DE2630579A1

DE2630579A1 - Optisches glas

Info

Publication number: DE2630579A1
Application number: DE19762630579
Authority: DE
Inventors: Takeo Ichimura; Kazufumi Ishibashi
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1975-07-07
Filing date: 1976-07-07
Publication date: 1977-02-03
Also published as: FR2317239B1; DE2630579B2; GB1505200A; JPS526718A; FR2317239A1; US4080216A; DE2630579C3; JPS5324444B2

Description

PATENTANWALT!

A. GRUNECKER

DlH. IMt!.

H. KINKELDSY W. STOCKiMAIR K. SCHUMANN

DR PER. NAT apU-fJVi^S

P. H. JAKOB

OIPL-IHG.

G. EEZOLD

DR RtFt Γ«Γ CXHL Q feM

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE -tO

B 10 635

7. Juli 1976

Hippon Kogaku K.K.

2-3, Marunouchi 3-chome, Cliiyoda-ku

Tokyo (Japan)

Optisches Glas

Die Erfindung bezieht sich auf optisches Glas und beschäftigt sich insbesondere mit der Angabe einer Zusammensetzung für ein optisches Glas mit einem Brechungsindex (nd) von 1,71 bis 1,74- und einer Abbe-Ziffer (v) von 49 bis 54.

Als Werkstoff für ein optisches Glas mit einem Brechungsindex von 1,71 bis 1,74 und einer Abbe-Ziffer von 49 bis 54· ist eine Glaszusammensetzung bekannt, welche in erster Linie aus Bortrioxid (BpO-,) besteht, wobei das genannte Oxid für die Ausbildung der Hetz struktur des Glases verantwortlich ist.
dient bei dem bekannten Glas als modifizierendes Oxid

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TELEFON (C83)

TELEX O5-29 3BÜ

T=LEQHAMM= MONAPAT

TELEKOPISHiEP

für das Netzwerk, mit dessen Hilfe dem Glas die optisch wichtigen Eigenschaften eines hohen Brechungsindexes und einer geringen optischen Dispersion oder Zerstreuung erteilt werden. Ferner ist ein zweiwertiges Metalloxid (HO), wie beispie lsweise CaO, SrO, BaO, ZnO, ZdO und PbO, als weiteres Hodifikationsoxid für das Netzwerk vorgesehen, welches die !Funktion eines Flussmittels erfüllt. (Ein optisches Glas hat bei höherer Schmelztemperatur gewisse Nachteile im Hinblick auf seine Entglasung und eine schlechte Verarbeitbarkeit.. Das Flussmittel dient nach Zugabe zum Glasansatz dazu, zu hohe Schmelztemperaturen des Glases zu verhindern, um die vorgenannten Nachteile abzuwenden. Unterschiedliche Zuschläge zum Glas erfordern unterschiedliche Flußmittel). Eine Glaszusammensetzung dieser Art ist in der US-Patentschrift 3 081 178 offenbart. Das optische Glas der grsnannten Zusammensetzung "besitzt jedoch eine beschränkte chemische Beständigkeit, da es, wie sich herausgestellt hat, eine unzureichende Menge an einem zweiwertigen Metalloxid (EO) besitzt, um innerhalb seiner optischaiKonstanten Beständig zu bleiben.

Zum Überwinden des genannten Nachteiles ist vorgeschlagen worden, ein Glas mit den genannten optischen Konstanten ohne Verwendung eines zweiwertigen Metalloxides (HO) herzustellen. In der US-Patentschrift 3 174- 871 ist eine Zusammensetzung offenbart, die 6 bis 36 % B₃O₅, 7 bis 37 % SiO₂, 50 bis 67 % ^La₂0, und 7 bis 21% Al₂O^ enthält. (Alle Angaben in Gew.-%). Das optische Glas dieser Zusammensetzung enthält jedoch einen beachtlich großen Anteil an I&JS-y ^YOn ^O % und mehr, was zur Folge hat, daß die zum Schmelzen erforderliche Temperatur extrem hoch liegt. Außerdem neigt eine solche Glaszusammensetzung zum Entglasen. Wegen der genannte!Nachteile ist der genannte optische Glastyp wirtschaftlich nicht zu verwenden.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Glaszusamiensetzung anzugeben, die sich durch Stabilität ihrer optischen Konstanten auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine 1 bis 5 °/° SiO₂, 50 bis 41% B₂O₅, 2 bis 6 % Al₃O₃, 42 bis 50 % La₃O₅,

