KR102295443B1 - Eco-friendly Infrared Ray Transmitting Glass Composition and Infrared Ray Transmitting Glass Manufacturing Method Using the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유해소재를 포함하지 않는 적외선 투과 유리용 조성물과 그를 이용하여 적외선 투과 유리를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for infrared transmission glass that does not contain harmful materials and a method for manufacturing infrared transmission glass using the composition.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information for the present embodiment and does not constitute the prior art.
적외선 감지 장치는 대상체로부터 방출되는 적외선을 감지하는 장치이다. 이러한 적외선 감지 장치는 적외선을 투과하는 렌즈와 함께 군수분야 또는 민간 분야에서 야간투시경, 차량용 나이트 비전, 보안/감시 카메라 등의 열화상 카메라 시스템에 적용되고 있다.The infrared sensing device is a device that detects infrared rays emitted from an object. These infrared sensing devices are being applied to thermal imaging camera systems such as night vision goggles, vehicle night vision, and security/surveillance cameras in the military field or the civilian field together with a lens that transmits infrared rays.
특히, 최근 들어 스마트폰에 장착하여 사용할 수 있는 수준으로 크기가 작아진 외장형 적외선 카메라가 상용화되면서 향후 적외선 카메라 모듈은 다양한 종류의 이동 전자기기에 내장될 수 있도록 크기가 작아질 것이며, 이와 동시에 열 화상의 해상도 역시 높아질 것으로 예측되고 있다.In particular, as external infrared cameras, which have been reduced in size to a level that can be mounted on smartphones, have been commercialized in recent years, infrared camera modules will be reduced in size so that they can be embedded in various types of mobile electronic devices. The resolution is also expected to increase.
이러한 적외선 투과 렌즈는 적외선을 투과시키는 재료를 이용하여 제조된다. 예를 들어, 적외선 투과 렌즈는 적외선을 투과시킬 수 있는 게르마늄, 실리콘, 황화아연등을 잉곳 형태로 결정성장한 후, 이를 렌즈 형상으로 가공되며 제조된다.Such an infrared transmitting lens is manufactured using a material that transmits infrared rays. For example, an infrared transmitting lens is manufactured by growing germanium, silicon, zinc sulfide, etc. capable of transmitting infrared light in an ingot shape, and then processing it into a lens shape.
종래의 적외선 투과렌즈 소재 내에는 중금속 성분인 비소(As) 또는 안티몬(Sb)과 같은 중금속이 포함되어 왔다. 해당 성분이 종래의 광학유리의 소재 내에 포함되어야 충분한 광특성(예를 들어, 굴절률, 분산 또는 온도에 따른 굴절률 변화량 등)을 확보할 수 있었다. 그러나 이처럼 중금속 성분이 소재 내에 포함되기 때문에, 제조하는 과정, 해당 소재를 포함한 광학부품을 사용하는 과정 또는 사용연한이 지난 광학부품을 후처리하는 과정 등 다양한 과정에서 중금속 성분으로 인한 불편이 발생하고 있다.Heavy metals such as arsenic (As) or antimony (Sb), which are heavy metal components, have been included in the conventional infrared transmitting lens material. When the component is included in the material of the conventional optical glass, sufficient optical properties (eg, refractive index, dispersion, or amount of change in refractive index according to temperature, etc.) can be secured. However, since heavy metal components are included in the material, inconvenience due to heavy metal components occurs in various processes such as the manufacturing process, the process of using optical parts containing the material, or the process of post-processing the expired optical parts. .
본 발명의 일 실시예는, 중금속 성분을 포함하지 않은 친환경 적외선 투과 유리용 조성물 및 그를 이용한 광학유리 제조방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.An embodiment of the present invention has an object to provide a composition for an environment-friendly infrared transmitting glass that does not contain a heavy metal component and a method for manufacturing an optical glass using the same.
