光学玻璃制作方法

森克夫

1997年2月5日

1994年12月22日

1994年8月5日

株式会社小原

C03C3/115GK1141889SQ9412006

光学玻璃

1.一种光学玻璃，其特征是以重量％计，由SiO240-70％，B2O30.5-20％，Al2O30-15％，Nb2O56-35％，TiO20-15％，ZrO20-10％，Li2O 0-10％，Na2O 0-20％，K2O 0-20％，但是Li2O＋Na2O＋K2O10-35％，ZnO＋MgO＋CaO＋SrO＋BaO 0-14％，但CaO＋MgO 0-5％和上述金属元素1种或2种以上的氧化物，其部分或全部置换成氟化物，以其氟(F)的合计量0.1～10％的各成分所构成2.根据权利要求1记载的光学玻璃，其特征是以重量％计，氟(F)的合计量为0.1～7％3.根据权利要求1记载的光学玻璃，其特征是以重量％计，B2O3为0.5～9％4.根据权利要求1记载的光学玻璃，其特征是B2O3为0.5～9％，和氟(F)的合计量为0.1～7％5.根据权利要求1，2，3或4记载的光学玻璃，其特征是上述光学玻璃的转变温度(Tg)在550℃以下

本发明是关于一种具有SiO2-B2O3-Nb2O5-R′2O(R′为碱金属元素)-F系列组成，不含有对环境产生有害问题的PbO、As2O3成分，折射率(Nd)为1.52～1.65、阿贝数(υd)为35-50的范围内的光学常数，赋于较低转变温度特性，并改善了模制挤压成形性，而且具有优良的耐失透性和透光性的新型光学玻璃以前，作为具有上述光学常数的玻璃，已知有SiO2-PbO-R′2O系列、SiO2-TiO2-R′2O系列和SiO2-TiO2-R′2O-F系列的玻璃然而前者玻璃含有对环境有害的PbO，后两者玻璃分别都具有透光性低劣的缺点再者，在特开昭52-25812号公报中公开了一种SiO2-TiO2-Nb2O5-R′2O系列玻璃，在特开昭52-45612号公报中公开了一种SiO2-Nb2O5-R″O(R″为二价金属元素)-R2O系列的玻璃，但很难说这些玻璃的透光性都好另外，在US4719186号公报中公开了一种含有SiO2-B2O3-TiO2的碱金属硅酸盐玻璃，这种玻璃的转变温度(以下称为Tg)低，且透光性差另外，在特开昭58-135151号公报中公开了一种含有SiO2-B2O3-CaO-Li2O的硅酸盐玻璃，这种玻璃转变温度低，且耐失透性差本发明的目的是提供一种对上述玻璃所具有的种种缺点得以综合改善，并不含有对环境产生有害问题的PbO和As2O3成分，具有上述光学常数，保持适合模制挤压的低Tg特性，耐失透性得到更加改善，且透光性和化学耐久性优良的光学玻璃本发明者为达到上述目的，经过认真研究试验，结果发现，在过去没有具体公开的特定组成范围的SiO2-B2O3-Nb2O5-R′2O(R′为碱金属元素)-F系列玻璃中，不含有上述的有害成分，并保持了上述所定的光学常数和适宜模制挤压的低Tg特性，即保持低的Tg，玻璃的透光性和耐失透性得到更加改善，并获得能大量生产的所期望的玻璃，从而完成了本发明本发明光学玻璃的特征是，以重量％计，SiO240-70％，B2O30.5-20％，Al2O30-15％，Nb2O56-35％，TiO20-15％，ZrO20-10％，Li2O 0-10％，Na2O 0-20％，K2O 0-20％，但其中，Li2O＋Na2O＋K2O 10-35％，ZnO＋MgO＋CaO＋SrO＋BaO 0-14％，但是CaO＋MgO 0-5％，以及上述金属元素的1种或2种以上的氧化物，其部分或全部置换成氟化物，以其氟计量，由0.1～10％范围的各种成分所构成，而且具有折射率(Nd)为1.52～1.65，阿贝数(υd)为35～50的范围内的光学常数限定上述各成分构成范围的理由，如下即，SiO2成分是形成玻璃所必需的成分，当其量不足40％时，玻璃的透光性和耐化学性变坏，当超过70％时，玻璃难于熔融B2O3成分是对于和下面记载的所含有的R′2O成分一起对玻璃的熔融性和稳定性产生影响，并赋与低的Tg特性方面很有效的重要成分，当少于0.5％时，上述效果较差，当超过20％时，耐化学性变坏，最好应在0.5～9％之间Al2O3成分对于玻璃耐失透性和耐化学性的改善和光学常数的调整常有效，当其量超过15％时，玻璃的熔融性和耐失透性变坏Nb2O5成分，由于具有可以提高分散性、耐失透性和透光性的效果，所以是本发明玻璃中很重要的成分，其量不足6％时，得不到所规定的光学常数，而超过35％时，玻璃的失透倾向变大TiO2成分，由于对提高玻璃的折射率，降低阿贝数有效，所以必需适量添加，当其量超过15％时，玻璃的着色增大ZrO2成分，由于可提高玻璃的耐化学性，必须适量添加，其量超过10％时，玻璃很容易失透Li2O、Na2O和K2O各种成分，和上述所含B2O3成分一起，具有赋与玻璃熔融性和低Tg特性的效果，可任意添加，它们的量分别为10％和20％，超过20％时，玻璃的折射率会降低然而这些成分1种或2种以上的合计量不足10％时，上述效果不明显，当超过35％时，耐化学性恶化ZnO、MgO、CaO、SrO和BaO各成分，对于改善玻璃的熔融性有效，可任意添加，当这些成分1种或2种以上的合计量超过14％时，难以保持所规定的光学常数但是，为获得上述效果，CaO和MgO成分的合计量，5％为较合适氟(F)成分，对于本发明玻璃的折射率，可大大提高分散性，而且由于具有透光性能的效果，是很重要的成分，其量不足0.1％时，得不到上述效果，而且在熔融时，产生条纹等，难以获得均质玻璃，故其量应低于10％，最好低于7％合适另外，本发明的玻璃，除了上述成分外，可含有最高1％的Sb2O3等公知澄清剂实施例下面是关于本发明玻璃实施例的说明表1中列出了本发明光学玻璃的实施组成例(No.1～10)，和过去旧式玻璃的比较组成例(No.A和No.B)，这些玻璃的折射率(Nd)，阿贝数(υd)，玻璃转变温度(℃)，液相温度(℃)和给定厚度为10mm两面抛光样品的透过率80％(T80)的光线波长(nm)此处的液相温度是，将所获得的各种玻璃碎片置于白金板上的穴位中，在温度梯度炉内熔融，保持30分钟后从炉内取出，用显微镜观察产生结晶的状况，示出所求结果表1单位；重量％