JP2019214509A - Production method of glass material, and glass material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カメラ、顕微鏡及び内視鏡等に用いられるガラス材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a glass material used for a camera, a microscope, an endoscope, and the like.
近年、カメラ、顕微鏡及び内視鏡等に用いられる光学系の小型化や軽量化に伴い、使用される光学レンズ用ガラスの光学特性として、より高屈折率、低分散（高アッベ数）、或いはより高屈折率、高分散（低アッベ数）が求められている。 In recent years, with the miniaturization and weight reduction of optical systems used for cameras, microscopes, endoscopes, and the like, optical characteristics of glass for optical lenses used include higher refractive index, lower dispersion (high Abbe number), or Higher refractive index and higher dispersion (low Abbe number) are required.
ガラスをより高屈折率、低分散或いは高分散にするためには、ガラスネットワーク成分であるＳｉＯ２の含有量を少なくし、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５等の希土類酸化物を多量に含有させる必要がある（例えば特許文献１参照）。 In order to make the glass have a higher refractive index, a lower dispersion or a higher dispersion, the content of SiO 2 as a glass network component is reduced, and rare-earth oxidation of La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Ta 2 O 5 or the like is performed. It is necessary to contain a large amount of the substance (for example, see Patent Document 1).
光学ガラスをレンズ等の光学素子として実用化するためには、粒径をある程度大きくする（大径化）必要がある。しかしながら、高屈折率で、低分散或いは高分散のガラスを大径化すると、溶融時または成形時に結晶が発生しやすく、ガラス化することが困難である。 In order to put optical glass into practical use as an optical element such as a lens, it is necessary to increase the particle diameter to some extent (increase the diameter). However, when the diameter of the glass having a high refractive index and low dispersion or high dispersion is increased, crystals are easily generated at the time of melting or molding, and it is difficult to vitrify.
以上に鑑み、本発明は、高屈折率かつ低分散、或いは高分散の光学特性を有し、かつ粒径の大きいガラス材を作製することが可能な方法を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a method capable of producing a glass material having a high refractive index and low dispersion or high dispersion and having a large particle size and having a large particle size.
本発明のガラス材の製造方法は、屈折率ｎｄ及びアッベ数νｄが下記式（１）及び（２）の関係を満たし、粒径が１．２ｍｍより大きいガラス材を製造するための方法であって、成形型の成形面に開口するガス噴出孔からガスを噴出させることにより、ガラス原料を成形面上で浮遊させて保持した状態で、ガラス原料を加熱融解させて溶融ガラスを得た後に、溶融ガラスを冷却することを特徴とする。
ｎｄ≧−０．００８６１νｄ＋２．２６ ・・・（１）
１５≦νｄ≦９８ ・・・（２）
The method for producing a glass material of the present invention is a method for producing a glass material having a refractive index nd and an Abbe number νd satisfying the relationship of the following formulas (1) and (2), and having a particle diameter of more than 1.2 mm. Then, by injecting gas from the gas ejection holes opened in the molding surface of the mold, the glass material is heated and melted to obtain a molten glass while the glass material is held floating on the molding surface, It is characterized in that the molten glass is cooled.
nd ≧ −0.00861νd + 2.26 (1)
15 ≦ νd ≦ 98 (2)
一般に、光学ガラス等のガラス材は、原料を坩堝等の溶融容器内で溶融し、冷却することで作製されるが、ガラスネットワーク成分が少ないガラス系では、溶融容器との接触界面を起点として結晶化が進行しやすくなる。一方、本発明の製造方法では、ガラス原料を成形面上で浮遊させて保持した状態で、ガラス原料を加熱融解させて溶融ガラスを得るため、溶融ガラスが溶融容器等の部材にほとんど接触することがないため、結晶化を抑制することができ、ガラス化が可能となる。また、本発明では、成形型の成形面に開口するガス噴出孔からガスを噴出させ、当該ガスの気流を利用してガラス原料を浮遊させる手法をとっており、ガラス原料塊の浮遊状態が安定しやすく、溶融ガラスが成形面に接触しにくい。また、溶融ガラスに対して直接ガスが吹き付けられているため、溶融ガラスを内部まで急冷することが可能である。そのため、ガラス材の粒径を大きくした場合であっても、結晶化を極力抑制することができる。 In general, glass materials such as optical glass are produced by melting raw materials in a melting vessel such as a crucible and cooling, but in a glass system with a small glass network component, the crystal starts from the contact interface with the melting vessel. It becomes easier to proceed. On the other hand, in the production method of the present invention, the molten glass is heated and melted to obtain molten glass while the glass raw material is kept floating on the molding surface, so that the molten glass almost comes into contact with members such as a melting vessel. Therefore, crystallization can be suppressed and vitrification can be achieved. Further, in the present invention, a method is employed in which a gas is ejected from gas ejection holes opened in the molding surface of the mold, and the glass raw material is floated by utilizing the gas flow of the gas, so that the floating state of the glass raw material lump is stable. And the molten glass does not easily contact the molding surface. Further, since the gas is blown directly to the molten glass, it is possible to rapidly cool the molten glass to the inside. Therefore, even if the particle size of the glass material is increased, crystallization can be suppressed as much as possible.
