
was wiederum die Möglichkeit
eröffnet,
auch Gläser
mit stärkerer
Kristallisationsneigung zu verarbeiten und zwar ohne eine Vorkeimung,
die in nachfolgenden Sekundärheißformgebungsschritten
Probleme verursachen könnte.
Dieser Aspekt führt
wiederum dazu, dass geeignete Gläser
sich nicht nur zur Herstellung von „gobs" und für ein Direkt-Pressverfahren
(direct pressing) eignen sondern ferner auch noch sehr gut für den Faserzug,
was entsprechende Gläser
mit den Lanthanborat-Gläsern
gemeinsam haben.
-
Im
Stand der Technik werden Gläser
beschrieben, die allesamt erhebliche Nachteile aufweisen:
JP 63170247 A beschreibt
Gläser
mit Brechungsindexgradient. Die in der japanischen Anmeldung genannten Gehalte
an Alkalimetalloxiden sorgen für
eine starke Aufweitung des an sich stabilen Netzwerks und damit
für eine
große
Mobilität
der Einzelkomponenten. Dies ist gewollt und wird gezielt zum Zweck
des schnellen und effektiven Ionenaustauschs eingesetzt. Mit der
Mobilität
der Flußmittel
steigt zwingend auch die der Keim- und Kristallbildner an, was ein
Verstärken
der Keimbildungsneigung in einem primären Heißformgebungsprozess als auch
ein vermehrtes Kristallwachstum im sekundären Heißformgebungsprozess bedingt.
Derartige Eigenschaften sind unerwünscht und können durch definierte niedrige
Gehalte der beiden Hauptkeimbildner dieses Systems, TiO
2 und
ZrO
2, vermieden werden, was aber gerade
nach diesem Stand der Technik nicht vorgeschlagen wird. Vielmehr
kann beispielsweise der Gehalt an Titanoxid bis zu 32 Gew.-% betragen.
Ferner deutet nichts in der
JP
63170247 A darauf hin, dass Arsen- oder Bleioxid in den
Gläsern
vermieden werde sollte. Die Verwendung von Zinkoxid als Komponente
wird nicht vorgeschlagen.
-
Die
GB 2 233 781A beschreibt
Gläser
für Ophthalmik
mit kleinen Abbewerten von 40 bis 54. Auch hier werden hohe Gehalte
an den Hauptkeimbildnern TiO
2 und ZrO
2 (in Summe 5,7–33,8 Gew.-%) eingesetzt, was aus
vorstehend genanntem Grund (Stichwort: Kristallisation) erhebliche
Nachteile mit sich bringt. Ferner offenbart dieser Stand der Technik
Glaszusammensetzungen mit hohen Mengen an Alkalimetalloxiden, nämlich mindestens
30 Gew.-%, was wiederum zu den genannten Nachteilen führt, nämlich dass
die Mobilität
aller Komponenten so weit steigt, dass die Kristallisationstendenz
drastisch erhöht
wird.
-
JP 05017176 A beschreibt
ebenfalls Gläser
mir niedrigen Abbewerten (ν
d 30–55)
Auch hier werden diese Werte durch den Einsatz von bis zu 20 Gew.-%
TiO
2 und ZrO
2 erreicht,
was die bekannten Nachteile bewirkt.
-
Gleiches
gilt für
die Gläser,
die in
JP 06107425
A offenbart werden, deren Abbewert bis maximal 27 beträgt. Auch
hier kann der Gehalt an TiO
2 und ZrO
2 in der Summe bis zu 40 Gew.-% betragen,
was die unerwünschte
Kristallisationsneigung bewirkt.
-
JP 08012368 A beschreibt
potentiell bleihaltige Gläser
(PbO < 5 Gew.-%)
zum Verpressen. Das Verwenden von Lithiumoxid in den Gläsern ist
in hohen Mengen von 7 bis 12 Gew.-% obligat, was dem Material gleich
mehrere Nachteile verleiht: Zum einen erhöht Li
2O
als äußerst potentes
Flußmittel
stark die Mobilität
der Glaskomponenten, so dass Keimung und Kristallbildung begünstigt werden.
Zum anderen bewirkt Li
2O in Kombination
mit B
2O
3 (5–30 Gew.-%)
einen verstärkten
Tiegelfraß,
was sich im Fall von Platinaggregaten stark und unerwünscht transmissionserniedrigend
auswirkt.
-
Vergleichbare
Nachteile weisen die in der
US
5,744,409 A offenbarten Gläser auf, die ebenfalls Li
2O-Gehalte zwischen 7 und 12 Gew.-% enthalten.
