DE2905875A1

DE2905875A1 - Optisches glas

Info

Publication number: DE2905875A1
Application number: DE19792905875
Authority: DE
Inventors: Takeo Ichimura; Hiroshi Nakamura
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1978-02-24
Filing date: 1979-02-16
Publication date: 1979-09-06
Also published as: DE2905875C2; US4261751A; JPS54112915A; JPS5640094B2

Description

Die vorliegende Erfindung /betrifft eine Verbeseerung an optischen Gläsern, die hohe Dispersion aufweisen.

Optische Gläser mit hoher Dispersion und verschiedene itowendungen solcher Gläser sind bekannt. Unter diesen Gläsern sind solche optischen Gläser von Bedeutung, die gewöhnlich als Flintglas, Sehwer-Flintglas, Barit-Schwer-Plintglas und dgl. bezeichnet werden; diese Gläser enthalten als Glasnetzwerk bildende Oxide Kieselsäur eanhydrid oder Borsäureanhydrid, als das Netzwerk modi-2/

München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · H.P.Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. . P. Bergen Dipl.-Ing.Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

90983670587

ORlGiNALlNSPECTED

f!zierende Oxide Alkalimetalloxide oder Erdalkalimetalloxide, ferner Zinkoxid, Bleioxid, Titanoxid und dgl., sowie Aluminiumoxid als amphoteres Oxid. Diese Gruppe von optischen Gläsern wird in weitem Umfang als unentbehrliches Material für. die Bereitstellung der Bauteile von optischen Systemen verwendet. Andererseits sind die physikalischen Eigenschaften dieser Gläser nicht immer "befriedigend, insbesondere wenn die.'licht-.-durchlässigkeit betrachtet wird. Dieser Mangel tritt . hauptsächlich bei solchen optischen Gläsern auf, die einen hohen Brechungsindex und einen geringen Anteil an Kieselsäureanhydrid aufweisen. Mit der zunehmenden Beliebtheit der Farbphotographie hat sich das an optischen Gläsern häufig beobachtete Gelbfärben des Glases zu einem immer wichtigeren Problem entwickelt. Weiterhin haben sich in jüngerer Zeit die Poliermaßnahmen für optisches Glas bemerkenswert weiterentwickelt, was wiederum dazu geführt hat, daß auf optisches Glas unter kräftigeren Bedingungen eingewirkt wird. Weiterhin erfordert die zunehmende Verwendung von optischen, reflektionsmindernden Belägen, daß das optische Glas eine Oberfläche mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit gegen mechanische Einwirkungen aufweist. Im Hinblick auf diese Eigenschaften kommt der chemischen Beständigkeit von optischen Gläsern eine immer größere Bedeutung zu, als das früher der Fall war.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein optisches Glas mit hoher Dispersion bereitzustellen, beivBlchem die Gefahr einer Verfärbung auf ein Minimum reduziert 2/3

9098 36/0-5 87

ist, -und das ausgezeichnete chemische Beständigkeit aufweist.

Die erfindungsgemäße lösung dieser und -weiterer Aufgaben und Ziele der Erfindung ist ein optisches Glas mit den wesentlichen Bestandteilen P₂O₅-R^₂O-ZnO-Nb₂O₅, wobei R ₂0 für die Alkalimetalloxide LigO, Na₂O oder K₂O, sowie jede Kombination aus zwei oder mehreren dieser Oxide steht; und wobei das optische Glas einen Brechungsindex n-, von 1,53 bis 1,86 sowie eine Abbe-Zahl Y_d von 21 bis 43 aufweist.

Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 im einzelnen erläutert; die Figuren zeigen in Form graphischer Darstellungen einen Vergleich der spektralen Durchlässigkeit von einerseits erfindungsgemäßen optischen Gläsern und andererseits bekannten optischen Gläsern.

Die Prozentangaben zur Bezeichnung der Zusammensetzung der Gläser beziehen sich stets auf Gewichts-% -Angaben.

In erster Linie hat das erfindungsgemäße optische Glas die nachfolgende Zusammensetzung:

10 bis 72 Gew.-96 P₃O₅,

0 bis 41 Gew.-96 R³^O,

0 bis 46 Gew.-% ZnO und 22 bis 63 Gew.-96 Nb₂O₅,

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wobei die Summe (R „Ο + ZnO) 5 "bis 50% ausmacht; R ₂° steht für MpO, Na₂O und/oder KgO.

