JPH09255353A

JPH09255353A - 無鉛クラウンフリントガラス

Info

Publication number: JPH09255353A
Application number: JP3859597A
Authority: JP
Inventors: Marc Clement; マルク、クレメント; Volkmar Geiler; フォルクマール、ゲイラー
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 1997-09-30
Anticipated expiration: 2017-02-07
Also published as: FR2746094A1; DE19609735C2; DE19609735A1; JP3073453B2; FR2746094B1

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な溶解性及び加工性を示し、従って経済
的生産が可能な屈折率ｎ_d が１．５０〜１．５５、アッ
ベ数ν_d が５０〜５５の無鉛クラウンフリントガラスを
提供する。【解決手段】ガラスは、酸化物基準の重量％で、Ｓｉ
Ｏ₂ ：＞７０〜８１、Ｂ₂ Ｏ₃ ：０〜＜５、Ａｌ₂ Ｏ
₃ ：０〜５、Ｎａ₂ Ｏ：６〜１５、Ｋ₂ Ｏ：０〜１５、
Ｌｉ₂ Ｏ：０〜３、Ｃｓ₂ Ｏ：０〜５、Ｎｂ₂ Ｏ₅ ：０
〜８、ＴｉＯ₂ ：２〜８、ＺｎＯ：０〜＜５、ＺｒＯ
₂ ：０〜６、Σ Ｌｉ₂ Ｏ＋Ｎａ₂ Ｏ＋Ｋ₂ Ｏ＋Ｃｓ₂
Ｏ：８〜３０、Σ ＴｉＯ₂ ＋ＺｒＯ₂ ＋Ｎｂ₂ Ｏ₅ ：
２〜１０の組成を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屈折率ｎ_d が１．
５０〜１．５５でアッベ数ν_d が５０〜５５の無鉛クラ
ウンフリントガラスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】近年、社
会的に環境保護的思考がますます高く位置づけられるよ
うになり、ガラスの二成分としてのＡｓ₂ Ｏ₃ とＰｂＯ
も議論の対象になってきた。その理由は、これらのガラ
ス成分が環境に対して有害な影響を及ぼすと推定される
からである。従って、現在では光学機器の分野でも、Ｐ
ｂＯやＡｓ₂ Ｏ₃ を含んでいないガラスへの指向が見ら
れる。このことから、それぞれの分野に必要な光学的性
質を備えたＰｂＯやＡｓ₂ Ｏ₃ を含まないガラスを市場
に提供することは、有意義で且つ必要なことである。Ｐ
ｂＯを他の１種又は２種以上の成分で単純に置き換える
ことは、多くの場合不可能である。酸化鉛の影響に基づ
く好ましいガラス工学的性質及び光学的性質の全てを代
替成分で再現させるために、殆どの場合、ガラス組成の
広範な変更あるいは時として全く新しい開発が必要であ
る。特許文献には、無鉛のフリントガラス及びクラウン
フリントガラスについて記述した幾つかの公報を見い出
すことはできる。しかし、それらのガラスには、実に様
々な欠点がある。

【０００３】ヨーロッパ特許出願公開ＥＰＯ６４５
３５０Ａｌには、Ｎｂ₂ Ｏ₅ の下限含有量がかなり高
い（１５．５重量％）ガラスが記載されている。この成
分は極めて高価なので、このガラスも極めて高価なもの
になってしまう。ヨーロッパ特許出願公開ＥＰＯ６
４５３４９Ａｌにも、固化成分としてＮｂ₂ Ｏ₅ が記
載されている。この二つの公開公報並びにドイツ特許公
報ＤＥ９７３３５０及び特開平１−１３３９５６号
に記載のガラスには、一部少なからぬ量のフッ化物が含
まれている（０．１〜１０重量％、０．１〜８重量％、
０．１５〜２５重量％、１〜２０モル％）。従って、既
に言及した環境保護的思考を顧慮して、徹底を期すとい
う意味でこのフッ化物の使用も断念すべきであろう。す
なわちフッ化物は、溶解工程で有害ガスを発生させる場
合があるからである。さらにこれらのガラスが含むフッ
素含有量では、条件によってはガラスの乳白濁化が起こ
ることもある。従って、この種のガラスは、高収量が前
提になっている経済的生産に不向きと言えるのである。

