玻璃组合物的制作方法

专利名称：：玻璃组合物的制作方法
技术领域：
：本发明涉及玻璃组合物，尽管其包含Si02、B203、La203和Li20,仍具有低玻璃化转变温度(Tg)和低失透温度并且适于模压成型。
背景技术：
：利用通过模压成型生产的非球面镜生产用于便携式设备例如数码相机和移动电话的轻小型光学元件是近来的普遍趋势。如果试图以传统的研磨和抛光生产该非球面镜，其要求很多昂贵和复杂的加工。因此近来使用一种方法，根据该方法，通过将熔融玻璃滴下或研磨并抛光玻璃片得到的预成型品通过使用高精度加工模具直接形成透镜。由于不必通过该方法研磨和抛光所得的透镜，该透4竟可以以低成本和在短时间内制造。该成型方法称为"玻璃模造"，并且近年来该方法的研究和发展活跃，造成通过玻璃模造制造的光学元件的非球面透镜增加。除了该非球面透镜的应用，玻璃模造还作为可以精确地形成有精细形状的物品的技术引起注意。作为用于玻璃模造的玻璃，由于用于玻璃模造的模具耐热性的原因，寻求可以在较低温度下软化的玻璃。然而，包含Si02、B203、1^203和1^20的现有技术中的玻璃的玻璃化转变温度(Tg)通常超过600。C,并且过去提供的该型组合物的玻璃没有充分满足用于玻璃模造的模具的耐热性。还存在/人3皮璃流动管滴下熔融玻璃，由才莫具纟妾收该滴下玻璃并将其冷却以生产玻璃料滴(gob)的方法。在以下描述中，将由模具接收从管口例如铂管口滴下的熔融玻璃并冷却所接收的玻璃得到的玻璃料滴简称为"料滴"。所得到的料滴可以直接作为预成型品或作为透镜使用，或可以将其研磨并抛光成为球面或透镜形状，并作为透镜或预成型品使用。在将料滴直接作为透镜或预成型品使用的情况下，必须当心透镜或预成型品的表面粗糙度以及防止缺陷和灰尘。生产该料滴的方法的典型实例公开于日本专利申请特开公才艮No.平6國122526禾口曰本专利No.2798208。在it方；去中，》容融玻璃在从熔融玻璃滴下至玻璃通过冷却而固化期间，由于其自身重量趋向于在垂直截面成为椭圆。特别是在要得到具有球直径超过3mm的球形料滴的情况下，料滴上表面的曲率趋于变大。另一方面，存在着不仅对扁而薄的料滴而且对具有近球形的厚料滴的需求。特别是在要得到具有球直径小于10mm的相对小尺寸的光学元件的情况下，对作为球形预成型品的厚料滴的需求很大。扁料滴可以通过提供用于在熔融玻璃滴下后保持温度的设备而容易地控制。另一方面，对于得到球形或厚料滴，需要冷却设备。然而，在温度范围100。C至300。C内具有平均线性热膨胀系数超过85xl0:的用于模压成型的玻璃由于玻璃的高膨胀性在快速冷却过程中趋于引起裂缝或破碎。此外，应力趋于保留在该玻璃内，作为光学元件其将成为严重的缺陷。还可能在高表面张力下得到料滴。为了增加表面张力，必须在低温下得到料滴。由于玻璃的失透温度和流动量的限制，在温度调节中存在限制。日本专利申请特开公报No.平7-51446公开了球形料滴可以通过以喇p八的形状形成模具的凹陷部分并优化高压气体而生产。然而，由于通过该高压气体将料滴快速冷却，以上描述的缺陷出现。因此，实践上通常是将玻璃片切割成立方块并且研磨并抛光该立方块以得到接近球形的球形料滴。然而，在该通常方法中，来自玻璃片的料滴生产率为50%或更低，因此从环境保护的观点其是不利的，此外，在短时间内很难实现低成本生产。进一步地，在抛光加工中，抛光缺陷趋于出现在料滴中。当该料滴作为预成型品使用时，在模压成型后裂隙保留在预成型品中，因此必须防止这种抛光缺陷。如上所述，已考虑各种用以得到具有近似球形的料滴的方法，但迄今为止没有从玻璃组合物的立场进行研究以开发料滴。