DE3216451A1 - Optisches leichtgewichtglas mit einem brechwert >= 1.70, einer abbezahl >= 22 und einer dichte <= 3,5 g/cm(pfeil hoch)3(pfeil hoch) - Google Patents

Optisches leichtgewichtglas mit einem brechwert >= 1.70, einer abbezahl >= 22 und einer dichte <= 3,5 g/cm(pfeil hoch)3(pfeil hoch)

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DE3216451A1 DE19823216451 DE3216451A DE3216451A1 DE 3216451 A1 DE3216451 A1 DE 3216451A1 DE 19823216451 DE19823216451 DE 19823216451 DE 3216451 A DE3216451 A DE 3216451A DE 3216451 A1 DE3216451 A1 DE 3216451A1
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Description

BeSchreibung
Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Zusammensetzungsbereich für ein optisches Glas im bekannten Brechwert/Abbezahl-Bereich 1,70 - 1,85 / > 22, in welchem Gläser liegen, die mit herkömmlichen Gläsern die optischen Daten gemeinsam haben, von diesen sich jedoch durch eine stark verminderte Dichte und verbesserte chemische Beständigkeit unterscheiden.
Der der Erfindung nächstkommende Stand der Technik ist in der JP-OS 79 88 917 und in der JP-OS 80 126 599 beschrieben. Danach können zwar leichtgewichtige Gläser im oben genannten optischen Bereich hergestellt werden, jedoch zeigen diese Gläser zum Teil erhebliche Nachteile. Die in der JP-PS
79 88 917 genannten Zusammensetzungen verzichten gänzlich auf den Einsatz von Nb3O5 und diejenigen aus der JP-OS
80 126 549 ermöglichen einen maximalen Nb„Oc.-Einsatz von
12 Gew.-% und einen W03-Anteil von höchstens 0,5 Gew.-%. Dadurch muß zur Erzeugung des hohen Brechwertes mit sehr hohen TiO„- bzw. ZrO„-Gehalten gearbeitet werden, was zur verstärkten Kristallisation führt und brauchbares Glas in den gewünschten Abmessungen nur mit wesentlich höherem technischen Aufwand und geringeren Ausbeuten liefert.
Eine Aussage über die Stabilität der dort beschriebenen Gläser gibt das Verhältnis vom SiO„- zum TiO„-Gehalt wieder. Bei einem Verhältnis < 1,25 nimmt die Glasstabilität stark ab.
Die Beispiele andererseits, die in der JP-PS 77 25 812 angegeben sind, führen bei der üblichen Bearbeitungsweise zu vollständig auskristallisierten, unbrauchbaren Feststoffen, so daß es offensichtlich in dem Zusammensetzungsbereich dieser Patentschrift schwierig ist, überhaupt ein verwendbares optisches Glas zu erhalten.
Um ein allen genannten Anforderungen genügendes Glas zu schmelzen, war es deshalb notwendig, einen neuen Zusammensetzungsbereich zu erfinden. Ein solcher Bereich ist in den Patentansprüchen angegeben.
Dieser Bereich ist dadurch gekennzeichnet (Gew.-%):
Glasbildende Oxide:
SiO2 25 - 42, GeO2 0-2, B3O3 0,5 - 7, Al3O3 0 - 4, bevorzugt jedoch:
SiO2 30 - 35, GeO2 0-1, B3O3 0,5 - 3, Al3O3 0-2;
Glaswandleroxide:
Li3O 0-9, Na3O 7,5 - 15, K3O 2 - 10, bevorzugt jedoch:
Li„0 0-3, Na0O 7,5 - 13, K9O 4-6, und Summe der Alkalioxide; 12 - 18 ,
MgO 0-5, CaO 1-3, SrO 0-6, BaO 3-13, ZnO 0-5, bevorzugt jedoch:
MgO 0-2, CaO 1-3, SrO 0-2, BaO 7 - 13, ZnO 0-2, und als Summe: 8-IS7 und weitere Komponenten:
TiO2 15 - 35 •
•
ZrO2 0 - 3 30
Nb2O5 1 - 20 3
WO3 0 - 3, 19
bevorzugt jedoch 2,
TiO3 20 -
ZrO3 0 -
Nb3O5 7 -
WO3 0,2 -
wobei das Verhältnis von SiO2 zu TiO3 im Bereich 1 bis 1,75 liegen soll,
schließlich weitere Oxide:
OL· I U <■+ U I
PbO 0 - 5
La2O3 0 - 3
Y2°3 0 - 5
Bi2°3 0 - 2
Gd2O3 0 - 4
Ta2O5 0 - 2
Das Glas sollte weiterhin nicht mehr als 1,5 Gew.-% Fluor in Form von F - Ionen und/oder 0,2-2 Gew.-% SnO ~ und hoch stens 2 Gew.- anderer, bisher nicht genannter Oxide enthalten