本発明のガラス材の製造方法において、成形型の成形面に複数のガス噴出孔が開口していることが好ましい。このようにすれば、ガラス原料塊の浮遊状態がより一層安定し、溶融中に成形面に接触しにくくなる。よって、より粒径の大きいガラス材を得ることが可能となる。 In the method for producing a glass material of the present invention, it is preferable that a plurality of gas ejection holes be opened in the molding surface of the mold. With this configuration, the floating state of the glass raw material lump is further stabilized, and the glass raw material lump is less likely to come into contact with the molding surface during melting. Therefore, it is possible to obtain a glass material having a larger particle size.
本発明のガラス材の製造方法において、ガラス材の形状は例えば略球形である。 In the method for manufacturing a glass material of the present invention, the shape of the glass material is, for example, substantially spherical.
本発明のガラス材の製造方法において、ガラス材の屈折率ｎｄが１．９以上であることが好ましい。 In the method for producing a glass material according to the present invention, the glass material preferably has a refractive index nd of 1.9 or more.
本発明のガラス材の製造方法において、ガラス材におけるＰｔ含有量が１５ｐｐｍ以下であることが好ましい。 In the method for producing a glass material of the present invention, the Pt content in the glass material is preferably 15 ppm or less.
本発明のガラス材の製造方法において、ガラス材におけるＦｅ２Ｏ３含有量が３０ｐｐｍ以下であることが好ましい。 In the method for producing a glass material according to the present invention, the glass material preferably has an Fe 2 O 3 content of 30 ppm or less.
本発明のガラス材は、前記方法により製造されたことを特徴とする。 The glass material of the present invention is manufactured by the above method.
本発明のガラス材は、屈折率ｎｄ及びアッベ数νｄが下記式（１）及び（２）の関係を満たし、粒径が１．２ｍｍより大きいことを特徴とする。
ｎｄ≧−０．００８６１νｄ＋２．２６ ・・・（１）
１５≦νｄ≦９８ ・・・（２）
The glass material of the present invention is characterized in that the refractive index nd and Abbe number νd satisfy the relationship of the following formulas (1) and (2), and the particle size is larger than 1.2 mm.
nd ≧ −0.00861νd + 2.26 (1)
15 ≦ νd ≦ 98 (2)
本発明によれば、高屈折率かつ低分散或いは高分散の光学特性を有し、かつ粒径の大きいガラス材を作製することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to produce a glass material having a high refractive index, low dispersion or high dispersion optical characteristics, and a large particle size.
本発明のガラス材の製造方法は、成形型の成形面に開口するガス噴出孔からガスを噴出させることにより、ガラス原料を成形面上で浮遊させて保持した状態で、ガラス原料を加熱融解させて溶融ガラスを得た後に、溶融ガラスを冷却することを特徴とする。 In the method for producing a glass material of the present invention, the glass material is heated and melted in a state where the glass material is floated and held on the molding surface by injecting a gas from a gas ejection hole opening in the molding surface of the mold. After obtaining the molten glass by cooling, the molten glass is cooled.
図１は、本発明の方法によりガラス材を製造するための製造装置の一実施形態を示す模式的断面図である。以下、図１に基づき、ガラス材の製造装置について説明する。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of a manufacturing apparatus for manufacturing a glass material by the method of the present invention. Hereinafter, an apparatus for manufacturing a glass material will be described with reference to FIG.
ガラス材の製造装置１は、成形型１０を有する。成形型１０は溶融容器としての役割も果たす。成形型１０は、成形面１０ａと、成形面１０ａに開口しているガス噴出孔１０ｂとを有する。ガス噴出孔１０ｂは、ガスボンベなどのガス供給機構１１に接続されている。このガス供給機構１１からガス噴出孔１０ｂを経由して、成形面１０ａにガスが供給される。ガスの種類は特に限定されず、例えば、空気や酸素であってもよいし、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスであってもよい。 The apparatus 1 for manufacturing a glass material has a mold 10. The mold 10 also serves as a melting container. The molding die 10 has a molding surface 10a and a gas ejection hole 10b opened in the molding surface 10a. The gas ejection holes 10b are connected to a gas supply mechanism 11 such as a gas cylinder. Gas is supplied from the gas supply mechanism 11 to the molding surface 10a via the gas ejection holes 10b. The type of gas is not particularly limited, and may be, for example, air or oxygen, or may be an inert gas such as a nitrogen gas, an argon gas, or a helium gas.
製造装置１を用いてガラス材を製造するに際しては、まず、ガラス原料塊１２を成形面１０ａ上に配置する。ガラス原料塊１２としては、例えば、原料粉末をプレス成形等により一体化したものや、原料粉末をプレス成形等により一体化した後に焼結させた焼結体や、目標ガラス組成と同等の組成を有する結晶の集合体等が挙げられる。 When manufacturing a glass material using the manufacturing apparatus 1, first, the glass raw material lump 12 is arranged on the forming surface 10a. As the glass raw material block 12, for example, a raw material powder integrated by press molding or the like, a sintered body obtained by integrating the raw material powder by press molding or the like, and a sintered body, or a composition equivalent to the target glass composition And the like.
