JP2875709B2 - 光学ガラス - Google Patents
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- 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
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- 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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Description
O3−La2O3−Ta2O5−ZnO−ZrO 2 −Nb 2 O 5
−WO 3 −Li2O系からなり、屈折率(Nd)が1.7
5≦Nd<1.84、アッベ数(νd)が38<νd≦
50の範囲の光学恒数を有し、かつ低転移温度特性を付
与してモールドプレス成形性を改善しつつ、化学的耐久
性に優れた新規な光学ガラスに関する。
酸ランタン系組成のものが代表的であり、例えば特開昭
50−14712号および特開昭55−116641号
等の公報にみられるように種々のガラスが開示されてい
る。しかしこれらのガラスは一般に転移温度(以下Tg
という)が高く600℃を越えるため、近年要望されて
いる光学素子直接成形用のモールドプレス性に優れたガ
ラスとしては不適である。一般にTgの値は、ガラス熱
間成形性の難易度を左右する大きな要因となっている
が、軟化ガラスをプレス成形する場合、プレス金型はそ
のガラスのTg近傍にさらされるため、ガラスのTgが
高いほど金型表面が酸化したり、金属組織に変化を生じ
急速に劣化して金型寿命が短くなりやすい。そこで前記
光学恒数を維持させながら、低Tg特性を与える目的で
種々のガラスが開発されている。例えば特開昭60−2
21338号公報には、B2O3−La2O3−Y2O3−L
i2O−R″O(R″は2価のアルカリ土類酸化物及び
/又は2価の金属酸化物)系ガラスが開示されている
が、このガラスは、耐失透性は改善されているものの化
学的耐久性が十分でない。
ガラスにみられる諸欠点を改善し、屈折率(Nd)が
1.75≦Nd<1.84、アッベ数(νd)が38<
νd≦50の範囲の光学恒数とモールドプレスに適合す
る低Tg特性を維持させつつ、一段と優れた化学的耐久
性を有する光学ガラスを提供することを目的とする。
め、本発明者等は鋭意試験研究を重ねた結果、従来には
具体的に開示されていない特定組成範囲のSiO2−B2
O3−La2O3−Ta2O5−ZnO−ZrO 2 −Nb 2 O 5
−WO 3 −Li2O系ガラスにおいて、前記所定の光学恒
数とモールドプレスに適した低Tg特性を維持しつつ、
ガラスの化学的耐久性を一段と改善した所望のガラスが
得られることをみいだし、本発明をなすに至った。
%で、SiO2 6〜15%、B2O3 15.5〜24
%、 ただしSiO2+B2O3 21.5〜35%、La
2O325〜50%、Gd2O3 0〜30%、ただしLa
2O3+Gd2O3 27〜60%、Ta2O5 0.1〜1
0%、ZnO 14.5〜25%、ZrO2 1.5〜
10%、Nb2O5 0.5〜15%、WO3 0.5〜
5%、Li2O 0. 6〜5%、Al2O3 0〜10
%、TiO2 0〜3%、Yb 2 O 3 0〜10%、F 2
0〜5%の範囲の各成分からなり、かつ屈折率(Nd)
が1.75≦Nd<1.84、アッベ数(νd)が38
<νd≦50の範囲の光学恒数と、580℃以下の転移
温度(Tg)を有するところにある。
した理由について述べる。すなわち、SiO2成分は、
その量が6%未満であるとガラスの化学的耐久性が低下
し、またその量が15%を超えると低Tg特性を維持し
得なくなる。B2O3成分はガラスに低Tgを与えるのに
有利なガラス形成成分であるが、その量はガラスの耐失
透性と化学的耐久性維持のため、15.5〜24%とす
べきである。ただし、SiO2とB2O3成分の合計量
は、ガラスの耐失透性と目標の光学恒数維持のため2
1.5〜35%、好ましくは21.5〜30%の範囲と
する。
にするため25%以上含有させる必要があるが、その量
が50%を超えるとガラスは失透しやすくなる。Gd2
O3成分はLa2O3成分と同様の光学特性をガラスに与
えるので添加し得るが、その量が30%を超えるとガラ
スは失透しやすくなる。ただし、La2O3とGd2O3成
分の合計量は、目標の光学恒数と耐失透性維持のため2
7〜60%、好ましくは32〜60%の範囲とする。
nO成分とともにガラスに含有させることによって、所
定のTgを維持させつつ大幅に化学的耐久性を改善させ
る効果がみいだされた重要成分である。その量が0.1
%未満ではその効果が十分でなく、またその量が10%
を超えるとガラスは耐失透性が悪化する。上記効果を得
るためには0.5%以上含有させることが好ましい。
改善の点で有利な重要な成分であり、上記のとおり、T