Die erfindungsgemäßen Gläser erfüllen sowohl die Forderung nach niedriger Dichte ( < 3,5 g/cm ) bei Brechzahlen > 1,70 und Abbezahlen > 22, als auch die nach ausreichender Kristallisationsstabilität bei einer Produktion nach den heute üblichen technischen Glasschmelzverfahren. Die relativ hohe Kristallisationsstabilität wird erreicht durch bestimmte Anteile von Nb Ο,, WO3 und/oder Al3O3, CaO, MgO, sowie durch das gegenüber bekannten Zusammensetzungsbereichen stark erhöhte Verhältnis von SiO2 zu TiO3. Die besonders gute eher mische Beständigkeit der erfindungsgemäßen Gläser wird durch geringe Mengen an B3O3 (bis 7 Gew.-%), Al3O3 (bis 4 Gew.-%) und WO3 (bis 3 Gew.-%, sowie durch den hohen TiO2~Gehalt bewirkt.
Tabelle 1 stellt einige Beispiele der vorliegenden Erfindung herkömmlichen Gläsern gegenüber.
1 SF 4 Bsp.3 SF 11 1 ,7847 r74 Bsp. 7 SF 56 1 ,7847 ,92 Bsp . 9
nd 2 ,7552 1,7552 25,67 2
,2		 1 ,7826 26,08 3
2		 1, 7845
vd 4 7,58 27,36 4 25,60 4 26 ,10
Dichte 2 ,79 3,15 1 3,21 2 3, 28
SRX)
ARXX) 		5
,3		 1
1,0		 1
1,0		 1, 1
3
SR Q Säureresistenz:
SR 1 SR 2 SR 3 SR 4 SR 5
Zeit (h) >100 100-10 10-1 1-0,1 < 0,1
Zeit für einen Abtrag von 0,1 μπι von einer polierten Schicht mit 0,5 η HNO3 in Stunden.
XX'ar -Alkaliresistenz:
AR 1 AR 2
Zeit (h) >120 120-30
Zeit für einen Abtrag von 0,1 μπι von einer polierten Schicht mit NaOH pH 10 in Stunden.
Wertung:
O- keine sichtbare Veränderung
1-narbige Oberfläche, keine sichtbare Schichtenbildung
2-Interferenzfarben
3-weißer Fleck.
Neben den oben genannten Hauptanforderungen erfüllen die erfindungsgemäßen Gläser auch den Anspruch nach genügender
Kristallisationsstabilität, um in größeren Schmelzaggregaten (100 Ltr.-Tiegel) und in größeren Abmessungen (Glasblöcke
300 χ 300 χ 200 mm) gefertigt zu werden. Außerdem unterscheiden sich die erfindungsgemäßen Gläser durch eine wesentlich höhere Transmission (Bsp.: Reintransmission bei 400 nm und 25 mm
Schichtdicke SF 11-0,21 Bsp.: 7 ="0,55) von den herkömmlichen Schwerflintgläsern. Die erfindungsgemäßen Gläser ermöglichen also eine wesentliche Verbesserung sowohl bezüglich des Gewichts als auch der Abbildungsqualität von hochwertigen optischen Geräten, wie beispielsweise tragbaren Fernsehkameras.
I04D
Gegenüber den üblicherweise in diesem optischen Bereich benutzten Schwerflintgläsern zeigen die erfindungsgemäßen Gläser eine wesentlich geringere Verfärbung, was in der erhöhten Reintransmission zum Ausdruck kommt. Durch Zugabe geringer Mengen von F (beispielsweise als NaF) kann diese Eigenschaft noch verbessert werden.
Tabelle 2 enthält 11 Ausführungsbeispiele im bevorzugten Zusammensetzungsbereich.
Die erfindungsgemäßen Gläser werden folgendermaßen hergestellt:
Die Rohstoffe (Oxide, bevorzugt Carbonate, eventuell Nitrate und Fluoride) werden abgewogen; ein Läutermittel, wie As3O3 in Anteilen von 0,1-1 Gew.-l wird zugegeben und anschließend wird gut gemischt. Das Glasgemenge wird bei ca. 1250 - 13000C im Pt- oder Keramiktiegel eingeschmolzen, danach geläutert
und mittels eines Rührers gut homogenisiert. Bei einer Gußtemperatur von 1050 - 12000C wird das Glas zu den gewünschten Abmessungen verarbeitet.
Schmelzbeispiel für 100 kg berechnetes Glas
Oxid Gew.-l
SiO2 33,00
B2°3 0,50
BaO 9,00
CaO 2,00
Na2O 12,00
K2O 5,30
TiO2 27,80
Nb2O5 9,80
WO3 0,60
Rohstoff Einwaage (kg)
Quarzmehl (Sipur) 3 3,05
H3BO3 0,89
BaCO3 11 ,75
CaCO3 3,56
Na2CO3 20,60
K2CO3 7 ,77
TiO2 28,00
Nb2O5 9,80
WO3 0,60
116,02 kg
AS2O3 0,20 kg Li
116,22 kg Gemenge
Die Eigenschaften dieses Glases sind in Tabelle 2, Beispiel 3 angegeben.
-3-
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Claims (9)

