JPS6159254B2 - - Google Patents
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- JPS6159254B2 JPS6159254B2 JP2875879A JP2875879A JPS6159254B2 JP S6159254 B2 JPS6159254 B2 JP S6159254B2 JP 2875879 A JP2875879 A JP 2875879A JP 2875879 A JP2875879 A JP 2875879A JP S6159254 B2 JPS6159254 B2 JP S6159254B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
- C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
- C03C3/068—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron containing rare earths
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- Glass Compositions (AREA)
Description
本発明は、基本的にB2O3−La2O3−ZnO−ZrO2
−TiO2−SrOおよび／またはBaO系からなり、屈
折率（Nd）＝1.77〜1.86およびアツベ数（νｄ）＝
45〜36の範囲の光学恒数を有する光学ガラスに関
する。 従来、人体に有害なThO2やCdO等の成分を含
有せず、しかも上記本発明のガラスと同等の光学
恒数を有するガラスが、特開昭48−59116号、同
48−88106号および同50−53413号等の公報によつ
て知られている。これらに示されたガラスは、そ
れぞれB2O3−La2O3−ZnO−Nb2O5および／また
はTa2O5系、B2O3−SiO2−La2O3−Nb2O5およ
び／またはTa2O5−BaO系およびB2O3−SiO2−
La2O3−ZnO系等のガラスであるが、いずれも耐
失透性または化学的耐久性が不十分であり、また
ZnOを比較的多量に含有する場合は、ガラスを溶
融する際、分相を生じて均質化しがたい。 また、特開昭49−21408号、同49−55705号およ
び同50−14712号等の公報にも、上記と同様の光
学恒数を示す硼酸ランタン系ガラスが開示されて
いるが、これらに示されたガラスは、いずれも実
際にはTa2O5，Nb2O5，Gd2O3，Y2O3およびWO3
等の高価な原料を一種または二種以上組合わせて
比較的多量に使用しなければならない欠点があ
る。 本発明の目的は、上記光学性能を有し、かつ、
従来のガラスにみられる諸欠点を解消した組成の
光学ガラスを得るにある。本発明者は、この目的
を達成するため鋭意試験研究を重ねた結果、
B2O3−La2O3−ZnO−ZrO2系にTiO2，SrOおよ
び／またはBaOを必須成分として添加することに
より、前記目標の光学恒数を有し、有害な原料お
よび多量の高価な原料を含まず、耐失透性、化学
的耐久性、溶融性および光線透過性に優れた新規
なガラスを見出すことができ、本発明を完成し
た。 上記目的を達成するための本発明にかかる光学
ガラスは、重量パーセントで、B2O3 20〜35％、
La2O3 30〜50％、ZnO １〜14％、ZrO2 ２〜８
％、TiO2 ２〜11％、SrOおよび／またはBaO １
〜５％未満、SiO2 ０〜５％未満、Li2O ０〜0.5
％、Na2O ０〜0.5％、K2O ０〜0.5％、MgO ０
〜10％、CaO ０〜５％、Nb2O5 ０〜７％、
Al2O3 ０〜３％、As2O3 ０〜0.1％、 Sb2O3 ０〜0.1％、および上記各元素の一種また
は二種以上の酸化物の一部または全部と置換した
弗化物のF2としての合計０〜１％の組成からな
る。 本発明にかかるガラスの各成分の組成範囲を上
記のとおり限定した理由は、つぎのとおりであ
る。 すなわち、B2O3を、とくに20〜35％の範囲で
用いる理由は、本発明のガラス組成において仮に
B2O3の量が20％未満であると、失透化傾向が増