본 발명의 일 측면에 의하면, 적외선 파장대역의 광을 투과시키는 유리용 조성물에 있어서, Ge, Se 및 Te를 각각 기 설정된 함량만큼 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물을 제공한다.According to one aspect of the present invention, in the composition for glass that transmits light in the infrared wavelength band, there is provided a composition for glass comprising Ge, Se, and Te in predetermined amounts, respectively.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 기 설정된 함량은 Ge가 20중량%만큼, Se가 0 내지 10 중량%만큼, Te가 70 내지 80 중량%만큼 포함되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the preset content is characterized in that Ge is included by 20 wt%, Se by 0 to 10 wt%, and Te by 70 to 80 wt%.
본 발명의 일 측면에 의하면, Ge, Se 및 Te에 추가적으로 도펀트(Dophant)가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, it is characterized in that the dopant (Dophant) is further included in addition to Ge, Se, and Te.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 도펀트는 마그네슘(Mg)인 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the dopant is characterized in that magnesium (Mg).
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 도펀트는 0.02 내지 0.1 중량%만큼 포함되며, 상기 Ge의 함량이 포함되는 도펀트의 함량만큼 감소하는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the dopant is included by 0.02 to 0.1 wt%, and the content of Ge is reduced by the amount of the dopant included.
본 발명의 일 측면에 의하면, 적외선을 기 설정된 정도 이상 투과시키는 광학유리를 제조하는 방법에 있어서, Ge, Se 및 Te를 각각 기 설정된 함량만큼 혼합하여 용기에 장입하는 장입과정과 상기 용기를 제1 기 설정된 환경에서 용융하는 용융과정 및 상기 용융과정을 거친 용기를 제2 기 설정된 환경에서 급냉하는 급냉과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 투과 유리 제조방법을 제공한다.According to one aspect of the present invention, in a method for manufacturing an optical glass that transmits infrared rays to a predetermined degree or more, a charging process of mixing Ge, Se, and Te by a predetermined amount, respectively, and charging the container into a container and the container are first It provides an infrared transmitting glass manufacturing method comprising a melting process of melting in a preset environment and a quenching process of rapidly cooling the vessel that has undergone the melting process in a second preset environment.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 장입과정은 Ge가 20중량%만큼, Se가 0 내지 10 중량%만큼, Te가 70 내지 80 중량%만큼 용기에 장입되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the charging process is characterized in that 20% by weight of Ge, 0 to 10% by weight of Se, and 70 to 80% by weight of Te are charged into the container.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 중금속 성분을 포함하지 않아 친환경적인 특성을 갖는 장점이 있다.As described above, according to one aspect of the present invention, there is an advantage in that it does not contain a heavy metal component and thus has eco-friendly characteristics.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유리용 조성물을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 유리용 조성물을 도시한 도면이다.1 is a view showing a composition for glass prepared according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a composition for glass prepared according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element is present in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. It should be understood that terms such as “comprise” or “have” in the present application do not preclude the possibility of addition or existence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification in advance. .
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.In addition, each configuration, process, process or method included in each embodiment of the present invention may be shared within a range that does not technically contradict each other.
본 발명의 일 실시예에 따른 (적외선 투과) 유리용 조성물은 중금속 또는 유해원소를 포함하지 않고도 우수한 광학적·물리적 특성을 갖는다. As(비소), Sb(안티몬), Pb(납), Br(브롬) 또는 La(란탄) 등의 중금속이나 유해원소가 포함되지 않으며, 저마늄(Ge), 셀레늄(Se) 및 텔루륨(Te)만을 주성분으로 하여 유리용 조성물이 제조된다. 이에, 유리용 조성물은 이를 토대로 적외선 투과 광학유리 또는 광학부품으로 제조하는 과정, 해당 소재를 포함한 광학부품을 사용하는 과정 또는 사용연한이 지난 광학부품을 후처리하는 과정 등에서 인체나 환경에 영향없이 사용될 수 있다. 유리용 조성물은 이와 같은 친환경 소재를 주성분으로 하여 다음의 공정으로 제조된다.The composition for (infrared transmission) glass according to an embodiment of the present invention has excellent optical and physical properties without including heavy metals or harmful elements. Does not contain heavy metals or harmful elements such as As (arsenic), Sb (antimony), Pb (lead), Br (bromine) or La (lanthanum), germanium (Ge), selenium (Se) and tellurium (Te) ) as the main component, the composition for glass is prepared. Therefore, the composition for glass can be used without affecting the human body or the environment in the process of manufacturing infrared transmitting optical glass or optical parts based on this, using optical parts including the material, or post-processing optical parts that have expired can The composition for glass is manufactured by the following process using such an eco-friendly material as a main component.
