JP3583598B2

JP3583598B2 - モールドプレス用光学ガラス

Info

Publication number: JP3583598B2
Application number: JP30353897A
Authority: JP
Inventors: 克夫森
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2017-10-17
Also published as: JPH10194772A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屈折率（ｎｄ）が１．５５〜１．６３、アッベ数（νｄ）が５５〜６３の範囲の光学恒数を有し、低転移温度特性により付与される低温軟化性を有し、かつ、優れた化学的耐久性を有するＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−ＢａＯ−Ｌｉ_２Ｏ系のモ−ルドプレス用光学ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から前記の光学恒数を有する光学ガラスとしては、バリウムクラウン系あるいは重クラウン系ガラスが種々知られている。例えば、「ガラス組成デ−タブック・１９９１年（日本硝子製品工業会発行）」には、重クラウン系ガラスとして、ＳＫ（ショット社カタログ名称）タイプの硝子が多数記載されている。
しかし、これらのガラスは、一般に転移温度（Ｔｇ℃）が高く、その多くは転移温度が５５０℃を超えるため成形温度が高くなり、プレス成形後に研削または研磨を必要としない光学素子を直接成形するためのモ−ルドプレス用ガラスとしては不適当である。モ−ルドプレス工程においては、ガラスの成形温度が高温になると型材の耐久性等の問題が生じるため、ガラスの転移温度はできる限り低いほうが望ましい。これらの問題を解決するための手段として、ガラス組成系に多量のアルカリ金属酸化物を導入したガラスが種々提案されている。例えば、特開平４−２９２４３５号公報には、従来のＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＢａＯ系の組成に単にアルカリ金属酸化物を導入しただけでは化学的耐久性が悪くなるため、ＴｅＯ_２を必須成分としたものが開示されている。また、特開昭６０−１２２７４７号公報に開示されているＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＣａＯ−Ｌｉ_２Ｏ系のものは、上記と同様に耐酸性が悪くガラスの表面にヤケを生じやすいため、モ−ルドプレス用ガラスとしては不適当である。さらに、米国特許第２，７０２，７４９号公報にはＳｉＯ_２−（Ｂ_２Ｏ_３＋ＺｎＯ）−（ＢａＯ＋Ａｌ_２Ｏ_３）系に沃化カリウムまたは臭化カリウムを添加したガラスの清澄方法が開示されているが、モ−ルドプレス用光学ガラスとしての記載はない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、屈折率（ｎｄ）が１．５５〜１．６３、アッベ数（νｄ）が５５〜６３の範囲の光学恒数とモ−ルドプレスに適した低い転移温度（Ｔｇ℃）を有し、型材との離型性が良好で、かつ、優れた化学的耐久性を有するモ−ルドプレス用光学ガラスを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明者は、鋭意試験研究を重ねた結果、従来の技術には具体的には開示されていない特定範囲のＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−ＢａＯ−Ｌｉ_２Ｏ系のガラスにおいて、前記所定の光学恒数を有し、モ−ルドプレスに適した特性、すなわち、低い転移温度を有し、型材との離型性が良好で、かつ、優れた化学的耐久性を有するモ−ルドプレス用光学ガラスが得られることをみいだし本発明をなすに至った。
【０００５】
すなわち、本発明にかかるモ−ルドプレス用光学ガラスの特徴は、重量百分率で、ＳｉＯ₂ ４５．０〜５０．０％、Ｂ₂Ｏ₃ ７．０〜１２．０％、Ａｌ₂Ｏ₃１．５〜５．５％、ＴｉＯ₂ ０〜１．０％、ＺｎＯ２．０〜７．０％、ＢａＯ２４．０〜３０．０％、Ｌｉ₂Ｏ４．０〜７．０％、Ｎａ₂Ｏ０〜５．０％、Ｋ₂Ｏ０〜５．０％、ただし、Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ５．０〜１２．０％、Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜１．０％の範囲の各成分からなり、かつ、屈折率（ｎｄ）が１．５５〜１．６３、アッベ数が（νｄ）が５５〜６３の範囲の光学恒数を有することを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
上記各成分の組成範囲を限定した理由は次のとおりである。
すなわち、ＳｉＯ_２はガラス形成酸化物として必須の成分であるが、４５．０％未満ではガラスの化学的耐久性が劣化し、５０．０％を超えるとモ−ルドプレスに適した低転移温度特性が維持できない。
【０００７】
Ｂ_２Ｏ_３もガラス形成酸化物として重要な成分であり、ガラスに低転移温度特性を与える必須の成分であるが、７．０％未満では耐失透性が悪化し、１２．０％を超えると化学的耐久性が劣化する。
【０００８】
Ａｌ_２Ｏ_３はガラスの化学的耐久性の向上に有効な成分であるが、１．５％未満ではその効果が十分ではなく、５．５％を超えると耐失透性が悪化する。
【０００９】
ＴｉＯ_２はガラスのソ−ラリゼ−ション防止のため添加し得るが、その量は１．０％以下で十分である。
【００１０】
ＺｎＯは化学的耐久性を向上させるのに必須な成分であるが、２．０％未満ではその効果がなく、７．０％を超えると耐失透性が悪化する。
【００１１】
ＢａＯは所定の光学恒数を維持し、本発明で規定した特定範囲のＢ_２Ｏ_３と共存することにより、低転移温度特性を維持しつつ、優れた耐久性を示すことを見いだした重要な成分であるが、２４．０％未満でその効果が不十分であり、３０．０％を超えると所定の光学恒数を維持できなくなる。
【００１２】
アルカリ金属酸化物であるＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏはガラスに低転移温度特性および溶融性向上効果を与える重要な成分である。それらの成分の中で特にＬｉ_２Ｏはガラスに低転移温度特性を与える効果が格段に大きいので極めて重要な成分であるが、ガラスの耐失透性を維持しつつ、その効果を発揮させるためには４．０〜８．０％の範囲が好適であるが、より好ましい範囲としては５．０〜７．０％とすべきである。
Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏはガラスの溶融性向上のために必要に応じて添加させ得るが、その量は耐失透性と化学的耐久性の維持のために各々５．０％以下にすべきである。より好ましい範囲としては各々０．５〜４．０％がよい。ただし、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの１種または２種以上の合計量が１２．０％を超えると化学的耐久性が劣化する。また、転移温度（Ｔｇ℃）を５００℃以下に維持するためには、これら３成分の１種または２種以上の合計量は５．０％以上に維持する必要がある。
【００１３】
Ｓｂ_２Ｏ_３はガラスの溶融の際の清澄剤として任意に添加し得るがその量は１．０％以下で十分である。なお、本発明のガラスに上記以外の成分、例えばＣａＯ、ＭｇＯおよびＳｒＯを合計で３．０％程度まで光学恒数の調整、ガラスの溶融性および耐失透性の改善のため必要に応じて添加してもさしつかえない。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明のモールドプレス用光学ガラスにかかる実施例について説明する。
本発明のモールドプレス用光学ガラスの実施組成例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６）および前記従来の光学ガラスの比較組成例（Ｎｏ．ＡおよびＮｏ．Ｂ）をそれぞれ得られたガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、転移温度（Ｔｇ℃）、屈伏点（Ａｔ℃）および化学的耐久性を示すＳＲ値とともに表１に示した。なお、上記ＳＲ値は、国際標準化機構ＩＳＯ８４２４：１９８７（Ｅ）の測定方法に準拠し測定して得た結果を示したものである。ここで、ＳＲ値は、所定の酸処理液中におけるガラス試料が０．１μｍの侵食を受けるのに要した時間（ｈ）によって等級付けしたものである。表１において、ＳＲ値＝４および５の場合は、ｐＨ０．３の硝酸溶液を用いそれぞれ０．１ｈ〜１ｈおよび０．１ｈ以下を要したことを示す。また、ＳＲ値＝５１および５３の場合は、ｐＨ４．６の酢酸緩衝液を用い、それぞれ１〜１０ｈおよび０．１ｈ以下を要したことを示しており、ＳＲ値が小さいほどガラス試料の化学的耐久性が優れていることを示す。
【００１５】
なお、本発明の実施組成例のガラスは、酸化物、炭酸塩、硝酸塩、および水酸化物等の通常の光学ガラス用原料を所定の割合で秤量混合した後、白金坩堝等に投入し、組成による溶融の難易度に応じて１１５０〜１３５０℃の温度で約２〜４時間溶融し、撹拌均質化後、金型等に鋳込み徐冷することにより容易に得ることができる。
【００１６】
【表１】

