JP5224087B2 - Optical glass for mold press molding - Google Patents
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Description
本発明はモールドプレス成形用光学ガラスに関するものである。 The present invention relates to an optical glass for mold press molding.
CD、MD、DVDその他各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズ、ビデオカメラや一般のカメラの撮影用レンズ等の光学レンズ用に、屈折率(nd)が1.57〜1.62、アッベ数(νd)が55以上、より具体的には屈折率(nd)が1.575〜1.610、アッベ数(νd)が58.5〜62.0の光学ガラスが使用されている。従来、このようなガラスとしてSiO2−PbO−R’2O(R’2Oはアルカリ金属酸化物)を基本とした鉛含有ガラスが広く使用されていたが、近年では環境上の問題からSiO2−B2O3−RO(ROはアルカリ土類金属酸化物)−R’2O系等の非鉛系ガラスに切り替えられつつある(例えば特許文献1、2)。
これらの光ピックアップレンズや撮影用レンズは、溶融ガラスをノズルの先端から滴下し一旦液滴状ガラスを作製し、研削、研磨、洗浄して得られるプリフォームガラス、または溶融ガラスを急冷鋳造し一旦ガラスブロックを作製し、同じく研削、研磨、洗浄して得られるプリフォームガラスを、精密加工を施した金型によって、軟化状態のプリフォームガラスを加圧成形し、金型の表面形状をガラスに転写させる、いわゆるモールドプレス成形法が広く用いられている。 In these optical pickup lenses and photographing lenses, molten glass is dropped from the tip of a nozzle to form a drop-shaped glass, and then preform glass or molten glass obtained by grinding, polishing, and washing is quenched and cast once. The preform glass obtained by preparing a glass block and grinding, polishing, and washing is pressed into a soft preform glass with a precision-processed mold, and the surface shape of the mold is changed to glass. A so-called mold press molding method for transferring is widely used.
モールドプレス成形により成形されるガラスには、求められる光学定数(屈折率、アッベ数)を満足するのは勿論のこと、金型を劣化させないように軟化点が低いこと、金型との融着が起こりにくいこと、耐候性が高いこと等が要求される。 Glass molded by mold press molding not only satisfies the required optical constants (refractive index, Abbe number), but also has a low softening point so as not to deteriorate the mold, and fusion with the mold. Are required to be difficult to occur, and weather resistance is high.
また上記したような従来の非鉛系のプリフォームガラスは、十分な耐候性を有していないことが多い。ガラスの耐候性が十分でないと、切削、研磨、洗浄工程においてガラス成分の研磨洗浄水や各種洗浄溶液中への溶出によって表面の変質が起こる。その結果、成形工程で失透ブツが発生し易く、ガラスに欠陥が生じて量産化が困難になる。また最終製品においても、高温多湿状態に長時間晒されるとガラスの表面が変質し、信頼性を損なうという問題がある。 Further, the conventional lead-free preform glass as described above often does not have sufficient weather resistance. If the weather resistance of the glass is not sufficient, surface alteration occurs due to elution of the glass components into the polishing cleaning water and various cleaning solutions during the cutting, polishing and cleaning steps. As a result, devitrification is likely to occur in the molding process, and defects in the glass occur, making mass production difficult. Further, even in the final product, when exposed to a high temperature and high humidity for a long time, the surface of the glass is deteriorated and the reliability is impaired.
本発明の目的は、モールドプレス成形用光学ガラスとして要求される諸特性を満足し、特に屈折率(nd)が1.57〜1.62、アッベ数(νd)が55以上(好ましくは屈折率(nd)が1.575〜1.610、アッベ数(νd)が58.5〜62.0)であり、耐候性に優れる非鉛系のモールドプレス成形用光学ガラスを提供することである。 The object of the present invention is to satisfy various properties required as optical glass for mold press molding, and in particular, the refractive index (nd) is 1.57 to 1.62, and the Abbe number (νd) is 55 or more (preferably the refractive index. (Nd) is 1.575 to 1.610, Abbe number (νd) is 58.5 to 62.0), and it is to provide a lead-free optical glass for mold press molding having excellent weather resistance.
本発明者は種々の実験を行った結果、SiO2−B2O3−RO−R’2O−La2O3系ガラスの組成を厳密に限定することによって上記目的が達成できることを見いだし、本発明として提案するものである。 As a result of various experiments, the present inventors have found that the above object can be achieved by strictly limiting the composition of the SiO 2 —B 2 O 3 —RO—R ′ 2 O—La 2 O 3 glass. It is proposed as the present invention.
