JP2000026133A - 無鉛ランタンクラウンガラス及びランタンフリントガラス - Google Patents
無鉛ランタンクラウンガラス及びランタンフリントガラスInfo
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Abstract
7のアッベ数νd を有する無鉛ランタンクラウンガラス
及びランタンフリントガラスを提供する。 【解決手段】 ガラスは 酸化物基準で以下の組成:S
iO2:1〜9重量%、B2 O3:29〜43.5重量
%、La2O3:27〜40重量%、CaO:5.5〜1
0重量%、SrO:0〜3.5重量%、MgO:0〜
4.5重量%、ZnO:3.5〜10重量%、Ti
O2:0.1〜3.5重量%、ZrO2:3.5〜9重量
%を有し、必要に応じて慣用量の清澄剤を含有する。
Description
6の屈折率nd及び46〜57のアッベ数νdを有する無
鉛ランタンクラウンガラス及びランタンフリントガラス
に関する。
染物質として話題になってきているため、光学機器の製
造業者の中では、PbOを含有せず、さらに好ましくは
As2O3も含有しない、所定の光学的性質を有するガラ
スが求められている。単に酸化鉛を1つ又はそれ以上の
成分で置換するだけでは、光学的性質及びガラス技術上
の性質はPbOの影響を受けるため、一般に、そのよう
な所望の性質を有するガラスを再現することはできな
い。従って、それに代って、新規なガラス組成を開発す
ること、又は少なくとも広範囲な変更を行なうことが必
要となる。
示されており、上記範囲又はそれに近い範囲にある光学
値を有する無鉛ガラスが記載されている。しかしなが
ら、これらのガラスは多様な欠点を有する。
は、高いLa2O3含量を有するB2O3−SiO2−La2
O3系からなる基本的なガラス、及び該基本的なガラス
に酸化アルミニウム及び/又は酸化イットリウム及び金
属酸化物、特にアルカリ土類金属酸化物、酸化ジルコニ
ウム、酸化亜鉛及び/又は酸化カドミウムを添加したガ
ラス又はAl2O3及びY2O3並びに他の添加剤が任意に
存在する場合にのみ低B 2O3含量を有するガラスが記載
されている。これらのガラスは、これらの成分のために
非常に高価であり、また溶融することが困難であるか又
は不適当な失透安定性を有する。
合物が埋め込まれている希土類元素の酸化物、ガラス形
成酸化物及び2価の金属酸化物よりなるガラスを含有す
るエレクトロルミネッセンスランプが記載されている。
他の添加剤を含む、可能な成分及びそれらの重量割合
は、非常に幅広い範囲で変化する。このようなガラスは
光学ガラスの要求を満たしていない。
ランタンフリントガラス、即ち高い屈折率及び低いアッ
ベ数を有するガラスが記載されており、このガラスは2
価金属酸化物としてZnO及びSrO及び/又はBaO
を含有している。更に、可能な添加剤としてMgO及び
少量のCaOを含有している。SiO2も単なる任意成
分として含有している。これらのガラスは前記したよう
な要求とは異なる光学的側面を有しており、同様に良好
な失透安定性を示していない。
O3-Gd2O3-La2O3系からなる光学ガラスが開示さ
れている。失透に対して安定化するために、少なくとも
2重量%から最高で50重量%のGd2O3が要求され
る。この高価な成分が大量に存在するために、このガラ
スはよりいっそう高価なものとなっている。特開昭62
-100449号には、2重量%までのSb2O3を要求
するガラスが開示されている。この成分がこのような量
で使用された場合、製造中の製造者の安全性確保のため
により一層の注意が必要になり、またガラスの透過率が
顕著に減少する。ガラスは必須成分としてLi2Oをさ
らに含有することから、ガラスの失透傾向が増加する。
ガラスも同様に必須成分としてLi 2Oを含有してい
る。その他に、屈折率を改善するためにLa2O3の他に
20重量%までの非常に高価な成分Y2O3を必須成分と
して含有している。特公昭54−6243号に記載され
たZnO高含有ガラスもまたY2O3を含有している。特
開昭53−4023号に記載のガラスは、HfO2を必
須成分として含有している。この成分は、La2O3と置
き換えるために使用するものであるが、ガラスをより一
層高価なものにしている。
な溶融及び加工特性を有し、低コストで製造できる1.
