JPH0812368A - 光学ガラス - Google Patents
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Abstract
に化学的耐久性にも優れた光学ガラスを提供する。 【構成】 ガラス成分として、SiO2 を30〜55wt
%、B2 O3 を5〜30wt%、但しSiO2 とB2 O3
との合量が56〜70wt%でSiO2 /B2 O3 の重量
比が1.3〜12.0、Li2 Oを7〜12wt%(但し
7wt%は含まない)、Na2 Oを0〜5wt%、K2 Oを
0〜5wt%、但しLi2 OとNa2 OとK2 Oとの合量
が7〜12wt%(但し7wt%は含まない)、BaOを1
0〜30wt%、MgOを0〜10wt%、CaOを0〜2
0wt%、SrOを0〜20wt%、ZnOを0〜20wt
%、但しBaOとMgOとCaOとSrOとZnOとの
合量が10〜30wt%、含有するガラスであって、前記
ガラス成分のうちSiO2 ,B2 O3 ,Li2 Oおよび
BaOの合量が72wt%以上であることを特徴とする光
学ガラス。
Description
化学的耐久性に優れ、精密プレス成型に使用するに好適
な光学ガラスに関する。
年、プレス成型後、研削ないし研磨を必要としないプレ
スレンズの生産が行われている。このような精密プレス
光学ガラス製造によりプレスレンズを得るには、プレス
型の酸化による破損を防止する点で軟化温度が低いガラ
スがプレス温度を低くすることができるため有利であ
る。これまでも上記光学特性を満足するガラスが示され
ているが、いずれも軟化温度が高く、精密プレス成型に
供するには問題があった。
数νd が約60の光学恒数を有する光学ガラスが特公昭
55−11626号公報に開示されている。このガラス
は、ガラスの主成分であるB2 O3 、SiO2 、BaO
から成る基礎成分にZnO、La2 O3 、CaO、Al
2 O3 、P2 O5 等を少量添加することにより、従来の
市販ガラスよりも優れた化学的耐久性を有しているが、
軟化温度が高く、プレス成型によるレンズの製造は困難
である。
SiO2 23〜62wt%、B2 O30〜28wt%、Si
O2 +B2 O3 の合量36〜62wt%、Li2 O 0.
5〜7wt%、BaO 12〜52wt%、La2 O3 0.
5〜11wt%からなり、通電熔解に適した低い電気抵抗
を有するバリウムクラウンガラスが開示されており、こ
のガラスは前記の特公昭55−11626号公報に記載
のガラスよりも軟化温度は低いものの、その実施例に記
載されているガラス組成の屈伏点Tsは、最小のもので
565℃であり、低温でのプレス成型は困難である。
酸化物の含有量が増加する程、ガラスの軟化温度が低下
することは、例えば山根正之著「セラミックス基礎講座
4.はじめてガラスを作る人のために」第52頁(19
89年内田老鶴圃発行)から公知であるが、アルカリ金
属酸化物はガラスの化学的耐久性を低下させる傾向があ
り(上記著書、第80〜85頁および第99〜103頁
参照)、ガラスの軟化温度を下げることとガラスの化学
的耐久性を保持することは、二律背反の関係、すなわち
一方を達成すると他方が達成できないという関係にあっ
た。前記特開平3−5341号公報に記載のガラス組成
物においても、ガラスの化学的耐久性を保持するため、
アルカリ金属酸化物であるLi2 Oの含有量を7wt%以
下に限定しているが、このようにLi2 Oの含有量が少
ないと、前記したようにガラスの軟化温度が高く、低温
でのプレス成型によるレンズの製造は困難となる。
型により光学レンズ等の光学物品を製造するに好適な軟
化温度(屈伏点)を有するとともに化学的耐久性にも優
れた光学ガラスを提供することにある。
を達成するため、鋭意検討を加えた結果、SiO2 とB
2 O3 を主成分とするガラス組成物において、ガラスの
骨格を形成するSiO2 とB2 O3 の含有量およびこれ
らの合量並びにSiO2 とB2 O3 の重量比を最適化す
ることにより、軟化温度低下成分であるが、化学的耐久
性悪化成分であるLi2 Oの含有量の多い組成域におい
ても、低温プレス成型に適した軟化温度を有するととも
に化学的耐久性に優れた光学ガラスが得られることを見
い出した。
のであり、本発明はガラス成分として、SiO2 を30
〜55wt%、B2 O3 を5〜30wt%、但しSiO2 と
