Herkömmliche
optische Gläser
der hier beanspruchten optischen Lage (Schwerflint- und extreme
Bariumschwerflintlage) für
die Applikationsfelder Abbildung, Sensorik, Mikroskopie, Medizintechnik,
digitale Projektion, Photolithographie, Lasertechnologie, Wafer/Chip-Technologie,
sowie für
die Telekommunikation, optische Nachrichtentechnik und Optik/Beleuchtung
im Sektor Automotive, enthalten in der Regel PbO, um die erwünschten
optischen Eigenschaften, d.h. einen Brechwert nd von
1,60 ≤ nd ≤ 1,80
und/oder einer Abbezahl νd von 30 ≤ νd ≤ 40, zu erreichen.
Auch für
die Einstellung eines ausgeprägten
Kurzflintcharakters wird häufig
PbO eingesetzt. Dadurch sind diese Gläser wenig chemisch beständig. Als
Läutermittel
wird hier zudem häufig As2O3 verwendet. Da
seit einigen Jahren die Glaskomponenten PbO und As2O3 als umweltbedenklich angesehen werden,
tendieren die meisten Hersteller optischer Instrumente und Produkte
dazu, bevorzugt blei- und arsenfreie Gläser einzusetzen. Zur Verwendung
in Produkten hoher Vergütungsstufen
gewinnen zudem Gläser
mit erhöhten
chemischen Beständigkeiten
stetig an Bedeutung.
Bekannte
bleifreie Gläser
dieser optischen Lage basieren in der Regel auf der Verwendung von
TiO2 in silikatischer Matrix, was zum einen
zu kristallisationsanfälligen
und daher häufig
nicht in einem sekundären Heißformgebungsschritt
verarbeitbaren und zum anderen aufgrund hoher Härte sehr schwer mechanisch
bearbeitbaren Gläsern
führt.
In
qualitativ hochwertigen optischen Systemen ist die Farbfehlerkorrektur
bereits vom Design des Systems an ein wichtiges Thema. Für exzellente
Farbfehlerkorrektur sind Gläser
mit ausgeprägtem
Kurzflint-Charakter unabdingbar. Dabei handelt es sich um Gläser, deren
relative Teildispersion von der Normalgraden abweicht und die daher
zur Farbfehlerkorrektur besonders geeignet sind. Häufig wird
jedoch diese optische Eigenschaft durch den Einsatz von PbO hervorgerufen,
was sich aus den vorstehend genannten ökologischen Beweggründen verbietet.
Anstelle
des bisher üblichen
Heraustrennens von optischen Komponenten aus Block- oder Barrenglas gewinnen
sowohl für
den Konsumermarkt, als auch für
den Hochqualitätssektor
in jüngerer
Zeit Herstellungsverfahren an Bedeutung, bei welchen direkt im Anschluss
an die Glasschmelze Direktpresslinge, also blankgepresste optische
Komponenten, und/oder möglichst
endkonturnahe Preforms bzw. Vorformlinge für das Wiederverpressen, sogenannte „Precision
Gobs", erhalten
werden können.
Unter „Precision
Gobs" werden in der
Regel vorzugsweise vollständig
feuerpolierte, halbfrei- oder freigeformte Glasportionen verstanden,
die über
verschiedene Herstellungsverfahren zugänglich sind. Aus diesem Grund
wird von Seiten der Verfahrenstechnik Schmelze und Heißformgebung
neuerdings verstärkt
der Bedarf nach „kurzen" Gläsern gemeldet,
also nach Gläsern,
deren Viskosität
sich sehr stark mit der Temperatur ändert. Dieses Verhalten hat
den Vorteil, dass die Heißformgebungszeiten,
und damit in der endgeometrienahen Präzisionsheißformgebung die Formenschlusszeiten,
gesenkt werden können.
