JP3088756B2 - 高屈折率ガラス - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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- C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、屈折率が1.7に近く、アッベ数が35に近
く、密度が3.2に近いガラスに関するものである。
く、密度が3.2に近いガラスに関するものである。
同様の特性を有する、特に、光学用途および眼鏡用途
に使用する、様々な組成の多くのガラスが過去に開示さ
れている。しかしながら、これらのガラスは、バッチの
コストが高く、液相線温度での粘度が小さく、化学的耐
久性が乏しくおよび／または黄変したりするようないく
つかの欠点を有していた。
に使用する、様々な組成の多くのガラスが過去に開示さ
れている。しかしながら、これらのガラスは、バッチの
コストが高く、液相線温度での粘度が小さく、化学的耐
久性が乏しくおよび／または黄変したりするようないく
つかの欠点を有していた。
例えば、フランス国特許公開第2427309号には、酸化
物基準の重量パーセントで表して、40−46％のSiO2、０
−３％のAl2O3、13−17％のTiO2、４−11％のZrO2、２
−10％のNb2O5、８−16％のBaO、０−４％のSrO、３−
７％のCaO、０−２％のMgO、０−３％のLi2O、２−７％
のNa2Oおよび３−８％のK2Oからなり、SiO2＋Al2O3の合
計が40−46％、BaO＋CaO＋SrOの合計が15−25％、CaO＋
MgOの合計が４−８％、Li2O＋Na2O＋K2Oの合計が５−12
％である組成を有するガラスが記載されている。
物基準の重量パーセントで表して、40−46％のSiO2、０
−３％のAl2O3、13−17％のTiO2、４−11％のZrO2、２
−10％のNb2O5、８−16％のBaO、０−４％のSrO、３−
７％のCaO、０−２％のMgO、０−３％のLi2O、２−７％
のNa2Oおよび３−８％のK2Oからなり、SiO2＋Al2O3の合
計が40−46％、BaO＋CaO＋SrOの合計が15−25％、CaO＋
MgOの合計が４−８％、Li2O＋Na2O＋K2Oの合計が５−12
％である組成を有するガラスが記載されている。
屈折率が約1.7であり、アッベ数が約35であり、領域
の密度が3.2であることに加えて、これらのガラスは、
耐酸性が良好であり、液相線での粘度が22Pa・ｓより大
きく、このことは製造に有利であり、直接成形すること
ができる。これらの特性により、このようなガラスは光
学用途および眼鏡用途に特に適している。しかしなが
ら、ガラス組成中のNb2O5の含有量が多い（２−10％）
ために、これらのガラスのコストが高くなってしまう。
の密度が3.2であることに加えて、これらのガラスは、
耐酸性が良好であり、液相線での粘度が22Pa・ｓより大
きく、このことは製造に有利であり、直接成形すること
ができる。これらの特性により、このようなガラスは光
学用途および眼鏡用途に特に適している。しかしなが
ら、ガラス組成中のNb2O5の含有量が多い（２−10％）
ために、これらのガラスのコストが高くなってしまう。
したがって、本発明の目的は、上述した特性と同様の
特性を有し、耐失透性の優れた低コストガラスを提供す
ることにある。
特性を有し、耐失透性の優れた低コストガラスを提供す
ることにある。
発明の概要 フランス国特許公開第2427309号に記載されているガ
ラスのNb2O5のレベルを、それらの特性に著しく不利な
影響を与えずに、著しく減少させられることが分かっ
た。特に、Nb2O5をTiO2およびLa2O3と置き換えることに
より、同様の特性を有するガラスが得られることが分か
った。ある実験において、このようにNb2O5が置き換え
られたガラス組成が以下の特性を有することが示され
た： 1.675および1.72の間の屈折率、 33および36.5の間のアッベ数、 22Pa・ｓより大きい液相線での粘度、 良好な化学的耐久性、 小さい変色性、および 3.25未満の粘度。
ラスのNb2O5のレベルを、それらの特性に著しく不利な
影響を与えずに、著しく減少させられることが分かっ
た。特に、Nb2O5をTiO2およびLa2O3と置き換えることに
より、同様の特性を有するガラスが得られることが分か
った。ある実験において、このようにNb2O5が置き換え
られたガラス組成が以下の特性を有することが示され
た： 1.675および1.72の間の屈折率、 33および36.5の間のアッベ数、 22Pa・ｓより大きい液相線での粘度、 良好な化学的耐久性、 小さい変色性、および 3.25未満の粘度。
