高折射率的光學(xué)玻璃的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及高折射率的光學(xué)氧化鉍玻璃，并且還涉及這樣的玻璃的生產(chǎn)和用途。描述了一種高透射光學(xué)玻璃，其具有如下組成（單位為以氧化物計的摩爾%）：Bi2O3至少40，ΣSiO2+B2O3+Al2O320–59，R2O0–10，RO0–30，其它組分0.01–20。所述玻璃的折射率（nd）為1.9≤nd≤2.2，阿貝數(shù)為10≤νd≤21，并且轉(zhuǎn)變溫度（Tg）不高于480℃。
【專利說明】高折射率的光學(xué)玻璃
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高折射光學(xué)氧化鉍玻璃，并且還涉及這樣的玻璃的生產(chǎn)和用途。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在光學(xué)和光電子技術(shù)中的市場趨勢(在成像、投影、遠程通信、光學(xué)信息技術(shù)、移動硬盤和激光技術(shù)中的應(yīng)用)都日益朝小型化方向發(fā)展。這可以從越來越小的終端產(chǎn)品看出，并且自然要求這樣的終端產(chǎn)品的各個部件和組件越來越小型化。對光學(xué)玻璃的生產(chǎn)商來說，盡管終端產(chǎn)品的數(shù)量不斷增加，但這種發(fā)展伴有對原料玻璃的需求量的顯著降低。同時，對玻璃生產(chǎn)商來說，存在著來自于其它加工商的越來越大的價格壓力，這是因為在從玻璃塊和/或錠生產(chǎn)這樣的較小組件中，以產(chǎn)品的百分率計存在明顯更大量的廢料，并且與較大組件的情況下相比，這些非常小的部件的制造需要更高費用。
[0003]除了通過例如熱軋生產(chǎn)預(yù)制物和從玻璃塊或錠常規(guī)分離用于光學(xué)組件的玻璃部分之外，還存在如下的生產(chǎn)方法，其中，在玻璃熔化后，能夠直接獲得理想的近凈形或近終形的預(yù)制物，例如凝塊或球體。近終形預(yù)制物適合于再壓制。
[0004]這樣的預(yù)制物也可通過精確壓制或精確模制被有利地轉(zhuǎn)變成光學(xué)元件例如透鏡、非球面組件等。這種方法能夠通過短的裝備時間靈活地處理較小的玻璃熔體量(分布在大量較小材料塊中)。然而，由于相對小的運行尺寸和通常小的幾何形狀，由所述方法產(chǎn)生的附加值不可能單獨來自于材料價值。產(chǎn)品必須以不需要復(fù)雜的修正、冷卻和/或冷后加工的狀態(tài)離開壓機。由于需要高的幾何精度，對于這樣的壓制方法必須利用使用高品質(zhì)并因此昂貴的模具材料的精密儀器。因此，這樣的模具的使用壽命對產(chǎn)品和/或生產(chǎn)的材料的收益性具有巨大影響。對模具的高使用壽命極為重要的因素是非常低的工作溫度，但是這只能降低到使待壓制材料的粘度仍足以用于壓制過程的程度。因此，在待加工玻璃的加工溫度和因此轉(zhuǎn)變溫度Tg與這種壓制過程的收益性之間存在著直接的因果關(guān)聯(lián):玻璃的轉(zhuǎn)變溫度越低，模具的使用壽命越長，并且利潤越高。這種關(guān)系導(dǎo)致對“低Tg玻璃”的需求，“低Tg玻璃”即具有低熔點和轉(zhuǎn)變點的玻璃，即具有適合于在非常低溫度下加工的粘度的玻璃。
[0005]從熔體加工的觀點來看，另一個需求是最近日益增加的對“短性”玻璃的需求，“短性”玻璃即隨著溫度相對小的變化其粘度在特定粘度范圍內(nèi)表現(xiàn)出大的變化的玻璃。在熔化過程中，這種特性具有可縮短熱成形時間、即模具關(guān)閉時間的優(yōu)點。這首先增大了生產(chǎn)能力，即循環(huán)時間縮短。其次，它對模具材料的影響溫和，如上所述，這同樣對總生產(chǎn)成本具有正面影響。這樣的“短性”玻璃還具有下述優(yōu)點，即，與在相應(yīng)的“長性”玻璃的情況下相比更快的冷卻，還使具有相對高結(jié)晶傾向性的玻璃也能夠被加工。由此避免了前晶核形成，即在隨后的二次熱成形步驟中可能引起問題的結(jié)晶核的形成。這開啟了還能夠拉制這樣的玻璃以形成纖維的可能性。
[0006]此外， 還希望玻璃具有足夠的耐化學(xué)性并具有非常小的膨脹系數(shù)。
[0007]盡管在現(xiàn)有技術(shù)中已描述了具有相似光學(xué)位置和/或相當?shù)幕瘜W(xué)組成的玻璃，但這些玻璃具有相當大的缺點。[0008]DE112006001070描述了氧化鉍玻璃。僅公開了具有相對低Bi2O3含量(30和35摩爾％)的兩個實例的吸收曲線。所述公開內(nèi)容沒有描述在具有高氧化鉍含量的玻璃的情形中透射率可能降低的問題。