3 bis 7 % ZrO₂ und 1 bis 12 % ^a₂ ⁰C enthaltende Zusammensetzung.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung ist äußerst vorteilhaft, da sie kein zweiwertiges Metalloxid enthält und weil die benötigte Schmelzwärme wegen des maximal 50 % betragenden La₂O^- Anteils nicht besonders hoch liegt. Durch die erfindungsgemäße GIaszusammensetzung wird sichergestellt, daß keine der Glaskomponenten eine Doppelfunktion, wie die einer Wirkung als Flußmittel, erfüllen muß, wodurch das Problem der Entglasung verringert wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Glaszusammensetzung 2 bis 4 % SiO₃, 31 bis 35 % ^₂O-, 5 % Al₃O₃, 45 bis 49 % La₃O₃, 4 bis 6~% ZrO₃ und 7 Ms 11 % Ta₃O₅.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein optisches Glas mit einem Brechungsindex (nd) im Bereich von 1,71 "bis 1,74 und einer Abbe-Ziffer (v) im Bereich von 49 bis 5^» wobei das Glas L.bis 5 % SiO₃, 30 bis 41 % B₃O₃, 2 bis 6 % Al₃O₃, 42 bis 50 % La₃O₃, 3 bis 7 % ZrO₂ und 1 bis 12 % Ta₃O₅ enthält.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Erfindungsgemäß zusammengesetztes optisches Glas ist frei von als Flußmittel dienenden zweiwertigen Metalloxiden (RO), wodurch das erfindungsgemäße Glas eine ausgezeichnete chemische Beständig-

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kei'c "besitz. Außerdem enthält das erfindungsgemäß zusammengesetzte Glas La₂O₇ in Mengen von höchstens 50 %i wodurch die Schmelztemperatur des Glases relativ niedrig liegt und das Glas keine Entglasungsneigung besitzt.

dient zur Ausbildung des Glas-Netzwerkes. Ferner dient ₂ zur Verminderung der Entglasungsneigung des Glases. Liegt der SiOp-Gehalt jedoch unter 1 %, so ist die Schutzwirkung vor der Entglasung gering, wohingegen bei SiO^-Gehalten von mehr als 5 % die Verflüssigungstemperatur so hoch wird, daß es schwierig wird, eine homogene Schmelze zu erzielen.

BpO^ dient gleichfalls als das Glas-Netzwerk bildendes Oxid. Bei einem B-O^-Gehalt von weniger als 30 % ist die Glasbildung der Zusammensetzung schwierig. Übersteigt der B^jO^-Gehalt 4-1%, so liegt der Brechungsindex des hergestellten Glases unbefriedigend tief.

Al₀O^ dient lediglich dem Schutz des Glases vor dem Entglasen.

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Bei Al₂O,-Gehalten von weniger als 2 % ist diese Schutzwirkung gegen Entglasung nur gering, wohingegen bei einem Gehalt von mehr als 6 % die Entglasung vor sich geht.

La^O₂. ist ein modifizierend auf das Glas-ITetzwerk einwirkendes Oxid. Bei einem Gehalt von weniger als 42 % läßt sich der angestrebte Brechungsindex nicht erzielen, überschreitet der Anteil der in Rede stehenden Komponente 50 %, so wird eine Entglasungsneigung begründet.

Bei Gehalten von weniger als 3 %' ZrO₂ wird das Auftreten der Entglasung begünstigt und derart geringe Mengen sind nicht ausreichend, um die chemische Beständigkeit des herzustellenden Glases zu verbessern* 3ei einem Gehalt von nehr als 7 % ist

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jedoch eine Neigung au beobachten, eine Entglasung herbeizuführen .

Liegt der Gehalt an Ta₂O₁- unter 1 %, so kann der angestrebte Brechungsindex nicht erreicht werden. Beträgt die Ta₂O (--Menge .jedoch mehr als 12 %, so wird eine Neigung zum Auftreten der ^ntglasung beobachtet» Das bereits genannte Glas mit 2 bis 4 % SiO₂, 31 bis 35 % B₂O₅, 3 bis 5 % Al₃O₅, 45 bis 49 % La₂O₅, 4 bis 6 % ^Zr02 ^ιαη<3· 7 "bis 11 % ^Ta2°5 ^w^^r(i bevorzugt, da es sich als ganz besonders widerstandsfähig gegen Entglasung zeigt, eine große chemische Beständigkeit besitzt und für die industrielle Massenproduktion geeignet ist, während die angestrebten optischen Konstanten stets erreicht werden.

