DE2626541A1 - Optische flintglaeser geringer dichte - Google Patents

Optische flintglaeser geringer dichte

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DE2626541A1
DE2626541A1 DE19762626541 DE2626541A DE2626541A1 DE 2626541 A1 DE2626541 A1 DE 2626541A1 DE 19762626541 DE19762626541 DE 19762626541 DE 2626541 A DE2626541 A DE 2626541A DE 2626541 A1 DE2626541 A1 DE 2626541A1
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Norbert Meinert
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
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Description

Die Erfindung betrifft optische Flintgläser mit Brechwerten 1,68 kleiner/gleich n[tief e] kleiner/gleich 1.71, Abbe-Zahlen 37 kleiner/gleich kleines Gamma[tief e] kleiner/gleich 41 und einem spezifischen Gewicht s kleiner/gleich 3,2 g/cm[hoch 3].
Handelsübliche optische Gläser dieser optischen Lage sind die sogenannten Barytschwerflinte. Wegen ihres hohen BaO-Anteils haben sie ein spezifisches Gewicht, das bestenfalls bei etwa 4,0 g/cm[hoch 3] liegt. Solche Gläser sind aus der DT-PS 1 260 712 bekannt.
Andererseits sind aus der DT-PS 1 292 807 auch hochbrechende optische Gläser mit einem spezifischen Gewicht von etwa 3,0 g/cm[hoch 3] bekannt. Diese weisen jedoch einen sehr hohen TiO[tief 2]-Anteil auf, so daß sie eine relativ große Dispersion, d.h. eine Abbe-Zahl von etwa kleines Gamma[tief e] = 30 besitzen.
Eine Verbesserung des Korrektionszustandes und der Lichtstärke moderner Fotoobjektive läßt sich heute häufig nur noch durch eine Erhöhung der Anzahl der Linsen und durch weitere Vergrößerung der Linsendurchmesser erzielen, so daß dem Glasgewicht eine immer größere Bedeutung zukommt.
Die bei den bekannten Gläsern mit der Verringerung des spezifischen Gewichtes einhergehende Erhöhung der Farbzerstreuung ist für die Berechnung eines guten Korrektionszustandes der Objektive jedoch ein wesentlicher Nachteil.
Vergleichbare Probleme bestehen bei Brillengläsern, bei denen bei höheren Dioptriewerten die Gläser sehr dick und damit schwer werden. Der Übergang zu hochbrechenden Gläsern, die dünnere Linsen erlauben würden, scheitert jedoch an der dann stärker ins Gewicht fallenden Farbzerstreuung. Aus der DT-PS 808 754 sind bereits Brillengläser bekannt, die zwar eine geringe Farbzerstreuung aufweisen, deren Brechwerte aber noch im mittleren Bereich liegen und die in ihrer Mehrzahl noch einen erheblichen BaO-Anteil aufweisen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hochbrechende optische Gläser mit geringer Dispersion (große Abbe-Zahl) und geringem spezifischem Gewicht zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit optischen Flintgläsern mit Brechwerten 1.68 kleiner/gleich n[tief e] kleiner/gleich 1.71, Abbe-Zahlen 37 kleiner/gleich kleines Gamma[tief e] kleiner/gleich 41 und einem spezifischen Gewicht s kleiner/gleich 3.2 g/cm[hoch 3] dadurch gelöst, daß sie bestehen aus:
SiO[tief 2] 40.0 - 45.0 Gew.-%
B[tief 2]O[tief 3] 2.5 - 5.0 "
Li[tief 2]O 1.0 - 5.0 "
Na[tief 2]O 3.0 - 8.0 "
CaO 16.0 - 26.0 "
SrO 0. - 5.0 "
ZnO 1.0 - 10.5 "
TiO[tief 2] 9.0 - 13.0 "
ZrO[tief 2] 6.0 - 9.0 "
Nb[tief 2]O[tief 5] 2.5 - 3.0 "
Der Anteil an Li[tief 2]O und/oder Na[tief 2]O kann bis zu 3 Gew.-% durch K[tief 2]O ersetzt werden. Ebenso kann zur Stabilisierung der Glasschmelze MgO und/oder Al[tief 2]O[tief 3] bis zu 3 Gew.-% zugesetzt werden.
Ein besonders vorteilhaftes Glas besitzt einen Brechwert n[tief e] = 1.6919, eine Abbe-Zahl kleines Gamma[tief e] = 40.18 und ein spezifisches Gewicht s = 3.1 g/cm[hoch 3] und besteht aus:
SiO[tief 2] 44.4 Gew.-%
B[tief 2]O[tief 3] 2.6 "
Li[tief 2]O 2.9 "
Na[tief 2]O 2.5 "
CaO 20.2 "
ZnO 6.5 "
TiO[tief 2] 10.2 "
ZrO[tief 2] 7.8 "
