JPH10139473A - 無鉛光学軽量フリント乃至極軽量フリントガラス - Google Patents

無鉛光学軽量フリント乃至極軽量フリントガラス

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JPH10139473A JP30333297A JP30333297A JPH10139473A JP H10139473 A JPH10139473 A JP H10139473A JP 30333297 A JP30333297 A JP 30333297A JP 30333297 A JP30333297 A JP 30333297A JP H10139473 A JPH10139473 A JP H10139473A
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    • C03C3/00Glass compositions
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    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
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    • C03C3/115Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen containing fluorine containing boron
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 顕著な結晶化安定性及び非常に良好な耐薬品
性を示し、1.52〜1.57の屈折率nd 及び43〜
52のアッベ数νd を有する無鉛軽量フリント乃至極軽
量フリントガラスを提供する。 【解決手段】 ガラスは、酸化物基準で以下の組成を有
する;SiO2 :48〜55重量%、B23 :7〜9
重量%、K2 O:18〜20重量%、Al23:7〜
9重量%、La23 :0.1〜2重量%、ZrO2
0〜1重量%、ΣLa23 +ZrO2 :0.5〜2重
量%、TiO2 :5.5〜12重量%、F- :1.5〜
6重量%、(Al23 +La23 )/(TiO2
ZrO2 )=0.73〜1.15。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、1.52〜1.5
7の屈折率nd 及び43〜52のアッベ数νd を有する
無鉛光学軽量フリント乃至極軽量フリントガラスに関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、ガラス成分PbO及びAs23
は環境汚染物として論議の的となっているため、消費製
品や光学機器の製造業者の中には、PbOを含有せず、
さらにまたAs23 を含有しないガラスのみの使用に
転換しようとする者が出ている。従って、特定の光学的
性質を有するそのようなガラスが市場で入手可能となら
ねばならない。しかし、軽量ガラス部材、即ち低密度の
ガラスの製造のためには、PbOを配合することが望ま
れる。単に、酸化鉛を1つ又はそれ以上の成分で置換す
るだけでは、光学的性質及びガラス技術上の性質はPb
Oの影響を受けるため、一般に、そのような所望の性質
を再現することは困難である。従って、それに代って、
ガラス組成についての新たな開発もしくは広範囲な変更
が必要となる。
【0003】種々の仕様が特許文献に既に示されてお
り、記載された光学値を有する種々の無鉛ガラスが開示
されている。しかしながら、これらのガラスは著しい欠
点を有する。そのため、特開平1−133956号に
は、PbOが任意成分のSiO2 −Al23 −M2
−F- ガラス系に属する光学繊維ガラスが記載されてい
る。充分な結晶化安定性を得るためにはガラスは高いA
23 含量が必要であるが、これによって可融性が低
下する。可融性を改善するために、25モル%までLi
2 Oを含有できるが、そのような高いLi2 O含量で
は、逆に結晶化安定性が低下してしまう。
【0004】特開平6−107425号に記載のガラス
は、その光学値が広範囲にわたって変化し、またBaO
