DE936472C - Optical glass - Google Patents

Optical glass

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DE936472C
DE936472C DEL11675A DEL0011675A DE936472C DE 936472 C DE936472 C DE 936472C DE L11675 A DEL11675 A DE L11675A DE L0011675 A DEL0011675 A DE L0011675A DE 936472 C DE936472 C DE 936472C
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optical glass
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oxide
percent
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DEL11675A
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Norbert Meinert
Gustav Weissenberg
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Ernst Leitz Wetzlar GmbH
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Ernst Leitz Wetzlar GmbH
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
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    • C03C3/21—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus containing titanium, zirconium, vanadium, tungsten or molybdenum

Description

Gegenstand der Erfindung sind optische Krongläser mittelhoher Brechkraft und sehr geringer Dispersion. Die erfindungsgemäßen Krongläser bestehen aus mindestens einem Methaphosphat der Erdalkalimetalle und mindestens einem Oxyd der Elemente der 2. und 3. Gruppe des Periodischen Systems und/oder mindestens einem Orthophosphat der Erdalkalimetalle. Dabei soll das Radium von den-Erdalkalimetallen ausgenommen sein.The invention relates to optical crown glasses with medium-high refractive power and very low dispersion. The crown glasses according to the invention consist of at least one methaphosphate of the alkaline earth metals and at least one oxide of the elements of the 2nd and 3rd group of the periodic table and / or at least one orthophosphate of the alkaline earth metals. The radium is said to be from the alkaline earth metals be excluded.

Es ist seit langem bekannt, daß einzelne oder mehrere Metaphosphate der Erdalkalimetalle allein schon glasbildend sind und zu leichten Krongläsern führen. Diese Metaphosphatschmelzen sind mit verschiedenen Nachteilen verknüpft. Erstens ist der Brechungsindex der einzelnen Metaphosphate im allgemeinen verhältnismäßig sehr niedrig. Zweitens sind die Metaphosphate sehr zähflüssig, so' daß es nur schwer gelingt, schlierenfreies Glas herzustellen. Man hat daher schon vorgeschlagen, Metaphosphate mit einem geringen Überschuß von Oxyden der gleichen Elemente oder mit Metasilicaten bzw. Metaboraten dieser Elemente zu erschmelzen. Von dem Erschmelzen der einzelnen Metaphosphate zu Krongläsern hat man bereits seit Jahren Abstand genommen.It has long been known that single or more metaphosphates of the alkaline earth metals alone are already glass-forming and lead to light crown glasses. These metaphosphate melts are different with Disadvantages linked. First, the refractive index of each metaphosphate is im generally relatively very low. Second, the metaphosphates are very viscous, so 'that it is it is difficult to produce streak-free glass. It has therefore already been proposed to use metaphosphates with a small excess of oxides of the same elements or with metasilicates or To melt metaborates of these elements. From the melting of the individual metaphosphates to Crown glasses have been refrained from for years.

Es hat sich nun gezeigt, daß bei Verwendung mindestens eines Metaphosphates und mindestens eines Oxyds und/oder mindestens eines Orthophosphates der Elemente der 2. und 3. Gruppe des Periodischen Systems die Schmelzen nicht nur dünnflüssig werden, so daß es verhältnismäßig leicht möglich ist, schlierenfreies Material zu erzeugen, sondern daß auch der Brechungsindex ohne Verschlechterung der Dispersion wesentlich gehoben werden kann.It has now been shown that when using at least one metaphosphate and at least of an oxide and / or at least one orthophosphate of the elements of the 2nd and 3rd group of the periodic System, the melts not only become thin, so that it is relatively easy to to produce streak-free material, but that also the refractive index without deterioration of the Dispersion can be increased significantly.

