專利名稱：光學(xué)玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種具有SiO2-B2O3-Nb2O5-R′2O(R′為堿金屬元素)-F系列組成，不含有對(duì)環(huán)境產(chǎn)生有害問題的PbO、As2O3成分，折射率(Nd)為1.52～1.65、阿貝數(shù)(υd)為35-50的范圍內(nèi)的光學(xué)常數(shù)，賦于較低轉(zhuǎn)變溫度特性，并改善了模制擠壓成形性，而且具有優(yōu)良的耐失透性和透光性的新型光學(xué)玻璃。
以前，作為具有上述光學(xué)常數(shù)的玻璃，已知有SiO2-PbO-R′2O系列、SiO2-TiO2-R′2O系列和SiO2-TiO2-R′2O-F系列的玻璃。然而前者玻璃含有對(duì)環(huán)境有害的PbO，后兩者玻璃分別都具有透光性低劣的缺點(diǎn)。
再者，在特開昭52-25812號(hào)公報(bào)中公開了一種SiO2-TiO2-Nb2O5-R′2O系列玻璃，在特開昭52-45612號(hào)公報(bào)中公開了一種SiO2-Nb2O5-R″O(R″為二價(jià)金屬元素)-R2O系列的玻璃，但很難說這些玻璃的透光性都好。
另外，在US4719186號(hào)公報(bào)中公開了一種含有SiO2-B2O3-TiO2的堿金屬硅酸鹽玻璃，這種玻璃的轉(zhuǎn)變溫度(以下稱為Tg)低，且透光性差。另外，在特開昭58-135151號(hào)公報(bào)中公開了一種含有SiO2-B2O3-CaO-Li2O的硅酸鹽玻璃，這種玻璃轉(zhuǎn)變溫度低，且耐失透性差。
本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)上述玻璃所具有的種種缺點(diǎn)得以綜合改善，并不含有對(duì)環(huán)境產(chǎn)生有害問題的PbO和As2O3成分，具有上述光學(xué)常數(shù)，保持適合模制擠壓的低Tg特性，耐失透性得到更加改善，且透光性和化學(xué)耐久性優(yōu)良的光學(xué)玻璃。
本發(fā)明者為達(dá)到上述目的，經(jīng)過認(rèn)真研究試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在過去沒有具體公開的特定組成范圍的SiO2-B2O3-Nb2O5-R′2O(R′為堿金屬元素)-F系列玻璃中，不含有上述的有害成分，并保持了上述所定的光學(xué)常數(shù)和適宜模制擠壓的低Tg特性，即保持低的Tg，玻璃的透光性和耐失透性得到更加改善，并獲得能大量生產(chǎn)的所期望的玻璃，從而完成了本發(fā)明。
本發(fā)明光學(xué)玻璃的特征是，以重量％計(jì)，SiO240-70％，B2O30.5-20％，Al2O30-15％，Nb2O56-35％，TiO20-15％，ZrO20-10％，Li2O 0-10％，Na2O 0-20％，K2O 0-20％，但其中，Li2O＋Na2O＋K2O 10-35％，ZnO＋MgO＋CaO＋SrO＋BaO 0-14％，但是CaO＋MgO 0-5％，以及上述金屬元素的1種或2種以上的氧化物，其部分或全部置換成氟化物，以其氟計(jì)量，由0.1～10％范圍的各種成分所構(gòu)成，而且具有折射率(Nd)為1.52～1.65，阿貝數(shù)(υd)為35～50的范圍內(nèi)的光學(xué)常數(shù)。
限定上述各成分構(gòu)成范圍的理由，如下。
即，SiO2成分是形成玻璃所必需的成分，當(dāng)其量不足40％時(shí)，玻璃的透光性和耐化學(xué)性變壞，當(dāng)超過70％時(shí)，玻璃難于熔融。
B2O3成分是對(duì)于和下面記載的所含有的R′2O成分一起對(duì)玻璃的熔融性和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，并賦與低的Tg特性方面很有效的重要成分，當(dāng)少于0.5％時(shí)，上述效果較差，當(dāng)超過20％時(shí)，耐化學(xué)性變壞，最好應(yīng)在0.5～9％之間。
Al2O3成分對(duì)于玻璃耐失透性和耐化學(xué)性的改善和光學(xué)常數(shù)的調(diào)整常有效，當(dāng)其量超過15％時(shí)，玻璃的熔融性和耐失透性變壞。
Nb2O5成分，由于具有可以提高分散性、耐失透性和透光性的效果，所以是本發(fā)明玻璃中很重要的成分，其量不足6％時(shí)，得不到所規(guī)定的光學(xué)常數(shù)，而超過35％時(shí)，玻璃的失透傾向變大。
TiO2成分，由于對(duì)提高玻璃的折射率，降低阿貝數(shù)有效，所以必需適量添加，當(dāng)其量超過15％時(shí)，玻璃的著色增大。
ZrO2成分，由于可提高玻璃的耐化學(xué)性，必須適量添加，其量超過10％時(shí)，玻璃很容易失透。
Li2O、Na2O和K2O各種成分，和上述所含B2O3成分一起，具有賦與玻璃熔融性和低Tg特性的效果，可任意添加，它們的量分別為10％和20％，超過20％時(shí)，玻璃的折射率會(huì)降低。然而這些成分1種或2種以上的合計(jì)量不足10％時(shí)，上述效果不明顯，當(dāng)超過35％時(shí)，耐化學(xué)性惡化。