  1. P 617
    SCHOTT GLASWERKE 65 Mainz
    Optisches Leichtgewichtglas mit einem Brechwert ^ 1,70, einer Abbezahl ^ 22 und einer Dichte ^ 3,5 g/cm
    Patentansprüche;
    ι 1j Optisches Glas mit einem Brechwert $- 1,70, einer Abbezahl ^ 22 und einer Dichte -^ 3,50 g/cm , mit besonders guter chemischer Beständigkeit, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung (in Gew.-%):
    SiO2 25 - 42 GeO2 0 - 2 B2°3
    Al2O3
    Li2O     0,5
    0
    0     - 7
    - 4
    - 9         Na2O 7,5 - 15 K2O 2 - 10 MgO 0 - 5 CaO 1 - 3 SrO 0 ~ 6 BaO 3 - 13 ZnO 0 - 5 TiO2 15 - 35 ZrO2 0 - 3 Nb2°5
    WO,     1
    0     - 20
    - 3.
    JZ I D t*
  2. 2. Glas nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung (in Gew.-%):
    SiO2 30 - 35 . GeO2 0 - 1 B2°3 0,5 - 3 Al2O3 0 - 2 Li2O 0 - 3 Na2O ' 7,5 - 13 K2O 4 _ r Z M2O 12 - 18 MgO 0 - 2 CaO 1 - 3 SrO 0 _ τ BaO 7 - 13 ZnO 0 - 2 Σ. M0 8 - 15 TiO2 20 - 30 ZrO2 0 - 3 Nb2O5 7 - 19 WO3 0,2 - 2 SiO2/TiO2 1 - 1,75.
  3. 3. Glas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es enthält (in Gew.-%): PbO 0-5.
  4. 4. Glas nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,daß es enthält (in Gew.-%): La2°3 0-3.
  5. 5. Glas nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß es enthält (in Gew.-%): Y2°3 0-5.
  6. 6. Glas nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß es enthält (in Gew.-%):
    Bi2O3 0-2
    Gd2O3 0-4
    Ta3O5 0-2.
  7. 7. Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es enthält (in Gew.-%): 0,2 - 1,5 P~.
  8. 8. Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Erhöhung der Transmission 0,2 bis 2 Gew.-% SnO2 enthält.
  9. 9. Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es höchstens 2 Gew.-% anderer, noch nicht genannter Oxide enthält.
DE3216451A 1982-05-03 1982-05-03 Optisches Leichtgewichtglas mit einem Brechwert &ge; 1.70, einer Abbezahl &ge; 22 und einer Dichte &lE; 3,5 g/cm&uarr;3&uarr; Expired DE3216451C2 (de)

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