DE2819084A1 - Optisches boratglas - Google Patents
Optisches boratglasInfo
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Classifications
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Description
Die Erfindung betrifft optisches Boratglas erhöhter
Kristallisations- und Säurebeständigice it mit Brechzahlen η
> 1,74· und Abbezahlen ν - 50, das zur Herstellung
von hochwertigen optischen Bauteilen, wie ζ·Β· Fotoobjektiven, geeignet ist»
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:
10 Die Konstruktion farbkorrigierter Linsensysteme in
der optischen Industrie erfordert Gläser hoher Brechung und geringer Dispersion. Gläser mit derartigen optischen
Eigenschaften werden z#Bo aus Kombinationen der Oxide
La2O^, OJhO2, Ta2 0B* Nb2°5* Y2°3 oder ^2°^ 0^* geeigneten
Glasbildnern hergestellt.
In Abhängigkeit von der Anzahl und Konzentration dieser Komponenten konnte eine Vielzahl optischer Gläser realisiert
werden. Verwendet man Kombinationen des Glasbildners B2O^ niit den Oxiden des Lanthans und Thoriums,
werden hohe Brechzahlen und günstige Dispersionen erhalten. Deshalb wurden in der Vergangenheit wiederholt
Gläser des Systems La2O-3-ThO2-B2Oο oder aus diesem ternären
System durch Zusatz verträglicher Komponenten abgeleitete Gläser erschmolzen. Das ist z,B« aus folgen-
25 den Patentschriften bekannt: DAS IO542O9
DAS IO94938
DAS 2025716
DOS 2237259
30 DT 1939336
809885/0644
Diese Gläser besitzen jedoch folgende, für die 2819084
industrielle Nutzung entscheidende Nachteile:
- Große Kristallisationsneigung und
- geringe chemische Beständigkeit«,
Die große Kristallisationsneigung der Gläser bedingt kleine Schmelzvolumen bzw· besondere technologische Maßnahmen
bei der Glasherstellung, Das Schmelzen kleiner Einheiten verursacht hohe Herstellungskosten und relativ
große Eigenschaftsschwankungen von Schmelze zu Schmelze· Es ist jedoch ein Anliegen der optischen Industrie, möglichst
kostengünstige Gläser mit konstanten Eigenschaften einzusetzen· Eine geringe chemische Beständigkeit, z,B#
gegen den Angriff von Säure, führt zu Schwierigkeiten bei der Weiterverarbeitung der Gläser bzw« schließt ihre Ver—
45 wendung für bestimmte Zwecke ausο
Obwohl in der Vergangenheit wiederholt Versuche unternommen worden sind, die Entglasungsneigung der auf dem Dreistoffsystem
B2Qo-La2Oo-^hO2 basierenden oder daraus abgeleiteten
Gläser zu verringern, können die erreichten
50 Ergebnisse nicht als optimal angesehen werdeno
Zur Bestimmung der Kristallisationsneigung und der chemischen Beständigkeit werden Zusammensetzungsbeispiele aus
den Patentschriften 20 25 716, 10 54 209, 10 94 938 und
19 39 336 erschmolzen» Die Bestimmung der Kristallisations-
55 geschwindigkeit erfolgte nach der von UoHoff und R0
Katzschmann/Silikattechnik 17 (1966) S. 285-290/beschriebenen
Abschreckmethode» Als Maß der Kristallisationsneigung
des Glases wird die maximale Kristallwachstumsgeschwindigkeit KGm inyUm/h verwendet,
Die Messung der Säurebeständigkeit wurde nach TGL 21 791 durchgeführt· Als Maß für die chemische Beständigkeit des
Glases gegen Säureangriff wird die von n/10 HNOo nach.
