光学玻璃的制作方法

专利名称：：光学玻璃的制作方法
技术领域：
：本发明涉及光学玻璃，其化学耐久性、耐候性和熔化性优异，具有折射率(nd)为1.55~1.69和阿贝数(Vd)为55~65的光学常数，并且特别地具有适于模压成形的低温软化性能。
背景技术：
：在专利文献1中，提出了作为精密模压用光学透镜的含23-40质量％的Si02、11-21质量％的8203等的光学玻璃，该玻璃具有中等折射率、低色散和极低软化点，其中折射率(nd)为1.551.65和阿贝数(vd)为54以上。然而，该文献的光学玻璃在耐候性、熔化性、低温软化性等方面并不总是令人满意。在专利文献1中，还描述了当选择磷酸和硼酸作为形成玻璃的氧化物时，尽管它们有利于降低模压成形的温度，但易于发生化学耐久性和耐候性问题。如此，提高硼酸量以使模压成形温度降低，也使耐久性和耐候性相应降低。因此，迄今几乎没有提出含大量硼酸组分的实用光学玻璃。专利文献2提出了一种比专利文献1包含更多硼酸组分的组合物，但它的光学常数是折射率(nd)为1.62~1.85和阿贝数(Vd)为35~65，并且基本上不同于本发明目的那些光学常数。专利文献l:JP-A-03-037130专利文献2:JP-A-60-221338
发明内容本发明要解决的技术问题本发明的目的是提供含大量B203的光学玻璃，该玻璃具有优异的化学耐久性、耐候性和熔化性，具有折射率(nd)为1.551.69禾口阿贝数(vd)为55~65的光学常数，并且能够在低温进行模压成形。解决问题的手段为了解决上述问题，本发明的发明人进行了深入的研究，发现根据如下所示的光学玻璃能够达到上述目的并实现本发明。(1)一种光学玻璃，按质量％计包括46~70的B203;3~10的Li20;5~15的Y203;0~46的Si02;0~20的A1203;0~40的MgO+CaO+SrO+BaO;0~30的La203;和0~10的Zr02+Ti02+Gd203。(2)—种光学玻璃，按质量％计包括47~65的8203;49的Li20;6~12的Y203;0~25的Si02;0~10的A1203;0~30的MgO+CaO+SrO+BaO;0~20的La203;禾卩0~5的Zr02+Ti02+Gd203。(3)—种光学玻璃，按质量％计包括4860的B2O3;58的Li20;7~11的Y203;0~12的Si02;05的A1203;0~25的MgO+CaO+SrO+BaO;0~15的La203;禾B03的Zr02+Ti02+Gd203。本发明的有益效果本发明的光学玻璃(以下将简称为本发明的玻璃)与常规的硼酸盐类光学玻璃相比具有所需的折射率和阿贝数，并且它具有较高的折射率和较低的色散。因此，当它们在相同阿贝数下比较时，本发明的玻璃的折射率比上述常规光学玻璃的折射率高大约0.01。此外，本发明的玻璃具有高化学耐久性和耐候性，并且另一方面，它具有高熔化性从而能够在低温下熔化。此外，因为它能够在低温下进行模压成形，增强了在金属压模、其成形表面等上形成的金属模保护涂层的耐久性，从而具有优异的批量生产性。此外，因为能够在低温下模压成形，所以能够縮短模压成形的周期等。本发明的玻璃具有上述特征，因此它适于通过模压成形来生产光学玻璃，特别是生产玻璃透镜。本发明的最佳实施方式在本发明的玻璃中，B203、Li20和￥203是必要组分。以下将说明为何限制本发明的玻璃中的各种组分范围等的原因。在本发明中，B203组分是用于形成玻璃的氧化物，并且它是使玻璃化范围变宽和产生低色散的必要组分。当8203的量小时，难以获得所需的光学特性，于是在本发明的玻璃中，其量为46质量％(以下只将其称为％)以上。8203的量优选为47%以上，且更优选48%以上。然而另一方面，当8203的量太多时，化学耐久性降低，因此在本发明中，其量为70%以下。8203的量优选为65%以下，且更优选60%以下。Si02组分和B203—样是用于形成玻璃的氧化物。尽管它不是本发明的玻璃中的必要组分，但它是增强玻璃化学耐久性同时仍然保持低色散的有效组分。为了达到上述效果，Si02的量优选为0.1%以上。然而，当Si02的量太多时，难以获得所需的光学特性，同时增加了玻璃的软化点和增加了模压成形温度。