DE1292807B - Optical glass - Google Patents
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- DE1292807B DE1292807B DEL40923A DEL0040923A DE1292807B DE 1292807 B DE1292807 B DE 1292807B DE L40923 A DEL40923 A DE L40923A DE L0040923 A DEL0040923 A DE L0040923A DE 1292807 B DE1292807 B DE 1292807B
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Description
Gegenstand vorliegender Erfindung sind Flintgläser hoher Dispersion.The present invention relates to high-dispersion flint glasses.
Die Flintgläser enthalten hohe Anteile an Titandioxid und Alkalioxiden. Als Glasbildner sind Kieselsäure und Borsäure nebeneinander verwendet.The flint glasses contain high levels of titanium dioxide and alkali oxides. Silicic acids are used as glass formers and boric acid are used side by side.
Optische Gläser mit einem Titandioxidanteil und Kieselsäure als Glasbildner sind an sich bekannt, jedoch liegt dabei der Anteil an Titandioxid im allgemeinen nicht .über 10 Gewichtsprozent, da diese Gläser bei größeren Anteilen bereits stark gelb gefärbt sind.Optical glasses with a titanium dioxide content and silica as glass former are known per se, however the proportion of titanium dioxide is generally not .above 10 percent by weight, as this Glasses with larger proportions are already colored strongly yellow.
Ferner sind Gläser bekannt, bei denen als Glasbildner Borsäure verwendet ist und die neben Titandioxid Alkalioxid enthalten. Allerdings lassen sich diese Gläser nicht in größeren Stücken erschmelzen, da sie sehr leicht auskristallisieren. Man hat dieses Glas daher in Form von Glaskügelchen als Reflektormaterial für Verkehrszeichen u. ä. verwendet.Furthermore, glasses are known in which boric acid is used as the glass former and which, in addition to titanium dioxide, are used Contain alkali oxide. However, these glasses cannot be melted in larger pieces, because they crystallize out very easily. This glass is therefore used in the form of glass beads as a reflector material used for traffic signs and the like.
Ferner sind titandioxidhaltige Gläser bekannt, die als Glasbildner Kieselsäure und Borsäure enthalten. Diese Gläser sind jedoch infolge ihres geringen Alkaligehaltes außerordentlich stark gefärbt und daher für optische Zwecke im allgemeinen nicht verwendbar.Furthermore, glasses containing titanium dioxide are known which contain silica and boric acid as glass formers. However, due to their low alkali content, these glasses are extremely strongly colored and therefore generally not usable for optical purposes.
Schließlich ist bereits das SystemAfter all, the system is already there
Na2O-B2O3-SiO2-TiO2 Na 2 OB 2 O 3 -SiO 2 -TiO 2
beschrieben worden. In diesem System dient das TiO2 als Trübungsmittel zur Herstellung von Emails. Dabei sind auch schon relativ hohe Anteile TiO2 verwendet worden, jedoch konnte aus dieser Veröffentlichung kein Hinweis auf die Herstellung optischer Gläser entnommen werden.has been described. In this system, the TiO 2 serves as an opacifier for the production of enamels. Relatively high proportions of TiO 2 have already been used, but this publication did not provide any indication of the production of optical glasses.
