光学玻璃制作方法

森克夫

1996年7月17日

1995年5月8日

1994年10月6日

株式会社小原

C03C3/078GK1126704SQ9510339

光学玻璃

1.光学玻璃，其特征在于以重量范围计该玻璃成分包括SiO248-64％、B2O30-4％、TiO215-30％、ZrO23-12％、Nb2O50-4％、Li2O 0.5-5％、Na2O 0-25％、K2O 3-30％，其中Na2O＋K2O 10-30％、MgO 0-10％、CaO 0-10％、SrO0-10％、BaO 0-15％、ZnO 0-10％，其中MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO 2-25％，而且该玻璃的光学常数范围为折射率(Nd)1.57-1.72及阿贝数(νd)30-452.权利要求1的光学玻璃，其特征在于以重量范围计该玻璃成分包括SiO248-64％、B2O30-4％、TiO215-30％、ZrO23-10％、Nb2O50.5-4％、Li2O 0.5-5％、Na2O 0-25％、K2O3-30％，其中Na2O＋K2O 10-30％、MgO 0-10％、CaO0-10％、SrO 0-10％、BaO 0-15％、ZnO 0-10％，其中MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO 2-25％3.权利要求1的光学玻璃，其特征在于以重量范围计该玻璃成分包括SiO248-64％、TiO215-30％、ZrO 23-10％、Nb2O50.5-4％、Li2O 0.5-5％、Na2O 0-25％、K2O 3-30％，其中Na2O＋K2O 10-30％、MgO 0-10％、CaO 0-10％、SrO0-10％、BaO 0-15％、ZnO 0-10％，其中MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO 2-25％4.权利要求1的光学玻璃，其特征在于以重量范围计该玻璃成分包括SiO248-64％、TiO221-30％、ZrO23-10％、Nb2O50.5-4％、Li2O 0.5-5％、Na2O 0-25％、K2O 3-30％，其中Na2O＋K2O 10-30％、MgO 0-10％、CaO 0-10％、SrO0-10％、BaO 0-10％、ZnO 0-10％，其中MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO 2-25％5.权利要求1，2，3或4的光学玻璃，其特征在于上述玻璃的转变温度为550℃以下