B2 O3 との合量が56〜70wt%でSiO2 /B2 O
3 の重量比が1.3〜12.0、Li2 Oを7〜12wt
%(但し7wt%は含まない)、Na2 Oを0〜5wt%、
K2 Oを0〜5wt%、但しLi2 OとNa2 OとK2 O
との合量が7〜12wt%(但し7wt%は含まない)、B
aOを10〜30wt%、MgOを0〜10wt%、CaO
を0〜20wt%、SrOを0〜20wt%、ZnOを0〜
20wt%、但しBaOとMgOとCaOとSrOとZn
Oとの合量が10〜30wt%、含有するガラスであっ
て、前記ガラス成分のうちSiO2 ,B2 O3 ,Li2
OおよびBaOの合量が72wt%以上であることを特徴
とする光学ガラスを要旨とする。以下本発明を詳説す
る。
ス組成を厳密に規定することにより、下記のような物性
上の特長を有する。
度が低く、低温での精密プレス成型に極めて好ましく用
いられる。
した粉末法耐水性Dw、粉末法耐酸性Da(測定方法の
詳細は後記実施例の欄を参照)がそれぞれ0.15wt%
以下、0.85wt%以下であり、化学的耐久性に優れて
いる。
アッベ数νd が55以上であり、中屈折率低分散であ
る。
限定理由について説明する。SiO2 はガラス骨格を形
成する基本成分であり、安定した生産性と十分な化学的
耐久性を得るためには、30wt%以上含有させることが
必要である。しかし、55wt%を越えると屈折率nd を
下がり過ぎてしまう。従ってSiO2 の含有量は30〜
55wt%に限定される。特に好ましいSiO2 の含有量
は30〜45wt%である。
分であり、光学恒数を低分散側に導き、アッベ数νd を
大きくする効果がある。B2 O3 は、所望の光学恒数を
得るためには5wt%以上含有させることが必要である
が、30wt%を越えると化学的耐久性が低下する。従っ
てB2 O3 の含有量は5〜30wt%に限定される。特に
好ましいB2 O3 の含有量は10〜30wt%である。
も、ガラスの屈折率nd を下げる効果がある。よって、
所望の光学恒数を得るためにはSiO2 +B2 O3 の合
量は56wt%以上が必要になるが、70wt%を越えると
屈折率nd が下がり過ぎていまうため、SiO2 +B2
O3 の合量は56〜70wt%に限定される。特に好まし
いSiO2 +B2 O3 の合量は57〜65wt%である。
は、SiO2 とB2 O3 との比率も重要であり、SiO
2 /B2 O3 の重量比は1.3〜12.0に限定され
る。その理由はSiO2 /B2 O3 が1.3未満でB2
O3 の量が多くなるとガラスの化学的耐久性が著しく悪
化し、軟化温度を低下させることが困難になり、またS
iO2 /B2 O3 が12.0を越え、SiO2 の量が多
くなると、光学恒数は高分散側に動きアッベ数νd が小
さくなりすぎ、所望の光学恒数を得ることが困難にな
る。また、熔解性が悪化し、ガラスを熔解するとき、融
液表面に多量のSiO2 の熔け残りが生ずることにな
る。特に好ましいSiO2 /B2 O3 の重量比は1.3
〜5.0である。
に最も有効な成分である。本発明において、ガラスの軟
化温度を下げるためにLi2 Oは7wt%を越える量含有
させる必要があり、7wt%を越える量を含有させても、
驚くべきことに所定のLi2O含有量まではガラスの化
学的耐久性が殆んど悪化しない。しかしLi2 Oの含有
量が12wt%を越えると化学的耐久性が著しく低下する
ため、Li2 Oの含有量は7〜12wt%(但し7wt%は
含まない)に限定される。特に好ましいLi2Oの含有
量は7.5〜11wt%である。
を得るために必須の成分であり、10wt%以上が必要で
あるが、30wt%を越えると化学的耐久性が低下する。
よってBaOの含有量は10〜30wt%に限定される。
特に好ましいBaOの含有量は15〜28wt%である。
分であるSiO2 .B2 O3 ,Li2 OおよびBaOの
合量は72wt%以上に限定される。その理由は、中屈折
率、低分散である本発明のガラスの光学恒数は、先述の
SiO2 ,B2 O3 ,Li2O,BaOに由来するもの
であり、所望の光学恒数を維持するには、ガラスの72
wt%以上がこれらの成分で構成されねばならないからで
ある。
のようなガラス成分を含むことができる。
換える成分として用いられるが、それぞれ5wt%を越え