即ち、本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、質量%で、SiO2 41〜50.5%、Al2O3 1.5〜5%、B2O3 13〜16%、CaO 0.1〜10%、BaO 0〜10%、SrO 0〜10%、ZnO 0〜5%、Li2O 1〜10%、Na2O 0〜5%、La2O3 5〜15%含有することを特徴とする。 That is, press molding for the optical glass of the present invention, in mass%, SiO 2 41~50.5%, Al 2 O 3 1.5~5%, B 2 O 3 13 ~16%, CaO 0.1 ~10%, BaO 0~10%, SrO 0~10%, 0~5% ZnO, Li 2 O 1~10%, Na 2 O 0~5%, by containing La 2 O 3 5~15% Features.
本発明の光学ガラスは、CD、MD、DVDその他各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズ、ビデオカメラや一般のカメラの撮影用レンズ等の光学レンズに使用される1.57〜1.62の屈折率(nd)、55以上のアッベ数(νd)を有している。また軟化点が低くガラス成分が揮発し難いため、成形精度の低下および金型の劣化や汚染が生じない。しかも作業温度範囲が広く、プリフォームガラスの量産性に優れるとともに、耐候性が良好であるため、製造工程や製品の使用中に物性の劣化や表面の変質を起こすことがない。それゆえモールドプレス成形用光学ガラスとして好適である。 The optical glass of the present invention has a refractive index of 1.57 to 1.62 used for optical lenses such as optical pickup lenses for CD, MD, DVD and other various optical disk systems, video cameras and photographing lenses for general cameras. nd) and an Abbe number (νd) of 55 or more. In addition, since the softening point is low and the glass component is difficult to volatilize, the molding accuracy is not lowered, and the mold is not deteriorated or contaminated. In addition, the working temperature range is wide, the preform glass is excellent in mass productivity, and the weather resistance is good, so that the physical properties are not deteriorated and the surface is not deteriorated during the production process or use of the product. Therefore, it is suitable as an optical glass for mold press molding.
本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、質量%で、SiO2 41〜50.5%、Al2O3 1.5〜5%、B2O3 13〜16%、CaO 0.1〜10%、BaO 0〜10%、SrO 0〜10%、ZnO 0〜5%、Li2O 1〜10%、Na2O 0〜5%、La2O3 5〜15%の基本組成を有するガラスである。一般に、非鉛系のガラスでは、高い屈折率を得るために、アルカリ土類金属酸化物であるROを多量に含有させており、この系のガラスの耐候性を低下させる原因となっている。そこで、本発明のガラスでは、屈折率を高める成分であるLa2O3と、耐侯性を向上させる成分であるAl2O3を含有させて、ROの含有量を抑えるとともに、ROとしてCaOを必須成分として含有することで、屈折率を維持しながら、ガラスの耐候性を改善している。また、La2O3を含有させると、アッベ数が低下する傾向にあるが、B2O3を含有させることで、アッベ数の低下を防止している。このようにすることで、優れた耐侯性と、1.57〜1.62の屈折率(nd)、55以上のアッベ数(νd)、特に1.575〜1.610の屈折率(nd)、58.5〜62.0のアッベ数(νd)を有するモールドプレス成形用光学ガラスを得ることができ、色分散が少なく、高機能で小型の光学素子用の光学レンズとして使用することができる。また、本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、ガラスの軟化点が650℃以下(好ましくは640℃以下、更に好ましくは630℃以下)であることが好ましい。ガラスの軟化点が低くなると、低温でのプレス成形が可能となり、金型の酸化、ガラス成分の揮発による金型の汚染やガラスと金型との融着を抑えることができる。 Press molding for the optical glass of the present invention, in mass%, SiO 2 41~50.5%, Al 2 O 3 1.5~5%, B 2 O 3 13 ~16%, CaO 0.1~10 glass with%, BaO 0~10%, SrO 0~10 %, 0~5% ZnO, Li 2 O 1~10%, Na 2 O 0~5%, the basic composition of La 2 O 3 5~15% It is. In general, lead-free glass contains a large amount of RO, which is an alkaline earth metal oxide, in order to obtain a high refractive index, which causes a decrease in the weather resistance of this glass. Therefore, in the glass of the present invention, La 2 O 3 which is a component for increasing the refractive index and Al 2 O 3 which is a component for improving weather resistance are contained, and the content of RO is suppressed, and CaO is used as RO. By containing as an essential component, the weather resistance of the glass is improved while maintaining the refractive index. Moreover, when La 2 O 3 is contained, the Abbe number tends to decrease. However, the inclusion of B 2 O 3 prevents the Abbe number from decreasing. In this way, excellent weather resistance, a refractive index (nd) of 1.57 to 1.62, an Abbe number (νd) of 55 or more, particularly a refractive index (nd) of 1.575 to 1.610. , 58.5 to 62.0 Abbe number (νd) can be obtained, and can be used as an optical lens for small optical elements with high function and small color dispersion. . Moreover, the optical glass for mold press molding of the present invention preferably has a glass softening point of 650 ° C. or lower (preferably 640 ° C. or lower, more preferably 630 ° C. or lower). When the softening point of the glass is lowered, press molding at a low temperature becomes possible, and mold oxidation and mold contamination due to volatilization of glass components and fusion between the glass and the mold can be suppressed.
