DE946007C - Transparent optical glass - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf optische Gläser, insbesondere auf Glaszusammensetzungen, die einen Brechungsindex für die .D-Linie (tip) haben, der größer als i,6o ist, und die sich insbesondere für optische Instrumente eignen.The present invention relates to optical glasses, in particular to glass compositions which have a refractive index for the .D line (tip) which is greater than 1.6o, and which are particularly suitable for optical instruments.
Die bisher gebräuchlichsten optischen Gläser mit einem Brechungsindex, der größer als i,6o ist, sind die sogenannten Flintgläser oder Bleigläser, die einen hohen Bleigehalt haben. Die Flintgläser haben einen verhältnismäßig niedrigen Zerstreuungsindex (v), der mit der Zunahme des Bleigehaltes abnimmt. In einigen Fällen, z. B. bei Objektivlinsen für Luftbildkameras, ist ein Glas mit hohem Zerstreuungsindex und hohem Brechungsindex erwünscht. FHntgläser sind hierfür jedoch nicht geeignet. Überdies ist Bleioxyd beträchtlich flüchtig bei Glasschmelztemperaturen, und die optischen Eigenschaften von Gläsern mit hohem Bleigehalt sind schwer zu kontrollieren.The so far most common optical glasses with a refractive index greater than 1.6o are the so-called flint glasses or lead glasses, which have a high lead content. The flint glasses have a relatively low dispersion index (v), which decreases as the lead content increases. In some cases, e.g. B. in objective lenses for aerial cameras, a glass with a high refractive index and a high refractive index is desirable. However, anti-glare lenses are not suitable for this. In addition, lead oxide is considerably volatile at glass melting temperatures and the optical properties of glasses with high lead content are difficult to control.
Es ist bisher bekanntgeworden, daß gewisse Cadmium-Borat-Gläser, die praktisch ganz aus Cadmiumoxyd, Boroxyd und Beryllium- oder Aluminiumoxyd bestehen, aber frei von Kieselsäure sind, die gewünschten optischen Eigenschaften besitzen. Die bekannten Cd enthaltenden Gläser sind jedoch nicht genügend stabil und widerstandsfähig gegen Entglasung und neigen zum Kristallisieren, wenn sie abgekühlt oder auf Linsen oder andere optische Teile weiterverarbeitet werden. Diese Tendenz zur Entglasung wächst mit dem Cd-Gehalt und verhindert die erfolgreiche Herstellung von Gläsern, die mehr als etwa 6o°/0 CdO enthalten und einen Brechungsindex von über etwa 1,70 haben.So far it has become known that certain cadmium borate glasses, which consist practically entirely of cadmium oxide, boron oxide and beryllium or aluminum oxide, but are free of silica, have the desired optical properties. The known glasses containing Cd, however, are not sufficiently stable and resistant to devitrification and tend to crystallize when they are cooled or further processed onto lenses or other optical parts. This tendency towards devitrification increases with the Cd content and prevents the successful production of glasses which contain more than about 60 ° / 0 CdO and have a refractive index above about 1.70.
Der Hauptzweck der Erfindung ist die Bereitstellung neuer und vorteilhafter optischer Gläser, insbesondere solcher mit einem Brechungsindex («d), der größer als 1,60 ist, und einem Zerstreuungsindex (v), The main purpose of the invention is to provide new and advantageous optical glasses, in particular those with a refractive index («d) greater than 1.60 and a diffusion index (v),
der höher ist als bei den bisher bekannten Alkali-Blei-Silikat-Gläsern mit hohem Brechungsindex.which is higher than with the previously known alkali-lead-silicate glasses with a high refractive index.
Ein weiterer Zweck ist die Bereitstellung optischer Gläser mit den obengenannten optischen Eigenschaften, die aus nicht flüchtigen Materialien zusammengesetzt sind, und schmelzbar, leicht verarbeitbar und verhältnismäßig-billig sind.Another purpose is to provide optical glasses with the above optical properties, which are composed of non-volatile materials, and which are fusible, easy to process and relatively inexpensive are.
