JP3765594B2

JP3765594B2 - 光学ガラス

Info

Publication number: JP3765594B2
Application number: JP33728394A
Authority: JP
Inventors: 雅浩小野沢
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1994-12-26
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2021-04-12
Also published as: JPH08175841A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、屈折率（ｎｄ）が１．７１〜１．８３、アッベ数（νｄ）が２２〜３２の範囲の光学恒数を有し、かつ、転移温度（Ｔｇ）が５８０℃以下であるモールドプレス成形に適した新規な光学ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、軟化させたゴブ（ガラス塊）をプレス成形して光学素子を直接作るモールドプレス技術が盛んに開発されるようになり、低い転移温度（以下、Ｔｇという）と優れた化学的耐久性を有する低Ｔｇ光学ガラスの需要が強まってきた。屈折率（ｎｄ）１．７１〜１．８３、アッベ数（νｄ）２２〜３２の範囲の光学恒数を有するガラスは、従来からＳｉＯ₂−ＰｂＯ系ガラスとして種々知られているが、ＰｂＯを含有したものはプレス成形時に金型との融着が起こりやすい。また、特開昭５５−１２６５４９号公報には弗素成分を含有したガラスが示されているが、このガラスは高温でのプレス成形時に弗素成分が揮発し金型表面に曇りを生じさせるため、いずれもモールドプレス用のガラスとしては不適当である。
さらに、特開昭４８−３４９１３号公報、特開昭４８−６５２１１号公報、特開昭５２−２５８１２号公報および特開昭５２−４５６１２号公報等により、ＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂−Ｎｂ₂Ｏ₅−ＲＯおよび／またはＲ’₂Ｏ系（ただし、Ｒは二価金属、Ｒ’はアルカリ金属）のガラスが知られているが、これらのガラスは耐失透性に劣り、ゴブ成形時やプレス成形時に失透が発生しやすく、これらの諸欠点を総合的に満足し得るガラス組成は未だ見いだされていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記従来のガラスにみられる諸欠点を改善し、屈折率（ｎｄ）１．７１〜１．８３、アッベ数（νｄ）２２〜３２の範囲の光学恒数と優れた化学的耐久性および低温軟化性を維持しつつ、一段と優れた耐失透性を有する光学ガラスを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明者は、鋭意試験研究を重ねた結果、従来には具体的に開示されていない特定範囲のＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂−Ｎｂ₂Ｏ₅−ＷＯ₃−ＢａＯ−Ｎａ₂Ｏおよび／またはＫ₂Ｏ系ガラスにおいて、前記光学恒数と低温軟化性を維持しつつ、化学的耐久性を損なうことなく、一段と優れた耐失透性を有することを見いだし、本発明を成すに至った。
【０００５】
本発明にかかる光学ガラスの特徴は、重量％で、
ＳｉＯ₂ １５〜３５％、
Ｂ₂Ｏ₃ ０〜１０％、
ＴｉＯ₂ １５〜３５％、
Ｎｂ₂Ｏ₅ １０〜４０％、
Ｔａ₂Ｏ₅ ０〜１０％、
ＷＯ₃ ０．１〜１２％、
ＺｎＯ０〜１０％、
ＳｒＯ０〜１２％、
ＢａＯ０．１〜１４％、
ただし、ＺｎＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの合計量０．１〜１４％、
Ｎａ₂Ｏ５〜２０％、
Ｋ₂Ｏ０〜２０％、
ただし、Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏの合計量１０〜３０％、
Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜１％、
の範囲の各成分から成り、かつ、屈折率（ｎｄ）１．７１〜１．８３、アッベ数（νｄ）２２〜３２の範囲の光学恒数とＴｇが５８０℃以下であることにある。
【０００６】
上記のとおり、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、ガラス形成成分であるＳｉＯ₂成分はガラス化学的耐久性および目標の光学恒数維持のため１５〜３５％の範囲とする。
【０００７】
ＴｉＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅成分は本発明のガラスの光学恒数の調整のため必要であり、溶融性を悪化させずに化学的耐久性を向上させる効果がある。また、ＴｉＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅成分を共存させることによりガラス化範囲を広くしガラスをより安定にする。しかし、これらの効果を得るためには、ＴｉＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅成分はそれぞれ１５％および１０％以上必要であり、ＴｉＯ₂およびＮｂ₂Ｏ₅の量がそれぞれ３５％および４０％を超えるとガラスはかえって失透しやすくなる。また、さらに安定なガラスを得るためにはＮｂ₂Ｏ₅成分を１５〜４０％の範囲にすることが好ましい。
