DE10239572B3

DE10239572B3 - Blei- und vorzugsweise arsen-freie optische Schwerkrongläser sowie deren Verwendung

Info

Publication number: DE10239572B3
Application number: DE10239572A
Authority: DE
Inventors: Silke Dr. Wolff; Silke Wölfel
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2022-08-24
Also published as: CN1303025C; US20040092378A1; US7141524B2; JP2004083408A; GB0318762D0; TWI229059B; FR2843747A1; TW200407271A; GB2392153A; GB2392153B; CN1495142A; JP4494738B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt blei- und vorzugsweise arsenfreie optische Gläser für die Applikationsbereiche Abbildung, Projektion, Telekommunikation, optische Nachrichtentechnik und/oder Lasertechnologie mit einem Brechwert von 1,55 n¶d¶ 1,60, einer AbbE-Zahl von 54 nu¶d¶ 63 und einer geringen Transformationstemperatur Tg 500 DEG C sowie guter Produzier- und Verarbeitbarkeit und Kristallisationsstabilität, bei gleichzeitiger PbO- und As¶2¶O¶3¶-Freiheit bereitzustellen. Die erfindungsgemäßen Gläser innerhalb des folgenden Zusammensetzungsbereiches (in Gew.-% auf Oxidbasis) erfüllen diese Forderung: DOLLAR A P¶2¶O¶5¶ 43-56 DOLLAR A ZnO 21-36 DOLLAR A Al¶2¶O¶3¶ 0-6 DOLLAR A Na¶2¶O 0,5-16 DOLLAR A K¶2¶O 0-8 DOLLAR A SIGMAM¶2¶O 16 DOLLAR A MgO 0-5 DOLLAR A CaO 0-5 DOLLAR A BaO 3-14 DOLLAR A B¶2¶O¶3¶ 0-8 DOLLAR A La¶2¶O¶3¶ 0-7. DOLLAR A Zusätzlich können sie auch übliche Läutermittel beinhalten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein blei- und vorzugsweise arsen-freies optisches Schwerkronglas, die Verwendung eines solchen Glases für die Bereiche Abbildung, Projektion, Telekommunication, Optische Nachrichtentechnik und Lasertechnologie, sowie die Verwendung eines solchen Glases für optische Elemente bzw. Preformen solcher optischen Elemente.
In den letzten Jahren geht der Markttrend bei sowohl optischen als auch optoelektronischen Technologien (Applikationsbereiche Abbildung, Projektion, Telekommunikation, optische Nachrichtentechnik und Lasertechnologie) verstärkt in Richtung Miniaturisierung. Dies ist an den immer kleiner werdenden Endprodukten erkennbar und erfordert natürlich eine zunehmende Miniaturisierung der einzelnen Bauteile und Komponenten solcher Endprodukte. Für die Produzenten optischer Gläser ist diese Entwicklung trotz steigender Stückzahlen der Endprodukte mit einem deutlichen Absinken der nachgefragten Volumina an Rohglas verbunden. Gleichzeitig ergibt sich ein zunehmender Preisdruck von Seiten der Nachverarbeiter auf die Glashersteller, da bei der Herstellung solcher kleineren Komponenten aus Block- und/oder Barrenglas prozentual auf das Produkt bezogen deutlich mehr Ausschuss anfällt und die Bearbeitung solcher Kleinstteile einen höheren Aufwand als bei größeren Bauteilen erfordert.
Anstelle des bisher üblichen Heraustrennens von optischen Komponenten aus Block- oder Barrenglas, gewinnen daher in jüngerer Zeit Herstellungsverfahren an Bedeutung, bei welchen direkt im Anschluss an die Glasschmelze möglichst endkonturnahe Preforms bzw. Vorformlinge erhalten werden können. Beispielsweise steigen die Anfragen der Nachverarbeiter nach blankgepressten Kleinkomponenten oder auch deren Vorstufen, d.h. endgeometrienahen Vorformen bzw. Preforms für das Wiederverpressen, sogenannte „Precision Gobs". Unter „Precision Gobs" werden in der Regel vorzugsweise vollständig feuerpolierte, halbfrei- oder freigeformte Glasportionen verstanden, die über verschiedene Herstellungsverfahren zugänglich sind.