【００１７】
表１に見られるとおり、本発明の実施組成例のガラスはいずれも所定の光学恒数と低い転移温度（Ｔｇ℃）および低い屈伏点（Ａｔ℃）を有し、しかも化学的耐久性が従来公知の比較組成例のガラスよりも一段と改善されている。また、これらのガラスは何れも耐失透性に優れ、均質化しやすい。なお、表１には示していないが、上記実施組成例のガラスはモ−ルドプレス工程において従来の光学ガラスに比較して型材との離型性が良好であった。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたとおり、本発明のモ−ルドプレス用光学ガラスはＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−ＢａＯ−Ｌｉ_２Ｏ系の特定組成を有するものであるから、屈折率（ｎｄ）が１．５５〜１．６３、アッベ数（νｄ）が５５〜６３の範囲の光学恒数と低い転移温度を有し、型材との離型性が良好で、かつ、従来の光学ガラスに比べて化学的耐久性に一段と優れている。また、製造が容易であり、モ−ルドプレス用素材として適している。

Claims

重量百分率で、ＳｉＯ₂ ４５．０〜５０．０％、Ｂ₂Ｏ₃７．０〜１２．０％、Ａｌ₂Ｏ₃ １．５〜５．５％、ＴｉＯ₂ ０〜１．０％、ＺｎＯ２．０〜７．０％、ＢａＯ２４．０〜３０．０％、Ｌｉ₂Ｏ４．０〜７．０％、Ｎａ₂Ｏ０〜５．０％、Ｋ₂Ｏ０〜５．０％、ただし、Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ５．０〜１２．０％、Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜１．０％の範囲の各成分からなり、かつ、屈折率（ｎｄ）が１．５５〜１．６３、アッベ数（νｄ）が５５〜６３の範囲の光学恒数を有することを特徴とするモ−ルドプレス用光学ガラス。