Eine Nachprüfung dieses Systems hat jedoch er-f geben, daß sich ausgezeichnete optische Flintgläser aus diesem System aufbauen lassen. Erfindungsgemäß sind die Gläser aus einem Gemenge erschmolzen, das aus 27 bis 37 Gewichtsprozent SiO2+ B2O3, 20 bis 40 Gewichtsprozent TiO2 und 30 bis 50 Gewichtsprozent Oxiden von Li, Na, K, Rb, Cs besteht und bei dem das Molverhältnis SiO2 zu B2O3 zwischen 1,5 und 6, vorzugsweise zwischen 2 und 3, und das Molverhältnis TiO2 zu Alkalioxid zwischen 0,5 und 2,2 liegt und bei demHowever, a review of this system has shown that excellent flint optical glasses can be constructed from this system. According to the invention, the glasses are melted from a mixture consisting of 27 to 37 percent by weight SiO 2 + B 2 O 3 , 20 to 40 percent by weight TiO 2 and 30 to 50 percent by weight oxides of Li, Na, K, Rb, Cs and in which the The molar ratio of SiO 2 to B 2 O 3 is between 1.5 and 6, preferably between 2 and 3, and the molar ratio of TiO 2 to alkali oxide is between 0.5 and 2.2 and at which
a) die 15 Gewichtsprozent übersteigende Menge des Glasbildnergemisches SiO2 + B2O3 durch PbO und/oder Sb2O3 unda) the amount of glass former mixture SiO 2 + B 2 O 3 exceeding 15 percent by weight by PbO and / or Sb 2 O 3 and
b) die 20 Gewichtsprozent übersteigende Menge an Alkalioxiden durch höchstens 25 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Oxide des Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd und Zrb) the amount of alkali oxides exceeding 20 percent by weight by a maximum of 25 percent by weight one or more oxides of Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd and Zr
ersetzt sein können.can be replaced.
Zur Variation der optischen Werte dieser Gläser kann dem Schmelzansatz eines der folgenden Oxide, vorzugsweise in Form einer Alkali- oder Erdalkaliverbindung, zugesetzt sein: Bi2O3 O bis 20 Gewichtsprozent, TeO2 O bis 7,5 Gewichtsprozent, WO3 O bis 10 Gewichtsprozent, MoO3 O bis 10 Gewichtsprozent.To vary the optical values of these glasses, one of the following oxides, preferably in the form of an alkali or alkaline earth compound, can be added to the melt: Bi 2 O 3 O to 20 percent by weight, TeO 2 O to 7.5 percent by weight, WO 3 O to 10 Percent by weight, MoO 3 O to 10 percent by weight.
Zur chemischen Stabilisierung kann dem Schmelzansatz bis zu 3,5 Gewichtsprozent Al2O3 zugefügt sein. Die Gläser nach der Erfindung haben eine wesentlich geringere Dichte als die bekannten Bleisilikatglaser mit gleichen optischen Werten. Das macht sich besonders bei der Verwendung in großen optischen Systemen vorteilhaft bemerkbar. Darüber hinaus sind diese Gläser durch ihr geringes Gewicht auch außerordentlich preiswert. Up to 3.5 percent by weight of Al 2 O 3 can be added to the melt for chemical stabilization. The glasses according to the invention have a significantly lower density than the known lead silicate glasses with the same optical values. This is particularly noticeable when used in large optical systems. In addition, these glasses are extremely inexpensive due to their low weight.
ίο Die Gläser nach der Erfindung weisen zum Teil auch noch kleinere Dispersionswerte auf als die bekannten optischen Flintgläser, was in vielen Fällen für die Erstellung optischer Systeme von Vorteil ist. In der Zeichnung ist der Bereich der bekannten Flint- und Schwerflintgläser schraffiert gezeichnet. In dieser Zeichnung sind die meisten in den folgenden Tabellen beschriebenen Gläser nach ihrer optischen Lage angegeben. Zur Kennzeichnung ist dabei die in den Tabellen angegebene Schmelznummer verwendet worden.ίο The glasses according to the invention have some even smaller dispersion values than the known optical flint glasses, which in many cases for the creation of optical systems is advantageous. In the drawing, the area is known Flint and heavy flint glasses drawn with hatching. In this drawing, most of them are in the following The glasses described in the tables are given according to their optical position. The in The melt number given in the tables has been used.
In der Tabelle 1 sind einige Beispiele für Gläser angegeben, die nur aus dem SystemTable 1 gives some examples of glasses that are only from the system
SiO2-B2O3-TiO2-AlkalioxidSiO 2 -B 2 O 3 -TiO 2 alkali oxide
bestehen. Es zeigt sich dabei, daß mit steigendem Molekulargewicht des Alkalioxids ein Anstieg des
Brechungsindex und ein Absinken des Dispersionswertes verbunden sind.