Eine Produktionsmethode für Precision Gobs ist das Perlensprüh-Verfahren. Dabei werden durch ein Sprühverfahren aus der Glasschmelze heraus Glasperlen mit einer gewissen Größenverteilung hergestellt. Die gewünschte(n) Größenfraktionen) wird/werden beispielsweise durch Siebung abgetrennt. Die Restfraktion braucht nicht verworfen zu werden, sondern kann als hochreine, besonders gut wiederaufschmelzende Scherben recycled werden. Durch dieses technisch und personell sehr einfach durchführbare Verfahren, bei dem eine gezielte Portionierung des Glasstrangs nicht erforderlich ist, können innerhalb kurzer Zeit große Stückzahlen realisiert werden.
Vorteilhafter ist jedoch das in der Wertschöpfungskette höher stehende endgeometrienahe Direktpressen, das sogenannte Blankpressen. Durch dieses Verfahren kann den kleineren Glasschmelzvolumina (verteilt auf eine große Stückzahl kleiner Materialstücke) durch geringe Rüstzeiten flexibel entgegengekommen werden. Im Vergleich zum Gob-Sprühen kann jedoch aufgrund der geringeren Takt- bzw. Stückzahl und bei den kleinen Geometrien die Wertschöpfung nicht aus dem Materialwert alleine stammen. Die Produkte müssen die Presse daher in einem Zustand verlassen, der „fertig zum System-Einbau" ist, d.h. man muss auf eine aufwendige Nachrichtung, Kühlung und/oder Kaltnachverarbeitung verzichten können. Für ein solches Pressverfahren müssen aufgrund der hohen geforderten Geometriegenauigkeiten Präzisionsgeräte mit hochwertigen und somit teuren Formenmaterialien herangezogen werden. In die Rentabilität der hergestellten Produkte und/oder Materialien gehen dabei die Standzeiten der solcher Formen massiv ein. Ein äußerst wichtiger Faktor für eine hohe Standzeit ist eine möglichst geringe Betriebs temperatur, welche jedoch nur soweit gesenkt werden kann, dass die Viskosität der zu verpressenden Materialien für den Pressvorgang noch ausreichend ist. Es ergibt sich also eine direkte Kausalitätskette zwischen der Verarbeitungstemperatur und damit der Transformationstemperatur Tg eines zu verarbeitenden Glases und der Rentabilität eines solchen Pressvorgangs: Je geringer die Transformationstemperatur des Glases ist, um so höher sind die Formenstandzeiten und um so größer ist die Gewinnspanne. Aus diesem Zusammenhang ergibt sich das Erfordernis nach sogenannten „Low-Tg-Gläsern", also Gläsern mit geringen Schmelz- und Transformationspunkten, d.h. Gläsern, die bei möglichst geringen Temperaturen eine zur Verarbeitung ausreichende Viskosität aufweisen.
Als weiterer Wunsch aus Sicht der Verfahrenstechnik der Schmelze wird neuerdings verstärkt der Bedarf nach „kurzen" Gläsern gemeldet, also nach Gläsern, deren Viskosität stark mit einer relativ geringen Änderung der Temperatur variiert. Dieses Verhalten hat im Schmelzprozess den Vorteil, dass die Heißformgebungszeiten, d.h. die Formschlusszeiten gesenkt werden können. Dadurch wird zum einen der Durchsatz erhöht, d.h. die Taktzeit reduziert. Zum anderen wird auch hierdurch das Formenmaterial geschont, was sich, wie vorstehend beschrieben, ebenfalls positiv auf die Gesamtproduktionskosten niederschlägt. Solche kurzen Gläser weisen den weiteren Vorteil auf, dass durch die schnellere Auskühlung als bei entsprechend längeren Gläsern auch Gläser mit stärkerer Kristallisationsneigung verarbeitet werden können. Eine Vorkeimung, welche in nachfolgenden Sekundärheißformgebungsschritten problematisch sein könnte, wird dadurch vermieden. Dies eröffnet die Möglichkeit, solche Gläser auch zu Fasern verziehen zu können.
Im Stand der Technik werden zwar bereits Gläser mit ähnlicher optischer Lage oder vergleichbarer chemischer Zusammensetzung beschrieben, jedoch weisen diese Gläser erhebliche Nachteile auf.