Dadurch wird zum einen der Durchsatz und damit die zeitliche Ausbeute
erhöht,
zum andere wird so das Formenmaterial geschont, was sich sehr positiv
auf die Gesamtproduktionskosten niederschlägt. Zudem können durch die schnellere Erstarrung
kurzer Gläser
auch Gläser
mit stärkerer
Kristallisationsneigung verarbeitet werden und eine Vorkeimung,
die in nachfolgenden Sekundärheißformgebungsschritten
problematisch sein könnte,
wird vermieden oder zumindest drastisch herabgesetzt. Aus dem gleichen
Grund werden ebenso Gläser
erforderlich, deren Temperatur-Viskositäts-Profil absolut gesehen geringe
Temperaturen im Heißformgebungsbereich
aufweisen. Dies trägt
durch geringere Prozesstemperaturen zu sätzlich zu erhöhten Formenstandzeiten
und durch schnelle spannungsfreie Auskühlung zu geringen Vorkeimungsraten
bei. Zudem eröffnet
sich so eine besonders in der endgeometrienahen Präzisionsheißformgebung
bedeutsame, größere Bandbreite
möglicher,
potentiell kostengünstigerer
Formenmaterialien.
Bei
modernen Hochleistungsoptiken werden zudem immer höhere Anforderungen
an die Abbildungsgenauigkeit und Auflösung gestellt. Dies bedeutet,
dass einerseits immer größere Abbildungs-
bzw. Projektionsflächen
erreicht werden, andererseits jedoch die abzubildenden Strukturen
immer kleiner und immer punkt- und detailgenauer abgebildet werden
müssen.
Aus diesem Grund ist es notwendig mit immer kleineren Wellenlängen zu
belichten, d.h. mit Licht höherer
Energie, was die energetische Belastung der optischen Elemente erhöht. Darüber hinaus
werden bei einer Vielzahl von technischen Anwendungen, wie beispielsweise
bei der Mikrolithographie, zur Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit
immer kürzere
Belichtungszeiten gefordert, wodurch die Strahlungsleistung bzw.
Strahlendichte, welche durch die Optik geleitet wird, d.h. die Strahlungsbelastung
pro Zeit, notgedrungen zunehmen muss. Darüber hinaus wird bei optischen
Systemen, insbesondere in der Nachrichtentechik und der Telekommunikation
eine hohe Lichtausbeute, d.h. eine hohe Transmission angestrebt.
Dies
stellt nicht nur hohe Anforderungen an die Entwicklung der jeweiligen
Optiken, sondern auch an das für
die Optik verwendete Glas. So ist es z.B. bekannt, dass die Anwendung
hoher Energiedichten zu einer als Solarisation, d.h. einer strahlungsbedingten Änderung
der inneren Struktur des Glases bezeichneten Erscheinung führt, durch
welche die Transmission, d.h. die Strahlungsdurchlässigkeit
eines optischen Elementes drastisch abnimmt. Es werden daher Gläser benötigt, die
eine hohe Stabilität
gegen Solarisationserscheinungen besitzen.
Der
der Erfindung nahe kommende Stand der Technik ist in den folgenden
Schriften zusammengefasst:
Danach
können
Gläser
mit ähnlicher
optischer Lage oder vergleichbarer chemischer Zusammensetzung hergestellt
werden, jedoch zeigen diese im direkten Vergleich mit den erfindungsgemäßen Gläsern deutliche
Nachteile:
JP 60-221 338 beschreibt Lanthanboratgläser. Hierin
wird das intrinsisch an der blauen Spektralkante absorbierende La2O3 zur Erreichung
der angestrebten Brechwertlage eingesetzt. Somit besitzen diese
Gläser,
neben der dieser Glasfamilie eigenen starken Kristallisationsneigung,
gegenüber
La2O3-freien Gläsern deutlich verringerte
Transmissionen im blauen Spektralbereich.
DE 3 420 306 beschreibt
hoch Erdalkalimetalloxid-haltige Niob-Silikate, deren Netzwerk durch
den hohen Erdalkalimetalloxidanteil, hier besonders CaO mit 8 bis
42 Gew.-% und (CaO+MgO) mit 16 bis 42 Gew.-% destabilisiert wird.
Dies führt
zu starker Rückkopplung
auf das Viskositätstemperatur-Profil
und damit zu, für endgeometrienahe
Heißformgebung
und/oder sekundäre
Heißformgebung,
zu kurze Gläser.