Weiterhin dürfen
diese Gläser
bis zu 5 Gew.-% PbO enthalten, was aus ökologischer Sicht unerwünscht ist.
-
Die
WO 02/96818 A1 beschreibt
kristallisiertes Glas mit ungünstig
hohem Keimbildnergehalt (TiO
2 + ZrO
2 bis 28 Gew.-%) und hohem Alkalimetalloxidgehalt
(bis 84 Gew.-%,
mit K
2O > 3,7
Gew.-%) was für
eine homogene und großzahlige
Keim- und Kristallbildung als Basis für homogenes Material sorgt,
welche Kristallbildung jedoch im Bereich der oben beschriebenen
Applikationen gerade nicht gewünscht
ist.
-
US 5,919,718 A offenbart
arsenfreie Glaszusammensetzungen, die zwingend mindestens 1 bis
15 Gew.-% Lanthan- und/oder Yttrium- und/oder Gadoliniumoxid enthalten
müssen,
um die chemische Stabilität und
dem Brechungsindex zu erhöhen.
Zum anderen erniedrigen diese 3 genannten Komponenten die intrinsische
Transmission und erhöhe
die absolut Viskosität
des Glases. Diese Eigenschaften sind jedoch im Hinblick auf das
Bereitstellen von Gläsern,
die sich für
endgeometrienahe Heißformgebung
eignen nicht erwünscht.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, Gläser bereit zu stellen, welche
sich bevorzugt zum Einsatz in oben beschriebenen Technologien eignen,
dabei auf wirtschaftliche Weise verarbeitet werden können und somit
definierte, vorteilhafte Eigenschaften aufweisen. Genauer gesagt
sollen Gläser
für die
Applikationsbereiche Abbildung, Projektion, Telekommunikation, Optische
Nachrichtentechnik und/oder Lasertechnologie mit einem definierten
Brechwert (1,57 ≤ nd ≤ 1,61),
einem definierten Abbewert (56 ≤ νd ≤ 63) und geringer
Transformationstemperatur (Tg ≤ 520°C) bereit
gestellt werden, die ferner gut zu schmelzen und zu verarbeiten
sind. Desweiteren sollten diese Gläser eine ausreichende Kristallisationsstabilität aufweisen,
die eine kontinuierliche Fertigung ermöglicht. Insbesondere sollen
die Gläser
ein
- – definiertes
Verhalten der Viskosität
in Abhängigkeit
der Temperatur (niedrige Transformationstemperatur)
- – definierte
optische Eigenschaften betreffend nd und νd aufweisen,
- – wobei
auf die Verwendung von PbO und As2O3, welche aus ökologischer Sicht unerwünscht sind,
verzichtet wird.
-
Diese
Aufgabe wird gelöst
durch Gläser
wie in den Patentansprüchen
beschrieben. Die erfindungsgemäßen Gläser sind
blei- und arsenfreie Gläser
mit guter chemischer Beständigkeit
und Kristallisationsstabilität, welches
einen Brechwert (n
d) von größer oder
gleich 1,57 und kleiner oder gleich 1,61 (zwischen 1,57 und 1,61),
einen Abbewert (ν
d) von größer oder
gleich 56 und kleiner oder gleich 63 (zwischen 56 und 63) und eine Transformationstemperatur
(Tg) von kleiner oder gleich 520°C
aufweisen, mit folgender Zusammensetzung (in Gew.-%):
| SiO2 | 37–46 |
| B2O3 | 12–18 |
| Al2O3 | 1–7 |
| Li2O | 5,5–<7 |
| Na2O | 1–5 |
| K2O | <4 |
| MgO | <5 |
| CaO | <7 |
| BaO | 21–29 |
| SrO | 0,1–1,5 |
| ZnO | 1–4,5 |
| TiO2 | 0,1–0,5 |
| ZrO2 | <0,7 |
wobei gilt, dass Σ TiO
2,
ZrO
2 kleiner 0,9 ist.
-
Vorzugsweise
betragen die Brechwerte der Gläser
zwischen 1,58 und 1,60, weiter bevorzugt zwischen 1,585 und 1,590.
Bevorzugte Werte für
die Abbewerte liegen zwischen 57 und 62 und weiter bevorzugt zwischen
58 und 61.