Der Anteil an Metaphosphates der Erdalkalimetalle soll mindestens 20 Gewichtsprozent betragen und im allgemeinen 50 Gewichtsprozent nicht überschreiten, während der Anteil an Oxyden der Elemente der 2. und 3. Gruppe des Periodischen Systems und/oder Orthophosphaten der Erdalkalimetalle mindestens 9 Gewichtsprozent und höchstens 80 Gewichtsprozent betragen soll. Als besonders günstig hat sich als Glasbildner das Magnesiummetaphosphat erwiesen. Als Orthophosphate sind die Phosphate von Strontium und Barium, aber auch die Orthophosphate von Lanthan und Indium sowie Bor sehr geeignet.The proportion of metaphosphates of the alkaline earth metals should be at least 20 percent by weight and generally do not exceed 50 percent by weight, while the proportion of oxides of the elements of the 2nd and 3rd group of the periodic system and / or orthophosphates of the alkaline earth metals at least 9 percent by weight and a maximum of 80 percent by weight. Has proven to be particularly cheap Magnesium metaphosphate proved to be the glass former. As orthophosphates are the phosphates of strontium and barium, but also the orthophosphates of lanthanum and indium as well as boron are very suitable.

Die erfindungsgemäßen Krongläser sind farblos, sofern man von sauberen Rohstoffen ausgeht. Sie sind bezüglich ihrer Löslichkeit gegen Wasser und ihrer Angreifbarkeit durch die Atmosphäre als stabil zu bezeichnen. Durch die günstige Lage der «d-Werte, durchschnittlich zwischen 1,57 und 1,61 bei einer Dispersion von ν zwischen 70 und 64, bilden sie eine ap wertvolle Ergänzung an optischen Werkstoffen. Die Gläser sind im übrigen preßbar nach den üblichen Methoden und entglasen auch bei langen Tempern nicht. Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in den angegebenen Ausführungsbeispielen angeführt und sollen in ihnen näher erläutert werden. In Tabelle 1 sind fünf Schmelzen aus Magnesiummetaphosphat und Bariumorthophosphat gezeigt. Durch die Zugabe von Bariumorthophosphat, das selbst nicht glasbildend ist, wird der Brechungsindex der Gläser wesentlich heraufgesetzt, so daß man bei hohem Gehalt von Bariumorthophosphat schon zu relativ schweren Krongläsern bei günstiger Dispersion gelangt. Zur Verbesserung der Dispersion ist in Tabelle 2 noch Borsäure zugesetzt. Bei geringem Absinken des Brechungsindex erhält man ausgezeichnete Dispersionsverhältnisse. Eine wesentliche Erweiterung zeigt die Tabelle 3. Hier werden Magnesiummetaphosphat, Bariumorthophosphat, Borsäure und in nicht unerheblichen Mengen auch Bariumoxyd verwendet. Der wo-Wert steigt bis rund 1,6 bei einem j>-Wert von rund 66.The crown glasses according to the invention are colorless, provided clean raw materials are used. In terms of their solubility to water and their vulnerability to the atmosphere, they can be described as stable. Due to the favorable position of the «d values, on average between 1.57 and 1.61 with a dispersion of ν between 70 and 64, they form a valuable addition to optical materials. The glasses can also be pressed according to the usual methods and do not devitrify even after long tempering. Further details of the invention are given in the specified exemplary embodiments and are to be explained in more detail in them. Table 1 shows five melts of magnesium metaphosphate and barium orthophosphate. By adding barium orthophosphate, which itself is not glass-forming, the refractive index of the glasses is significantly increased, so that with a high content of barium orthophosphate one arrives at relatively heavy crown glasses with favorable dispersion. Boric acid is also added in Table 2 to improve the dispersion. Excellent dispersion ratios are obtained with a slight decrease in the refractive index. Table 3 shows a significant expansion. Magnesium metaphosphate, barium orthophosphate, boric acid and, in not inconsiderable amounts, also barium oxide are used here. The where value increases to around 1.6 with a j> value of around 66.

Außerordentlich stabile Krongläser erhält man, wenn man statt Borsäure Borphosphorsäure zusetzt. Dies ist in Tabelle 4 gezeigt.Exceptionally stable crown glasses are obtained if borophosphoric acid is added instead of boric acid. This is shown in Table 4.