1) 기 설정된 원재료들을 각각 기 설정된 함량만큼 혼합하여 용기에 장입한다.1) Pre-set raw materials are mixed by a preset amount, respectively, and charged into a container.
유리용 조성물을 구성하는 원재료는 주성분과 도펀트(Dophant)를 포함한다. 주성분은 원재료들이 유리용 조성물 또는 광학 유리 등로 제조되기 위해 필수적으로 포함되어야 하는 성분이다. 주성분으로는 저마늄(Ge), 셀레늄(Se) 및 텔루륨(Te)이 포함된다. The raw material constituting the composition for glass includes a main component and a dopant. The main component is a component that must be essentially included in order for raw materials to be manufactured into a composition for glass or optical glass. Main components include germanium (Ge), selenium (Se) and tellurium (Te).
저마늄(Ge)은 유리의 골격을 형성하고 내후성 향상에 기여하는 성분이다. 저마늄(Ge)은 유리의 안정성을 향상시키고, 기계적 강도를 향상시킨다. 또한, 저마늄(Ge)은 제조될 조성물의 적외선 투과 성능을 향상시키고, 유리 전이온도(Glass Transition Temperature, Tg)를 높인다. 저마늄(Ge)의 함유량이 너무 적으면, 연화온도와 강도가 낮아지며 유리가 결정화되는 문제가 있다. 다만, 저마늄(Ge)의 함유량이 너무 많아지더라도 유리가 결정화되는 문제가 발생한다. 이에, 저마늄(Ge)은 적정량이 포함되어야 한다.Germanium (Ge) is a component that forms the skeleton of glass and contributes to improvement of weather resistance. Germanium (Ge) improves the stability of the glass and improves the mechanical strength. In addition, germanium (Ge) improves the infrared transmission performance of the composition to be prepared, and increases the glass transition temperature (Glass Transition Temperature, T g ). If the content of germanium (Ge) is too small, there is a problem in that the softening temperature and strength are lowered, and the glass is crystallized. However, even if the content of germanium (Ge) is too large, there is a problem that the glass is crystallized. Accordingly, germanium (Ge) should be included in an appropriate amount.
셀레늄(Se)은 유리의 결정화 성능을 향상시키고 적외선 투과율을 증가시키는 성분이다. 셀레늄(Se)은 유리의 좋은 리간드로서, 저마늄(Ge) 및 텔루륨(Te) 각각과 강한 결합을 형성하여 결정화 성능을 향상시킨다. 또한, 셀레늄(Se)은 유리의 적외선 투과 스펙트럼을 장파장 측으로 이동시킴으로써 적외선 투과율을 증가시킨다. 다만, 셀레늄(Se)의 함량이 너무 많아질 경우, 유리의 굴절률이 낮아지고 결정화가 진행되기에 일정한 상한치가 존재한다.Selenium (Se) is a component that improves crystallization performance of glass and increases infrared transmittance. Selenium (Se) is a good ligand for glass, and forms a strong bond with germanium (Ge) and tellurium (Te), respectively, to improve crystallization performance. In addition, selenium (Se) increases the infrared transmittance by shifting the infrared transmittance spectrum of glass toward a longer wavelength side. However, when the content of selenium (Se) is too large, the refractive index of the glass is lowered and there is a certain upper limit for crystallization to proceed.
텔루륨(Te)은 유리의 굴절률을 증가시키고 장파장 대역의 광을 투과시키도록 하는 성분이다. 또한, 텔루륨(Te)은 유리의 점도를 향상시키고 결정화 성능을 향상시킨다. 다만, 텔루륨(Te)은 유리전이온도의 저하를 야기하기에 일정한 상한치가 존재한다.Tellurium (Te) is a component that increases the refractive index of glass and transmits light in a long wavelength band. In addition, tellurium (Te) improves the viscosity of the glass and improves the crystallization performance. However, tellurium (Te) has a certain upper limit to cause a decrease in the glass transition temperature.