Zudem müssen hierdurch,
zu Erreichung der hohen Brechwertlage trotz großer Mengen tiefbrechender Erdalkalimetalloxide, größere Mengen
hochbrechender, aber keimbildender Komponenten in Kauf genommen
werden.
DE 2 655 857 offenbart ebenfalls
Niob-Silikate, jedoch mit einer anderen optischen Lage (geringerer Brechwert
und Dispersion). Dadurch können
hohe Gehalte an Erdalkalimetalloxiden (u.a. CaO 5–35 Gew.-%) in
Kauf genommen werden, ohne größere Mengen
hochbrechender, aber keimbildender Komponenten einsetzen zu müssen, den
Brechwert zu halten.
JP
58-045 612 beschreibt Niob-Silikate optional mit einem Gehalt an
Boroxid bis maximal 5 Gew.-%. Diese geringen Gehalte zeigen nicht
den für
endgometrienahe Heißformgebung
und/oder sekundäre
Heißformgebung
notwendigen, gegen Kristallisation stabilisierenden Effekt in dem
durch hohe Gehalte hochbrechender Komponenten destabilisierten Niob-Silikat-Glassystem.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher in der Bereitstellung
eines optischen Glases in einen Zusammensetzungsbereich, mit welchem
auch aufgrund ökologischer
Erwägungen
ohne eine Verwendung von PbO und möglichst auch ohne As2O3, Bi2O3 und La2O3, mit verringertem TiO2-Gehalt,
die gewünschten
optischen Eigenschaften ermöglicht
werden. Dabei sollen diese Gläser
bei einem ausgeprägten Kurzflint-Charakter
eine ausgezeichnete Solarisationsbeständigkeit aufweisen. Diese Gläser sollten
möglichst über ein
Blankpressverfahren verarbeitbar sein und geringe Transformationstemperaturen
Tg aufweisen. Ferner sollen sie gut zu schmelzen
und zu verarbeiten sein, sowie eine ausreichende Kristallisationsstabilität besitzen,
die eine Fertigung in kontinuierlich geführten Aggregaten möglich machen.
Wünschenswert
ist ferner ein möglichst
kurzes Glas in einem Viskositätsbereich
von 107,6 bis 1013 dPas.
Sie sollten sich für
den Einsatz in den Applikationsfeldern Abbildung, Sensorik, Mikroskopie,
Medizintechnik, digitale Projektion, Photolithographie, Lasertechnologie,
Wafer/Chip-Technologie, sowie für
die Telekommunikation, optische Nachrichtentechnik und Optik/Beleuchtung
im Sektor Automotive eignen.
Die
vorstehende Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen beschriebenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gelöst.
Insbesondere
wird ein optisches Glas bereitgestellt, welches die folgende Zusammensetzung
umfasst (in Gew.-% auf Oxidbasis)
SiO2 | 19–45 |
B2O3 | 3–7,5 |
Nb2O5 | 25–31 |
K2O | 2–8 |
TiO2 | 0,1–2 |
ZrO2 | 6–10 |
Ta2O5 | 0,5–8 |
Die
erfindungsgemäßen Gläser haben
mit bekannten optischen Gläsern
dieser Lage die optische Lage gemeinsam. Sie zeichnen sich jedoch
durch ausgeprägteren
Kurzflint-Charakter, bessere chemische Beständigkeit und Bearbeitbarkeit,
geringere Produktionskosten durch reduzierte Rohstoff- und Prozesskosten, die
durch ihre Kürze
ausreichende Kristallisationsstabilität, gute Solarisationsstabilität, sowie
durch gute Umweltverträglichkeit
und eine gute Schmelz- und Verarbeitbarkeit aus. Durch die erfindungsgemäßen Gläser wurde
eine derartige Einstellung von Kristallisationsstabilität und Viskositätstemperaturprofil
realisiert, dass eine weitere thermische Behandlung (z.B. durch
Pressen bzw. Wiederverpressen) der Gläser ohne weiteres möglich ist.
Die
erfindungsgemäßen Gläser weisen
vorzugsweise einem Brechwert nd von 1,60 ≤ nd ≤ 1,80 und/oder
einer Abbezahl νd von 30 ≤ νd ≤ 40, mehr
bevorzugt sind ein Brechwert von 1,65 ≤ nd ≤ 1,75 und/oder eine
Abbezahl von 33 ≤ νd ≤ 38, auf.