各成分の範囲を上記のように限定した理由を述べる。 The reason why the range of each component is limited as described above will be described.
SiO2はガラスの骨格を構成する成分であり、耐候性を向上させる効果がある。その含有量は41〜50.5%、好ましくは42〜50.5%、さらに好ましくは43〜50.5%である。なおSiO2が多くなると屈折率が低下したり、軟化点が高くなる傾向がある。また失透傾向が強くなる。一方、SiO2が少なくなると耐酸性や耐水性等の耐候性が悪化する。 SiO 2 is a component constituting the skeleton of the glass and has an effect of improving weather resistance. Its content is 41 to 50.5 %, preferably 42 to 50.5 %, and more preferably 43 to 50.5 %. When SiO 2 increases, the refractive index tends to decrease and the softening point tends to increase. In addition, the tendency to devitrification becomes stronger. On the other hand, when the amount of SiO 2 decreases, weather resistance such as acid resistance and water resistance deteriorates.
B2O3はガラスの骨格成分であり、耐失透性の向上に効果がある。またアッベ数を高め、軟化点を低下させる成分である。さらにガラスの塩基性度を下げる作用もあり、モールドプレス成形におけるガラスと金型の融着防止に効果がある。その含有量は13〜16%、特に好ましくは13〜15.5%、さらに好ましくは13〜15%である。なおB2O3が多くなるとガラス溶融時にB2O3‐R’2Oで形成される揮発物が多くなり、脈理の生成を助長する。さらに耐候性が悪化する。一方、B2O3が少ないと、耐失透性が低下して十分な作業温度範囲を確保できなくなる可能性がある。また金型と融着し易くなる。さらにSiO2の少ない組成域では、B2O3が少ないとアッベ数を55以上に維持することが難しくなる。 B 2 O 3 is a skeletal component of glass and is effective in improving devitrification resistance. It is a component that increases the Abbe number and lowers the softening point. Further, it has the effect of lowering the basicity of the glass, and is effective in preventing fusion between the glass and the mold in mold press molding. The content is 13 to 16%, particularly preferably 13 to 15.5%, and further preferably 13 to 15%. Note B 2 O 3 B 2 O 3 -R ' becomes large volatiles formed by 2 O upon a number becomes the glass melting, to facilitate the generation of striae. Furthermore, weather resistance deteriorates. On the other hand, when the B 2 O 3 is small, there is a possibility that devitrification resistance can not be secured a sufficient working temperature range decreases. Moreover, it becomes easy to fuse | melt with a metal mold | die. Further, in a composition region with a small amount of SiO 2 , it becomes difficult to maintain the Abbe number at 55 or more when the amount of B 2 O 3 is small.
Al2O3はSiO2と共にガラスの骨格を構成する成分であり、耐候性を向上させる効果がある。特にSiO2‐B2O3‐RO‐R’2O‐La2O3系ガラスでは、ガラス中アルカリ成分の、水への選択的溶出を抑制する効果が顕著であり、その含有量は1.5〜5%、好ましくは2〜4.5%、さらに好ましくは2.7〜4.5%である。なおAl2O3が多いと失透し易くなる。また溶融性が悪化して脈理や泡がガラス中に残り、レンズ用ガラスとしての要求品位を満たさなくなる可能性がある。一方、Al2O3が少ないと、耐水性・耐酸性が低下し、非常に高い耐候性を有するガラスを得にくくなる。 Al 2 O 3 is a component constituting a glass skeleton together with SiO 2 and has an effect of improving weather resistance. In particular, SiO 2 —B 2 O 3 —RO—R ′ 2 O—La 2 O 3 glass has a remarkable effect of suppressing selective elution of alkali components in the glass into water, and its content is 1 0.5 to 5%, preferably 2 to 4.5%, more preferably 2.7 to 4.5%. Incidentally easily devitrified and Al 2 O 3 is large. In addition, the meltability deteriorates and striae and bubbles remain in the glass, which may not satisfy the required quality as glass for lenses. On the other hand, when the Al 2 O 3 is less, water resistance, acid resistance is lowered, it is difficult to obtain a glass having a very high weatherability.
