JPS605037A - 光学ガラス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、基本的に５ｉＯｚ−ＴｉＯ２−Ｚｒ０２−Ｎ
ｂｚＯｓ−ＢａＯ−ＰｂＯ−Ｎａｚｏ系の組成であって
、屈折率（ｆＬｄ）；１．７０〜１．８５、アツベ数（
νｄ）；２０〜３３の範囲の光〜学恒数を示し、耐失透
性、化学的耐久性および原料経済性に優れ、かつ後工程
で化学強化特性を付与することができる新規な光学ガラ
スに関する。

従来から、眼鏡レンズ用ガラスとして屈折率的１．５２
のものが知られているが、このガラスは、比較的低屈折
性であるため高いジオプトリー値の正そのうえ収差も大
きくなるので、レンズ装用者に使用上および美容上の不
利を及ぼすものである。

そこで、これらの欠点を除くため、ガラスの屈折率を向
上する試みが種々なされている。たとえば特開昭４９−
８７７１８号公報（ＵＳＰ　、　３，８８８，０９３号
公報に該当）には、屈折率１．７０〜１．７２を与える
５ｉ０２−　Ｂ２０３−　Ｔｉ０２−　Ｚｒ０２−　Ｎ
ａ、、０系のガラスが開示されており、また特開昭５４
７１８１８２０号公報　（口ＳＰ　、　４，２１３，７
８７号公報に該当）には、屈折率１．７３〜１．８１を
与える５ｉ０２−　Ｔｉ０２−　ＺｒＯ□−Ｎｂ２ｏ５
−ＢａＯ−Ｌｉ２Ｏ系のガラスが開示されている。しか
しながら、これらの系のガラスは、いずれも後工程で化
学強化特性を伺与し得るものであるが、限定された狭い
組成範囲内でのみ安定性を維持しつつ化学強化可能であ
る関係上、いずれも屈折率は極めて狭い範囲に限定され
るものである。このため、これらの系のガラスでは、必
要に応じて任意に他の光学性能条件を選択し、化学強化
された眼鏡レンズ、あるいはカメラレンズ等に用いる光
学カラスとして、自由に使用することができない。さら
に、後者の系の場合は、ガラス原料のコストを殆んど一
義的に左右するほど高価なＮｂｚＯｓ成分をガラスの結
晶化安定性と光学条件の調整のため極めて多量に使用し
なければならない不利がある。

また、屈折率が高い性能域にまで及ぶガラスとして、特
開昭５２−４５６１８号公報には、屈折率１．５５〜１
．９０を与える５ｉ０２−　Ｔｉ０２−　Ｚｒ０２−　
ＢａＯ−Ｒ２０（Ｒはアルカリ金属元素）系のガラスが
開示されており、このガラスも化学強化が可能である。

しかしこの系のガラスは、上記の系のガラスとは反対に
、屈折率の選択域が広いけれども、屈折率が約１．７０
以上の高屈折率ガラスを得る場合、ＴｉＯ２とＺｒＯ２
を共に極めて多量に含有させなければならないため、ガ
ラスの溶融均質化が困難となり、またプレス成形工程で
著しい失透傾向を示し、着色性も強いものである。

さらに、高屈折性ガラスとして、屈折率１．７５〜１．
８５、アラへ数２３〜２８の比較的広範囲の光学恒数を
示す５ｉ０２−　ＴｉＯ２−Ｚｒ０２−　Ｎｂ２０５−
　ＢａＯ−Ｎａ２Ｏ−に２０−　ＡＳ２０３／Ｆ系のガ
ラスが本出願人による特開昭５５−１２１３５４９号公
報において開示されているが、このガラスは化学強化処
理工程で強化効果を十分に発揮できないため、カメラレ
ンズ用ガラスとして用いることができても強化特性を具
えた眼鏡レンズ用ガラスとして用いるには不利である。

これは、このガラスが、一定水準の良好な耐失透性を維
持するためにはＮａ２０に対するに２ｏの酸化物換算重
量比は、比較的大きいことが実際上必要であり、したが
って、ガラスの転移点以下の温度でガラス中のアルカリ
金属イオンをこれよりイオン半径の大きな溶融塩中のア
ルカリ金属イオンで交換する一般的な化学強化工程にお
いて、強化効果を増すためにアルカリ酸化物成分の種類
や含有量を任意に変更できないからである。しかも、こ
のガラスは上記のようにアルカリ酸化物成分の含有比を
調整しても、耐失透性の点で必ずしも十分満足し得るも
のではない。