In der Tabelle 2 sind einige Beispiele für Gläser angegeben, in denen das Alkalioxid teilweise durch
Erdalkalioxid ersetzt ist. Insbesondere durch die Verwendung von Bariumoxid läßt sich leicht eine erhebliche
Erhöhung des Brechungsindex erreichen, ohne daß der Dispersionswert entsprechend absinkt.exist. It is found here that an increase in the refractive index and a decrease in the dispersion value are associated with an increasing molecular weight of the alkali oxide.
Table 2 gives some examples of glasses in which the alkali oxide is partially replaced by alkaline earth oxide. By using barium oxide in particular, a considerable increase in the refractive index can easily be achieved without the dispersion value correspondingly decreasing.
In der Tabelle 3 sind Beispiele gezeigt, bei denen das Alkalioxid teilweise durch Zinkoxid und/oder Zirkonoxid und/oder Erdalkalioxid ersetzt ist.In Table 3 examples are shown in which the alkali oxide partially by zinc oxide and / or Zirconium oxide and / or alkaline earth oxide is replaced.
Die Tabelle 4 zeigt die Wirkung des Einsatzes von Bi2O3, TeO2, WO3 und MoO3.Table 4 shows the effect of using Bi 2 O 3 , TeO 2 , WO 3 and MoO 3 .
In der Tabelle 5 ist die Auswirkung des teilweisen Ersatzes der Glasbildner durch PbO oder Sb2O3 gezeigt. Table 5 shows the effect of partially replacing the glass formers with PbO or Sb 2 O 3 .
In der Tabelle 6 sind schließlich zwei Beispiele angegeben, bei denen zur chemischen Stabilisierung Aluminiumoxid verwendet worden ist.Finally, in Table 6, two examples are given, in which for chemical stabilization Alumina has been used.
Die Gläser nach der Erfindung weisen auch eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit auf. In der
Tabelle 7 sind einige handelsübliche Gläser und einige Gläser aus den vorstehenden Tabellen zusammengestellt
mit den Ergebnissen der Untersuchung der chemischen Beständigkeit nach dem Verfahren
von H. B r e d ο w (Glas-Email-Keramo-Technik Bd. 10 [1959], H. 8, S. 297 bis 299).
Um auch einen Überblick über die Dichten der Flintgläser nach der Erfindung zu geben, ist die
Tabelle 8 beigefügt, in der für die Handelsgläser, die bereits in der Tabelle 7 genannt worden sind, die
Dichte in g/cm3 aufgeführt ist.The glasses according to the invention also have excellent chemical resistance. In Table 7 some commercially available glasses and some glasses from the tables above are compiled with the results of the investigation of the chemical resistance according to the method of H. B red o w (Glas-Email-Keramo-Technik Vol. 10 [1959], H . 8, pp. 297 to 299).
In order to also give an overview of the densities of the flint glasses according to the invention, Table 8 is attached, in which the density in g / cm 3 is listed for the commercial glasses that have already been mentioned in Table 7.
Tabelle 1 GewichtsprozentTable 1 percent by weight
7Enamel
7th
12number
12th
10,025.0
10.0
10,020.0
10.0
10,020.0
10.0
10,020.0
10.0
10,020.0
10.0
Fortsetzungcontinuation
Schmelznummer 7 12Enamel number 7 12
1313th
TiO2 . Na2O K2O . Rb2O. Cs2O . ne.... >·„ TiO 2 . Na 2 OK 2 O. Rb 2 O. Cs 2 O. n e .... > · "
30,0 35,030.0 35.0
1,6655 31,11.6655 31.1
35,0 35,035.0 35.0
1,6764 30,61.6764 30.6
30,0
40,030.0
40.0
1,6607 30,71.6607 30.7
39,5 30,539.5 30.5
1,7222 26,71.7222 26.7
35,0 25,035.0 25.0
10,0'10.0 '
1,7092 28,31.7092 28.3
35,0 25,035.0 25.0
10,0 1,7246 27,510.0 1.7246 27.5
Tabelle 2 GewichtsprozentTable 2 percent by weight
SchmelznummerEnamel number
1515th
1818th
2020th
2222nd
2424
2626th
SiO2 . B2O3 . TiO2 . Na2O K2O . MgO. CaO . SrO .. BaO .SiO 2 . B 2 O 3 . TiO 2 . Na 2 OK 2 O. MgO. CaO. SrO .. BaO.