In den Krongläsern in Tabelle 5 werden Oxyde der 3. Gruppe des periodischen Systems, und zwar hier ■ Lanthanoxyd, in geringen Mengen zugesetzt.In the crown glasses in Table 5, oxides belong to the 3rd group of the periodic table, namely here ■ Lanthanum oxide, added in small amounts.

In der Tabelle 6 werden statt Borsäure und anderer Oxyde Phosphate, und zwar Lanthanphosphat bzw. Indiumphosphat, verwendet.In Table 6, instead of boric acid and other oxides, phosphates, namely lanthanum phosphate or Indium phosphate, is used.

In Tabelle 7 werden Krongläser gezeigt, die auf Strontiumorthophosphat und Magnesiummetaphosphat aufgebaut sind. Es hat sich gezeigt, daß in Gegenwart von Strontiumorthophosphat die Dispersion bei verhältnismäßig hohen Brechungsindices besonders gut wird. Schon das erste Glas, dem noch erhebliche Mengen von Bariumoxyd zugegeben sind, zeigt einen «D-Wert von 1,60 bei einem j>-Wert von rund 67. Zur Verbesserung des Schmelzflusses ist bei weiteren Schmelzansätzen Lithiumcarbonat als Zusatz verwendet worden, das den Brechungsindex nicht wesentlich beeinflußt. Durch die Schmelzführung wird dafür gesorgt, daß das Lithiumcarbonat quantitativ in Lithiumoxyd umgesetzt wird. Zuletzt werden zwei Schmelzen gezeigt, bei denen Magnesiummetaphosphat, Strontiumorthophosphat und Borphosphorsäure Verwendung gefunden haben.Table 7 shows crown glasses based on strontium orthophosphate and magnesium metaphosphate are constructed. It has been shown that in the presence of strontium orthophosphate the dispersion is particularly good at relatively high refractive indices. Already the first glass that is still there considerable amounts of barium oxide are added, shows a «D value of 1.60 with a j> value of around 67. To improve the melt flow, lithium carbonate is used as an additive for further melt batches has been used, which does not significantly affect the refractive index. Through the melt guide it is ensured that the lithium carbonate is converted quantitatively into lithium oxide. Be last two melts shown in which magnesium metaphosphate, strontium orthophosphate and borophosphoric acid Have found use.

Iil der Tabelle 8 werden Krongläser gezeigt, die neben Magnesiummetaphosphat zwei Orthophosphate der Erdalkalimetalle und ferner als weiteren Zusatz kleine Mengen von Lanthanoxyd enthalten.Iil of Table 8, crown glasses are shown which In addition to magnesium metaphosphate, two orthophosphates of the alkaline earth metals and also as a further additive Contain small amounts of lanthanum oxide.

In der Tabelle 9 werden Krongläser gezeigt, die neben Magnesiummetaphosphat und Strontiumorthophosphat geringe Zusätze von Lanthanoxyd und Lithiumoxyd enthalten, wofür die bereits obenerwähnten Bedingungen gelten.In Table 9, crown glasses are shown which, in addition to magnesium metaphosphate and strontium orthophosphate, contain small amounts of lanthanum oxide and Contain lithium oxide, for which the above-mentioned conditions apply.

Die Phosphatgläser können im Quarztiegel erschmolzen werden. Sie nehmen nur sehr kleine Mengen der Kieselsäure auf. Besser ist es, die Gläser in Platintiegeln zu erschmelzen. Da ohne Phosphorsäure-Überschuß gearbeitet wird, ist das Arbeiten mit Platintiegeln unbedenklich und hat, jedenfalls während der gesamten Versuchsdauer, zu keinen Schwierigkeiten geführt. Selbstverständlich können den Gläsern die üblichen Mittel zur Verbesserung der chemischen Widerstandsfähigkeit oder zur Stabilisierung gegen Auskristallisation beigegeben werden, wie kleine Mengen von SiO2, Al2O3, BeO.The phosphate glasses can be melted in the quartz crucible. They only absorb very small amounts of the silica. It is better to melt the glasses in platinum crucibles. Since no excess phosphoric acid is used, working with platinum crucibles is harmless and, at least during the entire duration of the experiment, did not lead to any difficulties. It goes without saying that the usual agents for improving the chemical resistance or for stabilizing against crystallization can be added to the glasses, such as small amounts of SiO 2 , Al 2 O 3 , BeO.