Dieses optische Glas kann darüberhinaus die folgenden Zusätze enthalten:

0 bis 26 Gew.-J6 TiO₂,

0 bis 14 Gew.-96 Al₂O₅,

0 bis 47 Gew.-96 R¹¹O,

0 bis 32 Gew.-% PbO,

0 bis 55 Gew.-% GeO₂,

0 bis 22 Gew.-% Ta₂O₅,

0 bis 47 Gew.-96 WO₃,

0 bis 16 Gew.-96 Έ,

0 bis 4 Gew.-96 SiO₂,

0 bis 6 Gew.-96 Ii₂O₅,

0 bis 5 Gew.-96 ZrOp und

0 bis 4 Gew.-96 Ia₃O₅,

wobei R¹¹O für die Erdalkalimetalloxide MgO, CaO, SrO und/ oder BaO steht.

Aufgrund des PpO,--Gehalts gehört dieses Glas zu den Phosphatgläsern; solche Phosphatglaser mit P0O5 als Netzwerk bildendem Oxid schmelzen bei tieferen Temperaturen und bilden bei tieferen Temperaturen ein Glas, verglichen mit Silikatgläsern oder Borgläsern; ferner v/eisen solche Phosphatglas er eine höhere Durch-4/5

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lässigkeit im Bereich, des sichtbaren Lichtes bis zum nahen
TJY-Licht auf.

Die Anteile an Alkalimetalloxiden (R „0) und an Zinkoxid bewirken eine Verbreiterung des Glasbildungsbereiches für Phosphatglas. Darüberhinaus senken diese Bestandteile die Plüssigphasentemperatur der G-lasmasse ab und vermindern damit das
Problem, daß die Glasmasse im Verlauf des Schmelzvorganges
durch eine Korrosion des Gefäßmaterials verfärbt wird.

Der NbpOir-Anteil verleiht dem Glas einen hohen Brechungsindex und eine relativ hohe Dispersion; ferner erhöht Nbp^5 ^^{e c}k^emische Beständigkeit des Glases. Andererseits ist bislang das
Oxid NbpOc lediglich in einem kleinen Anteil in Glas zugelassen worden.

Deshalb ist die Verwendung von ITb₂O₁- auf einen sehr engen Bereich beschränkt gewesen.

Erfindungsgemäß kann der zulässige Bereich für NbpO,- erweitert werden; ferner kann der Glasbildungsbereich, in dem das Glas
gegen eine Entglasung beständig ist, dank der Verwendung von
R pO und ZnO gemeinsam mit PnOc in geeigneten Anteilen erweitert werden.

Der Anteil an jeder dieser Komponenten muß innerhalb des oben angegebenen Bereiches liegen. Die oberen und unteren Grenzwerte sind erfindungsgemäß aus den nachfolgenden Gründen festgelegt

^worden: 9 09836/05 8 7

Der Anteil an PpOj- als dem Netzwerk bildendem Oxid muß im Bereich von 10 bis 72% liegen. Damit die oben angegebenen, besonderen Eigenschaften dieses Netzwerk bildenden Oxi'des in vollem Umfang ausgenützt v/erden, soll der P₂0,--Anteil wenigstens 10% betragen. Sofern jedoch der P₂0,--Anteil mehr als 72% ausmacht, läßt sich ein befriedigend hoher Brechungsindex nicht länger erzielen; ferner ist dann die chemische Beständigkeit des Glases reduziert.

Die Summe der Bestandteile R ₂0 und ZnO muß zumindest 5% ausmachen, um die angestrebte Wirkung zu gewährleisten. Mit zunehmendem Gehalt dieser Oxide nimmt jedoch die Neigung des Glases zur Entglasung allmählich deutlich zu und dessen chemische Beständigkeit entsprechend ab. Daher soll der R' ₂0-Gehalt nicht mehr als 41% und der ZnO-Gehalt nicht mehr als 46% betragen; die Summe dieser beiden Bestandteile darf 50% nicht übersteigen. Die besten Ergebnisse werden dann erhalten, wenn KpO als Alkalimetalloxid R „0 eingesetzt wird.

Damit die angestrebten optischen Werte und eine adäquate chemische Beständigkeit erhalten werden, muß der Nb„O,--Anteil zumindest 22% betragen. Ein Nb^O^-Anteil von mehr als 63% macht das Glas gegen Entglasung unbeständig.