20,0 10,0 25,020.0 10.0 25.0
35,0 10,035.0 10.0
1,65101.6510
35,435.4
20,0 10,0 20,0 25,020.0 10.0 20.0 25.0
5,05.0
20,020.0
1,6672 34,11.6672 34.1
20,0 10,0 25,0 35,020.0 10.0 25.0 35.0
5,05.0
5,0 1,65795.0 1.6579
32,732.7
20,0 10,0 25,0 35,020.0 10.0 25.0 35.0
5,0 5,05.0 5.0
1,6568 32,61.6568 32.6
20",0 10,0 25,0 40,020 ", 0 10.0 25.0 40.0
20,0 10,0 25,0 30,020.0 10.0 25.0 30.0
5,05.0
1,6443 33,31.6443 33.3
15,0 1,675015.0 1.6750
32,132.1
20,0 10,0 35,020.0 10.0 35.0
30,030.0
5,05.0
1,7176 27,91.7176 27.9
Tabelle 3 GewichtsprozentTable 3 percent by weight
20,0 10,0 35,020.0 10.0 35.0
20,020.0
15,0 1,7519 26,7515.0 1.7519 26.75
SchmelznummerEnamel number
2727
3030th
3131
3939
4040
4343
SiO2 . B2O3 . TiO2 . Na2O K2O . BaO . ZnO . ZrO2 .SiO 2 . B 2 O 3 . TiO 2 . Na 2 OK 2 O. BaO. ZnO. ZrO 2 .
I1, I 1 ,
20,0 10,0 25,020.0 10.0 25.0
35,0 10,035.0 10.0
1,6451 33,71.6451 33.7
20,0 10,0 35,0 30,020.0 10.0 35.0 30.0
5,05.0
1,72011.7201
27,527.5
18,318.3
9,29.2
35,035.0
27,5 10,027.5 10.0
1,7242 26,61.7242 26.6
20,0 10,0 25,0 35,020.0 10.0 25.0 35.0
5,0 5,05.0 5.0
1,6574 32,11.6574 32.1
1,6761 33,61.6761 33.6
20,0 10,020.0 10.0
32,5 30,032.5 30.0
7,57.5
1,7250 27,81.7250 27.8
20,0 10,0 32,520.0 10.0 32.5
20,0 15,020.0 15.0
2,52.5
1,7464 27,41.7464 27.4
25,025.0
5,05.0
25,025.0
27,527.5
12,512.5
5,05.0
1,7014 29,71.7014 29.7
Tabelle 4 GewichtsprozentTable 4 percent by weight
4747
SchmelznummerEnamel number
4848
5454
5555
5656
SiO, B2O3 TiO2 K2OSiO, B 2 O 3 TiO 2 K 2 O
20,0 10,0 30,0 35,020.0 10.0 30.0 35.0
19,619.6
9,89.8
29,429.4
36,336.3
20,0 10,0 30,0 34,420.0 10.0 30.0 34.4
19,419.4
9,79.7
29,229.2
35,535.5
18,618.6
9,39.3
28,028.0
37,437.4
Fortsetzungcontinuation
4747
4848
Bi2O3....
TeO2 ....
WO3 ....
MoO3 ...
NaBiO3..
Na2WO4 .
Na2MoO4
ne Bi 2 O 3 ....
TeO 2 ....
WHERE 3 ....
MoO 3 ...
NaBiO 3 ..
Na 2 WO 4 .
