JP2015532252A - 環境対策重ランタンフリントガラス - Google Patents

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Abstract

本発明は、ＴｉＯ2の含有量が比較的低い環境対策重ランタンフリントガラスを提供する。その重量パーセントの含有量は、Ｌａ2Ｏ3３０〜５０％、ＴｉＯ2３〜１５％、Ｎｂ2Ｏ5５〜１２％であり、密度は４．５６ｇ／ｃｍ3以下であり、屈折率は１．８５〜１．９５であり、アッベ数は２５〜３５であり、転移温度は６７０℃以下である。本発明は、ＳｒＯとＢａＯとの組成分を同時に導入することによって、ガラスの屈折率を向上させ、軟化点を低下させ、耐化学性を改善することができる。本発明は、鉛、ヒ素、カドミウムなどの環境汚染の組成分が含有されていない。

Description

本発明は、環境対策重ランタンフリントガラスに関し、特に、屈折率は１．８５〜１．９５であり、アッベ数は２５〜３５である環境対策重ランタンフリントガラスに関する。
最近、光電産業の発展に伴い、光学素子に小型化、軽量化、高性能化が要求されることによって、高屈折、中等色分散、低密度を有する重ランタンフリントガラスの需要量は益々大きくなっている。光学ガラスに上記性能を有するために、ガラス組成分におけるＬａ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2も相応に増大するが、上記組成分によって、製造工程におけるガラス液の粘度が小さくなり、晶析が多くなり、光学定数の変動が大きくなり、設備に対する腐蝕が大きいなどの結果となり、ガラスのストライプの品質が低下し、製造がより困難になる。従来のランタン系光学ガラスの組成分は一般に鉛、ヒ素、カドミウムなどの元素を含み、酸化鉛は光学ガラスの屈折率と色分散を向上することができ、酸化ヒ素は清澄の作用を有し、酸化カドミウムはガラスの化学安定性を改善することができる。人々の環境意識の向上に伴って、このような従来の、有害元素を含有する光学ガラスは、次第に環境対策光学ガラスに取って代わってきた。ＣＮ１９３１７５５Ａには、屈折率が１．８０より大きく、アッベ数が３０より小さい光学ガラスが開示され、その内、ＴｉＯ2の含有量は２２〜３７％（重量パーセントの含有量である。以下同じ。）である。このようなＴｉＯ2高含有量の場合、ガラスが失透し易く、光吸収性能が悪く、ガラスが着色され易く、ガラスの軟化温度が高く、硬度が高く、二次プレス成形および機械加工がより困難となる。
本発明が解決しようとする技術課題は、屈折率が１．８５〜１．９５であり、アッベ数が２５〜３５であり、転移温度が６７０℃以下である、ＴｉＯ2の含有量が比較的低い環境対策重ランタンフリントガラスを提供することである。
本発明が技術課題を解決するために用いる技術案は以下の通りである。環境対策重ランタンフリントガラスであって、 その重量パーセントの含有量は、Ｌａ2Ｏ3 ３０〜５０％、ＴｉＯ2 ３〜１５％、Ｎｂ2Ｏ5 ５〜１２％であり、密度は４．５６ｇ／ｃｍ3以下であり、屈折率は１．８５〜１．９５であり、アッベ数は２５〜３５であり、転移温度は６７０℃以下である。