Sofern lediglich die Komponenten aus dem System PpOc-R pO NbpOc- in den angegebenen Anteilen verwendet werden, wird bereits ein beständiges optisches Glas erhalten. TJm jedoch den Bereich der optischen Werte zu erweitern, ist es manchmal erforderlich,

^6/7 909836/0 587

diesem System weitere Bestandteile zuzusetzen. Der Zusatz der anderen Bestandteile in bestimmten Anteilen erlaubt nicht nur die. .Einstellung der optischen Konstanten auf die angestrebten Werte, sondern erlaubt auch die Herstellung des Glases bei einer niedrigeren Temperatur, weil der Schmelzpunkt des Gemisches durch solche Zusätze erniedrigt wird. Daraus resultieren wiederum solche Vorteile, daß das Erschmelzen der Glasmischung leichter durchgeführt werden kann, und daß die Gefahr einer Verunreinigung und Verfärbung des Glases durch eine mögliche Korrosion des Schmelzgefäßes weitestgehend beseitigt ist.

hat eine ähnliche Wirkung wie Nb₂O₁- und verleiht dem Glas einen hohen Brechungsindex und eine relativ niedrige Abbe-Zahl. Daher können durch Zusatz von TiOp die angestrebten optischen Werte auch dann erreicht werden, wenn der NbpO,--Anteil vermindert wird. Darüberhinaus senkt ein TiOp-Zusatz die Flüssigphasentemperatur des Glases ab und erleichtert die Herstellung von Glas mit hohem Brechungsindex und hoher Beständigkeit gegen Entglasung. Das TiOp-haltige Glas weist eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit auf. Durch Zusatz von TiOp wird die Lichtdurchlässigkeit des Glases selten vermindert. Unter einer bestimmten, besonderen Schmelzbedingung kann die Anwendung von sehr großen TiOp-Anteilen eine Purpurverfärbung des Glases hervorrufen. Eine solche Verfärbung des Glases kann wiederum vermieden werden, indem der zu schmelzenden Masse eingeeigneter Anteil an arseniger Säure (As₂O,) zugesetzt wird. In diesem Falle wird vorzugsweise eine oxidierende Atmosphäre angewandt. Sofern der TiOg-Anteil mehr als 26% beträgt, steigt die Neigung zur

Entglasung an und der Schmelzpunkt der Glasmasse wird angehoben. ₇/₈ 909 8 36/0 587

Daher ist für den TiOp-Gehalt eine Obergrenze von 26% vorgesehen.

Ein AIpO,-Zusatz führt zu einer Stabilisierung des Glasgefüges mid vermindert die Neigung zum Entglasen. Daher ist die AIpO,-Zugabe zweckmäßig, um das optische Glas in einem breiteren Bereich der optischen Vierte beständig zu machen. Andererseits erweist sich ein AlpO-z-Zusatz von mehr als 14% im Hinblick auf die Eatglasungsneigung als nachteilig.

Ein Zusatz von Erdalkalimetalloxiden (R 0) erweitert den Glasbildungsbereich und senkt die Schmelztemperatur der Glasmasse ab. Daher ist ein solcher Zusatz wirksam, eine Verfärbung und Verunreinigung des Glases durch Korrosion des Schmelzgefäßes zu vermeiden und um die Beständigkeit des Glases gegen Entglasung zu erhöhen. Andererseits führt ein R O-Anteil, wobei dieser R O~Bestandteil in Form eines einzigen Erdalkalimetalloxides oder in Form einer Kombination aus zwei oder mehr Erdalkalimetalloxiden vorliegen kann, in einen Gesamtanteil von mehr als A7% zu einem Anstieg der Entglasungsneigung des Glases. Sofern BaO als Erdalkalioxid R 0 eingesetzt wird, ist die Auswirkung auf eine Verminderung der von einer Korrosion des Schmelzgefäßmaterials ausgehenden Gefahren auf Verunreinigung und Verfärbung des Glases, sowie die Auswirkung auf eine Erweiterung des Glasbildungsbereiches,in dem das Glas gegen Entglasung beständig ist, besonders deutlich.

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Ein PbO-Zusatz in geeignetem Anteil ergibt eine kleine Abbe-Zahl relativ zum Brechungsindex des Glases undbiewirkt ferner eine Erweiterung des Glasbildungsbereiches sowie eine Absenkung der Flüssigphasentemperatur der Glasmasse. Sofern jedoch der PbO-Anteil mehr als 32% beträgt, wird das Glas intensiv gefärbt.

