DE2828791C2 - Glas im System SiO↓2↓-TiO↓2↓-ZrO↓2↓-CaO-BaO-Nb↓2↓O↓5↓-Alkalioxid (-Al↓2↓O↓3↓-MgO-SrO) mit einem hohen Brechungsindex und einer geringen Dichte - Google Patents
Glas im System SiO↓2↓-TiO↓2↓-ZrO↓2↓-CaO-BaO-Nb↓2↓O↓5↓-Alkalioxid (-Al↓2↓O↓3↓-MgO-SrO) mit einem hohen Brechungsindex und einer geringen DichteInfo
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Description
Bereich | |
SiO2 | 40-46 |
Al2O3 | O- 3 |
mit SiO2+Al2O3 | 40-46 |
TiO2 | 13-17 |
ZrO2 | 4-11 |
MgO | O- 2 |
CaO | 3- 7 |
BaO | 8-16 |
SrO | O- 4 |
mit CaO+ MgO | 4- 8 |
mit CaO+ BaO+ SrO | 15-25 |
Nb2O5 | 2-10 |
Li2O | O- 3 |
Na2O | 2- 7 |
K2O | 3- 8 |
mit Li2O+ Na2O+ K2O | 5-12 |
Die Erfindung betrifft Gläser im System SiO2-TiO2-ZrO2-CaO-BaO-Nb2O5-Alkalioxid (-Al2O3-MgO-SrO)
mit einem Brechungsindex rid von 1,675 bis 1,720, einer Dichte von 3,1 bis 3,4, einer Abbeschen Zahl Vd von
33 bis 36,5 und einer guten chemischen Beständigkeit, die durch den Gewichtsverlust in einem Säurebad
ermittelt wird, der geringer ist als 0,010 mg/cm2, wie er beim AO-Test gemessen wird.
Gläser mit erhöhtem Brechungsindex, geringer Dichte und einer erhöhten Abbeschen Zahl sind z. B. aus der
französischen Patentschrift 23 13 328 und der deutschen Patentanmeldung 26 55 857 bekannt. Keine dieser
Patentschriften beschäftigt sich indessen mit dem besonderen Problem, daß bei der Fabrikation im industriellen
Maßstab kontinuierlichen öfen und beim Formen des aus dem Ofen kommenden Glases in Maschinen auftritt.
Aus der DE-OS 26 23 683 sind zwei unterschiedliche Zusammensetzungsbereiche für Gläser beschrieben, die
für ophthalmische Linsen geeignet sind. Diese weisen Brechungsindizes von wenigstens 1,69, Abbe-Zahlen von
wenigstens 39 und spezifische Gewichte auf, die nicht größer als 3,2 betragen. In dieser Druckschrift werden die
Grenzbereiche der zusammensetzungen dargelegt, wobei außerdem die Gründe aufgezeigt worden sind, warum
diese Grenzbereiche nicht überschritten werden dürfen.
Aus dem Buch »Die Rohstoffe zur Glaserzeugung« 1958, S. 198 und 199, ist der Einfluß von BaO auf CaO
enthaltende Gläser dargelegt, und zwar soll das Glas schneller schmelzen. Dem steht jedoch gegenüber, daß in
der Offenlegungsschrift 26 23 683 ausgeführt ist, daß BaO 8% im Glas nicht übersteigen darf, da hierdurch das
spezifische Gewicht erhöht wird. Des weiteren soll der CaO- und MgO-Gehalt nicht unter 10% reduziert
werden, da sonst Entglasungsprobleme auftreten.
Damit ein Glas im industriellen Maßstab in einem kontinuierlichen Ofen hergestellt und am Ausgang des
Ofens von Glasformmaschinen verarbeitet werden kann (z. B. in Vorpressen) ist es erforderlich, daß es nicht
entglast, denn durch eine Entglasung würde es unbrauchbar für jede Verwendung bei Augengläsern und daß es
eine geeignete Viskosität für das Formen aufweist. Im allgemeinen schätzt man, daß die Viskosität des Glases
wenigstens 220 Poise, vorzugsweise wenigstens 250 Poise betragen soll, denn ein zu flüssiges Glas eignet sich
nicht für das Formen in Maschinen. Um diese Forderung zu erfüllen, ist es wünschenswert, daß die Gläser bei
ihrer Liquidustemperatur (Temperatur, bei der das sich abkühlende Glas zu kristallisieren beginnt) eine Viskosität
von wenigstens 220 Poise aufweisen, vorzugsweise wenigstens 250 Poise, damit diese ohne das Risiko der
Entglasung bei einer etwas höheren Temperatur als der Liquidustemperatur geformt werden können.
Die Anmelderin hat einen engen Bereich der Zusammensetzung der Gläser herausgefunden, die einen erhöhten
Brechungsindex ηΛ eine geringe Dichte, eine erhöhte Abbesche Zahl va und eine gute chemische Beständigkeit
aufweisen und sich gut für eine kontinuierliche industrielle Fabrikation und für die Maschinenformung
eignen.