CaO、BaO、SrOといったアルカリ土類金属酸化物(RO)は融剤として作用するとともに、SiO2‐B2O3‐RO‐R’2O‐La2O3系ガラスにおいて、アッベ数を低下させずに屈折率を高める効果がある。CaO、BaO、及びSrOは合量で10〜30%、特に10〜20%、さらには12〜18%であることが望ましい。なおROが多くなると、プリフォームガラスの溶融、成形工程中に失透ブツが析出し易くなり、液相温度が上がって作業範囲が狭くなり量産化し難くなる傾向がある。さらにガラスから研磨洗浄水や各種洗浄溶液中への溶出が増大する、高温多湿状態でのガラス表面の変質が顕著になる等、耐候性が悪化し易い。一方ROが少なくなると、屈折率が低下したり、軟化点が高くなる等の不都合が生じやすい。 Alkaline earth metal oxides (RO) such as CaO, BaO, and SrO act as fluxes and lower the Abbe number in SiO 2 -B 2 O 3 -RO-R ' 2 O-La 2 O 3 glass Without increasing the refractive index. The total amount of CaO, BaO, and SrO is preferably 10 to 30%, particularly 10 to 20%, and more preferably 12 to 18%. When RO is increased, devitrification beads are likely to be precipitated during the melting and forming process of the preform glass, the liquidus temperature is increased, the working range is narrowed, and the mass production tends to be difficult. Further, the weather resistance is likely to deteriorate, for example, the elution of the glass into the polishing cleaning water and various cleaning solutions increases, and the glass surface changes significantly in a hot and humid state. On the other hand, when RO is decreased, inconveniences such as a decrease in refractive index and an increase in softening point are likely to occur.
CaOはアッベ数を低下させることなく屈折率を高める成分である。また、高温多湿状態においてアルカリやアルカリ土類の表面への析出を防止する効果が高くなることから、耐候性向上のための必須成分である。CaOの含有量は0.1〜10%、特に0.5〜5%、さらに1〜4%であることが好ましい。なおCaOが多くなると液相温度が上がり、失透し易くなる。 CaO is a component that increases the refractive index without decreasing the Abbe number. Moreover, since the effect which prevents the precipitation to the surface of an alkali or alkaline earth becomes high in a hot and humid state, it is an essential component for a weather resistance improvement. The content of CaO is preferably 0.1 to 10%, particularly 0.5 to 5%, and more preferably 1 to 4%. In addition, when CaO increases, liquidus temperature will rise and it will become easy to devitrify.
BaOは屈折率を高める成分であり、またこのガラス系においては液相温度を低下させ作業性を向上させる効果もある。しかし、高温多湿状態でガラス表面からの析出量が他のRO成分に比べ著しく多いため、多量に含有させると最終製品の耐候性を損なうおそれがある。BaOの含有量は0〜10%、特に0.5〜9.5%、さらに4〜9%であることが好ましい。 BaO is a component that increases the refractive index, and this glass system also has the effect of lowering the liquidus temperature and improving workability. However, the amount of precipitation from the glass surface in a high-temperature and high-humidity state is significantly larger than that of other RO components, so if it is contained in a large amount, the weather resistance of the final product may be impaired. The BaO content is preferably 0 to 10%, particularly preferably 0.5 to 9.5%, and more preferably 4 to 9%.
SrOは屈折率を高める成分である。またBaOに比べると高温多湿状態でのガラス表面からの析出量が少ない。従ってSrOを積極的に使用することにより、耐候性に優れた製品を得ることができる。その含有量は0〜10%、好ましくは0.5〜9%、さらに好ましくは3〜8%である。なおSrOが多くなると液相温度が上がって作業範囲が狭くなる傾向にある。 SrO is a component that increases the refractive index. Moreover, compared with BaO, there is little precipitation amount from the glass surface in a hot and humid state. Therefore, a product excellent in weather resistance can be obtained by positively using SrO. Its content is 0-10%, preferably 0.5-9%, more preferably 3-8%. When SrO increases, the liquidus temperature rises and the working range tends to narrow.
なおCaO、BaO、或いはSrO以外にも、屈折率を高めるためにMgOを添加してもよい。MgOを添加する場合、その含有量は0〜5%、特に0〜3%であることが好ましい。MgOが多くなると失透し易くなる。 In addition to CaO, BaO, or SrO, MgO may be added to increase the refractive index. When adding MgO, the content is preferably 0 to 5%, particularly preferably 0 to 3%. It becomes easy to devitrify when MgO increases.
ZnOは屈折率を高めるとともに、耐候性を向上させる効果がある。また失透傾向が強くないため、多量に含有させても均質なガラスを得ることができる。その含有量は0〜5%、好ましくは0.5〜4%、さらに好ましくは1〜3%である。ZnOが多くなるとアッベ数が低下する傾向がある。 ZnO has the effect of increasing the refractive index and improving the weather resistance. Moreover, since the devitrification tendency is not strong, a homogeneous glass can be obtained even if it is contained in a large amount. Its content is 0-5%, preferably 0.5-4%, more preferably 1-3%. When the amount of ZnO increases, the Abbe number tends to decrease.
