JP5850384B2 - Glass - Google Patents
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Description
本発明は、可視域における透過率に優れ、各種用途に好適なガラスに関するものである。 The present invention relates to a glass excellent in transmittance in the visible region and suitable for various applications.
CD、MD、DVD、その他各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ付き携帯電話機等の撮像用レンズ、光通信に使用される送受信用レンズ等のレンズとしては非球面形状のレンズが広く用いられている。これらのレンズ用ガラス素材には、可視域において高透過率かつ低分散(高アッベ数)の光学特性が要求される。例えば、カメラ等の薄型化を達成するために、屈折率ndが1.5〜1.9およびアッベ数νdが20〜60の光学特性が要求されている。 Optical lenses for CD, MD, DVD, and other optical disc systems, imaging lenses for digital cameras, video cameras, camera-equipped mobile phones, and other lenses such as transmission / reception lenses used for optical communications are aspherical lenses. Is widely used. These lens glass materials are required to have high transmittance and low dispersion (high Abbe number) optical characteristics in the visible range. For example, in order to reduce the thickness of a camera or the like, optical characteristics having a refractive index nd of 1.5 to 1.9 and an Abbe number νd of 20 to 60 are required.
これらのガラスは、一般に、原料バッチを溶融し、清澄工程を経て生産される。ここで、清澄工程で融液ガラス中に残存している微塵泡を浮上させる清澄剤としてSb2O3、SnO2およびCeO2などが使用される(例えば、特許文献1または2参照)。 These glasses are generally produced by melting raw material batches and undergoing a refining process. Here, like Sb 2 O 3, SnO 2 and CeO 2 are used as a fining agent for floating the specks bubbles remaining in the molten glass in the refining process (e.g., see Patent Document 1 or 2).
上記清澄剤のうち、特にSb2O3は環境負荷が大きいため、近年その使用が制限されつつある。しかしながら、Sb2O3の含有量を低減すると、得られるガラスの可視域透過率が大きく低下するという問題がある。 Among the above fining agents, Sb 2 O 3 in particular has a large environmental load, and its use is being restricted in recent years. However, when the content of Sb 2 O 3 is reduced, there is a problem that the visible region transmittance of the obtained glass is greatly reduced.
したがって、本発明は、清澄剤であるSb2O3の含有量を基準値以下に制限した場合でも、高い可視域透過率を維持することが可能なガラスを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a Sb 2 content of O 3, even when limited to less than the reference value, high glass capable of maintaining the visible transmittance is fining agent.
本発明者等は、種々検討を行った結果、ガラス中のSb2O3含有量を低減した際の可視域透過率の低下は、特に波長360nm付近の透過率の低下が原因であることを突き止めた。そこで、ガラスにおける波長800nmと波長360nmの各波長における透過率の差を特定の範囲以下に制限することにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明として提案するものである。 As a result of various studies, the present inventors have found that the decrease in the visible region transmittance when the Sb 2 O 3 content in the glass is reduced is caused by the decrease in the transmittance particularly near the wavelength of 360 nm. I found it. Accordingly, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by limiting the difference in transmittance between wavelengths of 800 nm and 360 nm in glass to a specific range or less, and propose the present invention.
すなわち、本発明は、質量%で、SiO2 21%以上、Al2O3 1〜10%、B2O3 1〜35%、BaO 3〜25%、Li2O 2〜12%、Sb2O3 0.1%未満、Fe2O3 5〜50ppm、PtおよびRhの含有量が合量で1ppm以上20ppm以下の組成を含有し、屈折率ndが1.55以上、1.71未満のガラスにおいて、質量基準で、(Pt2+含有量)/(全Pt含有量)≦0.8であり、800nmにおける透過率T800と360nmにおける透過率T360の差ΔTが15%以下であることを特徴とするガラス(以下、「第1の形態」という)に関する。 That is, the present invention is, in terms of mass%, SiO 2 21% or more, Al 2 O 3 1~10%, B 2 O 3 1~35%, BaO 3~25%, Li 2 O 2~12%, Sb 2 O 3 less than 0.1%, Fe 2 O 3 5-50 ppm, the total content of Pt and Rh is 1 ppm to 20 ppm and the refractive index nd is 1.55 to less than 1.71 (Pt 2+ content) / (total Pt content) ≦ 0.8, and the difference ΔT between the transmittance T 800 at 800 nm and the transmittance T 360 at 360 nm is 15% or less. This relates to a glass (hereinafter referred to as “first form”).
本発明のガラスは、清澄剤であるSb2O3の含有量が0.1%未満であるため、環境負荷が小さいとともに、800nmにおける透過率T800と360nmにおける透過率T360の差ΔTを15%以下に制限したことにより、可視域透過率が良好なものとなる。したがって、本発明のガラスは、特にレンズ用ガラス素材として好適である。 Since the glass of the present invention has a content of Sb 2 O 3 that is a fining agent of less than 0.1%, the environmental load is small, and the difference ΔT between the transmittance T 800 at 800 nm and the transmittance T 360 at 360 nm is By limiting to 15% or less, the visible region transmittance is improved. Therefore, the glass of the present invention is particularly suitable as a lens glass material.
なお、本発明において、透過率は厚さ10mmでの測定値をいう。
本発明のガラスは、質量基準で、Pt2+含有量/全Pt含有量≦0.8を満たす。
清澄剤であるSb2O3の含有量を低減した際に、得られるガラスの可視域透過率が大きく低下する原因は、溶融器具等から溶出および混入するPtイオンやRhイオンのうち、Pt2+およびRh3+が原因であることが発明者等の調査により判明している。この点は、具体的に以下のように説明される。
PtイオンおよびRhイオンは、溶液中に存在する他の元素によって、酸化状態または還元状態になり得る。PtイオンおよびRhイオンの酸化還元反応は下記式(1)によって表される。
M(A+n)+ + n/2O2− ⇔ MA+ + n/4O2 ・・・(1)
ここで、MはPtまたはRhを示す。また、A=2または3、n=1または2である。式中のM(A+n)+はMの酸化状態であり、MA+はMの還元状態を表す。PtおよびRhは、酸化状態と還元状態で吸収波長が異なる。したがって、PtおよびRhの酸化還元状態が、得られるガラスの透過率に影響を及ぼすこととなる。具体的には、酸化状態であるPt4+およびRh4+は、それぞれ紫外域に吸収を示し、可視域透過率には影響を与えない。一方、還元状態であるPt2+、Rh3+は可視域に吸収を示し、可視域透過率を低下させる。
特に、ガラス溶融に用いられる溶融器具にはPtが含まれることが多いため、ガラス中のPt2+が問題となる場合が大半である。したがって、本発明では、質量基準で、(Pt2+含有量)/(全Pt含有量)≦0.8となるようにPt2+含有量の割合を制限することにより、可視域透過率に優れたガラスとすることが可能となる。
本発明のガラスは、Fe2O3を5〜50ppm含有する。
ガラス中のPtイオンおよびRhイオンの酸化還元性は、ガラス原料中に添加される酸化剤として機能するFe2O3により大きく左右される場合がある。Fe2O3は、金属元素の価数変化により酸化剤として機能するとともに、金属元素の価数変化の際に自ら酸素を放出して清澄剤としての機能も果たす。Fe2O3はFeの価数が3価→2価に変化する際に酸素を放出する。本発明では、Fe2O3の含有量を上記範囲で添加することにより、PtイオンおよびRhイオンを酸化状態であるPt4+およびRh4+に変化させ、可視域透過率を向上させることができるとともに、良好な清澄効果を確保することも可能となる。
既述のように、可視域透過率の低下はPt2+およびRh3+が原因となって生じる。ここで、PtおよびRhの含有量を20ppm以下と少なくすれば、結果としてPt2+およびRh3+の含有量も低減でき、可視域透過率に優れたガラスを得ることが可能となる。
In the present invention, the transmittance refers to a measured value at a thickness of 10 mm.