Gemäß einer
Ausführungsform
sind die erfindungsgemäßen Gläser möglichst „kurz" in einem Viskositätsbereich
von 107,6 bis 1013 dPas.
Unter „kurzen
Gläsern" werden dabei Gläser verstanden,
deren Viskosität stark
mit einer relativ geringen Änderung
der Temperatur in einem bestimmten Viskositätsbereich variiert. Vorzugsweise
beträgt
das Temperaturintervall ΔT,
in welchem die Viskosität
dieses Glases von 107,6 bis 1013 dPas absinkt,
höchstens
100 °K.
Im
folgenden bedeutet der Ausdruck „X-frei" bzw. „frei von einer Komponente
X", dass das Glas
diese Komponente X im wesentlichen nicht enthält, d.h. dass eine solche Komponente
höchstens
als Verunreinigung in dem Glas vor liegt, jedoch der Glaszusammensetzung
nicht als einzelne Komponente zugegeben wird. X steht dabei für eine beliebige
Komponente, wie beispielsweise Li2O.
Das
Grundglassystem ist das Niob-Silikatglassystem, in dem das Nb2O5, eingebettet
in das leicht B2O3-haltige
Silkatgerüst,
hauptsächlich
zur Einstellung der beanspruchten optischen Lage dient. Zu diesem Zweck
werden 25–31
Gew.-%, bevorzugt höchstens
30 Gew.-%, mehr bevorzugt höchstens
29 Gew.-% Nb2O5 eingesetzt.
Ein Mindestanteil von 26 Gew.-% Nb2O5 ist ebenfalls bevorzugt. Mit geringeren
Gehalten könnte der
moderat hohe Brechwert bei geringer Abbezahl nicht erreicht werden.
Höhere
Gehalte würden
aufgrund des keimbildenden Charakters des Nb2O5 zu kristallisationsanfälligen Gläsern führen, deren enge Prozessfenster
im Schmelzprozess bzw. sekundären
Heißformgebungsprozess
für geringen
Ausbeuten stehen.
Das
silikatische Gerüst,
in welches das Nb2O5 eingebunden
ist, basiert auf 19–45
Gew.-%, bevorzugt mindestens 24 Gew.-%, mehr bevorzugt mindestens
28 Gew.-% SiO2. Der Anteil an SiO2 ist jedoch vorzugsweise auf höchstens
40 Gew.-%, mehr bevorzugt auf höchstens
36 Gew.-% beschränkt.
Geringere Gehalte an SiO2 würden zu
einem instabilen Netzwerk und damit zu Entglasung oder zumindest
kristallisationanfälligen Gläsern führen. Höhere Gehalte
an SiO2 würden zu „langen" Gläsern
führen,
also zu Gläsern,
deren Viskosität sich
nur langsam mit steigender oder fallender Temperatur verändert. Zudem
sind hoch SiO2-haltige Gläser zumeist
hochschmelzend. Diese beiden Eigenschaften verbieten sich für Gläser, die
in endgeometrienahen Heißformgebungsprozessen
verarbeitet werden sollen.
Aus
diesem Grund wird das durch große
Mengen hochbrechender Substanzen destabilisierte Netzwerk durch
den zweiten Netzwerkbildner B2O3 stabilisiert,
der durch seine einem Flussmittel ähnelnden Eigenschaften weder „lange" noch hochschmelzende
Gläser
erzeugt. Eingesetzt werden dabei 3–7,5 Gew.-% B2O3, bevorzugt mindestens 5 Gew.-%, besonders
bevorzugte Ausführungsformen
besitzen Gehalte von 5 bis 6 Gew.-% B2O3. Geringere Gehal te zeigen nicht den notwendigen,
stabilisierenden Effekt, höhere
Gehalte dagegen können
durch Erhöhung
der Ionenmobilität
zu erhöhter
Kristallisationsneigung der erfindungsgemäßen Gläser führen.