Li2OやNa2Oといったアルカリ金属酸化物(R’2O)は軟化点を低下させるための成分である。Li2OとNa2Oは合量で5〜12%、特に6〜11%、さらには7〜10%であることが望ましい。なおR’2Oが多くなると液相温度が上昇して作業温度範囲が狭くなり易い。この場合、量産性に悪影響を与えるおそれがある。また耐候性が悪化する傾向がある。逆にR’2Oが少なくなると軟化点が高くなる。 Alkali metal oxides (R ′ 2 O) such as Li 2 O and Na 2 O are components for lowering the softening point. The total amount of Li 2 O and Na 2 O is preferably 5 to 12%, particularly 6 to 11%, and more preferably 7 to 10%. When R ′ 2 O increases, the liquidus temperature rises and the working temperature range tends to narrow. In this case, the mass productivity may be adversely affected. Moreover, there exists a tendency for a weather resistance to deteriorate. Conversely, when R ′ 2 O decreases, the softening point increases.
R’2OのなかでもLi2Oが最も軟化点を低下させる効果が大きい。その含有量は1〜10%、好ましくは3〜9%、さらに好ましくは5〜8.5%である。ただしLi2Oは分相性が強いため、多量に添加すれば液相温度が高くなって作業性を悪化させる傾向がある。またField Strength(以下F.S.と表記する)が低く、後述するガラスの塩基性度を上げる成分であるため、プレス成形時に金型との融着を引き起こす原因となる。一方、Li2Oが少なくなると軟化点が高くなる。 Among R ′ 2 Os, Li 2 O has the greatest effect of lowering the softening point. Its content is 1 to 10%, preferably 3 to 9%, more preferably 5 to 8.5%. However, since Li 2 O has a strong phase separation property, if it is added in a large amount, the liquidus temperature becomes high and the workability tends to deteriorate. In addition, since Field Strength (hereinafter referred to as FS) is low and it is a component that increases the basicity of glass described later, it causes fusion with a mold during press molding. On the other hand, when Li 2 O decreases, the softening point increases.
Na2Oは軟化点を低下させる効果があるが、多量に含有させると溶融時にB2O3‐R’2Oで形成される揮発物が多くなり、脈理の生成を助長してしまう。またモールド成形時にも揮発が生じて金型を汚染し、金型の寿命を大きく縮めてしまう。Na2Oの含有量は0〜5%、特に0.5〜3%であることが好ましい。 Na 2 O has an effect of lowering the softening point. However, when it is contained in a large amount, volatiles formed by B 2 O 3 —R ′ 2 O at the time of melting increase and promote the formation of striae. In addition, volatilization occurs during molding, which contaminates the mold and greatly shortens the life of the mold. The content of Na 2 O is preferably 0 to 5%, particularly preferably 0.5 to 3%.
なおLi2OやNa2O以外にも、軟化点を低下するためにK2Oを添加してもよい。K2Oを添加する場合、その含有量は0〜7%、特に0〜5%であることが好ましい。K2Oが多くなると耐候性が悪化する。 In addition to Li 2 O and Na 2 O, K 2 O may be added to lower the softening point. When K 2 O is added, its content is preferably 0 to 7%, particularly preferably 0 to 5%. When K 2 O increases, the weather resistance deteriorates.
La2O3は、アッベ数を低下させることなく屈折率を高める効果があるため、多量のROを含有させる必要がなくなり耐候性の向上に効果がある。また、耐失透性を向上する効果があり、作業温度範囲を拡大することができる成分であるが、多量に含有するとガラスの分相傾向が強くなり、均質なガラスを得にくくなる。La2O3の含有量は5〜15%、好ましくは6〜12%、さらに好ましくは7〜10%である。 Since La 2 O 3 has an effect of increasing the refractive index without reducing the Abbe number, it is not necessary to contain a large amount of RO and is effective in improving the weather resistance. Moreover, although it has the effect of improving devitrification resistance and can increase the working temperature range, when it is contained in a large amount, the phase separation tendency of the glass becomes strong and it becomes difficult to obtain a homogeneous glass. The content of La 2 O 3 is 5 to 15%, preferably 6 to 12%, more preferably 7 to 10%.
またSiO2とLa2O3の含有量は、質量%基準でSiO2/La2O3の値が3.2〜15.0、特に3.2〜10.0の範囲内となるように調節することが好ましい。この比を3.2〜15.0とすることで屈折率を低下させることなく、高い耐失透性を維持することができる。この比が小さくなると耐失透性が低下し、大きくなると屈折率が低下する傾向がある。 Also, the content of SiO 2 and La 2 O 3 is such that the value of SiO 2 / La 2 O 3 is in the range of 3.2 to 15.0, particularly 3.2 to 10.0 on a mass% basis. It is preferable to adjust. By setting this ratio to 3.2 to 15.0, high devitrification resistance can be maintained without lowering the refractive index. When this ratio decreases, the devitrification resistance decreases, and when it increases, the refractive index tends to decrease.