さらに、その重量パーセントの含有量は、ＳｉＯ2 ２〜１５％、Ｂ2Ｏ3 １０〜２５％、Ｌａ2Ｏ3 ３０〜５０％、ＺｒＯ2 ２〜１５％、ＴｉＯ2 ３〜１５％、Ｎｂ2Ｏ5 ５〜１２％、５％＜ＳｒＯ＜２０％、ＢａＯ ４〜１５％である。
さらに、その内、含有量は、ＳｉＯ2 ２〜１０％、ＺｒＯ2 ４〜１０％である。
さらに、その内、含有量は、Ｂ2Ｏ3 １２〜２０％、５．５％＜ＳｒＯ＜１５％である。
さらに、その内、含有量は、５．５％＜ＳｒＯ＜１５％、ＢａＯ ６〜１２％である。
さらに、その内、含有量は、Ｌａ2Ｏ3 ３２〜４０％、ＴｉＯ2 ５〜１２％、Ｎｂ2Ｏ5 ８〜１２％である。
さらに、その内、ＳｉＯ2と、Ｂ2Ｏ3と、Ｌａ2Ｏ3と、ＺｒＯ2と、Ｎｂ2Ｏ5と、ＳｒＯと、ＢａＯとの総含有量は≧８５％である。
さらに、その内、ＳｉＯ2と、Ｂ2Ｏ3と、Ｌａ2Ｏ3と、ＺｒＯ2と、Ｎｂ2Ｏ5と、ＳｒＯと、ＢａＯとの総含有量は≧８８％である。
さらに、その内、ＳｉＯ2と、Ｂ2Ｏ3と、Ｌａ2Ｏ3と、ＺｒＯ2と、Ｎｂ2Ｏ5と、ＳｒＯと、ＢａＯとの総含有量は≧９０％である。
環境対策重ランタンフリントガラスであって、その重量パーセントの含有量は、ＳｉＯ2 ２〜１５％、Ｂ2Ｏ3 １０〜２５％、Ｌａ2Ｏ3 ３０〜５０％、ＺｒＯ2 ２〜１５％、ＴｉＯ2 ３〜１５％、Ｎｂ2Ｏ5 ５〜１２％、５％＜ＳｒＯ＜２０％、ＢａＯ ４〜１５％である。
さらに、その内、含有量は、ＳｉＯ2 ２〜１０％である。
さらに、その内、含有量は、ＺｒＯ2 ４〜１０％である。
さらに、その内、含有量は、Ｂ2Ｏ3 １２〜２０％、５．５％＜ＳｒＯ＜１５％である。
さらに、その内、含有量は、５．５％＜ＳｒＯ＜１５％、ＢａＯ ６〜１２％である。
さらに、その内、含有量は、ＴｉＯ2 ５〜１２％である。
さらに、その内、含有量は、Ｌａ2Ｏ3 ３２〜４０％、ＴｉＯ2 ５〜１２％、Ｎｂ2Ｏ5 ８〜１２％である。
さらに、その内、ＳｉＯ2と、Ｂ2Ｏ3と、Ｌａ2Ｏ3と、ＺｒＯ2と、Ｎｂ2Ｏ5と、ＳｒＯと、ＢａＯとの総含有量は≧８５％である。
さらに、その内、ＳｉＯ2と、Ｂ2Ｏ3と、Ｌａ2Ｏ3と、ＺｒＯ2と、Ｎｂ2Ｏ5と、ＳｒＯと、ＢａＯとの総含有量は≧８８％である。
さらに、その内、ＳｉＯ2と、Ｂ2Ｏ3と、Ｌａ2Ｏ3と、ＺｒＯ2と、Ｎｂ2Ｏ5と、ＳｒＯと、ＢａＯとの総含有量は≧９０％である。
ガラスプレハブ部材であって、前記の環境対策重ランタンフリントガラスを用いて製作する。
光学要素であって、前記の環境対策重ランタンフリントガラスを用いて製作する。
光学機器であって、前記の環境対策重ランタンフリントガラスを用いて製作する。
本発明の有益な効果は以下の通りである。本発明は、ＳｒＯとＢａＯとの組成分を同時に導入することによって、ガラスの屈折率を向上させ、軟化点を低下させ、耐化学性を改善することができる。Ｂ2Ｏ3の含有量が高いと、溶融工程における揮発によってガラスの定数とストライプの変動を引き起こし、ガラス品質の安定性が低下することによって、製造プロセスが複雑化になる。本発明は、所定量のＳｒＯを導入することによって、Ｂ2Ｏ3がもたらす各問題を有効に解消し、特に、１２％またはこれ以上のＢ2Ｏ3を加えると、十分な安定性を有する光学ガラス製作することができる。本発明は、鉛、ヒ素、カドミウムなどの環境汚染の組成分が含有されず、屈折率が１．８５〜１．９５であり、アッベ数が２５〜３５であり、転移温度が６７０℃以下である光学ガラスを作製することができる。