66〜1.76の屈折率nd及び46〜57のアッべ数
νdを有する無鉛ランタンクラウンガラス及びランタン
フリントガラスを見出すことにある。さらに本発明の目
的は、充分な結晶化安定性に対する要求も満足する無鉛
ランタンクラウンガラス及びランタンフリントガラスを
提供することにある。
的を達成するために、酸化物基準で以下の組成 SiO2 1〜9重量%、B2O3 29〜43.5重量%、 La2O3 27〜40重量%、CaO 5.5〜10重量%、 SrO 0〜3.5重量%、MgO 0〜4.5重量%、 ZnO 3.5〜10重量%、TiO2 0.1〜3.5重量%、 ZrO2 3.5〜9重量%、 を有し、必要に応じて慣用量の清澄剤を含有することを
特徴とする1.66〜1.76の屈折率nd及び46〜
57のアッベ数νdを有する無鉛ランタンクラウンガラ
ス及びランタンフリントガラスが提供される。
5重量%(好ましくは最高で43重量%)のガラス形成
剤B2O3を含有する。これよりも高いB2O3含量では、
耐薬品性が損なわれる。しかし、最小B2O3含量が高い
ため、ガラス形成剤SiO2の含量を1〜9重量%まで
制限できる。このようにSiO2含量を低く制限するこ
とで、第1に、バッチの溶融特性に良好な作用を及ぼす
ことができる。即ち融点が低下し、また溶融時間が短く
なる。第2に、比較的大量の酸化ランタンの導入が容易
になる。本発明のガラスは、27〜40重量%(好まし
くは29〜40重量%)のLa 2O3を含有する。この範
囲では所望の光学的特性、特に適度なアッベ数と同時に
高い屈折率が得られる。また、La2O3はガラスの透過
率を増加すると共にガラスの結晶化安定性を増大する。
上記範囲を超えてさらにLa2O3含量が増加すれば、異
なる屈折率nd及びアッベ数νdの値となり、またバッチ
の生産コストを不必要に増加する。
(好ましくは0.1〜3重量%)のTiO2及び3.5
〜9重量%(好ましくは4〜9重量%)のZrO2を含
有する。これら成分の最小含量において、これら2成分
は耐薬品性を改善する。従って、これら成分は前記のよ
うにB2O3含量を増加することを容易にするのみでな
く、驚くべきことに、結果として同じ光学的特性を有す
る従来の鉛含有ガラスと比較して改善された、ガラスの
耐アルカリ性及び耐酸性をガラスに与える。本発明のガ
ラスは、3.5〜10重量%(好ましくは4〜10重量
%)のZnOを含有する。ZnOの最小含量において、
耐着色性が改善され、また失透傾向が減少する。
それぞれの所定の最大値を超えて増加すると、始めは失
透特性に良好に作用し、即ち失透安定性をさらに改善す
るが、しかしながら、バッチの溶融特性に悪影響を与え
ることとなる。その代わりに、本発明のガラスは、実質
的に溶融特性とは無関係な高い失透安定性を得るため
に、CaOを5.5〜10重量%(好ましくは5.5〜
9.5重量%)の量で含有する。上記範囲よりもCaO
含量が低くなると、ガラスの失透安定性が減少し、一
方、上記範囲よりも高くなると耐薬品性が減少するであ
ろう。失透安定性をさらに改善するために、本発明のガ
ラスは、3.5重量%まで(好ましくは3重量%まで)
のSrO及び4.5重量%まで(好ましくは4重量%ま
で)のMgOを含有してもよい。それぞれの最大含量を
超える場合は、耐薬品性が損なわれるであろう。
クラウンガラス及びランタンフリントガラスは、SrO
又はMgOを含有しない。これらのガラスは比較的少量
(最高でも6重量%)のZnO及び比較的少量(最高で