本発明の目的は、上記従来のガラスにみられる諸欠点を
総合的に解消し、広範な高屈折高分散性を有し、溶融性
、耐失透性、化学的耐久性および原料経済性に優れ、か
つ後工程において十分な化学強化効果をも与え得る新規
なガラス組成系を提供することにある。

本発明者は、上記の目的を達成するため鋭意試験研究を
重ねた結果、意外にも比較的多量のＴｉＯを含有すル５
ｉＯｚ−Ｔｉ０２−　Ｚｒ０２−　Ｎｂ２０５−　Ｂａ
Ｏ−Ｒ２０（Ｒはアルカリ金属元素）系ガラス番く特定
範囲量のＰｂＯを必須成分として積極的に添加すること
によって、ガラスの耐失透性を向上させつつ、Ｒ２０成
分中のに２０成分を不必要化するとともにＮａ　２０に
よるＲ２０成分の含有量の増大化が可能となり、　−こ
れによって化学強化効果の一層の向上を図ると。

とができ、しかも耐失透性の向上にあたり、ＮｂｚＯｓ
成分の含有量が高含有域に限定されないことをみいだす
ことができた。また、上記ガラスの耐失透性と化学強化
効果の向上にあたり、ＰｂＯとＺｒＯ２の両成分の共存
関係はとくに重要であることも知った。本発明は、上記
知見に基づいて、完成したものである。

」二記の目的を達成するための本発明にかかる光学ガラ
スの組成の特徴は、 重量％で、５ｉ０２１５〜３５％、 Ｔｉ０ｚ　１８〜３６％、 Ｚｒ０２０−５〜９　％、 Ｎｂ２Ｏ５１〜２５％、 Ｂａ０　５〜２５％、 ＰｂＯＯ，５〜　１５　％、 Ｎａ２（３Ｂ　〜　２０　％、 Ｌｉ２Ｏ０〜　３％、 Ｋ２Ｏ０〜　４％、 ただし、Ｎａ２Ｏ／　（Ｌｉ２０＋ＫｚＯ）　＞４、Ｍ
ｇＯ＋　ＣａＯ＋　ＳｒＯ＋Ｚｎ０　０〜１０％、Ａｌ
２Ｏ３Ｑ　〜　５％ およびＡｓ２Ｏ３＋５ｂ２０３０〜１％を含有し、かつ
、屈折率（ｒＬｄ）；　１．７０〜１．９５、アツベ数
（νｄ）；２０〜３３の範囲の光学恒数を有し、そのう
え、後工程において実用的な化学強化特性を付与可能と
したところにある。

すなわち、本発明の光学ガラスは、前記従来のガラスと
異なり、特定範囲量のＰｂＯ１比較的多量のＴｉＯ２、
比較的多量であってしかもＲ２Ｏ成分中高比率のＮａｚ
Ｏ、および少量域に及ぶ範囲量のＮｂ２Ｏ５を含有する
５ｉ０２−　Ｔｉ０２−ＺｒＯ２−Ｎｂ２０５−ＢａＯ
−ＰｂＯ−Ｎａ２０　系のガラスであって、広範な光学
恒数を維持させつつ耐失透性と化学強化特性とを改善し
たことを特徴としている。

本発明の光学ガラスの組成範囲を上記のように限定した
理由は、つぎのとおりである。

すなわち、５ｉ０２成分は、本発明のガラスにおける主
要なガラス形成酸化物成分であるが、その量が１５％よ
り少ないとガラスの耐失透性、化学的耐久性および化学
強化効果が損なわれ、また３５％よ、り多いとガラスの
溶融性が悪化するうえ目標とする高屈折性を得がたくな
る。

ＴｉＯ２成分は、ガラスの屈折率、分散および化学的耐
久性を高める効果があるが、その量が１６％より少ない
とこれらの諸効果を得がたくなり、またその量が３６％
を超えるとガラスは失透傾向と強い着色性を示すように
なる。Ｚｒ０ｚ成分は、ＰｂＯ成分との共存下でガラス
の耐失透性と化学強化度を大きくし、また屈折率と化学
的耐久性を向上する効果があるが、その量が０．５％よ
り少ないとこれらの効果が有効に現われず、またその量
が８％より多いとガラスは失透しやすくなる。ＮｂｚＯ
ｓ成分は、ガラスの屈折率と分散値を高める効果がある
が、その量が１％より少ないとこれらの効果が顕著でな
い。また、Ｎｂ２Ｏ５成分の量が、２５％を超えるとガ
ラスは失透傾向を示すようになるが、本発明のガラスに
おいては、原料経済性の点から少量にすることが可能で
あるので、１７％程度以下にとどめるのが好ましい。