The glass of the present invention satisfies Pt 2+ content / total Pt content ≦ 0.8 on a mass basis.
When the content of Sb 2 O 3 , which is a fining agent, is reduced, the visible range transmittance of the obtained glass is greatly reduced because of Pt 2+ and Pt 2+ out of Pt ions and Rh ions eluted and mixed from the melting apparatus. And investigation by the inventors have revealed that Rh 3+ is the cause. This point is specifically explained as follows.
Pt ions and Rh ions can be in an oxidized or reduced state depending on other elements present in the solution. The redox reaction of Pt ions and Rh ions is represented by the following formula (1).
M (A + n) + + n / 2O 2− M M A + + n / 4O 2 (1)
Here, M represents Pt or Rh. In addition, A = 2 or 3, and n = 1 or 2. M (A + n) + in the formula represents the oxidation state of M, and M A + represents the reduction state of M. Pt and Rh have different absorption wavelengths in the oxidized state and the reduced state. Therefore, the redox state of Pt and Rh affects the transmittance of the glass obtained. Specifically, Pt 4+ and Rh 4+ in the oxidized state each absorb in the ultraviolet region and do not affect the visible region transmittance. On the other hand, Pt 2+ and Rh 3+ in the reduced state show absorption in the visible range and lower the visible range transmittance.
In particular, since melting tools used for glass melting often contain Pt, Pt 2+ in glass is often a problem. Therefore, in the present invention, by limiting the ratio of the Pt 2+ content so that (Pt 2+ content) / (total Pt content) ≦ 0.8 on the mass basis, the visible region transmittance is excellent. Glass can be used.
The glass of the present invention contains 5 to 50 ppm of Fe 2 O 3 .
The redox properties of Pt ions and Rh ions in glass may be greatly influenced by Fe 2 O 3 functioning as an oxidizing agent added to the glass raw material. Fe 2 O 3 functions as an oxidant by changing the valence of the metal element, and also functions as a fining agent by releasing oxygen itself when the valence of the metal element changes. Fe 2 O 3 releases oxygen when the valence of Fe changes from trivalent to divalent. In the present invention, by adding the content of Fe 2 O 3 in the above range, Pt ions and Rh ions can be changed to oxidation states Pt 4+ and Rh 4+ to improve the visible region transmittance. It is also possible to ensure a good clarification effect.
As described above, the decrease in the visible transmittance is caused by Pt 2+ and Rh 3+ . Here, if the content of Pt and Rh is reduced to 20 ppm or less, the content of Pt 2+ and Rh 3+ can be reduced as a result, and a glass excellent in visible region transmittance can be obtained.
第二に、本発明のガラスは、質量%で、SiO2 21〜60%、CaO 0〜15%、SrO 0〜15%、Na2O 0〜10%、K2O 0〜10%、Li2O+Na2O+K2O 3〜15%、ZrO2 0〜10%、La2O3 0〜20%、Gd2O3 0〜15%の組成を含有することが好ましい。 Second, the glass of the present invention, in mass%, SiO 2 21~60%, C aO 0~15%, S rO 0~15%, N a 2 O 0~10%, K 2 O 0~10 %, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 3-15%, ZrO 2 0-10%, La 2 O 3 0-20%, Gd 2 O 3 0-15 % .
第三に、本発明は、別の形態として、質量%で、SiO2 21%未満(0%を含まない)、B2O3 8〜23%、ZnO 6〜40%、ZrO2 2〜10%、La2O3 20〜40%、Gd2O3 4〜16%、Nb2O5 1〜10%、Ta2O5 3〜25%、Li2O 0.1〜5%、Sb2O3 0.1%未満、Fe2O3 5〜50ppm、PtおよびRhの含有量が合量で1ppm以上20ppm以下の組成を含有し、屈折率ndが1.71以上のガラスにおいて、質量基準で、(Pt2+含有量)/(全Pt含有量)≦0.8であり、800nmにおける透過率T800と360nmにおける透過率T360の差ΔTが20%以下であることを特徴とするガラス(以下、「第2の形態」という)に関する。 Thirdly, the present invention provides, as another form, in mass%, SiO 2 of less than 21% (not including 0%), B 2 O 3 8~23%, ZnO 6~40%, ZrO 2 2~10 %, La 2 O 3 20-40%, Gd 2 O 3 4-16%, Nb 2 O 5 1-10%, Ta 2 O 5 3-25%, Li 2 O 0.1-5%, Sb 2 O 3 less than 0.1%, Fe 2 O 3 5~ 50 ppm, the content of Pt and Rh are contained composition of 1ppm or 20ppm or less in total, the refractive index nd of at 1.71 or more glass mass (Pt 2+ content) / (total Pt content) ≦ 0.8 on the basis, and the difference ΔT between the transmittance T 800 at 800 nm and the transmittance T 360 at 360 nm is 20% or less. It relates to glass (hereinafter referred to as “second form”).
第四に、本発明のガラスは、質量基準で、酸化剤として機能する金属酸化物の総含有量がPtとRhの総含有量よりも多いことが好ましい。 Fourthly , the glass of the present invention preferably has a total content of metal oxides functioning as an oxidizing agent on a mass basis, more than the total content of Pt and Rh.
ガラス中において、酸化剤として機能する金属酸化物の含有量が多くなると、上記式(1)の平衡状態が左方向に偏り、酸化状態であるPt4+およびRh4+が多くなる。本発明者等が検討した結果、質量基準で、酸化剤として機能する金属酸化物の総含有量がPtとRhの総含有量よりも多い場合に、特に可視域透過率が良好なガラスが得られることがわかった。 In the glass, when the content of the metal oxide functioning as an oxidizing agent increases, the equilibrium state of the above formula (1) is biased to the left, and the oxidized states Pt 4+ and Rh 4+ increase. As a result of studies by the present inventors, when the total content of metal oxides functioning as an oxidant is larger than the total content of Pt and Rh on a mass basis, a glass having particularly good visible range transmittance is obtained. I found out that
第五に、本発明のガラスは、光学ガラスであることが好ましい。 Fifth , the glass of the present invention is preferably an optical glass.
本発明のガラスを光学ガラスに適用することにより、本発明の効果を的確に享受することが可能となる。 By applying the glass of the present invention to an optical glass, the effects of the present invention can be enjoyed accurately.
第六に、本発明のガラスは、モールドプレス成形用途であることが好ましい。 Sixth , the glass of the present invention is preferably used for mold press molding.
既述のように、Sb2O3は環境負荷物質であるため、その含有量は制限される。また、モールドプレス成形用途の場合は、Sb2O3はガラス表面の白濁の原因となることがわかっており、この点からも極力使用を制限することが好ましい。本発明では、Sb2O3の含有量を上記範囲に制限しているため、モールドプレス成形用途に適したガラスである。 As described above, since Sb 2 O 3 is an environmental load substance, its content is limited. Further, in the case of mold press molding applications, Sb 2 O 3 has been found to cause white turbidity on the glass surface, and it is preferable to limit the use as much as possible. In the present invention, because it limits the content of Sb 2 O 3 within the above range, a glass suitable for press molding applications.
本発明の第1の形態のガラスは、組成中にSiO2を21質量%以上含有し、屈折率ndが1.71未満であることを特徴とする。一方、本発明の第2の形態のガラスは、組成中にSiO2を21質量%未満(0%を含まない)含有し、屈折率ndが1.71以上であることを特徴とする。 The glass of the first form of the present invention is characterized in that it contains 21% by mass or more of SiO 2 in the composition and has a refractive index nd of less than 1.71. On the other hand, the glass of the second embodiment of the present invention is characterized by containing SiO 2 in an amount of less than 21 mass% (not including 0%) in the composition and having a refractive index nd of 1.71 or more.