次に、本発明の光学ガラスの各組成について説明するが、別途説明する場合を除き、各組成分の含有量はすべて重量％で表示する。
ＳｉＯ2はガラスを形成する網目形成酸化物であり、所定量のＳｉＯ2を加えることによって、ガラスの高温粘度を増大し、ガラスの耐失透性能を向上することができる。ＳｉＯ2の含有量が２％より低いと、効果が不十分である。ＳｉＯ2の含有量が１５％より高いと、ガラスの溶融性が悪くなり、気泡を除去し難い。従って、ＳｉＯ2の含有量は２〜１５％に限定し、より好ましくは含有量が２〜１０％である。
Ｂ2Ｏ3もガラスを形成する酸化物であり、本発明のようなＬａ2Ｏ3の含有量が多いガラスにとって、Ｂ2Ｏ3は不可欠な原料組成である。Ｂ2Ｏ3の含有量が１０％未満であると、ガラスの溶融性能が悪くなり、ガラスの失透傾向が大きくなる。Ｂ2Ｏ3の含有量が２５％を超えると、ガラスの屈折率が低すぎで、かつガラスの化学安定性が悪くなる。所望の光学定数を有する範囲で、かつ優れた化学安定性を有する光学ガラスを得るため、Ｂ2Ｏ3の含有量は１０〜２５％に限定し、より好ましくは含有量が１２〜２０％である。
Ｌａ2Ｏ3は高屈折の光学ガラスの主な組成分であり、ガラスの屈折率を増加し、かつガラスの色分散の明らかな増大がなく、本発明の配合系において、Ｂ2Ｏ3とＬａ2Ｏ3との組み合わせによって、ガラスの耐失透性能を有効に向上し、ガラスの化学安定性を向上することができる。Ｌａ2Ｏ3の含有量が３０％より低いと、上記効果が得られない。しかし、Ｌａ2Ｏ3の含有量が５０％を超えると、ガラスの晶析性能が悪くなる。よって、Ｌａ2Ｏ3の含有量を３０〜５０％に限定し、より好ましくはＬａ2Ｏ3の含有量が３２〜４０％である。
ＺｒＯ2はガラスの耐失透性を改善し、化学安定性を向上する効果を有し、ランタン系ガラスにおいて、屈折率を向上し、および色分散を低下させる役割を果たす。ＺｒＯ2の含有量は２％より低いと、上記役割を果たさない。ＺｒＯ2の含有量は１５％より高いと、ガラスの軟化温度の上昇を引き起こすと共に、ガラスの耐失透性が悪化する。従って、ＺｒＯ2の含有量は２〜１５％に限定し、より好ましくは４〜１０％である。
ＴｉＯ2はガラスの屈折率と色分散を向上することに有効であり、かつガラスの耐水性を向上し、ガラスの比重を低下することができる。本発明では、ＴｉＯ2はガラスの高温粘度を増大し、およびガラスの晶析性能を改善する役割も果たす。しかし、ＴｉＯ2の含有量が高すぎると、ガラスを着色させる。従って、ＴｉＯ2の含有量は３〜１５％に限定し、好ましくは５〜１２％である。
Ｎｂ2Ｏ5はガラスの屈折率を向上する有効な成分であり、Ｎｂ2Ｏ5の含有量は５％未満であると、ガラスの屈折率が設計目標を達成できないが、Ｎｂ2Ｏ5の含有量が１２％より高いと、ガラスの軟化温度を上昇させると共に、ガラスの透過率を大幅に低下させる。従って、Ｎｂ2Ｏ5の含有量を５〜１２％に限定し、より好ましくは８〜１２％である。