-
Die
erfindungsgemäßen Gläser mit
definiert eingestelltem Viskositätsverhalten
in Abhängigkeit
von der Temperatur erlauben im Bereich der Heißformgebung (HFG) noch eine
bessere Beherrschbarkeit (Standard-Platinausrüstung, moderate Füllzeiten
für Formen
usw.) und damit eine gesteigerte Prozeßhomogenität, was zu einer weiteren Steigerung
der Ausbeuten führt
und folglich die Wirtschaftlichkeit der daraus folgenden Produkte
erhöht.
Technisch gesehen könnte
eine solch „moderate
Kürze" grob und unter Vernachlässigung
aller weiteren Randbedingungen durch einen einsetzbaren Platinspeiserdurchmesser
von ca. 5–10
mm beschrieben werden.
-
Die
erfindungsgemäßen Gläser haben
mit bekannten optischen Gläsern ähnlicher
Glasfamilien die optischen Daten gemeinsam. Sie zeichnen sich jedoch
durch gute Schmelz- und flexible endgeometrienahe Verarbeitbarkeit,
geringe Produktionskosten durch reduzierte Prozeßkosten, die durch ihre Kürze ausreichende Kristallisationsstabi lität, sowie
durch gute Umweltverträglichkeit
aus.
-
Zusätzlich können sie
auch übliche
Läutermittel,
mit Ausnahme von arsenhaltigen Läutermitteln,
in geringen Mengen beinhalten.
-
Die
erfindungsgemäßen Gläser erfüllen sowohl
die Forderung nach guter Schmelz- und
Verarbeitbarkeit, bei einem Brechwert von 1,57 ≤ nd ≤ 1,61, einem
Abbewert von 56 ≤ νd ≤ 63 und geringer
Transformationstemperatur (Tg ≤ 520°C), als auch
die nach guter Produzier- und Verarbeitbarkeit und Kristallisationsstabilität, bei gleichzeitiger
PbO- und As2O3-
Freiheit.
-
Das
Grundglassystem ist dem Boro-Alumino-Silikat-System angelehnt, welches
intrinsisch eine gute Basis für
die angestrebten Eigenschaften aufweist.
-
Der
Boratanteil wirkt neben seinen glasbildenden Eigenschaften auch
als Flußmittel,
welches den Tg, bzw. die gesamte Viskositätskurve absenkt. So geht der
Boratanteil (12–18
Gew.-%, bevorzugt 14–16
Gew.-%) hier sowohl in die Summe der Glasbildner (SiO2,
B2O3, Al2O3), als auch in
die Summe der Flußmittel
(B2O3, Li2O, Na2O, K2O) ein.
-
Bei
einer weiteren Erhöhung
des B2O3-Anteils
würden
jedoch die netzwerkbildenden Eigenschaften überwiegen und der viskositätssenkende
Effekt verschwinden. Würde
der hier beachriwbene Gehalt unterschritten, würde die Absolutlage der Viskosität bezüglich der
Temperatur unakzeptabel hoch für
eine wirtschaftliche, endgeometrienahe Heißweiterverarbeitung.
-
Silikat
ist der Hauptglasbildner (37–46
Gew.-%, bevorzugt 40–44
Gew.-%, besonders bevorzugt 41–43 Gew.-%).
Geringere Gehalte, besonders bezüglich
des Boratgehalts, würden
die Netzwerkstabilität
und damit sowohl die chemische Resistenz der Gläser als auch ihre Kristallisationsstabilität verringern.
Höhere
Gehalte als die hier beschriebenen würden jedoch die Schmelzeigenschaften
des Materials verschlechtern. Zudem zeigen hoch silikathaltige Systeme
häufig
eine flache Abhängigkeit
der Viskosität
von der Temperatur, sind also "lange" Gläser.
-
Die
erfindungsgemäßen Gläser weisen
einen obligatorischen Anteil an Aluminat, Al2O3 von 1–7 Gew.-%,
bevorzugt 3–6
Gew.-% und besonders bevorzugt 3,5–6 Gew.-% auf. Damit wird,
besonders im Heißweiterverarbeitungs-Temperaturbereich,
die gewünschte
und steilere Viskositätskurve
erzielt. Außerdem
wird die chemische Resistenz erhöht.
-
Ein
hoher Gesamtanteil an Glasbildnern (SiO2,
B2O3 und Al2O3) sorgt für sehr gute
Kristallisationsstabilität.
Der Anteil beträgt
50–71
Gew.-%, bevorzugt 50–68
Gew.-%, und weiter bevorzugt 57–66
Gew.-%, besonders bevorzugt 58,5–65 Gew.-%).