Neben
Nb2O5 werden in
den erfindungsgemäßen Gläsern auch
die hochbrechenden Komponenten ZrO2 in einem
Anteil von 6–10
Gew.-%, bevorzugt mindestens 7 Gew.-% und/oder höchstens 9 Gew.-%, und Ta2O5 in einem Anteil
von 0,5–8
Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,5 und/oder höchstens 6 Gew.-%, zur Einstellung
der angestrebten optischen Lage eingesetzt. Dies ermöglich den
Einsatz der erfindungsgemäß geringen Mengen
Nb2O5, deren Überschreitung
eine verstärkte
Kristallisationsneigung der Gläser
hervorrufen würde. Zudem
sind beide Komponenten, im Gegensatz zu Nb2O5, frei von intrinischen Absorptionen an
der blauen Spektralkante optischer Gläser, so dass durch diese Verteilung
der erforderlichen Menge der hochbrechenden Komponenten zugunsten
von ZrO2 und Ta2O5 eine Transmissionsverbesserung gegenüber einem
Glas mit höherem
Nb2O5-Gehalt erzielt
werden kann. Zudem fördern
ZrO2 und besonders Ta2O5 einen wellenlängenabhängigen Brechwertverlauf (Dispersion),
der zu ausgeprägtem
Kurzflint-Charakter der Gläser
führt.
Aufgrund
des keimbildenden Charakters der Komponenten Nb2O5, ZrO2 und Ta2O5 sollte ihr Summengehalt
jedoch bevorzugt 47 Gew.-%, mehr bevorzugt 45 Gew.-%, nicht überschreiten.
Auch
TiO2 wirkt brechwerthebend und dabei keimbildend,
wie auch ZrO2 und Ta2O5. Zudem würde ein höherer als beanspruchter Gehalt
an TiO2 die Dispersion der Gläser über den
angestrebten Bereich hinaus verstärken und ihre Transmission
an der blauen Spektralkante verschlechtern. Daher ist TiO2 in der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung in
einem Anteil von 0,1–2
Gew.-%, bevorzugt höchstens
0,5 Gew.-%, mehr bevorzugt höchstens
0,45 Gew.-%, enthalten. Eine Zugabe von TiO2 ist
jedoch erforderlich, da sie eine Stabilisierung des Glases gegen
Langzeitstrahlenschäden
d.h. Solarisation bewirkt.
K2O wird in einem Gehalt von 2–8 Gew.-%,
bevozugt höchstens
6 Gew.-%, mehr bevorzugt mindestens 2,5 Gew.% und/oder höchstens
4,5 Gew.-%, zur flexiblen Feineinstellung sowohl der optischen Lage,
als auch des Temperaturviskositätsprofils
zugunsten einer endgeometrienahen Heißformgebung, eingesetzt. Geringere
Anteile würden
den gewünschten
Effekt nicht ergeben, höhere
Gehalte dagegen zu einem zu starken Einfluss in Richtung tiefe Brechwerte
und/oder „lange" Gläser führen.
Die
kleineren Alkalimetalloxide Li2O (höchstens
8 Gew.-%, bevorzugt mindestens 1 Gew.%, mehr bevorzugt mindestens
3 Gew.-% und/oder höchstens
8 Gew.-%, mehr bevorzugt höchstens
6 Gew.-%) und Na2O (höchstens 10 Gew.-%, bevorzugt
mindestens 2 Gew.-%, mehr bevorzugt mindestens 5 Gew.-% und/oder höchstens
10 Gew.-%, mehr bevorzugt höchstens
8 Gew.-%) sind,
durch ihre Eigenschaften als Flussmittel prädestiniert, für applikationsbedingte
Sonderanpassungen, wie beispielsweise die Ionenaustauschfähigkeiten (neben
dem optionalen Anteil Ag2O mit höchstens
5 Gew.-%) oder geringfügige
Variationen am Viskositäts-Temperaturverhalten,
gedacht.
Doch
der Summengehalt der Alkalimetalloxide sollte gemäß bevorzugter
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Gläser 20 Gew.-%,
mehr bevorzugt 18 Gew.-%, besonders bevorzugt 16 Gew.-%, nicht überschreiten.