これらの2つの形態において、Sb2O3の含有量は0.1%未満に制限される。Sb2O3の含有量が0.1%以上であると、環境面で好ましくなく、またモールドプレス成形用途に用いた場合にガラス表面の白濁の原因となりうる。Sb2O3の含有量は、好ましくは0.01%(100ppm)以下、特に0.0005%(5ppm)未満である。一方、後述するように、Sb2O3はPtイオンおよびRhイオンを酸化状態に変化させる酸化剤としての機能と、清澄剤としての機能も有している。したがって、これらの機能を十分に発揮させることを目的とする場合は、Sb2O3を1ppm以上、特に10ppm以上含有することが好ましい。 In these two forms, the content of Sb 2 O 3 is limited to less than 0.1%. When the content of Sb 2 O 3 is 0.1% or more, it is not preferable in terms of the environment, and when used for mold press molding, the glass surface may become cloudy. The content of Sb 2 O 3 is preferably 0.01% (100 ppm) or less, particularly less than 0.0005% (5 ppm). On the other hand, as will be described later, Sb 2 O 3 also has a function as an oxidant that changes Pt ions and Rh ions to an oxidized state and a function as a clarifier. Therefore, when it is intended to be sufficiently exhibited these features, Sb 2 O 3 and 1ppm or more preferably it contains particularly 10ppm or more.
本発明の第1の形態のガラスは、800nmにおける透過率T800と360nmにおける透過率T360の差ΔTが15%以下であることを特徴とする。ΔTが15%より大きくなると、可視域透過率に劣り、種々の光学レンズ用途に不適切になる。ΔTは10%以下であることがより好ましい。 The glass of the first embodiment of the present invention is characterized in that a difference ΔT between a transmittance T 800 at 800 nm and a transmittance T 360 at 360 nm is 15% or less. When ΔT is greater than 15%, the visible region transmittance is inferior, making it unsuitable for various optical lens applications. ΔT is more preferably 10% or less.
本発明の第2の形態のガラスは、800nmにおける透過率T800と360nmにおける透過率T360の差ΔTが20%以下であることを特徴とする。ΔTが20%より大きくなると、可視域の透過率に劣り、種々の光学レンズ用途に不適切になる。ΔTは18%以下であることがより好ましい。 The glass of the second embodiment of the present invention is characterized in that a difference ΔT between a transmittance T 800 at 800 nm and a transmittance T 360 at 360 nm is 20% or less. When ΔT is larger than 20%, the visible light transmittance is inferior, making it unsuitable for various optical lens applications. ΔT is more preferably 18% or less.
本発明の第2の形態のガラスは、屈折率を高めるためにSiO2を21%未満に制限しており、Nb2O5やWO3を含有させる場合がある。そのため、可視領域の透過率が低くなる傾向にある。このような可視領域で透過率が低いガラスは、Pt2+の吸収による透過率低下の影響を比較的受けにくい。しかし、例えばPt2+の吸収を抑制することにより、800nmにおける透過率T800と360nmにおける透過率T360の差ΔTを20%以下にすることができ、特にレンズ用ガラス素材として好適なガラスとすることができる。 The glass of the second embodiment of the present invention limits SiO 2 to less than 21% in order to increase the refractive index, and may contain Nb 2 O 5 or WO 3 . Therefore, the transmittance in the visible region tends to be low. Such a glass having a low transmittance in the visible region is relatively less susceptible to a decrease in transmittance due to absorption of Pt 2+ . However, for example, by suppressing the absorption of Pt 2+ , the difference ΔT between the transmittance T 800 at 800 nm and the transmittance T 360 at 360 nm can be reduced to 20% or less, and the glass is particularly suitable as a glass material for lenses. be able to.
本発明において、質量基準で、(Pt2+含有量)/(全Pt含有量)の割合は0.8以下、0.5以下、特に0.3以下が好ましい。当該割合が0.8を超えると、可視光透過率が低下する傾向がある。 In the present invention, the ratio of (Pt 2+ content) / (total Pt content) on the mass basis is preferably 0.8 or less, 0.5 or less, and particularly preferably 0.3 or less. When the ratio exceeds 0.8, the visible light transmittance tends to decrease.
本発明において、PtおよびRhの含有量は合量で20ppm以下、10ppm以下が好ましい。PtおよびRhの合量が20ppmを超えると、Pt2+およびRh3+の含有量が多くなり、可視域透過率が低下する傾向がある。下限は特に限定されるものではないが、特にPtおよびRhの合量が1ppm以上の場合に本発明の効果が享受しやすくなる。なお、既述のように、ガラス溶融に用いられる溶融器具にはPtが含まれることが多いため、Rhの含有量が無視できる場合は、Pt単独の含有量がこれらの範囲を満たすことが好ましい。 In the present invention, the total content of Pt and Rh is preferably 20 ppm or less and 10 ppm or less. When the total amount of Pt and Rh exceeds 20 ppm, the contents of Pt 2+ and Rh 3+ increase, and the visible region transmittance tends to decrease. The lower limit is not particularly limited, but the effect of the present invention can be easily enjoyed particularly when the total amount of Pt and Rh is 1 ppm or more. As described above, since melting equipment used for glass melting often contains Pt, when the content of Rh can be ignored, the content of Pt alone preferably satisfies these ranges. .
本発明のガラスにおいて、PtイオンおよびRhイオンを酸化状態に変化させるため、酸化剤として機能する金属酸化物を添加することが好ましい。酸化剤として機能する金属酸化物としては、価数変化して酸化剤として機能する金属の酸化物が当てはまる。具体的には、Sb、Fe、Ce、Snなどの酸化物が挙げられる。 In the glass of the present invention, it is preferable to add a metal oxide that functions as an oxidizing agent in order to change Pt ions and Rh ions into an oxidized state. As the metal oxide that functions as an oxidant, a metal oxide that changes its valence and functions as an oxidant is applicable. Specific examples include oxides such as Sb, Fe, Ce, and Sn.
酸化剤として機能する金属酸化物の含有量は、1〜200ppm未満、5〜100ppm、特に10〜50ppmであることが好ましい。酸化剤として機能する金属酸化物が1ppm未満であると、ガラス中におけるPt2+およびRh3+の含有量が多くなり、可視域透過率が低下する傾向がある。一方、酸化剤として機能する金属酸化物が200ppmを超えると、着色の原因となったり(Fe2O3、CeO2)、モールドプレス成形した場合にガラス表面の白濁の原因となる(Sb2O3、SnO2)おそれがある。 The content of the metal oxide that functions as an oxidant is preferably 1 to less than 200 ppm, 5 to 100 ppm, particularly 10 to 50 ppm. When the metal oxide functioning as an oxidizing agent is less than 1 ppm, the Pt 2+ and Rh 3+ content in the glass tends to increase, and the visible region transmittance tends to decrease. On the other hand, if the metal oxide functioning as an oxidizing agent exceeds 200 ppm, it may cause coloring (Fe 2 O 3 , CeO 2 ), or cause cloudiness on the glass surface when molded by press (Sb 2 O 3 , SnO 2 ).
酸化剤として機能する金属酸化物のなかでも、Sb2O3およびFe2O3はPtやRhに対する酸化力が強い。したがって、これらを添加することにより、Pt2+およびRh3+の含有量を効果的に低減し、可視域透過率を向上させることが可能となる。 Among metal oxides functioning as an oxidizing agent, Sb 2 O 3 and Fe 2 O 3 have a strong oxidizing power against Pt and Rh. Therefore, by adding these, it becomes possible to effectively reduce the contents of Pt 2+ and Rh 3+ and to improve the visible region transmittance.
なお、Fe2O3はFe自体の吸収が300nm付近にあるため、含有量が多くなりすぎると可視域透過率の低下につながる。したがって、Fe2O3の含有量は100ppm以下、特に50ppm以下が好ましい。 Incidentally, Fe 2 O 3 is the absorption of Fe itself is near 300 nm, if the content too much leads to a decrease in visible transmittance. Therefore, the content of Fe 2 O 3 is preferably 100 ppm or less, particularly preferably 50 ppm or less.