を含有している。時には高いB23 含量と共にまたM
2 O含量により、化学的に不安定で結晶化不安定性のガ
ラスが得られるであろうが、これは25重量%以下のN
25 を用いることによって補償できる。しかしなが
ら、この高価な成分により混合物の価格、従って製造コ
ストが著しく増大する。ヨーロッパ特許明細書EP O
645 349B1号に記載のガラスもNb25
含有している。これらはB23 を含有していない。ガ
ラスの可融性を改善するために、これらが40重量%以
下のアルカリ金属酸化物を含有し、F-含量が8重量%
以下の場合、ガラスは低い結晶化安定性と不充分な耐薬
品性を有する結果となる。
【0005】ドイツ特許明細書DE 973 350号
のガラスはSiO2 −M2 O−Fガラス系に属する。こ
れらのガラスはLa23 もZrO2 も含有していな
い。PbOは任意成分である。これらのガラスもまた広
範囲の光学値を示す。前記値ではガラスは高いF- 含量
を有する。それらの組成のため、ガラスは良好な化学的
安定性を示さず、特に充分な耐酸性及び耐アルカリ性を
示さないであろう。これらはまた凝離し易くなり(不透
明度)、失透上限で好ましくない粘度曲線を示すように
なる。特開平6−92674号にはSiO2 −M2 O−
25 ガラス系の光学ガラスが記載されている。アル
カリ金属酸化物としてNa2 O(少なくとも12.5重
量%)が存在しなければならない。高いM2 O含量及び
25 含量(15重量%まで)のため、これらのガラ
スもまた充分な結晶化安定性を有さず、また低い耐薬品
性を示すであろう。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低密
度(ρ≦2.60g/cm3 )で、良好な溶融及び加工
特性を有し、また非常に良好な結晶化安定性と、比較的
大きな溶解装置、例えば光学タンクでの製造を可能とす
る粘度、即ち失透上限で1,000dPas以上の粘度
を示す、1.52〜1.57の屈折率nd 及び43〜5
2のアッベ数νdを有する無鉛軽量フリントもしくは極
軽量フリントガラスを提供することにある。さらに、ガ
ラスは良好な耐薬品性を有するべきであり、これはその
後のさらに研削、研磨等の加工にとって非常に重要であ
り、また低コストで製造できるものでなければならな
い。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の基本的態様によれば、酸化物基準で以下の
組成 SiO2 48〜55重量%、B23 7〜9重量%、 K2 O 18〜20重量%、Al23 7〜9重量%、 La23 0.1〜2重量%、ZrO2 0〜1重量%、 ΣLa23 +ZrO2 0.5〜2重量%、 TiO2 5.5〜12重量%、F- 1.5〜6重量%、 (Al23 +La23 )/(TiO2 +ZrO2
0.73〜1.15を有し、必要に応じて慣用量の清
澄剤を含有することを特徴とする1.52〜1.57の
屈折率nd 及び43〜52のアッベ数νd を有する無鉛
光学軽量フリント乃至極軽量フリントガラスが提供され
る。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明のガラスは、48〜55重
量%のガラス形成剤SiO2 を含有する。SiO2 含量
が上記範囲より低い場合、結晶化傾向が増大し、耐薬品
性が低下し、逆に高い場合、ガラスは溶融困難となる。
好適な範囲は50〜52重量%である。B23 もまた
ガラス形成剤として7〜9重量%の含量で存在する。上
記最小限の含量はガラスの可融性を改善し、フッ化物の
蒸発を最小限に抑えるために必要である。上記最大限の
含量は、それを超えると耐加水分解性が低下するため超
えるべきではない。最大限8重量%の含量とすることが
好ましい。
【0009】ガラスは7〜9重量%のAl23 を含有
する。この成分を上記最小限以上含有することによって
結晶化安定性と耐薬品性が改善される。上記範囲を超え
る含量では、ガラスの粘度が著しく増大する。最大含量
は8.5重量%に抑えることが好ましい。溶融特性を改
善し、良好な透過性を得るため、ガラスは18〜20重
量%、好ましくは19〜20重量%のK2 Oを含有す
る。
【0010】所望の光学値を得、高い耐薬品性を達成す
るために、ガラスは0.1〜2重量%のLa23 を含
