DE1596864B1 - Fluoridfreies optisches flintglas mit relativ niedrigen brechwerten und relativ hoher dispersion und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Fluoridfreies optisches flintglas mit relativ niedrigen brechwerten und relativ hoher dispersion und verfahren zu seiner herstellung

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DE1596864B1 DE19671596864 DE1596864A DE1596864B1 DE 1596864 B1 DE1596864 B1 DE 1596864B1 DE 19671596864 DE19671596864 DE 19671596864 DE 1596864 A DE1596864 A DE 1596864A DE 1596864 B1 DE1596864 B1 DE 1596864B1
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein fluoridfreies optisches Flintglas mit relativ niedrigen Brechwerten und relativ hoher Dispersion und auf ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Zur Herstellung von Linsensystemen guter Korrektür sind neben Krongläsern Flintgläser erwünscht, die bei relativ niedrigen Brechwerten eine Dispersion besitzen, die über die der herkömmlichen Flintgläser hinausgeht. Gläser dieser Art, die als Tiefflinte bezeichnet werden, enthalten mehr oder minder große Mengen an Titanoxid, welches in besonders starkem Maße zur Erhöhung der Dispersion beiträgt. Titanoxidhaltige Flintgläser sind bereits .bekannt, und zwar sowohl auf Phosphat- als auch auf Silikatbasis. Mit titanoxidhaltigen Phosphatgläsern lassen sich im allgemeinen extremere optische Werte erreichen in bezug auf hohe Dispersion bei möglichst geringer Lichtbrechnung. Als Beispiel seien die :in der deutschen Patentschrift 939 531 angeführten Gläser genannt.
Das Erschmelzen solcher Gläser für Produktionszwecke ist jedoch wegen der relativ geringen Kristallisationsstabilität schwierig und umständlich. Tiefflinte auf Silikatbasis, die im allgemeinen auf dem bekannten Dreistoffsystem SiO2 — Na2O — TiO2 basieren, zeigen optische Werte, die von denen der herkömmlichen Flintgläser auf Bleisilikatbasis nur wenig verschieden sind. Zusatz von Fluorid kann die optischen Werte verbessern, wie die deutsche Patentschrift 973 350 zeigt. Der Stand der Technik ermöglicht zwar die Herstellung fluoridhaltiger optischer Gläser, es muß aber von der Tatsache ausgegangen werden, daß der Herstellungsprozeß solcher Gläser aufwendig und damit kostspielig ist. Insbesondere hat es sich ergeben, daß die bekannten Gläser eine ausgesprochene Kristallisationsneigung zeigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein optisches Flintglas mit relativ niedrigen Brechwerten und relativ hoher Dispersion, welches fluoridfrei ist, sich durch geringen Aufwand bei der Herstellung auszeichnet und insbesondere eine geringe Kristallisationsneigung zeigt.
Das optische Flintglas gemäß der Erfindung besteht in Gewichtsprozent aus 25 bis 70% SiO2, 4 bis 35% K2O, 4 bis 45 % TiO2 und 3 bis 48 % Sb2O3, wobei der Mindestgehalt an TiO2 + Sb2O3 20 Gewichtsprozent beträgt.
Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß die Kristallisationstendenz bei gemeinsamer Anwesenheit von TiO2 + Sb2O3 verhindert wird, wobei die wesentlichen optischen Werte aufrechterhalten bleiben.
Es ist zwar bekannt, auch Sb2O5 in optischen Gläsern zu verwenden, jedoch nur in geringen Mengen.
Je nach den Anteilen an K2O verschieben sich die Maximalmengen der übrigen Komponenten etwas, wobei der Anteil an TiO2 begrenzt wird durch das Gebiet beginnender Kristallisation und der Anteil an Sb2O3 durch die zunehmende Gelb-Braun-Färbung, die schließlich eine Verwendung der Gläser für optische Zwecke nicht mehr zuläßt.
Hiernach betragen bei einem K2O-Gehalt bis zu 15 Gewichtsprozent die maximalen Anteile an TiO8 35 Gewichtsprozent, an Sb2O3 48 Gewichtsprozent.
Bei einem K2O-Gehalt oberhalb 15 Gewichtsprozent betragen die maximalen Anteile an TiO2 45 Gewichtsprozent und an Sb2O3 38 Gewichtsprozent.
K2O läßt sich ganz oder teilweise durch Na2O ersetzen, wobei jedoch die erhaltenen optischen Werte weniger extrem sind. Zudem können Farbe und Kristallisation der Gläser ungünstig beeinflußt werden.
Zum Variieren des Bereichs der optischen Werte innerhalb relativ weiter Grenzen eignet sich PbO, dessen Gehalt bis 42 Gewichtsprozent betragen kann. Insbesondere lassen sich hierdurch Erhöhungen der Dispersion bei vermindertem TiO2-Gehalt erreichen.
Zum Variieren des Bereichs der optischen Werte innerhalb kleiner Grenzen eignen sich vor allem MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO, CdO, B2O3 Al2O3, As2O3, Nb2O5, Ta2O5 und WO3 einzeln oder in Mischung in Mengen bis zu 8 Gewichtsprozent.
Gläser mit hohen TiO2- bzw. Sb2O3-Gehalten können eine unerwünschte starke gelbe oder braune Farbe zeigen. Die Intensität dieser Farbe läßt sich deutlich verringern durch die Zugabe oxydierender Substanzen während des Erschmelzens, beispielsweise durch die Zugabe von Natriumarsenat.
Auch Einleiten von Sauerstoff oder anderen oxydierenden Gasen während des Schmelzens wirkt sich farbverbessernd aus.
Ausführungsbeispiel
1000 g Gemenge, enthaltend 570 g SiO2,140 g TiO2, 190 g Sb2O3, 100 g K2O (als K2CO3 einzulegen) und 5 g Na2HAsO4, werden in einem keramischen Tiegel bei einer Temperatur von etwa 146O0C in einem elektrisch- oder gasbeheizten Ofen eingelegt und nach dem Aufschmelzen 1 Stunde bei 1500° C geläutert. Anschließend wird das Glas etwa 1 Stunde gerührt. Hierbei läßt man den Ofen auf 1460° C abkühlen. Der Guß erfolgt bei 1440°C in eine vorgewärmte Eisenform. Anschließend wird das Glas in einem Kühlofen, der sich auf einer Temperatur von 550° C befindet, überführt und mit einer Geschwindigkeit von etwa 7°C/Stunde auf Zimmertemperatur abgekühlt.
Die Tabelle gibt Beispiele der Gläser gemäß der Erfindung in Gewichtsprozent an.
Diese Gläser zeigen sowohl eine gute Wetter- als auch Säurefestigkeit.
K2O .
Sb2O3
SiO2 .
TiO2 .
ν α ■■■
7,0
40,0
40,0
13,0
1,6984
27,02
7,0 25,0 48,0 20,0
1,6976 26,53
7,0 35,0 53,0
5,0
1,6312 33,25
1,6229
32,01
10,0
3,0
53,0
34,0
1,6831
26,61
10,0 40,0
28,0
22,0
1,7590 24,16
10,0 24,0 46,0 20,0
1,6780 28,28
10 11
12
13
14
K2O . Sb2O3 SiO2 . TiO2 .
19,0
3,0
33,0
45,0
1,7603 23,95
20,0 38,0 31,0 11,0
1,6975 28,57
20.0
8,0
39,0
33,0
1,7072 27,18
1,6436
32,86
25,0
10,0
25,0
40,0
1,7580
24,68
25,0
20,0
30,0
25,0
1,6863
29,44
35,0 10,0 30,0 25,0
1,6456 33,51
15
16
17
19
20
21
K2O .. Sb2O3 . SiOa .. TiO2 .. PbO .. B2O3 .. P2O5 ..
Na2O . As2O3 . MgO.. WO3.. Al2O3 .
Nb2O5 CaO .. Ta2O5 . CdO .. ZnO ..
10,0 50,0 21,0
19,0
1,6370 34,18
4,8 14,3 38,1
4,8 38,0
1,7053 28,65
4,8 33,3 42,8
4,8 14,3
1,6733 30,21
1,6121
33,90
10,0
18,0
54,0
13,0
5,0
1,6282
32,91
10,0
18,0
54,0
13,0
5,0
1,6321
32,95
10,0 18,0 54,0 13,0
5,0
1,6288 32,91
22
23
24
26
27
28
29
K2O.. Sb2O3 SiO2 .. TiO2 PbO .. B2O3.. P2O5 .
Na2O. As2O3. MgO . WO3.. Al2O3
Nb2O5 CaO . Ta2O5. CdO . ZnO .
10,0 18,0 54,0 13,0
5,0
1,6376 32,21
10,0 18,0 54,0 13,0
5,0
1,6306 33,08