ると化学的耐久性が悪化するとともに屈折率が低下す
る。従ってNa2 O,K2 Oの含有量はそれぞれ0〜5
wt%であるのが好ましい。なお、Na2 O,K2 Oを含
む場合、Li2 O+Na2 O+K2 Oの合量は7〜12
wt%(但し7wt%は含まない)が好ましい。
Oを0〜10wt%、CaO、SrO、ZnOをそれぞれ
0〜20wt%添加することができる。しかしBaOとと
もにこれらの任意成分を含む場合、BaO+MgO+C
aO+SrO+ZnOの合量は10〜30wt%が好まし
い。その理由は合量が30wt%を越えると化学的耐久性
および耐失透性が低下するからである。
する成分であり、耐久性の向上のために1wt%以上添加
するのが好ましいが、7.5wt%を越えるとガラスの耐
失透性が悪化するとともに脱泡性が低下する。従ってA
l2 O3 の含有量は1〜7.5wt%が好ましく、5.1
〜7.5wt%が特に好ましい。
分として用いられ、化学的耐久性の向上に寄与するが、
3wt%を越えるとガラスの分相傾向が強くなるために、
P2O5 の含有量は0〜3wt%が好ましい。特に好まし
いP2 O5 の含有量は0〜2wt%である。
学的耐久性を向上させ得る有効な成分である。しかし、
15wt%を越えると屈折率nd が上がりすぎ、同時に耐
失透性が低下する。よって、La2 O3 の量は0〜15
wt%が好ましく、1〜15wt%が特に好ましい。また、
La2 O3 の一部を、Y2 O3 またはGd2 O3 に置き
換えることができるが、それぞれ5wt%を越えるとアッ
ベ数νd が小さくなりすぎ、耐失透性も悪化する。よっ
て、これらの成分の量はそれぞれ0〜5wt%であるのが
好ましく、0〜3wt%が特に好ましい。なお、La2 O
3 とともにY2O3 、Gd2 O3 を用いる場合、La2
O3 +Y2 O3 +Gd2 O3 の合量は1〜15wt%が好
ましい。
目的とし、La2 O3 あるいはBaOの置換成分とし
て、TiO2 、Nb2 O5 、ZrO2 等の成分をそれぞ
れ、0〜3wt%、0〜3wt%、0〜5wt%導入すること
ができる。しかし、それぞれの量が上記範囲を越えると
アッベ数が小さくなり過ぎるとともに、耐失透性が低下
し、着色も強くなる。よって、これらの成分は前述した
範囲内で使用することが好ましい。また、安定性の向上
を目的として、PbOを添加することも可能である。し
かし、5wt%を越えるとアッベ数が小さくなり過ぎ、着
色が強くなり、化学的耐久性も低下する。よって、Pb
Oの量は0〜5wt%にするのが好ましい。
2 O3 を添加することもできる。しかしガラス組成物に
対し外割でそれぞれ1wt%を越えて添加しても脱泡の効
果は向上しないため、それぞれ0〜1wt%の範囲で使用
することが好ましい。
ガラスの特性を悪化させない範囲であれば、F、W
O3 、Ta2 O5 、GeO2 、Yb2 O3 等を適宜に添
加することもできる。添加する場合は、それぞれ5wt%
以下、3wt%以下、3wt%以下、5wt%以下、5wt%以
下が好ましい。
i2 CO3 、CaCO3 、Ba(NO3 )2 、La2 O
3 を用いガラスバッチを調合後、白金坩堝を用い140
0℃で溶解し、攪拌により均質化を図った後、清澄によ
る泡切れを行い、鋳型に流し込み徐冷することによって
ガラスを作製した。作製したガラスから所定重量のガラ
ス塊を切り出し、ガラス転移点500℃よりわずかに高
い温度530℃まで加熱し、その温度で3時間保持した
後、一定の温度−30℃/hrで保持温度から200℃低
い温度まで冷却することによってガラス内部の歪を除去
した。除歪したガラスについて屈折率nd 、アッベ数ν
d 、ガラス転移点(℃)、屈伏点(℃)を測定した。ま
た作製したガラスの一部を粉砕した後、粉末法耐水性D
w、粉末法耐酸性Daを測定した。
うに行なった。すなわち、いずれも日本光学硝子工業会
規格「光学硝子の化学的耐久性の測定法(粉末法)」に
基づき、前者はガラスの比重に相当する質量のガラス粉
末を沸騰水浴中に1時間浸漬した際の重量減少率を重量
%で求めたものであり、後者は耐水性と同様に100℃
の0.01N硝酸水溶液に浸漬した際の重量減少率を重
量%で求めたものである。
アッベ数、ガラス転移点、屈伏点、耐水性、耐酸性の測
定結果を表1に示す。
1.589、アッベ数が61であり、所望の光学恒数