清澄剤としてSb2O3を添加することができる。ただし、ガラスに対する過度の着色を避けるため、Sb2O3の含有量は1%以下とすることが望ましい。 Sb 2 O 3 can be added as a fining agent. However, in order to avoid excessive coloring of the glass, the content of Sb 2 O 3 is desirably 1% or less.
尚、TiO2、Nb2O5はガラスの屈折率を高める成分であるが、アッベ数を低下させたり、紫外域での吸収が大きく、390〜440nmでの透過率が減少し、短波長用レンズとしての使用に支障をきたしたりするため、実質的なガラスへの導入は避けるべきである。 TiO 2 and Nb 2 O 5 are components that increase the refractive index of glass. However, they reduce the Abbe number, increase the absorption in the ultraviolet region, decrease the transmittance at 390 to 440 nm, and are used for short wavelengths. Substantial introduction to glass should be avoided as it may interfere with use as a lens.
さらに、PbO、Bi2O3及びAs2O3は環境上の理由から、Ag及びハロゲン類は光可逆変色キャリヤーとなるため、実質的なガラスへの導入は避けるべきである。 Furthermore, since PbO, Bi 2 O 3 and As 2 O 3 are for environmental reasons, Ag and halogens are photoreversible discoloration carriers, and therefore should not be substantially introduced into glass.
尚、本発明における「実質的なガラスへの導入を避ける」とは、含有量が0.1%以下であることを意味する。 In the present invention, “avoid substantially introducing into glass” means that the content is 0.1% or less.
また、本発明のモールドプレス成形用光学ガラスにおいて、モールドプレス成形時におけるガラスと金型の融着をより防止するには、上記特徴に加えて、ガラスの塩基性度を11以下(好ましくは9.5以下)にすることが望ましい。 Further, in the optical glass for mold press molding of the present invention, in order to prevent the glass and the mold from being fused at the time of mold press molding, in addition to the above features, the basicity of the glass is 11 or less (preferably 9). .5 or less).
尚、本発明において、塩基性度とは、(酸素原子のモル数の総和/陽イオンのField Strengthの総和)×100として定義され、Field Strength(以下F.S.と表記する)は下記の式1により求められる。 In the present invention, the basicity is defined as (total number of moles of oxygen atoms / total number of positive field strength) × 100, and field strength (hereinafter referred to as FS) is as follows. It is obtained by Equation 1.
式1 F.S.=Z/r2
Zはイオン価数、rはイオン半径を示している。尚、本発明におけるZ、rの数値は表1の値(『科学便覧基礎偏 改訂2版(1975年 丸善株式会社発行)』に記載された値)を用いた。本発明者の知見によれば、塩基性度が低いほど、金型と融着しにくくなる。以下にガラスの塩基性度が融着を支配する機構について説明する。
Formula 1 F. S. = Z / r 2
Z represents an ionic valence, and r represents an ionic radius. The values of Z and r in the present invention are the values in Table 1 (values described in “Science Manual Basic Bias Revised 2nd Edition (1975 Maruzen Co., Ltd.)”). According to the knowledge of the present inventor, the lower the basicity, the harder it is to fuse with the mold. The mechanism by which the basicity of the glass controls the fusion will be described below.
ここでSiO2を例に挙げて、ガラスの塩基性度の求め方を示す。 Here, taking SiO 2 as an example, how to determine the basicity of the glass will be described.
まず、酸素原子のモル数を求める。1molのSiO2中には、2molの酸素原子が含まれる。よって、この酸素の原子数2molに、ガラス組成中のSiO2のモル%を掛けることで、ガラス中のSiO2が持つ酸素原子のモル数が求められる。同様に各成分の酸素原子のモル数を求め、その合計を「酸素原子のモル数の総和」とする。 First, the number of moles of oxygen atoms is obtained. In 1 mol of SiO 2 , 2 mol of oxygen atoms are contained. Therefore, the number of moles of oxygen atoms possessed by SiO 2 in the glass can be obtained by multiplying the number of moles of oxygen by 2 mol by the mole percentage of SiO 2 in the glass composition. Similarly, the number of moles of oxygen atoms of each component is obtained, and the sum is defined as “sum of moles of oxygen atoms”.
次にF.S.を求める。陽イオンSi4+はZ=4、r=0.4であるため、F.S.=25となる。Si4+はSiO2に1mol含まれているのでガラス中のF.S.は、25×1(mol)×(組成中のSiO2のモル%)として求められる。 Next, F. S. Ask for. Since the cation Si 4+ is Z = 4 and r = 0.4, F.I. S. = 25. Since 1 mol of Si 4+ is contained in SiO 2 , F. S. Is calculated as 25 × 1 (mol) × (mol% of SiO 2 in the composition).
これを各成分について求め、その合計を「陽イオンのF.S.の総和」とする。そして「酸素原子のモル数の総和」を「陽イオンのF.S.の総和」で割った値に100をかけたものを「ガラスの塩基性度」とする。 This is calculated | required about each component and let the sum total be "the sum total of FS of a cation." Then, the value obtained by multiplying the value obtained by dividing the “total number of moles of oxygen atoms” by the “total number of FS of cation” by 100 is defined as “basicity of glass”.