因此，Si02的量优选为46%以下，更优选25%以下且特别优选12%以下。Li20组分是在本发明的玻璃中降低玻璃化转变点和降低模压成形温度的必要组分。Li20的量太小时，难以获得降低模压成形温度的效果，因此，使其量为3%以上。Li20的量优选为4%以上，且更优选5%以上。当Li20的量太大时，化学耐久性降低，因此使其量为10%以下。Li20的量优选为9%以下，且更优选8%以下。尽管Na20和K20不是本发明的玻璃中的必要组分，但它们和Li20一样是降低玻璃化转变点和降低模压成形温度的有效组分。为了达到上述效果，Na20和K20的总量优选为0.1%以上。另一方面，当Na20和K20的量太大时，化学耐久性降低，因此其量优选为20%以下，更优选10%以下，且特别优选5%以下。Y203组分是增强折射率而不提高色散以及改善化学耐久性的必要组分。当￥203的量太小时，难以获得所需的光学常数，因此使其在本发明的玻璃中的量为5%以上。￥203的量优选为6%以上，且更优选7%以上。另一方面，当￥203的量太多时，增加了玻璃的熔化温度和降低了熔化性，因此使其在本发明的玻璃中的量为15%以下。￥203的量优选为12%以下，且更优选11%以下。尽管La203组分不是本发明的玻璃的必要组分，但它和￥203组分一样是增强折射率而不提高色散、并且改善化学耐久性的组分。为了达到上述效果，优选1^203的量为0.1%以上。然而，当1^203的量太多时，增加了熔化温度和降低了熔化性，因此其量优选为30%以下，且更优选20%以下。特别优选1^203的量为15%以下。尽管A1203组分不是本发明的玻璃的必要组分，但它能有效改善玻璃的化学耐久性。为了达到上述效果，优选使八1203的量为0.1%以上。然而，当其量太多时，难以获得所需的光学常数，同时降低了玻璃的熔化性，因而使其量为20%以下。八1203的量优选为10%以下，且更优选5%以下。尽管MgO、CaO、SrO和BaO组分中的每一种都不是本发明的玻璃的必要组分，但其具有增加折射率的效果。为了达到上述效果，就其总量而言，优选为0.1%以上。另一方面，当上述总量太多时，化学耐久性降低，因此在本发明的玻璃中的上述总量优选为40%以下，更优选30%以下，且特别优选25%以下。尽管Zr02、Ti02和Gd203组分中的每一种都不是本发明的玻璃的必要组分，但它能有效地改善化学耐久性并从而防止玻璃失透。为了达到上述效果，就其总量而言，优选为0.1%以上。另一方面，当上述总量太多时，阿贝数降低并导致高色散，因此在本发明的玻璃中的上述总量优选为10%以下，更优选5%以下，且特别优选3%以下。尽管Ta20s、Ge02、Ga203、Nb205、W03和Te02组分中的每一种都不是本发明的玻璃的必要组分，但它们是增加折射率的有效组分。为了达到上述效果，就其总量而言，优选为0.1%以上。另一方面，当上述总量太多时，阿贝数降低并导致高色散，此外这些组分中的每一种都是昂贵的，因而即使在添加该组分的情形下，上述总量优选为10%以下。上述总量更优选为5%以下，且特别优选3%以下。尽管P205组分不是本发明的玻璃的必要组分，但它能有效增强阿贝数。为了达到上述效果，优选P20s的量为0.1%以上。另一方面，当P20s的量太多时，化学耐久性降低并且熔化时的挥发较剧烈，因而难以制造均匀的玻璃。因此，？205的量优选为20%以下，和更优选15%以下。更加优选其量为10%以下，特别优选本发明的玻璃中不含P205。F组分也具有与？205组分相同的效果等，因此优选其与P20s组分含量几乎相同的情形。还更优选本发明的玻璃中不含F组分。尽管Sb203组分不是本发明的玻璃的必要组分，但它能够作为澄清剂在本发明的玻璃熔融时添加。当Sb20g用于本发明的玻璃时，其量优选为0.1%以上。另一方面，当其量太多时，存在影响光学特性等风险。因此，Sb203的量优选为2%以下，且更优选1%以下。尽管ZnO和PbO组分不是本发明的玻璃的必要组分，但它们能有效地软化玻璃。为了达到上述效果，就其总量而言，优选为0.1%以上。另一方面，考虑到环境因素，上述总量优选为20%以下，更优选10%以下，且更加优选5%以下。特别优选本发明的玻璃中不含ZnO和PbO组分。