Tabelle 1Table 1

Schmelzemelt Mg(PO3)2 Mg (PO 3 ) 2 Ba3(PO1)UBa 3 (PO 1 ) U 6060 ΛΛ — ΛΛ - VV Nr.No. in Gewichtsprozentin percent by weight 66,666.6 66,066.0 R 52R 52 4040 71,471.4 1,58501.5850 66,766.7 R 53R 53 - 33,4- 33.4 7575 i,593Oi, 5930 64,764.7 R54R54 28,628.6 8080 1,60051.6005 64,464.4 R 55R 55 2525th 1,60531.6053 64,264.2 W298/R56W298 / R56 2020th 1,61181.6118

Tabelle 2Table 2

Schmelze
Nr.melt
No.

R 144
R 151
W 325/
R158R 144
R 151
W 325 /
R158

Mg(PO3), |Ba3(PO4)a| B2O3 in GewichtsprozentMg (PO 3 ), | Ba 3 (PO 4 ) a | B 2 O 3 in percent by weight

45,5
41,745.5
41.7

38,438.4

45,545.5

38,4
Tabelle 338.4
Table 3

16,6 23,216.6 23.2

1,5751 1,57701.5751 1.5770

1,56901.5690

67,0 69,167.0 69.1

68,068.0

Schmelze Nr.Melt no.

W 317/
R 152W 317 /
R 152

R153
R154R153
R154

Mg(PO3) 2 Mg (PO 3 ) 2 38,538.5 Ba3(PO4),Ba 3 (PO 4 ), B2O3 B 2 O 3 15,315.3 BaOBaO 1,58111.5811 in<in < 35,735.7 GewichtsprozentWeight percent 14,314.3 1,59281.5928 33,333.3 38,538.5 13,313.3 7.77.7 1,60101.6010 35,735.7 14,314.3 33,333.3 20,120.1

68,3 66,0 65,868.3 66.0 65.8

Tabelle 4Table 4

Schmelze
Nr.melt
No.

R 17.9
R 178R 17.9
R 178

Mg(PO3), |Ba3(PO4)2| BPO4 in GewichtsprozentMg (PO 3 ), | Ba 3 (PO 4 ) 2 | BPO 4 in percent by weight

41,6
45,441.6
45.4

41,6
45,441.6
45.4

16,8 9-216.8 9-2

67,5 67,067.5 67.0

Mg(PO3)2
in GeMg (PO 3 ) 2
in Ge TabelleTabel La2O3
;ntLa 2 O 3
; nt nD n D VV Schmelze
Nr.melt
No. 32,9
32,2
31,332.9
32.2
31.3 Ba3(PO4J2
wichtsproziBa 3 (PO 4 J 2
weight proc 3,3
6,23.3
6.2 1,5974
1,6046
1,61031.5974
1.6046
1.6103 65,2
65,0
63,265.2
65.0
63.2 tO VO tv
OO OO OO
PiPiPi to VO tv
OO OO OO
PiPiPi 65,8
64,5
62,565.8
64.5
62.5

Tabelle 6Table 6

Schm.Schm. Mg(PO3),Mg (PO 3 ), Ba3(PO4),Ba 3 (PO 4 ), LaPO4 LaPO 4 27,227.2 67,567.5 5,35.3 InPO4 InPO 4 1,61011.6101 VV Nr.No. in Gewichtsprozentin percent by weight 31,231.2 62,562.5 6,36.3 1,60221.6022 62,762.7 R 60R 60 29,429.4 58,958.9 ii,7ii, 7 __ 1,60501.6050 64,264.2 R 61R 61 31,431.4 63,063.0 —- .—- ..—-. 1,59651.5965 63,663.6 R 62R 62 29,829.8 59,559.5 —- —- 1,59821.5982 66,266.2 R 65R 65 5,65.6 63,463.4 R 66R 66 10,710.7