次に、ガス噴出孔１０ｂからガスを噴出させることにより、ガラス原料塊１２を成形面１０ａ上で浮遊させる。すなわち、ガラス原料塊１２を、成形面１０ａに接触していない状態で保持する。その状態で、レーザー光照射装置１３からレーザー光をガラス原料塊１２に照射する。これによりガラス原料塊１２を加熱溶融してガラス化させ、溶融ガラスを得る。その後、溶融ガラスを冷却することにより、ガラス材を得ることができる。ガラス原料塊１２を加熱溶融する工程と、溶融ガラス、さらにはガラス材の温度が少なくとも軟化点以下となるまで冷却する工程とにおいては、少なくともガスの噴出を継続し、ガラス原料塊１２、溶融ガラス、さらにはガラス材と成形面１０ａとの接触を抑制することが好ましい。なお、加熱溶融する方法としては、レーザー光を照射する方法以外にも、輻射加熱であってもよい。 Next, the glass raw material lump 12 is floated on the molding surface 10a by ejecting gas from the gas ejection holes 10b. That is, the glass raw material lump 12 is held in a state in which it is not in contact with the molding surface 10a. In this state, the laser beam irradiating device 13 irradiates the glass raw material block 12 with laser light. Thereby, the glass raw material lump 12 is heated and melted to vitrify, and a molten glass is obtained. Thereafter, the glass material can be obtained by cooling the molten glass. In the step of heating and melting the glass raw material lump 12 and the step of cooling the molten glass, and further, the temperature of the glass material until the temperature of the glass material becomes at least the softening point, the ejection of gas is continued at least, and the glass raw material lump 12 and the molten glass are melted. Further, it is preferable to suppress the contact between the glass material and the molding surface 10a. In addition, as a method of heating and melting, radiation heating may be used in addition to the method of irradiating laser light.
図２は、本発明の方法によりガラス材を製造するための製造装置の別の実施形態を示す模式的断面図である。図２に示すガラス材の製造装置１ａでは、成形面１０ａに複数のガス噴出孔１０ｂが開口している点で、図１に示すガラス材の製造装置１と異なっている。具体的には、図３に示すように、複数のガス噴出孔１０ｂが、成形面１０ａの中心から放射状に配列されている。本実施形態のように、成形面１０ａにおいて複数のガス噴出孔１０ｂを設けることにより、ガラス原料塊１２の浮遊状態がより一層安定し、溶融中に成形面１０ａに接触しにくくなる。よって、溶融中または成形中におけるガラス材の結晶化がさらに抑制され、より粒径の大きいガラス材を得ることが可能となる。 FIG. 2 is a schematic sectional view showing another embodiment of the manufacturing apparatus for manufacturing a glass material by the method of the present invention. The glass material manufacturing apparatus 1a shown in FIG. 2 differs from the glass material manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 in that a plurality of gas ejection holes 10b are opened in the molding surface 10a. Specifically, as shown in FIG. 3, a plurality of gas ejection holes 10b are arranged radially from the center of the molding surface 10a. By providing a plurality of gas ejection holes 10b in the forming surface 10a as in the present embodiment, the floating state of the glass raw material lump 12 is further stabilized, and it is difficult to contact the forming surface 10a during melting. Therefore, crystallization of the glass material during melting or molding is further suppressed, and a glass material having a larger particle size can be obtained.
成形面１０ａにおけるガス噴出孔１０ｂの数は５個以上であることが好ましく、１０個以上であることがより好ましく、１００個以上であることがさらに好ましく、２５０個以上であることが特に好ましい。 The number of gas ejection holes 10b on the molding surface 10a is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, further preferably 100 or more, and particularly preferably 250 or more.
成形面１０ａにおけるガス噴出孔１０ｂの占める面積割合（（ガス噴出孔１０ｂの総面積）／（成形面１０ａの面積））は、０．１％以上であることが好ましく、１．０％以上であることがより好ましく、１０％以上であることがさらに好ましい。ただし、成形面１０ａにおけるガス噴出孔１０ｂの占める面積割合が大きすぎると、ガラス原料塊を安定して浮上できない場合がある。従って、成形面１０ａにおけるガス噴出孔１０ｂの占める面積割合は、５０％以下であることが好ましく、３０％以下であることがより好ましく、２０％以下であることがさらに好ましい。 The area ratio of the gas ejection holes 10b in the molding surface 10a ((total area of the gas ejection holes 10b) / (area of the molding surface 10a)) is preferably 0.1% or more, and more preferably 1.0% or more. More preferably, it is more preferably 10% or more. However, if the area ratio occupied by the gas ejection holes 10b on the molding surface 10a is too large, the glass raw material lump may not be able to stably float. Therefore, the area ratio of the gas ejection holes 10b on the molding surface 10a is preferably 50% or less, more preferably 30% or less, and further preferably 20% or less.