ＢａＯ成分は、ガラス溶融の際、ＴｉＯ□、ＺｒＯ□お
よびＮｂｚＯｓの原料成分のガラス中への溶融を促進し
、またガラスの失透傾向を小さくする効果があるが、そ
の量が５〜２５％の範囲より少ないとそれらの効果が顕
著でなく、またこの範囲を超えるとガラスの耐失透性や
化学的耐久性が悪化する。

ＰｂＯ成分は、」二記Ｂａｎ　成分と同様ＴｉＯ２、Ｚ
ｎＯ２およびＮｂ２Ｏ５の原料成分のガラス中への溶融
を促進するが、とくにＺｒ０ｚ成分との共存下でガラス
の耐失透性を一段と向上させるうえ、次に述べるＮａ２
ＯによるＲ２Ｏ成分含有量の増大化が可能となり、その
結果化学強化の度合を著しく増大させることが出来るの
で、本発明のガラスにおいて、重要な成分である。Ｐｂ
Ｏ成分の量が、０．５％より少ないとこれらの効果が顕
著でなく、また１５％を超えるとガラスの化学的耐久性
が低下し、着色が増大する。Ｎａ２Ｏ成分は、上述のと
おり本発明のガラスにおいて、ＰｂＯの導入によってＲ
２Ｏ成分のなかでもガラスに多量に含有させ得ることが
みいだされた唯一の成分であり、ガラスの耐失透性を意
外に向上させるとともに化学強化工程において大き−な
強化効果をガラスに与えることができ、そのうえ溶融の
際ガラスの均質化を促進するので、重要な成分である。

しかし、ＮａｚＯ成分の量が、６％より少ないとこれら
の効果が顕著でなく、また２０％より多いとガラスの化
学的耐久性が悪くなる。

Ｌｉ２Ｏおよびに２０成分は、ガラスの溶融均質化を促
進するが、いずれも本発明のガラスを失透しやすくし、
化学強化の効果を小さくするので、その量はそれぞれ３
％および４％以内にとどめる。そして、本発明のガラス
において、耐失透性と化学強化効果を増大するため、Ｌ
ｉ２Ｏおよびに２０両成分の合計に対するＮａｚＯ成分
の重量比は、４を超えていることが必要である。

ＭｇＯ、ＣａＯ，５ｉｒＯおよびＺｎＯの各成分は、い
ずれもガラスの耐失透性改善効果がとくに認められない
が、光学恒数の調整のため、ガラスに失透傾向を生じな
い程度、すなわち、これらの一種または二種以上の成分
の合計を１０％まで、必要に応じ、添加することができ
る。Ａｌ２Ｏ３成分は、ガラスの化学的耐久性と耐失透
性向上のため任意に添加し得るが、ガラスの溶融性や屈
折率を低下させないため、その量は５％以内にとどめる
。また、ガラス溶融の際の脱泡清澄剤として、ＡＳ２０
３および５ｂ２０３の一種または二種の成分の合計を１
％まで任意に添加できる。

なお、本発明のガラスに上記以外の成分、例えば、５ｎ
Ｏｚ、ＢｉｚＯ３，ＷＯ３および上記金属酸化物成分の
金属元素の弗化物等を合計で３％程度まで、必要に応じ
、添加してもさしつかえない。

つぎに、本発明の光学ガラスの実施組成例（ＮＤｌ−Ｎ
Ｏ２１）をこれらのガラスの屈折率０’Ｌｄ）アツベ数
（νｄ）、失透析出温度（ＴＤ−Ｐ　（’Ｃ）、ＴＤ−
Ｍ（°Ｃ））およびイオン交換強化処理によりカラスに
生じた圧縮歪層の厚さく　ＤＯＬ　（＃Ｌ）　）ととも
に表−１に示す。

表−１−において、失透析出温度；　ＴＤ−Ｐ　（’Ｏ
）は、２０Ｘ　２０Ｘ　１０ｍｍの試料を温度傾斜炉で
加熱昇温し、３０分間一定温度に保持した後冷却して、
顕微鏡観察し、失透の確認された下限温度を示している
。また、ＴＤ−Ｍ　（’０）は、約１０メツシユに破砕
”した粉末試料を白金板の小穴上に載置し、これをＩ４
００°Ｃに加熱溶融した状態で温度傾斜炉に挿入し、こ
こで３０分間保持した後冷却し、顕微鏡観察して、失透
の確認された上限温度を示している。

