JP6715908B2 - ランタンフリント光学ガラス - Google Patents
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Description
ランタンフリントガラス、特に非球面精密加圧成形に応用される低Tgランタンフリントガラスは、量産及びその後継加工工程において、結晶問題になり易い。既存の応用から見て、特に地球観測、宇宙観測等分野においては、大径(直径200mm以上)のレンズが必要となるが、ランタン系ガラスは成形過程において結晶がよく発生する特性があるため、仕様が大径で規格の厚い高屈折ランタン系ガラスは、既に光学設計のネックとなっている。
ランタンフリントガラスの量産で筋の問題を防ぐため、ガラスの成形温度は通常結晶上限温度に近づく、それから金型に配列してチャンク・ガラスとして冷却される。ランタンフリントガラスにとっては、冷却が始まる初期段階では、ガラスの粘度は非常に小さく、流動性はとても良く、組成成分における結晶し易い物質は、ガラスの自由転移組み合わせする能力が比較的に強い。ガラスの耐結晶性能が悪く、また、ガラスが液状から固化する時間が長い場合は、結晶し易い物質に充分な結晶時間を与えてしまい、ガラスの内部に結晶核が生じ、強いては肉眼で見える結晶体ができる。特に高屈折ランタン系ガラスは、大径で厚い仕様の製品成形において、ガラス液が熱の不良導体となり、冷却条件が悪く、ガラス冷却不良の中心部分と結晶閾値の比較的に低い三相境界において特に結晶がよく発生する。ランタンフリントガラスにとって、特に非球面精密加圧成形に適応する低軟化点のランタンフリントガラスにとって、ガラス組成成分の配合は、ガラスの冷却過程における耐結晶性能を上げ、製造難度を低下し、特に大径で厚い製品の製造技術をクリアする面では重要な意味を持つ。
また、ガラスの再加熱塑性加工工程においては、ガラスの耐結晶性能不良によって、加工製品表面には比較的に厚い結晶層がよく発生し、或いは内部に結晶粒子が発生して、製品の廃棄に繋がる。成形関係の実際経験からして、ガラスの耐結晶性能がBグレ−ド以上の場合において、二次成形プロセスの難度は比較的に低く、生産歩留まりも比較的に高い。
CN200910063091.2では光学ガラスを記述し、2−8質量%のLi2Oを使って、ガラスのTg温度を下げるため、ガラスの耐結晶性能が低下してしまい、大径製品が得られ難くなる。同時に、高含有量のLi2Oガラスは精密加圧成形加工工程において金型を汚染してしまう危険性がある。
即ち、本発明のランタンフリント光学ガラスの一実施形態は、質量百分率で表す組成成分で、SiO2 3−8%、B2O3 14−23%、TiO2 2−6、La2O3 22−40%、Y2O3 3−9%、ZrO2 3−6%、Nb2O5 6−14%、WO3 1−4%、BaO 8−18%、CaO 0−3%、SrO 0−3%、MgO 0−3%、Li2O 0.2−1%、K2O 0.2−1%、Na2O 0.5−2%、及びSb2O3 0−0.5%のうち、少なくとも一つを満たす。
即ち、本発明のランタンフリント光学ガラスの一実施形態は、質量百分率で表す組成成分で、SiO2 3.5−6.5%、B2O3 16−22%、TiO2 3−6%、La2O3 26−38%、Y2O3 4−8%、ZrO2 3.5−6%、Nb2O5 7−13%、WO3 2−4%、BaO 8−15%、Li2O 0.2−0.8%、K2O 0.2−0.8%、及びNa2O 0.5−1.5%のうち、少なくとも一つを満たす。
過少のアルカリ土類金属酸化物は、ホウ酸三角形が構造緻密の四面体ネットワークへの転換に用いる充分な遊離陽イオンを提供できず、良好な耐結晶性能と理想な短波透過率を得られない事が分かった。過量なアルカリ土類金属酸化物をガラスに投入すると、アルカリ土類金属酸化物が遊離陽イオンを提供すると同時に、その陽イオンもガラスのネットワークを破壊してしまい、ガラスの耐結晶性能が急激に低下してしまう。
屈折率とアッベ数はGB/T 7962.1−2010 規定により測定する。
400nm波長における透過率は、GB/T 7962.12−2010規定により測定する。