Höhere
Gehalte führen
zu einem inakzeptabel starken Einfluss in Richtung tiefe Brechwerte und/oder „lange" Gläser. Erhöhte Lithiumgehalte
führen
zudem zu verstärkter
Aggressivität
des Glases dem Feuerfestmaterial beim Schmelzen des gegenüber. Dies
führt,
neben geringeren Aggregatstandzeiten, zu starkem Eintrag des Feuerfestmaterials
ins Glas. Bei Platin führt
dies zu Transmissionsverlusten an der blauen Spektralkante, bei
keramischen Materialien zu verstärkter
Kristallisationsneigung in Schmelze und sowohl primärer, als
auch sekundärer
Heißformgebung
(z.B. Wiederverpressen) durch Eintrag heterogener Kristallisationskeime.
Die
erfindungsgemäßen Gläser können zum
Zweck der Feineinstellung des Viskositätstemperatur-Profils in Summe
einen Gehalt an Komponenten MO der Gruppe MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO
von höchstens 18
Gew.-%, bevorzugt höchstens
12 Gew.-%, besitzen. Dabei kann jede der Komponenten Einzelgehalte
von höchstens
8 Gew.-%, bevorzugt höchstens
5 Gew.-%, aufweisen. Andere bevorzugte Ausführungsformen sind frei von
MgO und/oder SrO. Für
CaO sind mehr bevorzugt höchstens
kleiner als 5 Gew.-%, am meisten bevorzugt höchstens 4 Gew.-% und/oder mindestens
2 Gew.-%, für
BaO sind mehr bevorzugt mindestens 0,1 und/oder höchstens
2 Gew.-% und für
ZnO sind mehr bevorzugt ebenfalls mindestens 0,1 und/oder höchstens 2
Gew.-%. Eine Überschreitung
dieser Obergrenzen würde
neben einer zu starken Rückkopplung
auf das Viskositätstemperatur-Profil
(zu kurze Gläser)
zu einer deutlichen Absenkung des Brechwertes bei erhöhter Abbezahl
und damit aus dem hier favorisierten optischen Lagebereich hinaus
führen.
Zudem handelt es sich bei MgO und SrO um Komponenten, deren Rohstoffe
weniger leicht in den für
hoch qualitative Optiken erforderlichen Qualitäten erhältlich und damit deutlich kostenintensiver
als andere Erdalklalimetalloxide sind. Ein Verzicht auf weitere
Mitglieder dieser Komponenten MO, die Fokussierung also auf eine
der Komponenten, würde dagegen
die Variabilität
des Viskositätstemperatur-Profil
einschränken,
wie auch ein Unterschreiten der genannten Untergrenzen einen negativen
Effekt hierauf zeigen würde.
Zur
flexibleren Einstellung eines speziellen Punktes innerhalb des erreichbaren
optischen Lagebereichs, können
die erfindungsgemäßen Gläser zusätzlich Oxide
der Gruppe P2O5,
Y2O3, Gd2O3, GeO2,
Yb2O5, WO3 oder F in einem Gesamtgehalt von höchstens
5 Gew.-% enthalten. Eine Erhöhung
des Summengehaltes an F, P2O5,
Y2O3, Gd2O3, GeO2,
Yb2O5, WO3 und/oder des Silberoxidgehaltes über jeweils
5 Gew.-% hinaus würde
neben Einbußen
bei der Transmission (durch Ag2O, Y2O3, Gd2O3, Yb2O5,
WO3) zu einer erhöhten Entglasungsneigung (durch
Y2O3, Gd2O3, Yb2O5) und/oder unerwünschter „Länge" des Glases (durch GeO2) und/oder
Handhabungs- und Arbeitsschutz-Problemen
in Gemengebereitung und Schmelzprozess (durch F, P2O5) führen.
Das
erfindungsgemäße Glas
ist vorzugsweise frei von La2O3.
La2O3 besitzt eine
intrinsische Absorption im blauen Wellenlängenbereich und verschiebt
so die Transmissionkante (Wellenlänge des 50%-Transmissionswerts)
La2O3-haltiger Gläser inakzeptabel
weit in Richtung höherer
Wellenlängen.