EP 0 566 866 (Corning) betrifft ophthalmische Zink-Phosphat-Gläser mit einem obligatorischen Zusatz von Ag₂O und TI₂O₃ von in Summe mindestens 4 Gew.-%. Diese beiden äußerst kostspieligen Komponenten werden dort zum Ionenaustausch benötigt. Daneben erschweren sie jedoch das Schmelzverfahren aufgrund der Redoxempfindlichkeit von Ag (Ag(I) zu Ag(0)) und der erheblichen Toxizität von TI₂O₃ außerordentlich.

US 5,021,366 (Corning) beschreibt ophthalmische Zink-Phosphat-Gläser mit einem obligatorischem Li₂O-Anteil von mindestens 1 Gew.-%, der dort zur Einstellung der speziellen optischen Lage benötigt wird. Die Zugabe von Li₂O ist jedoch nachteilig, da diese Komponente teurer ist und die Kristallisationsneigung erhöht.

EP 0 494 358 (Corning) betrifft niedrigschmelzende technische Zink-Phosphatgläser. Jedoch enthalten diese Gläser auch einen Anteil an Chlor, welcher per Analyse nachweisbar ist und sich verschlechternd auf die optische innere Qualität der Gläser auswirkt.

Die in JP 11-268927 (Hoya) offenbarten Gläser enthalten das stark farbgebende und damit für klassisch optische Applikationen/Gläser streng verbotene Cu0 als obligatorische Komponente in einem Anteil von bis zu 10 Gew.-%. Ein solcher obligatorischer CuO-Anteil (bis 12 Gew.-%) ist auch in JP 09 100 136 (Hoya) beschrieben.

Die in JP 63-021240 offenbarten Glastypen stellen mit ihrem obligatorischen NdzO₃-Gehalt (bis 33 Gew.-%) aktive Lasergläser dar. Eine solche Aktivität verbietet sich bei klassisch optischen Anwendungen aufgrund der zu erwartenden, unerwünschten Strahlmodulation.

Bei den in US 4,871,230 (Hoya) beschriebenen Gläsern handelt es sich nicht um Zink-Phosphat-Gläser, sondern um Alumino-Phosphat-Typen, deren Viskositäts-Temperatur-Verhalten nicht mit denen von Zink-Phosphat-Gläsern zu vergleichen ist. Sie schmelzen allgemein deutlich höher und können daher nicht als Low-Tg-Gläser bezeichnet werden. Ferner kann auch bei Zugabe von La₂O₃ zu derartigen Gläsern für Precision Gobs bzw. Mouldings nicht die erforderliche Kürze erreicht werden.

JP 61-040839 (Ohara) beschreibt ein extrem schlierenfreies optisches Glas, wobei diese Eigenschaft jedoch unter anderem durch den obligatorischen und außergewöhnlich hohen Läutermittelanteil (Sb₂O₃ ≥ 1 Gew.-%) sichergestellt werden muss. Für die genannten modernen optische Applikationsbereiche verbietet sich jedoch ein derartiger hoher Sb₂O₃-Zusatz aufgrund der zu erwartenden Transmissionsverschlechterung durch die intrinsische Absorption dieser Komponente.

Die Druckschrift JP 02-124743 betrifft optische Gläser, welche zum Blankpressen verwendet werden können und welche eine ähnliche Zusammensetzung wie das erfindungsgemäße Glas aufweise. Allerdings erhält die Glaszusammensetzung gemäß dieser Druckschrift kein Natriumoxid.