【０００４】ドイツ特許出願公告ＤＥ１０５０９
６５及び特開平１−２３９０３６１号のガラスは、鉛代
替物質として一定量のＺｎＯを含んでいる。しかし、亜
鉛ガラスは、純水な石灰ガラスと同様に結晶化傾向がか
なり大きい。イギリス特許出願公開ＧＢ２２３３
７８１Ａには、ＺｒＯ₂ を含む無鉛ガラスが記載されて
いる。ＺｒＯ₂ の含有量は最高で２３重量％までとなっ
ているが、この様に含有量が多い場合には、ガラスの充
分な失透安定性はもはや期待できない。ヨーロッパ特許
公報ＥＰＯ１５１３４６Ｂｌには、かなり多量の
Ｂ₂ Ｏ₃ を含んだガラスが記載されている。このガラス
には、さらに塩化物とＡｓ₂ Ｏ₃ が含まれている。

【０００５】従って、本発明の目的は、良好な溶解性及
び加工性を示し、それにより経済的生産が可能な屈折率
ｎ_d が１．５０〜１．５５、アッベ数ν_d が５０〜５５
の無鉛クラウンフリントガラスを見い出すことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明によれば、酸化物基準で以下の組成ＳｉＯ₂ ＞７０〜８１重量％、Ｂ₂ Ｏ₃ ０〜＜５重量％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ０〜５重量％、Ｎａ₂ Ｏ６〜１５重量％、Ｋ₂ Ｏ０〜１５重量％、Ｌｉ₂ Ｏ０〜３重量％、Ｃｓ₂ Ｏ０〜５重量％、Ｎｂ₂ Ｏ₅ ０〜８重量％、ＴｉＯ₂ ２〜８重量％、ＺｎＯ０〜＜５重量％、ＺｒＯ₂ ０〜６重量％、 Σ Ｌｉ₂ Ｏ＋Ｎａ₂ Ｏ＋Ｋ₂ Ｏ＋Ｃｓ₂ Ｏ８〜３０重量％、 Σ ＴｉＯ₂ ＋ＺｒＯ₂ ＋Ｎｂ₂ Ｏ₅ ２〜１０重量％、を有し、場合により通常の量の清澄剤を含有することを
特徴とする１．５０〜１．５５の屈折率ｎ_d 及び５０〜
５５のアッベ数ν_d を有する無鉛クラウンフリントガラ
スが提供される。

【０００７】

【発明の実施の形態と作用・効果】本発明のガラスは、
ＳｉＯ₂ −Ｍ₂ Ｏ−ＴｉＯ₂ のガラス系からなる。この
ガラス系でＳｉＯ₂ は網目構造形成成分としての役割を
果たす。この成分は、＞７０〜８１重量％という比較的
多量に含まれており、そして網目構造形成剤Ｂ₂ Ｏ₃ と
の置換は、限られた狭い範囲内（０〜＜５重量％）では
行うことができる。Ｂ₂ Ｏ₃ の含有量がそれ以上になる
と化学的安定性にマイナス効果が現われる。