(中屈折率、低分散)を有し、屈伏点が540℃であり
軟化温度が低く、耐水性Dwが0.10wt%、耐酸性D
aが0.81wt%であり化学的耐久性に優れていた。
工によって球状プリフォームを得た後、精密プレス成型
により、非球面凸レンズを作製したところ、精密プレス
に適することが確認された。
同様にしてガラスを作製し、実施例1と同様にしてガラ
スの屈折率、アッベ数、ガラス転移点、屈伏点、耐水
性、耐酸性を測定した。測定結果は表1〜4に示すよう
に、実施例2〜21のガラスは、屈折率が1.575〜
1.622、アッベ数が55〜61であり、所望の光学
恒数(中屈折率、低分散)を有し、屈伏点が505〜5
60℃であって軟化温度が低く、耐水性Dwが0.04
〜0.15wt%、耐酸性Daが0.31〜0.81wt%
であって化学的耐久性に優れていた。
施例1と同様に冷間研摩加工によって球状プリフォーム
を得た後、精密プレス成型により、非球面凸レンズを作
製したところ、プレスに適することが確認された。
例1と同様に物性評価した。また比較例2、3として、
特開平4−37628号公報の実施例1、2に記載のガ
ラスを作製し、実施例1と同様に物性評価した。
より、比較例1の重クラウンガラスでは、屈折率1.5
89、アッベ数61、屈伏点690℃であり、同一の屈
折率、アッベ数を有する実施例10のガラスよりも屈伏
点が160℃も高くプレス成型に全く適さないことが明
らかとなった。また比較例2のガラスでは、屈折率1.
589、アッベ数61、屈伏点595℃であり、同一の
屈折率、アッベ数を有する実施例10のガラスよりも屈
伏点が65℃高いことが明らかとなった。さらに比較例
3のガラスでは、屈折率1.618、アッベ数55、屈
伏点605℃であり、ほぼ同じの屈折率、アッベ数を有
する実施例14のガラスよりも屈伏点が80℃高いこと
が明らかとなった。
成型に極めて好適な軟化温度を有するとともに、化学的
耐久性にも優れた光学ガラスが提供された。特に、本発
明の光学ガラスは精密プレス用光学ガラスとして好まし
く用いることができる。
Claims (5)
- 【請求項1】 ガラス成分として、 SiO2 を30〜55wt%、 B2 O3 を5〜30wt%、 但しSiO2 とB2 O3 との合量が56〜70wt%でS
iO2 /B2 O3 の重量比が1.3〜12.0、 Li2 Oを7〜12wt%(但し7wt%は含まない)、 Na2 Oを0〜5wt%、 K2 Oを0〜5wt%、 但しLi2 OとNa2 OとK2 Oとの合量が7〜12wt
%(但し7wt%は含まない)、 BaOを10〜30wt%、 MgOを0〜10wt%、 CaOを0〜20wt%、 SrOを0〜20wt%、 ZnOを0〜20wt%、 但しBaOとMgOとCaOとSrOとZnOとの合量
が10〜30wt%、含有するガラスであって、前記ガラ
ス成分のうちSiO2 ,B2 O3 ,Li2 OおよびBa
Oの合量が72wt%以上であることを特徴とする光学ガ
ラス。 - 【請求項2】 請求項1記載のガラス成分として、さら
に、 Al2 O3 を1〜7.5wt%、 P2 O5 を0〜3wt%、 La2 O3 を0〜15wt%、 Y2 O3 を0〜5wt%、 Gd2 O3 を0〜5wt%、 TiO2 を0〜3wt%、 Nb2 O5 を0〜3wt%、 ZrO2 を0〜5wt%、 PbOを0〜5wt%、含有するガラスであることを特徴
とする光学ガラス。 - 【請求項3】 請求項2記載のガラス成分のうち、 Al2 O3 が5.1〜7.5wt%、 La2 O3 が1〜15wt%、 Y2 O3 が0〜5wt%、 Gd2 O3 が0〜5wt%、但しLa2 O3 とY2 O3 と
Gd2 O3 との合量が1〜15wt%、であることを特徴
とする光学ガラス。 - 【請求項4】 屈伏点が560℃以下、粉末法耐水性D
wが0.15wt%以下、粉末法耐酸性Daが0.85wt
%以下、屈折率nd が1.55〜1.63、アッベ数ν
d が55以上であることを特徴とする請求項1〜請求項
3のいずれか一項に記載の光学ガラス。 - 【請求項5】 光学ガラスが、精密プレス用光学ガラス
であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか
一項に記載の光学ガラス。
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