Somit bestand die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein optisches Glas bereitzustellen, mit welchem auch (aufgrund ökologischer Erwägungen) ohne eine Verwendung von PbO und möglichst auch ohne As₂O₃, die gewünschten optischen Eigenschaften (n_d/v_d) bei gleichzeitig sehr geringen Transformationstemperaturen ermöglicht werden. Diese Gläser sollen für die Applikationsbereiche Abbildung, Projektion, Telekommunikation, optische Nachrichtentechnik und/oder Lasertechnologie geeignet sein, einen Brechwert n_d von 1,55 ≤ n_d ≤ 1,60, eine Abbé-Zahl v_d von 54 ≤ v_d ≤ 63 und eine möglichst geringe Transformationstemperatur Tg ≤ 500°C aufweisen. Ferner sollen sie gut zu schmelzen und zu verarbeiten sein, sowie eine ausreichende Kristallisationsstabilität besitzen, die eine Fertigung in kontinuierlich geführten Aggregaten möglich machen. Wünschenswert ist ferner ein möglichst kurzes Glas.

Die vorstehende Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gelöst.

Insbesondere wird ein Blei- und vorzugsweise Arsen-freies optisches Glas mit einem Brechwert n_d von 1,55 ≤ n_d ≤ 1,60, einer Abbé-Zahl v_d von 54 ≤ v_d ≤ 63 und einer Transformationstemperatur Tg ≤ 500 bereitgestellt, welches die folgende Zusammensetzung umfasst (in Gew.-% auf Oxidbasis):

Die erfindungsgemäßen Gläser haben mit bekannten optischen Gläsern ähnlicher Glasfamilien die optische Lage, wie die Abbé-Zahl und den Brechwert, gemeinsam. Sie zeichnen sich jedoch durch eine gute Schmelz- und Verarbeitbarkeit, geringe Produktionskosten durch reduzierte Verarbeitungskosten, sowie durch eine gute Umweltverträglichkeit aus.

Insbesondere sind diese Gläser zum endkonturennahen Verarbeiten, wie beispielsweise über einen Blankpressvorgang geeignet. In diesem Zusammenhang wurde das Viskositätstemperaturprofil und Verarbeitungstemperatur der erfindungsgemäßen Gläser vorzugsweise so eingestellt, dass eine solche endgeometrienahe Heißformgebung auch mit empfindlichen Präzisionsmaschinen möglich ist.

Zudem ermöglicht die Kombination von Kristallisationsstabilität und Viskositätstemperaturprofil der erfindungsgemäßen Gläser eine nahezu problemlose thermische (Weiter-)Behandlung (Pressen, bzw. Wiederverpressen) der Gläser oder Preformen aus diesen Gläsern.

Insbesondere weisen die erfindungsgemäßen Gläser einen Brechwert n_d von 1,55 ≤ n_d ≤ 1,60, vorzugsweise 1,56 ≤ n_d ≤ 1,59, eine Abbé-Zahl v_d von 54 ≤ v_d ≤ 63, vorzugsweise 55 ≤ v_d ≤ 62, und eine Transformationstemperatur Tg ≤ 500°C, vorzugsweise Tg ≤ 450°C und am meisten bevorzugt Tg ≤ 400°C, auf.

Unter der „inneren Qualität" eines Glases wird erfindungsgemäß verstanden, dass das Glas einen möglichst geringen Anteil an Blasen und/oder Schlieren und/oder ähnlichen Fehlern enthält, bzw. vorzugsweise frei von diesen ist.

Im folgenden bedeutet der Ausdruck „X-frei" bzw. „frei von einer Komponente X", dass das Glas diese Komponente X im wesentlichen nicht enthält, d.h. dass eine solche Komponente höchstens als Verunreinigung in dem Glas vorliegt, jedoch der Glaszusammensetzung nicht als einzelne Komponente zugegeben wird. X steht dabei für eine beliebige Komponente, wie beispielsweise Li₂0.