25 Minuten gelöste Glasmenge, Eoc-Wert, in mg angegeben·
Anzustreben ist ein geringer E2c-Werto
Die in Tabelle 1 zusammengefaßten Maßergebnisse zeigen,
daß alle Beispiele eine sehr große maximale Kristallwachs— tumsgeschwindigkeit und eine geringe Resistenz gegen den
Angriff von Säure besitzen.
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Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile durch neue chemische Zusammensetzungen optischer Gläser mit verbesserter
Ökonomie und erhöhtem Gebrauchswert zu beseitigen.
75 Aufgabe der Erfindung ist es, optische Boratgläser mit Brechzahlen η >
1,74 und Abbezahlen ν
> 50 herzustellen, die
- so stabil gegen Entglasung sind, daß sie in großen Volumen und mit verbesserter Ökonomie zu erschmelzen
und zu verarbeiten sind,
- eine verbesserte chemische Resistenz, ausgedrückt durch
die Säurebeständigkeit, besitzen,
- diese wünschenswerten Eigenschaften realisieren, ohne extrem teuere Rohstoffe wie z„B« Ta2Oc
> JTb2O1-, Yp^S
oder Gd2Q., zu enthalten.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Glaszusammensetzungen aus
| La2O3 | 35 | - 44 | Masse | |
| ThO2 | 16 | - 27 | Masse | |
| 90 | B2O3 | 29 | - 35 | Masse |
| Al2O3 | 2 | - 8 | Masse | |
| ZrO2 SiO2 |
0 0 |
4 | Masse Masse |
|
| MgO | 0 | « ti. | Masse | |
| 95 | GdF2 | 0 | - 1,5 | Masse |
| bestehen« |
Es wurde gefunden, daß
- sich durch Zusätze von Al2O3 in geeigneten Konzentrationen
zu Gläsern des Dreistoffsystems La2Oo-^hQ2-B2O
neue optische Gläser erschmelzen lassen, die eine wesentlich verbesserte Stabilität gegen Entglasung,
höhere Beständigkeit gegen den Angriff von Säure und gute Homogenität bei relativ geringen Selbstkosten
besitzen,
105 - die Erhöhung des Al20v*<jrehaltes die Kristallisationsneigung des Glases stark verringert, der Al2O^-Zusatz
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— if ·■-
jedoch, einen von der Konzentration der Komponenten BoOt, L&203 UQd· Til02 abiiängigen Optimalwert nicht
überschreiten darf t da sonst wieder verstärkte Kristallisation einsetzt,
- beim Einführen von ZrO2 in das Vierkomponentengla3
La2O^*^hOp-BpOv^lpOο die Beständigkeit gegen den Angriff
von Säure weiter verbessert wird,
- diesen Gläsern geringe Mengen von SiO2 f MgO und
Fluoriden, ζβΒ· als OdF2* zu^ Veränderung der optischen
Eigenschaften zugesetzt werden können, ohne die Kristallisationsneigung wesentlich zu verändern,
- die Wirkung der Zusätze Al2 0I* Zr02' si02» Ms° un<i
OdF2 auf die Glaseigenschaften stark vom verwendeten
120 Grundglas abhängig ist·
In Tabelle 2 sind Beispiele der erfindungsgemäßen Gläser wiedergegeben« Neben der Glassynthese und der optischen
Lage sind die maximale Kristallwachstumsgeschwindigkeit KG_QV als Maß der Kristallisationsneigung und der Eoc-Wert
als Maß der chemischen Beständigkeit angeführt· Beispiel 1 zeigt im Vergleich zu den den Stand der
Technik charakterisierenden Zusammensetzungsbeispielen der Tabelle 1, daß schon ein relativ geringer Al2Oo-Zusatz
eine große Verringerung der maximalen Kristallwachstumsgeschwindigkeit von ca. 30 000 /am/h auf 3 000 jam/h.