전술한 이유에 따라, 저마늄, 셀레늄 및 텔루륨은 다음과 같은 기 설정된 비율만큼 포함된다. 저마늄, 셀레늄 및 텔루륨 순으로 20 중량% : 0 내지 10 중량% : 70 내지 80 중량% 만큼 포함된다. 도펀트가 이처럼 포함됨으로써 유리형성영역이 확보될 수 있다. 또한, 또한, 선택된 성분들의 함량이 적절히 조정될 경우, 어떠한 중금속을 함유하지 않고도 최종적으로 제조되는 유리용 조성물은 우수한 적외선 투과율 또는 굴절률 등의 광학적 특성을 확보할 수 있다.For the above reasons, germanium, selenium, and tellurium are included in the following preset ratios. Germanium, selenium and tellurium are included in the order of 20 wt%: 0 to 10 wt%: 70 to 80 wt%. By including the dopant in this way, the glass formation region can be secured. In addition, when the content of the selected components is appropriately adjusted, the composition for glass finally prepared without any heavy metal can secure excellent optical properties such as infrared transmittance or refractive index.
유리용 조성물을 구성하는 원재료로서 주성분과 함께 도펀트도 추가로 포함될 수 있다. 도펀트는 원재료와 함께 포함되어 제조될 광학유리의 광학적 특성 중 일부 특성을 향상시키기 위한 성분이다. 도펀트로는 적외선 투과율(Transmission)을 향상시키기 위해 마그네슘(Mg) 또는 인듐(In)이 포함될 수 있다. 도펀트가 추가됨으로써, 제조되는 광학유리의 적외선 투과율이 더 향상될 수 있다.As a raw material constituting the composition for glass, a dopant may be further included along with the main component. The dopant is included together with the raw material to improve some of the optical properties of the optical glass to be manufactured. As the dopant, magnesium (Mg) or indium (In) may be included to improve infrared transmittance. By adding a dopant, the infrared transmittance of the manufactured optical glass may be further improved.
주성분 또는 주성분과 도펀트를 포함한 각 원재료는 혼합되어 용기에 장입된다. 원재료가 장입되면 용기는 진공상태에서 실링된다.Each raw material including a main component or a main component and a dopant is mixed and charged into a container. When raw materials are loaded, the container is sealed in a vacuum state.
2) 원재료가 장입된 용기는 제1 기 설정된 환경에서 용융된다. 2) The container in which the raw material is charged is melted in the first preset environment.
3) 용융과정을 거친 용기는 제2 기 설정된 환경에서 서냉된다.3) The container that has undergone the melting process is slowly cooled in the second preset environment.
전술한 과정을 거치며 적외선 투과 유리용 조성물이 제조된다. 적외선 투과 유리용 조성물은 주성분으로 저마늄, 셀레늄 및 텔루륨을 포함하며, 도펀트로 마그네슘 또는 인듐을 포함함으로써, 기타 조성물을 더 포함하지 않더라도 온전히 제조될 수 있다.Through the above-described process, the composition for infrared transmitting glass is prepared. The composition for infrared transmitting glass includes germanium, selenium, and tellurium as main components, and by including magnesium or indium as a dopant, it can be completely prepared without further including other compositions.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리용 조성물은 주성분 또는 도펀트로 중금속 또는 유해원소 뿐만 아니라, 갈륨(Ga)도 마찬가지로 포함하지 않는다. 갈륨이 포함될 경우, 제조될 유리용 조성물이나 조성물에 의해 제조될 광학유리의 안정성을 떨어뜨린다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리용 조성물은 갈륨 역시 포함하지 않는다.In addition, the composition for glass according to an embodiment of the present invention does not contain gallium (Ga) as well as heavy metals or harmful elements as a main component or dopant. When gallium is included, the composition for the glass to be manufactured or the stability of the optical glass to be manufactured by the composition is lowered. Accordingly, the composition for glass according to an embodiment of the present invention does not contain gallium either.