ガラスのTg温度は、GB/T 7962.16−2010規定により測定する。
ガラスは加圧成形においての耐結晶性能は、下記の方法により測定する。
実験試料を20×20×10mm規格に加工し、両面をバフニングし、サンプルを温度Tg+200℃の結晶炉内に放置して30分間保持してから、取り出して冷却後、更にその大きな両面をバフニング加工し、下表1によりガラスの結晶性能を判定し、Aグレードは最好で、Eグレードは最悪である。
表2−3に示す光学ガラス(実施例1〜20)は、表2−3に示す各実施例の比の値に基づいて計量して、且つ光学ガラス用普通原料を混合して(例えば:酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩等)、混合原料を白金のルツボに投入してから、1260−1300℃にて2.5−4時間溶融して、澄清、攪拌、均質の後、気泡の無い、及び非溶解物の無い均質の溶融ガラスを得て、この熔融ガラスを金型で鋳込み、焼きなましをして得られる。
Claims (8)
- 質量百分率で表す組成成分で、SiO2 2−10%、B2O3 12−25%、TiO2 1−6.5%、La2O3 20−45%、Y2O3 2−10%、ZrO2 2−7%、Nb2O5 5−15%、WO3 1−5%、BaO 6−20%を含み、(Li 2 O+Na 2 O+K 2 O+BaO+SrO+CaO+MgO−SiO 2 )/TiO 2 の値が1以上であり、屈折率が1.81−1.87、アッベ数が32−38である、ランタンフリント光学ガラス。
- 質量百分率で表す組成成分で、更に、CaO 0−5%、SrO 0−5%、MgO 0−5%、Li2O 0−2%、K2O 0−2%、Na2O 0−3%、Sb2O3 0−1%を含む、請求項1に記載のランタンフリント光学ガラス。
- 質量百分率で表す組成成分で、Li2O+K2O+Na2Oの総含有量が1.5−6%である、請求項2に記載のランタンフリント光学ガラス。
- 質量百分率で表す組成成分で、SiO2 3−8%及び/又はB2O3 14−23%及び/又はTiO2 2−6%及び/又はLa2O3 22−40%及び/又はY2O3 3−9%及び/又はZrO2 3−6% 及び/又はNb2O5 6−14%及び/又はWO3 1−4%及び/又はBaO 8−18%及び/又はCaO 0−3%及び/又はSrO 0−3%及び/又はMgO 0−3%及び/又はLi2O 0.2−1%及び/又はK2O 0.2−1%及び/又はNa2O 0.5−2%及び/又はSb2O3 0−0.5%である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のランタンフリント光学ガラス。
- 質量百分率で表す組成成分で、SiO2 3.5−6.5%及び/又はB2O3 16−22%及び/又はTiO2 3−6%及び/又はLa2O3 26−38%及び/又はY2O3 4−8%及び/又はZrO2 3.5−6% 及び/又はNb2O5 7−13%及び/又はWO3 2−4%及び/又はBaO 8−15%及び/又はLi2O 0.2−0.8%及び/又はK2O 0.2−0.8%及び/又はNa2O 0.5−1.5%である、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のランタンフリント光学ガラス。
- 質量百分率で表す組成成分で、BaO+CaO+SrO+MgOの総含有量が10−16%である、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のランタンフリント光学ガラス。
- 質量百分率で表す組成成分で、(La2O3+Nb2O5)/(TiO2+Y2O3+WO3+ZrO2)の値が1以上である、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のランタンフリント光学ガラス。
- Tgが630℃以下で、τ400nmが87%以上で、耐結晶性能がAグレ−ドである、請求項1乃至7のいずれか一項に記載のランタンフリント光学ガラス。
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