DE1962433C - Optische Gläser extremer optischer Lage n tief d zwischen 1,648 und 1.751 und v tief d zwischen 30,8 und 24,1 und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Optische Gläser extremer optischer Lage n tief d zwischen 1,648 und 1.751 und v tief d zwischen 30,8 und 24,1 und Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE1962433C
DE1962433C DE19691962433 DE1962433A DE1962433C DE 1962433 C DE1962433 C DE 1962433C DE 19691962433 DE19691962433 DE 19691962433 DE 1962433 A DE1962433 A DE 1962433A DE 1962433 C DE1962433 C DE 1962433C
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Walter Dipl.-Chem.Dr. 6507 Ingelheim Jahn
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Schott AG
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Jenaer Glaswerk Schott and Gen
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf optische Gläser bestimmter Zusammensetzung, die — bezogen auf die Brechwerte üblicher Flintgläser — eine deutlich größere mittlere Farbzerstreuung aufweisen, sowie auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Zur Herstellung von Linsensystemen guter Korrektur sind neben Krongläsern Flintgläser erwünscht, die bei mittleren Brechwerten eine Dispersion besitzen, die über die der herkömmlichen Flintgläser hinausgeht. Gläser dieser Art, die als Tiefflinte bzw. Tiefschwerflinte bezeichnet werden, enthalten mehr oder minder große Mengen an Titandioxid, welches in besonders starkem Maße zur Erhöhung der Dispersion beiträgt. Titanoxidhaltige Flintgläser sind bereits bekannt, und zwar sowohl auf Phosphat- als auch auf Silikatbasis. Mit titandioxidhaltigen Phosphatgläsern lassen sich im allgemeinen extremere optische Werte erreichen in bezug auf starke mittlere lichtzerstreuung bei gegebenem Brechwert. Als Beispiel können die in der deutschen Patentschrift 939 531 angeführten Gläser gelten. Das Erschmelzen solcher Gläser im größeren Maßstab, also für Produktionszwecke, ist jedoch wegen der relativ geringen Kristallisationsstabilität schwierig und umständlich.
Tieffiinte auf Silikatbasis, die allgemein auf dem ausführlich untersuchten Dreistoflsystem
SiO2-Na2O-TiO2
basieren bzw. davon abgeleitet sind (z. B. durch ganzen oder teilweisen Austausch des Na2O gegen K2O), zeigen optische Werte, die von denen der herkömmlichen Flintgläser auf Bleisilikatbasis nur relativ wenig verschieden sind. Weiterhin wurden Gläser bekannt, bei denen das Titandioxid gemeinsam mit Antimonoxid verwendet wurde. Die optischen Werte wurden hierdurch weiterhin verbessert. Die extremste optische Lage von Tiefflinten auf Silikatbasis läßt sich jedoch durch Zusatz von Fluoriden erreichen, wie z. B. die deutsche Patentschrift 973 350 und insbesondere die britische Patentschrift 624 789 beweisen. In der letzteren ist z. B. die Verwendung von 21 bis 38 Gewichtsprozent KF und/oder NaF beschrieben.
Es hat sich aber herausgestellt, daß zwar mit zunehmendem Fluorgehalt die optische Lage der Gläser extremer wird, oberhalb etwa 20 Gewichtsprozent Alkalifluorid das Fluorid jedoch kaum noch zur Verstärkung des Tiefflint-Charakters beiträgt, hingegen die Schlierenbildung und Kristallisationsneigung des Glases verstärkt und eine großtechnische Herstellung damit unmöglich macht.
Ziel der vorliegenden Erfindung sind optische Gläser, die einen ausgeprägten Tiefflint-Charakter aufweisen und mit geringerem technischen Aufwand als z. B. bei dem vorstehend genannten britischen Patent extremere optische Lagen ergeben; ein besonderes Ziel der Erfindung sind optische Gläser mit den aufgezeigten wünschenswerten Eigenschaften, die großtechnisch hergestellt werden können.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß erreicht mit Gläsern der folgenden, sich aus dem Ansatz ergebenden Zusammensetzung in Gewichtsprozent:
SiO2 20 bis 48
K2O utid/oder Na2O ... 7 bis 32
TiO2 30 bis 44,
wobei bis zu
9 Gewichtsprozent
des TiO2 durch WO3 ersetzt sein können,
KF 2 bis 20,
wobei das Fluot
auch an andere
Kationen gebunden
sein kann,
B2O3 O bis 9
PbO O bis 17
Die Gläser können kleine Zusätze enthalten, die zum Stabilisieren dienen oder in geringem Umfange die optischen Werte variieren, wie z. B. bis zu je 5 Gewichtsprozent Al2O3 und/oder Sb2O3 und/oder bis zu insgesamt 5 Gewichtsprozent der Oxide des Mg, Ca, Sr, Ba und Zn.