所望のガラス特性に不利な影響を与えずに本発明のガ
ラスからNb2O5を完全に除去することが可能であると記
載したが、所望であれば、本発明の範囲および意図を変
更せずに、この酸化物を少量（２％まで）加えてもよい
ことが当業者には明白となろう。このように、広く定義
すると、本発明のガラスは、酸化物基準の重量パーセン
トで表して、38−45％のSiO2、15％から20％未満のTI
O2、６−10％のZrO2、0.5−４％のLa2O3、０％から２％
未満のNb2O5、12−19％のBaO、０−４％のSrO、３−８
％のCaO、０−３％のLi2O、２−６％のNa2O、４−８％
のK2O、０−３％のAl2O3、０−３％のB2O3、０−３％の
MgO、０−３％のZnO、BaO＋CaO＋SrOの合計が17−25
％、Li2O＋Na2O＋K2Oの合計が６−10.5％、Al2O3＋B2O3
＋MgO＋ZnOの合計が０−12％、As2O3＋Sb2O3＋Ｆ＋Cl＋
Brの合計が０−２％から実質的になる。
ラスからNb2O5を完全に除去することが可能であると記
載したが、所望であれば、本発明の範囲および意図を変
更せずに、この酸化物を少量（２％まで）加えてもよい
ことが当業者には明白となろう。このように、広く定義
すると、本発明のガラスは、酸化物基準の重量パーセン
トで表して、38−45％のSiO2、15％から20％未満のTI
O2、６−10％のZrO2、0.5−４％のLa2O3、０％から２％
未満のNb2O5、12−19％のBaO、０−４％のSrO、３−８
％のCaO、０−３％のLi2O、２−６％のNa2O、４−８％
のK2O、０−３％のAl2O3、０−３％のB2O3、０−３％の
MgO、０−３％のZnO、BaO＋CaO＋SrOの合計が17−25
％、Li2O＋Na2O＋K2Oの合計が６−10.5％、Al2O3＋B2O3
＋MgO＋ZnOの合計が０−12％、As2O3＋Sb2O3＋Ｆ＋Cl＋
Brの合計が０−２％から実質的になる。
発明の実施の形態 上述したように、フランス国特許公開第2427309号の
ガラス組成物からNb2O5を実質的に除去することによ
り、屈折率が約1.7であり、アッベ数が約35であり、密
度が約3.2であるガラスを得ることができる。特に特定
の範囲において、TiO2、La2O5およびZrO2を使用するこ
とにより、必要な屈折率を有するガラスを製造する。
ガラス組成物からNb2O5を実質的に除去することによ
り、屈折率が約1.7であり、アッベ数が約35であり、密
度が約3.2であるガラスを得ることができる。特に特定
の範囲において、TiO2、La2O5およびZrO2を使用するこ
とにより、必要な屈折率を有するガラスを製造する。
TiO2の含有量が20％を越えると、ガラスが失透しやす
くなり、液相線温度での粘度が減少することが分かっ
た。さらに、この酸化物が20重量％を越えると、ガラス
は黄変する傾向にある。La2O3の含有量が４重量％を越
えると、密度が3.25より大きくなってしまう。ZrO2の屈
折率への影響は、La2O3に報告されたものと似ている。
しかしながら、10重量％を越えると、ガラスが失透する
傾向にある。
くなり、液相線温度での粘度が減少することが分かっ
た。さらに、この酸化物が20重量％を越えると、ガラス
は黄変する傾向にある。La2O3の含有量が４重量％を越
えると、密度が3.25より大きくなってしまう。ZrO2の屈
折率への影響は、La2O3に報告されたものと似ている。
しかしながら、10重量％を越えると、ガラスが失透する
傾向にある。
屈折率の増加に寄与することに加えて、アルカリ土類
金属酸化物には、分散に対する影響が非常に少ないとい
う利点がある。アルカリ土類金属酸化物（すなわち、Ba
O＋CaO＋SrO）の合計量は好ましくは、少なくとも17％
である。25重量％を越えると、許容できないほどの失透
となるかもしれないことが分かった。アルカリ土類酸化
物の中でも、BaOは失透する傾向が最も小さいので、こ
の酸化物が好ましい。
金属酸化物には、分散に対する影響が非常に少ないとい
う利点がある。アルカリ土類金属酸化物（すなわち、Ba
O＋CaO＋SrO）の合計量は好ましくは、少なくとも17％
である。25重量％を越えると、許容できないほどの失透
となるかもしれないことが分かった。アルカリ土類酸化
物の中でも、BaOは失透する傾向が最も小さいので、こ
の酸化物が好ましい。
アルカリ金属酸化物は溶融を促進させる。好ましく
は、アルカリ金属酸化物（すなわち、Li2O＋Na2O＋K
2O）の合計量は少なくとも６重量％である。10.5重量％
を越えてしまうと、これらの酸化物は、ガラスの粘度、