大して、ガラスは不安定となり、また35％を超え
ると、溶融の際に分相傾向が増大し、ガラスを均
質化しがたくなるからである。 La2O3は、その量が30％未満であると、本発明
の目標とする光学性能を満足しがたくなり、また
50％を超えると、失透傾向が増大してガラスは不
安定となる。 ZnOは、屈折率とアツベ数を高め、失透傾向を
防止する効果があるが、その量が１％未満ではこ
れらの効果が十分でなく、また本発明のガラスに
おいては、ZnOが14％を超えると、逆に失透傾向
が著しく増大したり、化学的耐久性が低下したり
するので、多量のZnOの使用は適当でない。それ
故、ZnOは、とくに14％以内に限定して用いる。 ZrO2は、屈折率を高め、失透傾向を防止する
効果があるが、その量が２％未満ではこれらの効
果が十分でなく、また８％を超えるとガラス中に
未溶解物を生じやすくなる。 TiO2は、本発明のガラスにおいて、屈折率を
高め、アツベ数を減少させるほか、失透傾向を防
止し、化学的耐久性を向上させる重要な成分であ
るが、その量が２％未満ではこれらの効果が十分
でない。また、TiO2の含有量とともにガラスの
光線透過率が悪化し、着色を増すが、ガラスを酸
化性雰囲気で溶融すると着色が減少するので、そ
の量は11％まで含有させることができる。 本発明のガラスにおいては、上記着色性の改善
のため硝酸塩原料を用い酸化性雰囲気でガラスを
溶融するとよいが、種々の硝酸塩原料のうち、ガ
ラスの失透を防止しつつ、この目的を果すために
は、とくにSrおよび／またはBaの酸化物を形成
させる原料として硝酸塩原料を用いるのが望まし
い。しかし、ガラス中に含有されるSrOおよび／
またはBaO成分の合計量が１％未満では上記効果
が十分でなく、また５％以上ではかえつてガラス
は失透を生じやすくなる。それ故、SrOおよび／
またはBaO成分の合計量は、とくに１％以上５％
未満の範囲内に限定しなければならない。 本発明のガラスにおいては、以上の成分のほか
に、SiO2，Li2O，Na2O，K2O，MgO，CaO，
Al2O3，Nb2O5，As2O3およびSb2O3の成分の１種
以上を必要に応じ適宜用いて、ガラスの溶融成形
性、耐失透性、化学的耐久性を向上し、また光学
性能を多様化することができる。 すなわち、SiO2は、ガラスの粘性を高めて失
透傾向を防止しつつ成形作業を容易にし、また化
学的耐久性を向上させるが、その量が５％以上で
は逆に失透傾向が生じやすくなるので、とくに５
％未満の少量を用いる。 Li2O，Na2OおよびK2Oは、SiO2原料のガラス
中への溶融を促進し、またガラスの分相を抑制す
る効果があるが、これらの量がそれぞれ0.5％を
超えるとガラスは失透しやすくなる。 MgOおよびCaOは、SiO2原料のガラス中への
溶融を促進し、さらにMgOは化学的耐久性を向
上させ、またCaOはアツベ数を大きくする効果が
あるが、これらの量がそれぞれ10％および５％を
超えると、いずれもガラスが失透しやすくなるの
で好ましくない。 Al2O3は、ガラスの分相傾向を防止し、化学的
耐久性を増大させるのに有効であるが、その量が
３％を超えると失透傾向が増大する。 Nb2O5は、屈折率を高め、アツベ数を小さくす
るのに有効であるが、その量が７％を超えるとガ
ラスが着色しやすくなるので好ましくない。 As2O3およびSb2O3は、ガラスの清澄剤として
用いられるが、これらの量がそれぞれ0.1％を超
えるとガラスは着色しやすくなる。 弗素は、上述の一種以上の金属酸化物の一部ま
たは全部をそれらの金属の弗化物、たとえば
NaF，CaF2，AlF3およびLaF3等で置換してガラ
スに含有させることにより、ガラスの溶融性と化
学的耐久性を向上させ、またアツベ数を大きくす
ることができる。しかし、弗素（F2）は、その量
が１％を超えると、ガラスを溶融する際に弗素成
分の揮発が大きくなり、均質なガラスを得がたく
なる。 なお、本発明のガラスは、着色を避けるため、
Wo3やPbO等の成分を共存させるべきではない。 つぎに、本発明のガラスの実施組成例を得られ
たガラスの屈折率（Nd）、アツベ数（νｄ）、失
透析出試験および化学的耐久性試験の測定データ