Ein GeOp-Zusatz hat eine bemerkenswerte Auswirkung auf die Stabilisierung des Glases gegen Entglasung, da GeO₂ selbst ein Netzwerk bildendes Oxid darstellt. Sofern ein Teil des P₂Oi--Anteiles durch GeO₉ substituiert wird, wird ein Glas erhalten, das gleichzeitig einen großen Brechungsindex und eine relativ hohe Dispersion aufweist. Da jedoch ein zunehmender GeO₂-Gehalt zu einem Anstieg der Plüssigphasentemperatur und zu einer zunehmenden Verfärbung des Glases führt, soll der GeOp-Gehalt weniger als 55% betragen.

Ta₂Oc- kann als Bestandteil zugesetzt werden, welcher dem Glas hohen Brechungsindex und eine kleine Abbe-Zahl verleiht. Perner kann Ta₂Op- einen Teil des NbpO,--Anteils ersetzen. Sofern der 'Ta₂0[--Anteil mehr als 22% beträgt, erhöht dies die Neigung zur Entglasung des Glases.

WO, verleiht dem Glas einen hohen Brechungsindex in gleicher Weise, wie das NbgO,- tut. Daher kann, selbst wenn der Nb₂Oc-Anteil abgesenkt wird, durch Zugabe von WO, ein hoher Brechungsindex des Glases gewährleistet v/erden. Ferner wird durch WO,-Zugabe die Plussigphasentemperatür der Glasmasse abgesenkt und

die Herstellung eines Glases mit" hohem Brechungsindex und hoher 9/ 909836/0587

Beständigkeit gegen Entglasung erleichtert. Sofern der WO,-Anteil mehr als 47% beträgt, wird ein tief gefärbtes Glas erhalten.

Manchmal kann ein F-Zusatz die Flüssigphasentemperatur der Glasmasse absenken und zu einem Anstieg der Lichtdurchlässigkeit des Glases führen. Ein F-Zusatz ergibt weiterhin ein Glas mit kleiner Abbe-Zahl. Sofern jedoch ein hoher F-Gehalt vorgesehen wird, kann eine heftige Verdampfung von elementarem Fluor und von Fluorverbindungen beim Schmelzen der Glasmasse auftreten, was schließlich zu Änderungen der optischen Eigenschaften am fertigen Glas und zur Bildung von Schlieren im Glas führt. Daher soll der F-Gehalt vorzugsweise kleiner als 16% gehalten werden.

Ein SiOp-Zusatz erhöht die Viskosität des Glases und vermag daher die Entglasungsneigung des Glases zu vermindern. Andererseits führt ein SiO_?-Gehalt von mehr als 4% häufig zu Schwierigkeiten der Art, daß ungeschmolzene Anteile in der geschmolzenen Glasmasse auftreten. Dies erschwert die Herstellung eines homogenen Glases.

TpO,, ZrOp und La₂O^ können lediglich in sehr kleinen Anteilen zugesetzt werden, um die optischen Eigenschaften des Glases weiter zu verbessern. Alle diese Verbindungen wirken in Richtung eines Anstiegs der Flüssigphasentemperatur und erhöhen die Entglasungsneigung des Glases. Daher sollen diese VertLniungen lediglich dann in geeigneten Anteilen zugesetzt werden, wenn der Zu-

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satz dieser Verbindungen absolut notwendig ist, um die optischen Eigenschaften des dann erzeugten Glases zu verbessern. Sofern überhaupt ein Zusatz dieser Komponenten vorgesehen ist, soll der Y^^-Anteil weniger als 6%, der ZrOg-Anteil weniger als 5% und der lagO^-Anteil weniger als 4% betragen.

Für die oben genannte Glaszusammensetzung ist es daher empfehlenswert, daß sie Y₂O.,, ZrO₂ und Ia₂O₅ nicht enthält; d.h., der Anteil an diesen Wahlkomponenten soll betragen:

0 Gew.-% Y₂O₅,
0 Gew.-% ZrO₂ und
0 Gew.-% La₃O₅.

Hierdurch wird ein optisches Glas erhalten, das gegen Entglasung beständig ist, eine niedrige 3?lüssigphasentemperatur aufweist und bei dem die Möglichkeit einer Verunreinigung und/oder Verfärbung der Glasmasse durch Bestandteile des Gefäßmaterials weiter reduziert ist.

Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Glases sind für die Hauptkomponenten die nachfolgenden Bereiche vorgesehen:

10 bis 52 Gew.-% P₂O₅,
0 bis 34 Gew.-% R ₂0,
0 bis 35 Gew.-% ZnO,

10/11

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wobei die Summe (R^O + ZnO) 5 "bis 40% ausmacht. Diese Glaszusammensetzung weist eine noch bessere chemische Beständigkeit auf. '

Bei einer noch weiter bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Glasmasse, die vorzugsweise für die Herstellung hochauflösender linsen vorgesehen ist, da cLeses Glas einen höheren Brechungsindex (n_d von 1,65 bis 1,86) und eine höhere Dispersion (y. von 21 bis 34) aufweist, sind für Phosphorpentoxid und Alkalimetalloxide die nachfolgenden Bereiche vorgesehen:

10 bis 42 Gew.-96 P₃O₅ und 0 bis 32 Gew.-% R¹^O.

Hierbei wird ein optisches Glas mit einer besseren Lichtdurchlässigkeit erhalten, sofern die nachfolgende Zusammensetzung eingehalten wird:

18 bis 42 Gew.-% P₂O₅, 0 bis 32 Gew.-96 R ₂°>

0 bis 35 Gew.-96 ZnO, 24 bis 45 Gew.-96 Nb₂O₅,

1 bis 22 Gew.-96 TiO₂, 0 bis 30 Gew.-96 PbO,

0 bis 40 Gew.-96 GeO₂ und 0 bis 35 Gew.-% WO₃,

11/12

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wobei die Summe (R^O + ZnO) 12 bis 40% ausmacht.

Innerhalb dieses Zusammensetzungsbereichs wird ein Glas mit besonders hoher Beständigkeit gegen Entglasung dann erhalten, wenn die nachfolgenden Gehaltsbereiche eingehalten werden:

bis 38 Gew.-% P₂O₅,

bis 26 Gew.-96 R³^O,

0 bis 15 Gew.-96 ZnO, bis 40 Gew.-96 Nb₃O₅,

1 bis 19 Gew.-# TiO₂,

1 bis 12 Gew.--% Al₂O₅,

0 bis 15 Gew.-96 R¹¹O,

0 bis 20 Gew.-96 PbO,

0 bis 20 Gew.-?6 GeO₂,

0 bis 10 Gew.-% Ta₂O₅,

0 bis 20 Gew.-96 WO₃,

0 bis 6 Gew.-96 P, und

0 bis 3 Gew.-96 SiO₂

wobei die Summe (R ₂0 + ^Zn0) ¹² bis 27% ausmacht.

Erfindungsgemäße optische Gläser können nach einem an sich bekannten Herstellungsverfahren hergestellt werden. Hierzu wird Pp^R ^^em Geroisck ä-^er anderen Komponenten zugesetzt, wozu eine wässrige Lösung von Orthophosphorsäure (Ε,ΡΟ.) oder andere Phosphate wie etwa Kaliummetaphosphat als Ausgangsmaterial

verwendet wird. Hinsichtlich der anderen Bestandteile können 12/13 909836/0587

die Oxide, Carbonate, Nitrate und Fluoride der entsprechenden Verbindungen als Ausgangsmaterialien eingesetzt werden. Zum Vermischen kann ein, die Schaumbildung unterdrückendes Mittel oder ein Antischaummittel wie etwa arsenige Säure, zugesetzt werden, sofern dies angestrebt wird. Diese Rohmaterialien werden abgewogen, um die angestrebten Gewichtsverhältnisse zwischen den glasbildenden Komponenten einzustellen; die abgewogenen Mengen werden miteinander vermischt, um eine bestimmte Menge Gemisch zu ergeben; dieses Gemisch wird in einen Platintiegel gegeben, der Platintiegel mit dem Gemisch in einen elektrischen Schmelzofen gebracht und dort auf 1100 bis 1200⁰C erhitzt. Nach dem Schmelzen und der Klärung wird die geschmolzene Masse gerührt und homogenisiert. Die homogenisierte, geschmolzene Glasmasse wird in eine Eisenform gegossen und geglüht. Sofern ein P-Anteil vorgesehen ist, wird hierzu ein Fluorid eines zulässigen Kations eingesetzt.

