JPH0280344A - モールド光部品用ガラス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は温度、圧力の作用によりモールド成型され、研
磨加工を施すことなく、球面、非球面レンズを含む光部
品として利用される低軟化点、低密度、高屈折率のガラ
スに関するものである。

［従来技術］ モールド成型とは、温度、圧力の作用下において正確な
精度の表面形状をもつ金型表面の複製をガラス表面上に
精密に再現し、他の仕上げ研磨加工工程なしに直接光部
品としての用途に適用させることを可能とする成型法全
般を意味する。この成型法の特徴は、従来より行われて
いる高温下のプレスではなく、ガラスの粘度で約１０〜
１０ボイズに相当する温度での精密プレスを行う点であ
る。

モールド成型に使用されるガラスには金型との化学的反
応性が少なく、しかも高温において金型の劣化が進まず
、大量のプレスが可能となるように軟化点の低いことが
要求される。又、オア１〜エレクトロニクス素子として
利用される光ビックア・ツブを含む光部品用途のガラス
は、光部品の組み込まれた機構全体への重量負担を軽く
するために、単位体積当たりの重量が軽くなければなら
ない。

すなわち密度は小さいことが必要である。

さらにガラスの耐水性はガラス表面に発生する白やけの
おこりやすさを示す尺度であるが、光部品ガラスでは光
の透過率が重要なことから白やけがおこらず耐水性に優
れていることが望まれる。

従来よりこのようなモールド成型用のガラスとして例え
ば特開昭６０１２２７４９号、特開昭６１−１１１９３
６号にはリン酸塩ガラスが、また特開昭５９−８３９５
９号にはアルミノフルオロホウ珪酸鉛ガラスが提案され
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ 先記したようにモールド成型用として提案されているガ
ラスは主にリン酸塩光学ガラスやアルミノフルオロホウ
珪酸鉛ガラスであり、これらのガラスは低温プレスが可
能であるが、一方、リン、フ・ソ素を含有するため耐水
性が悪く、白やけが発生しやすいという問題がある。特
にフッ素は蒸発性であるため金型の浸食を促進しやすく
、且つ人体に有害であるため好ましくない。又、低温で
のモールド成型を容易にするなめ、多量の鉛を含有して
軟化点を低くしたガラスもあるが４ｇ／ｃｍ以上の密度
をもち光部品として利用する場合、先記したように機構
全体へかかる重量負担が大きくなり問題である。機構へ
の負担を軽くするためには密度をできるだけ小さくすべ
きであり、具体的には密度を４ｇ／ｃｍ以下にする必要
がある。さらにプレスレンズ用として実用化され、波長
５８７．６ｎｍでの屈折率が１．６８８９であるＳＦ８
と一般に呼ばれている光学ガラスも存在するが、このガ
ラスは軟化点が比較的高く、約５６０℃であり、また密
度も４ｇ／ｃｍ以上であるためモールド成型用として要
求される特性を満足するものではない。モールド成型用
として使用する場合、金型へのｐ担が少しでも低い事が
望ましくガラスの軟化点は低い方が好ましい。

すなわち具体的には５４０℃以下であることが必要であ
る。又、モールド成型用以外の光学ガラスとしては、例
えば、特開昭４８−９１１１８に酸化カドミウムを含ま
ない光学ガラスとして＾１□０３が３〜１２重量％の５
ｉ０２−Ｂ２０３−ＰｂＯ−ＺｎＯ−Ａ１２０３系ガラ
スが開示されているが、このガラスは＾１□０．の添加
量が少ないため耐水性が悪いという問題がある。

以上のように現在モールド成型用として提案あるいは使
用されているガラスは実用面において最適な必要特性を
全て満足しているとは言い難い。

本発明は低温でもモールド成型が容易であるようにガラ
スの軟化点が５４０℃以下であり、また重量を軽くする
ため密度が４ｇ／ｃｍ　　以下で、波長５８９．３　ｎ
ｍにおける屈折率が１．６０〜１．７５で、且つ耐水性
に優れたガラスを提供することを目的とする。

［問題を解決するための手段１ 本発明者等は、５ｉ０２、ＰｂＯ及びＡｌ２Ｏ３の３成
分を基本組成としてＬｉ２Ｏ，Ｎａ２Ｏ，に２０を含む
一価のアルカリ金属酸化物（Ｒ２０）を添加することに
よって軟化点及び密度が低下し、しかも耐水性に優れた
ガラスが得られ、Ｂ２Ｏ３を添加することでその効果が
より促進されることを見い出した。そしてさらに組成中
のＰｂＯ含有率が多くなると密度が４ｇ／ｃｍ以上とな
るためＰｂＯ含有率を低く抑え、そして先記したＡｌ２
Ｏ３、Ｒ２０、Ｂ２Ｏ３の添加量を特定の範囲内にする
ことによって軟化点が低く耐水性の優れたガラスが得ら
れることを確認した。