ーとともに表１に示した。 ここで、失透析出温度の測定方法は、白金板上
に置いた粒径１〜２mmのガラス試料を温度傾斜炉
中で30分間保持した後、炉外に取出し、顕微鏡で
観察して、結晶析出開始温度を求めたものであ
る。また、化学的耐久性試験は、耐水性および耐
酸性について、日本光学硝子工業会規格JOGIS−
06−1975の測定法に準じて行つた。すなわち、標
準網ふるい420〜590μｍ内にとどまる粉末ガラス
資料を99℃以上の試薬（耐水性試験では純水、耐
酸性試験では0.01N硝酸水溶液）中に60分間処理
して、処理前後の試料の減量率（％）を求め、減
量率により表Ａに示した６階級に区分する方法に
よつた。 なお、表２は従来組成のガラス例につき、同様
にして得た試験データーを示したものである。 表１および２から明らかなとおり、本発明の実
施例のガラスは、いずれも目標の光学恒数を有
し、従来のガラスにくらべ失透析出温度が一段と
低く安定であり、そのうえ耐水性および耐酸性が
一層改善されている。 以上述べたとおり、本発明のB2O3−La2O3−
ZnO−ZrO2−TiO2−SrOおよび／またはBaO系光
学ガラスは、屈折率（Nd）＝1.77〜1.86、アツベ
数（νｄ）＝45〜36の範囲の光学恒数を有し、こ
れと同等の光学恒数を示す従来のガラスにくらべ
て、耐失透性と化学的耐久性に優れている。ま
た、光線透過性能が非常に良好であり、かつ、原
料価格を低減させ得る等の効果がある。 本発明の光学ガラスは、混合原料を白金坩堝等
に投入して1200〜1350℃で溶融し、撹拌と泡切り
を行い、950〜1100℃程度まで降温した後、金型
に鋳込んで徐冷することにより容易に製造するこ
とができる。
−TiO2−SrOおよび／またはBaO系からなり、屈
折率（Nd）＝1.77〜1.86およびアツベ数（νｄ）＝
45〜36の範囲の光学恒数を有する光学ガラスに関
する。 従来、人体に有害なThO2やCdO等の成分を含
有せず、しかも上記本発明のガラスと同等の光学
恒数を有するガラスが、特開昭48−59116号、同
48−88106号および同50−53413号等の公報によつ
て知られている。これらに示されたガラスは、そ
れぞれB2O3−La2O3−ZnO−Nb2O5および／また
はTa2O5系、B2O3−SiO2−La2O3−Nb2O5およ
び／またはTa2O5−BaO系およびB2O3−SiO2−
La2O3−ZnO系等のガラスであるが、いずれも耐
失透性または化学的耐久性が不十分であり、また
ZnOを比較的多量に含有する場合は、ガラスを溶
融する際、分相を生じて均質化しがたい。 また、特開昭49−21408号、同49−55705号およ
び同50−14712号等の公報にも、上記と同様の光
学恒数を示す硼酸ランタン系ガラスが開示されて
いるが、これらに示されたガラスは、いずれも実
際にはTa2O5，Nb2O5，Gd2O3，Y2O3およびWO3
等の高価な原料を一種または二種以上組合わせて
比較的多量に使用しなければならない欠点があ
る。 本発明の目的は、上記光学性能を有し、かつ、
従来のガラスにみられる諸欠点を解消した組成の
光学ガラスを得るにある。本発明者は、この目的
を達成するため鋭意試験研究を重ねた結果、
B2O3−La2O3−ZnO−ZrO2系にTiO2，SrOおよ
び／またはBaOを必須成分として添加することに
より、前記目標の光学恒数を有し、有害な原料お
よび多量の高価な原料を含まず、耐失透性、化学
的耐久性、溶融性および光線透過性に優れた新規
なガラスを見出すことができ、本発明を完成し
た。 上記目的を達成するための本発明にかかる光学
ガラスは、重量パーセントで、B2O3 20〜35％、
La2O3 30〜50％、ZnO １〜14％、ZrO2 ２〜８
％、TiO2 ２〜11％、SrOおよび／またはBaO １
〜５％未満、SiO2 ０〜５％未満、Li2O ０〜0.5
％、Na2O ０〜0.5％、K2O ０〜0.5％、MgO ０
〜10％、CaO ０〜５％、Nb2O5 ０〜７％、
Al2O3 ０〜３％、As2O3 ０〜0.1％、 Sb2O3 ０〜0.1％、および上記各元素の一種また
は二種以上の酸化物の一部または全部と置換した
弗化物のF2としての合計０〜１％の組成からな