In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die Zusammensetzung (in Gew.-%), der Brechungsindex n. und die Abbe-Zahl Ϋ-, für verschiedene Beispiele erfindungsgemäßer Gläser aufgeführt. In den Beispielen 29 bis 33 sind die la den Gläsern enthaltenen Kationen aus den Angaben der entsprechenden Oxide berechnet, welche in Tabelle 1 in Gew.-% aufgeführt sind, da in diesen Beispielen ein Teil der Sauerstoffionen durch ITuoridionen ersetzt ist.

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	P₂O₅
	Li₂O
	Fa₀O
	κ₂ο
	ZnO
36/	2 3
0587	TiO₂
	ⁿd

Tabelle 1

Beispiel Nr_e 1234567 89

70,0 55,0 24,0 25,0 38,0 35,0 34,0 30,0 31,0

5,0 5,0 -

20,0 - 10,0 - 3,0 11,0

14,0 35,0 40,0 12,0 -■ 10,0 10,0

- - - 43,0 35,0

25,0 25,0 62,0 40,0 22,0 38,0 23,0 22,0 25,0 ^V

5,0 '

1,5884 1,5759 1,8557 1,6587 1,5339 1,6745 1,7555 1,6855 1,6863 40,9 43,0 21,3 31,7 35,2 32,4 33,4 34,7 28,7

noch Tabelle 1

Beispiel Nr. 10 11 12 13 14 15 16 17 18

P₂O₅ 28,4 31,3 40,0 38,0 35,0 35,0 28,0 25,8 30,0

Na₂O - - - - 10,0 5,0

K₂O 32,3 16,2 20,0 27,0 19,0 15,0 3,0 19,6 20,5

ZnO - 4,8 - - - 2,0 -

^₉ Nb₂O₅ 22,5 22,9 25,0 35,0 27,0 25,0 22,0 22,6 23,0

^β 2,3 24,8 -------

836	Al₂O₅
	MgO
	CaO
	SrO
	BaO
	PbO

15,0	—	—	—	2,0
—	10,0	-	-	13,0
-	-	9,0	-	11,0
—	-	_	20,0	19,0

2,0 ,

- ₂0,0 19,0

- _ _32>0 15,0

ⁿd 1,5879 1,8178 1,6102 1,6444 1,6213 1,6391 1,7082 1,7248 1,6599 O

^d ⁴⁰»^{2 21}>⁸ 59,5 35,7 37,6 38,6 39,9 28,7 34,6 <»

noch. Tabelle 1

Beispiel Nr. 19 20 21 22 23 24 25 26 27

18,1 10,3 30,0 28,2 30,0 19,4 31,8 30,0 30,0

12,7 12,0 28,9 26,8 26,7 12,8 32,0 15,0 27,2

- 7,0 -

' τ α» Nb₂ ⁰S ²²»^{2 22}»° ²²»^{4 22}'^{1 25}»^{5 22}»^{1 2}5,2 23,0 23,4

cd TiOp - - 1,4 1,2 - 5,3 10,0 · 2,3 co

£ Al₂O₃ - - 2,0 1,5 - 3,0

ο 2,5 2,2 2,3

öd SrO - - 2,8

7,0 1,1 - - ■- - 2,0 - 13,3

40,0 54,6 -

10,0 20,7

WO₃ * 15,0 45,7 - - -

SiO₂ - - - - - - 2,8

Y₂O₃ - - - - - - 5,0

ZrO₂ - - - - - 3,8

n_d 1,6981 1,7010 1,6339 1,6551 1,6439 1,7874 1,6214 1,7024 1,6695

'Vd 53,1 32,9 35,6 33,8 33,7 24,1 34,1 28,5 31,4

P₂O	5
Na₂	0
K₂O
ZnO
Nb₂	°5
TiO	2
Al₂	°3
CaO
SrO
PbO
GeO	2
Ta„	0,-

noch Tabelle

■^. ο cn

Beispiel Nr.