<실시예 1><Example 1>
유리용 조성물을 구성하는 원재료로서 주성분만이 다음의 비율로 포함된다.As a raw material constituting the composition for glass, only the main component is included in the following proportions.
Ge : Se : Te = 20 : x : (80-x)Ge : Se : Te = 20 : x : (80-x)
실시예 1의 유리용 조성물 내에는 저마늄이 20 중량%만큼 포함되고, 셀레늄이 기 설정된 범위 내에서 조정되며, 텔루륨은 80 중량%에서 셀레늄의 함량만큼 차감되어 포함된다. 셀레늄의 함량인 기 설정된 범위(x)는 3 내지 7 중량%일 수 있다. In the composition for glass of Example 1, germanium is included as much as 20 wt%, selenium is adjusted within a preset range, and tellurium is included by subtracting the content of selenium from 80 wt%. The preset range (x), which is the content of selenium, may be 3 to 7 wt%.
전술한 비율만큼 주성분이 포함될 경우, 도 1과 같이 결정화없이 후술할 광 특성을 갖는 유리용 조성물로 제조될 수 있으며, 가공되어 적외선 투과 광학유리 또는 광학 부품으로 제조될 수 있다.When the main component is included as much as the above-mentioned ratio, it may be prepared as a composition for glass having optical properties to be described later without crystallization as shown in FIG. 1, and may be processed into infrared transmitting optical glass or optical components.
실시예 1의 원재료 비율을 포함한 유리용 조성물에 의해 제조된 광학유리는 근적외선 파장대역과 중적외선 파장대역의 일부(2 내지 16㎛) 대역에서 평균적으로 42 내지 43%의 투과율(Transmission)을 보였다. 1310nm 파장대역의 광에서 광학유리의 투과율이 감소하여 41%의 투과율을 보였다.The optical glass prepared by the composition for glass including the raw material ratio of Example 1 showed an average transmittance of 42 to 43% in the near-infrared wavelength band and some (2 to 16 μm) bands of the mid-infrared wavelength band. The transmittance of the optical glass decreased in the light of the 1310nm wavelength band, resulting in a transmittance of 41%.
셀레늄의 함량이 기 설정된 범위 내에서 조정될 경우, 실시예 1의 원재료 비율을 포함한 광학유리는 우수한 열적 안정성을 가질 수 있다. 열적 안정성은 결정화온도(Tx)와 유리전이온도(Tg)의 차이로 연산되는 인자로서, 제조된 유리가 광학부품으로 성형됨에 있어 결정화가 진행될지 여부를 판별할 수 있는 인자이다. 유리는 재가열되어 연화된 후 몰딩 등을 거치며, 원하는 형태(예를 들어, 렌즈 형태)로 냉각되어 광학부품으로 성형된다. 이러한 과정에서 유리를 형성하는 조성물의 열적 안정성이 낮으면, 연화된 후 냉각되는 과정에서 유리에 결정화가 발생한다. 결정화는 입사되는 광을 분산시켜, 유리의 투과도를 저하시키는 원인이 된다. When the content of selenium is adjusted within a preset range, the optical glass including the raw material ratio of Example 1 may have excellent thermal stability. Thermal stability is a factor calculated by the difference between the crystallization temperature (Tx) and the glass transition temperature (Tg), and is a factor that can determine whether crystallization proceeds when the manufactured glass is molded into an optical component. After reheating and softening, the glass is molded and the like, cooled to a desired shape (eg, a lens shape), and molded into an optical component. In this process, if the thermal stability of the composition forming the glass is low, crystallization occurs in the glass during the cooling process after softening. Crystallization scatters incident light, causing a decrease in the transmittance of the glass.