Pt2+およびRh3+の含有量を十分に低減する、特に、(Pt2+含有量)/(全Pt含有量)の割合を0.8以下にするためには、酸化剤として機能する金属酸化物の含有量をPtとRhの合量よりも多くすることが好ましい。具体的には、(酸化剤として機能する金属酸化物の量)/(PtとRhの合量)の割合が、1超、2以上、特に5以上であることが好ましい。 In order to sufficiently reduce the content of Pt 2+ and Rh 3+ , particularly in order to make the ratio of (Pt 2+ content) / (total Pt content) 0.8 or less, a metal oxide that functions as an oxidizing agent It is preferable that the content of is larger than the total amount of Pt and Rh. Specifically, the ratio of (amount of metal oxide functioning as an oxidizing agent) / (total amount of Pt and Rh) is preferably more than 1, 2 or more, particularly 5 or more.
なお、溶融温度やアニール温度によりPt2+およびRh3+の含有量を調整することも可能であるが、これらの方法ではPt2+およびRh3+の含有量を十分に低減することは困難である。また、溶融温度を変化させると失透や不均質が生じやすいため、量産性が低下するおそれがある。 Although the contents of Pt 2+ and Rh 3+ can be adjusted by the melting temperature and the annealing temperature, it is difficult to sufficiently reduce the contents of Pt 2+ and Rh 3+ by these methods. Further, when the melting temperature is changed, devitrification and inhomogeneity are likely to occur, so that mass productivity may be reduced.
本発明のガラスがモールドプレス成形が採用可能な低軟化点ガラスであれば、Sb2O3含有量が0.1%未満でも十分に清澄が可能となる。本発明において、低軟化点ガラスとは具体的に、ガラス転移点が650℃以下、特に630℃以下のガラスをいう。 If the glass of the present invention is a low softening point glass that can be used for mold press molding, it can be clarified sufficiently even if the Sb 2 O 3 content is less than 0.1%. In the present invention, the low softening point glass specifically refers to a glass having a glass transition point of 650 ° C. or lower, particularly 630 ° C. or lower.
本発明のガラスの第1の形態のうち、特に好ましいものとして、質量%で、SiO2 21〜60%、B2O3 1〜35%、CaO 0〜15%、BaO 0〜25%、SrO 0〜15%、Li2O 2〜12%、Na2O 0〜10%、K2O 0〜10%、Li2O+Na2O+K2O 3〜15%、ZrO2 0〜10%、La2O3 0〜20%、Gd2O3 0〜15%、Sb2O3 0.1%未満の組成を含有するガラス(ガラス組成A)が挙げられる。当該組成によると、屈折率ndが1.55〜1.71未満、アッベ数νdが30以上の光学定数が達成しやすくなる。 Of the first embodiment of the glass of the invention, as particularly preferred, in mass%, SiO 2 21~60%, B 2 O 3 1~35%, CaO 0~15%, BaO 0~25%, SrO 0~15%, Li 2 O 2~12% , Na 2 O 0~10%, K 2 O 0~10%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 3~15%, ZrO 2 0~10%, La 2 Glass containing O 3 0-20%, Gd 2 O 3 0-15%, Sb 2 O 3 less than 0.1% (glass composition A) may be mentioned. According to the composition, an optical constant having a refractive index nd of less than 1.55 to 1.71 and an Abbe number νd of 30 or more is easily achieved.
また、本発明のガラスの第2の形態のうち、特に好ましいものとして、質量%で、SiO2 3〜21%未満、B2O3 8〜23%、ZnO 0〜40%、ZrO2 2〜10%、La2O3 20〜46%、Gd2O3 0〜16%、Nb2O5 0〜10%、Ta2O5 0〜25%、Sb2O3 0.1%未満の組成を含有するガラス(ガラス組成B)が挙げられる。当該組成によると、屈折率ndが1.71〜1.90、アッベ数νdが20以上の光学定数を達成しやすくなる。 Further, in the second embodiment of the glass of the present invention, as particularly preferred, in mass%, SiO 2 of less than 3~21%, B 2 O 3 8~23 %, 0~40% ZnO, ZrO 2 2~ 10%, La 2 O 3 20-46%, Gd 2 O 3 0-16%, Nb 2 O 5 0-10%, Ta 2 O 5 0-25%, Sb 2 O 3 less than 0.1% composition Glass containing glass (glass composition B). According to the composition, it is easy to achieve an optical constant having a refractive index nd of 1.71 to 1.90 and an Abbe number νd of 20 or more.
以下に、各組成範囲を限定した理由を示す。以下の記載で、「%」は特に断りのない限り「質量%」を示す。なお、Sb2O3の限定理由は既述の通りであり、以下の説明では割愛する。 The reason for limiting each composition range is shown below. In the following description, “%” means “% by mass” unless otherwise specified. The reason for limiting Sb 2 O 3 is as described above, and is omitted in the following description.
(ガラス組成A)
SiO2はガラス骨格を構成する成分であり、B2O3に次いでアッベ数を高める効果の大きい成分である。また、耐候性を向上させる効果もある。SiO2の含有量は21〜60%、25〜60%、33〜55%、特に42〜55%が好ましい。SiO2の含有量が21%より少ないと、耐候性や耐酸性が悪化する傾向がある。SiO2の含有量が60%よりも多いと、屈折率が低下し、軟化点が高くなる傾向にある。
(Glass composition A)
SiO 2 is a component constituting a glass skeleton, and is a component having a large effect of increasing the Abbe number after B 2 O 3 . It also has the effect of improving weather resistance. The content of SiO 2 is preferably 21 to 60%, 25 to 60%, 33 to 55%, particularly preferably 42 to 55%. When the content of SiO 2 is less than 21%, the weather resistance and acid resistance tend to deteriorate. When the content of SiO 2 is more than 60%, the refractive index tends to decrease and the softening point tends to increase.
B2O3はアッベ数を高める成分である。30以上のアッベ数を得るために、B2O3の含有量は1〜35%、3〜14%、特に3〜11%が好ましい。特に、55〜65のアッベ数を得るために、B2O3の含有量は12〜30%が好ましい。B2O3の含有量が35%より多いと、耐酸性が低下する傾向がある。 B 2 O 3 is a component that increases the Abbe number. In order to obtain an Abbe number of 30 or more, the content of B 2 O 3 is preferably 1 to 35%, 3 to 14%, particularly preferably 3 to 11%. In particular, in order to obtain an Abbe number of 55 to 65, the content of B 2 O 3 is preferably 12 to 30%. When the content of B 2 O 3 is more than 35%, the acid resistance tends to decrease.
CaOはアルカリ金属酸化物に次いで軟化点を下げる効果が大きく、アルカリ金属酸化物と置換することで耐候性や耐酸性を高めることができる成分である。また、屈折率を高める効果も有する。ただし、多量に含有すると、長期間にわたって高温多湿環境下に曝された場合、ガラス表面が変質しやすい。したがって、CaOの含有量は0〜15%、0〜10%、特に0.5〜10%が好ましい。 CaO has a great effect of lowering the softening point next to alkali metal oxides, and is a component that can improve weather resistance and acid resistance by substitution with alkali metal oxides. It also has the effect of increasing the refractive index. However, if contained in a large amount, the glass surface is likely to be altered when exposed to a high temperature and humidity environment for a long period of time. Therefore, the content of CaO is preferably 0 to 15%, 0 to 10%, particularly preferably 0.5 to 10%.
BaOは耐候性を高め、屈折率を高めるとともに、液相温度を低下させて作業性を高める成分である。ただし、多量に含有すると、長期間にわたって高温多湿環境下に曝された場合ガラス表面が変質しやすい。したがって、BaOの含有量は0〜25%、3〜25%、特に3〜12%が好ましい。 BaO is a component that improves weatherability, increases the refractive index, and lowers the liquidus temperature to improve workability. However, if contained in a large amount, the glass surface is likely to be altered when exposed to a high temperature and humidity environment for a long period of time. Therefore, the content of BaO is preferably 0 to 25%, 3 to 25%, particularly 3 to 12%.