なお、ＴＯ−Ｐの値が高いほど、またＴ［ｌ−Ｈの値が
低いほどガラスの耐失透性が良いことを示している。

圧縮歪層の厚さ、ＤＯＬ（ル）は、研磨した板状試料を
それぞれガラスの転移点より２０°Ｃ低い温度に保持し
たＫＮＯ３の溶融塩中に１６時間浸漬した後、ガラス中
のＮａイオンと溶融塩中のにイオンとの交換によりガラ
ス表面部に生じた圧縮歪層の測定結果を示している。こ
の全層厚の測定値が大きいほどガラス表面のクランクの
成長による破壊を防止するので、強化効果が大きいこと
を示している。

表−２（単位；重量パーセント） 表−２は、比較参考組成例として前記先行技術（特開昭
５５−１２６５４９号公報）の組成例を表−１の場合と
同様の測定結果とともに示したものである。

表−１にみられるとおり、本発明の実施組成例のガラス
は、いずれも）−Ｌｄが１．７０〜１．９５、νｄが２
０〜３０の範囲の光学恒数を示し、参考例のガラスよ−
りも広い光学性能域を有している。

また、本発明の実施組成例のガラスは、光学恒数の範囲
別にＴＤ−ＰおよびＴＤ−Ｍの値の範囲を参考例のガラ
スと比べて示すと表−３のとおりであって、耐失透性の
改善効果が明らかである。

さらに、本発明の実施組成例のガラスは、ＤＯＬの値が
、いずれも４５〜１００　＃の範囲にあり、参考例のガ
ラスの場合が２０〜３０川であるのに比べ一段と優れた
化学強化効果を示している。

なお、これらの実施例のガラスは、表記していないが比
重がいずれも約３．２〜３．８の間にあり比較的軽量で
あるからこの点でも眼鏡レンズ用等の素材として適して
いる。

上記実施組成例のガラスは、いずれも光学ガラス等の製
造に通常用いられている酸化物、炭酸塩および硝耐塩等
の原料を用いて秤量混合し、これを白金坩堝等に投入し
て１３００−１４５０°Ｃで約１〜５時間溶融し、攪拌
清澄した後降温して、所望形状に成形し、徐冷すること
によって容易に得ることができる。

上述のとおり、本発明によるＳｊＯ−ＴｉＯ−ＺｒＯｚ
−ＮｂｚＯｓ−ＢａＯ−ＰｂＯ−ＮａｚＯ系の光学ガラ
スは、屈折率（ｎｄ）が１．７０〜１．９５、アンへ数
（νｄ）が２０〜３３の広い光学恒数を有し、化学的耐
久性に優れ、しかも、従来のガラスに比べて優れた耐失
透性を示すとともに後工程で改善された化学強化特性を
付与することができる。

また、本発明の組成系の光学ガラスは、化学強化特性付
与可能な高屈折性ガラスでありながら、原料経済性の点
でも改善を図り得る有利性があり、上述の優れた耐失透
性とあいまって大量生産、−に適合するものであり、カ
メラレンズ用ガラスや化学強化を要求される眼鏡レンズ
用ガラス等光学性能の選択域の広い多目的用途の光学ガ
ラスとして供し得るので、産業上有用である。

特許出願人 株式会社　小原光学硝子製造所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量％で、　５ｉ（ｈ　１５〜３５　％、Ｔｉ０２
   １ｆｔ〜３８　％、 Ｚｒ８□　０．５〜９　％、 Ｎｂ２Ｏ５１〜２５　％、 Ｂａ０　５〜２５　％、 Ｐｂ０　０．５〜１５　％、 Ｎａｚｏ　６ｔ〜２０　％、 Ｌｉ２Ｏ０〜３　％、 Ｋ２Ｏ０〜４　％、 ただし、Ｎａ２Ｏ／　（Ｌｉ２Ｏ＋　Ｋ２Ｏ）　＞４Ｍ
   ｇ０　＋ＧａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯＯ〜１０　％、Ａｌ２
   ０３０〜５　％ および　Ａｇ２Ｏ３＋　５ｂ２０３　０〜１　％を含有
   する組成であって、屈折率（７Ｌｄ）　；　１．７０〜
   １．８５、アツベ数（νｄ）；２０〜３３の範囲の光学
   恒数を有し、かつ、化学強化特性付与可能であることを
   特徴とする光学ガラス。