DE3245615C2 - Optisches Glas aus dem System P↓2↓O↓5↓-K↓2↓O (Na↓2↓O)-PbO-Ta↓2↓O↓5↓ - Google Patents

Optisches Glas aus dem System P↓2↓O↓5↓-K↓2↓O (Na↓2↓O)-PbO-Ta↓2↓O↓5↓

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DE3245615C2 DE3245615A DE3245615A DE3245615C2 DE 3245615 C2 DE3245615 C2 DE 3245615C2 DE 3245615 A DE3245615 A DE 3245615A DE 3245615 A DE3245615 A DE 3245615A DE 3245615 C2 DE3245615 C2 DE 3245615C2
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Abstract

Optisches Glas, dadurch gekennzeichnet, daß es in Gew.-% enthält: (Formel)

Description

mit der Bedingung
O bis 20 Na,0 und
O bis 25 K,Ö;
15 bis 55 PbO;
1 bis 40 Ta2O5;
O bis 15 Nb2O5;
O bis 10 TiO, + WO,;
O bis 20 BaO" + CaO + ZnO + SrO + MgO,
mit der Bedingung
O bis 17 BaO,
O bis 3 CaO,
O bis 20 ZnO,
O bis 15 SrO und
O bis 5 MgO;
sowie
O bis 10 B,0,;
O bis 3 Al2O,.
2. Optisches Glas gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es noch enthält:
O bis 3 LbO;
O bis 3 ZrO,;
O bis 3 Y,0,;
O bis 3 GdiO,; und
O bis 3 LaO3
Die Erfindung betrifft ein optisches Glas aus dem System P2O5-K2O (Na2O)-PbO-TaO5 mit ausgc/.cichneter Durchlässigkeit und einem Brechungsindex (nd) von 1,58 bis 1,91 und einer Abbe-Zahl (v d) von 20 bis 45.
SiO2-R2O-PbO- oder SiO;-RiO-TiO-Silikatgläser sind dafür bekannt, daß sie einen hohen Brechungsindex
haben, und ein Glas mit einer hohen optischen Streuung, welches optische Konstanten innerhalb des obigen Bereiches aufweist, wird beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung 8394/1967 beschrieben.
Diese Gläser neigen jedoch zu einer Färbung und haben schlechte Durchlässigkeitseigenschaften im Bereich des ultravioletten Lichtes bis zum sichtbaren Licht und dies stellt bei der Herstellung von optischen Linsen einen Nachteil dar.
Zur Herstellung von Gläsern mit hoher Durchlässigkeit im ultravioletten Bereich, sind Phosphatgläser im Vergleich zu einem Silikatglas oder einem Boratglas aus den oben erwähnten Gründen vorteilhafter. Phosphatgläser weisen eine ausgezeichnete Durchlässigkeit im Bereich des ultravioletten Lichtes bis zum sichtbaren Licht im Vergleich zu einem Silikatglas oder Boratglas auf. Darüber hinaus kann man ein Phosphatglas schon bei niedrigen Temperaturen erschmelzen und dadurch kann man Verunreinigungen aus dem Schmelztiegel vermeiden.
Andererseits hat Phosphorsäure eine stärkere Reduktionswirkung als andere Glasbildungsmaterialicn und infolgedessen verfärbt sich ein solches Glas, in Abhängigkeit von den Komponenten, der Glaszusammenscl-
(.0 zung, der Atmosphäre, usw. Beispielsweise werden TiO2, WO1 und Nb2O5 üblicherweise verwendet, um ein Ci las mit hohem Brechungsindex zu ergeben und um die chemische Beständigkeit des Glases /.u verbessern, wobei diese Komponenten jedoch eine Verfärbung des Glases bewirken, wenn man sie reduziert. Im Gegensatz, hierzu wird Ta2O5 nicht reduziert und zeigt eine geringere Absorption im Bereich des ultravioletten Lichtes bis /um sichtbaren Licht. Deshalb bevorzugt man Ta2O5 als Komponente, die einem Glas einen hohen Brechungsindex
(ö verleiht und die chemische Beständigkeit des Glases verbessert.