Das Grundglassystem des erfindungsgemäßen Glases ist das Zink-Phosphat-System, welches intrinsisch eine gute Basis für die angestrebten Eigenschaften besitzt.

Im folgenden sind alle Anteilsangaben der Glaskomponenten in Gew.-% und auf Oxidbasis angegeben, wenn es nicht anders beschrieben ist.

Das erfindungsgemäße Glas weist einen hohen Phosphatanteil von mindestens 43 Gew.-%, bevorzugt mindestens 44 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 46 Gew.-%, am meisten bevorzugt mindestens 48 Gew.-%, auf und ist daher ein gutschmelzendes Low-Tg-Glas. Eine Reduzierung des Phosphatgehaltes unter 43 Gew.-% würde zu Gläsern führen, die nicht mehr das Prädikat „Low-Tg-Glas" für sich beanspruchen könnten. Der Phosphatanteil beträgt höchstens 56 Gew.-%, bevorzugt höchstens 55 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 53 Gew.-%, am meisten bevorzugt höchstens 51 Gew.-%. Eine weitere Erhöhung über 56 Gew.-% hinaus würde den Brechwert zu sehr erniedrigen. Ferner wird das Phosphat, wie nachstehend näher erläutert wird, vorzugsweise als komplexes Phosphat zugegeben. Bei einem Gehalt von über 56 Gew.-% Phosphat geht jedoch der Anteil komplexer Phosphate zugunsten des freien P₂O₅ zurück, was zu einer Unbeherrschbarkeit im Schmelzverhalten und deutlich erhöhten Verdampfungs- und Verstaubungseffekten, einhergehend mit einer verschlechterten inneren Qualität, führen kann. Zusätzlich stellt ein erhöhter Anteil an freiem, d.h. nicht komplexen Phosphat erhöhte Anforderungen an die Sicherheitstechnik des Produktionsbetriebes, wodurch sich die Herstellungskosten erhöhen.

Das erfindungsgemäße Glas weist weiter einen relativ hohen Zinkoxidzusatz von mindestens 21 Gew.-%, bevorzugt 22 Gew.-%, besonders bevorzugt 24 Gew.-%, am meisten bevorzugt mindestens 25 Gew.-%, auf. Im Vergleich mit Aluminium- oder Bariumphosphaten zeigt das erfindungsgemäße Zinkphosphatglas das gewünschte Viskositäts-Temperatur-Verhalten, d.h. das Glas ist ausreichen „kurz" genug. Der hohe Zinkzusatz bietet zudem den Vorteil, die großen, zur Einstellung eines geringen Tg benötigten Mengen an Phosphat in komplexer Form als Zinkphosphat einzuführen. Dadurch verbessert sich Verarbeitbarkeit der Glaszusammensetzung erheblich: Die Verdampfungs- und Verstaubungsneigung des Gemenges sinken drastisch ab und es werden deutlich verbesserte Homogenitäten der Glasschmelze erreicht, die sich besonders in der Qualität und Homogenität der optischen Daten des entstehenden Glases wiederspiegelt, aber auch generell in der verbesserten inneren Qualität hinsichtlich beispielsweise Blasen und/oder Schlieren des aufgrund seiner Kürze ansonsten recht schlierenanfälligen hochphosphathaltigen Materials. Würde der Zinkoxidanteil unter 21 Gew.-% reduziert, kämen die regulierenden Eigenschaften bezüglich der Kürze der Gläser nicht mehr ausreichend zum Tragen, zudem würde so der über Zinkphosphat als komplexes Substrat einzuführende Phosphatanteil sinken, was zu den oben diskutierten Beeinträchtigungen der inneren Qualität des entstehenden Glases führen würde. Das erfindungsgemäße Glas enthält höchstens 36 Gew.-%, bevorzugt höchstens 32 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 31 Gew.-%, am meisten bevorzugt höchstens 29 Gew.-% Zinkoxid.