以下に、本発明の製造方法により得られるガラス材（以下、「本発明のガラス材」という）について説明する。 Hereinafter, a glass material obtained by the production method of the present invention (hereinafter, referred to as “glass material of the present invention”) will be described.
本発明のガラス材は、高屈折率かつ低分散、或いは高分散の光学特性を有する。具体的には、本発明のガラス材は、屈折率ｎｄ及びアッベ数νｄが下記式（１）及び（２）の関係を満たす。
ｎｄ≧−０．００８６１νｄ＋２．２６ ・・・（１）
１５≦νｄ≦９８ ・・・（２）
The glass material of the present invention has a high refractive index and low dispersion or high dispersion optical characteristics. Specifically, in the glass material of the present invention, the refractive index nd and the Abbe number νd satisfy the relationship of the following formulas (1) and (2).
nd ≧ −0.00861νd + 2.26 (1)
15 ≦ νd ≦ 98 (2)
本発明のガラス材の屈折率ｎｄは１．９以上であることが好ましく、１．９２以上であることがより好ましく、１．９５以上であることがさらに好ましく、２以上であることが特に好ましい。 The refractive index nd of the glass material of the present invention is preferably 1.9 or more, more preferably 1.92 or more, still more preferably 1.95 or more, and particularly preferably 2 or more. .
本発明のガラス材の屈折率νｄは１５≦νｄ≦９８であり、１８〜９０であることが好ましく、２０〜８０であることがより好ましい。 The refractive index νd of the glass material of the present invention is 15 ≦ νd ≦ 98, preferably 18 to 90, and more preferably 20 to 80.
なお、高屈折率かつ低分散の光学特性を有するガラス材としては、１．９以上、さらには１．９２以上の屈折率ｎｄを有し、かつ、３０以上、さらに３５以上のアッベ数を有するものが好ましい。 The glass material having a high refractive index and low dispersion optical properties has a refractive index nd of 1.9 or more, and more preferably 1.92 or more, and has an Abbe number of 30 or more, and more preferably 35 or more. Are preferred.
また、高屈折率かつ高分散の光学特性を有するガラス材としては、２．１５以上、さらには２．２以上の屈折率ｎｄを有し、かつ、３０以下、さらには２５以下、特には２０以下のアッベ数を有するものが好ましい。 Further, as a glass material having a high refractive index and high dispersion optical characteristics, a glass material having a refractive index nd of 2.15 or more, further 2.2 or more, and 30 or less, further 25 or less, particularly 20 Those having the following Abbe numbers are preferred.
本発明のガラス材の組成は、上記の光学特性を満たすものであれば特に限定されない。具体例としては、Ｌａ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラス、Ｌａ２Ｏ３−Ｎｂ２Ｏ５系ガラス、Ｌａ２Ｏ３−Ｔａ２Ｏ５系ガラス、Ａｌ２Ｏ３−ＲＯ系ガラス（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選択される少なくとも１種）、Ａｌ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系ガラス、ＷＯ３−Ｌａ２Ｏ３系ガラス、ＷＯ３−ＲＯ系ガラス等が挙げられる。 The composition of the glass material of the present invention is not particularly limited as long as it satisfies the above optical characteristics. Examples, La 2 O 3 -B 2 O 3 based glass, La 2 O 3 -Nb 2 O 5 based glass, La 2 O 3 -Ta 2 O 5 based glass, Al 2 O 3 -RO based glass ( R can be mentioned Mg, Ca, at least one selected from Sr and Ba), Al 2 O 3 -La 2 O 3 based glass, WO 3 -La 2 O 3 based glass, WO 3 -RO based glass or the like .
Ｌａ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラスとしては、モル％で、Ｌａ２Ｏ３ ４３〜７８％、及びＢ２Ｏ３ ２２〜５７％を含有するものが挙げられる。Ｌａ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラスには、さらに、モル％で、ＳｉＯ２ ０〜３０％、Ｇｄ２Ｏ３ ０〜３０％、Ｎｂ２Ｏ５ ０〜３０％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜３０％、ＺｒＯ２ ０〜３０％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜３０％、Ｙ２Ｏ３ ０〜３０％、またはＹｂ２Ｏ３ ０〜３０％を含有させても構わない。 The La 2 O 3 -B 2 O 3 based glass, in mol%, La 2 O 3 43~78% , and those containing B 2 O 3 22~57%. La A 2 O 3 -B 2 O 3 based glass, further, in mol%, SiO 2 0~30%, Gd 2 O 3 0~30%, Nb 2 O 5 0~30%, Ta 2 O 5 0 ~30%, ZrO 2 0~30%, Al 2 O 3 0~30%, Y 2 O 3 0~30%, or Yb 2 O 3 may be contained from 0 to 30%.