이에, 열적 안정성이 높아야 조성물로 구현된 유리가 광학부품으로 성형됨에 있어 결정화없이 우수한 광학적 특성을 가질 수 있으며, 양산성도 우수해질 수 있다. 통상적으로 열적 안정성이 100℃ 이상이라면, 광학부품으로의 성형과정에서 결정화가 잘 이루어지지 않아, 해당 조성물은 열적 안정성이 있는 것으로 판단된다.Therefore, when the thermal stability is high, the glass implemented with the composition can have excellent optical properties without crystallization when it is molded into an optical component, and the mass productivity can be improved. In general, if the thermal stability is 100° C. or higher, crystallization is not performed well during the molding process into an optical part, and the composition is judged to have thermal stability.
실시예 1의 원재료 비율로 제조된 광학유리의 열적 특성은 비율에 따라 아래의 표 1과 같이 달라진다.The thermal properties of the optical glass prepared in the ratio of the raw material of Example 1 vary as shown in Table 1 below according to the ratio.
셀레늄의 함량(x)이 3 내지 7 중량%만큼 포함될 경우, 결정화 온도(Tx)가 상대적으로 상승하며 우수한 열적 안정성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 셀레늄이 해당 함량만큼 포함된 광학유리에서는 모두 100℃ 이상의 열적 안정성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.When the content (x) of selenium is included as much as 3 to 7 wt%, the crystallization temperature (T x ) is relatively increased and it was confirmed that it has excellent thermal stability. In particular, it was confirmed that all optical glasses containing selenium as much as the corresponding content had thermal stability of 100° C. or higher.
즉, 주성분이 실시예 1의 비율만큼 포함될 경우, 중금속 또는 유해성분의 포함없이도 우수한 열적 안정성을 갖는 적외선 투과 광학유리로 제조될 수 있다.That is, when the main component is included as much as the ratio of Example 1, it can be manufactured as an infrared transmitting optical glass having excellent thermal stability without the inclusion of heavy metals or harmful components.
<실시예 2><Example 2>
유리용 조성물을 구성하는 원재료로서 주성분과 함께 도펀트인 마그네슘(Mg)이 다음의 비율로 포함된다.As a raw material constituting the composition for glass, magnesium (Mg) as a dopant is included in the following ratio along with the main component.
Ge : Se : Te : Mg = (20-x) : 5 : 75 : xGe: Se: Te: Mg = (20-x): 5: 75: x
실시예 2의 유리용 조성물 내에는 셀레늄과 텔루륨은 실시예 1의 범위 내의 함량만큼 포함되며, 마그네슘은 기 설정된 범위 내에서 조정되고, 저마늄은 20 중량%에서 마그네슘의 함량만큼 차감되어 포함된다. 마그네슘의 함량인 기 설정된 범위(x)는 0.02 내지 0.1일 수 있다. 전술한 예에서는 셀레늄과 텔루륨이 각각 5 중량%와 75 중량%만큼 포함되는 것으로 기재하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the composition for glass of Example 2, selenium and tellurium are included as much as the content within the range of Example 1, magnesium is adjusted within a preset range, and germanium is included by subtracting the content of magnesium from 20 wt% . The preset range (x), which is the content of magnesium, may be 0.02 to 0.1. In the above-described example, it is described that selenium and tellurium are included in an amount of 5 wt% and 75 wt%, respectively, but the present invention is not limited thereto.
전술한 비율만큼 주성분과 도펀트가 포함될 경우, 결정화없이 후술할 광 특성을 갖는 (유리용 조성물을 거쳐) 적외선 투과 광학유리로 제조될 수 있다.When the main component and the dopant are included in the above-mentioned ratio, an infrared transmitting optical glass (via a composition for glass) having optical properties to be described later without crystallization can be manufactured.
마그네슘이 포함될 경우, 보다 유리의 투과도(Transmission)가 향상될 수 있다. 실시예 2의 원재료 비율로 제조된 광학유리에서, 마그네슘의 함량에 따른 광 투과도는 아래의 표 2와 같이 달라진다. When magnesium is included, the transmittance of the glass may be improved. In the optical glass prepared in the ratio of the raw material of Example 2, the light transmittance according to the content of magnesium varies as shown in Table 2 below.