【０００８】
ＷＯ₃成分は本発明のガラスにおいて、前記光学恒数と低温軟化性を維持しつつ、化学的耐久性を損なうことなく、一段と優れた耐失透性を有することを見いだした重要な成分である。しかし、この成果を得るためには次の二つの条件を満たす必要がある。一つはＢａＯ成分と共存させること。もう一つはＷＯ₃成分を０．１％以上、好ましくは０．５％以上含有させることである。ただし、ＷＯ₃成分が１２％を超えるとガラスはかえって失透しやすくなる。
【０００９】
ＢａＯ成分はガラスの溶融性を向上させるうえ、前記のとおりＷＯ₃成分と共存させることにより耐失透性を向上させるが、これらの効果を得るためには０．１％以上必要であり、１４％を超えるガラスはかえって失透しやすくなるばかりか、化学的耐久性が劣化してしまう。好ましくは０．１〜１２％の範囲とする。
【００１０】
Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ成分は溶融性および耐失透性を向上させる効果がある。Ｎａ₂Ｏ成分が５％未満ではその効果が得られず、Ｋ₂Ｏ成分は任意に添加しその効果を得ることができるが、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏを共存させることにより耐失透性をより向上させる事ができるため、Ｋ₂Ｏ成分は０．５％以上が好ましい。ただし、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ成分の量がそれぞれ２０％を超えるとガラスはかえって失透しやすくなる。また、Ｔｇが５８０℃以下を維持するためには、Ｎａ₂Ｏ成分の量または二成分の合計量を１０％以上にする必要があり、化学的耐久性の維持のためにＮａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ成分の合計量を３０％以下にする必要がある。また、さらに安定なガラスを得るためにはＮａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏを共存させ、二成分の合計量を１６〜３０％の範囲にすることが好ましい。
【００１１】
Ｂ₂Ｏ₃成分はＳｉＯ₂成分と同様にガラス網目構造を構成しガラスを安定化させるうえ、溶融性を向上させる効果があるため任意に添加し得るが、光学恒数および化学的耐久性維持のため１０％まで含有させることができる。光学恒数維持のため好ましくは５％以下にすべきである。
【００１２】
Ｔａ₂Ｏ₅成分は光学恒数調整のため任意に添加し得るが、その量は１０％以下で十分である。
【００１３】
ＺｎＯおよびＳｒＯ成分は光学定数調整と溶融性向上のためＢａＯ成分の一部と置換し任意に含有し得るが、それぞれ１０％および１２％を超えると耐失透性が悪化する。化学的耐久性維持のためＺｎＯ、ＳｒＯ成分の一種とＢａＯ成分の合計量および／または二種とＢａＯ成分の合計量を１２％以下にする必要がある。
【００１４】
Ｓｂ₂Ｏ₃成分はガラス溶融の際の清澄剤として任意に含有し得るが、その量は１％以下で十分である。
【００１５】
なお、本発明のガラスに上記以外の成分、例えばＢｉ₂Ｏ₃、およびＳｎＯ等の成分を合計２％程度まで、光学恒数の調整、脱泡性の向上、ガラスの溶解性および失透性の改善のため必要に応じ添加しても差しつかえない。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明の光学ガラスにかかる実施組成例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）および前記従来の光学ガラスの比較組成例（Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｃ）についてそれぞれ得られたガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、Ｔｇおよび失透試験の測定結果とともに表１に示した。
【００１７】
失透試験Ａはガラス成形時に発生する失透を対象とした試験であり、白金製の５０ｃｃポットにガラス試料８０ｇを入れて、電気炉中で各ガラスの溶融性の難易度に応じて、各試料を１１００〜１３００℃の温度で２時間溶融した後、降温して各試料を１０５０℃、１０００℃および９５０℃で２時間保温した後、炉外に取り出して失透の有無を顕微鏡により観察したもので、その結果、失透が認められないガラスは○印で、また失透が認められたガラスは×印で示した。
【００１８】
失透試験Ｂはモールドプレス時に発生する失透を対象とした試験であり、作製した各ガラスを２０×２０×２０ｍｍのブロック状に切り出し、凹型の耐火物製皿にのせ、電気炉中でモールドプレス温度の近傍であるＴｇ＋１００℃で３０分保温した後、降温し炉外に取り出し、得られた各ガラスの上下２面を研磨し、ガラス内部の失透の有無を顕微鏡により観察したもので、その結果、失透が認められないガラスは○印で、また失透が認められたガラスは×印で示した。
【００１９】
【表１】