特に液相線での粘度を減少させる傾向にある。
は、アルカリ金属酸化物（すなわち、Li2O＋Na2O＋K
2O）の合計量は少なくとも６重量％である。10.5重量％
を越えてしまうと、これらの酸化物は、ガラスの粘度、
特に液相線での粘度を減少させる傾向にある。
ガラスはまた、Al2O3、B2O3、MgO、およびZnOのよう
な他の酸化物を、これらの酸化物の合計量が12重量％を
越えないように、少量（各々３％まで）含んでも差し支
えない。しかしながら、ガラスはこれらの酸化物を実質
的に含まないことが好ましい。最も好ましい実施の形態
においては、これらの酸化物の合計量は１％以下であ
る。
な他の酸化物を、これらの酸化物の合計量が12重量％を
越えないように、少量（各々３％まで）含んでも差し支
えない。しかしながら、ガラスはこれらの酸化物を実質
的に含まないことが好ましい。最も好ましい実施の形態
においては、これらの酸化物の合計量は１％以下であ
る。
As2O3、Sb2O3、フッ化物、塩化物、臭化物のような通
常の清澄剤を、これらの清澄剤の合計量が２重量％未
満、好ましくは１重量％以下となるように加えることも
でき、このように加えることが好ましい。
常の清澄剤を、これらの清澄剤の合計量が２重量％未
満、好ましくは１重量％以下となるように加えることも
でき、このように加えることが好ましい。
比較的純粋な原料を使用する場合には（例えば、最大
60ppmのFe2O3の含有量となる）、ガラスはわずかしか変
色しない。さらに所望である場合には、脱色剤を加えて
もよい。例えば、遷移金属酸化物または稀土類金属酸化
物のような通常の着色剤を加えることにより、これらの
ガラスを着色することもできる。
60ppmのFe2O3の含有量となる）、ガラスはわずかしか変
色しない。さらに所望である場合には、脱色剤を加えて
もよい。例えば、遷移金属酸化物または稀土類金属酸化
物のような通常の着色剤を加えることにより、これらの
ガラスを着色することもできる。
最も好ましい範囲の組成は、39−43％のSiO2、16−19
％のTiO2、７−10％のZrO2、１−３％のLa2O3、０％か
ら１％未満のNb2O5、14−18％のBaO、０−２％のSrO、
４−６％のCaO、０％のLi2O、２−５％のNa2O、４−８
％のK2O、０−１％のAl2O、０−１％のB2O3、０−１％
のMgO、０−１％のZnO、BaO＋CaO＋SrOの合計が19−24
％、Li2O＋Na2O＋K2Oの合計が７−10％、Al2O3＋B2O3＋
MgO＋ZnOの合計が０−１％、As2O3＋Sb2O3＋Ｆ＋Cl＋Br
の合計が０−１％である。このガラスは、バッチコスト
が最低であり、耐失透性が最高である。
％のTiO2、７−10％のZrO2、１−３％のLa2O3、０％か
ら１％未満のNb2O5、14−18％のBaO、０−２％のSrO、
４−６％のCaO、０％のLi2O、２−５％のNa2O、４−８
％のK2O、０−１％のAl2O、０−１％のB2O3、０−１％
のMgO、０−１％のZnO、BaO＋CaO＋SrOの合計が19−24
％、Li2O＋Na2O＋K2Oの合計が７−10％、Al2O3＋B2O3＋
MgO＋ZnOの合計が０−１％、As2O3＋Sb2O3＋Ｆ＋Cl＋Br
の合計が０−１％である。このガラスは、バッチコスト
が最低であり、耐失透性が最高である。
表１および２は、いくつかのガラス組成および本発明
のガラスの特性を示している。組成は重量分画で表され
ているが、成分の合計がほぼ100となるので、実際の目
的に関して、個々の値は重量パーセントを示すものと考
えても差し支えない。
のガラスの特性を示している。組成は重量分画で表され
ているが、成分の合計がほぼ100となるので、実際の目
的に関して、個々の値は重量パーセントを示すものと考
えても差し支えない。
各々の場合において、3000グラムの原料を白金るつぼ
内において1400℃で２時間に亘り溶融した。その後、溶
融ガラスを、厚さが1cmのバーに形成し、アニールした
ガラスについて測定を行った。これらの実施例は、研究
室での実験のみを反映しているが、本発明のガラスは、
典型的なガラス溶融技術およびガラス成形技術を用いて
工業用設備内で製造することができる。
内において1400℃で２時間に亘り溶融した。その後、溶
融ガラスを、厚さが1cmのバーに形成し、アニールした
ガラスについて測定を行った。これらの実施例は、研究
室での実験のみを反映しているが、本発明のガラスは、
典型的なガラス溶融技術およびガラス成形技術を用いて
工業用設備内で製造することができる。
研磨した10mm厚の試料の400nmでの透過率を測定する
ことにより、ガラスの色を得た。ガラスの化学的耐久性
は、加水分解抵抗、酸耐久性、並びにアルカリ耐久性の
