DE2652747B2 - Thoriumfreies optisches Boratglas des Systems B2 O3 -La 2 O3 -Y2 O3 -TiO 2 mit hohem Brechungsindex von n* gleich 1,79 bis 1,93 und einer Abbe- Zahl von vd gleich 30 bis 41 - Google Patents

Thoriumfreies optisches Boratglas des Systems B2 O3 -La 2 O3 -Y2 O3 -TiO 2 mit hohem Brechungsindex von n* gleich 1,79 bis 1,93 und einer Abbe- Zahl von vd gleich 30 bis 41

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DE2652747B2 DE19762652747 DE2652747A DE2652747B2 DE 2652747 B2 DE2652747 B2 DE 2652747B2 DE 19762652747 DE19762652747 DE 19762652747 DE 2652747 A DE2652747 A DE 2652747A DE 2652747 B2 DE2652747 B2 DE 2652747B2
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
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    • C03C3/155—Silica-free oxide glass compositions containing boron containing rare earths containing zirconium, titanium, tantalum or niobium

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Description

20
wobei RO mindestens eines der Oxide MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO und PbO ist.
2. Optisches Glas nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Gehalte (in Gew.-%):
B2O3 Y2O3 TiO2 GeO2
2-18 2-14 2-8 9-31
3. Optisches Glas nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Gehalte (in Gew.-%):
La2O3 Y2O3 TiO2 Ta2O5
27-39 2-12 2-7 7-37
v-,
4. Optisches Glas nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Gehalte (in Gew.-%):
GeO2 Ta2O5 ZrO2 Nb2O5 RO
11-31
8-37
1-8
0-5
5. Optisches Glas nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Gehalte (in Gew.-%):
La2O3 Ta2O5 WO3
27-39 11-37 O.
6. Optisches Glas nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgende Gehalte (in Gewichtsprozent):
Y2O3 SiO2 RO
2-10
7. Optisches Glas nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile (in Gewichtsprozent):
B2O3 13^3
La2O3 37,91
Y2O3 9,70
TiO2 3,22
GeO2 16,09
Ta2O5 15,69
ZrO2 3,13
SiO2
BaO
O
0,73
8. Optisches Glas nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile (in Gewichtsprozent):
Be2O3
La2O3
Y2O3
TiO2
GeO2
Ta2O5
ZrO2
SiO2
BaO
14,59
32,88
11,13
18,48
13,89
4.25
0,79.
9. Thoriumfreies optisches Glas nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile (in Gewichtsprozent):
B7O, 24-35
La2O3 27-50
Y2O3 8-29
TiO2 9-19.
Die Erfindung betrifft ein thoriumfreies optisches Glas des Systems B2O3-La2O3-Y2O3-TiO2 mit hohem Brechungsindex von Hd = 1,79 bis 133 und einer Abbe-Zahl von v«y = 30 bis 41, wie es oben bezeichnet ist.
Die meisten bekannten optischen Gläser mit hohem Brechungsindex und geringer Farbzerstreuung enthalten im allgemeinen Thoriumoxid als Bestandteil zum Erhöhen der Brechungsindices und zur Erniedrigung der Dispersion. Jedoch ist Thorium ein radioaktives Element, das für Menschen schädlich ist.
Es ist ein optisches Glas mit hohem Brechungsindex und geringer optischer Dispersion bekannt, das thoriumfrei ist, z. B. ein ternäres System
B2O3-La2O3-YiO3.
Ein solches System weist jedoch hohe Verflüssigungstemperatur auf und besitzt deshalb den Nachteil der Entglasung. Die Neigung zur Entglasung erlaubt keine nennenswerte Erhöhung der Menge an La2O3 und Y2O3. Daher war es nicht möglich, einen beständigen Vorrat an optischen Gläsern mit hohem Brechungsindex zu erreichen, die frei von gefährlichem Thorium sind.