Tabelle 7Table 7

Schmelzemelt Mg(PO3),Mg (PO 3 ), Sr3(PO4J2 Sr 3 (PO 4 J 2 B2O3 B 2 O 3 BaOBaO 28,628.6 Li2OLi 2 O BPO4 BPO 4 TlDTlD VV Nr.No. in Gewichtsprozentin percent by weight 35,035.0 I,6O33I, 6O33 66,866.8 R115R115 28,628.6 28,628.6 14,214.2 —- I,6ll6I, 6ll6 62,862.8 R 116R 116 26,026.0 26,026.0 13,013.0 —- —- —- 1,57891.5789 67,967.9 R 169R 169 44.744.7 44,744.7 8,98.9 •—■• - ■ i,7i, 7 —- i,5792 i, 579 2 67,467.4 R 170R 170 43,843.8 43,843.8 8,88.8 —- 3,63.6 —- i,5785i, 5785 69,769.7 R 112R 112 38,038.0 38,038.0 18,918.9 —- 5,i5, i —- i,58i5i, 58i5 67,467.4 R 171R 171 43,i43, i 43,i43, i 8,48.4 ii,5ii, 5 5,45.4 —- 1,58191.5819 67,367.3 R 117R 117 36,136.1 36,136.1 17,917.9 6,06.0 9,99.9 —- 1,58771.5877 68,768.7 R 110R 110 34,434.4 34,434.4 17,317.3 23,823.8 2,42.4 —- 1,58431.5843 66,766.7 RhiRhi 35,735.7 35,735.7 17,917.9 —- 4,74.7 —- 1,60201.6020 66,366.3 R 130R 130 26,826.8 26,826.8 17,817.8 —- 4,84.8 —- i,5697i, 5697 68,068.0 R 177R 177 40,040.0 40,040.0 —- —- 2020th i,57o8i, 57o8 68,068.0 R 176R 176 44,544.5 44,544.5 —- —- IIII

TabeUe 8Table 8

Schmelzemelt Mg(PO3),Mg (PO 3 ), Sr3(PO4),Sr 3 (PO 4 ), Ba3(PO4J2 Ba 3 (PO 4 J 2 20,020.0 La2O3 La 2 O 3 flj)flj) VV Nr.No. in Gewichtsprozentin percent by weight 33,333.3 1,58461.5846 68,368.3 R 89R 89 40,040.0 40,040.0 19,819.8 1,59341.5934 67,367.3 R 90R 90 33,433.4 33,333.3 19,519.5 —- i,5874i, 5874 65,665.6 R 91R 91 . 39,6. 39.6 39.639.6 33,o33, o 1,01.0 1,59021.5902 64,564.5 R 92R 92 39,039.0 39.°39th ° 32,532.5 2,52.5 i,5973i, 5973 63,763.7 R 94R 94 33,o33, o 33.033.0 3i,73i, 7 1,01.0 1,60071.6007 65,265.2 R 95R 95 32,532.5 32,532.5 2,52.5 1,60471.6047 64,864.8 R 96R 96 31,731.7 3i,73i, 7 4,94.9

Mg(PO3),Mg (PO 3 ), Sr3(PO4),
in GewicliSr 3 (PO 4 ),
in weight Tabelle 9Table 9 Li2OLi 2 O Cn cn Cn
VO COVt
Φ OJ H
Os OO OO Cn cn Cn
VO COVt
Φ OJ H
Os OO OO VV Schmelze
Nr.melt
No. 49,i
46,8
44,349, i
46.8
44.3 49.I
46,8
44,349.I
46.8
44.3 La2O3
tsprozentLa 2 O 3
percent to to Tt-to to Tt-
0" 0" o~0 "0" o ~ 70,3
- 68,6
67,870.3
- 68.6
67.8 R 82
R 83
R 84R 82
R 83
R 84 1,3
5,9
11,01.3
5.9
11.0