Die Erfindung betrifft insbesondere Gläser mit einem Brechungsindex na von 1,675 bis 1,720, einer Dichte von
3,1 bis 3,4, einer Abbeschen Zahl v<i von 33 bis 36,5 und einer guten chemischen Beständigkeit, die durch den
Gewichtsverlust in einem Säurebad ermittelt wird, der geringer als 0,010 mg/cm2 ist, wie er beim AO-Test
bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas bei seiner Liquidustemperatur eine Viskosität von wenigstens
220 Poise aufweist und daß seine Zusammensetzung in Gew.-°/o folgende ist:
Bereich | 28 28 791 | |
40-46 | ||
SiOr | 0- 3 | |
AI2O3 | 40-46 | |
mit SiO2+Al2O3 | 13-17 | |
TiO2 | 4-11 | |
ZrO2 | 0- 2 | |
MgO | 3- 7 | |
CaO | 8-16 | |
BaO | 0- 4 | |
SrO | 4- 8 | |
mit CaO+ MgO | 15-25 | |
mit CaO+ BaO+SrO | 2-10 | |
Nb2O5 | 0- 3 | |
Li2O | 2- 7 | |
Na2O | 3- 8 | |
K2O | 5-12 | |
mit Li2O + Na2O + K2O | ||
Besonders vorteilhaft sind Gläser, die bei ihrer Liquidustemperatur eine Viskosität von wenigstens 250 Poise
aufweisen.
Der Test AO oder der Test von »American Optical« besteht darin, den Gewichtsverlust einer bestimmten
Glasprobe zu messen, die vollständig in eine 10%ige HCl-Lösung bei 25° C über einen Zeitraum von 10 Minuten
eingetaucht ist Dieser Test ist im einzelnen in der Zeitschrift »Applied Optics«, Mai 1968, vol. 7, No. 5, Seite 847
beschrieben.
Der vorstehend angegebene enge Zusammensetzungsbereich ist besonders interessant, denn dieser liegt in
einem Bereich, wo der Gehalt an Nioboxid gering ist, was gestattet, die Gläser zu einem angemessenen Preis
herzustellen.
Die Zugabe von zusätzlichen üblichen Zusätzen wie Entfärbungs- und Veredelungsmittel (As2O3, Sb2O3,
Nitraten, Chloriden, Bromiden, Jodiden, Fluoriden) ist möglich, sofern es gefordert wird, in gewöhnlichen
Mengen (im allgemeinen unterhalb 2 Gew.-% vom Gesamten). Des weiteren kann etwas B2O3 zugegeben
werden (einige Gew.-%).
In der nachstehenden Tabelle sind einige besondere Zusammensetzungen von Gläsern gemäß der Erfindung
aufgeführt, in der alle Verhältnisse in Gew.-% angegeben sind und aus der auch die Eigenschaften der erhaltenen
Gläser hervorgehen.
Bestandteile | Beispiele | 42,6 | 2 | 45,5 | 3 | 44 | 4 | 41,8 | 5 | 43,8 |
1 | — | — | 1,3 | — | — | |||||
SiO2 | 15,2 | 16 | 15 | 15,9 | 13,5 | |||||
Al2O3 | 8,5 | 4 | 5,2 | 6,2 | 6,2 | |||||
TiO2 | — | — | — | — | 0,5 | |||||
ZrO2 | 5 | 5 | 5 | 6,0 | 6,3 | |||||
MgO | 14,2 | 12,4 | 12 | 8,8 | 12,0 | |||||
CaO | 0,5 | 2,0 | 2,5 | 4,0 | — | |||||
BaO | 5,5 | 6,0 | 6 | 9 | 9,4 | |||||
SrO | — | — | — | — | 0,5 | |||||
Nb2O5 | 3,5 | 2,0 | 2,0 | 4,7 | 4,7 | |||||
Li2O | 5 | 7,1 | 7,0 | 3,6 | 3,1 | |||||
Na2O | 1,7 | 1,678 | 1,68 | 1,71 | 1,697 | |||||
K2O | 34,3 | 35,2 | 35,1 | 33,2 | 34,5 | |||||
Brechungsindex π<* | 3,2 | 3,1 | 3,1 | 3,2 | 3,15 | |||||
Abbesche Zahl Vd | ||||||||||
Dichte [g/cm3] | 250 | 600 | 550 | 220 | 250 | |||||
Viskosität bei der | ||||||||||
Liquidustemp.[P] |
Die Gläser gemäß der Erfindung können in der bekannten Art und Weise zubereitet werden. Zum Beispiel
können die Ausgangsmaterialien gemischt werden (Oxide oder andere Bestandteile, die sich bei hoher Temperatur
in Oxide umformen, wie Karbonate), in den Verhältnissen entsprechend der gewünschten Zusammensetzung
des erhaltenen Glases. Die gemischten Ausgangsmaterialien können in einen kontinuierlichen Ofen gegeben
werden. Die Ausgangsmaterialien werden dann bei einer Temperatur in der Größenordnung von 1500° C
geschmolzen. Nach dem Schmelzprozeß wird das geschmolzene Glas vorteilhaft während einer bestimmten Zeit
umgerührt, um es zu homogenisieren. Anschließend wird das Glas in eine Gießform abgegossen und in einen
Wärmeofen gegeben, um es langsam abzukühlen.
10
15 20 25
35 40 45 50 55 60 65
Claims (1)
- Patentanspruch:Glas im System SKVnOrZrOrCaO-BaO-N^Os-Alkalioxid (-Al2O3-MgO-SrO) mit einem Brechungsindex nd von 1,675 bis 1,720, einer Dichte von 3,1 bis 3,4, einer Abbeschen Zahl va von 33 bis 363 und einer guten chemischen Beständigkeit, die durch den Gewichtsverlust in einem Säurebad ermittelt wird, der geringer ist als 0,010 mg/cm2, wie er beim AO-Test gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas bei der Liquidustemperatur eine Viskosität von wenigstens 220 Poise aufweist und daß es folgende Zusammensetzung in Gew.-% hat:
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