次にガラスの塩基性度が融着を支配する機構について説明する。 Next, a mechanism in which the basicity of the glass controls the fusion will be described.
ガラスの塩基性度はガラス中の酸素の電子がガラス中の陽イオンにどのくらい引きつけられているかを示す指標になる。塩基性度の高いガラスではガラス中の陽イオンによる酸素の電子の引きつけが弱い。したがって、塩基性度の高いガラスは、電子を求める傾向の強い陽イオン(金型成分)と接した際、塩基性度の低いガラスに比べガラス中に金型からの陽イオンの侵入が起きやすい。金型成分である陽イオンがガラス中へ侵入(拡散)すると、界面付近のガラス相中の金型成分濃度が増加する。これによりガラス相と金型相の組成差が減少するため、両者の間の親和性が増し、ガラスが金型に濡れやすくなる。このような機構により、ガラスと金型が融着すると考えられる。従って塩基性度が低くなるにしたがって、ガラス中に金型成分が侵入しにくくなり、ガラスと金型は融着しなくなる。 The basicity of the glass is an index indicating how much oxygen electrons in the glass are attracted to the cations in the glass. In a glass having a high basicity, the attraction of oxygen electrons by cations in the glass is weak. Therefore, when a glass having a high basicity is in contact with a cation (mold component) that has a strong tendency to require electrons, a cation from the mold tends to enter the glass compared to a glass having a low basicity. . When the cation which is a mold component penetrates (diffuses) into the glass, the mold component concentration in the glass phase near the interface increases. Thereby, since the difference in composition between the glass phase and the mold phase is reduced, the affinity between the two is increased, and the glass is easily wetted by the mold. It is considered that the glass and the mold are fused by such a mechanism. Therefore, as the basicity is lowered, the mold components are less likely to enter the glass, and the glass and the mold are not fused.
具体的にはガラスの塩基性度が11以下、好ましくは9.5以下であれば融着が起こらなくなると考えられる。ガラスの塩基性度が9.5を超えると金型と融着する傾向が現れ、11を超えるとガラスと金型が融着して製品の面精度が損なわれ、量産性が顕著に悪化する傾向にある。 Specifically, if the basicity of the glass is 11 or less, preferably 9.5 or less, it is considered that fusion does not occur. If the basicity of the glass exceeds 9.5, a tendency to fuse with the mold appears, and if it exceeds 11, the glass and the mold are fused to deteriorate the surface accuracy of the product, and the mass productivity is remarkably deteriorated. There is a tendency.
次に、本発明のガラスを用いて光ピックアップレンズや撮影用レンズ等を製造する方法を述べる。 Next, a method for producing an optical pickup lens, a photographing lens, etc. using the glass of the present invention will be described.
まず、所望の組成になるようにガラス原料を調合した後、ガラス溶融炉中で溶融する。 First, after preparing a glass raw material so that it may become a desired composition, it fuse | melts in a glass melting furnace.
次に、溶融ガラスをノズルの先端から滴下し一旦液滴状ガラスを作製し、プリフォームガラスを得る。または溶融ガラスを急冷鋳造し一旦ガラスブロックを作製し、研削、研磨、洗浄してプリフォームガラスを得る。 Next, molten glass is dripped from the tip of the nozzle to produce a glass droplet once to obtain a preform glass. Alternatively, the molten glass is rapidly cast to prepare a glass block, which is then ground, polished and washed to obtain a preform glass.
続いて、精密加工を施した金型中にプリフォームガラスに入れて軟化状態となるまで加熱しながら加圧成形し、金型の表面形状をガラスに転写させる。この成形方法はモールドプレス成形法と呼ばれ、広く用いられている。このようにして光ピックアップレンズや撮影用レンズを得ることができる。 Then, it puts into the preform glass in the precision-processed metal mold | die, press-molding, heating until it becomes a softened state, and transfers the surface shape of a metal mold | die to glass. This molding method is called a mold press molding method and is widely used. In this way, an optical pickup lens and a photographing lens can be obtained.
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples.
表2、4、5は本発明の実施例(試料No.1〜4、7〜10、13)及び参考例(試料No.11〜12)を示し、表3は比較例(試料No.5〜6)を示している。 Tables 2, 4 and 5 show examples of the present invention (sample Nos. 1 to 4, 7 to 10 and 13) and reference examples (sample Nos. 11 to 12), and Table 3 shows a comparative example (sample No. 5). To 6).
