DE2630579B2

DE2630579B2 - Optisches Glas auf Basis La2 O3 -Ta2 O, -ZrO2 -B2

Info

Publication number: DE2630579B2
Application number: DE2630579A
Authority: DE
Inventors: Takeo Tokio Ichimura; Kazufumi Sagamihara Kanagawa Ishibashi
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1975-07-07
Filing date: 1976-07-07
Publication date: 1979-02-15
Also published as: JPS526718A; DE2630579C3; DE2630579A1; FR2317239B1; US4080216A; JPS5324444B2; GB1505200A; FR2317239A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein optisches Glas auf Basis La₂O₃-Ta₂O₅-ZrO₂-B₂O₃ mit einem Brechungsindex (na) von 1,71 bis 1,74 und einer Abb6-Zahl (v) von 49 bis 54.

Ein derartiges optisches Glas ist bereits bekannt aus « der DE-AS 10 70 794. Diese bekannten Gläser weisen jedoch bei den genannten Brechungsindizes (rid) Lanthanoxidgehalte von 55 bis 58% auf. Derart hohe Lanthanoxidgehalte von mehr als 50% sind jedoch nachteilig, da sie einerseits besonders hohe Schmelztemperaturen für die Glasmischung erfordern und andererseits eine unerwünschte Entglasungsneigung hervorrufen.

Aus der DE-AS 10 61976 ist ein Borsilikatglas bekannt, welches außer La₂O₃, Ta₂O₅, ZrO₂ und B₂O₃ noch 7,9 bis 15,8% SiO₂ sowie 2,9 bis 7,9% Al₂O₃ enthält. Dieses bekannte Glas enthält jedoch B₂O₃ lediglich in Mengen von 3,95 bis 7,9%. B₂O₃-Gehalte von weniger als 30% führen jedoch zu Schwierigkeiten bei der Glasbildung, wie im weiteren noch näher dargelegt werden wird.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein optisches Glas der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche sich durch einen verringerten Anteil hochschmelzender Oxide sowie durch chemische w Stabilität und geringe Entglasungsneigung auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß es zusätzlich Al₂O₃ und SiO₂ enthält, sich für die großtechnische Herstellung von entglasungsfesten Gläsern eignet und folgende Zusammensetzung (Gew.-%) aufweist:

1 bis 5% SiO₂,
30 bis 41% B₂O₃,

2 bis 6% Al₂O₃, b5 42 bis 50% La₂O₃,

3 bis 7% ZrO₂ und
Ibis 12% Ta₂O₅.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ist in erster Linie darin zu sehen, daß dank des maximal 50% betragenden Lanthanoxidgehaltes keine zu hohen Schmelztemperaturen für das Einschmelzen des Glasansatzes benötigt werden. Das fertige Glas zeichnet sich durch eine gute Stabilität in chemischer Hinsicht und durch eine gute Entglasungsfesügkeit aus.

Vorzugsweise enthält das optische Glas in Gewichtsprozenten

2 bis 4% SiO₂,
31 bis 35% B₂O₃,

3 bis 5% Al₂O₃,
45 bis 49% La₂O₃,

4 bis 6% ZrO₂ und
7MsI^Ta₂O₅.

Eine besonders bevorzugte Glaszusammensetzung enthält in Gewichtsprozenten

2% SiO₂,
33% B₂O₃,

4% Al₂O₃,
47% La₂O₃,

5% ZrO₂ und

9% Ta₂O₅.

Das erfindungsgemäß zusammengesetzte optische Glas ist frei von als Flußmittel dienenden zweiwertigen Metalloxiden, da diese die chemische Beständigkeit eines Glases beeinträchtigen können.

SiO₂ dient zur Ausbildung des Glas-Netzwerkes. Ferner dient SiO₂ zur Verminderung der Entglasungsneigung des Glases. Liegt der SiO₂-Gehalt jedoch unter 1 Gew.-%, so ist die Schutzwirkung gegen die Entglasung gering, wohingegen bei SiO₂-Gehalten von mehr als 5% die Einschmelztemperatur so hoch wird, daß es schwierig wird, eine homogene Schmelze zu erzielen.

B₂O₃ dient gleichfalls als das Glas-Netzwerk bildendes Oxid. Bei einem B₂O₃-Gehalt von weniger als 30 Gew.-% ist die Glasbildung der Zusammensetzung schwierig. Übersteigt der B₂O₃-Gehalt 41%, so liegt der Brechungsindex des hergestellten Glases unbefriedigend tief.

Al₂O₃ dient lediglich dem Schutz des Glases vor dem Entglasen. Bei Al₂O₃-Gehalten von weniger als 2 Gew.-% ist diese Schutzwirkung gegen Entglasung nur gering und bei einem Gehalt von mehr als 6% tritt die Entglasung auf.