Ｌａ２Ｏ３−Ｎｂ２Ｏ５系ガラスとしては、モル％で、Ｌａ２Ｏ３ １５〜６５％、Ｎｂ２Ｏ５ ０．１〜７５％含有するものが挙げられる。Ｌａ２Ｏ３−Ｎｂ２Ｏ５系ガラスには、さらに、モル％で、Ｔａ２Ｏ５ ０〜６０％、ＴｉＯ２ ０〜４０％、ＳｉＯ２ ０〜５０％、ＳｎＯ２ ０〜４５％を含有させても構わない。 The La 2 O 3 -Nb 2 O 5 based glass, in mol%, La 2 O 3 15~65% , include those containing Nb 2 O 5 0.1~75%. The La 2 O 3 —Nb 2 O 5 system glass further contains, in mol%, 0 to 60% of Ta 2 O 5, 0 to 40% of TiO 2, 0 to 50% of SiO 2, and 0 to 45% of SnO 2. It may be contained.
Ｌａ２Ｏ３−Ｔａ２Ｏ５系ガラスとしては、モル％で、Ｌａ２Ｏ３ １５〜６５％、Ｔａ２Ｏ５ ０．１〜６０％含有するものが挙げられる。Ｌａ２Ｏ３−Ｔａ２Ｏ５系ガラスには、さらに、モル％で、ＴｉＯ２ ０〜４０％、ＳｉＯ２ ０〜５０％、ＳｎＯ２ ０〜４５％を含有させても構わない。 The La 2 O 3 -Ta 2 O 5 based glass, in mol%, La 2 O 3 15~65% , include those containing Ta 2 O 5 0.1~60%. La A 2 O 3 -Ta 2 O 5 based glass, further, in mol%, TiO 2 0~40%, SiO 2 0~50%, may be incorporated SnO 2 0 to 45%.
Ａｌ２Ｏ３−ＲＯ系ガラスとしては、モル％で、Ａｌ２Ｏ３ １５〜５５％、ＲＯ ４５〜８５％含有するものが挙げられる。Ａｌ２Ｏ３−ＲＯ系ガラスには、さらに、モル％で、ＳｉＯ２ ０〜１０％を含有させても構わない。 Examples of the Al 2 O 3 —RO glass include those containing 15 to 55% of Al 2 O 3 and 45 to 85% of RO in mol%. The Al 2 O 3 —RO-based glass may further contain 0 to 10% of SiO 2 by mol%.
Ａｌ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系ガラスとしては、モル％で、Ａｌ２Ｏ３ １５〜５５％、Ｌａ２Ｏ３ ２５〜５０％含有するものが挙げられる。Ａｌ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系ガラスには、さらに、モル％で、ＺｒＯ２を１５〜３５％、ＳｎＯ２ １５〜４５％、ＳｉＯ２ ０〜２０％を含有させても構わない。 The Al 2 O 3 -La 2 O 3 based glass, in mol%, Al 2 O 3 15~55% , include those containing La 2 O 3 25~50%. Al The 2 O 3 -La 2 O 3 based glass, further, in mol%, the ZrO 2 15~35%, SnO 2 15~45 %, may be incorporated SiO 2 0 to 20%.
ＷＯ３−Ｌａ２Ｏ３系ガラスとしては、モル％で、ＷＯ３ ２５〜８５％、Ｌａ２Ｏ３ １５〜２５％含有するものが挙げられる。ＷＯ３−Ｌａ２Ｏ３系ガラスには、さらに、モル％で、ＴｉＯ２ ０〜５５％、ＳｉＯ２ ０〜１０％を含有させても構わない。 The WO 3 -La 2 O 3 based glass, in mol%, WO 3 25 to 85%, include those containing La 2 O 3 15~25%. The WO 3 -La 2 O 3 based glass, further, in mol%, TiO 2 0 to 55%, may be incorporated SiO 2 0%.
ＷＯ３−ＲＯ系ガラスとしては、モル％で、ＷＯ３ ２５〜８５％、ＲＯ １５〜２５％含有するものが挙げられる。ＷＯ３−Ｌａ２Ｏ３系ガラスには、さらに、モル％で、ＴｉＯ２ ０〜５５％、ＳｉＯ２ ０〜１０％を含有させても構わない。 The WO 3 -RO based glass, in mol%, WO 3 25 to 85%, it includes those containing RO 15-25%. The WO 3 -La 2 O 3 based glass, further, in mol%, TiO 2 0 to 55%, may be incorporated SiO 2 0%.
なお、いずれのガラスにおいても、清澄剤としてＳｂ２Ｏ３を添加することができる。ただし、着色を避けるため、あるいは環境面を考慮して、Ｓｂ２Ｏ３の含有量はモル％で０．１％以下であることが好ましく、含有しないことがより好ましい。 Note that Sb 2 O 3 can be added as a fining agent to any of the glasses. However, the content of Sb 2 O 3 is preferably 0.1% or less in terms of mol%, and more preferably not contained, in order to avoid coloring or in consideration of environmental aspects.
ＰｂＯは環境面から含有させないことが好ましい。 PbO is preferably not contained from an environmental point of view.