Aus der DE-AS 15 96 985 ist ein Glas der eingangs genannten Gattung bekannt. Dieses enthält jedoch Gadoliniumoxid, welches aufgrund seines hohen Preises eine größere Verbreitung der bekannten Gläser verhindert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Glas zur Verfugung zu stellen, dessen optische Eigenschaften mindestens demjenigen des bekannten Glases entsprechen, das jedoch kein Gadoliniumoxid enthält.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Glas der eingangs genannten Gattung gelöst, das die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs aufweist.
Es war für den Fachmann überraschend, daß es erfindungsgemäß gelingt, auch Gläser mit relativ hohen TiOrGehalten entglasungsfrei zu erhalten. So wird z. B.
in Schmidt/Voss »Die Rohstoffe zur Glaserzeugung«, !Auflage, Leipzig 1958, Seite 239, 240 ausgeführt, daß der Einführung des TiO2 insofern Grenzen gesetzt sind, als TiO2-reiche Gläser sehr stark entglasen. Dagegen gelang es der Anrnelderin, entglasungsfreie Gläser mit hohen TiOrGehalten von z. B. 19 Gew.-% herzustellen.
Es ist bekannt, daß TtO2 dem Glas eine hohe Dispersion verleiht Dagegen gibt Y2O3 dem Glas niedrige Dispersion. Es wäre daher zu erwarten, daß bei ι ο Vorliegen beider Bestandteile als Hauptkomponenten in der Glasrezeptur sich ihre Wirkungen gegenseitig aufheben würden. Erfindungsgemäß werden jedoch die beiden Komponenten TiO2 und Y2O3 aufeinander angepaßt so verwendet, daß ein Glas mit geringer optischer Dispersion und hohem Brechungsindex erhalten wird, das gegen Entglasung stabilisiert ist
Wie oben ausgeführt, verleiht Y2Os dem Glas niedrige Dispersion. Durch Erhöhen des Y2O3-GeIIaItS im Glas auf eine beträchtliche Menge wird ein niedrig streuendes Glas ohne wesentliche Erniedrigung der Abbe-Zahl (vd) erhalten. Trotz der Anwesenheit einer beträchtlichen Y^-Menge wird der Brechungsindex nicht verringert da weder TiO2 noch Y2O3 diese optische Eigenschaft des Glases beeinflußt
Die in der vorstehenden Analyse des erfindungsgemäßen Glases mit RO bezeichneten zusätzlichen Bestandteile beeinflussen im allgemeinen die optische Eigenschaft des Glases unter Erhöhung des Brechungsindex ohne wesentliche Verringerung der Abb6-Zahl. Wenn nun eine verhältnismäßig große Menge dieser zusätzlichen Bestandteile zugesetzt wird, werden auf dieselbe Art wie mit dem einfachen quaternären System hochbrechende und gering streuende Gläser erhalten. Optische Gläser, die die zusätzlichen Komponenten si enthalten, weisen auch gute Stabilität auf und sind für die Produktion im industriellen Maßstab geeignet.
Die erfindungsgemäßen optischen Gläser weisen auch ausgezeichnete chemische Beständigkeit auf; TiO2 verleiht Glas gute chemische Haltbarkeit. Die ausgezeichnete chemische Beständigkeit führt dazu, daß das Polieren des Glases sehr einfach ist und die erniedrigte Entglasbarkeit macht ferner Preßarbeiten an dem Glas sehr leicht. Das erfindungsgemäße optische Glas ist bezüglich chemischer Beständigkeit und Verarbeitbarkeit bekanntem Glas überlegen.