根据本发明的玻璃，能够制备一种光学玻璃，其具有折射率(nd)为1.551.69禾口P可贝数(Vd)为5565的光学常数，具有优异的化学耐久性、耐候性和熔化性，能够在低温下进行模压成形并包含大量B203。本发明的玻璃的折射率优选为1.60以上，且更优选为1.62以上。对于本发明玻璃的阿贝数，优选为60以上，且更优选61.5以上。对于本发明玻璃的玻璃化转变温度，优选为58(TC以下，且更优选为56(TC以下。实施例现在将参考实施例更详细地说明本发明，但应当理解，本发明并不受其限制。本发明的玻璃的实施例如表1所示。实施例2-16是本发明的玻璃的实施例，而实施例1是本发明的玻璃的对比例。按照表1所示的化学组成(％)来称取材料。每种化学组分所用的材料为用于B203的H3B03;用于CaO的CaC03;用于SrO的SrC03;用于Li20的Li2C03;和用于Si02、A1203、Zr02、MgO、La203、Y203和Gd20s的氧化物。在捏合机中将称取的材料进行干混30分钟，放入内体积为300cn^的铂坩埚中，在1,100-l,30(TC下进行熔融、澄清和搅拌2-6小时，在预先加热到约55(TC的200mm长和50mm宽的矩形金属模中浇铸并以约rc每分钟的速率冷却从而产生样品。[评价方法]折射率(nd)是相对于氦的d-线的折射率，并且由折射率测量装置(KalnewOpticalIndustrialCompany的产品；商品名KPR-2)测量。对于折射率(nd)的测量值，测量精确到小数点后第五位并将小数点后第三位四舍五入掉。阿贝数(Vd)由vf(nd-l)/(iiF-nc)计算。将由该式计算的阿贝数(Vd)的小数点后第二位四舍五入掉。在该式中，nF和nc分别为氢的F线和C线折射率。对于玻璃化转变点(Tg)，用热分析装置(SeikoInstruments产品；商品名EXSTAR6000TG/DTA)通过差热分析(DTA)以l(TC每分钟的速度升温，对每种得到的玻璃粉末进行测量。对于玻璃的熔化性等，在制造上述样品时用肉眼进行观察，并且证实了在实施例2~16中没有问题。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>尽管参考其特定的实施方式对本发明进行了详细描述，在不脱离本发明精神和范围的条件下可以作出各种改变和修饰，这对于本领域技术人员显而易见的。本发明基于2006年2月21日公开的日本专利申请No.2006-044054，并且在此将其内容引入作为参考。工业实用性根据本发明的玻璃，能够获得所需的折射率和阿贝数以及具有优异的化学耐久性和耐候性的同时，还能够在低温下进行模压成形，从而具有优异的熔化性，改善了在金属压模上和在其成形表面上形成的金属保护涂层的耐久性和模压成形时的周期縮短，并且具有优异的批量生产性。它适于通过模压成形制备光学玻璃，特别是制备玻璃透镜。权利要求1.一种光学玻璃，按质量％计包括46～70的B2O3；3～10的Li2O；5～15的Y2O3；0～46的SiO2；0～20的Al2O3；0～40的MgO+CaO+SrO+BaO；0～30的La2O3；和0～10的ZrO2+TiO2+Gd2O3。2.—种光学玻璃，按质量％计包括:47~65的B203;4~9的Li20;6~12的Y203;0~25的Si02;0~10的A1203;0~30的MgO+CaO+SrO+BaO;0~20的La203;禾口0~5的Zr02+Ti02+Gd203。3.—种光学玻璃，按质量％计包括:48~60的B203;5~8的Li20;711的Y203;0~12的Si02;0~5的A1203;0~25的MgO+CaO+SrO+BaO;0~15的La203;禾口0~3的Zr02+Ti02+Gd203。全文摘要本发明提供一种光学玻璃，按质量％计包括46～70的B₂O₃；3～10的Li₂O；5～15的Y₂O₃；0～46的SiO₂；0～20的Al₂O₃；0～40的MgO+CaO+SrO+BaO；0～30的La₂O₃；和0～10的ZrO₂+TiO₂+Gd₂O₃。文档编号C03C3/155GK101389575SQ20078000627公开日2009年3月18日申请日期2007年2月20日优先权日2006年2月21日发明者大川博之,杉本直树,笹井淳申请人:旭硝子株式会社