なお、本発明の製造方法によると、溶融ガラスが溶融容器等の部材にほとんど接触することなくガラス材を作製することができるため、ガラス材において、溶融容器等から混入する不純物の含有量を非常に少なくすることができる。ガラス材における不純物の含有量を少なくすることにより、光透過率を向上させることが可能となる。例えば、本発明のガラス材におけるＰｔの含有量は１５ｐｐｍ以下であることが好ましく、５ｐｐｍ以下であることがより好ましく、１ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。また、本発明のガラス材におけるＦｅ２Ｏ３の含有量は３０ｐｐｍ未満であることが好ましく、２０ｐｐｍ以下であることがより好ましい。なお、Ｆｅ２Ｏ３は原料等からも混入しやすい成分であるため、現実的にはその含有量は０．０１ｐｐｍ以上である。 According to the production method of the present invention, since the glass material can be produced without the molten glass almost coming into contact with members such as the melting container, the content of impurities mixed from the melting container or the like in the glass material is extremely low. Can be reduced. Light transmittance can be improved by reducing the content of impurities in the glass material. For example, the content of Pt in the glass material of the present invention is preferably 15 ppm or less, more preferably 5 ppm or less, and even more preferably 1 ppm or less. Further, the content of Fe 2 O 3 in the glass material of the present invention is preferably less than 30 ppm, more preferably 20 ppm or less. Since Fe 2 O 3 is a component that is easily mixed in from raw materials and the like, its content is actually 0.01 ppm or more.
本発明のガラス材の粒径は１．２ｍｍより大きく、１．５ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以上であることがより好ましく、３ｍｍ以上であることがさらに好ましく、３．６ｍｍ以上であることが特に好ましい。ガラス材の粒径が大きいほど、適用可能な用途が多様化するため好ましい。なお、ガラス材の粒径は、形状が球状以外の場合（楕球状等）は長径を指す。 The particle size of the glass material of the present invention is larger than 1.2 mm, preferably 1.5 mm or more, more preferably 2 mm or more, still more preferably 3 mm or more, and more preferably 3.6 mm or more. Is particularly preferred. The larger the particle size of the glass material is, the more versatile the application is, which is preferable. Note that the particle diameter of the glass material indicates the long diameter when the shape is not spherical (such as an ellipsoid).
本発明のガラス材の形状は特に限定されないが、通常、球状または楕球状である。 Although the shape of the glass material of the present invention is not particularly limited, it is usually spherical or oval.
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
（実施例１）
モル比で、０．４５・Ｌａ２Ｏ３−０．３５・Ｎｂ２Ｏ５−０．２０・Ｔａ２Ｏ５のガラス組成となるように原料粉末を秤量、混合して原料バッチを調製し、得られた原料バッチを１０００℃前後で仮焼成することで焼結体を得た。焼結体から所定の体積分を切り出し、ガラス原料塊を作製した。
(Example 1)
Raw material powders were weighed and mixed so as to have a glass composition of 0.45 · La 2 O 3 −0.35 · Nb 2 O 5 −0.20 · Ta 2 O 5 in a molar ratio to prepare a raw material batch. The obtained raw material batch was calcined at about 1000 ° C. to obtain a sintered body. A predetermined volume was cut out from the sintered body to produce a glass raw material lump.
次に、図２に準じた製造装置を用いてガラス原料塊を溶融し、ガラス材を得た。具体的には、製造装置における成形型の成形面に開口する複数のガス噴出孔から酸素ガスを噴出させることにより、ガラス原料塊を成形面の上方に浮上させた状態で、出力１００Ｗの二酸化炭素レーザーを照射し、ガラス原料塊を２０００℃まで加熱し溶解させた。その後、レーザー照射を停止し、冷却させた。それにより、粒径４．０ｍｍの略球形のガラス材を得た。 Next, the glass raw material lump was melted using the manufacturing apparatus according to FIG. 2 to obtain a glass material. Specifically, oxygen gas is ejected from a plurality of gas ejection holes opened in the molding surface of the molding die in the manufacturing apparatus, so that the glass raw material lump is floated above the molding surface, and carbon dioxide with an output of 100 W is output. Laser irradiation was performed to heat and melt the glass raw material mass up to 2000 ° C. After that, the laser irradiation was stopped and cooled. Thus, a substantially spherical glass material having a particle size of 4.0 mm was obtained.
得られたガラスの屈折率ｎｄは２．２１５２、アッベ数νｄは２８．２であった。また、Ｐｔ含有量は１ｐｐｂ未満（検出限界以下）であった。なお、光学特性及びＰｔ含有量は以下のようにして測定した。 The obtained glass had a refractive index nd of 2.2152 and an Abbe number νd of 28.2. Further, the Pt content was less than 1 ppb (below the detection limit). The optical characteristics and the Pt content were measured as follows.
屈折率は、ＫＰＲ−２０００（島津製作所製）用いて、ヘリウムランプのｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する測定値で評価した。 The refractive index was evaluated using KPR-2000 (manufactured by Shimadzu Corporation) by a measured value for a d-line (587.6 nm) of a helium lamp.