Zudem erhöht
Lanthanoxid sehr stark die Kristallisationsneigung optischer Gläser. Aus
den selben Gründen
sind die erfindungsgemäßen Gläser vorzugsweise
frei von Bi2O3,
welches zudem durch seine Anfälligkeit
gegenüber
den Redox-Bedingungen
im Schmelzprozess zu starken Verfärbungen im Glas führen kann.
Die Prozessfenster solcher Gläser
sind extrem eng und damit für
klassisch-optische Gläser
unwirtschaftlich.
Gemäß den meisten
Ausführungsformen
enthält
das erfindungsgemäße Glas
vorzugsweise kein Aluminiumoxid. Gemäß einer bestimmten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das Glas jedoch auch für Ionenaustauschvorgänge geeignet.
Gemäß dieser
Ausführungsform
ist es bevorzugt, dass das Glas Al2O3 enthält.
Ein geringer Anteil an Al2O3 von
höchstens
6 Gew.-% fördert
die Ausbildung einer Struktur im Material, die dem Ionenaustausch
durch Erhöhung
der Ionenmobilität
zusätzlich
förderlich
ist. Eine Erhöhung
des Al2O3-Gehaltes über 6 Gew.-%
hinaus würde
jedoch zu erhöhter
Entglasungsneigung und unerwünschter „Länge" des Glases führen und
ist daher nicht bevorzugt. Ein Glas gemäß dieser Ausführungsform
kann auch Silberoxid in einem Anteil 5 Gew.-%, vorzugsweise 2 Gew.-%,
enthalten. Eine Erhöhung
des Silberoxidgehaltes über
5 Gew.-% würde
jedoch zu Einbußen
bei der Transmission des Glases führen.
Das
erfindungsgemäße Glas
ist als optisches Glas vorzugsweise auch frei von färbenden
und/oder optisch aktiven, wie laseraktiven Komponenten.
Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung als Basisglas eines optischen Filters
oder Feststofflasers kann das erfindungsgemäße Glas färbende, und/oder optisch aktive
wie laseraktive Komponenten in Gehalten bis zu maximal 5 Gew.-%
beinhalten, wobei diese Mengen additiv zu den 100 Gew.-% ergebenden
Komponenten der übrigen
Glaszusammensetzung hinzukommen.
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besteht das erfindungsgemäße Glas
vorzugsweise zu mindestens 90 Gew.-%, mehr bevorzugt zu mindestens
95 Gew.-%, aus den vorstehend genannten Komponenten.
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das erfindungsgemäße Glas auch vorzugsweise frei
von anderen, vorstehend nicht genannten Komponenten, d.h. gemäß einer
derartigen Ausführungsform
besteht das Glas im wesentlichen aus den vorstehend genannten Komponenten.
Der
Ausdruck „im
wesentlichen bestehen aus" bedeutet
dabei, dass andere Komponenten höchstens als
Verunreinigungen vorliegen, jedoch der Glaszusammensetzung nicht
als einzelne Komponente beabsichtigt zugegeben werden.
Das
erfindungsgemäße Glas
kann übliche
Läutermittel
in geringen Mengen beinhalten. Vorzugsweise beträgt die Summe der zugesetzten
Läutermittel
höchstens
2,0 Gew.-%, mehr bevorzugt höchstens
1,0 Gew.-%, wobei diese Mengen additiv zu den 100 Gew.-% ergebenden
Komponenten der übrigen
Glaszusammensetzung hinzukommen. Als Läutermittel kann in dem erfindungsgemäßen Glas
mindestens eine der folgenden Komponenten enthalten sein (in Gew.-%,
additiv zur übrigen
Glaszusammensetzung):
Sb2O3 | 0–1 und/oder |
SnO | 0–1 und/oder |
SO4 2– | 0–1 und/oder |
NaCl | 0–1 und/oder |
As2O3 | 0–0,1 und/oder |
F– | 0–1 |
Sämtliche,
erfindungsgemäße Gläser weisen
ferner eine gute chemische Beständigkeit
und eine Stabilität
gegenüber
Kristallisation bzw. Kristallisations stabilität auf. Sie zeichnen sich ferner
durch gute Schmelzbarkeit und flexible, endgeometrienahe Verarbeitbarkeit,
geringe Produktionskosten durch reduzierte Prozesskosten, gute Ionenaustauscheigenschaften,
gute Solarisationsstabilität,
sowie durch eine gute Umweltverträglichkeit aus.