一般にガラス中のＲ２０の含有量を増加させてゆくと軟
化点及び密度は低下するが、一方耐水性は劣化する。そ
のため本発明ではＲ２０の含有量を１５重量％以内に抑
え、好ましくはｌ、ｉ２０．Ｎａ２Ｏ，に２０の少なく
とも２種を用い、１種の重量％がＲ２０の総重量の８割
以、Ｅにならないようにすることによってアルカリ混合
効果を生ザしぬ耐水性の劣化を妨げることが判明した。

又、Ｂ２Ｏ３を含有させると軟化点及び密度はさらに低
下するが、多量含有すると耐水性の著しい劣化をまねく
ばかりでなく、軟化点を低下させる効果も小さくなるた
めその含有量を２５重量％以内に抑えることが必要であ
る。

一般に、ＳｉＯ□−ＰｂＯ−Ｒ２０−Ｂ２０３系ガラス
では、特定の組成範囲すなわち、ＰｂＯ含有量、Ｒ２０
含有量を増加させることにより軟化点を５４０℃以下と
することができる。しかしながらその場合には密度が４
ｇ／ｃｍ以上になるため、ＰｂＯ，Ｒ２０の一部を８２
０３で置換することによって４ｇ／ｃｍ以下のガラス組
成を得ることが可能になる。ところが、このような材質
では耐水性が悪く、実用にはならない。本発明者等は、
上記密度、軟化点の必要特性を満たし、しかも耐水性を
良好とするためには＾１２０３の添加が必要不可欠であ
り、しかもある限度量以上、具体的には１３重量％以上
添加することによって耐水性が著しく改善されることを
見い出した。よって、本発明でＡ１□０３は必須の組成
成分であり、本発明で提出したモールド光部品用途で必
要とされる緒特性は＾１２０３の多量添加により達成さ
れた。

上記の成分以外にも光部品用途に利用されるガラスは種
々の光学恒数が要求され、所望の光学恒数をもつガラス
を得るためＣａｂ、　ＢａＯ，ＭｇＯ，ＺｎＯを含めた
二価のアルカリ土類金属酸化物を添加することができ、
脱泡清澄剤として５ｂ２０３やＡｓ２０ｇを添加するこ
とができる。

すなわち本発明のモールド光部品用ガラスは、酸化物重
量％で Ｓｉ０□　　　　　　　　　５〜２５ Ｐｂ０　　　　　　　　　３０〜６５ ＾１□０，１３〜２５ Ｒ２０（Ｒ：Ｌｉ、Ｎａ、に）２〜１５Ｂ２０３　　　
　　　　　　１０〜２５からなり、本質的にフッ素を含
有しないことを特徴とし、好ましくは ５ｉ０２　　　　　　　　　１０〜２０Ｐｂ０　　　　
　　　　　　４０〜５０Ａ１□Ｏｓ　　　　　　　　　
　１３〜２０Ｒ，ａＯ（Ｒ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）　　　　
　　２〜１２８２０３　　　　　　　　　　　　　１５
〜２５からなり、本質的にフッ素を含有しないことを特
徴とするもので、このガラスは軟化点が５４０℃以下で
あり、密度が４ｇ７　Ｃ１１以下、波長５８９ｊ　ｎｎ
＋における屈折率が１．６０〜１．７５で、且つ耐水性
にも優れている。

本発明のモールド光部品用ガラスの組成範囲を上記のご
とく限定したのは以下の理由による。

５ｉ０２はガラス形成酸化物となる必須酸化物であるが
、５重量％より少ない場合は化学的耐久性が著しく劣化
し、２５重量％より多い場合は軟化点が５４０℃以上に
なりモールド成型に不向きとなる。

ｐｂｏは高屈折率成分であると同時に軟化点を５４θ℃
以下に保持するための必須酸化物であるが、３０重量％
より少ない場合は軟化点の低温保持が困難であり、５５
重量％より多い場合は密度が４ｇ／ｃｍ以上となるため
ガラスの重量が大きくなり好ましくない。

Ａ１□０．は耐水性を良好にする効果があるが、１３重
量％以下ではその効果が小さくなり、２５重量％より多
い場合は耐失透性が劣化するため溶融が困難になると共
に軟化点が高くなる。

Ｒ２０は軟化点及び密度を低下させる効果があるが、２
重量％より少ない場合は上、記効果が得られず、１５重
量％より多い場合は耐水性の著しい低下をまねく。Ｒ２
０については好ましくはＬｉ２Ｏ，Ｎａ２Ｏ。