も7.5重量%)のCaO並びに少なくとも35重量%
のLa2O3を含有する。従って、これらのガラスは、好
ましくは、酸化物基準で以下の組成 SiO2 1〜9重量%、B2O3 29〜43重量%、 La2O3 35〜40重量%、CaO 5.5〜7.5重量%、 ZnO 4〜6重量%、TiO2 0.1〜3重量%、 ZrO2 4〜9重量%、 を有し、1.69〜1.76の屈折率nd及び46〜5
4のアッベ数νdを有する。
明のガラスはSrO及び/又はMgOを含有し、より明
確には、SrO+MgOを少なくとも0.1重量%の合
計量で含有する。これらのガラスはMgO及び/又はS
rOを含有しないガラスよりも、いくらか改善された失
透安定性及びより低い密度を有する点で有利である。こ
のグループのガラスの中で、第1群のSrOを含有し、
MgOを含有しないガラスは、本発明の特定の態様を表
わしている。これらのガラスは、後述するSrOを含有
せず、MgOを含有するガラスとは、より低い密度及び
より低い熱膨張係数を有する点で異なり、好ましくは酸
化物基準で以下の組成を有する。 SiO2 2.5〜4.5重量%(好ましくは2.5〜4
重量%)、 B2O3 35(好ましくは>35)〜42重量%(好ま
しくは37〜40重量%)、 La2O3 31〜40重量%(好ましくは32〜38重
量%)、 CaO 6〜8重量%(好ましくは7〜8重量%)、 SrO 0.1〜2重量%(好ましくは0.5〜1.5
重量%)、 ZnO 4.5〜7.5重量%(好ましくは5〜7重量
%)、 TiO2 0.5〜2.5重量%(好ましくは1〜2.5
重量%)、 ZrO2 5〜9重量%(好ましくは6〜7重量%) これらのガラスは、1.69〜1.75の屈折率nd及
び48〜54のアッベ数νdを有する。好ましい組成を
有するガラスの光学データは、1.70≦屈折率nd≦
1.72、及び48≦アッベ数νd≦51である。
含有しないガラスは、本発明の他の特定の態様を表わし
ている。これらのガラスは、好ましくは、酸化物基準で
以下の組成を有する。 SiO2 5(好ましくは>5重量%)〜7.5重量%、 B2O3 30〜39重量%、 La2O3 30〜39重量%、 CaO 6〜8重量%、 MgO 1〜3重量%、 ZnO 6〜9重量%、 TiO2 0.5〜2.5重量%、 ZrO2 5〜8重量%、 これらのガラスは1.69〜1.75の屈折率nd及び
48〜54のアッベ数νdを有する。
成範囲内には、更にTiO2含量が異なる2つの好適な
ガラス群がある。第1群は、特定した範囲の中で高いT
iO2含量を有するMgO含有ガラス、即ち、酸化物基
準で以下の組成を有するガラスである。 SiO2 3.5〜4.5重量%、B2O3 41〜43重量%、 La2O3 27〜31重量%、CaO 8〜10重量% MgO 3.5〜4.5重量%、ZnO 3.5〜4.5重量%、 TiO2 2.5〜3.5重量%、ZrO2 3.5〜4.5量% これらのガラスは、1.68〜1.70の屈折率nd及
び49〜51のアッベ数νdを有する。
するMgO及びSrO含有ガラスである。これらのガラ
スは、酸化物基準で以下の組成 SiO2 3.5〜4.5重量%、B2O3 41〜43重量%、 La2O3 27〜31重量%、CaO 8.5〜9.5重量%、 SrO 2.5〜3.5重量%、MgO 3.5〜4.5重量%、 ZnO 3.5〜4.5重量%、TiO2 0.1〜1重量%、 ZrO2 3.5〜4.5量%、 を有し、54〜56のアッベ数νd及び1.66〜1.
