DE2802223A1

DE2802223A1 - Optisches glas

Info

Publication number: DE2802223A1
Application number: DE19782802223
Authority: DE
Inventors: Hiroji Sagara
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1977-01-27
Filing date: 1978-01-19
Publication date: 1978-08-03
Also published as: JPS5392816A; US4179300A; JPS594390B2

Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER

PATENTANWÄLTE DR. ING. E. HOFFMANN ■ DIPL-ING. W. EITLE ■ DR. RER. NAT. K. HOFFMAN N · DIPL.-ING. W. LEHN D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABEUASTRASSE 4 (STERNHAUS) - TELE FON (08?) 9Π087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

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HOYA CORPORATION, TOKYO / JAPAN

Optisches Glas

Die Erfindung betrifft ein optisches Glas mit spezifischen optischen Konstanten, nämlich einem Brechungsindex (nd) von 1,66 bis 1,77 und eine Abbe-Zahl (Od) von 30 bis 50.

Zahlreiche Gläser mit optischen Konstanten hinsichtlich des Brechungsindexes und der Abbe-Zahl innerhalb des oben genannten Bereiches sind seit langem bekannt. Viele von ihnen enthalten jedoch verhältnismässig grosse Mengen an PbO oder PbO und TiO₃. PbO beeinflusst die chemische Beständigkeit nachteilig. Das gemeinsame Vorliegen von PbO und TiO„ bewirkt eine starke Verfärbung. Ausserdem unterliegen solche Gläser einer stärkeren Phasentrennung mit zunehmenden TiO₂-Gehalt. Um eine

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solche Phasentrennung zu vermeiden, müssen verhältnismässig grosse Mengen an B₂O-, und Al₂O₃ in dem Glas verwendet werden. Dadurch wird nun wiederum die Menge an SiO₂ vermindert und man erhält keine ausreichende chemische Beständigkeit.

Intensive Untersuchungen wurden durchgeführt und dabei wurde gefunden, dass die Verfärbung des Glases vermindert werden kann, wenn man TiO₂ ohne PbO verwendet, indem man eine geringe Menge Li₂O hinzugibt, um die Neigung zur Phasentrennung zu vermeiden und indem man die Menge an SiO₂ erhöht, wobei man ein Glas mit einer hohen chemischen Beständigkeit erhält. Es wurde auch festgestellt, dass unter den Erdalkalioxiden BaO eine besonders grosse Wirkung hat, die Neigung des Glases zum Entglasen zu vermindern und dass eine Erhöhung des BaO-Anteils die chemische Beständigkeit des Glases nicht verschlechtert.

Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, ein optisches Glas aufzuzeigen, das im wesentlichen aus einem Si02-Li₂0-Erdalkalioxid-TiO₂-ZrO₂ ^-GIaS besteht und das eine verminderte Färbung, eine erhöhte chemische Beständigkeit, eine zum Polieren ausreichende Härte und eine Schmelzbarkeit aufweist und auch eine Beständigkeit gegenüber Entglasung und das für eine Massenproduktion geeignet ist.

Erfindungsgemäss wird ein Glas gezeigt, das in Gew.% enthält:

30 bis 45 % SiO₂,

0 bis 6 % B₂O₃,

1 bis 5 % Li₂O,
0 bis 4 % Na₂O +

20 bis 40 % BaO,

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5 bis 20 % MgO + CaO + SrO + ZnO aber mit der Beschränkung dass

0 bis 15 % MgO, 0 bis 20 % CaO, 0 bis 20 % SrO und 0 bis 15 % ZnO vorliegen,

2 bis 7 % ZrO₂,

2 bis 20 % TiO₂ und

0 bis 10 % La₂O₃ + Ta₃O₅ + Nb₃O₅ + WO₃

aber mit der Beschränkung, dass

0 bis 10 % La₃O₃ und

0 bis 4 % Ta₃O₅ + Nb₃O₅ + WO₃

vorliegen.

Nachfolgend wird die Wichtigkeit der speziellen Anteile der Glasbestandteile angegeben. Alle Prozente sind hierbei in Gew.% aus gedrückt.

Falls der Anteil an SiO₃ grosser als 45 % ist, wird der gewünschte Brechungsindex nicht erzielt und falls die Menge an SiO₂ unter 30 % liegt, nimmt die chemische Beständigkeit des Glases ab.

B₂O₃ ist die Komponente, durch welche die Entglasung des Glases wirksam verhindert wird. Falls die Menge an B₂O₃ 6 % übersteigt, nimmt die chemische Beständigkeit des Glases ab.

Li₂O ist wirksam hinsichtlich der Verhinderung der Phasentrennung. Falls die Menge an Li₃O 5 % übersteigt, nimmt die chemische Beständigkeit des Glases ab.

Na₂O und K₃O bewirken eine Verhinderung der Entglasung. Wenn die Gesamtmengen an diesen Komponenten 4 % übersteigen, nimmt

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die chemische Beständigkeit des Glases ab.

BaO bewirkt keine Verhinderung der Entglasung des Glases falls die Menge an BaO unterhalb 20 % oder oberhalb 40 % liegt.

MgO, CaO, SrO und ZnO dienen der Verhinderung der Entglasung des Glases und müssen in einer Gesamtmenge von 5 bis 20 % vorliegen. Wenn die Mengen an MgO, CaO, SrO und Z±.O mehr als 15 %, 20 %, 20 % bzw. 15% betragen und die Gesamtmenge an diesen Komponenten 20 % übersteigt, erhöht sich die Neigung des Glases zu entglasen.