ＳｒＯはガラスの消泡を促進し、ガラスの晶析を抑制することに著しい効果を有し、Ｂ2Ｏ3の含有量が高いと、Ｂ2Ｏ3によってもたらす各問題を有効に解消することができ、特に、１２％またはこれ以上のＢ2Ｏ3を加えると、所定量のＳｒＯの導入によって、十分な安定性を有する光学ガラスを製作することができる。しかし、ＳｒＯの含有量が２０％より高いと、ガラスの溶融が難しくなる。従って、ＳｒＯの含有量は、好ましくは５％＜ＳｒＯ＜２０％であり、より好ましくは５．５％＜ＳｒＯ＜１５％である。
BａOはガラスの屈折率とアッベ数を調整し、ガラスの化学安定性と熱安定性を向上するための効果成分であり、ＳｒＯとＢａＯとを共に導入することによって、ガラスの屈折率を向上し、ガラスの軟化点を低下し、耐化学性を改善することができる。しかし、BａOの含有量が１５％を超えると、ガラスのアッベ数が増加し、ガラスの失透傾向が増加する。従って、ＢａＯの含有量は、好ましくは４〜１５％であり、より好ましくは６〜１２％である。
本発明に提供された光学ガラスは、屈折率が１．８５〜１．９５であり、アッベ数が２５〜３５であることを保証する前提で、本発明では、ＳｉＯ2と、Ｂ2Ｏ3と、Ｌａ2Ｏ3と、ＺｒＯ2と、Ｎｂ2Ｏ5と、ＳｒＯと、ＢａＯとの総含有量は≧８５％であると採用する。好ましくは、ＳｉＯ2と、Ｂ2Ｏ3と、Ｌａ2Ｏ3と、ＺｒＯ2と、Ｎｂ2Ｏ5と、ＳｒＯと、ＢａＯとの総含有量は≧８８％である。より好ましくは、ＳｉＯ2と、Ｂ2Ｏ3と、Ｌａ2Ｏ3と、ＺｒＯ2と、Ｎｂ2Ｏ5と、ＳｒＯと、ＢａＯとの総含有量は≧９０％である。このようなガラスは、ガラスが失透し難く、光吸収性能がよく、ガラスが着色し難く、ガラスの軟化温度が低く、硬度が低く、二次プレス成形および機械加工に非常に適合する。
次に、本発明の環境対策重ランタンフリントガラスの性能を説明する。
その内、屈折率（ｎｄ）値は（−２℃／ｈ）〜（−６℃／ｈ）のアニール値であり、屈折率及びアッベ数は《ＧＢ／Ｔ ７９６２．１〜１９８７ 無色光学ガラス試験方法 屈折率と色分散係数》に準じて試験する。
転移温度（Ｔｇ）は《ＧＢ／Ｔ ７９６２．１６〜１９８７ 無色光学ガラス試験方法 線膨張係数、転移温度および緩和温度》に準じて試験する。即ち、測定サンプルは所定の温度範囲で、温度が１℃ごとに上昇すると、測定サンプルの膨張曲線において、低温領域と高温領域の直線部分が延長して交差し、その交差点が対応した温度である。
密度は《ＧＢ／Ｔ ７９６２．２０〜１９８７ 無色光学ガラス試験方法 密度試験方法》に準じて試験する。
試験を経て、本発明に提供された光学ガラスは以下の性能を有する。即ち、密度（ρ）は４．５６ｇ／ｃｍ3以下であり、屈折率（ｎｄ）は１．８５〜１．９５であり、アッベ数（ｖｄ）は２５〜３５であり、転移温度（Ｔｇ）は６７０℃以下である。
また、本発明は光学素子を提供し、当該光学素子が上記技術案に記載された光学ガラスによって、当業者の周知している方法で形成された。前記光学ガラスが高屈折率を有するため、前記光学素子も高屈折率を有し、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話などの設備に応用される。
