DE3216451C2 - Optisches Leichtgewichtglas mit einem Brechwert ≥ 1.70, einer Abbezahl ≥ 22 und einer Dichte ≦ 3,5 g/cm↑3↑ - Google Patents

Optisches Leichtgewichtglas mit einem Brechwert ≥ 1.70, einer Abbezahl ≥ 22 und einer Dichte ≦ 3,5 g/cm↑3↑

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Karl Dr. 6204 Taunusstein Mennemann
Ludwig Dipl.-Chem. Dr. 6501 Klein-Winternheim Roß
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Description

SiO: 30 -35
GeO: O - 1
B:0i 0,5- 3
AhOi 0-2
LhO 0-3
Na:0 7.5-13
K:0 4-6
M:0 12 -18
MgO O - 2
CaO 1 - 3
SrO 0-2
BaO 7 -13
ZnO O - 2
MO 8 -15
TiO: 20 -30
ZrO: 0-3
Nb:O< 7 -19
WOi 0,2- 2
SlO:/TiO: 1 - 1.75
2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es enthält (in Gew.-%):
PbO
0 - 5.
3. Glas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, d.-'IJ es enthalt (In Gew.-H>):
La:O. 0-3.
4. Glas nach einem der Ansprüche ! bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es enthält (in Gew.·';.):
Y:O. 0 - 5.
5. Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es enthält (In Gew.-s):
sehen Bereich hergestellt werden, jedoch zeigen diese Gläser zum Teil erhebliche Nachteile. Die in der JP-OS 79 88 917 genannten Zusammensetzungen verzichten gänzlich auf den Einsatz von Nb:O< und diejenigen aus der JP-OS 80 126 549 ermöglichen einen maximalen Nb.'O^-Elnsatz von 12 Gew.-% und einen WÖi-Antell von höchstens 0,5 Gew.-9b. Dadurch muß zur Erzeugung des hohen Brechwertes mit sehr hohen TiO:- bzw. ZrO:- Gehalten gearbeitet werden, was zur verstärkten Krlstal- !isation führt und brauchbares Glas In den gewünschten Abmessungen nur mit wesentlich höherem technischen Aufwand und geringeren Ausbeuten liefert. Die DE-PS 22 59 183 beschreibt ophthalmische Gläser Im Brechwertsberelch 1,70 bis 1,72, jedoch sind höhere Bereiche,
r> beispielsweise bis nd 1,85, mit diesen bekannten Zusammensetzungen nicht möglich.
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 Glassia-
:o billtät stark ab.
Die Beispiele andererseits, die In der JP-OS 77 25 812 angegeben sind, führen bei der üblichen Bearbeitungsweise zu vollständig auskristallisierten, unbrauchbaren Feststoffen, so daß es offensichtlich In dem Zusammen-
:"' Setzungsbereich dieser Patentschrift schwierig ist, überhaupt ein verwendbares optisches Glas zu erhallen.
Um ein allen genannten Anforderungen genügendes Glas zu schmelzen, war es deshalb notwendig, einen neuen Zusammensctzungsberelch zu erfinden. Dieser Bereich Ist In den Palentansprüchen angegeben und wie folgt gekennzeichnet (Gew.-'\0:
Glasbildende Oxide:
SlO: 30-35. GeO: 0-1, B:O< 0,5-3, AhOi 0-2;
Glaswand'croxlde:
Ll.O 0-3, Na:0 7,5-13, K:O 4-6 und Summe der Alkalloxidc: 12-18;
MgO 0-2, CaO 1-3, SrO 0-2, BaO 7-13, ZnO 0-2 und als Summe: 8-15;
Bl.-O. 0 - 2
Gd :O. 0 - 4
Ta:O< 0 - 2.
andere Komponenten:
TlO: 20 -30
ZrO: O - 3
Nb:O* 7 -19
6. Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es enthält (In Gew.-%):
0,2- 1,5 F-.
7. Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Erhöhung der Transmission 0,2 bis 2 Gew.-S, SnO: enthält.
Ziel der vorliegenden Erfindung Ist ein Zusammensetzungsbereich für ein optisches Glas Im bekannten Brechwert/Abbezahl-Berelch 1,70 bis 185 / > 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 DE-PS 22 59 183. der JP-OS 79 88 917 und In der JP-OS 80 126 549 beschrieben. Danach können zwar leichigewichtlge Gläser im oben genannten optl-WOi
0,2- 2,
wobei das Verhältnis von SlO: zu TlO: Im Bereich
1,75 liegen soll,
schließlich weitere Oxide:
PbO 0-5
La:O. 0-3
Y:O< 0-5
BhO. 0-2
Gd.'O. 0-4
Ta:O< 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: enthalten.
Die erlindungsgemäßen Gläser erfüllen sowohl die Forderung nach niedriger Dichte (< 3,5 g/cm') bei Brechzahlen 1,70 und Abbezahlen ■ 22, als auch die nach ausreichender Krlstalllsatlonsstabllltut bei einer Produktion nach den heute üblichen technischen Glasschmelzvcrfahrcn. Die relativ hohe Kristallisatlonsstabllitiit wird erreicht durch bestimmte Anteile von Nb:O<. WOi und/oder AL-Oi, CaO, MgO sowie durch das gegenüber bekannten Zusammensetzungsbereichen stark erhöhte Verhältnis von SIO: zu TiO:. Die besonders gute