Na 2 MoO 4
n e
I', I ',
5,05.0
1,6658 31,451.6658 31.45
10,010.0
1,6972 28,8 6,71.6972 28.8 6.7
1,6422 33,71.6422 33.7
Tabelle GewichtsprozentTable weight percent
SiO2.SiO 2 .
B2O3 B 2 O 3
TiO2 TiO 2
K2O.K 2 O.
PbO.PbO.
Sb2O3 Sb 2 O 3
ne ...n e ...
12,0
1,6357
34,9512.0
1.6357
34.95
Tabelle 6 GewichtsprozentTable 6 percent by weight
SiO2.SiO 2 .
B2O3 B 2 O 3
TiO2 TiO 2
Na2ONa 2 O
K2O.K 2 O.
Al2O3 Al 2 O 3
It1. ... It 1 . ...
SchmelznummerEnamel number
20,0
10,0
28,0
40,020.0
10.0
28.0
40.0
2,02.0
1,6475 31,71.6475 31.7
6363
20,0 10,0 33,520.0 10.0 33.5
33,033.0
3,53.5
1,6803 29,61.6803 29.6
Tabelle 7
Chemische BeständigkeitTable 7
Chemical resistance
Bezeichnung des GlasesName of the glass
Rückstand in mg beiResidue in mg at
n/10-HNO3 n / 10 ENT 3
Stand. AcetatStand. Acetate
Handelsübliche GläserCommercial glasses
Nr. 1 number 1
Nr. 2 No. 2
Nr. 3 No. 3
Ms/Br57 Ms / Br57
Ms/Br59 Ms / Br59
Sp 4/3 Sp 4/3
Sp 2/63 Sp 2/63
1,6522 1,6942 1,7617 1,6655 1,7014 1,7222 1,7464 33,6
30,91.6522 1.6942 1.7617 1.6655 1.7014 1.7222 1.7464 33.6
30.9
27,3
31,1
29,7
26,7
27,427.3
31.1
29.7
26.7
27.4
47
30
248
95
21
16
2747
30th
248
95
21
16
27
4444
44 112 12844 112 128
43 043 0
2020th
Tabelle Dichte der neuen FlintgläserTable density of the new flint glasses
Bezeichnung des GlasesName of the glass
Handelsübliche GläserCommercial glasses
Nr. 1 number 1
Nr. 2 No. 2
Nr. 3 No. 3
Schmelznummer 2 Melt number 2
Schmelznummer 43 ...Melt number 43 ...
Schmelznummer 12 Melt number 12
Schmelznummer 40 ....Melt number 40 ....
g/cm3 g / cm 3
3,863.86
4,214.21
4,794.79
Es hat sich gezeigt, daß die Gläser nach der Erfindung auch mit hohem Titandioxidgehalt sehr farbarm aus Quarzglasgefäßen erschmolzen werden können. Dabei kann man das stets unvermeidliche Inlösunggehen von Kieselsäure aus dem Gefäß in die Schmelzen bei großen Gefäßen praktisch vernachlässigen; bei kleineren Gefäßen oder kleinen Tiegeln ist es zweckmäßig, die durch dies Inlösunggehen bewirkte Vergrößerung des Kieselsäuregehaltes durch Vorversuche zu. berücksichtigen.It has been shown that the glasses according to the invention are very poor in color, even with a high titanium dioxide content can be melted from quartz glass vessels. In doing so, one can go into the always inevitable dissolution practically neglect of silica from the vessel into the melt in the case of large vessels; In the case of smaller vessels or small crucibles, it is advisable to dissolve them through this brought about an increase in the silica content through preliminary tests. consider.