SrOはBaOと同様に、耐候性を高め、屈折率を高めるとともに、液相温度を低下させて作業性を向上させる成分である。ただし、多量に含有すると、長期間にわたって高温多湿環境下に曝された場合ガラス表面が変質しやすい。したがって、SrOの含有量は0〜15%、特に0.1〜10%が好ましい。 SrO, like BaO, is a component that improves weatherability, raises the refractive index, and lowers the liquidus temperature to improve workability. However, if contained in a large amount, the glass surface is likely to be altered when exposed to a high temperature and humidity environment for a long period of time. Therefore, the content of SrO is preferably 0 to 15%, particularly preferably 0.1 to 10%.
Li2Oは溶融温度や軟化点を低下させ、作業性を高める効果があるため、必須成分として添加される。Li2Oの含有量は2〜12%、特に3〜10%が好ましい。Li2Oの含有量が2%より少ないと、溶融温度が高くなる傾向がある。一方、Li2Oの含有量が12%より多いと、分相性が強くなり、液相温度が高くなって作業性が低下する傾向がある。 Li 2 O is added as an essential component because it has an effect of lowering the melting temperature and softening point and improving workability. The content of Li 2 O is preferably 2 to 12%, particularly preferably 3 to 10%. When the content of Li 2 O is less than 2%, the melting temperature tends to increase. On the other hand, when the content of Li 2 O is more than 12%, the phase separation becomes strong, the liquidus temperature tends to be high, and the workability tends to be lowered.
Na2OはLi2Oと同様に、溶融温度や軟化点を低下させ、作業性を高める効果を有する。ただし、含有量が多すぎると、ガラス溶融時にB2O3−Na2Oで形成される揮発物が多くなり、脈理の生成を助長する傾向がある。したがって、Na2Oの含有量は0〜10%、特に0.1〜5%が好ましい。 Na 2 O, like Li 2 O, has the effect of lowering the melting temperature and softening point and improving workability. However, when the content is too large, volatiles is often formed during glass melting with B 2 O 3 -Na 2 O, tends to promote the formation of striae. Therefore, the content of Na 2 O is preferably 0 to 10%, particularly preferably 0.1 to 5%.
K2OはLi2Oと同様に、溶融温度や軟化点を低下させ、作業性を高める効果を有する。ただし、含有量が多すぎると、ガラス溶融時にB2O3−K2Oで形成される揮発物が多くなり、脈理の生成を助長する傾向がある。したがって、K2Oの含有量は0〜10%、特に0.1〜5%が好ましい。 K 2 O, like Li 2 O, has the effect of lowering the melting temperature and softening point and improving workability. However, when the content is too large, volatiles is often formed during glass melting with B 2 O 3 -K 2 O, tends to promote the formation of striae. Therefore, the content of K 2 O is preferably 0 to 10%, particularly preferably 0.1 to 5%.
なお、Li2O、Na2OおよびK2Oの合量は3〜15%、好ましくは3〜12%である。これらの成分の合量が15%より多いと、洗浄工程においてガラス表面が変質しやすくなる。また、液相温度が上昇して作業温度範囲が狭くなり、量産性に悪影響を及ぼすおそれがある。一方、これらの成分の合量が3%より少ないと軟化点が高くなり、作業性が低下する傾向がある。 The total amount of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O is 3 to 15%, preferably 3 to 12%. If the total amount of these components is more than 15%, the glass surface tends to be altered in the cleaning process. In addition, the liquidus temperature rises and the working temperature range becomes narrow, which may adversely affect mass productivity. On the other hand, when the total amount of these components is less than 3%, the softening point tends to be high and workability tends to be lowered.
ZrO2は屈折率を高めるとともに、耐候性を向上させる成分である。ただし、過剰に含有すると、アッベ数が低下しやすくなるとともに、失透傾向も強くなり、均質なガラスが得られにくくなる。したがって、ZrO2の含有量は0〜10%、特に0〜5が好ましい。 ZrO 2 is a component that increases the refractive index and improves the weather resistance. However, if it is contained excessively, the Abbe number tends to decrease and the tendency to devitrification increases, making it difficult to obtain a homogeneous glass. Therefore, the content of ZrO 2 is preferably 0 to 10%, particularly preferably 0 to 5.
La2O3はアッベ数を低下させることなく屈折率を高める効果がある。ただし、過剰に含有すると、失透傾向が強くなり、均質なガラスが得られにくくなる。したがって、La2O3の含有量は0〜20%、3〜20%、特に7.5〜15%が好ましい。なお、アルカリ土類金属酸化物(MgO、CaO、BaO、SrO)を合量で23%以上含有するガラスの場合、La2O3を添加すると失透傾向が強くなるため、La2O3の含有量の上限は2.5%とすることが好ましい。 La 2 O 3 has the effect of increasing the refractive index without decreasing the Abbe number. However, when it contains excessively, the tendency to devitrification will become strong and it will become difficult to obtain homogeneous glass. Therefore, the content of La 2 O 3 is preferably 0 to 20%, 3 to 20%, particularly preferably 7.5 to 15%. In addition, in the case of a glass containing a total amount of alkaline earth metal oxides (MgO, CaO, BaO, SrO) of 23% or more, the addition of La 2 O 3 increases the tendency to devitrify, so that La 2 O 3 The upper limit of the content is preferably 2.5%.
Gd2O3もLa2O3と同様に、アッベ数を低下させることなく屈折率を高める効果がある。ただし、過剰に含有すると、失透傾向が強くなる。したがって、Gd2O3の含有量は0〜15%、特に0.1〜10%が好ましい。 Gd 2 O 3 also has the effect of increasing the refractive index without reducing the Abbe number, like La 2 O 3 . However, when it contains excessively, the tendency to devitrification will become strong. Therefore, the content of Gd 2 O 3 is preferably 0 to 15%, particularly preferably 0.1 to 10%.
ガラス組成Aでは、上記成分以外にも、光学定数の調整や耐候性の向上を目的として、Al2O3、MgO、TiO2、Nb2O5等を添加することができる。 In the glass composition A, in addition to the above components, Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , Nb 2 O 5 and the like can be added for the purpose of adjusting optical constants and improving weather resistance.
Al2O3はSiO2とともにガラス骨格を構成する成分であり、耐候性を向上させる効果がある。また、Al2O3を添加することにより、ガラス中のアルカリ成分が水に溶出することを効果的に抑制することができる。ただし、Al2O3の含有量が多くなると、屈折率が低下したり、軟化点が高くなる傾向がある。したがって、Al2O3の含有量は0〜10%、0〜8%、特に1〜5%が好ましい。 Al 2 O 3 is a component constituting a glass skeleton together with SiO 2 and has an effect of improving weather resistance. Furthermore, by adding Al 2 O 3, it can be the alkali component in the glass can be effectively suppressed eluting in water. However, when the content of Al 2 O 3 increases, the refractive index tends to decrease and the softening point tends to increase. Therefore, the content of Al 2 O 3 is preferably 0 to 10%, 0 to 8%, particularly preferably 1 to 5%.
MgOは耐候性を高めるとともに、屈折率を高める成分である。ただし、過剰に含有すると分相傾向が強くなり、また液相温度が上昇する傾向がある。したがって、MgOの含有量は0〜5%、0〜4%、特に0.1〜3%が好ましい。 MgO is a component that increases the weather resistance and the refractive index. However, if contained excessively, the phase separation tendency becomes strong and the liquidus temperature tends to increase. Therefore, the content of MgO is preferably 0 to 5%, 0 to 4%, particularly preferably 0.1 to 3%.
TiO2は屈折率を高めるとともに、耐候性を向上させる成分である。ただし、過剰に含有すると、ガラスが着色しやすくなる。したがって、TiO2の含有量は0〜1%、特に0.1〜0.4%が好ましい。 TiO 2 is a component that increases the refractive index and improves the weather resistance. However, when it contains excessively, it will become easy to color glass. Therefore, the content of TiO 2 is preferably 0 to 1%, particularly preferably 0.1 to 0.4%.