Zur flexiblen Regulierung des Viskositätstemperaturverhaltens und weiterer Bindung von Phosphatäquivalenten werden dem erfindungsgemäßen Glas mindestens 3 Gew.-%, bevorzugt mindestens 4 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 4 Gew.-%, am meisten bevorzugt mindestens 5 Gew.-%, BaO zugesetzt. Der Anteil an BaO im erfindungsgemäßen Glas beträgt höchstens 14 Gew.-%, bevorzugt höchstens 13 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 11 Gew.-% und am meisten bevorzugt höchstens 10 Gew.-%.

BaO ist im erfindungsgemäßen Glas gegebenenfalls teilweise ersetzbar durch die Erdalkalioxide MgO und/oder CaO, wobei jede einzelne dieser Komponenten in einem Anteil von höchstens 5 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 4 Gew.%, am meisten bevorzugt höchstens 3,5 Gew.-%, enthalten ist. In Summe sind diese Komponenten jedoch vorzugsweise in einem Anteil von höchstens 8 Gew.-%, mehr bevorzugt von höchstens 5 Gew.-%, am meisten bevorzugt von höchstens 3,4 Gew.-%, enthalten.

Die Summe an BaO, MgO und/oder CaO beträgt vorzugsweise höchstens 15 Gew.-%, mehr bevorzugt höchstens 13 Gew.-% und am meisten bevorzugt höchstens 11 Gew.-%.

Gemäß bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das erfindungsgemäße Glas zur Feinregulierung und Phosphatäquivalentbindung gegebenenfalls Al₂O₃ in einem Anteil von mindestens 0,5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 1 Gew.-% enthalten. Der Anteil von Al₂O₃ ist jedoch auf höchstens 6 Gew.-%, bevorzugt höchstens 5 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 3 Gew.-% und am meisten bevorzugt höchstens 2,5 Gew.-%, beschränkt. Die angegebene Obergrenze von 6 Gew.-% sollte nicht überschritten werden, da sonst die Kürze des Glases aufgrund der netzwerkbildenden Eigenschaften des Al₂O₃ verloren geht.

Das erfindungsgemäße Glas enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung La₂O₃ in einem Anteil von mindestens 0,5 Gew.-%, mehr bevorzugt mindestens 0,7 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 1,0 Gew.-%. Der Einsatz dieser Komponente im erfindungsgemäßen Glas sollte jedoch auf einen Gehalt von höchstens 7 Gew.-%, bevorzugt höchstens 5 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 4 Gew.-%, am meisten bevorzugt höchstens 3,5 Gew.-% beschränkt bleiben. Ein Anteil über 5 Gew.% wirkt sich ebenfalls negativ auf die Kürze des Glases aus. Zudem würde ein höherer La₂O₃-Anteil außerdem die optische Lage in unerwünschter Weise zu höheren Brechwerten hin verschieben und die Entglasungsneigung, d.h. die Kristallisationsneigung, erhöhen, da La₂O₃ nicht unbegrenzt in der Zink-Phosphat-Matrix löslich ist.

Das erfindungsgemäße Glas enthält ferner weiterhin Na₂O in einem Anteil von mindestens 0,5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 5 Gew.-%, noch bevorzugter mindestens 6 Gew.-%, am meisten bevorzugt mindes tens 7 Gew.-%. Alkalimetalloxid-freie, insbesondere Na₂O-freie Gläser können zu einem verschlechterten Aufschmelzverhalten und einem Ansteigen des Brechwerts führen. Ferner kann es zu einer Störung des Zink-Phosphat-Gefüges kommen, wodurch sich die chemische Resistenz des Glases verschlechtern kann. Der Zusatz von Alkalimetalloxiden, insbesondere Na₂O, ist daher erfindungsgemäß bevorzugt. Die Zugabe von Alkalimetalloxiden dient der Optimierung des Aufschmelzverhaltens, d.h. sie wirken als Flussmittel. Na₂O sollte in einem Anteil von höchstens 16 Gew.-%, bevorzugt höchstens 15 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 13 Gew.-%, am meisten bevorzugt höchstens 12 Gew.-%, zugegeben werden.