Als Beispiel für die Schmelzführung dieser hochtitanhahigen Flintgläser in Platingefäßen mögen folgende Angaben dienen:The following are an example of how these high-titanium flint glasses are melted in platinum vessels Information is used:
Der Rohstoffeinwaage von 2,5 kg, auf Oxide berechnet, gibt man 0,5 g TeO2 zu und mischt gutThe raw material weight of 2.5 kg, calculated on oxides, is added 0.5 g of TeO 2 and mixed well
durch. Das Gemenge wird in einen auf 1200 C gehei/ten Platintiegel eingesetzt. Nach etwa 60 Minuten ist das Gemenge eingeschmolzen. Danach wird die Temperatur auf 1300 bis 1350" C erhöht und mindestens 15 Minuten lang unter stetem Rühren gehalten. Anschließend wird die Temperatur auf 1100 bis 1150 C abgesenkt und die Schmelze unter stetigem Rühren etwa 30 Minuten lang gehalten. Alsdann wird auf etwa 980 C heruntergerührt und die Schmelze in angewärmte Stahlformen abgegossen.by. The mixture is called in one of 1200 C. Platinum crucible inserted. After about 60 minutes the mixture has melted. After that, the Temperature increased to 1300 to 1350 "C and at least Maintained with constant stirring for 15 minutes. The temperature is then lowered to 1100 to 1150 C and the melt under constant Stirring held for about 30 minutes. The mixture is then stirred down to about 980 C and the melt poured into warmed steel molds.
Die Zugabe von Telluroxid bewirkt eine bessere Löslichkeit der Schmelzeinlage und verhindert ein »Ankrusten« am Platintiegel. Die Mindesttemperatur von 1300 C ist notwendig, um die Schmelzeinlage gut zu homogenisieren. Die Verweilzeit von mindestens 30 Minuten bei einer Temperatur von 1100 bis 1150 C ist unbedingt einzuhalten, da dadurch die Schmelze »entfärbt« wird. Andernfalls besteht die Gefahr, daß durch den hohen Titandioxidanteil durch Umwandlung in eine andere Oxydationsstufe die Gläser braun bis fast schwarz gefärbt sind. Bei größeren Einwaagen ist die Verweilzeit bei etwa 1150 C entsprechend zu verlängern. Bei einer Rohstoffeinwaage von etwa 50 kg werden dafür etwa 2 bis 3 Stunden benötigt. Beim Tempern der Gläser ist zu berücksichtigen, daß diese titandioxidhaltigen Gläser einen relativ hohen Anstieg des Brechungsindex von bis zu 5 Einheiten der 3. Dezimalen erfahren können.The addition of tellurium oxide causes a better solubility of the enamel insert and prevents a "Crusts" on the platinum crucible. The minimum temperature of 1300 C is necessary for the melting insert easy to homogenize. The residence time of at least 30 minutes at a temperature of 1100 up to 1150 C must be strictly adhered to, as this results in the Melt is "decolorized". Otherwise there is a risk that due to the high titanium dioxide content through Conversion into another oxidation level the glasses are colored brown to almost black. With larger ones Weighing in, the dwell time at around 1150 C should be extended accordingly. With a raw material weight of around 50 kg, this takes around 2 to 3 hours. When tempering the glasses, it is important to that these titanium dioxide-containing glasses have a relatively high increase in the refractive index of up to 5 units of the 3rd decimal point.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEL40923A DE1292807B (en) | 1962-01-11 | 1962-01-11 | Optical glass |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEL40923A DE1292807B (en) | 1962-01-11 | 1962-01-11 | Optical glass |
DEL0049674 | 1965-01-08 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1292807B true DE1292807B (en) | 1969-04-17 |
Family
ID=25985498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE596513C (en) * | 1930-11-05 | 1934-05-03 | Jenaer Glaswerk Schott & Gen | Optical glass with a refractive index over 1.60 |
US2933458A (en) * | 1955-12-19 | 1960-04-19 | Diamond Alkali Co | Electrically conductive glass composition containing suboxides of titanium and method of making the same |
-
1962
- 1962-01-11 DE DEL40923A patent/DE1292807B/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE596513C (en) * | 1930-11-05 | 1934-05-03 | Jenaer Glaswerk Schott & Gen | Optical glass with a refractive index over 1.60 |
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