In der folgenden Tafel sind bevorzugte Ausführungsbeispiele verschiedener Anteile der jeweiligen Bestandteile in erfindungsgemäßen optischen G-läsern zusammengestellt, wobei auch die optischen Konstanten angegeben sind.

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oo oo cn

	Beispiel Ur.	1	2	3	4	5	6	7	8
Zusammen setzung (Gew.-^)		1,3	2,2	3,2	2,7	3,1	2,2	1,6	2,2 j
SiO₂		35,1	32,5	30,3	33,9	32,3	33,1	40,4	33,0 I
B₂O₃		3,9	3,7	5,8	2,3	3,8	3,8	2,8	3,8
Al₂O₃		44,9	47,5	42,2	46,8	47,5	49,1	49,9	47,2
La₂O₃		3,2	4,5	6,6	4,5	5,1	5,8	4,2	4,8
ZrO₂		11,6	9,6	11,9	9,8	8,2	6,0	1,1	9,0
Ta₂O₅
Optische	Konstanten	1,7318	1,7464	1,7387	1,7427 1	,7404 1	,7273	1,7116	1,7418
nd		49,8	49,6	49,1	49,1	49,4	51,4	53,5	49,3
V

ro co co

Von den in der vorangehenden Tafel zusammengestellten Beispielen hat sich da3 Glas gemäß Beispiel 8 als besonders beständig gegen Entglasungserscheinungen erwiesen.

Das erfindungsgemäße optische Glas kann auf die Weise hergestellt werden, daß zunächst das Ausgangsmaterial für jede Zusammensetzung abgewogen wird, worauf die Äusgangsinaterialien ausreichend mit Hilfe eines Mischers durchmischt werden und die Ausgangsmischung in einem Platintiegel ba einer Temperatur von 1250 bis 130O⁰C geschmolzen wird. Nach dem Läutern und der Badbewegung wird die Glasschmelze in einer Metallform abgegossen und allmählich bis zur Erstarrung abgekühlt.

Bei den beiden Ausführungsformen der Erfindung besitzt p^ die Möglichkeit, unter Einschluß der Wirkung als Flußmittel, zweifach zu wirken. Es sei jedoch unterstrichen, daß Al^O₇ in der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung nicht als Fluß-r mittel wirkt. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß die Schmelztemperaturen der Glaskomponenten mit Ausnahme von Al^O;* nicht so hoch sind, daß die bereits genannten Nachteile auftreten. Demzufolge benötigt die erfindungsgern äße Glaszusammensetzung keine zusätzlichen Flußmittel und hat keine Bestandteile, die als ein Flußmittel dienen könnten.

Mit Hilfe der Erfindung ist es somit möglich geworden, im industriellen Maßstab optisches Glas mit einem Brechungsindex (nd) von 1,71 bis 1,74- und einer Abbe-Ziffer (v) von 4-9 bis 54 zu schaffen, wobei sich das Glas durch eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit und eine einfache Herstellung auszeichnet.

Die Erfindung ist nicht auf die genannten Ausfülrrungsbeispiele beschränkt,da diese lediglich zur Erläuterung des Erfindungsgedankens dienen.

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Sofern nicht.anders angegeben, beziehen sich alle Prozentangaben auf Gew.-%.

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Claims

Patenta.n s ρ r ü c h e

1J Optisoh.es Glas, bestehend aus

1 Ms 5 %

bis 41 % B₂O₅,

2 bis 6 % Al₂O₅,

bis 50 % ¹^₂ ⁰V

3 bis 7 % ZrO₂ und

1 bis 12 % Ta₂O₅.
2. Optisches Glas nach Anspruch 1, bestehend aus

2 bis 4 % SiO₂,

bis 35 # B₂O₃,

3 bis 5 % Al₂O₅, 4$ bis 49 % ¹^₂ ⁰S'

4 bis 6 % ZrQ₂ und 7 bis 11 %
3. Optisches Glas nach Anspruch 2, bestehend aus

2 % SiO₂,

% B₂O₅,
4 % Al₂O₅, % Ia₂O₅,
5 % ZrO₂ und 9 96 Ta₂O₅.

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