Aus der US-PS 41 08 673 ist ein optisches Glas bekannt, bei dem die Lichlpladlüngc im wesentlichen temperaturabhängig ist. Dort beträgt die Menge an K2O + BaO mehr als 35 Gew.-%. Verwendet man größere Mengen an K:0 + BaO, wie dies in US-PS 41 08 673 der Fall ist, dann ist es schwierig, die Mengen an PhOundTn..O, zuerhö-
hen iiiul man kann deshalb ein optisches Glas mit den schon genannten gewünschten optischen Konstanten nicht oder nur sehr schwierig erhalten. ·
Untersuchungen über den Glasbildun^sbereich, bei welchem man mit einem la..O, enthüllenden Phosphatglas die vorerwähnten guten Eigenschaften erzielt, haben ergeben, daß in den Drei-Kornponenten-Syslemen P,Os-R2O-Ta2O5 und P2O5-PbO-Ta2O5 eine Glasbildung nicht eintritt, wenn die Menge an P2O5 37 Gew.-% oder weniger beträgt, daß man aber in einem Vier-Komponenten-System aus P2O5 -R2O-PbO-Ta2O5 ein stabiles Glas erhalten kann, auch wenn die Menge an P2O5 35 Gew.-% oder weniger beträgt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Vier-Knmponenten-Glas aus dem System P2O1-K2O (Na2O)-PbO-Ta2O5 zur Verfügung zu stellen, das in Kombination eine ausgezeichnete Durchlässigkeit im Bereich des ultravioletten Lichtes bis/um sichtbaren Licht hat und das einen Brechungsindex von 1,58 bis 1,91 und eine Abbe-Zahl (ι· d) icj von 20 bis 45 aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein optisches Glas gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
Die l'igur ist eine grafische Darstellung der Durchlässigkeitskurve eines erfindungsgemäßen Glases im Vergleich zu einem üblichen SF4-GIaS.
Die kritischen Mengen der oben erwähnten Glaskompor.entcn werden nachfolgend diskutiert. Dabei sind alle Pro/.enlangaben auf das Gewicht bezogen.
!'.O1 ist ein glasbildendcs Material. Liegt die Menge an P2O5 bei weniger als 2Oi,, so erhöht sich die Neigung des Glases zur Entglasung. Ist die Menge an P2O5 größer als 37%, so kann man nicht das gewünschte Glas mil dem hohen Brechungsindex erhalten.
Na,O und K2O müssen in einer Gesamtmenge von 5 bis 25% vorliegen. Liegt die Menge außerhalb des 2u Bereiches, so erhöhl sich die Neigung des Glases zur Entglasung. Na2O und K2O müssen jedoch nicht notwendigerweise zusammen vorliegen.
PbO muß in einer Menge von 15 bis 55% vorliegen, um einen hohen Brechungsindex zu erzielen und um das Glas stabil zu machen. Übersteigt die Menge an PbO 55%, so nimmt die Neigung des Glases zur Entglasung merklich zu.
Ta.O5 muß in einer Menge von 1% oder mehr vorhanden sein, um diese Eigenschaften zu entwickeln. Übersteigt die Menge an Ta2O5 jedoch 40%, so erhöht sich die Neigung des Glases, zu entglasen.
Nh,Os kann in Mengen von bis zu 15% zugegeben weiden, um die optischen Konstanten einzustellen. Übersteigt jedoch die Menge an Nb2O5 15%, so verschlechtern sich die Durchlässigkeitseigenschaften des Glases.
TiOi und WOi kann man zur Einstellung der optischen Konstanten zugeben. Übersteigt die Gesamtmenge an TiO. und WO-, 10%, so tritt eine Verfärbung des Glases ein und dadurch werden die Durehlässigkeitseigcnschal'len des Glases verschlechtert.