【表１】

【表１】

【表１】

【００２０】
表１に見られるとおり、本発明の実施例のガラスはいずれも優れた化学的耐久性を維持しつつ、所定の光学定数とＴｇとを有している。また、これらのガラスはいずれも失透性に優れ、また均質化しやすい。このため前記実施例のガラスは製造が容易であり、モールドプレス用素材として適している。なお、本発明の表１記載の実施組成例のガラスは、いずれも酸化物、炭酸塩および硝酸塩等の通常の光学ガラス原料を用いて所定の割合で秤量混合した後白金坩堝に投入し、組成による溶融の難易度に応じて１０００〜１３００℃の温度で２〜４時間溶融し、攪拌均質化した後適当な温度に下げて金型等に鋳込み除冷することにより容易に得ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたとおり、本発明の光学ガラスはＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂−Ｎｂ₂Ｏ₅−ＷＯ₃−ＢａＯ−Ｎａ₂Ｏおよび／またはＫ₂Ｏ系ガラスの特定組成を有するものであるから、屈折率（ｎｄ）が１．７１〜１．８３、アッベ数（νｄ）が２２〜３２の範囲の光学恒数と５８０℃以下のＴｇを有し、耐失透性に一段と優れている。また製造が容易であり均質化しやすく、モールドプレス用ガラスに適している。

Claims

重量％で、ＳｉＯ₂ １５〜３５％、Ｂ₂Ｏ₃ ０〜１０％、ＴｉＯ₂ １５〜３５％、Ｎｂ₂Ｏ₅ １５〜４０％、Ｔａ₂Ｏ₅ ０〜１０％、ＷＯ₃ ０．１〜１２％、ＺｎＯ０〜１０％、ＳｒＯ０〜１２％、ＢａＯ０．１〜１４％、ただし、ＺｎＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの合計量０．１〜１４％、Ｎａ₂Ｏ５〜２０％、Ｋ₂Ｏ０．５〜２０％、ただし、Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏの合計量１６〜３０％、Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜１％、の範囲の各成分から成り、かつ、屈折率（ｎｄ）１．７１〜１．８３、アッベ数（νｄ）２２〜３２（ただし３２は除く）の範囲の光学恒数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５８０℃以下であるモールドプレス成形用光学ガラス。
重量％で、ＳｉＯ₂ １５〜３５％、Ｂ₂Ｏ₃ ０〜５％、ＴｉＯ₂ １５〜３５％、Ｎｂ₂Ｏ₅ １５〜４０％、Ｔａ₂Ｏ₅ ０〜１０％、ＷＯ₃ ０．５〜１２％、ＺｎＯ０〜１０％、ＳｒＯ０〜１２％、ＢａＯ０．１〜１２％、ただし、ＺｎＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの合計量０．１〜１２％、Ｎａ₂Ｏ５〜２０％、Ｋ₂Ｏ０．５〜２０％、ただし、Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏの合計量１６〜３０％、Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜１％、の範囲の各成分から成り、かつ、屈折率（ｎｄ）１．７１〜１．８３、アッベ数（νｄ）２２〜３２（ただし３２は除く）の範囲の光学恒数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５８０℃以下であるモールドプレス成形用光学ガラス。
ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも１００℃高い温度にて３０分保温しても失透が生じない請求項１または２記載のモールドプレス成形用光学ガラス。