る。 本発明にかかるガラスの各成分の組成範囲を上
記のとおり限定した理由は、つぎのとおりであ
る。 すなわち、B2O3を、とくに20〜35％の範囲で
用いる理由は、本発明のガラス組成において仮に
B2O3の量が20％未満であると、失透化傾向が増
大して、ガラスは不安定となり、また35％を超え
ると、溶融の際に分相傾向が増大し、ガラスを均
質化しがたくなるからである。 La2O3は、その量が30％未満であると、本発明
の目標とする光学性能を満足しがたくなり、また
50％を超えると、失透傾向が増大してガラスは不
安定となる。 ZnOは、屈折率とアツベ数を高め、失透傾向を
防止する効果があるが、その量が１％未満ではこ
れらの効果が十分でなく、また本発明のガラスに
おいては、ZnOが14％を超えると、逆に失透傾向
が著しく増大したり、化学的耐久性が低下したり
するので、多量のZnOの使用は適当でない。それ
故、ZnOは、とくに14％以内に限定して用いる。 ZrO2は、屈折率を高め、失透傾向を防止する
効果があるが、その量が２％未満ではこれらの効
果が十分でなく、また８％を超えるとガラス中に
未溶解物を生じやすくなる。 TiO2は、本発明のガラスにおいて、屈折率を
高め、アツベ数を減少させるほか、失透傾向を防
止し、化学的耐久性を向上させる重要な成分であ
るが、その量が２％未満ではこれらの効果が十分
でない。また、TiO2の含有量とともにガラスの
光線透過率が悪化し、着色を増すが、ガラスを酸
化性雰囲気で溶融すると着色が減少するので、そ
の量は11％まで含有させることができる。 本発明のガラスにおいては、上記着色性の改善
のため硝酸塩原料を用い酸化性雰囲気でガラスを
溶融するとよいが、種々の硝酸塩原料のうち、ガ
ラスの失透を防止しつつ、この目的を果すために
は、とくにSrおよび／またはBaの酸化物を形成
させる原料として硝酸塩原料を用いるのが望まし
い。しかし、ガラス中に含有されるSrOおよび／
またはBaO成分の合計量が１％未満では上記効果
が十分でなく、また５％以上ではかえつてガラス
は失透を生じやすくなる。それ故、SrOおよび／
またはBaO成分の合計量は、とくに１％以上５％
未満の範囲内に限定しなければならない。 本発明のガラスにおいては、以上の成分のほか
に、SiO2，Li2O，Na2O，K2O，MgO，CaO，
Al2O3，Nb2O5，As2O3およびSb2O3の成分の１種
以上を必要に応じ適宜用いて、ガラスの溶融成形
性、耐失透性、化学的耐久性を向上し、また光学
性能を多様化することができる。 すなわち、SiO2は、ガラスの粘性を高めて失
透傾向を防止しつつ成形作業を容易にし、また化
学的耐久性を向上させるが、その量が５％以上で
は逆に失透傾向が生じやすくなるので、とくに５
％未満の少量を用いる。 Li2O，Na2OおよびK2Oは、SiO2原料のガラス
中への溶融を促進し、またガラスの分相を抑制す
る効果があるが、これらの量がそれぞれ0.5％を
超えるとガラスは失透しやすくなる。 MgOおよびCaOは、SiO2原料のガラス中への
溶融を促進し、さらにMgOは化学的耐久性を向
上させ、またCaOはアツベ数を大きくする効果が
あるが、これらの量がそれぞれ10％および５％を
超えると、いずれもガラスが失透しやすくなるの
で好ましくない。 Al2O3は、ガラスの分相傾向を防止し、化学的
耐久性を増大させるのに有効であるが、その量が
３％を超えると失透傾向が増大する。 Nb2O5は、屈折率を高め、アツベ数を小さくす
るのに有効であるが、その量が７％を超えるとガ
ラスが着色しやすくなるので好ましくない。 As2O3およびSb2O3は、ガラスの清澄剤として
用いられるが、これらの量がそれぞれ0.1％を超
えるとガラスは着色しやすくなる。 弗素は、上述の一種以上の金属酸化物の一部ま
たは全部をそれらの金属の弗化物、たとえば
NaF，CaF2，AlF3およびLaF3等で置換してガラ
スに含有させることにより、ガラスの溶融性と化
学的耐久性を向上させ、またアツベ数を大きくす
ることができる。しかし、弗素（F2）は、その量
が１％を超えると、ガラスを溶融する際に弗素成
分の揮発が大きくなり、均質なガラスを得がたく
なる。 なお、本発明のガラスは、着色を避けるため、