chemische Beständigkeit der eriindungsgemäßen Gläser wird durch geringe Mengen an B:0< (bis 3 Gew.-%), (bis 2 Gew.-*>) und W0< (bis 2 Gew.-%) sowie durch den hohen TlCh-Gehalt bewirkt.
Tabelle 1 stellt einige Beispiele der vorliegenden Erfindung herkömmlichen Gläsern gegenüber.
Tabelle 1 SF4 Beispiel 3 SFIl Beispiel 7 SF 56 Beispiel 9
1,7552 1,7535 1,7847 1,7826 1,7847 1,7847
nd 27,58 27,50 25,67 26,10 26,08 25,54
vd 4,79 3,16 4,74 3,28 4,92 3,19
Dichte 5 1 2 1 3 1
SR*) 2,3 1,0 1,2 1,0 2,2 1,3
AR**)
*; SR Δ Säureresistenz:
SRI SR 2 SR 3 SR-4 SR 5 /ciKhl >KX> IW)-IO 10-1 1-0,1 <0,l
/eil Iür einen Abtrag von 0.1 μπι von einer polierten Schicht mit 0.5 η HNO3 in Stunden. ·) AR Δ Alkülircsistcnz:
AR I AR 2 Zcil(h) > 120 120-30
Zeit Iür einen Abirag von 0,1 μηι von einer polierten Schicht mit NaOII pH IO in Stunden.
Wertung:
0- keine sichtbare Veränderung
1 - narbige Oberfläche, keine sichtbare Schichtenbildung
2 - lntcrferenzlarben
3-weißer Fleck.
Neben den oben genannten Hauptanforderungen erlüllen die eriindungsgemäßen Gläser auch den Anspruch nach genügender Kristallisationsstabilität, um In größeren Schmelzaggrega'.en (100 Ltr.-Tiegel) und in größeren Abmessungen (Glasblöcke 300 χ 300 χ 200 mm) gelertigt zu werden. Außerdem unterscheiden sich die eriindungsgemäßen 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 Schwerlilntgläsem. Die eriindungsgemäßen Gläser ermöglichen also eine wesentliche Verbesserung sowohl bezüglich des Gewichts als auch der Abbildungsqualität von hochwertigen optischen Geräten, wie beispielsweise tragbaren Fernsehkameras.
Gegenüber den üblicherweise In diesem optischen Bereich benutzten Schwerlllntgläsern zeigen die erlindungsgemäSen Gläser eine wesentlich geringere Verfärbung, was in der erhöhten Reintransmission zum Ausdruck kommt. Durch Zugabe geringer Mengen von F~ (beispielswelse als NaF) kann diese Eigenschaft noch verbessert werden.
Tabelle 2 enthält 9 Ausführungsbeispiele Im bevorzugten Zusammensetzungsbereich.
Die eriindungsgemäßen Gläser werden folgendermaßen hergestellt:
Die Rohstoffe (Oxide, bevorzugt Carbonale, eventuell Nitrate und Fluoride) werden abgewogen; ein Läutermittel, wie As.Oi in Anteilen von 0,1-1 Gew.-9t, wird zugegeben und anschließend wird gut gemischt. Die Glasmenge wird bei ca. 1250-1300 C Im Pt- oder Keramlktlegel eingeschmolzen, danach geläutert und mittels eines Rührers gut homogenisiert. Bei einer Gußtemperatur von 1050-1200 C wird das Glas zu den gewünschten Abmessungen verarbeitet.
Schmelzbeispiel für 100 kg berechnetes Glas
Oxid Gew.-% Rohstoff Einwaage (kg)
SiO2 33,00 Quarzmehl (Sipur) 33,05
B2O3 0,50 H3BO3 0,89
BaO 9,00 BaCO3 11,75
CaO 2,00 CaCO3 3,56
Na2O 12,00 Na2CO3 20,60
K2O 5,30 K2CO3 7,77
TiO2 27,80 TiO2 28,00
Nb2O5 9.80 Nb2O5 9.80
WO3 0,60 WO, 0.60
116,02 kg
As2O., 0,20 kg Liiutermittel
116,22 kg Gemenge
5 6
Die Eigenschalten dieses Glases sind in Tabelle 2, Beispiel 2, angegeben.
Tabelle 2
Schmeizbeispieje (in Gew.-%)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
SiO2 32,25 33,00 33,24 32,90 32,80 32,80 31,00 31,00 31,80
B2O3 2,85 0,50 0,50 0,50 0,55 0,55 0,52 0,52 0,55
SnO2 - - - - - - - - 1,00
BaO 12,30 9,00 9,00 12,44 7,24 7,24 10,28 9,28 7,24
CaO 1,91 2,00 2,01 1,56 1,15 1,15 1,20 1,20 1,15
Na2O 8,54 12,00 12,00 8,62 9,51 9,51 9,50 9,50 9,51
NaF - - - - - - - - -
K2O 5,39 5,30 5,53 5.45 5.55 5.55 5,50 5,50 5,55
TiO2 20,18 27,80 27,80 29,16 24,14 24,14 23,50 23,50 24,14
Nb2O5 16,08 9,80 8,50 9,36 18,56 18,06 18,00 17,00 18,56
WO3 0.50 0,60 1,92 0,20 0,50 1,00 0,50 0,50 0,50
Y2O., - - - - - - - 1,00 -
Gd2O3 - - - - - - - 1,00 -
As3O3 0,15 0,20 0,15 0,10 0.10 0,10 0,10 0,10 0,10
nd 1,7476 1.7552 1,7535 1,7661 1.7826 1,7816 1,7826 1,7892 1,7847
vd 28,76 27,36 27,50 26.20 25,60 25,62 26,10 25,84 25,54
ρ [g/cm·1] 3,25 3,15 3,16 3.18 3,21 3,12 3,28 3,25 3,19

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Optisches Glas mit einem Brechwert % 1,70, einer Abbezahl =: 22 und einer Dichte ζ 3,50 g/cm', mit besonders guter chemischer Beständigkeit, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung (in Gew.-%):
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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DE3216451A DE3216451C2 (de) 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;
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