Nb2O5は屈折率を高めるために有効な成分であるが、一方でアッベ数の低下を著しく引き起こすという問題がある。したがって、Nb2O5の含有量は0〜15%、特に0.1〜10%が好ましい。 Nb 2 O 5 is an effective component for increasing the refractive index, but has a problem that the Abbe number is significantly reduced. Therefore, the content of Nb 2 O 5 is preferably 0 to 15%, particularly preferably 0.1 to 10%.
ガラス組成Aでは、さらにBi2O3やP2O5を適宜添加することができる。 In the glass composition A, Bi 2 O 3 and P 2 O 5 can be added as appropriate.
Bi2O3は屈折率を高める成分である。ただし、過剰に含有するとガラスが着色する傾向があるため、その含有量は5%以下であることが好ましい。 Bi 2 O 3 is a component that increases the refractive index. However, since the glass tends to be colored when excessively contained, the content is preferably 5% or less.
P2O5は液相温度を低下させる成分である。ただし、過剰に含有するとガラスが分相しやすくなるとともに、洗浄工程で表面が白濁する傾向にあるため、その含有量は5%以下であることが好ましい。 P 2 O 5 is a component that lowers the liquidus temperature. However, since it will become easy to phase-divide glass when it contains excessively, and the surface tends to become cloudy in a washing | cleaning process, the content is preferable to be 5% or less.
(ガラス組成B)
SiO2はガラス骨格を構成する成分であり、失透を抑制するとともに耐候性を向上させる効果がある。また、アッベ数を高める効果がある。SiO2の含有量は3〜21%未満、3〜20%、3.5〜16%、特に3.5〜10%が好ましい。SiO2の含有量が3%より少ないと、ガラスが不安定になって耐失透性が悪化したり、分相するとともに耐酸性や耐水性等の耐候性が悪化する傾向がある。一方、SiO2の含有量が21%以上であると、屈折率が低下したり、軟化点が高くなる傾向がある。
(Glass composition B)
SiO 2 is a component constituting a glass skeleton, and has an effect of suppressing devitrification and improving weather resistance. It also has the effect of increasing the Abbe number. The content of SiO 2 is preferably less than 3 to 21%, 3 to 20%, 3.5 to 16%, particularly preferably 3.5 to 10%. When the content of SiO 2 is less than 3%, the glass becomes unstable and the devitrification resistance is deteriorated, and the weather resistance such as acid resistance and water resistance tends to deteriorate while phase separation occurs. On the other hand, when the content of SiO 2 is 21% or more, the refractive index tends to decrease or the softening point tends to increase.
B2O3は、ガラス骨格を構成する成分であり、アッベ数を最も高める成分でもある。B2O3の含有量は8〜23%、好ましくは8.5〜20%、さらに好ましくは9〜15%である。B2O3が8%より少ないと、高いアッベ数が得られにくくなる。一方、B2O3の含有量が23%より多いと、ガラス成形時にB2O3とLa2O3で形成される失透物が生成しやすくなり、屈折率が低下するとともに耐候性が悪化する傾向がある。 B 2 O 3 is a component that constitutes the glass skeleton, and is also a component that maximizes the Abbe number. The content of B 2 O 3 is 8 to 23%, preferably 8.5 to 20%, more preferably 9 to 15%. When B 2 O 3 is less than 8%, it becomes difficult to obtain a high Abbe number. On the other hand, when the content of B 2 O 3 is more than 23%, a devitrified material formed of B 2 O 3 and La 2 O 3 is easily generated during glass molding, and the refractive index is lowered and the weather resistance is reduced. There is a tendency to get worse.
ZnOは屈折率を高める成分であり、多量に添加することで高屈折率および低分散が達成することが可能となる。また、耐候性を向上させる効果もある。なお、ZnOはアルカリ土類金属成分ほど失透傾向が強くないため、多量に含有させても均質なガラスを得ることができる。さらに、ガラス粘度を低下させる効果があることから、ガラス転移点を低下でき、金型と融着しにくいガラスを得ることができる。ZnOの含有量は0〜40%、6〜40%、8.5〜30%、10〜25%、特に15〜21%が好ましい。ZnOの含有量が40%より多いと、逆に耐候性が悪化しやすくなる。 ZnO is a component that increases the refractive index, and when added in a large amount, high refractive index and low dispersion can be achieved. It also has the effect of improving weather resistance. In addition, since ZnO is not so strong in devitrification as an alkaline earth metal component, homogeneous glass can be obtained even if it is contained in a large amount. Furthermore, since it has the effect of reducing the glass viscosity, the glass transition point can be lowered, and a glass that is difficult to fuse with the mold can be obtained. The content of ZnO is preferably 0 to 40%, 6 to 40%, 8.5 to 30%, 10 to 25%, particularly preferably 15 to 21%. If the ZnO content is more than 40%, the weather resistance tends to deteriorate.
ZrO2はアッベ数を低下させることなく屈折率を高める成分である。また、中間酸化物としてガラス骨格を形成するため、耐失透性(B2O3およびLa2O3で形成される失透物の抑制)を改善したり、化学的耐久性を向上させる効果もある。ただし、ZrO2の含有量が多くなるとガラス転移点が上昇し、モールドプレス成形性が悪化すると同時に、ZrO2を主成分とする失透物が析出する傾向がある。したがって、ZrO2の含有量は2〜10%、3〜8%、特に4〜8%が好ましい。 ZrO 2 is a component that increases the refractive index without decreasing the Abbe number. In addition, since a glass skeleton is formed as an intermediate oxide, the effect of improving devitrification resistance (suppression of devitrified substances formed by B 2 O 3 and La 2 O 3 ) and improving chemical durability. There is also. However, when the content of ZrO 2 increases, the glass transition point increases, mold press formability deteriorates, and at the same time, a devitrified material containing ZrO 2 as a main component tends to precipitate. Therefore, the content of ZrO 2 is preferably 2 to 10%, 3 to 8%, particularly 4 to 8%.
La2O3はアッベ数を低下させることなく屈折率を高める成分である。La2O3の含有量は20〜46%、25〜45%、30〜45%、31〜42%、32〜40%、特に32〜37%が好ましい。La2O3の含有量が20%よりも少ないと、十分に高い屈折率が得られにくい。一方、La2O3の含有量が46%よりも多いと、ガラス成形時にB2O3とLa2O3で形成される失透物が生成しやすくなり、耐失透性が悪化する傾向がある。 La 2 O 3 is a component that increases the refractive index without decreasing the Abbe number. The content of La 2 O 3 is preferably 20 to 46%, 25 to 45%, 30 to 45%, 31 to 42%, 32 to 40%, particularly preferably 32 to 37%. When the content of La 2 O 3 is less than 20%, it is difficult to obtain a sufficiently high refractive index. On the other hand, when the content of La 2 O 3 is more than 46%, a devitrified material formed by B 2 O 3 and La 2 O 3 is easily generated during glass molding, and the devitrification resistance tends to deteriorate. There is.