ZrO₂ dient zur Verhinderung der Entglasung des Glases und zur Erhöhung der chemischen Beständigkeit und der Härte des Glases. ZrO₂ muss in einer Menge von wenigstens 2 % vorliegen. Übersteigt die Menge an ZrO~ 7 %, so nimmt die Neigung des Glases zum Entglasen sprunghaft zu.

TiO₂ muss in einer Menge von wenigstens 2 % vorliegen, um einen hohen Brechungsindex beizubehalten und um die chemische Beständigkeit des Glases zu erhöhen. Falls die Menge an TiO₂ 20 % übersteigt, nimmt die Neigung des Glases zum Entglasen zu.

La₂O.,, Ta₂On, Nb₃Og und WOo dienen hauptsächlich zur Kontrolle der optischen Konstanten des Glases. Da diese Stoffe kostspielig sind, ist der Anteil an La₃O₃ auf nicht mehr als 10 % beschränkt und die Gesamtmenge an Ba₂Oj-, Nb₃O₁- und WO₃ ist auf nicht mehr als 4 % beschränkt.

Beispiele der erfindungsgemässen Glaser und deren Eigenschaften sind nachfolgend tabellarisch aufgeführt. Die Zusammensetzung aller Gläser ist dabei in Gew.% angegeben.

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Bestandteil	1	2	Bexspxel	Nr.	5	6	7
	38,6	33,0	3	4	39,0	38,1	32,4
SiO₂	3,0	4,0	39,2	36,0	3,0	-	4,0
B₂O₃	2,0	2,0	3,0	3,0	2,0	3,0	2,0
Li₂O	22,1	27,4	2,0	2,0	28,0	23,4	31 ,0
BaO	-	-	33,4	31 ,4	-	9,0	-
SrO	12,7	5,9	6,0	-	9,0	-	4,0
CaO	-	-	6,9	3,0	-	-	-
MgO	3,8	4,3	-	4,0	4,0	9,0	5,0
ZnO	5,0	5,0	-	3,0	5,0	4,0	5,0
ZrO₂	9,8	18,4	5,0	4,0	10,0	12,5	10,4
TiO₂	2,0	-	4,5	11 ,6	-	-	-
Na₂O	1,0	-	-	-	-	-	-
κ₂ο	-	-	-	-	-	-	6,2
La₂O₃	—	—	-	-	—	—	—
Ta₂O₅	-	-	—	1,0	-	-	-
Nb₂O₅		-	1,0

WO-

1,0

nd

Säurebeständigkeit (%)

1,6891 1,7630 1,6667 1,7148 1,6982 1,7189 1,7289 41,6 33,0 47,9 38,6 41,2 37,5 39,3

0,1

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Die Säurebeständigkeit des Glases wird gemessen nach "der Methode zur Messung der chemischen Beständigkeit eines optischen Glases (Pulvermethode)", wie sie in den Richtlinien der "Japan Association of the Optical Glass Industry" gegeben wird. Nach diesem Verfahren wird eine pulverisierte Probe eine Stunde in einer 0,01 η wässrigen Lösung von Salpetersäure bei 100°C eingetaucht und der Gewichtsverlust der Probe wird in Prozent ausgedrückt und macht die Säurebeständigkeit des Glases aus.

Optische Gläser gemäss der Erfindung und die der Beispiele kann man erhalten, indem man eine Mischung der Materialien, beispielsweise Siliziumdioxidpulver, Borsäure, Lithiumcarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumnitrat, Bariumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Kalziumcarbonat, Stronthiumnitrat, Zinkoxid, Zirkonoxid, Titanoxid, Lanthanoxid, Tantaloxid, Nioboxid und Wolframoxid in einem Platintiegel bei etwa 1300 bis etwa 1400°C schmilzt, die Mischung zum Homogenisieren und zur Entfernung der Blasen rührt und die geschmolzene Mischung in eine vorerhitzte Form bei einer geeigneten Temperatur giesst und das Produkt tempert.

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Claims

HOFFMANN · EITIJE & PARTNER

PATENTANWÄLTE DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMAN N ■ DIPL.-ING. W. LEH N D-8000 MDNCHEN 81 · ARAB ELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · TELEFON (089) 911087 ■ TELEX 05-29619 (PATHE)

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HOYA CORPORATION, TOKYO / JAPAN

Optisches Glas

PATENTANSPRUCH

Optisches Glas, enthaltend in Gew.%

bis 45 % SiO₂;

0 bis 6 % B₃O₃;

1 bis 5 % Li₂O;

O bis 4 % Na₉O + K₀O; bis 40 % BaO; 5 bis 20 % MgO + CaO + SrO + ZnO,

aber mit der Beschränkung, dass

O bis 15 % MgO, O bis 20 % CaO, O bis 20 % SrO und O bis 15 % ZnO

vorliegen;

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•'n««n'U/iL INSPECTED

2 bis 7 % ZrO₂; 2 bis 20 % TiO₂; und 0 bis 10 % La₂O₃ + Ta₂O₅ + Nb₂O₅ + WO₃,

aber mit der Beschränkung, dass 0 bis 10 % La₂O₃ und 0 bis 4 % Ta₂O₅ + Nb₂O₅ + WO₃

vorliegen.

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