Zur Verdeutlichung der vorliegenden Erfindung werden die Bereiche für die Zusammensetzung des Glases im folgenden durch einen ersten bis sechsten Bereich für die Zusammensetzung des Glases auf Gewichtsprozentbssis angegeben:
Der erste Bereich der Zusammensetzung ist wie folgt:
B2O3
La2O3
Y2O3
TiO2
GeO2
ZrO2
Ta2O5
Nb2O5
WO3
SiO2
RO
2-35
8-53
2-29
2-19
0-31
O- 8
0-37
0-21
0-16
O- 4
0-24
nung der Schmelze in zwei flüssige Phasen. Ebenso ergibt ein La2O3-Gehalt unter 8 Gew.-% die Trennung der Schmelze in zwei flüssige Phasen. Wenn der La2O3-GeIIaIt 53 Gew.-% überschreitet, kann das Glas entglasen. Y2O3 unter 2 Gew.-% oder über 29 Gew,-% läßt das Glas entglasbar werden. Dasselbe gilt für einen TiOrGehalt unter 2 Gew.-% oder über 19 Gew.-%. Wenn GeG2 zu mehr als 31 Gew.-% vorliegt, erhöht sich der Schmelzpunkt des Ansatzes, weshalb es Schwierigkeiten beim Schmelzen gibt
Wenn ZrO2, Ta2O5, Nb2O5, und RO 8 Gew.-%, 37 Gew.-%, 21 Gew.-%, 24 Gew.-%, bzw. 24 Gew.-% überschreiten, wird das Glas in einem unerwünschten Maß entglasbar. Ein WOa-Gehalt über 16 Gew. % kann t'ze Auftrennung der Schmelze in zwei flüssige Phasen verursachen. Ein SiOrGehalt über 4 Gew.-% ist ungeeignet Beim Schmelzen bleibt SiO2 ungeschmolzen und man benötigt daher zur vollständigen Schmelze des Ansatzes längere Zeit
(2) Durch weitere Einengung der Gehalte an B2O3, YiOj, TiOi und GeOi wie unten angegeben, wird ein zweiter Bereich für die Zusammensetzung erreicht, der die Erzeugung eines optischen Glases mit verbesserter Entglasungsstabilität gegenüber der ersten Zusammensetzung ermöglicht Für die unten nicht aufgeführten Bestandteile kann der erste Bereich der Zusammensetzung verwendet weriisn.
bO B2O3
Y2O3
TiO2
GeO2
Gewichtsprozente
2-18
2-14
2- 8
9-31
RO hat die oben angegebene Bedeutung.
B2O3 unter 2 Gew.-% läßt Glas entglasen und ein B2O3-Gehalt über 35 Gew.-% verursacht eine Auftren-
65
(3) Durch weitere Einschränkung des zweiten Bereichs der Zusammensetzung auf den unten angegebenen Bereich wird eine Rezeptur erhalten, die die Erzeugung eines optischen Glases ermöglicht, das beständiger gegen Entglasung ist als die zweite Zusammensetzung. Für die 'inten iiicht angeführten Bestandteile kann der zweite Bereich der Zusammensetzung verwendet werden.
Gewichtsprozente
La2O3 27-39
Y2O3 2-12
TiO2 2-17
Ta2O5 7-37
(4) Durch weitere Einschränkung des dritten Bereichs der Zusammensetzung auf den unten angegebenen Bereich wird eine Rezeptur erhalten, die die Herstellung eines optischen Glases ermöglicht, das beständiger gepen Entglasung ist als die dritte Zusammensetzung. Die unten nicht aufgeführten Bestandteile können wie im dritten Bereich der Zusammensetzung eingesetzt werden.
Gewichtsprozente
GeO2 11-31
Ta2O5 8-37
ZrO2 1- 8
Nb2O5 O
RO O- 5
(5) Durch weiteres Einschränken des vierten Bereichs der Zusammensetzung auf den unten wiedergegebenen Bereich wird eine Rezeptur erhalten, die die Erzeugung eines optischen Glases ermöglicht, das noch beständiger gegen Entglasung ist als die vierte Zusammensetzung.
U2O3
Ta2O5
WO3
(6) Durch weitere Einschränkung des fünften Bereichs auf den unten angegebenen Bereich wird eine Rezeptur erhalten. Hie die Erzeugung eines optischen Glases mit noch besserer Entgliisungsbeständigkeit ermöglicht als die fünfte Zusammensetzung. Die nicht aufgeführten !Componenten können gemäß der fünften Zusammensetzung eingesetzt werden.