試験を行うことにより求めた。満足な耐久性を得るため
に、加水分解抵抗試験において水による攻撃後に分析し
たNa2Oのレベルは、50μg/g未満でなければならない。
酸耐久性試験により測定された半重量損失（half−weig
ht loss）は、120mg/dm2未満でなければならない。最後
に、アルカリ耐久性試験により測定された半重量損失
は、30mg/dm2未満でなければならない。
ことにより、ガラスの色を得た。ガラスの化学的耐久性
は、加水分解抵抗、酸耐久性、並びにアルカリ耐久性の
試験を行うことにより求めた。満足な耐久性を得るため
に、加水分解抵抗試験において水による攻撃後に分析し
たNa2Oのレベルは、50μg/g未満でなければならない。
酸耐久性試験により測定された半重量損失（half−weig
ht loss）は、120mg/dm2未満でなければならない。最後
に、アルカリ耐久性試験により測定された半重量損失
は、30mg/dm2未満でなければならない。
アルカリ金属酸化物の含有量が多いこと、ZrO2および
SrOの含有量が多いこと、並びにK2Oの含有量が少ないこ
とにより、液相線での粘度が22Pa・ｓ未満となる傾向に
ある。Ls2O3の含有量が４重量％を越える場合、ガラス
の密度が許容できない高レベルまで上昇する傾向にあ
る。
SrOの含有量が多いこと、並びにK2Oの含有量が少ないこ
とにより、液相線での粘度が22Pa・ｓ未満となる傾向に
ある。Ls2O3の含有量が４重量％を越える場合、ガラス
の密度が許容できない高レベルまで上昇する傾向にあ
る。
所望のガラス特性およびバッチコストの全体的なバラ
ンスに基づいて、実施例１および２が本発明の最良の実
施の形態を示すものと考えられる。
ンスに基づいて、実施例１および２が本発明の最良の実
施の形態を示すものと考えられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｂ 1/00 Ｇ０２Ｂ 1/00 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03C 1/00 - 14/00 ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)
Claims (3)
- 【請求項１】1.675および1.72の間の屈折率、33および3
6.5の間のアッベ数、22Pa・ｓより大きい液相線での粘
度、良好な化学的耐久性、わずかな色合いおよび3.25未
満の密度を有し、酸化物基準の重量パーセントで表し
て、38−45％のSiO2、15％から20％未満のTiO2、６−10
％のZrO2、0.5−４％のLa2O3、12−19％のBaO、３−８
％のCaO、２−６％のNa2O、４−８％のK2O、BaO＋CaO＋
SrOの合計が17−25％、Li2O＋Na2O＋K2Oの合計が６−1
0.5％から実質的になることを特徴とするガラス。 - 【請求項２】1.675および1.72の間の屈折率、33および3
6.5の間のアッベ数、22Pa・ｓより大きい液相線での粘
度、良好な化学的耐久性、わずかな色合いおよび3.25未
満の密度を有し、酸化物基準の重量パーセントで表し
て、38−45％のSiO2、15％から20％未満のTiO2、６−10
％のZrO2、0.5−４％のLa2O3、０％から２％未満のNb2O
5、12−19％のBaO、０−４％のSrO、３−８％のCaO、０
−３％のLi2O、２−６％のNa2O、４−８％のK2O、０−
３％のAl2O3、０−３％のB2O3、０−３％のMgO、０−３
％のZnO、BaO＋CaO＋SrOの合計が17−25％、Li2O＋Na2O
＋K2Oの合計が６−10.5％、Al2O3＋B2O3＋MgO＋ZnOの合
計が０−12％、As2O3＋Sb2O3＋Ｆ＋Cl＋Brの合計が０−
２％から実質的になることを特徴とするガラス。 - 【請求項３】酸化物基準の重量パーセントで表して、39
−43％のSiO2、16−19％のTiO2、７−10％のZrO2、１−
３％のLa2O3、０％から１％未満のNb2O5、14−18％のBa
O、０−２％のSrO、４−６％のCaO、０％のLi2O、２−
５％のNa2O、４−８％のK2O、０−１％のAl2O3、０−１
％のB2O3、０−１％のMgO、０−１％のZnO、BaO＋CaO＋
SrOの合計が19−24％、Li2O＋Na2O＋K2Oの合計が７−10
％、Al2O3＋B2O3＋MgO＋ZnOの合計が０−１％、As2O3＋
Sb2O3＋Ｆ＋Cl＋Brの合計が０−１％から実質的になる
ことを特徴とする請求の範囲２記載のガラス。
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