Dabei kann Na₂O gegebenenfalls durch höchstens 8 Gew.-%, bevorzugt höchstens 6 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 4 Gew.-%, anderer Alkalimetalloxide M₂O ersetzt werden, wobei die Summe an M₂O 16 Gew.-%, bevorzugt 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 13 Gew.-%, am meisten bevorzugt 12 Gew.-%, nicht überschreiten sollte. Durch einen Anteil über 16 Gew.% kann sich die chemische Beständigkeit des Glases verschlechtern. Als weiteres Alkalimetalloxid ist dabei Kaliumoxid bevorzugt. Li₂O ist als teure und die Kristallisationsneigung erhöhende Komponente nicht bevorzugt. Das erfindungsgemäße Glas ist daher vorzugsweise Li₂O-frei.

Die erfindungsgemäßen Gläser können zudem gegebenenfalls B₂O3 in einem Anteil von höchstens 8 Gew.-%, bevorzugt höchstens 5 Gew.-%, enthalten. Die stark netzwerkbildenden Eigenschaften von B₂O₃ erhöhen die Stabilität der Gläser gegen Kristallisation und/oder die chemische Beständigkeit. Der Anteil sollte jedoch nicht über 8 Gew.-% betragen, da sonst das Glasnetzwerk übermäßig gefestigt wird und sich der Tg und der Schmelzpunkt des Glases in unerwünschter Weise erhöhen. Auch werden die Gläser dann „länger", was ebenfalls gemäß der vorliegenden Erfindung nicht bevorzugt ist. Besonders bevorzugte Ausführungsfarmen des erfindungsgemäßen Glases sind daher frei von B₂O₃.

Das erfindungsgemäße Glas ist als optisches Glas vorzugsweise auch frei von färbenden und/oder optisch aktiven Komponenten.

Insbesondere ist das erfindungsgemäße Glas auch frei von Komponenten, welche redoxempfindlich sind, wie beispielsweise Ag, und/oder frei von toxischen bzw. gesundheitsschädlichen Komponenten, wie beispielsweise TI und As.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erfindungsgemäße Glas auch vorzugsweise frei von anderen, in den Ansprüchen nicht genannten Komponenten, d.h. gemäß einer derartigen Ausführungsform besteht das Glas im wesentlichen aus den genannten Komponenten. Der Ausdruck „im wesentlichen bestehen aus" bedeutet dabei, dass andere Komponenten höchstens als Verunreinigungen vorliegen, jedoch der Glaszusammensetzung nicht als einzelne Komponente beabsichtigt zugegeben werden.

Das erfindungsgemäße Glas kann übliche Läutermittel in geringen Mengen beinhalten. Vorzugsweise beträgt die Summe der zugesetzten Läutermittel höchstens 2,0 Gew.-%, mehr bevorzugt höchstens 1,0 Gew.-%, wobei diese Mengen additiv zu den 100 Gew.-% ergebenden Komponenten der übrigen Glaszusammensetzung hinzukommen. Als Läutermittel kann in dem erfindungsgemäßen Glas mindestens eine der folgenden Komponenten enthalten sein (in Gew.-%, additiv zur übrigen Glaszusammensetzung):

Die erfindungsgemäßen Gläser können, falls durch die Anwendung erwünscht, mittels einem herkömmlichen Na/Ag- und/oder K/Ag-Ionenaustausch vorgespannt oder brechzahlprofiliert werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung der erfindungsgemäßen Gläser für die Applikationsbereiche Abbildung, Projektion, Telekommunikation, optische Nachrichtentechnik und/oder Lasertechnologie.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines solchen Glases für optische Elemente. Optische Elemente können dabei insbesondere Linsen, Prismen und Kompaktbauteile sein. Der Begriff „optisches Element" umfasst dabei erfindungsgemäß auch Vorformen bzw. Preformen eines solchen optischen Elements, wie beispielsweise Gobs, Precision Gobs und ähnliches.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden durch eine Reihe von Beispielen näher erläutert. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf die genannten Beispiele beschränkt.