und eine Erhöhung der chemischen Beständigkeit bewirkt· Die Beispiele Nr· 2 bis 6 belegen deutlich, daß sich
mit steigendem Al20o-^3ehalt bzw· ZrO2-Gehalt des erf indungsgemäßen
Glases KGm!,„ und Epc stark verringert·
Bei wesentlich weiterer Erhöhung des AlpO^-Gehaltes
steigt die maximale Kristallwachstumsgeschwindigkeit wieder zu größeren Werten hin an·
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Tabelle 1 : Untersuchungaergebnisae von Zuaaa:i:enaetzungsbeis?ielen der Patentliteratur
Patentschrift Glassynthese in LIasse %
LIgO GdF2 Yp°3 Ca0 ^istallisations- Säurebeständigkeit
| 10 | 54 | 209 | Ia2O3 | ThO | 2 | B2O | 3 | 5 | |
| DAS | 20 | 25 | 716 | 40 | 25, | VJl | 34, | 5 | 5 |
| DAS | 32 | 33 | 30 | ||||||
| 10 | 94 | 938 | 40 | 20 | 35 | ||||
| DAS | 19 | 39 | 336 | 40 | 20 | 35 | |||
| DT | 46 | 15 | 34 | ||||||
| 34 | 20 | 34 | |||||||
Ko, ljum/hl Eoc-Wert [mg]
>30 000 371
O5 VAH CV CO t ID _5£ JJ>
JU 3 >30 000 385
O
<ß 40 20 35 5 ^30 000 407
°° DAS 10 94 938 40 20 35 5 ca. 30 000 383
o DT 19 39 336 46 15 34 5 >30 000 373
** 34 20 34 10 2 >30 000 403
Tabelle 2: Beispiele erfindungagemäßer Gläser
Glassynthese in Masse %
B0O
, Al0O-
ZrO9 SiO0 LIgO CdP
Brechzahl η e
Glase igenscliaf ten
Abbe- Er ist aiii- Säurebe-
zahl sationsge- ständigkeit
ν schwindig-
e keit _
| co | 1 | 42,0 | 21,0 | 33,8 | 2,3 | 0,5 |
|
ο
co |
2 | 42,4 | 19,0 | 32,7 | •3,9 | 4,5 |
|
00
cn |
3 | 40,0 | 17,8 | 30,7 | 5,6 | 5,4 |
| 4 | 39,3 | 17,5 | 30,3 | 6,0 | 6,3 0,9 |
|
| 5 6 |
38,7 36,7 |
17,3 25,6 |
29,8 31,0 |
6,5 5,8 |
||
| 7 | 42,1 | 21,0 | 32,4 | 2,3 | 4,4 | |
| 8 | 38,0 | 17,4 | 30,0 | 5,5 | ||
2,2
| 0,9 | 1,752 | 53,0 | 3 | 000 | 324 |
| 1,5 | 1,751 | 52,8 | 3 | 000 | 299 |
| 1,4 | 1,760 | 51,3 | 600 | 142 | |
| 1,5 | 1,759 | 50,9 | 500 | 132 | |
| 1,4 | 1,760 | 50,5 | 450 | 111 | |
| 1,752 | 52,5 | 4 | 200 | 158 | |
| 1,750 | 53,0 | 6 | 600 | 259 | |
| 1,753 | 51,2 | 700 | 150 |
LD CD CO
Claims (1)
- PatentanspruchOptisches Boratglas erhöhter Kristallisations— und Säurebeständigkeit mit Brechzahlen nß 1,74 und Abbezahlen ν 50» das zumindest Lanthanoxid, Thoriumoxid und Boroxid enthält, gekennzeichnet durch folgende ZusammensetzungLa2O3 35-44 Masse %ThO2 16-27 Masse %B2O3 29 - 35 Masse %Al2O3 2-8 Masse %ZrO2 0-8 Masse %SiO2 0-4 Masse %MgO 0-4 Masse %OdF0 0 - 1,5 Masse %8 098 8 5 /06 U ORIGINAL INSPECTED
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-
1978
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