アッベ数は上記ｄ線の屈折率と、水素ランプのＦ線（４８６．１ｎｍ）及びＣ線（６５６．３ｎｍ）の屈折率の値を用い、アッベ数（νｄ）＝｛（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）｝の式から算出した。 The Abbe number is calculated using the refractive index of the d-line and the refractive indices of the F line (486.1 nm) and the C line (656.3 nm) of the hydrogen lamp. Abbe number (νd) = ｛(nd−1) / (NF-nC)}.
Ｐｔ含有量はＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析）装置を用いて測定した。 The Pt content was measured using an ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometer).
（実施例２）
モル比で、０．３５・Ａｌ２Ｏ３−０．４５・Ｌａ２Ｏ３−０．２０・ＺｒＯ２のガラス組成となるように原料粉末を秤量、混合して原料バッチを調製し、得られた原料バッチを１０００℃前後の温度で仮焼成することで焼結体を得た。焼結体から所定の体積分を切り出し、ガラス原料塊を作製した。得られたガラス原料塊を用い、レーザー照射による加熱温度を１９００℃としたこと以外は、実施例１と同様の方法によりガラス材を得た。
(Example 2)
The raw material powders were weighed and mixed so as to have a glass composition of 0.35 · Al 2 O 3 −0.45 · La 2 O 3 −0.20 · ZrO 2 in a molar ratio, and a raw material batch was prepared. The obtained raw material batch was calcined at a temperature of about 1000 ° C. to obtain a sintered body. A predetermined volume was cut out from the sintered body to produce a glass raw material lump. A glass material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the obtained glass raw material mass was used and the heating temperature by laser irradiation was set at 1900 ° C.
得られたガラス材の粒径は３．１ｍｍ、屈折率ｎｄは１．８７０２とアッベ数νｄは５７．０、Ｐｔ含有量は１ｐｐｂ未満であった。 The obtained glass material had a particle size of 3.1 mm, a refractive index nd of 1.8702, an Abbe number νd of 57.0, and a Pt content of less than 1 ppb.
（実施例３）
モル比で、０．２５・ＷＯ３−０．１５・Ｌａ２Ｏ３−０．６０・ＴｉＯ２のガラス組成となるように原料粉末を秤量、混合して原料バッチを調製し、得られた原料バッチを１０００℃前後の温度で仮焼成することで焼結体を得た。焼結体から所定の体積分を切り出し、ガラス原料塊を作製した。得られたガラス原料塊を用い、レーザー照射による加熱温度を１６００℃としたこと以外は、実施例１と同様の方法によりガラス材を得た。
Example 3
The raw material powders were weighed and mixed so as to have a glass composition of 0.25 · WO 3 −0.15 · La 2 O 3 −0.60 · TiO 2 in a molar ratio to prepare a raw material batch, which was obtained. A sintered body was obtained by temporarily firing the raw material batch at a temperature of about 1000 ° C. A predetermined volume was cut out from the sintered body to produce a glass raw material lump. A glass material was obtained in the same manner as in Example 1, except that the obtained glass raw material mass was used and the heating temperature by laser irradiation was set to 1600 ° C.
得られたガラス材の粒径は２．１ｍｍ、屈折率ｎｄは２．１６２とアッベ数νｄは３０．１、Ｐｔ含有量は１ｐｐｂ未満であった。 The obtained glass material had a particle size of 2.1 mm, a refractive index nd of 2.162, an Abbe number νd of 30.1, and a Pt content of less than 1 ppb.
（実施例４）
モル比で、０．３５・ＳｒＯ−０．５５・Ａｌ２Ｏ３−０．１０・ＳｉＯ２のガラス組成となるように原料粉末を秤量、混合して原料バッチを調製し、得られた原料バッチを１０００℃前後の温度で仮焼成することで焼結体を得た。焼結体から所定の体積分を切り出し、ガラス原料塊を作製した。得られたガラス原料塊を用い、レーザー照射による加熱温度を１７００℃としたこと以外は、実施例１と同様の方法によりガラス材を得た。
(Example 4)
Raw material powders were weighed and mixed in a molar ratio of 0.35 · SrO-0.55 · Al 2 O 3 −0.10 · SiO 2 to obtain a glass composition, and a raw material batch was prepared. The sintered body was obtained by pre-baking the batch at a temperature of about 1000 ° C. A predetermined volume was cut out from the sintered body to produce a glass raw material lump. A glass material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the obtained glass raw material mass was used and the heating temperature by laser irradiation was set at 1700 ° C.
得られたガラス材の粒径は５．２ｍｍ、屈折率ｎｄは１．６５３５とアッベ数νｄは７３．４、Ｐｔ含有量は１ｐｐｂ未満であった。 The obtained glass material had a particle size of 5.2 mm, a refractive index nd of 1.6535, an Abbe number νd of 73.4, and a Pt content of less than 1 ppb.