69の屈折率ndを有する無鉛ランタンクラウンガラス
である。
知の1つ又はそれよりも多くの清澄剤を、ガラスを清澄
化するために、バッチに慣用量で添加することができ
る。これによって、泡や筋のない特に良好な内部品質を
有するガラスが得られる。使用される清澄剤がAs2O3
ではなく、それに代わってガラス品質を損なうことなく
加えることができる例えばSb2O3が好ましくは0.3
重量%までの量で使用された場合、本発明の無鉛ガラス
は更に砒素を含有しないものとなる。
通常の不純物を除いてアルカリ金属酸化物、BaO、A
l2O3、Nb2O5、Y2O3及びTa2O3を含有しないガ
ラスを提供するものである。本発明のガラスは種々の利
点、例えば良好な溶融特性及び結晶化安定性並びにガラ
スの製造コストが安いといった利点を有する。本発明の
新規なガラスは、PbOを含有せず、また好ましい態様
においてはAs2O3も含有しない。そのため、同じ光学
的特性を有する従来のPbO含有ガラスと比較して、ガ
ラスを加工できる温度範囲が広い。
常に高い耐アルカリ性を有する。従って、同じ光学的特
性を有する従来のPbO含有ガラスと比べて、本発明の
ガラスは、改善された耐酸性(例えば、PbO含有ガラ
スの耐酸性クラスが52.3であるの対して実施例8の
ガラス(実施例及び表2参照)の耐酸性クラスは52.
0である。)及び改善された耐アルカリ性を有する(例
えば、PbO含有ガラスの耐アルカリ性クラスは1.2
であるの対して実施例8のガラスの耐アルカリ性クラス
は1.0である。)。ガラスの高い耐薬品性は、その後
の機械的処理、例えば研削及び磨きをさらに行う上で重
要なものである。
する。この高い結晶化安定性により、比較的大きな溶解
装置、例えば光学タンクでの製造が可能となる。結晶化
安定性の尺度は、失透限界の上限又はこの温度における
粘度である。連続製造するには、1000dPas以上
であるべきである。本発明の新規ガラスはこの要件を満
たしている。本発明のガラスは溶融及び加工しやすい。
本発明のガラスの密度は、4.0g/cm3以下であり、
比較的に低い。
具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定されな
いことはもとよりである。
ガラスを慣用の原料から製造した。表1に溶解例の一つ
(表2の実施例1)を示す。
れぞれの組成(酸化物基準の重量%表示)、屈折率
nd、アッベ数νd、密度ρ[g/cm3]、熱膨張率α
20/300[10 -6/K]及びガラス転移温度Tg[℃]を示
す。
た。すなわち、酸化物用の原料、好ましくは炭酸塩及び
硝酸塩を計量し、これに清澄剤Sb2O3を加えてよく攪
拌した。ガラスバッチを約1,200〜1,360℃で
溶解し、次いで清澄化し、充分に均質化した。ガラスは
1,000〜1,080℃の注型温度で所望の寸法に成
形した。
Claims (12)
- 【請求項1】 酸化物基準で以下の組成 SiO2 1〜9重量%、B2O3 29〜43.5重量%、 La2O3 27〜40重量%、CaO 5.5〜10重量%、 SrO 0〜3.5重量%、MgO 0〜4.5重量%、 ZnO 3.5〜10重量%、TiO2 0.1〜3.5重量%、 ZrO2 3.5〜9重量%、 を有し、必要に応じて慣用量の清澄剤を含有することを
特徴とする1.66〜1.76の屈折率nd及び46〜
57のアッベ数νdを有する無鉛ランタンクラウンガラ
ス及びランタンフリントガラス。 - 【請求項2】 酸化物基準で以下の組成 SiO2 1〜9重量%、B2O3 29〜43.5重量%、 La2O3 29〜40重量%、CaO 5.5〜9.5重量%、 SrO 0〜3重量%、MgO 0〜4重量%、 ZnO 4〜10重量%、TiO2 0.1〜3重量%、 ZrO2 4〜9重量%、 を有し、必要に応じて慣用量の清澄剤を含有することを
特徴とする請求項1に記載の無鉛ランタンクラウンガラ
ス及びランタンフリントガラス。 - 【請求項3】 酸化物基準で以下の組成 SiO2 1〜9重量%、B2O3 29〜43重量%、 La2O3 35〜40重量%、CaO 5.5〜7.5重量%、 ZnO 4〜6重量%、TiO2 0.1〜3重量%、 ZrO2 4〜9重量%、 を有し、必要に応じて慣用量の清澄剤を含有することを