ZnO、MgO、CaO、SrO和BaO各成分，對(duì)于改善玻璃的熔融性有效，可任意添加，當(dāng)這些成分1種或2種以上的合計(jì)量超過14％時(shí)，難以保持所規(guī)定的光學(xué)常數(shù)。但是，為獲得上述效果，CaO和MgO成分的合計(jì)量，5％為較合適。
氟(F)成分，對(duì)于本發(fā)明玻璃的折射率，可大大提高分散性，而且由于具有透光性能的效果，是很重要的成分，其量不足0.1％時(shí)，得不到上述效果，而且在熔融時(shí)，產(chǎn)生條紋等，難以獲得均質(zhì)玻璃，故其量應(yīng)低于10％，最好低于7％合適。
另外，本發(fā)明的玻璃，除了上述成分外，可含有最高1％的Sb2O3等公知澄清劑。
實(shí)施例下面是關(guān)于本發(fā)明玻璃實(shí)施例的說明。
表1中列出了本發(fā)明光學(xué)玻璃的實(shí)施組成例(No.1～10)，和過去舊式玻璃的比較組成例(No.A和No.B)，這些玻璃的折射率(Nd)，阿貝數(shù)(υd)，玻璃轉(zhuǎn)變溫度(℃)，液相溫度(℃)和給定厚度為10mm兩面拋光樣品的透過率80％(T80)的光線波長(zhǎng)(nm)。
此處的液相溫度是，將所獲得的各種玻璃碎片置于白金板上的穴位中，在溫度梯度爐內(nèi)熔融，保持30分鐘后從爐內(nèi)取出，用顯微鏡觀察產(chǎn)生結(jié)晶的狀況，示出所求結(jié)果。
表1單位；重量％
表1單位重量％
表1單位重量％
正如在表1中所見到的，本發(fā)明較好組成實(shí)施例的玻璃No.2和No.10與分別具有大致相同光學(xué)性能的舊式玻璃No.A和No.B相比，無論哪種T80更移向(ベシブト)短波側(cè)，著色很少，透光性能更加優(yōu)良，且液相溫度低，耐失透性更加優(yōu)良，其改善效果非常顯著。也示出了本發(fā)明其他的較好實(shí)施例的玻璃同樣具有更加優(yōu)良透光性能和耐失透性。
另外，這些玻璃，無論哪種都具有優(yōu)良的透光性和耐失透性，且易于質(zhì)地均勻。由此，上述實(shí)施例的玻璃是很容易制造的，適于模制擠壓，耐化學(xué)性能良好。
本發(fā)明的上述實(shí)施組成例的玻璃，無論哪種都可用硝酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、氧化物和氟化物等普通的光學(xué)玻璃原料，進(jìn)行稱量混合，將其放入白金坩堝內(nèi)，在1000～1250℃，進(jìn)行熔融澄清2～5小時(shí)，攪拌均勻后，鑄入模具，待其慢慢冷卻，即獲得光學(xué)玻璃。
正如上述的那樣，本發(fā)明的光學(xué)玻璃，由于是由特定量的SiO2-B2O3-Nb2O5-R′2O-F系列組成的光學(xué)玻璃，具有折射率(Nd)為1.52～1.65、阿貝數(shù)(υd)為35-50的光學(xué)常數(shù)和低的Tg，不合有對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害的PbO和AS2O3成分，與舊式玻璃相比著色很少，透光性和耐失透性優(yōu)良，對(duì)于大量生產(chǎn)極為有用。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)玻璃，其特征是以重量％計(jì)，由SiO240-70％，B2O30.5-20％，Al2O30-15％，Nb2O56-35％，TiO20-15％，ZrO20-10％，Li2O 0-10％，Na2O 0-20％，K2O 0-20％，但是Li2O＋Na2O＋K2O10-35％，ZnO＋MgO＋CaO＋SrO＋BaO 0-14％，但CaO＋MgO 0-5％和上述金屬元素1種或2種以上的氧化物，其部分或全部置換成氟化物，以其氟(F)的合計(jì)量0.1～10％的各成分所構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的光學(xué)玻璃，其特征是以重量％計(jì)，氟(F)的合計(jì)量為0.1～7％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的光學(xué)玻璃，其特征是以重量％計(jì)，B2O3為0.5～9％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1記載的光學(xué)玻璃，其特征是B2O3為0.5～9％，和氟(F)的合計(jì)量為0.1～7％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或4記載的光學(xué)玻璃，其特征是上述光學(xué)玻璃的轉(zhuǎn)變溫度(Tg)在550℃以下。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種新型的光學(xué)玻璃，具有SiO
文檔編號(hào)C03C3/115GK1141889SQ9412006
公開日1997年2月5日 申請(qǐng)日期1994年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月5日
發(fā)明者森克夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社小原