【０００８】アルカリ金属酸化物Ｍ₂ Ｏは、溶解温度を
下げるためにガラスに加えられる。原則的には、アルカ
リ金属酸化物のグループからは、いずれの元素を選んで
も差し支えないが、原材料費をできるだけ低く抑えてお
く意味からもＮａ₂ Ｏ（６〜１５重量％）及びＫ₂ Ｏ
（０〜１５重量％）が好ましい。この好適に使用される
両成分も、他のアルカリ金属酸化物で全面的に置き換え
ることはできない。すなわち、この両成分がなくては、
場合によって好ましからぬガラスの失透あるいは元の成
分への凝離が起こることがあるからである。Ｌｉ₂ Ｏの
含有量は３重量％まで差し支えない。Ｃｓ₂ Ｏは、含有
量５重量％までガラス中に含まれてもよい。アルカリ金
属酸化物の総量（Ｌｉ₂ Ｏ＋Ｎａ₂ Ｏ＋Ｋ₂ Ｏ＋Ｃｓ₂
Ｏ）は、溶解温度を充分下げるため、少なくとも８重量
％はなければならない。溶解温度が高いということは、
不必要なエネルギー消費及び不必要な出費を意味するの
である。他方、アルカリ金属酸化物の含有量は３０重量
％を超えてはならない。さもないとガラスの熱膨張が望
ましからぬ程増大し、その化学的性質も劣化するからで
ある。

【０００９】ガラス中のＴｉＯ₂ の含有量は、屈折率と
アッベ数に大きく影響する。また、ＴｉＯ₂ は同時に耐
酸性を向上させる。しかし、もし８重量％の上限を超え
たり、２重量％の下限を下回ると、望ましい光学的性質
はもはや得られなくなる。ＴｉＯ₂ の屈折率及びアッベ
数に及ぼす好ましい効果は、ＺｒＯ₂ の添加によりさら
に助長され、またその場合、ガラスの耐アルカリ性も副
次的に改良される。しかし、ＺｒＯ₂ の含有量は、６重
量％、好ましくは５重量％を超えてはならない。さもな
いと、ガラスの失透傾向が増大するからである。望まし
い光学値を達成するために、８重量％以下、好ましくは
６重量％以下、特に好ましくは５重量％以下の含有量で
Ｎｂ₂ Ｏ₅ を添加してもよい。しかし、その使用により
原料混合物のコストは明らかに高くなるので、可能な限
り、最初に挙げた成分ＴｉＯ₂ とＺｒＯ₂ が優先して使
用される。ＴｉＯ₂ 、ＺｒＯ₂ 及びＮｂ₂ Ｏ₅ の含有量
の合計は２〜１０重量％の範囲内になければならない。
その理由は、これらの限界を上回る場合や下回る場合に
は、目的とする光学的性質がもはや得られなくなるから
である。

【００１０】光学的状態を変性するために、ガラスにさ
らに５重量％未満のＺｎＯを加えることもできる。ガラ
スにはさらに、最高５重量％までＡｌ₂ Ｏ₃ を添加する
ことができる。それにより、耐薬品性が向上し、失透傾
向が減少し、そして加工温度域は広がるのであって、こ
れらはガラスの機械的成形にとって極めて重要である。
また同時に、このガラスの比抵抗が低下する。

【００１１】ガラスの化学的及び加工技術的性質に課せ
られる高度な要求を満たすために、ガラスに先に挙げた
任意に選択できる成分の少なくとも２種を添加し、その
中の１種が少なくともアルカリ金属酸化物でない場合に
有利になる。特に有利なのは、追加成分であるこれらの
酸化物がＡｌ₂ Ｏ₃ 、Ｋ₂ Ｏ、Ｎｂ₂ Ｏ₅ 、ＺｒＯ₂ 及
びＺｎＯからなる群から選択され、合計で少なくとも５
重量％の量で含有される場合である。

【００１２】請求項１に記載の本発明に係るガラスの組
成範囲の中には、特に好ましいガラス組成範囲が２種あ
る。それは、諸成分がバランス良く組み合わされている
ことから非常に優れた溶解性及び加工性を有し、さらに
極めて高い耐薬品性を示すものであって、その点で傑出
したものである。その一つは、酸化物基準の重量％でＳ
ｉＯ₂ ：７３〜８１、Ａｌ₂ Ｏ₃ ：０〜１、Ｋ₂ Ｏ：４
〜１４、Ｎａ₂ Ｏ：６〜１４、ＴｉＯ₂ ：３〜７、Ｚｎ
Ｏ：０〜＜５の組成物であり、この場合にも、ガラスは
Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎａ及びＫの酸化物以外に少なくとも１種
類の別の酸化物を含んでいる場合に有利になる。他の一
つは、酸化物基準の重量％でＳｉＯ₂ ：７６〜８１、Ｂ
₂ Ｏ₃ ：０〜＜５、Ａｌ₂ Ｏ₃ ：１〜３、Ｎａ₂ Ｏ：８
〜１４、Ｎｂ₂ Ｏ₅ ：０．５〜６、ＴｉＯ₂ ：３〜７、
ＺｒＯ₂ ：０〜４で、Σ ＴｉＯ₂ ＋ＺｒＯ₂ ＋Ｎｂ₂
Ｏ₅ が３．５〜１０である組成物である。