Die Tabellen 2 und 3 enthalten 13 Ausführungsbeispiele im bevorzugten Zusammensetzungsbereich, sowie 1 Vergleichsbeispiel. Die erfindungsgemäßen Gläser werden folgendermaßen hergestellt: Die Rohstoffe für die Oxide, bevorzugt die entsprechenden Carbonate, Nitrate und/oder Fluoride, der Phosphatanteil bevorzugt als komplexe Phosphate, werden abgewogen, ein oder mehrere Läutermittel, wie z. B. Sb₂O₃, zugegeben und anschließend gut gemischt. Das Glasgemenge wird bei ca. 1070°C in einem kontinuierlichen Schmelzaggregat eingeschmolzen, danach geläutert (1100°C) und homogenisiert: Bei einer Gusstemperatur von etwa 800°C kann das Glas gegossen und zu den gewünschten Abmessungen verarbeitet werden. Im großvolumigen, kontinuierlichen Aggregat können die Temperaturen erfahrungsgemäß um ca. 100°C abgesenkt werden, und das Material kann im endgeometrienahen Direktpressverfahren bei ca. 650°C verarbeitet werden. Tabelle 1 Schmelzbeispiel für 100 kg berechnetes Glas
Die Eigenschaften des so erhaltenen Glases sind in der Tabelle 2 als Beispiel 4 angegeben.
Tabelle 2 enthält die erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 13 und das Vergleichsbeispiel 1.
Alle erfindungsgemäßen Gläser weisen einen Tg von weniger als 500°C auf, sind kristallisationsstabil und lassen sich gut verarbeiten.
Das Glas des Vergleichsbeispiels enthält einen erfindungsgemäß nicht gewünschten Anteil an Boroxid von 11,5 Gew.-%, welcher sich u.a. in einem hohen Tg über 500°C auswirkt.

Claims

Blei- und vorzugsweise arsen-freies optisches Glas mit einem Brechwert n_d von 1,55 ≤ n_d ≤ 1,60, einer Abbé-Zahl v_d von 54 ≤ v_d ≤ 63 und einer Transformationstemperatur Tg ≤ 500, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas die folgende Zusammensetzung umfasst (in Gew.-% auf Oxidbasis):
Glas nach Anspruch 1 mit einem Brechwert n_d von 1,55 ≤ n_d ≤ 1,60, einer Abbé-Zahl v_d von 54 ≤ v_d ≤ 63 und einer Transformationstemperatur Tg ≤ 500, welches die folgende Zusammensetzung umfasst (in Gew.-% auf Oxidbasis):
Glas nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Brechwert von 1,56 ≤ nd ≤ 1,59, einer Abbé-Zahl von 55 ≤ v_d ≤ 62 und einer Transformationstemperatur Tg ≤ 500°C, welches die folgende Zusammensetzung umfasst (in Gew.% auf Oxidbasis):
Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Brechwert nd von 1,56 ≤ n_d ≤ 1,59, einer Abbé-Zahl v_d von 55 ≤ v_d ≤ 62 und einer Transformationstemperatur Tg < 450°C, welches die folgende Zusammensetzung umfasst (in Gew.-% auf Oxidbasis):
Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Brechwert nd von 1,56 ≤ n_d ≤ 1,59, einer Abbé-Zahl v_d von 55 ≤ v_d ≤ 62 und einer Transformationstemperatur Tg ≤ 400°C, welches die folgende Zusammensetzung umfasst (in Gew.-% auf Oxidbasis):
Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welches es als Läutermittel mindestens eine der folgenden Komponenten enthält (in Gew.-%):
Verwendung eines Glases nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für die Bereiche Abbildung, Projektion, Telekommunikation, optische Nachrichtentechnik und/oder Lasertechnologie.
Verwendung eines Glases nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für optische Elemente.