Nb[tief 2]O[tief 5] 2.9 "
Ein anderes Glas besitzt einen Brechwert n[tief e] = 1.6959, eine Abbe-Zahl kleines Gamma[tief e] = 37.43 und ein spezifisches Gewicht s = 3.05 g/cm[hoch 3] und besteht aus:
SiO[tief 2] 44.6 Gew.-%
B[tief 2]O[tief 3] 2.6 "
Li[tief 2]O 2.9 "
Na[tief 2]O 3.9 "
CaO 17.2 "
ZnO 6.5 "
TiO[tief 2] 12.2 "
ZrO[tief 2] 7.2 "
Nb[tief 2]O[tief 5] 2.9 "
Ein weiteres Glas besitzt einen Brechwert n[tief e] = 1.6918, eine Abbe-Zahl kleines Gamma[tief e] = 38.46 und ein spezifisches Gewicht s = 2.99 g/cm[hoch 3] und besteht aus:
SiO[tief 2] 44.6 Gew.-%
B[tief 2]O[tief 3] 2.6 "
Li[tief 2]O 2.9 "
Na[tief 2]O 3.9 "
MgO 1.0 "
CaO 16.2 "
ZnO 6.5 "
TiO[tief 2] 12.2 "
ZrO[tief 2] 7.2 "
Nb[tief 2]O[tief 5] 2.9 "
Ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gläser zeichnet sich dadurch aus, daß die gut gemischten Substanzen in einem Platintiegel bei einer Temperatur von 1.300° C portionsweise eingelegt und eingeschmolzen werden, daß danach die Temperatur auf 1.550° C erhöht und die Schmelze unter ständigem Rühren 90 Minuten geläutert wird, daß die Temperatur der blasenfreien Schmelze auf 1.450° C abgesenkt und 60 Minuten gehalten wird, daß die Schmelze nach Abkühlung auf 1.100° C in angewärmte Stahlformen abgegossen wird und in an sich bekannter Weise gekühlt und getempert wird.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Gläser sind in Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 2 enthält besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, u.a. mit Zusätzen an MgO als Stabilisierungsmittel. Diese
Tabelle 1
Angaben in Gew.-%
Tabelle 2
Angaben in Gew.-%
Beispiele eignen sich besonders für großvolumige Schmelzen.
Auffällig ist an den neuen Flintgläsern der relativ hohe Anteil von CaO und das völlige Fehlen von BaO. Daraus ergibt sich das geringe spezifische Gewicht von etwa 3.1 g/cm[hoch 3] für die neuen Flintgläser. Wegen des geringen TiO[tief 2]-Anteils ergibt sich außerdem die gewünschte niedrige Dispersion.
Es ist bekannt, daß CaO hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften des Glases, insbesondere der Oberflächenhärte, günstig ist. Es ist aber ebenso bekannt, daß bei höheren CaO-Anteilen über etwa 15 Gew.-% die Entglasungsneigung erheblich zunimmt. Man hat sich daher bei optischen Gläsern bisher auf relativ geringe CaO-Beimischungen beschränkt. Daß es jetzt gelungen ist, ein optisches Flintglas mit diesem hohen CaO-Anteil zu erschmelzen, liegt an der sorgfältigen Auswahl und Bemessung der anderen Komponenten. Dies zeigt sich vor allem darin, daß für fast alle Komponenten nur sehr enge Variationsbereiche zulässig sind.
Die Durchführung einer Schmelze von ca. 2 kg Einwaage geschieht wie folgt: die gut gemischten Substanzen, denen die üblichen Läuterungsmittel beigesetzt sind, werden in einem Platintiegel bei einer Temperatur von 1.300° C portionsweise eingelegt und eingeschmolzen. Danach wird die Temperatur auf 1.550° C erhöht und die Schmelze unter ständigem Rühren etwa 90 Minuten geläutert. Ist die Schmelze blasenfrei, wird die Temperatur auf 1.450° C abgesenkt und etwa 60 Minuten gehalten. Danach läßt man auf 1.100° C abkühlen und gießt in angewärmte Stahlformen ab. Das anschließende Kühlen und Tempern erfolgt nach den üblichen Methoden.
Geringfügige Abweichungen von den angegebenen Temperaturen und Zeitangaben in Abhängigkeit vom Schmelzvolumen sind zulässig und liegen im Rahmen der Erfindung.
Es hat sich gezeigt, daß auch bei sehr langsamen Abkühlgeschwindigkeiten und extrem langem Halten der Schmelze auf niedriger Temperatur keine Kristallisation auftritt.
Als zusätzlicher Vorteil der neuen Flintgläser ergibt sich, daß diese ausschließlich unter Verwendung billiger Oxide hergestellt werden.