Claims (12)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: i. Optisches Glas, dadurch gekennzeichnet, daß es zu mindestens 20 Gewichtsprozent aus mindestens einem Metaphosphat der Erdalkalimetalle sowie zu mindestens 9 Gewichtsprozent aus mindestens einem Oxyd der Elemente der 2. und 3. Gruppe des Periodischen Systems und/oder mindestens einem Orthophosphat der Erdalkalimetalle besteht.i. Optical glass, characterized in that it consists of at least 20 percent by weight at least a metaphosphate of the alkaline earth metals and at least 9 percent by weight of at least an oxide of the elements of the 2nd and 3rd group of the periodic system and / or at least one orthophosphate of the alkaline earth metals consists. 2. Optisches Glas nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß es zu mindestens 20 und
höchstens 50 Gewichtsprozent aus mindestens 120 einem Metaphosphat der Erdalkalimetalle und zu
mindestens 40 und höchstens 80 Gewichtsprozent
aus mindestens einem Oxyd der Elemente der 2.
und 3. Gruppe des Periodischen Systems und/oder
mindestens einem Orthophosphat der Erdalkali- 125 metalle besteht.2. Optical glass according to claim 1, characterized
marked that there are at least 20 and
a maximum of 50 percent by weight of at least 120 a metaphosphate of the alkaline earth metals and to
at least 40 and at most 80 percent by weight
of at least one oxide of the elements of the 2nd
and 3rd group of the periodic table and / or
consists of at least one orthophosphate of the alkaline earth metals. 3· Optisches Glas nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Magnesiummetaphosphat und Bariumorthophosphat besteht.3 · Optical glass according to claim 2, characterized in that it is made of magnesium metaphosphate and barium orthophosphate. 4. Optisches Glas nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Magnesiummetaphosphat, Bariumorthophosphat und Borsäure besteht.4. Optical glass according to claim 2, characterized in that it is made of magnesium metaphosphate, Consists of barium orthophosphate and boric acid. 5. Optisches Glas nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Bariumoxyd enthält.5. Optical glass according to claim 4, characterized in that it also contains barium oxide contains. 6. Optisches Glas nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Bororthophosphat enthält.6. Optical glass according to claim 3, characterized characterized in that it additionally contains boron orthophosphate. 7. Optisches Glas nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Lanthanoxyd enthält.7. Optical glass according to claim 3, characterized in that it also contains lanthanum oxide contains. 8. Optisches Glas nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Lanthan- und Indiumorthophosphat enthält.8. Optical glass according to claim 3, characterized in that it is additionally lanthanum and Contains indium orthophosphate. 9. Optisches Glas nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Magnesiummetaphosphat, Strontium- und Bororthophosphat sowie Borsäure, Bariumoxyd und Lithiumoxyd besteht.9. Optical glass according to claim 2, characterized in that it consists of magnesium metaphosphate, strontium and boron orthophosphate and boric acid, Barium oxide and lithium oxide consists. 10. Optisches Glas nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Strontiumorthophosphat enthält.10. Optical glass according to claim 7, characterized in that it also contains strontium orthophosphate contains. 11. Optisches Glas nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Magnesiummetaphosphat, Strontiumorthophosphat, Lanthanoxyd und Lithiumoxyd besteht.11. Optical glass according to claim 2, characterized characterized in that it is made from magnesium metaphosphate, strontium orthophosphate, lanthanum oxide and Lithium oxide consists. 12. Optisches Glas nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch'gekennzeichnet, daß es an sich bekannte Zusätze zur Verbesserung der chemischen Widerstandsfähigkeit, zur Stabilisierung und zur Entfärbung enthält.12. Optical glass according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that there are additives known per se to improve chemical resistance and stabilization and contains for decolorization. '' Angezogene Druckschriften:Referred publications: Deutsche Patentschriften Nr. 633 26g, 634 698, 634699;
schweizerische Patentschrift Nr. 251 842.German Patent Nos. 633 26g, 634 698, 634699;
Swiss patent specification No. 251 842.
DEL11675A 1952-02-26 1952-02-27 Optical glass Expired DE936472C (en)

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