@3~16㎛)Permeability (%,
@3~16㎛)
전술한 투과도를 보면, 실시예 1에 대비할 때, 마그네슘(Mg)이 0.02 중량% 이상 포함되었을 때, 약 25% 가량 투과도가 상승한 것을 확인할 수 있다. 다만, 마그네슘(Mg)이 과량 포함될 경우, 결정화가 일어나기 때문에 0.1 중량% 이상 포함되는 것은 부적절하다. 이에, 마그네슘은 기 설정된 범위인 0.02 내지 0.1 중량%만큼 포함되며, 저마늄의 함량은 20 중량%에서 마그네슘의 함량만큼 차감되어 포함된다.Looking at the above-described transmittance, when compared to Example 1, when magnesium (Mg) is contained 0.02% by weight or more, it can be confirmed that the transmittance is increased by about 25%. However, when magnesium (Mg) is included in excess, it is inappropriate to include 0.1% by weight or more because crystallization occurs. Accordingly, magnesium is included as much as 0.02 to 0.1% by weight, which is a preset range, and the content of germanium is included by subtracting the content of magnesium from 20% by weight.
또한, 도펀트로 마그네슘이 포함될 경우, 특정 파장대역의 광에서 투과율이 저하되는 현상이 발생한다. 이는 저마늄과 산소의 공유결합(Ge-O)의 진동으로 인해, 광학유리는 13㎛ 대역의 광을 상당히 흡수한다. 실시예 2의 원재료 비율로 제조된 광학유리의 13㎛ 파장에 대한 광 투과도는 아래의 표 3과 같이 달라진다. In addition, when magnesium is included as a dopant, a phenomenon in which transmittance is lowered in light of a specific wavelength band occurs. This is due to the vibration of the covalent bond between germanium and oxygen (Ge-O), and the optical glass absorbs light in the 13㎛ band considerably. The light transmittance with respect to the 13㎛ wavelength of the optical glass prepared in the ratio of the raw material of Example 2 is changed as shown in Table 3 below.
@1300nm)Permeability (%,
@1300nm)
전술한 투과도를 보면, 마그네슘(Mg)이 기 설정된 범위의 함량만큼 포함되지 않았을 경우, 적외선의 평균 투과도보다 13㎛ 대역의 광의 투과도가 더 감소한 것을 확인할 수 있다. 반면, 마그네슘(Mg)이 기 설정된 범위만큼 포함되었을 경우, 13㎛ 대역의 광에 대해서도 투과도의 감소가 발생하지 않았음을 확인할 수 있다.Referring to the above-described transmittance, when magnesium (Mg) is not included as much as the content in the preset range, it can be seen that the transmittance of light in the 13 μm band is further reduced than the average transmittance of infrared rays. On the other hand, when magnesium (Mg) is included as much as a preset range, it can be seen that there is no decrease in transmittance even for light in a band of 13 μm.
이에 따라, 도펀트로서 마그네슘이 기 설정된 범위의 함량만큼 포함될 경우, 적외선 파장대역에서의 광 투과도가 향상된다.Accordingly, when magnesium is included as a dopant in a predetermined range, light transmittance in an infrared wavelength band is improved.
<실시예 3> <Example 3>
유리용 조성물을 구성하는 원재료로서 주성분과 함께 도펀트인 인듐(In)이 다음의 비율로 포함된다.As a raw material constituting the composition for glass, indium (In), a dopant, is included in the following ratio along with the main component.
Ge : Se : Te : In = (20-x) : 5 : 75 : xGe : Se : Te : In = (20-x) : 5: 75 : x
실시예 3의 유리용 조성물 내에는 셀레늄과 텔루륨은 실시예 1의 범위 내의 함량만큼 포함되며, 인듐은 기 설정된 범위 내에서 조정되고, 저마늄은 20 중량%에서 인듐의 함량만큼 차감되어 포함된다. 인듐의 함량인 기 설정된 범위(x)는 0.04 내지 0.1일 수 있다. 전술한 예에서는 셀레늄과 텔루륨이 각각 5 중량%와 75 중량%만큼 포함되는 것으로 기재하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the composition for glass of Example 3, selenium and tellurium are included as much as the content within the range of Example 1, indium is adjusted within a preset range, and germanium is included by subtracting the content of indium from 20 wt% . The preset range (x), which is the content of indium, may be 0.04 to 0.1. In the above-described example, it is described that selenium and tellurium are included in an amount of 5 wt% and 75 wt%, respectively, but the present invention is not limited thereto.