-
Die
Summe an Flußmitteln
(B2O3 + M2O) ermöglicht
ein gutschmelzende „LowTg"-Gläser,
die durch einen Erdalkalizusatz das gewünschte Viskositäts-Temperaturverhalten
zeigen (sehr „kurz" im unteren Temperatur-,
also z. B. Preßbereich,
und moderates Verhalten im HFG-Bereich). Die Menge an Flußmitteln
(B2O3 + M2O) beträgt
beispielsweise 18,5–<34 Gew.-%, bevorzugt
18,5–30
Gew.-%, weiterhin bevorzugt 21,5–<27 Gew.-% und besonders bevorzugt 21,5–26,5 Gew.-%
und dient auch der Optimierung des Aufschmelzverhaltens. Eine zu
geringe Zugabe würde
zu einem verschlechterten Aufschmelzverhalten, eine zu große Zugabe zum
unerwünschten
Abfall des Brechwerts, aber auch zu einer Destabilisierung des Netzwerks
führen,
was sich in einer verschlechterten Kristallisationsstabilität und chemischen
Resistenz zeigen würde.
-
Die
Mengen an reinen Alkalimetalloxiden betragen in erfindungsgemäß besonders
bevorzugten kleiner als 12 Gew.-%, weiter bevorzugt <11 Gew.-% und besonders
bevorzugt <10,5
Gew.-%.
-
Li2O, welches aufgrund seiner Sonder-Stellung
in der homologen Reihe besonders stark senkend auf die Viskosität einwirkt,
wird obligat mit 5,5–<7 Gew.-% (bevorzugt
5,5–6,5
Gew.-%) eingesetzt. Zur Feineinstellung der Absolutviskositätslage und
des Brechwerts wird noch Na2O mit 1–5 Gew.-%
(bevorzugt 2–4
Gew.-%) obligatorisch und K2O mit <4 Gew.-% (bevorzugt <3 Gew.-%) optional
eingesetzt. Besonders bevorzugte Ausführungsformen bleiben frei von
Kaliumoxid.
-
Der
zur Erreichung der optischen Ziellage und „Kürze" im unteren Temperaturbereich notwendigerweise
hohe BaO-Gehalt (21–29
Gew.-%, bevorzugt 23–27
Gew.-%) und der zur flexiblen Regulierung des Viskositätstemperaturverhaltens
im Heißweiterverar beitungsbereich
bevorzugterweise hohe Erdalkalimetalloxidgehalt (MO = MgO, CaO,
BaO, SrO) von 21,1–<42,5 Gew.-%, weiter
bevorzugt 21,1–<31 Gew.-%, weiterhin
bevorzugt 23,1–28
Gew.-% und besonders bevorzugt 23,2–28 Gew.-%) wird durch die
sehr gute Kristallisationsstabilität des 3-Glasbildner-Basissystems
ermöglicht.
-
Die
einzusetzenden Komponenten BaO (21 bis 29 Gew.-%, bevorzugt 23–27 Gew.-%)
und SrO (0,1–1,5
Gew.-%, bevorzugt 0,1–1
Gew.-% und besonders bevorzugt 0,3–1 Gew.-%) sind die Hauptfaktoren für die Einstellung
der Optischen Lage (Brechwert und Dispersion). Dabei dient der eher
geringe SrO-Anteil, neben TiO2, der flexiblen
Feineinstellung.
-
BaO
ist als mitverantwortlich für
die gewünschte
Steilheit des Viskositätstemperaturverhaltens
im Heißweiterverarbeitungsbereich
angesehen werden. Zur Feinjustage kann BaO optional und teilweise
durch MgO (maximal bis 5 Gew.-%) und CaO (maximal bis 7 Gew.-%)
ersetzt werden. Höhere
Umlagen führen
zu einer inakzeptablen Abflachung des Viskositäts-Temperaturprofils.
-
ZnO,
eingesetzt mit 1–4,5
Gew.-%, bevorzugt 2–4,5
Gew.-%, besonders bevorzugt 2,5–4
Gew.-%, bewirkt regulierende Eigenschaften bezüglich „der Kürze" der Gläser. Würde der Zinkoxidgehalt unter
den erfindungsgemäßen Anteil
reduziert, wären
die regulierenden Eigenschaften nicht mehr ausreichend, eine Erhöhung würde zu einer
unerwünschten
Verschiebung der Optischen Lage führen.