Wo3やPbO等の成分を共存させるべきではない。 つぎに、本発明のガラスの実施組成例を得られ
たガラスの屈折率（Nd）、アツベ数（νｄ）、失
透析出試験および化学的耐久性試験の測定データ
ーとともに表１に示した。 ここで、失透析出温度の測定方法は、白金板上
に置いた粒径１〜２mmのガラス試料を温度傾斜炉
中で30分間保持した後、炉外に取出し、顕微鏡で
観察して、結晶析出開始温度を求めたものであ
る。また、化学的耐久性試験は、耐水性および耐
酸性について、日本光学硝子工業会規格JOGIS−
06−1975の測定法に準じて行つた。すなわち、標
準網ふるい420〜590μｍ内にとどまる粉末ガラス
資料を99℃以上の試薬（耐水性試験では純水、耐
酸性試験では0.01N硝酸水溶液）中に60分間処理
して、処理前後の試料の減量率（％）を求め、減
量率により表Ａに示した６階級に区分する方法に
よつた。 なお、表２は従来組成のガラス例につき、同様
にして得た試験データーを示したものである。 表１および２から明らかなとおり、本発明の実
施例のガラスは、いずれも目標の光学恒数を有
し、従来のガラスにくらべ失透析出温度が一段と
低く安定であり、そのうえ耐水性および耐酸性が
一層改善されている。 以上述べたとおり、本発明のB2O3−La2O3−
ZnO−ZrO2−TiO2−SrOおよび／またはBaO系光
学ガラスは、屈折率（Nd）＝1.77〜1.86、アツベ
数（νｄ）＝45〜36の範囲の光学恒数を有し、こ
れと同等の光学恒数を示す従来のガラスにくらべ
て、耐失透性と化学的耐久性に優れている。ま
た、光線透過性能が非常に良好であり、かつ、原
料価格を低減させ得る等の効果がある。 本発明の光学ガラスは、混合原料を白金坩堝等
に投入して1200〜1350℃で溶融し、撹拌と泡切り
を行い、950〜1100℃程度まで降温した後、金型
に鋳込んで徐冷することにより容易に製造するこ
とができる。
【表】
【表】
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量パーセントで、下記の組成からなり、屈
折率（Nd）＝1.77〜1.86、アツベ数（νｄ）＝45〜
36の範囲の光学恒数を有する光学ガラス。 B2O3 20〜35％、 La2O3 30〜50％、 ZnO １〜14％、 ZrO2 ２〜８％、 TiO2 ２〜11％、 SrOおよび／またはBaO １〜５％未満、 SiO2 ０〜５％未満、 Li2O ０〜0.5％、 Na2O ０〜0.5％、 K2O ０〜0.5％、 MgO ０〜10％、 CaO ０〜５％、 Nb2O5 ０〜７％、 Al2O3 ０〜３％、 As2O3 ０〜0.1％、 Sb2O3 ０〜0.1％、 および上記各金属元素の一種または二種以上の酸
化物の一部または全部と置換した弗化物のF2と
しての合計、 ０〜１％。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2875879A JPS55121925A (en) | 1979-03-14 | 1979-03-14 | Optical glass |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2875879A JPS55121925A (en) | 1979-03-14 | 1979-03-14 | Optical glass |
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| JPS55121925A JPS55121925A (en) | 1980-09-19 |
| JPS6159254B2 true JPS6159254B2 (ja) | 1986-12-15 |
Family
ID=12257303
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2875879A Granted JPS55121925A (en) | 1979-03-14 | 1979-03-14 | Optical glass |
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