本发明涉及SiO2-TiO2-ZrO2-LiO-K2O-RO(R为Mg，Ca，Sr，Ba，Zn)类光学玻璃，其光学常数中折射率(Nd)范围为1.57-1.72，阿贝数(νd)范围为30-45，这种光学玻璃不仅可改善赋予低转变温度特性的模压成形性，而且具有优异的化学耐久性已知具有上述光学常数的玻璃为含有PbO的硅酸盐类玻璃但是，为了解决玻璃制造过程等涉及的公害问题，玻璃应不含有害的PbO成分，取而代之的是一直在对含有TiO2的玻璃进行种种研究例如，第973350号德国专利公报公开了TiO2、氟硅酸盐类玻璃，而特开昭第54-105119号公报又公开了SiO2-TiO2-K2O-BPO4和/或Al(PO3)3类玻璃，但是这些玻璃的化学耐久性均不足够，其中前一种玻璃熔融时氟成分会挥发，难以达到均质化此外，第2165231号英国专利公报也公开了含有TiO2、Li2O的碱金属硅酸盐类玻璃，该玻璃转变温度(下称Tg)低，但化学耐久性差本发明目的是提供不含PbO的玻璃，该玻璃可全面改善上述已有玻璃的不足之处，并且具有前述光学常数，不仅可维持适宜于模压的低Tg特性，同时又具有更为优异的化学耐久性为达到上述目的，本发明人进行了锐意的试验研究，结果发明了特定组成范围的SiO2-TiO2-ZrO2-Li2O-K2O-RO类玻璃，其组成范围在过去并没有公开，而且该玻璃可保持前述光学常数及适且于模压的低Tg特性，同时又可进一步提高该玻璃的化学耐久性并且可大量生产本发明光学玻璃的特征在于其中以重量范围计该玻璃成分包括SiO248-64％、B2O30-4％、TiO215-30％、ZrO23-12％、Nb2O50-4％、Li2O 0.5-5％、Na2O 0-25％、K2O 3-30％，其中Na2O＋K2O 10-30％、MgO 0-10％、CaO 0-10％、SrO0-10％、BaO 0-15％、ZnO 0-10％，其中MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO 2-25％，而且该玻璃的光学常数范围为折射率(Nd)1.57-1.72及阿贝数(νd)30-45限定上述各成分组成范围的理由如下首先是SiO2成分，这是形成玻璃的有效氧化物，若其量不足48％，则玻璃的透光性和化学耐久性差，而超过64％时玻璃又难于熔融B2O3成分可提高玻璃的熔融生，就不致于使化学耐久性恶化而言，其添加量最多为4％左右TiO2成分可有效地赋予玻璃高色散性或分散性，若其量不足15％，则折射率低，也是低色散性的，而若超过30％时透光性及稳定性又差，而其优选范围可定为21-30％ZrO2成分是提高化学耐久性的重要成分，若其量不足3％，则其效果差，若其量超过12％，则玻璃的化学耐久性又差，而其优选范围可定为最多10％Nb2O5为提高玻璃折射率的有效成分，再考虑到维持化学耐久性，其量可定为优选0.5-4％Li2O成分由于赋予玻璃低Tg特性的效果特别明显而成为重要成分，同时又可用该成分维持玻璃的化学耐久性，为了发挥这些效果，其量可定为0.5-5％Na2O成分可改善玻璃熔融性，就不致于使化学耐久性恶化的限度而言，其添加量最多为25％K2O成分为可改善玻璃的熔融性并提高稳定性的有效成分，若其量不足3％，则该效果不明显，而若超过30％，则玻璃的化学耐久性又差但是，为了维持玻璃的熔融性和化学耐久性，Na2O和K2O成分的合计量可定为10-30％MgO，CaO，SrO，BaO和ZnO成分为可维持光学常数，提高玻璃的熔融性，稳定性和透光性的成分，因此有必要含有1种以上这些成分，而为了达到上述效果，可将上列各成分分别定为最多10％、10％、10％、15％和10％但是，为了达到上述效果，也有必要将这些成分的1种或2种以上的合计量定为2％以上，而若超过25％，则玻璃又会成为低色散性的，也就难于达到所期望的光字常数在不给本发明玻璃的各特性带来不利影响的情况下，为了调整玻璃的光学常数，改善玻璃的熔融性和化学耐久性等，可向本发明玻璃中加入Al2O2、WO3等，其量为最多5％左右而且，可加入As3O3和Sb2O3各成分作为澄清剂，其加入量可分别为最多1％左右实施例以下说明本发明光学玻璃实施例表1列出了本发明光学玻璃的组成实施例(No.1-No.10)以及已有玻璃的组成比较例(No.A、No.B)，表中还列出了这些玻璃的折射率(Nd)，阿贝数(νd)，Tg和耐酸性(SR)值上述SR值是根据国际标准化机构ISO 8424，1987(E)的测定方法测定并表示结果的在这里，SR值是根据玻璃试样在所用酸处理液中受到0.1μm侵蚀所需要的时间评定等级的SR值＝4和5时，用pH0.3的硝酸溶液，显示其侵蚀时间分别为0.1-1h(小时)和0.1h以下SR值＝5，51，52和53时，分别用pH4.6的醋酸缓冲液，显示其侵蚀时间分别为10h以上，1-10h，0.1-1h和0.1h以下从表1中可以看出，与分别具有基本上相同的光学常数的组成比较例的玻璃No.A和No.B相比较，本发明组成实施例No.6和No.9的SR值均得到提高，并且显示出更为优异的化学耐久性本发明其它组成实施例的玻璃显示出同样优异的SR值而且，这些玻璃的耐失透性均优异，也易均质化因此，上述实施例玻璃容易制造，适宜于模压，并具有优异的化学耐久性上述本发明组成实施例的玻璃均可按常规方法得到，其中将硝酸盐，碳酸盐，氧化物等常用光学玻璃原料称量、混合、再用白金油埚将其于1100-1350℃下进行约2-5小时的熔融脱泡，搅拌均匀后将其浇注入金属模中并缓慢冷却如上所述，本发明光学玻璃具有SiO2-TiO2-ZrO2-Li2O-K2O-RO类特殊组成以及折射率(Nd)范围为1.57-1.72，阿贝数(νd)范围为30-45等光学常数和低Tg，并且不含有害的PbO成分，但与已知玻璃相比，又具有优异的化学耐久性，大量生产性亦很优异单位重量％ 单位重量％ 单位重量％