Ein weiterer Zweck ist die Bereitstellung optischer Gläser mit einem großen Prozentsatz an CdO, die chemisch beständig und gegen Entglasung hoch widerstandsfähig sind.Another purpose is to provide optical glasses with a large percentage of CdO that are chemically resistant and highly resistant to devitrification.
Es wurde nun gefunden, daß gewisse Cadmiumborsilikatgläser die gewünschten optischen Eigenschaften und auch eine erhöhte chemische Beständigkeit und einen wesentlich vergrößerten Widerstand gegen Entglasung besitzen. Die erfindungsgemäßen Gläser haben einen Cd-Gehalt bis zu 8o°/0 CdO und einen Brechungsindex von bis zu etwa i,8. Sie entglasen nicht, wenn sie bis zum Erweichen erhitzt werden. Die neuen Gläser müssen mindestens 20 % CdO, mindestens 2% SiO2 und mindestens 2% B2O3 enthalten. Allgemeiner gesagt, enthalten die neuen Gläser im wesentlichen mehr als 20 %, aber nicht mehr als 80% CdO, 2 bis 50% SiO2 und 2 bis 15% B2O3. Vorzugsweise enthalten sie auch bis zu 30% Al2O3, das aber ganz fortfallen kann, wenn der Gehalt an CdO weniger als 70% beträgt. Es wurde weiter gefunden,It has now been found that certain cadmium borosilicate glasses have the desired optical properties and also an increased chemical resistance and a significantly increased resistance to devitrification. The glasses according to the invention have a Cd content of up to 80 ° / 0 CdO and a refractive index of up to about 1.8. They do not devitrify when heated until they soften. The new glasses must contain at least 20% CdO, at least 2% SiO 2 and at least 2% B 2 O 3 . More generally speaking, the new glasses contain essentially more than 20% but not more than 80% CdO, 2 to 50% SiO 2 and 2 to 15% B 2 O 3 . They preferably also contain up to 30% Al 2 O 3 , but this can be omitted entirely if the CdO content is less than 70%. It was further found
6θ
IO
5
2
41 23
6θ
IO
5
2
41
SiO2
CdO
Al2O3
B2O3
35 BaO 30th
SiO 2
CdO
Al 2 O 3
B 2 O 3
35 BaO
40
20
5
1,6195
4835
40
20th
5
1.6195
48
4°
25
5 ·
1,6268
48 30th
4 °
25th
5 ·
1.6268
48
50
15
5
1,6503
45 30th
50
15th
5
1.6503
45
35
10
15 ' "
25
1,6697
4715th
35
10
15 '"
25th
1.6697
47
25
5
IO
40
1,6777
50 20th
25th
5
IO
40
1.6777
50
H I Ol O Ol O OH I Ol O Ol O O
CtCt
daß auch wesentliche Mengen der zweiwertigen Oxyde der Schwermetalle Blei und Barium, die 55% nicht überschreiten, und Alkalimetalloxyde (R2O) in Mengen von nicht mehr als etwa 20% und geringe Mengen Zirkonoxyd den Gläsern unter vorteilhafter Verbesserung ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften und ihres Brechungs- und Zerstreuungsindizes einverleibt werden können. In Fällen, wo die Gläser wesentliche Mengen weiterer Metalloxyde enthalten, wie PbO oder R2O, kann das Al2O3 weggelassen werden. Die Anwesenheit von Zirkonoxyd in Mengen bis zu 5 °/0 erfordert eine Verminderung der Menge des Al2O3, damit .das Zirkonoxyd sich in dem Glas löst. Andere Oxyde, die gewöhnlich in optischen Gläsern verwendet werden, wie BeO, ZnO, TiO2 usw., können gleichfalls den neuen Gläsern einverleibt werden, ohne den Erfindungsrahmen zu verlassen.that also substantial amounts of the divalent oxides of the heavy metals lead and barium, which do not exceed 55%, and alkali metal oxides (R 2 O) in amounts of not more than about 20% and small amounts of zirconium oxide, the glasses with advantageous improvement of their chemical and physical properties and their indices of refraction and dispersion can be incorporated. In cases where the glasses contain substantial amounts of other metal oxides, such as PbO or R 2 O, the Al 2 O 3 can be omitted. The presence of zirconium oxide in amounts of up to 5 ° / 0 requires a reduction in the amount of Al 2 O 3, so that .the zirconium oxide dissolves in the glass. Other oxides commonly used in optical glasses, such as BeO, ZnO, TiO 2 , etc., can also be incorporated into the new glasses without departing from the scope of the invention.