Y2O3
SiO2
RO
Gewichtsprozente Das erfindungsgemäße optische Glas kann folgender
maßen hergestellt werden: Als Ausgangsmaterml für die 27—39 Glaskomponenten werden die entsprechenden Oxide,
11 —37 Carbonate, Nitrate usw. verwendet Jedes Ausgangsma-
Q 5 terial wird gewogen, um ein richtiges Verhältnis der
Bestandteile, wie gewünscht, herzustellen. Das gewogene Ausgangsmaterial wird sorgfältig gemischt und ergibt einen Glasansatz. Der vorbereitete Glasansatz wird in einen Platintiegel gegeben und in einen auf 1200 ίο bis 14000C geheizten elektrischen Ofen gesetzt Nach dem Schmelzen und Läutern wird das geschmolzene Glas gerührt und homogenisiert Dann wird das geschmolzene Glas in eine Eisenform gegossen und zur Glasbildung getempert Einige Beispiele für das erfindungsgemäße Glas werden in der folgenden Tabelle mit den Werten für die Zusammensetzung (Gew.-%), den Brechungsindex (nd) und die Abbe-Zahl (vd) gegeben:
Gewichtsprozente
2-10
Tabelle
1 11 2 3 4 1,8407 13 5 1,8481 6 7 1,8499 8 16 9 IO
B2O3 24,72 34,75 23.78 30,46 35,9 29,29 35,3 16,40 15,82 40,3 15,45 14,42 13,87
La2O3 38,56 27,10 49,46 38,87 49,85 52,94 46,67 15 32,55 27,51 32,70
Y2O3 17,81 28,18 8,67 17,96 8,64 3,26 13,78 8,64 4,45 4,96
TiO2 18,91 9,97 18,19 12,71 12,22 7,89 4,92 4,22 2,97 4,13
GeO2 - - - - - 19,51 18,81 19,57 11,85 16,50
ZrO2 - - - - - - - 7,94 1,84 -
Ta2O3 - - - - - - - 11,63 36,96 7,72
Nb2O3 - - - - - - - - - 20,12
nd 1,9034 1,7954 1,9134 1,8653 1,8638 1,8378 1,8790
vd 30,9 39,8 30,8 37,2 37,4 33,9 30,3
12 14 17
La2O3
GeO2
Ta2O5
16,02
33,02
5,73
2,44
9,91
8,92
1,47 2,04 3.77 5,59 2,96 8.13
1,8317
:i8,o
2,69 36,23
9,27
3,08 30,75
2,99 14,99
17,19
38,24 2,32 6,96
16,70 3,96
14,63 14,44
34,04
5,16
4,30
17,17
1,62
8,04
15,23
1,9275 35.2 1,8731
34.8
1,8701
34.3
12,76
35,33
7.94
3,36
13,41
2,08
16,35
3,85
4.92
1,8507
38.3
13,53
37,91 9,70 3,22
16,09 3,13
15,69
14,59 32,88 11,13
3,99 18,48
4,25 13.89
0,73
1,8/57
38.0
0,70
1,8639 37.7

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Thoriumfreics optisches Glas des Systems
B2O3-U2O3-Y2O3-TiO2
mit hohem Brechungsindex von Ud= 1,79 bis 1,93 und einer Abbe-Zahl von Vd = 30 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß es aus folgenden Komponenten im Gewichtsprozent besteht:
B2O3 La2O3 Y2O3 TiO2 GeO2 ZrO2 Ta2O5 Nb2O5 WO3 SiO2 RO
2-35
27-53
2-29
2-19
0-31
0-8
0-37
0-21
0-16
0-4
0-24
15
DE19762652747 1975-11-20 1976-11-19 Thoriumfreies optisches Boratglas des Systems B2 O3 -La 2 O3 -Y2 O3 -TiO 2 mit hohem Brechungsindex von n* gleich 1,79 bis 1,93 und einer Abbe- Zahl von vd gleich 30 bis 41 Ceased DE2652747B2 (de)

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DE2652747A1 DE2652747A1 (de) 1977-06-08
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