Claims (7)

1. Optische Flintgläser mit Brechwerten 1.68 kleiner/gleich n[tief e] kleiner/gleich 1.71, Abbe-Zahlen 37 kleiner/gleich kleines Gamma [tief e] kleiner/gleich 41 und einem spezifischen Gewicht s kleiner/gleich 3.2 g/cm[hoch 3], dadurch gekennzeichnet, daß sie bestehen aus:
SiO[tief 2] 40.0 - 45.0 Gew.-%
B[tief 2]O[tief 3] 2.5 - 5.0 "
Li[tief 2]O 1.0 - 5.0 "
Na[tief 2]O 3.0 - 8.0 "
CaO 16.0 - 26.0 "
SrO 0. - 5.0 "
ZnO 1.0 - 10.5 "
TiO[tief 2] 9.0 - 13.0 "
ZrO[tief 2] 6.0 - 9.0 "
Nb[tief 2]O[tief 5] 2.5 - 3.0 "
2. Optische Flintgläser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Li[tief 2]O und/oder Na[tief 2]O bis zu 3 Gew.-% durch K[tief 2]O ersetzt ist.
3. Optische Flintgläser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung MgO und/oder Al[tief 2]O[tief 3] bis zu 3 Gew.-% zugesetzt ist.
4. Optisches Flintglas nach Anspruch 1 mit dem Brechwert n[tief e] = 1.6919, der Abbe-Zahl kleines Gamma[tief e] = 40.18 und dem spezifischen Gewicht s = 3.10 g/cm[hoch 3], dadurch gekennzeichnet, daß es besteht aus:
SiO[tief 2] 44.4 Gew.-%
B[tief 2]O[tief 3] 2.6 "
Li[tief 2]O 2.9 "
Na[tief 2]O 2.5 "
CaO 20.2 "
ZnO 6.5 "
TiO[tief 2] 10.2 "
ZrO[tief 2] 7.8 "
Nb[tief 2]O[tief 5] 2.9 "
5. Optisches Flintglas nach Anspruch 1 mit dem Brechwert n[tief e] = 1.6959, der Abbe-Zahl kleines Gamma [tief e] = 37.43 und dem spezifischen Gewicht s = 3.05 g/cm[hoch 3], dadurch gekennzeichnet, daß es besteht aus:
SiO[tief 2] 44.6 Gew.-%
B[tief 2]O[tief 3] 2.6 "
Li[tief 2]O 2.9 "
Na[tief 2]O 3.9 "
CaO 17.2 "
ZnO 6.5 "
TiO[tief 2] 12.2 "
ZrO[tief 2] 7.2 "
Nb[tief 2]O[tief 5] 2.9 "
6. Optisches Flintglas nach den Ansprüchen 1 und 3 mit dem Brechwert n[tief e] = 1.6918, der Abbe-Zahl kleines Gamma[tief e] = 38.46 und dem spezifischen Gewicht s = 2.99 g/cm[hoch 3], dadurch gekennzeichnet, daß es besteht aus:
SiO[tief 2] 44.6 Gew.-%
B[tief 2]O[tief 3] 2.6 "
Li[tief 2]O 2.9 "
Na[tief 2]O 3.9 "
MgO 1.0 "
CaO 16.2 "
ZnO 6.5 "
TiO[tief 2] 12.2 "
ZrO[tief 2] 7.2 "
Nb[tief 2]O[tief 5] 2.9 "
7. Verfahren zur Herstellung der Flintgläser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
a) die gut gemischten Substanzen in einem Platintiegel bei einer Temperatur von 1.300° C portionsweise eingelegt und eingeschmolzen werden,
b) danach die Temperatur auf 1.500° C erhöht und die Schmelze unter ständigem Rühren 90 Minuten geläutert wird, daß
c) die Temperatur der blasenfreien Schmelze auf 1.450° C abgesenkt und 60 Minuten gehalten wird, daß d) die Schmelze nach Abkühlung auf 1.100° C in angewärmte Stahlformen abgegossen wird, und
e) in an sich bekannter Weise gekühlt und getempert wird.
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