Gd2O3は屈折率を高める成分である。また、耐失透性(B2O3およびLa2O3で形成される失透物の抑制)を向上させる効果があり、作業温度範囲を拡大することができる成分である。一方で、多量に含有するとガラスの分相傾向が強くなり、均質なガラスが得られにくくなる。さらに、B2O3、La2O3およびTa2O5を含む組成系では、B2O3、La2O3およびTa2O5で形成される失透物がガラス表面に析出(表面失透)しやすくなる。したがって、Gd2O3の含有量は0〜16%、4〜16%、特に5〜12%が好ましい。なお、Gd2O3を添加するとアッベ数が低下する傾向があるが、他のアッベ数を低下させる成分(例えば、Ta2O5、WO3、TiO2等)に比べると、アッベ数低下の割合は低いと言える。 Gd 2 O 3 is a component that increases the refractive index. Further, there is the effect of improving the devitrification resistance (B 2 O 3 and La 2 O 3 in devitrification suppression formed), a component capable of expanding the working temperature range. On the other hand, when it is contained in a large amount, the phase separation tendency of the glass becomes strong, and it becomes difficult to obtain a homogeneous glass. Further, B 2 O 3, the La 2 O 3 and Ta 2 O 5 composition system comprising, B 2 O 3, La 2 O 3 and Ta 2 O 5 devitrification formed by precipitation on the glass surface (surface Devitrification). Therefore, the content of Gd 2 O 3 is preferably 0 to 16%, 4 to 16%, particularly preferably 5 to 12%. Although the Abbe number tends to decrease when Gd 2 O 3 is added, the Abbe number decreases compared to other components that reduce the Abbe number (for example, Ta 2 O 5 , WO 3 , TiO 2, etc.). The rate is low.
Nb2O5はアッベ数の低下に対して屈折率の上昇の大きい成分であり、高屈折率および低分散の光学特性を得るために有効な成分である。また、Ta2O5を多量に含むガラスにおいては、耐失透性(La2O3、Ta2O5およびB2O3で形成される失透物の抑制)を改善する働きがある。Nb2O5の含有量は0〜10%、特に1〜10%が好ましい。Nb2O5の含有量が10%より多くなると、表面失透しやすくなる。なお、Nb2O5を1%以上含有させれば1.71以上の屈折率が得られやすくなる。 Nb 2 O 5 is a component having a large increase in refractive index with respect to a decrease in Abbe number, and is an effective component for obtaining high refractive index and low dispersion optical characteristics. Further, the glass containing a large amount of Ta 2 O 5 has a function of improving devitrification resistance (suppression of devitrified substances formed of La 2 O 3 , Ta 2 O 5 and B 2 O 3 ). The content of Nb 2 O 5 is preferably 0 to 10%, particularly preferably 1 to 10%. When the content of Nb 2 O 5 exceeds 10%, surface devitrification tends to occur. If Nb 2 O 5 is contained in an amount of 1% or more, a refractive index of 1.71 or more can be easily obtained.
Ta2O5は屈折率、化学的耐久性と耐失透性(B2O3およびLa2O3で形成される失透物の抑制)を高める効果がある。また、アッベ数の低下に対して屈折率の上昇が大きい成分であり、高屈折、低分散の光学特性を得るために有効な成分である。Ta2O5の含有量は0〜25%、3〜22.5%、7〜18%、10〜18%が特に好ましい。Ta2O5の含有量が3%より少ないと、高屈折率、特に1.71以上の屈折率が得られにくくなる。一方、Ta2O5の含有量が25%より多いと、アッベ数が低下してしまい、所望の光学特性が得られにくくなる。また、La2O3、Gd2O3、Ta2O5およびB2O3で形成される失透物が析出し、液相温度が上昇しやすくなる。さらにコストも高くなるため、経済的観点からも好ましくない。 Ta 2 O 5 has the effect of increasing the refractive index, chemical durability, and devitrification resistance (suppression of devitrification formed by B 2 O 3 and La 2 O 3 ). Further, it is a component with a large increase in refractive index with respect to a decrease in Abbe number, and is an effective component for obtaining optical characteristics of high refraction and low dispersion. The content of Ta 2 O 5 is particularly preferably 0 to 25%, 3 to 22.5%, 7 to 18%, or 10 to 18%. When the content of Ta 2 O 5 is less than 3%, it becomes difficult to obtain a high refractive index, particularly a refractive index of 1.71 or more. On the other hand, if the content of Ta 2 O 5 is more than 25%, the Abbe number decreases, and it becomes difficult to obtain desired optical characteristics. In addition, a devitrified material formed by La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Ta 2 O 5 and B 2 O 3 is precipitated, and the liquidus temperature is likely to rise. Further, the cost is increased, which is not preferable from an economic viewpoint.
ガラス組成Bでは、上記以外の成分として、例えば、WO3、TiO2、LiO2等のアルカリ金属酸化物を適宜添加することができる。 In the glass composition B, as a component other than the above, for example, an alkali metal oxide such as WO 3 , TiO 2 , or LiO 2 can be appropriately added.
WO3およびTiO2は屈折率を高める効果があるが、ZnO、Ta2O5、Nb2O5に比べるとアッベ数の低下に対する屈折率の上昇が小さい。したがって、多量に添加すると、高屈折率、低分散の維持が難しくなるため、他の成分とのバランスを十分に考慮して使用する必要がある。また、Li2O等のアルカリ金属酸化物は軟化点を低下させるための成分である。 WO 3 and TiO 2 have the effect of increasing the refractive index, but the increase in the refractive index with respect to the decrease in the Abbe number is small compared to ZnO, Ta 2 O 5 , and Nb 2 O 5 . Accordingly, if added in a large amount, it becomes difficult to maintain a high refractive index and low dispersion, and therefore, it is necessary to use it while taking into consideration the balance with other components. An alkali metal oxide such as Li 2 O is a component for lowering the softening point.
WO3は屈折率を高める効果を有するとともに、中間酸化物としてガラス骨格を形成するため、耐失透性を向上させる効果もある。WO3の含有量は0〜10%、0〜5%、0〜3%、0〜2.5%、特に0.1〜1.5%が好ましい。WO3が10%より多いと、アッベ数が低下してしまい、所望の光学特性が得られにくくなる。また、短波長域の透過率が低下するおそれがある。 WO 3 has the effect of increasing the refractive index and also has the effect of improving devitrification resistance because it forms a glass skeleton as an intermediate oxide. The content of WO 3 is preferably 0 to 10%, 0 to 5%, 0 to 3%, 0 to 2.5%, particularly preferably 0.1 to 1.5%. If the WO 3 is more than 10%, the Abbe number decreases, and it becomes difficult to obtain desired optical characteristics. In addition, the transmittance in the short wavelength region may be reduced.
TiO2は屈折率を高める効果を有するとともに、耐失透性を向上させる効果もある。TiO2の含有量は0〜20%、0〜5%、0〜2.5%、特に0.1〜2.5%が好ましい。TiO2の含有量が20%より多いと、アッベ数が低下して所望の光学特性が得られにくくなる。また、短波長域(例えば、390〜440nm)の透過率が低下し、短波長用レンズとしての使用に支障をきたす可能性がある。 TiO 2 has the effect of increasing the refractive index and also improving the devitrification resistance. The content of TiO 2 is preferably 0 to 20%, 0 to 5%, 0 to 2.5%, particularly preferably 0.1 to 2.5%. When the content of TiO 2 is more than 20%, the Abbe number decreases and it becomes difficult to obtain desired optical characteristics. Further, the transmittance in a short wavelength region (for example, 390 to 440 nm) is lowered, which may hinder use as a short wavelength lens.
特に、短波長域の透過率の低下を抑制するという観点では、これらの合量WO3+TiO2を10%以下、特に5%以下とすることが好ましい。 In particular, from the viewpoint of suppressing a decrease in transmittance in the short wavelength region, the total amount of WO 3 + TiO 2 is preferably 10% or less, particularly 5% or less.
Li2Oはアルカリ金属酸化物のなかでも最も軟化点を低下させる効果が大きい。ただし、Li2Oは分相性が強いため、過剰に含有するとB2O3とLa2O3を主成分とする失透物が析出し、液相温度が高くなって作業性が悪化するおそれがある。また、モールドプレス成形の際に発生する揮発物が増加したり、金型と融着しやすくなったりして、モールドプレス成形が困難になる傾向がある。したがって、Li2Oの含有量は0〜5%、0〜3%、0.1〜1.5%が好ましい。 Li 2 O has the greatest effect of lowering the softening point among alkali metal oxides. However, since Li 2 O has a strong phase separation property, when it is excessively contained, a devitrified material containing B 2 O 3 and La 2 O 3 as main components is precipitated, and the liquid phase temperature becomes high and the workability may be deteriorated. There is. In addition, the volatile matter generated during mold press molding increases, or it becomes easy to fuse with a mold, and mold press molding tends to be difficult. Therefore, the content of Li 2 O is preferably 0 to 5%, 0 to 3%, or 0.1 to 1.5%.
