JP2016074575A - ガラス - Google Patents
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Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
【解決手段】 酸化物換算のモル%で、SiO2成分を30.0%〜90.0%、B2O3成分を0%〜25.0%、Al2O3成分を0%〜20.0%、100〜300℃における平均線膨張係数が80×10−7℃―1以下であり、軟化点(粘度が107.65dPa・sとなるときの温度)が780℃以下であることを特徴とするガラス。
【選択図】なし
Description
また、光学機器に限らず、その他の機器においても、氷点下から500℃近傍の高温にさらされるなど、温度変化の大きい環境で使用する光学系のニーズも近年の車載部品用途の拡大に伴い高まってきている。
しかしながら、従来の研削、研磨工程で非球面や複雑な形状をした面を得ようとすると、高コストで且つ複雑な作業工程が必要であった。そこで、ゴブ又はガラスブロック、またはこれを再加熱して成形(リヒートプレス成形)から得られたプリフォーム材を、超精密加工された金型で直接プレス成形して光学素子の形状を得る方法、すなわち精密モールドプレス成形する方法が現在主流である。
このような精密モールドプレス成形には、金型の劣化を抑え大量生産に適するため、低温で成形可能な硝材を選択するのが一般的であるが、従来から存在する低融点ガラスは平均線膨張係数が大きいため、温度変化の大きい環境で使用すると割れなどの不具合が生じてしまう。
酸化物換算のモル%で、
SiO2成分を30.0%〜90.0%、
B2O3成分を0%〜25.0%、
Al2O3成分を0%〜20.0%、
100〜300℃における平均線膨張係数が80×10−7℃―1以下であり、
軟化点(粘度が107.65dPa・sとなるときの温度)が780℃以下であることを特徴とするガラス。
(構成2)
酸化物換算のモル%で、
Li2O成分の含有量が0%〜20.0%、
Na2O成分の含有量が0%〜20.0%、
K2O成分の含有量が0%〜20.0%、
ZnO成分の含有量が0%〜25.0%、
MgO成分の含有量が0%〜20.0%、
CaO成分の含有量が0%〜20.0%
SrO成分の含有量が0%〜20.0%、
BaO成分の含有量が0%〜20.0%である構成1に記載のガラス。
(構成3)
酸化物換算のモル%で、
Li2O成分、Na2O成分およびK2O成分のからなる1種以上の成分の合計の含有量が25.0%未満である構成1または2に記載のガラス。
(構成4)
酸化物換算のモル%で、
ZnO成分、MgO成分、CaO成分、SrO成分およびBaO成分からなる1種以上の成分の合計の含有量が30.0%未満である構成1から3のいずれかに記載のガラス。
(構成5)
酸化物換算のモル%で、
ZrO2成分の含有量が0%〜10.0%、
TiO2成分の含有量が0%〜10.0%、
Nb2O5成分の含有量が0%〜10.0%、
WO3成分の含有量が0%〜10.0%、
Ta2O5成分の含有量が0%〜10.0%、
Sb2O3成分の含有量が0%〜10.0%、
As2O3成分の含有量が0%〜10.0%、
SnO2成分の含有量が0%〜3%である構成1から4のいずれかに記載のガラス。
本発明の光学ガラスを構成する各成分の組成範囲を以下に述べる。本明細書中において、各成分の含有量は、特に断りがない場合、全て酸化物換算組成のガラス全物質量に対するモル%で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」は、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が熔融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総物質量を100モル%として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
一方、SiO2成分の含有量を90.0%以下にすることで、精密モールドプレス成形温度の上昇や熔融性の悪化を抑えられる。従って、SiO2成分の含有量は、好ましくは90.0%、より好ましくは85.0%、さらに好ましくは80.0%、最も好ましくは75.0%を上限とする。
一方、B2O3成分の含有量を25.0%以下にすることで、ガラスの分相化を抑え、且つ化学的耐久性の悪化を抑えられる。従って、B2O3成分の含有量は、好ましくは25.0%、より好ましくは23.0%、さらに好ましくは20.0%、最も好ましくは15.0%を上限とする。
一方、Al2O3成分の含有量を20.0%以下にすることで、精密モールドプレス成形温度の上昇を抑えられる。従って、Al2O3成分の含有量は、好ましくは20.0%、より好ましくは15.0%、さらに好ましくは10.0%、最も好ましくは5.0%を上限とする。
一方で、ZnO成分の含有量を25.0%以下にすることで、失透性の悪化や平均線膨張係数の上昇を抑えられる。従って、ZnO成分の含有量は、好ましくは25.0%、より好ましくは20.0%、さらに好ましくは15.0%、最も好ましくは10.0%を上限とする。