に２０の少なくとも２種を用い、１種の重量％がＲ２０
の総重量の８割以上にならないようにする。すなわちこ
れによってアルカリ混合効果を生せしめ耐水性の劣化を
防ぐことができる。

Ｂ２Ｏ３は、融剤として作用しＲ２０と共に軟化点及び
密度を下げる効果があり、軟化点を５４０℃以下に保持
するためには１０重量％以上添加する必要がある。しか
し２５重量％より多い場合は耐水性が著しく劣化すると
共に軟化点を低下させる効果も小さくなる。

また本発明においては、上記成分以外にも脱泡清澄剤と
して５ｂ２０３やＡｓ２Ｏ３を各々５％まで添加するこ
とが可能である。

［実施例］ 以下実施例及び比較例に基づいて本発明を説明する。

Ｎｏ、　１〜５の試料は本発明の実施例、ＮＩＬ６〜８
の試料は比較例を示す。

以　　下　　余　　白 試料Ｎｎ、１〜８のガラスは次のように調製した。

まず各々の試料ガラス組成となるように調合した原料バ
ッチを白金るつぼに入れ１２００℃で２時間溶融した。

均質なガラスを得るために途中撹拌棒で５分間撹拌を行
い、脱泡後金型に流し出して試料片を作成した。

尚、表中の密度は周知のアルキメデス法によって測定し
、屈折率はアツベ屈折率測定装置を用いて５８９．３ｎ
ｍにおける波長で測定した。

また耐水性は半導体等の電子工学用途における耐水性試
験方法として知られているプレッシャークツカーテスト
によるものである。このプレッシャークツカーテストは
、１２１℃、１００％Ｒ）ｌ、５０時間の条件下におい
て２０Ｘ　ＩＯＸ　２　ｍｍの大きさの試験体表面のや
けの有無を１００倍の顕ｍ鏡観察により判定する試験方
法であり、この試験方法は通常の恒温恒湿槽で行う長期
保管環境試験より苛酷な条件下に試料を保持するために
ガラスの耐水性の優劣が明確にあられれ信頼性のある評
価ができる。

本発明の実施品であるＮａ　１〜５の各試料と比較例で
あるＮｏ、　６の試料とを比較すると軟化点、屈折率に
おいてはほとんど同じ値を示しているが、耐水性におい
て実施品は白やけがほとんど観察されず良好であるのに
対し、試料Ｎａ　６は５ｉ０２が少なく、且つＦを含有
するため耐水性が良好ではなく、密度が４ｇ／ｃｍ以上
であった。また試料Ｎ［Ｌ　７はＲ２０を含有しないた
め軟化点が５４０℃以上で且つ密度も４ｇ／ｃｒａ以上
であった。さらに試料Ｎ［Ｌ　８は、＾１□０゜が少な
いため耐水性が良好でなかった。

［発明の効果］ 以上のように本発明のガラスは軟化点が５４０°Ｃ以下
、密度が４ｇ／ｃｍ以下で波長５８９．３ｎｍにおける
屈折率が１．６０〜１．７５で、且つ耐水性に優れてい
るため良好な透過性及び光学品質を有するモールド光部
品用ガラスとして好適である。

特許出願人　　日本電気硝子株式会社 代表者　岸　１）清　作

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）軟化点が５４０℃以下であり、密度が４ｇ／ｃｍ
   ＾３以下、波長５８９．３ｎｍにおける屈折率が１．６
   ０〜１．７５で、且つ耐水性に優れており、酸化物重量
   ％でＳｉＯ＿２：５〜２５ ＰｂＯ：３０〜６５ Ａｌ＿２Ｏ＿３：１３〜２５ Ｒ＿２Ｏ（Ｒ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）：２〜１５Ｂ＿２Ｏ＿
   ３：１０〜２５ からなり、本質的にフッ素を含有しないことを特徴とす
   るモールド光部品用ガラス。
2. （２）酸化物重量％で ＳｉＯ＿２：１０〜２０ ＰｂＯ：４０〜５０ Ａｌ＿２Ｏ＿３：１３〜２０ Ｒ＿２Ｏ（Ｒ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）：２〜１２Ｂ＿２Ｏ＿
   ３：１５〜２５ からなり、本質的にフッ素を含有しないことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のモールド光部品用ガラス
   。
3. （３）Ｒ＿２Ｏは、Ｌｉ＿２Ｏ、Ｎａ＿２Ｏ、Ｋ＿２Ｏ
   の少なくとも２種からなり、１種の重量％がＲ＿２Ｏの
   総重量の８割以上にならないことを特徴とする特許請求
   の範囲第１、２項記載のモールド光部品用ガラス。