有する。La23 含量が上記範囲を超えて高くなる
と、所望の光学特性が得られず、混合物の価格も不必要
に高くなる。ZrO2 もまた光学値に対して大きな影響
を及ぼす。この酸化物は、その含量が高くなれば屈折率
が著しく増大するので、1重量%以下の量とすべきであ
る。La23 とZrO2 の合計量は0.5〜2重量%
であることが望ましい。何故ならば、この範囲外では個
々の酸化物について説明した不利益が生ずるからであ
る。特に好ましい態様においては、これら2つの酸化物
の合計量は0.6〜1.4重量%である。
【0011】これらのガラスがかなり高いK2 O含量に
も拘らず非常に良好な結晶化安定性を示すという事実
は、Al23 とLa23 のB23 に対するバラン
スのとれた比率のためである。本発明の好適な態様にお
いては、(Al23 +La23 )/B23 の重量
比は1より大きいことが望ましい。その場合、SiO2
含量が少なくとも49重量%であれば充分なガラス形成
酸化物が存在することが見い出された。所定の光学値を
得るために、ガラスは追加成分としてTiO2 を5.5
〜12重量%の含量で含有する。上記範囲よりも低い含
量では耐薬品性が低下し、高い含量では透過性が減少す
る。8〜11重量%の含量が好ましい。
【0012】前記絶対量に加えて、本発明に係るガラス
の顕著な耐薬品性に対する決定的なファクターは、Ti
2 及びZrO2 に対するAl23 及びLa23
特定の比率((Al23 +La23 )/(TiO2
+ZrO2 ))である。これは0.73〜1.15の範
囲内にあるべきである。この重量比が0.73未満の場
合、耐薬品性、特に耐酸性及び耐アルカリ性が低下す
る。逆に1.15を超えると、可融性が低下する。K2
O及びB23 の含量を上げることによってこれを補償
することは可能ではあるが、それによって逆に結晶化安
定性が損われる。さらに、その場合、他の不利益と関連
するため所望の光学値、特に所望のアッベ数に調整する
ことが非常に難しくなる。特に好適な態様においては、
(Al23 +La23 )/(TiO2 +ZrO2
重量比は0.77〜1.10の範囲にある。
【0013】さらに、ガラスは1.5〜6重量%、好ま
しくは2〜5.5重量%のフッ化物イオンを含有する。
これにより、非常に良好な「内部」ガラス品質(泡や筋
がないという点に関して)及び400〜1,600nm
の波長範囲で80%以上の非常に良好な光透過率τ25mm
(即ち、25mmの試料厚さで)が達成される。6重量
%のF- 最大含量を超えると、凝離を生じ、従ってガラ
スが不透明になる。
【0014】全ての成分が所定の好適な組成範囲内にあ
るガラスは、1.52〜1.55の屈折率及び45〜5
0のアッベ数を有する極軽量フリントガラスとなる。ガ
ラス品質をさらに改善するために、それ自体公知の1つ
又はそれ以上の清澄剤を、ガラスを清澄化するために混
合物に通常の量で添加することができる。As23
はなく、それに代ってガラス品質を損うことなく加える
ことができる例えばSb23 が用いられれば、その場
合、本発明に係る無鉛ガラスはさらにヒ素フリーでもあ
る。本発明のさらに好適な態様においては、ガラスは以
下の清澄剤:Sb23 +Cl- 0.1〜0.5重量
%、但し、Sb23 は0〜0.5重量%でCl-は0
〜0.5重量、を含有する。
【0015】
【発明の効果】本発明に係るガラス組成物の範囲は、か
くして所定の光学的性質を有する無鉛軽量フリント及び
/又は極軽量フリントガラスのグループを製造可能とす
る。従来の軽量フリント乃至極軽量フリントガラスに比
べて、低密度(ρ≦2.6g/cm3 )と以下の特性に
より識別される:ガラスは非常に良好な耐薬品性及び顕
著な結晶化安定性、非常に高い「内部」ガラス品質、高
い転移温度、及び400〜1,600nmの波長範囲に
おける非常に良好な光透過率を示す。さらに、とりわけ
高価なNb25 成分を削除できるので低コストで製造
できる。さらに有利な点は、本発明のガラスはPbOを
含有しないだけでなく、好適な態様においてはAs2
3 も含有しないことにある。
【0016】
【実施例】以下、実施例を示して本発明についてさらに
具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定されな