特徴とする1.69〜1.76の屈折率nd及び46〜
54のアッベ数νdを有する請求項1又は2に記載の無
鉛ランタンクラウンガラス及びランタンフリントガラ
ス。 - 【請求項4】 SrO及び/又はMgOの合計量が少な
くとも0.1重量%であることを特徴とする請求項1又
は2に記載の無鉛ランタンクラウンガラス及びランタン
フリントガラス。 - 【請求項5】 酸化物基準で以下の組成 SiO2 2.5〜4.5重量%、B2O3 35〜42重量%、 La2O3 31〜40重量%、CaO 6〜8重量%、 SrO 0.1〜2重量%、ZnO 4.5〜7.5重量%、 TiO2 0.5〜2.5重量%、ZrO2 5〜9重量%、 を有し、必要に応じて慣用量の清澄剤を含有することを
特徴とする1.69〜1.75の屈折率nd及び48〜
54のアッベ数νdを有する請求項1、2又は4に記載
の無鉛ランタンクラウンガラス及びランタンフリントガ
ラス。 - 【請求項6】 酸化物基準で以下の組成 SiO2 2.5〜4重量%、B2O3 37〜40重量%、 La2O3 32〜38重量%、CaO 7〜8重量%、 SrO 0.5〜1.5重量%、ZnO 5〜7重量%、 TiO2 1〜2.5重量%、ZrO2 6〜7重量%、 を有し、必要に応じて慣用量の清澄剤を含有することを
特徴とする1.70〜1.72の屈折率nd及び48〜
51のアッベ数νdを有する請求項5に記載の無鉛ラン
タンクラウンガラス及びランタンフリントガラス。 - 【請求項7】 酸化物基準で以下の組成 SiO2 5〜7.5重量%、B2O3 30〜39重量%、 La2O3 30〜39重量%、CaO 6〜8重量%、 MgO 1〜3重量%、ZnO 6〜9重量%、 TiO2 0.5〜2.5重量%、ZrO2 5〜8重量%、 を有し、必要に応じて慣用量の清澄剤を含有することを
特徴とする1.69〜1.75の屈折率nd及び48〜
54のアッベ数νdを有する請求項1、2又は4に記載
の無鉛ランタンクラウンガラス及びランタンフリントガ
ラス。 - 【請求項8】 酸化物基準で以下の組成 SiO2 3.5〜4.5重量%、B2O3 41〜43重量%、 La2O3 27〜31重量%、CaO 8〜10重量%、 MgO 3.5〜4.5重量%、ZnO 3.5〜4.5重量%、 TiO2 2.5〜3.5重量%、ZrO2 3.5〜4.5量%、 を有し、必要に応じて慣用量の清澄剤を含有することを
特徴とする1.68〜1.70の屈折率nd及び49〜
51のアッベ数νdを有する請求項1に記載の無鉛ラン
タンクラウンガラス及びランタンフリントガラス。 - 【請求項9】 酸化物基準で以下の組成 SiO2 3.5〜4.5重量%、B2O3 41〜43重量%、 La2O3 27〜31重量%、CaO 8.5〜9.5重量%、 SrO 2.5〜3.5重量%、MgO 3.5〜4.5重量%、 ZnO 3.5〜4.5重量%、TiO2 0.1〜1重量%、 ZrO2 3.5〜4.5量%、 を有し、必要に応じて慣用量の清澄剤を含有することを
特徴とする1.66〜1.69の屈折率nd及び54〜
56のアッベ数νdを有する請求項1に記載の無鉛ラン
タンクラウンガラス。 - 【請求項10】 Sb2O3を0〜0.3重量%含有する
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載
の無鉛ランタンクラウンガラス及びランタンフリントガ
ラス。 - 【請求項11】 不可避不純物を除きヒ素酸化物を含有
しないことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一
項に記載の無鉛ランタンクラウンガラス及びランタンフ
リントガラス。 - 【請求項12】 不可避不純物を除き酸化ニオブ、酸化
アルミニウム、酸化バリウム及びアルカリ金属酸化物を
含有しないことを特徴とする請求項1乃至11のいずれ
か一項に記載の無鉛ランタンクラウンガラス及びランタ
ンフリントガラス。
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