전술한 비율만큼 주성분과 도펀트가 포함될 경우, 도 2과 같이 결정화없이 후술할 광 특성을 갖는 유리용 조성물로 제조될 수 있으며, 가공되어 적외선 투과 광학유리 또는 광학 부품으로 제조될 수 있다.When the main component and the dopant are included in the above-mentioned ratio, a composition for glass having optical properties to be described later without crystallization as shown in FIG. 2 may be prepared, and may be processed into an infrared transmitting optical glass or an optical component.
인듐이 포함될 경우, 보다 유리의 투과도(Transmission)가 향상될 수 있다. 실시예 3의 원재료 비율로 제조된 광학유리에서, 인듐의 함량에 따른 광 투과도는 아래의 표 4와 같이 달라진다. When indium is included, the transmittance of the glass may be improved. In the optical glass prepared in the ratio of the raw material of Example 3, the light transmittance according to the content of indium varies as shown in Table 4 below.
@1310㎛)Permeability (%,
@1310㎛)
전술한 투과도를 보면, 실시예 1에 대비할 때, 인듐(In)이 0.04 중량% 이상 포함되었을 때, 약 25% 가량 투과도가 상승한 것을 확인할 수 있다. 다만, 인듐(In)이 과량 포함될 경우, 결정화가 일어나기 때문에 0.1 중량% 이상 포함되는 것은 부적절하다. 이에, 인듐(In)은 기 설정된 범위인 0.04 내지 0.1 중량%만큼 포함되며, 저마늄의 함량은 20 중량%에서 인듐(In)의 함량만큼 차감되어 포함된다.Looking at the above-mentioned transmittance, it can be seen that, when compared to Example 1, when indium (In) is included in an amount of 0.04 wt% or more, the transmittance is increased by about 25%. However, when indium (In) is included in excess, it is inappropriate to include 0.1 wt% or more because crystallization occurs. Accordingly, indium (In) is included as much as 0.04 to 0.1 wt%, which is a preset range, and the content of germanium is included by subtracting the content of indium (In) from 20 wt%.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of this embodiment, and various modifications and variations will be possible by those skilled in the art to which this embodiment belongs without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present embodiments are intended to explain rather than limit the technical spirit of the present embodiment, and the scope of the technical spirit of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of this embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.
Claims (7)
저마늄(Ge) 20 중량%로, 셀레늄(Se) 10 중량%로, 텔루륨(Te) 70 중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물.In the composition for glass that does not contain arsenic (As), antimony (Sb) or lead (Pb) and transmits light in an infrared wavelength band,
A composition for glass comprising 20 wt% of germanium (Ge), 10 wt% of selenium (Se), and 70 wt% of tellurium (Te).
저마늄(Ge) 20 중량%를, 셀레늄(Se) 10 중량%를, 텔루륨(Te) 70 중량%를 혼합하여 용기에 장입하는 장입과정;
상기 용기를 제1 기 설정된 환경에서 용융하는 용융과정; 및
상기 용융과정을 거친 용기를 제2 기 설정된 환경에서 급냉하는 급냉과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 투과 유리 제조방법.
In the method of manufacturing an optical glass that does not contain arsenic (As), antimony (Sb), or lead (Pb), and transmits infrared rays to a predetermined degree or more,
A charging process of mixing 20 wt% of germanium (Ge), 10 wt% of selenium (Se), and 70 wt% of tellurium (Te) to a container;
a melting process of melting the container in a first preset environment; and
A rapid cooling process of rapidly cooling the vessel that has undergone the melting process in a second preset environment
Infrared transmission glass manufacturing method comprising a.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| A107 | Divisional application of patent | ||
| GRNT | Written decision to grant |