いことはもとよりである。 実施例1〜7 好適な組成範囲内にある本発明の7つの実施例のガラス
を慣用の原料から溶融した。溶融の一例(実施例7)を
表1に示す。
【表1】 この溶融例により得られたガラスの特性は、下記表2の
実施例7に示されている。
【0017】各ガラスの組成(酸化物基準の重量%表
示)及び部分的な例として基本的な特性を表2に示す。
本発明のガラスは以下のようにして製造した。すなわ
ち、酸化物及びフッ化物用の原料、好ましくは炭酸塩、
硝酸塩及びフッ化物を計量し、1つ又はそれ以上の清澄
剤、例えばSb23 を加えてよく攪拌した。ガラス混
合物を連続溶解装置中で約1,250〜1,300℃で
溶融し、次いで清澄化し、充分に均質化した。ガラスは
1,200℃で注型し、550℃で冷却炉中に置き、室
温まで冷却し、ストレス・フリーの状態とした。
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウヴェ、コルベルク ドイツ連邦共和国、55252 マインツ、フ レッセルヴェーク 1 (72)発明者 アルヴィン、ヴァイツェル ドイツ連邦共和国、55120 マインツ、ヴ ェストリング 283

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物基準で以下の組成 SiO2 48〜55重量%、B23 7〜9重量%、 K2 O 18〜20重量%、Al23 7〜9重量%、 La23 0.1〜2重量%、ZrO2 0〜1重量%、 ΣLa23 +ZrO2 0.5〜2重量%、 TiO2 5.5〜12重量%、F- 1.5〜6重量%、 (Al23 +La23 )/(TiO2 +ZrO2
    0.73〜1.15を有し、必要に応じて慣用量の清
    澄剤を含有することを特徴とする1.52〜1.57の
    屈折率nd 及び43〜52のアッベ数νd を有する無鉛
    光学軽量フリント乃至極軽量フリントガラス。
  2. 【請求項2】 重量比(Al23 +La23 )/B
    23 が1より大きく、かつSiO2 含量が49重量%
    以上であることを特徴とする請求項1に記載の無鉛光学
    軽量フリント乃至極軽量フリントガラス。
  3. 【請求項3】 酸化物基準で以下の組成 SiO2 50〜52重量%、B23 7〜8重量%、 K2 O 19〜20重量%、Al23 7〜8.5重量%、 La23 0.1〜2重量%、ZrO2 0〜1重量%、 ΣLa23 +ZrO2 0.5〜2重量%、 TiO2 8〜11重量%、F- 2〜5.5重量%、 (Al23 +La23 )/(TiO2 +ZrO2
    0.73〜1.15を有し、必要に応じて慣用量の清
    澄剤を含有し、1.52〜1.55の屈折率nd 及び4
    5〜50のアッベ数νd を有することを特徴とする請求
    項1又は2に記載の無鉛光学極軽量フリントガラス。
  4. 【請求項4】 La23 +ZrO2 の合計量が0.6
    〜1.4重量%であることを特徴とする請求項1乃至3
    のいずれか一項に記載の無鉛光学軽量フリント乃至極軽
    量フリントガラス。
  5. 【請求項5】 重量比(Al23 +La23 )/
    (TiO2 +ZrO2)が0.77〜1.10であるこ
    とを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の
    無鉛光学軽量フリント乃至極軽量フリントガラス。
  6. 【請求項6】 清澄剤としてSb23 を0〜0.5重
    量%、Cl- を0〜0.5重量%、Sb23 +Cl-
    0.1〜0.5重量%の合計量で含有することを特徴
    とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の無鉛光学
    軽量フリント乃至極軽量フリントガラス。
  7. 【請求項7】 不可避不純物を除きヒ素酸化物を含有し
    ないことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に
    記載の無鉛光学軽量フリント乃至極軽量フリントガラ
    ス。
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