【００１３】光学的状態を変性するために、ガラスに必
要に応じてさらに０〜６重量％の量のアルカリ土類金属
酸化物を添加することができ、より詳細には０〜６重量
％のＭｇＯ、０〜＜３重量％のＣａＯ、０〜６重量％の
ＳｒＯ及び０〜＜１重量％のＢａＯを添加することもで
きる。なお、この場合、溶解性と加工性は大きく変わる
ことはない。しかし、これらの諸成分とＺｎＯとの合計
量は、同様に６重量％を上回ってはならない。それぞれ
の場合に望まれる光学値を達成するために、ガラスにさ
らに０〜５重量％の量のＴａ₂ Ｏ₅ を添加することもで
きる。しかし、その場合には、ＴｉＯ₂ 、ＺｒＯ₂ 、Ｎ
ｂ₂ Ｏ₅ 及びＴａ₂ Ｏ₅ の含有量の合計は２〜１０重量
％、好ましくは３．５〜１０重量％の範囲内になければ
ならない。最後に、ガラスにはまた２重量％以下の同様
に高屈折性を付与するＷＯ₃ を添加することもできる。

【００１４】ガラスの清澄化のために、原料混合物には
それ自体公知の清澄剤を加えることができる。清澄剤と
してＡｓ₂ Ｏ₃ もフッ化物も使用せず、代りに例えば硫
酸塩、塩化物、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 又はＣｅＯ₂ を使用すれば
（これら代替品はガラスの品質を損なうことなく使用で
きる）、本発明による無鉛ガラスはさらにヒ素やフッ素
を含まないものになる。

【００１５】以上のような組成を有するため、本発明に
係る無鉛クラウンフリントガラスは、１．５０〜１．５
５の屈折率ｎ_d 及び５０〜５５のアッベ数ν_d を有し、
充分な失透安定性を有すると共に、良好な溶解性及び加
工性を示すので経済的な生産が可能となる。環境に対し
て有害な影響を及ぼすと考えられる鉛酸化物を含有せ
ず、さらに請求項９に記載のようにヒ素酸化物やフッ化
物も含有しないようにすることにより、環境保護の観点
から極めて有意義な発明と言える。

【００１６】

【実施例】以下、実施例を示して本発明について具体的
に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるもので
ないことはもとよりである。

【００１７】実施例１〜７本発明によるガラスの７種類の実施例は通常の原材料か
ら溶融製造したものである。表１にそれらの組成（酸化
物としての重量％）並びに屈折率ｎ_d 及びアッベ数ν_d
を示す。