本発明の技術案をさらに理解するため、次に、本発明の光学ガラスの実施例を説明する。注意すべきことは、これらの実施例は本発明の範囲を限定することではない。
表１〜表３に示された光学ガラス（実施例１〜３０）は、表１〜表３に示す各実施例のガラス成分を割合に従って計量し、光学ガラス用普通の原料（例えば、酸化物、水素酸化物、炭酸塩、硝酸塩および弗化物）を混合し、混合した原料を白金の坩堝内に放置し、１１００〜１３００℃の温度で溶融させ、溶融、清澄、撹拌、均質化を経た後、無気泡および未溶解物質を含有しない均一な溶融ガラスが得られ、この溶融ガラスを金型に注入して鋳型を行い、アニールした後に光学ガラスが得られる。
本発明の実施例１〜３０組成分と屈折率（ｎｄ）、アッベ数（ｖｄ）、密度（ρ）、ガラス転移温度（Ｔｇ）の結果は表１〜表３に示す。これらの表において、各組成分の組成は重量％で示すものである。
Figure 2015532252
Figure 2015532252
Figure 2015532252
表１〜３における実施例から分かるように、本発明のガラスは、密度（ρ）が４．５６ｇ／ｃｍ3以下であり、屈折率（ｎｄ）が１．８５〜１．９５であり、アッベ数（ｖｄ）が２５〜３５であり、転移温度（Ｔｇ）が６７０℃以下であり、鉛、ヒ素、カドミウムなどの環境汚染の組成分が含有されていない。

Claims (22)

  1. 環境対策重ランタンフリントガラスであって、
    その重量パーセントの含有量は、Ｌａ2Ｏ3 ３０〜５０％、ＴｉＯ2 ３〜１５％、Ｎｂ2Ｏ5 ５〜１２％であり、密度は４．５６ｇ／ｃｍ3以下であり、屈折率は１．８５〜１．９５であり、アッベ数は２５〜３５であり、転移温度は６７０℃であることを特徴とする環境対策重ランタンフリントガラス。
  2. その重量パーセントの含有量は、ＳｉＯ2 ２〜１５％、Ｂ2Ｏ3 １０〜２５％、Ｌａ2Ｏ3 ３０〜５０％、ＺｒＯ2 ２〜１５％、ＴｉＯ2 ３〜１５％、Ｎｂ2Ｏ5 ５〜１２％、５％＜ＳｒＯ＜２０％、ＢａＯ ４〜１５％であることを特徴とする請求項１記載の環境対策重ランタンフリントガラス。
  3. その内、含有量は、ＳｉＯ2 ２〜１０％、ＺｒＯ2 ４〜１０％であることを特徴とする請求項２記載の環境対策重ランタンフリントガラス。
  4. その内、含有量は、Ｂ2Ｏ3 １２〜２０％であり、ＳｒＯ ５％より大きく且つ１５％より小さいことを特徴とする請求項２記載の環境対策重ランタンフリントガラス。
  5. その内、含有量は、５．５％＜ＳｒＯ＜１５％、ＢａＯ ６〜１２％であることを特徴とする請求項２記載の環境対策重ランタンフリントガラス。
  6. その内、含有量は、Ｌａ2Ｏ3 ３２〜４０％、ＴｉＯ2 ５〜１２％、Ｎｂ2Ｏ5 ８〜１２％であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の環境対策重ランタンフリントガラス。
  7. その内、ＳｉＯ2と、Ｂ2Ｏ3と、Ｌａ2Ｏ3と、ＺｒＯ2と、Ｎｂ2Ｏ5と、ＳｒＯと、ＢａＯとの総含有量は≧８５％であることを特徴とする請求項２記載の環境対策重ランタンフリントガラス。