[0009]在現(xiàn)有技術(shù)中(參見例如DE102007050172)，公開了 Cr可以作為常見雜質(zhì)存在于
玻璃中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種如下的光學(xué)玻璃，利用所述光學(xué)玻璃可以實現(xiàn)所需光學(xué)位置(nd/ V d)與低轉(zhuǎn)變溫度和優(yōu)異純透射率的組合。所述玻璃還應(yīng)該具有在厚度為10_的玻璃樣本上測得的小于或等于440nm的吸收限或UV邊位置或吸收限λ 5(即純透射率為5%處的波長)，并且還應(yīng)該能夠通過精確壓制進行加工并適合于成像、投影、遠程通信、光學(xué)信息技術(shù)、移動硬盤和激光技術(shù)的應(yīng)用。它們還應(yīng)該容易熔化并易于加工，并且具有令人滿意的結(jié)晶穩(wěn)定性，使在連續(xù)裝置中制造成為可能。在IO7 6至1013dPas的粘度范圍內(nèi)非常“短性”的玻璃是理想的。
[0011]上述目的通過權(quán)利要求書中所描述的本發(fā)明實施方式來實現(xiàn)。
[0012]特別地，提供了一種如下的高折射光學(xué)玻璃，其包含下列組成(單位為以氧化物計的摩爾％):
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)玻璃，其包含下列組成(單位為以氧化物計的摩爾％):-Bi2O3個:少 40

-Σ Si02+B203+Al,0, 20 — 59

-R2O0-10-RO0-30-其它組分0.01-20。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃，其中所述玻璃的Cr含量不高于4ppm、優(yōu)選地不高于3ppm、更優(yōu)選地不高于2ppm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的玻璃，其中在所述玻璃中存在8至25摩爾％的Si02、18至34摩爾％的B2O3和/或I至11摩爾％的A1203。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的玻璃，其中所述玻璃含有一種或多種選自La2O3、Nb2O5、Gd2O3、Ga2O3、Y2O3、Yb2O3、TiO2> ZrO2、HfO2> GeO2、TeO2、SeO2、CeO2、WO3、As2O3 和 /或Ta2O5的其它組分，其量優(yōu)選地為0.03至10摩爾％，更優(yōu)選地為0.1至7摩爾％。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的玻璃，其含有量為0.01至0.20摩爾％的As2O3和/或量為0.02至0.50摩爾%的Sb2O3。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的玻璃，其吸收限τ5((純)透射率為5%處的波長)為最多440nm 、優(yōu)選地最多430nm、更優(yōu)選地最多425nm。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的玻璃，其中所述玻璃在λ(Tip)至λ ( τ ip+400nm)波長范圍內(nèi)的內(nèi)透射率的降低不超過2%，優(yōu)選地不超過1%，更優(yōu)選地不超過 0.9%ο
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的玻璃，其具有至少1.9至最多2.2范圍內(nèi)的折射率nd和/或至少10至最多21的阿貝數(shù)u d和/或具有不高于420°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg0
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的一項或多項所述的玻璃的用途，其應(yīng)用于成像、投影、遠程通信、光學(xué)信息技術(shù)、移動硬盤和/或激光【技術(shù)領(lǐng)域】和/或用于生產(chǎn)光學(xué)元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的一項或多項所述的光學(xué)玻璃的生產(chǎn)方法，所述方法包括利用交變電磁場直接感應(yīng)加熱所述混合物和/或氧化熔化所述玻璃的步驟。
【文檔編號】C03C3/064GK103502165SQ201280019510
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月21日
【發(fā)明者】比安卡·施雷德, 西蒙·里特爾, 烏特·韋爾費爾, 斯蒂芬尼·漢森 申請人:肖特公開股份有限公司