（実施例５）
モル比で、０．６３Ｌａ２Ｏ３−０．３７・Ｂ２Ｏ３のガラス組成となるように原料粉末を秤量、混合して原料バッチを調製し、得られた原料バッチを１１００〜１４００℃で仮焼成することで焼結体を得た。焼結体から所定の体積分を切り出し、ガラス原料塊を作製した。得られたガラス原料塊を用い、実施例１と同様の方法によりガラス材を得た。
(Example 5)
Raw material powders are weighed and mixed so as to have a glass composition of 0.63 La 2 O 3 −0.37 · B 2 O 3 in a molar ratio to prepare a raw material batch, and the obtained raw material batch is heated to 1100 to 1400 ° C. The sintered body was obtained by preliminarily firing. A predetermined volume was cut out from the sintered body to produce a glass raw material lump. Using the obtained glass raw material lump, a glass material was obtained in the same manner as in Example 1.
得られたガラス材の粒径は５．０ｍｍ、屈折率ｎｄは１．９１３１０とアッベ数νｄは４０．３２、Ｐｔ含有量は１ｐｐｂ未満であった。 The particle size of the obtained glass material was 5.0 mm, the refractive index nd was 1.91310, the Abbe number νd was 40.32, and the Pt content was less than 1 ppb.
（実施例６）
次に、図１に準じた製造装置を用いてガラス原料塊を溶融したこと以外は、実施例５と同様の方法によりガラス材を作製した。その結果、粒径１．５ｍｍのガラス材が得られた（屈折率ｎｄ、アッベ数νｄ、Ｐｔ含有量は実施例５のガラス材と同じ）。なお、粒径２ｍｍ以上のガラス材を作製しようとしたところ、結晶が析出してガラス化しなかった。
(Example 6)
Next, a glass material was produced in the same manner as in Example 5, except that the glass raw material lump was melted using the production apparatus according to FIG. As a result, a glass material having a particle size of 1.5 mm was obtained (the refractive index nd, Abbe number νd, and Pt content were the same as those of the glass material of Example 5). When an attempt was made to produce a glass material having a particle size of 2 mm or more, crystals precipitated and did not vitrify.
図４は、実施例で得られたガラス材の屈折率ｎｄとアッベ数νｄとの関係を示すグラフである。図４に示すように、実施例で得られたガラス材の光学特性は、上記式（１）及び（２）の関係式を満たしていることがわかる。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the refractive index nd of the glass material obtained in the example and the Abbe number νd. As shown in FIG. 4, it can be seen that the optical properties of the glass material obtained in the examples satisfy the relational expressions of the above expressions (1) and (2).
（比較例）
実施例５で調製した原料バッチをアルミナ坩堝中で１４５０〜１５８０℃で３０分間溶融し、溶融ガラスをカーボン板状に流し出したところ、結晶が析出してガラス化しなかった。
(Comparative example)
The raw material batch prepared in Example 5 was melted in an alumina crucible at 1450 to 1580 ° C. for 30 minutes, and the molten glass was poured into a carbon plate. As a result, crystals were precipitated and did not vitrify.
１、１ａ：ガラス材の製造装置
１０：成形型
１０ａ：成形面
１０ｂ：ガス噴出孔
１１：ガス供給機構
１２：ガラス原料塊
１３：レーザー光照射装置
1, 1a: Glass material manufacturing apparatus 10: Mold 10a: Molding surface 10b: Gas ejection hole 11: Gas supply mechanism 12: Glass raw material lump 13: Laser beam irradiation device
Claims (6)
成形型の成形面に開口する複数のガス噴出孔からガスを噴出させることにより、ガラス原料塊を前記成形面上で浮遊させて保持した状態で、前記ガラス原料塊を加熱融解させて溶融ガラスを得た後に、前記溶融ガラスを冷却することを特徴とし、
前記ガラス原料塊が、ガラス材の原料粉末のプレス成形体もしくは焼結体、または、目標ガラス組成と同等の組成を有する結晶の集合体であるガラス材の製造方法。
ｎｄ≧−０．００８６１νｄ＋２．２６ ・・・（１）
１５≦νｄ≦９８ ・・・（２） A method for producing a glass material having a refractive index nd and an Abbe number νd satisfying the relationship of the following formulas (1) and (2) and having a particle size of 2.1 mm or more,
By injecting gas from a plurality of gas ejection holes opened in the molding surface of the molding die, the glass raw material mass is heated and melted while the glass raw material mass is suspended and held on the molding surface to form a molten glass. After obtaining, characterized by cooling the molten glass,
A method for producing a glass material, wherein the glass raw material block is a pressed compact or sintered body of a raw material powder of a glass material, or an aggregate of crystals having a composition equivalent to a target glass composition.
nd ≧ −0.00861νd + 2.26 (1)
15 ≦ νd ≦ 98 (2)
ｎｄ≧−０．００８６１νｄ＋２．２６ ・・・（１）
１５≦νｄ≦９８ ・・・（２） A glass material characterized by having a refractive index nd and an Abbe number νd satisfying the relationship of the following formulas (1) and (2), and having a particle size of 2.1 mm or more (However, Bi 2 O 3 Excluding optical glass containing from 70.0% to 90.0%).
nd ≧ −0.00861νd + 2.26 (1)
15 ≦ νd ≦ 98 (2)
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