Die
erfindungsgemäßen Gläser weisen
einen Tg von weniger als oder gleich 640°C auf, sind kristallisationsstabil
und lassen sich gut verarbeiten.
Die
erfindungsgemäßen Gläser weisen
negative anomale relative Teildispersionen von höchstens –50·10–3 an
Messproben aus Kühlungen
mit einer Kühlrate
von etwa 7 K/h auf.
Die
erfindungsgemäßen Gläser weisen
thermische Dehnungskoeffizienten α von
weniger als oder gleich 10,5·10–7/K
auf. Dadurch werden Probleme mit thermischer Spannung in der Weiterverarbeitung
und der Fügetechnik
vermieden.
Die
erfindungsgemäßen Gläser weisen
spezifische Dichten von kleiner als oder gleich 3,6 g/cm3 auf. Damit sind die aus Ihnen gefertigten
optischen Elemente und/oder optischen Komponenten aufgrund ihrer
relativ zu bleihaltigen Pendants gesehen geringen trägen Masse
besonders für
mobile/bewegliche Einheiten geeignet.
Durch
die erfindungsgemäßen Gläser wurde
eine derartige Einstellung von optischer Lage, Viskositätstemperaturprofil
und Verarbeitungstemperaturen erreicht, dass eine hochspezifizierte
endgeometrienahe Heißformgebung
auch mit empfindlichen Präzisionsmaschinen
gewährleistet
ist. Zudem wurde eine Korrelation von Kristallisationsstabilität und Viskositätstemperaturprofil
realisiert, so dass eine weitere thermische Behandlung, wie Pressen,
bzw. Wiederverpressen oder Ionenaustauschprozesse, der Gläser ohne
weiteres möglich
ist.
Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung der erfindungsgemäßen Gläser für die Applikationsbereiche
Abbildung, Sensorik, Mikroskopie, Medizintechnik, digitale Projektion,
Telekommunikation, optische Nachrichtentechnik/Informationsübertragung,
Optik/Beleuchtung im Sektor Automotive, Photolithographie, Stepper,
Excimerlaser, Wafer, Computerchips, sowie integrierte Schaltungen
und elektronische Geräte,
die solche Schaltungen und Chips enthalten.
Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner optische Elemente, welche
das erfindungsgemäße Glas
umfassen. Optische Elemente können
dabei insbesondere Linsen, Prismen, Lichtleitstäbe, Arrays, optische Faser,
Gradientenbauteile, optische Fenster und Kompaktbauteile sein. Der
Begriff „optisches
Element" umfasst dabei
erfindungsgemäß auch Vorformen
bzw. Preformen eines solchen optischen Elements, wie beispielsweise
Gobs, Precision Gobs und ähnliches.
Weiter
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines optischen
Elements, umfassend den Schritt:
- – Blankpressen
des erfindungsgemäßen optischen
Glases.
Weiter
betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen optischen Elements
zur Herstellung optischer Bauteile, bzw. optischer Komponenten,
für beispielsweise
die Sensorik, Mikroskopie, Medizintechnik, Digitale Projektion,
Telekommunikation, Optische Nachrichtentechnik/Informationsübertragung,
Optik/Beleuchtung im Sektor Automotive, Photolithographie, Stepper,
Excimerlaser, Wafer, Computerchips, sowie integrierte Schaltungen
und elektronische Geräte,
die solche Schaltungen und Chips enthalten.
Weiter
betrifft die Erfindung optische Bauteile, bzw. optische Komponenten,
für beispielsweise
die Abbildung, Sensorik, Mikroskopie, Medizintechnik, Digitale Projektion,
Telekommunikation, Optische Nachrichtentechnik/Informationsübertragung,
Optik/Beleuchtung im Sektor Automotive, Photolithographie, Stepper,
Excimerlaser, Wafer, Computerchips, sowie integrierte Schaltungen und
elektronische Geräte,
die solche Schaltungen und Chips enthalten, umfassend vorstehend
genannte optische Elemente.