^P2°5 Li₂O

K₂O ZnO Nb₂O

Al₂O₅ BaO PbO La₂O₅

As₂O₅

28

29

30

30,0	34,1
-	1,6
10,0	4,5
18,0	6,6
7,0	1,5
23,0	33,6
10,0	13,9
_	2,7

2,0

1,5

30,9

32

1,6897 1,7993 1,6306 1,6150 29,1 21,9 27,0 27,7 28,6

33

31,5

	21,6	5,7	7,1
28,8	22,0	7,9	9,0
23,9	18,3	38,6	36,2
9,6	2,8	2,8	1,6
2,0	-	2,1	2,4
-	-	4,5	3,1
-	14,6	7,2	6,2
4,7	_	2,4	2,7
-	0,2	0,2

1,7618 1,6990
26,5 30,0

CD O OI OQ

2805875

Das oben angegebene, erfindungsgemäße Glas nach Beispiel 32 wurde mit einem üblichen Glas von gleichem Brechungsindex n^ und gleicher Abbe-Zahl y. hinsichtlich der Lichtdurchlässigkeit verglichen. Die Ergebnisse sind mit Fig. 1 dargestellt, wobei sich die ausgezogene Kurve (a) auf die spektrale Durchlässigkeit des erfindungsgemäßen, optischen Glases bezieht und die gestrichelte Kurve (b) auf diejenige des bekannten Glases bezieht.

In ähnlicher Weise wird das erfindungsgemäße Glas nach Beispiel 33 mit einem üblichen Glas verglichen, das den gleichen Brechungsindex und die gleiche Abbe-Zahl aufweist. Die Ergebnisse sind mit Pig. 2 dargestellt, wobei sich die ausgezogene Kurve (c) auf die spektrale Durchlässigkeit des erfindungsgemäßen Glases,, und die gestrichelte Kurve (d) auf diejenige des üblichen Glases bezieht. Die Durchlässigkeit wurde an einer Stelle 10 mm innerhalb des Glases bestimmt. Aus den Eig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Gläser den entsprechenden bekannten Gläsern hinsichtlich der Durchlässigkeit im kurzwelligen Bereich des Lichtes überlegen sind.

Die erf in dungs gemäßen Gläser nach den Beispielen 32 und 33 wurden ebenfalls mit bekannten Gläsern von gleichem Brechungsindex und gleicher Abbe-Zahl hinsichtlich der Säurebeständigkeit verglichen, um einen Anhaltspunkt für die chemische Beständigkeit zu erhalten. Diese Untersuchungen wurden wie nachfolgend angegeben durchgeführt:

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Eine bestimmte Menge (g) des Glases wurde teilchenförmig mit einer Teilchengröße von 420 bis 590 pm in eine bei 100 C gehaltene, 0,01 η Salpetersäure gebracht. Die Glasteilchen wurden 60 min lang in der Säure gehalten und daraufhin der Gewichtsverlust der Probe bestimmt. Je kleiner der Gewichtsverlust war, desto besser ist die chemische Beständigkeit des Glases. In der nachfolgenden Tabelle 2 sind die Ergebnisse dieser Untersuchungen aufgeführt. Aus den Versuchsergebnissen ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Gläser den bekannten Gläsern auch hinsichtlich der chemischen Beständigkeit überlegen sind.

Tabelle 2

Säurebeständigkeit (proz. Gewichtsverlust)

Glas nach Beispiel 32 0

bekanntes .Glas 0,073%

Glas nach Beispiel 33 0,05%

bekanntes Glas 0,093%

Die vorliegende Erfindung erlaubt die Herstellung von optischen Gläsern mit hoher Dispersion und ausgezeichneter Lichtdurchlässigkeit sowie mit hoher chemischer Beständigkeit im industriellen Maßstab unter konstanten, reproduzierbaren Bedingungen.

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Claims

BLUMBACH -WESER · BERGEN · KRAMER

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsult RadedcestraBe 43 8000 München60 Telefon (089)883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult

NIPPON KOGAKU K.K.

2-3, Marunouchi 3-chome, ühiyoda-ku, Tokyo, Japan

Optisches Glas

Patentansprüche:

Optisches Glas mit hoher Dispersion und hohem Brechungsindex,

gekennzeichnet durch

einen Brechungsindex von 1,53 bis 1,86; einer Abbe-Zahl von 21 bis 43; und eine Glaszusammensetzung aus im wesentlichen:

10 bis 72 Gew.-% Phosphorpentoxid (P₃O₅), O bis 41 Gew.-% Alkalimetalloxide (R³^O), 0 bis 46 Gew. -% Zinkoxid (ZnO), und 22 bis 63 Gew.-?S Nioboxid (WD0O5),

Mündien: ß.Kramer Dipi.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys.Dr.rer.naf.. H.P.BrehmDipT.-Chem. Dr.phil.nat. Wiesbaden: P.G. Biumbadi DIpl.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. Jur. - G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-lng.