BaO, ZnO, SrO, MgO und CaO können als zweiwertige Komponenten zur Einstellung der optischen Konstanten des Glases zugegeben werden. Überteigen die Mengen an BaO, ZnO. SrO, MgO und CaO 17"", :>5 20%, 15%, 5% bzw. 3% oder falls die Gesamtmenge der zweiwertigen Komponenten 20'/, übersteigt, so erhöhl sich die Neigung des Glases zu entglasen.
U.O: kann in einer Menge von bis zu 10Gew.-% zugegeben werden, ohne daß die Stabilität des Glases verschlechtert wird.
AIiO; kann in Mengen bis zu 3,0% zur Einstellung der optischen Konstanten verwendet werden. -tu
Ebenso können auch Li2O, ZrO2, Y.O·,, Gd2Oj und La2Oi jeweils in Mengen von bis zu 3,0% als Komponente /ur Einstellung der optischen Konstanten des Glases vorhanden sein.
Beispiele für erlmdungsgcmäße Gläser und deren Eigenschaften werden in den nachfolgenden Tabellen I und 2 gezeigt. Dabei wird die Zusammensetzung der jeweiligen Gläser jeweils in Gew.-"., ausgedrückt.
'liibelle I
Komponente Beispiel Nr.
12 3 4 5 6 7 8
SO
P..O 20,0 25,0 22,0 37,0 30,0 20,0 20,0 35,0
Nii.iO - 20,0 -
TiO. ·"" 6"
Vi/ 26.6 31.7 28.8 37.8 35.9 25.7 24.1 28,6
5,0 1,856 15,0 1,711 10,0 1,775 13,0 1,651 - 1,646 5,0 1,861 5.0 1.891 25.0
55,0 20,0 43,0 47,0 25,0 55,0 50.0 15,0
20,0 40,0 25,0 3,0 25,0 10,0 10.0 15,0
- - - - - 10,0 - -
- - - - - - 15.0 -
- - - - - - - 10,0
1,663
Tabelle 2
Komponente
Beispiel Nr. 10 Π 12 25,0 14
9 30,0 35,0 30,0 25,0 27,0
35,0 15,0 15,0 15,0 20,0 20,0
25.0 20,0 15,0 20,0 20,0 25,0
15.0 15,0 15,0 20,0 - 25,0
20.0 17,0 - - - -
- 3,0 _ _ -
_
ρ,ο,
κ,ο
PbO
Ta2O;
BaO
CaO
ZnO - - 20,0
SrO - 15,0
MgO 5.0 -
Β;Ο, - - - - 10.0
ml ν ti
2S Die optischen Glasergemaß der Erfindung, einschließlich der in den Beispielen gezeigten, kann man erhalten indem man gleichmäßig die Ausgangsmaterialien, wie Orthophosphorsäure, eine Phosphatverbindung, Kaliumkarbonat. Natriumkarbonat. Bleioxid, Bleinitrat und Tantaloxid mischt, die Mischung in einem Tiegel bei 1000 bis 1200°C schmilzt, die Schmelze zum Homogenisieren und zur Entfernung von Blasen rührt und anschließend die Schmelze in eine auf eine geeignete Temperatur vorerwärmte Form gießt und dort abkühlen läßt.
In der Zeichnung wird die Durchlässigkeitskurve für das Glas gemäß Beispiel 3 gemäß der Erfindung sowie für ein übliches SiOrPbO-Glas (SF4, ein Produkt, das in F i g. 2 derjapanischen Patentveröffentlichung 28 448/1978 gezeigt wird) mit optischen Konstanten, die nahezu identisch denen sind, die das Glas gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung aufweist, gezeigt.
Aus der Zeichnung geht hervor, daß das erfindungsgemäße Glas eine ausgezeichnete Durchlässigkeit im Bereich des ultravioletten Lichtes bis zum sichtbaren Licht aufweist und sich dadurch von dem Verglcichsglas unterscheidet.
1,589 1,633 1,628 1,647 1,650 3,0
43.2 40,5 39,4 39,7 37,8 1,640
34,5
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Optisches Glas aus dem System P2O5-K3O (Na2O)-PbO-Ta2O5 mit ausgezeichneter Durchlässigkeit und einem Brechungsindex (nd) von 1,58 bis 1,91 und einer Abbe-Zahl (v d) von 20 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß es in Gew.-% besteht aus:
20 bis 37 P,05;
5 bis 25 Na2O + K2O,
DE3245615A 1982-01-25 1982-12-09 Optisches Glas aus dem System P↓2↓O↓5↓-K↓2↓O (Na↓2↓O)-PbO-Ta↓2↓O↓5↓ Expired DE3245615C2 (de)

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