Die Glasbildner SiO2 und B2O3 sollten vorzugsweise zu den Verbindungen TiO2 und WO3 in einem geeigneten Verhältnis stehen, um Kristallisationstendenzen möglichst gering zu halten. Der Gehalt an SiO2 + B2O3 + TiO2 + WO3 der Gläser gemäß der Erfindung liegt daher zweckmäßig zwischen 60 und 81 Gewichtsprozent Ebenfalls aus Gründen der Kristallisationsstabilität, aber auch um Gelbfärbungen in mäßigen Grenzen zu halten, soll der Gehalt an TiO2 + WO3 -I- PbO 48 Gewichtsprozent nicht übersteigen.
Der Fluoridzusatz hat neben seiner günstigen Auswirkung auf die optische Lage der Gläser noch den weiteren Vorteil, die Farbe der Gläser deutlich zu verbessern. is
Dabei ist es für die optische Lage der Gläser gleichgültig, auf welche Weise das Fluorid dem Glas oder der Schmelze zugefügt wird. Es liegt aber im Rahmen der Erfindung, wenn das als KF in das Gemenge eingebrachte Fluorid identisch ausgetauscht und an ein oder mehrere beliebige andere Kationen gebunden in das Gemenge eingebracht ist.
Ebenso ist es vorteilhaft, andere Stoffe, die der Farbverminderung dienen, dem Gemenge bzw. dem flüssigen Glas zuzugeben. Dies kann auf bekannte Weise durch oxydierend wirkende Stoffe, wie z. B. Natriumarsenat in kleinen Mengen, wie aus dem deutschen Patent 1 003 926 zu ersehen, geschehen. Auch Einleiten von Sauerstoff oder anderen oxydierenden Gasen während des Schmelzens, zum Ausgleichen eines SauerstoiBonendefizits, wirkt sich farbverbessernd aus.
Die Gläser zeigen infolge ihres hohen TiO2-Gehaltes sowohl eine gute Klimawechselbeständigkeit als auch gute Säurefestigkeit. Die Fleckenempfindlichkeit ist ebenfalls gering.
Ausführungsbeispiel
1000 g Gemenge, enthaltend 430 g SiO2, 320 g TiO2,90 g Na2O und 60 g K2O (beide Verbindungen als Karbonate einzulegen), 100 g KF, 30 g PbO, 20 g B2O3 und 5 g Na2HAsO4 werden in einem Platintiegel bei einer Temperatur von 12300C in einem elektrisch oder gasbeheizten Ofen eingelegt und nach dem Aufschmelzen 1 Stunde bei 12600C geläutert. Anschließend wird das Glas etwa 1 Stunde gerührt. Hierbei läßt man die Schmelze auf 11200C abkühlen. Der Guß erfolgt unmittelbar anschließend in eine vorgewärmte Eisenfonn. Danach wird das Glas in einen Kühlofen, der sich auf einer Temperatur von 4800C befindet, übergeführt, 1 Stunde auf dieser Temperatur gehalten und mit einer Geschwindigkeit von etwa 7°C/Stunde auf Zimmertemperatur abgekühlt. Das Glas zeigt folgende physikalischen und optischen Werte: Dichte: 2,84; Ausdehnung (20 bis 300°C) 116,3 -KT7; Transformationspunkt 463°C; nd 1,6668; vd 28,9.
In der Tabelle sind Zusammensetzungen von Gläsern gemäß der Erfindung in Gewichtsprozent mit ihren optischen Werten angegeben.
Zusammensetzung in Gewichtsprozent
SiO2 .
B2O3.
TiO2 .
PbO .
Na2O
K2O .