-
TiO2 (0,1–0,5
Gew.-%) und das optionale ZrO2 (maximal <0,7 Gew.-%, bevozugte
Ausführungsformen sind
frei von ZrO2) dienen der Feinjustage der
optischen Lage, insbesondere in Bezug auf die Dispersion (Abbewert).
Dabei soll die Summe beider Komponenten kleiner als 0,9 Gew.-% sein,
da sonst neben einer zu starken Verschiebung zu hoher Dispersion
auch die gewünschte
homogene Aufschmelzbarkeit leiden würde.
-
Die
Erfindung soll anhand der folgenden Ausführungsbeispiele weiter beschreiben
werden, ohne diese als Einschränkung
zu bewerten:
-
Beispiel 1:
-
Die
erfindungsgemäßen Gläser können wie
folgt hergestellt werden:
Die Rohstoffe für die Oxide, bevorzugt Carbonate,
Nitrate und/oder Fluoride, werden abgewogen, ein oder mehrere Läutermittel,
wie z. B. Sb2O3,
zugegeben und anschließend
gut gemischt. Das Glasgemenge wird bei ca. 1250°C in einem diskontinuierlichen
Schmelzaggregat eingeschmolzen, danach geläutert (1270°C) und homogenisiert. Bei einer
Gußtemperatur
von etwa 1000°C
kann das Glas gegossen und zu den gewünschten Abmessungen verarbeitet
werden. Im großvolumigen,
kontinuierlichen Aggregat können
die Temperaturen erfahrungsgemäß um ca.
100°C abgesenkt
werden und das Material im endgeometrienahen Direktpreßverfahren
bei ca. 700°C
verarbeitet werden.
-
Tabelle
1 zeigt ein Schmelzbeispiel für
100 kg Glas.
| Oxid | Gew.-% | Rohstoff | Einwaage
(kg) |
| SiO2
B2O3
Al2O3 | 42,0
15,0
4,0 | SiO2
B2O3
AlO(OH) | 42,059
15,228
5,155 |
| Li2O
Na2O | 6,0
4,0 | Li2CO3
Na2CO3 | 14,925
6,834 |
| BaO
SrO | 24,0
0,7 | BaCO3
Sr(NO3)2 | 31,128
1,451 |
| ZnO | 3,5 | ZnO | 3,503 |
| TiO2 | 0,5 | TiO2 | 0,505 |
| Sb2O3 | 0,3 | Sb2O3 | 0,301 |
| Summe | 100,3 | | 121,089 |
-
Die
Eigenschaften des so erhaltenen Glases können der Tabelle 2, Spalte
4 entnommen werden.
-
Dabei
sind die Transmissionsdaten aufgrund des schlechteren Oberflächen-Volumenverhältnisses
im Versuchsaggregat (erhöhter
Platinimpact), als untere Grenzen der in Standard-Produktionsaggregaten
erreichbaren Werte anzusehen.
-
Bezüglich der
Optischen Lage sind ebenfalls geringe Verschiebungen (Δnd ~2·10–3; Δνd ~0,2 bei
Faktor 5 im Volumen) aufgrund variierender Verdampfungseffekte (u.
a. des Bortrioxids) zu berücksichtigen.
-
Beispiel 2:
-
Tabelle
2 unten beschreibt 10 Glaszusammensetzungen und deren Eigenschaften
(Schmelzbeispiele). Die Zusammensetzungen können nach einem Verfahren nach
Beispiel 1 hergestellt werden.
-
Als
Anmerkung zur Herstellung sei gemacht: Im großvolumigen, kontinuierlichen
Aggregat können
die Temperaturen erfahrungsgemäß um ca.