Claims (9)

Patentansprüche: 10,0 18,0 54,0 13,0 5,0 1,6246 33,86 12,0 55,0 21,0 4,0 1,6357 32,49
1. Fluoridfreies optisches Flintglas mit relativ niedrigen Brech werten und relativ hoher Dispersion, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 25 bis 70 Gewichtsprozent SiO2, 4 bis 35 Gewichts-9,0
11,0
54,0
20,0
6,0
1,6505
32,36
14,0
10,0
52,0
18,0
6,0
1,6454
32,51
8,0
10,0
52,0
14,0
8,0
4,0
4,0
1,6397
31,80
27,0
3,0
28,0
40,0
2,0
1,7252 26,33
prozent K2O, 4 bis 45 Gewichtsprozent TiO2 und bis 48 Gewichtsprozent Sb2O3 besteht, wobei der Mindestgehalt an TiO2 + Sb2O3 20 Gewichtsprozent beträgt.
2. Optisches Flintglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem K2O-Gehalt bis zu
15 Gewichtsprozent die maximalen Anteile an TiO2 35 Gewichtsprozent und an Sb2O3 48 Gewichtsprozent betragen.
3. Optisches Flintglas nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem K2O-Gehalt oberhalb 15 Gewichtsprozent die maximalen Anteile an TiO2 45 Gewichtsprozent und an Sb2O3 38 Gewichtsprozent betragen.
4. Optisches Flintglas nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß K3O ganz oder teilweise durch Na2O ersetzt ist.
5. Optisches Flintglas nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Zusatz von PbO bis zu 42 Gewichtsprozent.
6. Optisches Flintglas nach den Ansprüchen 1
bis 5, gekennzeichnet durch Zusätze an MgO, CaO, SrO, BaO3 ZnO, CdO, B2O3, Al2O3, As2O3, Nb2O5, Ta2O5 und WO3 bis zu 8 Gewichtsprozent.
7. Verfahren zum Herstellen von optischen Flintgläsern nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemenge bzw. der Schmelze oxydierende Substanzen zugegeben werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als. oxydierende Substanz Na2HAsO1 dem Gemenge zugegeben wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß während des Schmelzprozesses Sauerstoff oder andere oxydierende Gase in die Schmelze eingeleitet werden.
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