一方で、TiO2成分の含有量を10.0%以下にすることで、TiO2成分の過剰な含有による耐失透性の低下抑えられる。従って、TiO2成分の含有量は、好ましくは10.0%、より好ましくは8.0%、最も好ましくは6.0%を上限とする。
一方で、WO3成分の含有量を10.0%以下にすることで、材料のコストを抑えつつ、WO3成分の過剰な含有によるガラスの耐失透性の低下を抑えることができる。従って、WO3成分の含有量は、好ましくは10.0%、より好ましくは8.0%、最も好ましくは6.0%を上限とする。
一方で、Sb2O3量が多すぎると、失透性の悪化や脱泡不良を引き起こす。従って、Sb2O3成分の含有量は、好ましくは10.0%、より好ましくは5.0%、さらに好ましくは1.0%、最も好ましくは0.2%を上限とする。
一方で、As2O3量が多すぎると、失透性の悪化や脱泡不良を引き起こす。従って、As2O3成分の含有量は、好ましくは10.0%、より好ましくは5.0%、さらに好ましくは1.0%、最も好ましくは0.5%を上限とする。
一方で、SnO2成分の含有量を3.0%以下にすることで、失透性の悪化を抑え、SnO2の吸収によるガラスの着色を低減できる。従って、SnO2成分の含有量は、好ましくは3.0%、より好ましくは2.0%、さらに好ましくは1.0%を上限とする。
しかしながら、TeO2は白金製の坩堝や、溶融ガラスと接する部分が白金で形成されている溶融槽でガラス原料を溶融する際、白金と合金化しうる問題がある。従って、TeO2成分の含有量は、好ましくは10%、より好ましくは5%、最も好ましくは3%を上限とし、さらに好ましくは含有しない。
一方で、Bi2O3成分の含有量を10.0%以下にすることで、ガラスの耐失透性を高められ、且つ、ガラスの着色を低減して可視光透過率を高められる。従って、Bi2O3成分の含有量は、好ましくは10%、より好ましくは5%、最も好ましくは3%を上限とする。
次に、本発明の光学ガラスに含有すべきでない成分、及び含有することが好ましくない成分について説明する。
本発明の光学ガラスは、例えば以下のように作製される。すなわち、上記原料を各成分が所定の含有量の範囲内になるように均一に混合し、作製した混合物を白金坩堝に投入し、ガラス組成の溶融難易度に応じて電気炉で1200〜1540℃の温度範囲で5〜20時間溶融し、攪拌均質化した後、適当な温度に下げてから金型に鋳込み、徐冷することにより作製される。
低い線膨張係数を有することで、氷点下から500℃以上の高温域にわたる温度変化の大きい環境においてもガラス素子が破損することなく使用することができる。従って本発明のガラスは、100℃〜300℃における平均線膨張係数が80×10−7℃―1以下とすることが好ましく、70×10−7℃―1以下とすることがさらに好ましく、65×10−7℃―1以下とすることが最も好ましい。
なお、軟化点は、平行板加圧粘度計(有限会社オプト企業社製)により測定することができる。
本発明のガラスは、公知の方法によって、熔解成形することが可能である。なお、ガラス溶融体を成形する手段は限定されない。
本発明のガラスは、例えば研削及び研磨加工の手段等を用いて、ガラス成形体を作製することができる。すなわち、ガラスに対して研削及び研磨等の機械加工を行ってガラス成形体を作製することができる。なお、ガラス成形体を作製する手段は、これらの手段に限定されない。
Claims (5)
- 酸化物換算のモル%で、
SiO2成分を30.0%〜90.0%、
B2O3成分を0%〜25.0%、
Al2O3成分を0%〜20.0%、
100〜300℃における平均線膨張係数が80×10−7℃―1以下であり、
軟化点(粘度が107.65dPa・sとなるときの温度)が780℃以下であることを特徴とするガラス。 - 酸化物換算のモル%で、
Li2O成分の含有量が0%〜20.0%、
Na2O成分の含有量が0%〜20.0%、
K2O成分の含有量が0%〜20.0%、
ZnO成分の含有量が0%〜25.0%、
MgO成分の含有量が0%〜20.0%、
CaO成分の含有量が0%〜20.0%
SrO成分の含有量が0%〜20.0%、
BaO成分の含有量が0%〜20.0%である請求項1に記載のガラス。 - 酸化物換算のモル%で、
Li2O成分、Na2O成分およびK2O成分のからなる1種以上の成分の合計の含有量が25.0%未満である請求項1または2に記載のガラス。 - 酸化物換算のモル%で、
ZnO成分、MgO成分、CaO成分、SrO成分およびBaO成分からなる1種以上の成分の合計の含有量が30.0%未満である請求項1から3のいずれかに記載のガラス。 - 酸化物換算のモル%で、
ZrO2成分の含有量が0%〜10.0%、
TiO2成分の含有量が0%〜10.0%、
Nb2O5成分の含有量が0%〜10.0%、
WO3成分の含有量が0%〜10.0%、
Ta2O5成分の含有量が0%〜10.0%、
Sb2O3成分の含有量が0%〜10.0%、
As2O3成分の含有量が0%〜10.0%、
SnO2成分の含有量が0%〜3%である請求項1から4のいずれかに記載のガラス。
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