KF...
nd
35,0
42,0
18,0
5,0
1,7511
24,5
38,0
35,0 10,0
7,0 10,0
1,7276 24,5
31,0
42,0 5,0
18,0
6,0
1,7477 24,1
31,0
1,8
40,0
8,0
19,5
6,0
1,7391
24,8
41,0
1,8
30,5
8,5 .
8,5
9,5
1,6578
29,6
48,0
2,0
31,0
2,0
4,5
4,5
8,0
1,6751
27,3
37,0
2,0
31,0
2,0
4,0
4,0
20,0
1,6481
29,0
SiO2 .
B2O3.
TiO2 .
PbO .
Na2O
K2O .
KF...
WO3
31,0
2,0
31,0
2,0
16,0
16,0
2,0
1,6685
30,8
9 10 11 12
20,0 28,0 27,5 2.9,5
9,0 1,9 1,9 1,9
33,0 30,5 39,0 33,0
15,0 17,0 2,9 2,9
7,0 8,7 8,5 8,5
10,0 5,4 5,7 5,7
6,0 8,5 9,5 9,5
5,0 9,0
1,7503 1,7323 1,7260 1,7217
24,7 25,2 25,0 25,4
Fortsetzung
13
14
15
16
17
SiO2 . B2O3. TiO2 . PbO . Na-O K2O . KF... WO3 . Sb2O3 Al2O3 AlF3 . MgO. CaO . SrO.. BaO.. ZnO . Jl1, .... vä
38,0 2,0
32,0 3,0 9,0 6,0 5,0
5,0
1,7025 27,7
41,0 1,9
30,5 1,0 8,5 5,7 8,5
2,9
1,6700 28,7
30,7 1,9
32,5
4,7
23,2
6,5 0,5
1,7258 27,28
38,9
1,9
33,3
2,9
8,5
9,5
5,0
1,7075
26,0
38,0
2,0
32,0
3,0
9,0
6,0
5,0
2,0
3,0
1,7073
27,7
41,0 2,0
32,0 3,0 9,0 6,0
0,5 5,0
0,5 1,0
1,6873 28,61

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Optische Gläser extremer optischer Lage n4 zwischen 1,648 und 1,751 und νΛ zwischen 30,8 und 24,1, die großtechnisch erschmolzen werden können, gekennzeichnet durch folgende, sich aus dem Ansatz ergebende Zusammensetzung in Gewichtsprozent:
SiO2 20 bis 48 .
K2O und/oder
Na2O 7 bis 32
TiO2 30 bis 44,
wobei bis zu
9 Gewichtsprozent des TiO2 durch WO3 ersetzt sein können,
KF ·.. 2 bis 20,
wobei das Fluor
auch an andere
Kationen gebunden
sein kann,
B2O3 0 bis 9
PbO O bis 17
25
2. Optische Gläser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Zusätze von Al2O3 und/oder Sb2O3 bis zu je 5 Gewichtsprozent.
3. Optische Gläser nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenrzsichnet, daß sie Zusätze bis zu insgesamt 5 Gewichtsprozent an den Oxiden des Mg, Ca, Sr, Ba und Zn enthalten.
4. Optische Gläser nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an SiO2 + B2O3 + TiO2 + WO3 zwischen 60 und 81 Gewichtsprozent liegt.
5. Optische Gläser nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an TiO2 + WO3 + PbO 48 Gewichtsprozent nicht übersteigt.
6. Optische Gläser nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie geringe Mengen Natriumarsenat enthalten.
7. Verfahren zum Herstellen von optischen Gläsern nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Sauerstoff oder andere oxydierende Gase in die Schmelze eingeleitet werden.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3044010A1 (de) 1980-11-22 1982-06-24 Hoechst Ag, 6000 Frankfurt Phenoxybenzylester, ihre herstellung und ihre verwendung als pflanzenschutzmittel und im veterinaermedizinischen bereich
DE4402537A1 (de) * 1994-01-28 1995-08-03 Schott Glaswerke Bleifreies optisches Schwerflintglas

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3044010A1 (de) 1980-11-22 1982-06-24 Hoechst Ag, 6000 Frankfurt Phenoxybenzylester, ihre herstellung und ihre verwendung als pflanzenschutzmittel und im veterinaermedizinischen bereich
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