各試料は次のようにして調製した。まず表に示す組成になるようにガラス原料を調合し、白金ルツボを用いて1400℃で3時間溶融した。溶融後、融液をカーボン板上に流しだし、更にアニール後、各測定に適した試料を作製した。 Each sample was prepared as follows. First, glass raw materials were prepared so as to have the composition shown in the table, and were melted at 1400 ° C. for 3 hours using a platinum crucible. After melting, the melt was poured onto a carbon plate, and after annealing, a sample suitable for each measurement was produced.
得られた試料について、屈折率(nd)、アッベ数(νd)、軟化点(Ts)、耐候性を測定した。また塩基性度を算出した。それらの結果を各表に示す。 About the obtained sample, refractive index (nd), Abbe number (νd), softening point (Ts), and weather resistance were measured. The basicity was calculated. The results are shown in each table.
表から明らかなように、本発明の実施例及び参考例であるNo.1〜4、7〜13の各試料は、屈折率が1.5821〜1.6061、アッベ数が56.6以上、軟化点が648℃以下、液相温度が887℃以下であった。また、高温多湿状態の曝露試験前後での透過率変化は1.6%以下と小さく、耐候性も良好であった。またB2O3を多く含有し、塩基性度も9.55以下と低いため、金型との融着が起こりにくいと考えられる。
As is apparent from the table, the examples and reference examples of the present invention are No. Samples 1 to 4 and 7 to 13 each had a refractive index of 1.5821 to 1.6061, an Abbe number of 56.6 or more, a softening point of 648 ° C. or less, and a liquidus temperature of 887 ° C. or less. Moreover, the transmittance | permeability change before and behind the exposure test of a hot and humid state was as small as 1.6% or less, and the weather resistance was also favorable. Further, since it contains a large amount of B 2 O 3 and its basicity is as low as 9.55 or less, it is considered that fusion with the mold hardly occurs.
これに対して、比較例であるNo.5及びNo.6の各試料は、曝露試験前後での透過率の変化が3.1%以上と大きく、耐候性が低かった。 On the other hand, No. which is a comparative example. 5 and no. Each sample of No. 6 had a large change in transmittance of 3.1% or more before and after the exposure test, and the weather resistance was low.
なお屈折率(nd)は、ヘリウムランプのd線(587.6nm)に対する測定値で示した。 The refractive index (nd) is indicated by a measured value for the d-line (587.6 nm) of a helium lamp.
アッベ数(νd)は上記したd線の屈折率と水素ランプのF線(486.1nm)、同じく水素ランプのC線(656.3nm)の屈折率の値を用い、アッベ数(νd)={(nd−1)/(nF−nC)}式から算出した。 The Abbe number (νd) is the refractive index of the d-line and the refractive index of the F-line (486.1 nm) of the hydrogen lamp, and the C-line (656.3 nm) of the hydrogen lamp, and the Abbe number (νd) = It was calculated from the {(nd-1) / (nF-nC)} formula.
軟化点TSは、日本工業規格R−3104に基づいたファイバーエロンゲーション法によって測定した。
液相温度TLは、297〜500μmの粉末状になるよう試料を粉砕、分級してから白金製のボートに入れ、温度勾配を有する電気炉に24時間保持した後、空気中で放冷し、光学顕微鏡で失透の析出位置を求めることで測定した。
The softening point T S was measured by a fiber elongation method based on Japanese Industrial Standard R-3104.
The liquid phase temperature T L is pulverized and classified so that the powder has a powder form of 297 to 500 μm, placed in a platinum boat, held in an electric furnace having a temperature gradient for 24 hours, and then allowed to cool in air. The measurement was performed by determining the deposition position of devitrification with an optical microscope.
耐候性の評価は高温多湿状態の曝露試験前後のガラスの透過率を分光光度計で測定し、可視域の波長590nmにおけるガラスの透過率の差で評価した。なお、曝露試験は、温度60℃、湿度90%、300時間の条件で行ない、ガラス試料は、大きさ30×25mmで両面を光学研磨し、10mmの肉厚にしたものを用いた。 The weather resistance was evaluated by measuring the transmittance of the glass before and after the exposure test in a hot and humid state with a spectrophotometer and evaluating the difference in the transmittance of the glass at a wavelength of 590 nm in the visible range. The exposure test was performed under conditions of a temperature of 60 ° C., a humidity of 90%, and 300 hours, and a glass sample having a size of 30 × 25 mm and optically polished on both sides to a thickness of 10 mm was used.
塩基性度は、(酸素原子のモル数の総和/陽イオンのField Strengthの総和)×100の式に基づいて算出したものである。なお式中のField Strength(以下F.S.と表記する)は次式により求められる。 The basicity is calculated based on the formula: (total number of moles of oxygen atoms / total number of cation field strength) × 100. The field strength (hereinafter referred to as FS) in the formula is obtained by the following formula.
F.S.=Z/r2
Zはイオン価数、rはイオン半径を示している。
F. S. = Z / r 2
Z represents an ionic valence, and r represents an ionic radius.
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