La₂O₃ ist ein modifizierend auf das Glas-Netzwerk einwirkendes Oxid. Bei einem Gehalt von weniger als 42 Gew.-% läßt sich der angestrebte Brechungsindex nicht erzielen. Überschreitet der Anteil der in Rede stehenden Komponenten 50 Gew.-%, so wird eine Entglasungsneigung begründet

Bei Gehalten von weniger als 3 Gew.-% ZrO₂ wird das Auftreten der Entglasung begünstigt und derart geringe Mengen sind nicht ausreichend, um die chemische Beständigkeit des herzustellenden Glases zu verbessern. Bei einem Gehalt von mehr als 7 Gew.-% ist jedoch eine Neigung zu beobachten, eine Entglasung herbeizuführen.

Liegt der Gehalt an Ta₂O₅ unter 1 Gew.-%, so kann der angestrebte Brechungsindex nicht erreicht werden. Beträgt die TaÄ-Menge jedoch mehr als 12 Gew.-%, so wird eine Neigung zum Auftreten der Entglasung

beobachtet Das bereits
Gewichtsprozenten)

genannte Glas mit (in wird 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 angestreb-

2 bis 4⁰ASiO₂,	1	2	2,2	3	3,2	5 ten optischen Konstanten stets erreicht werden.	Jestand-	8	2,2
31 bis 35% B₂O₃,	SiO₂ 1,3	32,5	30,3		zusam-	33,0
3 bis 5"/0Al₂O₃,	B₂O., 35,1	3,7	5,8	In der folgenden Tafel sind bevorzugte Ausführungs	auch die optischen Konstanten	3,8
45 bis 49% La₂O₃,	Al₂O, 3,9	47,5	42,2	beispiele verschiedener Anteile der jeweiligen I		47,2
4 bis 6% ZrO₂ und	La₂O₃ 44,9	4,5	6,6	teile in erfindungsgemäßen optischen Gläsern		4,8
7 bis 11% Ta₂O₅	ZrO₂ 3,2	9,6	11,9	mengestellt, wobei		9,0
Zusammensetzung Beispiel Nr.	Ta₂O₅ 11,6			ίο angegeben sind.	6 7
(Gew.-⁰/,)	Optische Konstanten	1,7464	1,7387		2,.-? 1,6	1,7418
n,, 1,7318	49,6	49,1		33,1 40,4	49,3
ν 49,8		4 5	3,8 2,8
		2,7 3,1	49,1 49,9
		33,9 32,3	5,8 4,2
		2,3 3,8	6,0 1,1
		46,8 47,5
		4,5 5,1	1,7273 1,7116
		9,8 8,2	51,4 53,5

	1,7427 1,7404
49,1 49,4

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

Das erfindungsgemäße optische Glas kann auf die r, Weise hergestellt werden, daß zunächst das Ausgangsmaterial für jede Zusammensetzung abgewogen wird, worauf die Ausgangsmaterialien ausreichend mit Hilfe eines Mischers durchmischt werden -und die Ausgangsmischung in einem Platintiegel bei einer Temperatur 4< > von 1250 bis 1300⁰C 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 4^r> besitzt Al₂O₃ die Möglichkeit, unter Einschluß der Wirkung als Flußmittel, zweifach zu wirken. Es sei jedoch unterstrichen, daß AI2O3 in der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung nicht als Flußmittel wirkt Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß die Schmelztemperaturen der Glaskomponenten mit Ausnahme von Al₂O₃ nicht so hoch sind, daß die bereits genannten Nachteile auftreten. Demzufolge benötigt die erfindungsgemäße 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 (pd) von 1,71 bis 1,74 und einer Abb6-Ziffer (VJ von 49 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 Ausführungsbeispiele beschränkt, da diese lediglich zur Erläuterung des Erfindungsgedankens dienen.

Claims

Patentansprüche:

1. Optisches Glas auf Basis La₂O₃-Ta₂O₅-ZrO₂-B₂O3 mit einem Brechungsindex (n_d)von 1,71 bis 1,74 und einer Abbe-Zahl (v) von 49 bis 54, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Al₂O₃ und SiO₂ enthält, sich für die großtechnische Herstellung von entglasungsfesten Gläsern eignet und folgende Zusammensetzung (Gewichtsprozent) aufweist:

Ibis 5% SiO₂,

30 bis 41% B₂O₃,

2 bis 6% Al₂O₃,
42 bis 50% La₂O₃,

3 bis 7% ZrO₂ und

1 bis 12% Ta₂O₅.

2. Optisches Glas nach Anspruch 1, bestehend aus

2 bis 4% SiO₂,

31 bis 35% B₂O₃,

3 bis 5% Al₂O₃,
45 bis 49% La₂O₃,

4 bis 6% ZrO₂ und
7 bis 11% Ta₂O₅-

3. Optisches Glas nach Anspruch 2, bestehend aus

2% SiO₂,
33% B₂O₃,

4% Al₂O₃,
47% La₂O₃,

5% ZrO₂ und

9% Ta₂O₅.

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