100°C abgesenkt
werden und das Material kann im endgeometrienahen Direktpreßverfahren
bei ca. 650°C
verarbeitet werden. Tabelle 2 (Beispiele 1 bis 5, Schmelzbeispiele
(in Gew.-%))
| Beispiel | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| SiO2 | 40 | 44 | 41 | 42 | 43 |
| B2O3 | 16 | 14 | 16 | 15 | 15 |
| Al2O3 | 6,0 | 3,0 | 5,0 | 4,0 | 3,5 |
| Li2O | 5,5 | 6,6 | 5,5 | 6,0 | 6,5 |
| Na2O | 4 | 2 | 3 | 4 | 3 |
| K2O | | | | | |
| MgO | | | | | |
| CaO | | | | | |
| BaO | 23,5 | 27,0 | 26,0 | 24,0 | 25,0 |
| SrO | 0,1 | 1,0 | 0,3 | 0,7 | 0,5 |
| ZnO | 4,5 | 2,0 | 2,5 | 3,5 | 3,0 |
| TiO2 | 0,3 | 0,1 | 0,5 | 0,5 | 0,3 |
| ZrO2 | | | | | |
| Sb2O3 | 0,1 | 0,3 | 0,2 | 0,3 | 0,2 |
| Summe | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 |
| nd[7 K/h] | 1,5862 | 1,5889 | 1,5885 | 1,5871 | 1,5874 |
| νd[7
K/h] | 58,13 | 59,91 | 59,24 | 58,74 | 59,42 |
| Pg,F[7 K/h] | 0,5440 | 0,5412 | 0,5416 | 0,5426 | 0,5412 |
| ΔPg,F(10–4)[7 K/h] | –21 | –19 | –25 | –24 | –27 |
| τi420nm;25mm | 99,4 | 99,4 | 99,3 | 99,2 | 99,7 |
| τi400nm;25mm | 99,2 | 99,1 | 99,0 | 98,7 | 99,5 |
| τi380nm;25mm | 98,3 | 98,4 | 98,0 | 97,4 | 98,8 |
| τi360nm;25mm | 94,8 | 96,2 | 94,1 | 92,6 | 96,2 |
| α20-300(10–6·K–1) | 8,9 | 9,0 | 8,8 | 9,2 | 9,1 |
| Tg(°C) | 484 | 497 | 499 | 490 | 486 |
| ρ(g/cm3) | 3,00 | 3,04 | 3,04 | 3,01 | 3,01 |
Tabelle 2 (Fortsetzung, Beispiele 6 bis
10, Schmelzbeispiele (in Gew.-%))
| Beispiel | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| SiO2 | 37 | 46 | 39 | 42 | 43 |
| B2O3 | 16 | 12 | 18 | 15 | 15 |
| Al2O3 | 6,0 | 3,0 | 7,0 | 1,0 | 3,5 |
| Li2O | 5,0 | 5,6 | 5,5 | 6,0 | 6,5 |
| Na2O | 4,5 | 1 | 1 | 5 | 3 |
| K2O | 3 | | | | |
| MgO | 2 | | | 3 | |
| CaO | | | 3 | 1 | |
| BaO | 21 | 29 | 23 | 22 | 25 |
| SrO | 0,1 | 1,0 | 0,3 | 0,7 | 1,5 |
| ZnO | 4,5 | 2,0 | 2,5 | 3,5 | 2,0 |
| TiO2 | 0,3 | 0,1 | 0,1 | 0,5 | 0,3 |
| ZrO2 | 0,5 | | 0,4 | | |
| Sb2O3 | 0,1 | 0,3 | 0,2 | 0,3 | 0,2 |
| Summe | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 |
| nd[7 K/h] | 1,5932 | 1,5871 | 1,5916 | 1,5938 | 1,586 |
| νd[7
K/h] | 57,05 | 59,44 | 59,35 | 58,07 | 59,33 |
| Pg,F[7 K/h] | 0,5462 | 0,5382 | 0,5402 | 0,5402 | 0,5402 |
| ΔPg,F(10–4)[7 K/h] | –26 | –19 | –22 | –19 | –21 |
| τi420nm;25mm | 99,8 | 99,6 | 99,4 | 99,1 | 99,5 |
| τi400nm;25mm | 99,6 | 99,4 | 99,0 | 98,5 | 99,2 |
| τi380nm;25mm | 98,9 | 98,6 | 98,3 | 97,3 | 98,7 |
| τi360nm;25mm | 96,4 | 96,3 | 96,0 | 92,1 | 96,0 |
| α20-300(10–6·K–1) | 9,8 | 8,6 | 8,2 | 9,9 | 9,2 |
| Tg(°C) | 470 | 520 | 518 | 474 | 493 |
| ρ(g/cm3) | 3,05 | 3,06 | 3,01 | 2,99 | 2,99 |
-
Die
Tabelle zeigt, dass die erfindungsgemäßen Gläser hervorragende Eigenschaften
bezüglich
der Optischen Lage, der Viskositätstemperaturprofile
und der Verarbeitungstemperaturen aufweisen. Somit kann eine hochspezifizierte,
endgeometrienahe Heißformgebung
auch mit empfindlichen Präzisionsmaschinen
gewährleistet
werden. Zudem wurde eine Korrelation von Kristallisationsstabilität und Viskositätstemperaturprofil realisiert,
so dass auch eine weitere thermische Behandlung (Pressen, bzw. Wiederverpressen)
der Gläser ohne
weiteres möglich
ist.