  8. その内、ＳｉＯ2と、Ｂ2Ｏ3と、Ｌａ2Ｏ3と、ＺｒＯ2と、Ｎｂ2Ｏ5と、ＳｒＯと、ＢａＯとの総含有量は≧８８％であることを特徴とする請求項２記載の環境対策重ランタンフリントガラス。
  9. その内、ＳｉＯ2と、Ｂ2Ｏ3と、Ｌａ2Ｏ3と、ＺｒＯ2と、Ｎｂ2Ｏ5と、ＳｒＯと、ＢａＯとの総含有量は≧９０％であることを特徴とする請求項２記載の環境対策重ランタンフリントガラス。
  10. 環境対策重ランタンフリントガラスであって、
    その重量パーセントの含有量は、ＳｉＯ2 ２〜１５％、Ｂ2Ｏ3 １０〜２５％、Ｌａ2Ｏ3 ３０〜５０％、ＺｒＯ2 ２〜１５％、ＴｉＯ2 ３〜１５％、Ｎｂ2Ｏ5 ５〜１２％、５％＜ＳｒＯ＜２０％、ＢａＯ ４〜１５％であることを特徴とする環境対策重ランタンフリントガラス。
  11. その内、含有量は、ＳｉＯ2 ２〜１０％であることを特徴とする請求項１０記載の環境対策重ランタンフリントガラス。
  12. その内、含有量は、ＺｒＯ2 ４〜１０％であることを特徴とする請求項１０記載の環境対策重ランタンフリントガラス。
  13. その内、含有量は、Ｂ2Ｏ3 １２〜２０％、５．５％＜ＳｒＯ＜１５％であることを特徴とする請求項１０記載の環境対策重ランタンフリントガラス。
  14. その内、含有量は、５．５％＜ＳｒＯ＜１５％、ＢａＯ ６〜１２％であることを特徴とする請求項１０記載の環境対策重ランタンフリントガラス。
  15. その内、含有量は、ＴｉＯ2 ５〜１２％であることを特徴とする請求項１０記載の環境対策重ランタンフリントガラス。
  16. その内、含有量は、Ｌａ2Ｏ3 ３２〜４０％、ＴｉＯ2 ５〜１２％、Ｎｂ2Ｏ5 ８〜１２％であることを特徴とする請求項１０記載の環境対策重ランタンフリントガラス。
  17. その内、ＳｉＯ2と、Ｂ2Ｏ3と、Ｌａ2Ｏ3と、ＺｒＯ2と、Ｎｂ2Ｏ5と、ＳｒＯと、ＢａＯとの総含有量は≧８５％であることを特徴とする請求項１０記載の環境対策重ランタンフリントガラス。
  18. その内、ＳｉＯ2と、Ｂ2Ｏ3と、Ｌａ2Ｏ3と、ＺｒＯ2と、Ｎｂ2Ｏ5と、ＳｒＯと、ＢａＯとの総含有量は≧８８％であることを特徴とする請求項１０記載の環境対策重ランタンフリントガラス。
  19. その内、ＳｉＯ2と、Ｂ2Ｏ3と、Ｌａ2Ｏ3と、ＺｒＯ2と、Ｎｂ2Ｏ5と、ＳｒＯと、ＢａＯとの総含有量は≧９０％であることを特徴とする請求項１０記載の環境対策重ランタンフリントガラス。
  20. ガラスプレハブ部材であって、
    請求項１〜１９の何れか一項に記載の環境対策重ランタンフリントガラスを用いて製作することを特徴とするガラスプレハブ部材。
  21. 光学要素であって、
    請求項１〜１９の何れか一項に記載の環境対策重ランタンフリントガラスを用いて製作することを特徴とする光学要素。
  22. 光学機器であって、
    請求項１〜１９の何れか一項に記載の環境対策重ランタンフリントガラスを用いて製作することを特徴とする光学機器。
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