【表１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化物基準で以下の組成ＳｉＯ₂ ＞７０〜８１重量％、Ｂ₂ Ｏ₃ ０〜＜５重量％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ０〜５重量％、Ｎａ₂ Ｏ６〜１５重量％、Ｋ₂ Ｏ０〜１５重量％、Ｌｉ₂ Ｏ０〜３重量％、Ｃｓ₂ Ｏ０〜５重量％、Ｎｂ₂ Ｏ₅ ０〜８重量％、ＴｉＯ₂ ２〜８重量％、ＺｎＯ０〜＜５重量％、ＺｒＯ₂ ０〜６重量％、 Σ Ｌｉ₂ Ｏ＋Ｎａ₂ Ｏ＋Ｋ₂ Ｏ＋Ｃｓ₂ Ｏ８〜３０重量％、 Σ ＴｉＯ₂ ＋ＺｒＯ₂ ＋Ｎｂ₂ Ｏ₅ ２〜１０重量％、を有し、場合により通常の量の清澄剤を含有することを
特徴とする１．５０〜１．５５の屈折率ｎ_d 及び５０〜
５５のアッベ数ν_d を有する無鉛クラウンフリントガラ
ス。
【請求項２】Ｓｉ、Ｔｉ及びＮａの酸化物以外に少な
くとも２種類の他の酸化物を含有し、その中の少なくと
も１種類がアルカリ金属酸化物でないことを特徴とする
請求項１に記載のガラス。
【請求項３】他の酸化物がＡｌ₂ Ｏ₃ 、Ｋ₂ Ｏ、Ｎｂ
₂ Ｏ₅ 、ＺｒＯ₂ 及びＺｎＯからなる群から選ばれ、そ
れらが合計量で少なくとも５重量％の量で含有されてい
ることを特徴とする請求項２に記載のガラス。
【請求項４】酸化物基準で以下の組成ＳｉＯ₂ ７３〜８１重量％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ０〜１重量％、Ｎａ₂ Ｏ６〜１４重量％、Ｋ₂ Ｏ４〜１４重量％、ＴｉＯ₂ ３〜７重量％、ＺｎＯ０〜＜５重量％を有し、場合により通常の量の清澄剤を含有することを
特徴とする請求項１に記載のガラス。
【請求項５】Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎａ及びＫの酸化物以外に
少なくとも１種類の他の酸化物を含有することを特徴と
する請求項４に記載のガラス。
【請求項６】酸化物基準で以下の成分Ｎｂ₂ Ｏ₅ ０〜６重量％、ＺｒＯ₂ ０〜５重量％、ＭｇＯ０〜６重量％、ＣａＯ０〜＜３重量％、ＳｒＯ０〜６重量％、ＢａＯ０〜＜１重量％、Ｔａ₂ Ｏ₅ ０〜５重量％、ＷＯ₃ ０〜２重量％を含み、 Σ ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ０〜６重量％、 Σ ＴｉＯ₂ ＋ＺｒＯ₂ ＋Ｎｂ₂ Ｏ₅ ＋Ｔａ₂ Ｏ₅ ２〜１０重量％であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項
に記載のガラス。
【請求項７】酸化物基準で以下の組成ＳｉＯ₂ ７６〜８１重量％、Ｂ₂ Ｏ₃ ０〜＜５重量％、Ａｌ₂ Ｏ₃ １〜３重量％、Ｎａ₂ Ｏ８〜１４重量％、Ｎｂ₂ Ｏ₅ ０．５〜６重量％、ＴｉＯ₂ ３〜７重量％、ＺｒＯ₂ ０〜４重量％、 Σ ＴｉＯ₂ ＋ＺｒＯ₂ ＋Ｎｂ₂ Ｏ₅ ３．５〜１０重量％を有し、場合により通常の量の清澄剤を含有することを
特徴とする請求項１に記載のガラス。
【請求項８】さらに酸化物基準で以下の成分ＭｇＯ０〜６重量％、ＣａＯ０〜＜３重量％、ＳｒＯ０〜６重量％、ＢａＯ０〜＜１重量％、ＺｎＯ０〜＜５重量％、Ｔａ₂ Ｏ₅ ０〜５重量％、ＷＯ₃ ０〜２重量％を含み、 Σ ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ０〜６重量％、 Σ ＴｉＯ₂ ＋ＺｒＯ₂ ＋Ｎｂ₂ Ｏ₅ ＋Ｔａ₂ Ｏ₅ ３．５〜１０重量％、であることを特徴とする請求項７に記載のガラス。
【請求項９】不可避的不純物を除いてヒ素酸化物及び
フッ化物を含有しないことを特徴とする請求項１乃至８
のいずれか一項に記載のガラス。