909836/0 511/ - - *^

■² ' 2905878

wobei R^O für Lithiumoxid (Li₃O), Natriumoxid (Na₃O) oder Kaliumoxid (KpO) oder Kombinationen aus zwei o-der mehreren dieser Oxide steht; und
die Summe (R^O + ZnO) 5 bis 50 Gew.-% ausmacht.
2. Optisches Glas nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Glas zusätzlich die nachfolgenden Wahlkomponenten enthält:

0 bis 26 Gew.-% Titandioxid

0 bis 14 Gew.-% Aluminiumoxid p^

0 bis 47 Gew.-96 Erdalkalimetalloxide (R¹¹O),

0 bis 32 Gew.-% Bleioxid (PbO),

0 bis 55 Gew.-% Germaniumdioxid (GeO₃),

0 bis 22 Gew.-% Tantaloxid (Ta₂O₅),

0 bis 47 Gew.-% Wolframoxid (WO₃),

O bis 16 Gew.-?6 Pluorid (F),

O bis 4 Gew.-% Siliciumdioxid (SiO₂),

0 bis 6 Gew.-% Yttriumoxid (Y₂O^),

O bis 5 Gew.-% Zirkonoxid (ZrO₂), und

0 bis 4 Gew.-% Lanthanoxid

wobei RO steht für Magnesiumoxid (MgO), Calciumoxid (CaO), Strontiumoxid (SrO) oder Bariumoxid (BaO) oder Kombinationen von zwei oder mehreren dieser Oxide.

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3. Optisches Glas nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas zusätzlich die nachfolgenden Wahlkomponenten enthält:

O Ms 26 Gew.-% Titanoxid

O Ms 14 Gew.-% Aluminiumoxid g

O bis 47 Gew.-% Erdalkalimetalloxide (R¹¹O),

0 Ms 32 Gew.-% Bleioxid (PbO),

0 Ms 55 Gew.-% Germaniumdioxid (GeO₂),

O Ms 22 Gew.-% Tantaloxid (Ta₂O₅),

O bis 47 Gew.-% Wolframoxid (WO₃),

0 bis 16 Gew.-% Fluorid (F), und

O bis 4 Gew.-% Siliciumdioxid (SiO₂).

wobei RO steht für Magnesiumoxid (MgO), Calciumoxid (CaO), Strontiumoxid (SrO) oder Bariumoxid (BaO) oder Kombinationen von zwei oder mehreren dieser Oxide.
4. Optisches Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 3., gekennzeichnet durch die Zusammensetzung:

10 bis 52 Gew.-% Phosphorpentoxid (P₂O₅), 0 bis 34 Gew. -% Alkalimetalloxide (E^O),

0 bis 35 Gew.-% Zinkoxid (ZnO), 24 bis 63 Gew.-% Nioboxid (Nb₂O₅),

1 bis 26 Gew.-% Titandioxid (TiO₂), und

0 bis 40 Gew.-% Erdalkalimetalloxide (R¹¹O),

wobei die Summe (R _O0 + ZnO) 5 bis 40 Gew.-yo ausmacht. 2/ ^l

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5. Optisches Glas nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas enthält:

10 bis 42 Gew.-% Phosphorpentoxid (P₂O₅), 0 bis 32 Gew.-% Alkalimetalloxide (R ₂0), und 0 bis 32 Gew.-56 Erdalkalimetalloxide (R¹¹O).
6. Optisches Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung:

18 bis 42 Gew.-% Phosphorpentoxid (P₂O₅), 0 bis 32 Gew.-96 Alkalimetalloxide (R¹^),

0 bis 35 Gew.-% Zinkoxid (ZnO), 24 bis 45 Gew.-% Nioboxid (Nb₂O₅),

1 bis 22 Gew.-% Titandioxid (TiO₂),

0 bis 40 Gew.-% Germaniumdioxid (GeO₂), und 0 bis 35 Gew.-% Wolframoxid

wobei die Summe (R ₂0 + ZnO) 12 bis 40 Gew.-% ausmacht.
7. Optisches Glas nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas enthält:

24 bis 38 Gew.-% Phosphorpentoxid (P₂O₅) und 10 bis 26 Gew.-% Alkalimetalloxide (R¹gO).

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