なお、ガラス組成Aおよびガラス組成Bともに、鉛成分(PbO)、砒素成分(As2O3)およびF成分(F2)は、環境上の理由から実質的に含有しないことが好ましい。ここで、「実質的に含有しない」とは、これらの成分を意図的に添加しないことを意味し、不純物レベルでの混入を排除するものではない。具体的には、これらの成分がそれぞれ0.1%未満であることをいう。 In addition, it is preferable not to contain substantially the lead component (PbO), the arsenic component (As 2 O 3 ), and the F component (F 2 ) in both the glass composition A and the glass composition B for environmental reasons. Here, “substantially not containing” means that these components are not intentionally added, and does not exclude contamination at the impurity level. Specifically, it means that these components are each less than 0.1%.
次に、本発明のガラスを用いたレンズ等の光学部品の製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method of optical components, such as a lens using the glass of this invention, is demonstrated.
まず、所望の組成を有するように調合したガラス原料を溶融容器内で溶融する。溶融温度は1150〜1400℃であることが好ましい。溶融時間は、短すぎると清澄が不十分となる可能性があるので、2時間以上、特に3時間以上が好ましい。ただし、PtおよびRhの溶け込みによるガラス着色を防止する観点から、溶融時間は8時間以内、特に5時間以内であることが好ましい。 First, a glass material prepared to have a desired composition is melted in a melting container. The melting temperature is preferably 1150 to 1400 ° C. If the melting time is too short, clarification may be insufficient. Therefore, it is preferably 2 hours or more, particularly 3 hours or more. However, from the viewpoint of preventing glass coloring due to the penetration of Pt and Rh, the melting time is preferably within 8 hours, particularly within 5 hours.
溶融容器内のガラス融液の深さは、浅すぎると生産性が悪くなるため、30mm以上、特に50mm以上であることが好ましい。一方、深すぎると溶融ガラス中に発生する微塵泡の浮上に時間がかかるため、1m以下、特に0.5m以下が好ましい。 If the depth of the glass melt in the melting vessel is too shallow, the productivity will deteriorate, so it is preferably 30 mm or more, particularly 50 mm or more. On the other hand, if it is too deep, it takes time for the fine bubbles generated in the molten glass to float, so 1 m or less, particularly 0.5 m or less is preferable.
続いて、溶融ガラスをモールドプレス可能な大きさのプリフォームに成形し、当該プリフォームを加熱しながらモールドプレス成形に供し、所望の形状に加工する。その後、洗浄、乾燥して光学部品を得る。 Subsequently, the molten glass is formed into a preform having a size that can be mold-pressed, and the preform is subjected to mold-press molding while being heated, and processed into a desired shape. Thereafter, it is washed and dried to obtain an optical component.
プリフォームは、板状や塊状のガラス片から所定の形状に切り出して研磨、洗浄することにより作製してもよいが、溶融ガラスを連続的に所定量ずつ滴下して冷却および成形してから、研削、研磨、洗浄する液滴成形法を用いると、容易に作製できるため好ましい。 The preform may be produced by cutting out and polishing into a predetermined shape from a plate-like or lump-like glass piece, and after cooling and shaping by dropping a molten glass continuously by a predetermined amount, It is preferable to use a droplet forming method in which grinding, polishing, and cleaning are performed because they can be easily manufactured.
以下、本発明のガラスを実施例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the glass of this invention is demonstrated in detail based on an Example.
表1〜3は本発明の実施例(No.1〜3、5、7、9、11、13)および比較例(No.4、6、8、10、12、14)を示す。 Tables 1-3 show examples (Nos. 1-3, 5, 7, 9, 11, 13) and comparative examples (Nos. 4, 6, 8, 10, 12, 14) of the present invention.
各試料は、次のようにして作製した。 Each sample was produced as follows.
表1〜3に記載の組成となるように調合したガラス原料を白金ルツボに投入し、試料No.1〜10は1300℃、試料11〜14は1350℃でそれぞれ2時間溶融した。次に、溶融ガラスをカーボン板上に流し出し、冷却固化した後、アニールを行ってガラス試料を得た。 The glass raw material prepared so that it may become a composition of Tables 1-3 is thrown into a platinum crucible, Sample No. 1 to 10 were melted at 1300 ° C. and Samples 11 to 14 were melted at 1350 ° C. for 2 hours. Next, the molten glass was poured onto a carbon plate, cooled and solidified, and then annealed to obtain a glass sample.
このようにして得られた試料について、PtおよびRh含有量、Pt2+の割合、ガラス転移点、透過率、屈折率、アッベ数を測定した。結果を表1〜3に示す。 The sample thus obtained was measured for Pt and Rh content, Pt 2+ ratio, glass transition point, transmittance, refractive index, and Abbe number. The results are shown in Tables 1-3.
PtおよびRh含有量は次のように測定した。まず、粉砕したガラス試料を混酸(HF、HClO4、HNO3、HCl)により分解後、加熱蒸発により乾固させ、塩を得た。次いで、得られた塩に硝酸を加え、ICP質量分析装置により分析定量した。 The Pt and Rh contents were measured as follows. First, the ground glass sample was decomposed with a mixed acid (HF, HClO 4 , HNO 3 , HCl) and then dried by heating to obtain a salt. Subsequently, nitric acid was added to the obtained salt and analyzed and quantified by an ICP mass spectrometer.
Pt2+の割合は、ガラス試料に対して高エネルギー照射し、EXAFSで分析した。 The proportion of Pt 2+ was analyzed with EXAFS by irradiating a glass sample with high energy.
ガラス転移点は熱膨張曲線における低温度域の直線と高温度域の直線の交点より求めた。 The glass transition point was obtained from the intersection of the low temperature line and the high temperature line in the thermal expansion curve.
透過率は、10mm厚の両面ポリッシュ仕上げした試料を用いて測定した。得られた透過率曲線から800nmにおける透過率T800および360nmにおける透過率T360を読み取り、その差ΔT(=T800−T360)を求めた。 The transmittance was measured using a 10 mm thick double-side polished sample. The transmittance T 800 at 800 nm and the transmittance T 360 at 360 nm were read from the obtained transmittance curve, and the difference ΔT (= T 800 −T 360 ) was determined.
屈折率、アッベ数はVブロック法にて測定した。 The refractive index and Abbe number were measured by the V block method.
図1には試料No.1〜4、図2には試料5および6の透過率曲線を示す。 In FIG. 1-4, the transmittance | permeability curve of the samples 5 and 6 is shown in FIG.
本発明の実施例であるNo.1〜3、5、7、9、11、13の各試料に対し、比較例である試料No.4、6、8、10、12、14の(Pt2+含有量)/(全Pt含有量)は0.8より大きく、概ね波長330〜400nmの領域において透過率に劣っていた。 No. which is an example of the present invention. Samples Nos. 1 to 3, 5, 7, 9, 11, and 13 are comparative samples. The (Pt 2+ content) / (total Pt content) of 4, 6, 8, 10, 12, and 14 was larger than 0.8, and the transmittance was inferior in the region of wavelengths of about 330 to 400 nm.
本発明のガラスは、高い可視域透過率が要求される光学ガラス用途、具体的には、CD、MD、DVD、その他各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ付き携帯電話機等の撮像用レンズ、光通信に使用される送受信用レンズ等といった光学レンズ用硝材として好適である。 The glass of the present invention is used for optical glass requiring high visible light transmittance, specifically, optical pickup lenses for CD, MD, DVD, and other various optical disk systems, digital cameras, video cameras, camera-equipped mobile phones, etc. It is suitable as a glass material for optical lenses such as an imaging lens, a transmission / reception lens used for optical communication, and the like.
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