a2O5成分と共に含有させて化学的耐久性向上を著しく
するが、その量は14.5〜25%の範囲が有効であ
る。さらに、請求項2に記載の発明のように、Ta 2 O 5
/ZnOの比率を0.1〜0.7の範囲に限定すること
により、一段と化学的耐久性に優れたガラスが得られ
る。
化学的耐久性の改善のため添加するが10%までで十分
である。また、その量が1.5%未満では上記効果が十
分でない。Nb2O5成分はガラスの屈折率を高め、化学
的耐久性を改善するのに有効であるが、15%を超える
とガラスは失透しやすくなる。上記効果を得るためには
Nb 2 O 5 成分を0.5%以上含有させる必要がある。W
O3成分はガラスの屈折率を高め失透傾向を抑制し、溶
融ガラスの粘性を小さくする効果があるが、5%を超え
るとガラスの着色傾向が増大する。上記効果を得るため
には、WO 3 成分を0.5%以上含有させる必要があ
る。
る効果が特に大きいので重要な成分であるが、ガラスの
耐失透性を維持しつつその効果を発揮させるためには、
その量は0.6〜5%の範囲にすべきである。Al2O3
成分は化学的耐久性向上に有効な成分であるので、10
%まで含有させることができる。しかし、その量が多く
なると溶融ガラスの粘性が大きくなり過ぎるので5%以
下が好ましい。
させるのに有効であり、3%まで含有させることができ
る。なお、本発明の光学ガラスに所望の特性を損なわな
い範囲で、Yb2O3 成分を10%まで、F2 成分を5%
まで添加し得る。また脱泡清澄剤として、Sb2O3、A
s2O3等の成分を適量添加し得る。
成例(No.1〜No.3)および前記従来の光学ガラ
スの比較組成例(No.AおよびNo.B)をこれらの
ガラスの光学恒数(Nd、νd)および耐酸性(SR)
数値とともに表1に示した。 なお、上記SR値は、国
際標準化機構ISO8424;1987(E)の測定方
法に準拠し、測定して得た結果を表したものである。こ
こで、SR値は所定の酸処理液中におけるガラス試料が
0.1μmの浸食を受けるのに要した時間(h)によっ
て等級付けしたものである。SR値=4および5の場合
はPH0.3の硝酸溶液を用い、それぞれ0.1〜1h
および0.1h以下を要したことを示す。また、SR値
=5、51、52および53の場合はいずれもPH4.
6の酢酸緩衝液を用い、それぞれ10h以上、1〜10
h、0.1〜1hおよび0.1h以下を要したことを示
している。
例のガラスは、比較組成例のガラス、No.AおよびN
o.Bと比較するといずれもSR値が向上し、一段と優
れた化学的耐久性を示している。また、これらの本発明
の実施組成例のガラスはいずれも耐失透性に優れ、また
均質化し易く、540〜565℃の範囲の転移温度(T
g)を有している。このため、上記実施組成例のガラス
は製造が容易であり、モールドプレスに適しているう
え、優れた化学的耐久性を有している。なお、本発明の
上記実施組成例のガラスは、いずれも硝酸塩、炭酸塩、
酸化物等の通常の光学ガラス原料を用いて秤量・混合
し、これを白金坩堝を用いて約1100〜1350℃、
約2〜5時間で溶融脱泡し、攪拌均質化した後、金型に
鋳込み徐冷することにより得ることができる。
スは、SiO2−B2O3−La2O3−Ta2O5−ZnO
−ZrO 2 −Nb 2 O 5 −WO 3 −Li2O系成分系の特定
組成範囲を有するものであるから、屈折率(Nd)1.
75≦Nd<1.84、アッベ数(νd)38<νd≦
50の範囲の光学恒数と580℃以下の転移温度(T
g)とを有し、かつ、国際標準化機構ISO8424;
1987(E)の測定方法に準拠して測定した、PH
4.6の酢酸緩衝液を用いて0.1μmの浸食を受ける
のに要する時間(h)が、1時間(h)以上であって化
学的耐久性に一段と優れている。また耐失透性に優れ、
製造が容易であり均質化し易く、モールドプレスに適し
ている。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%で、SiO2 6〜15%、B2O
3 15.5〜24%、 ただしSiO2+B2O3 2
1.5〜35%、La2O3 25〜50%、Gd2O3
0〜30%、ただしLa2O3+Gd2O3 27〜60
%、Ta2O5 0.1〜10%、ZnO 14.5〜2
5%、ZrO2 1.5〜10%、Nb2O5 0.5〜
15%、WO3 0.5〜5%、Li2O 0.6〜5
%、Al2O30〜10%、TiO2 0〜3%、Yb 2 O
3 0〜10%、F 2 0〜5%の範囲の各成分からな
り、かつ屈折率(Nd)が1.75≦Nd<1.84、
アッベ数(νd)が38<νd≦50の範囲の光学恒数
と、580℃以下の転移温度(Tg)を有することを特
徴とする光学ガラス。 - 【請求項2】 Ta 2 O 5 /ZnOの比率が0.1〜0.
7であることを特徴とする請求項1に記載の光学ガラ
ス。
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