Aus der deutschen Patentschrift 673 797 sind bereits optische Gläser bekanntgeworden, die jedoch weit mehr als die erfindungsgemäß vorgesehene Menge von höchstens 15% B2O3 enthalten und den erfindungsgemäßen Gläsern unterlegen sind.Optical glasses have already become known from German patent specification 673 797, but contain far more than the amount of at most 15% B 2 O 3 provided according to the invention and are inferior to the glasses according to the invention.
Die'folgenden Gläser, die in Gewichtsprozenten des entsprechenden Ansatzes angegeben sind, sind beispielsweise Zusammensetzungen, die erfindungsgemäß verschmolzen wurden.The following glasses, which are in percent by weight of the Appropriate approach are given, for example, compositions according to the invention were merged.
SiO2 ..SiO 2 ..
CdO ..
Al2O3 .CdO ..
Al 2 O 3 .
B2O3 ..B 2 O 3 ..
BaO...BaO ...
ZrO2...ZrO 2 ...
Na2O K2O ..Na 2 OK 2 O ..
νν
20
6520th
65
IOIO
1,7269 401.7269 40
IOIO
3030th
IOIO
45 545 5
1,7417 421.7417 42
IOIO
7070
IO IOIO IO
1,76141.7614
36 , 15
7036, 15
70
IOIO
1,76451.7645
3737
IOIO
•75• 75
IOIO
1,78631.7863
3333
20 7520 75
1.79*7 351.79 * 7 35
15 7015 70
10 5 10 5
1,7998 361.7998 36
CdO
Al2O3
60 B2O3........
PbO
«D .
V SiO 2
CdO
Al 2 O 3
60 B 2 O 3 ........
PbO
«D.
V
75
IO
IO
1,8067
32 5
75
IO
IO
1.8067
32
60
5
7,5
20
1,8604
26 7.5
60
5
7.5
20th
1.8604
26th
40
2
40
1,8883
2518th
40
2
40
1.8883
25th
Die obengenannten Gläser sind chemisch stabil und widerstandsfähig gegen Entglasung, wenn sie bis zum Erweichen zum Zwecke der Formgebung erhitzt werden. Wie ersichtlich, besitzen sie einen Brechungsindex, der größer als 1,60 ist, und einen verhältnismäßig hohen Zerstreuungsindex.. The above glasses are chemically stable and resistant to devitrification if they are up to Softening can be heated for shaping purposes. As can be seen, they have a refractive index which is greater than 1.60, and a relatively high dispersion index ..
Die Beziehung zwischen ns und ν für die erfindungsgemäßen Gläser ist in dem beigefügten Diagramm dargestellt,, das die ^D-Werte der obengenannten Gläser den entsprechenden ^-Werten gegenüberstellt undThe relationship between ns and ν for the glasses according to the invention is shown in the attached diagram, which compares the ^ D values of the above glasses with the corresponding ^ values
worin die Werte mit den Buchstaben der betreffenden Gläser bezeichnet sind. Wie ersichtlich, liegen die Werte für die verschiedenen Gläser über den Linien X und Y, die die angenäherten Minima der Werte für ns und ν der erfindungsgemäßen Gläser darstellen. Die Linie X ist durch die Punkte {no = i,6o, ν = 42) und (nj) = 1,70, ν = 32) gezogen und ist bestimmt durch die Gleichungwhere the values are denoted by the letters of the glasses concerned. As can be seen, the values for the various glasses are above the lines X and Y, which represent the approximate minima of the values for ns and ν of the glasses according to the invention. The line X is drawn through the points {no = i, 6o, ν = 42) and (nj) = 1.70, ν = 32) and is determined by the equation
ν = 202 — 100 ν = 202-100
d = 1,70, ν — 32) und ist bestimmtd = 1.70, ν - 32) and is determined
Die Linie Y ist durch die Punkte
und (no = 1,85, ν = 25) gezogen
durch die GleichungThe line Y is through the points
and (no = 1.85, ν = 25) drawn
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