作为其为本发明目的的包含Si02、B203、1^203和1^20的用于模压成型的玻璃，已公开几种玻璃。例如，日本专利申请特开公报No.昭48-61517和No.昭54-3115公开包含8203和1^203作为必要组分的光学玻璃。然而，在这些玻璃中，重点放在了化学耐久性和耐失透性的提高，并没有对热成型加工予以考虑。由于这些玻璃通常具有高玻璃化转变温度Tg，在加热成型中成型温度升高到650。C以上，导致高精度模具劣化，因此这些玻璃不适于模压成型。曰本专利申请特开公报No.昭59-146952公开包含F组分的B203-La203-BaO-R20(其中R为碱金属元素)玻璃。由于F组分蒸发引起的不利影响，通过这种玻璃难以得到均质玻璃。曰本专利申请特开公报No.平8-259257公开Si02-B203-ZnO-La203-Li20光学玻璃。为了通过这种玻璃得到具有阿贝数50以上的玻璃，失透温度必须超过1000。C,因此其不适于大规模生产。日本专利No.3377454公开用于模压成型的Si02-B203-Y203-La203-Li20-Ta205光学玻璃。然而，这种玻璃通常具有极高的玻璃化转变温度Tg,此外，没有对比重予以考虑。因此这种玻璃不适于本发明目的的用于模压成型的光学玻璃。曰本专利申请特开公报No.平2004-2178公开用于模压成型的8102-8203-1^203-0(1203-1^20光学玻璃。然而，这种玻璃或者具有极高的玻璃化转变温度Tg，或者具有极小比重或者具有极高失透温度，因此这种玻璃不适于本发明目的的用于模压成型的光学玻璃。日本专利No.3458462开用于才莫压成型的B203-Li20-La203-Gd203光学玻璃。然而，这种玻璃通常具有极高的玻璃化转变温度Tg或具有极小的阿贝数，因此，这种玻璃不适于本发明目的的用于模压成型的光学玻璃。日本专利No.3059719公开Si02-B203國Y203國La203-Li20光学玻璃。然而，这种玻璃通常具有极高的玻璃化转变温度Tg或具有极小的阿贝数，或具有极大的比重，因此这种玻璃利不适于本发明目的的用于模压成型的光学玻璃。这些7>布在关于如何实现低玻璃化转变温度Tg方面全都考虑不足。然而已公开了几种具有低玻璃化转变温度Tg的光学玻璃。例如，日本专利申请特开公报No.2003-176151公开具有低玻璃化转变温度Tg的用于模压成型的光学玻璃。然而这种玻璃具有极高的失透趋势或极低的比重，因此这种玻璃不适于本发明目的的用于模压成型的光学玻璃。日本专利No.2616958公开用于精密压制透镜的Si02-B203-La203-Gd203-Li20光学玻璃。然而，这种玻璃通常具有极高的失透温度或极小的阿贝数，因此这种玻璃不适于本发明目的的光学玻璃。日本专利No.3423673公开具有极大比重或极小阿贝数的玻璃，因此这种玻璃不适于本发明目的的用于模压成型的光学玻璃。日本专利No.3015078公开具有低玻璃化转变温度Tg的用于精密压制的玻璃。然而这种玻璃具有极高的失透温度或极大的阿贝数，因此，这种玻璃不适于本发明目的的用于模压成型的光学玻璃。因此，本发明的目的是提供这样的玻璃，该玻璃具有足够低的失透温度和足够小的比重，以易于通过从流动管滴下得到球形产品，其具有足够低的玻璃化转变温度Tg，适于模压成型。
发明内容为了达到发明的上述目的，本发明的发明人进行的艰苦的研究和实验已得到导致本发明的发现，即通过调节玻璃组成以使失透温度变为1000。C以下并且玻璃化转变温度Tg变为535。C以下，可以得到非常适于模压成型的玻璃。进一步地，发明人对比重和玻璃料滴之间的关系的考虑和研究已得到导致本发明的发现，必要时通过调节玻璃组合物的比重到3至4的范围，可以容易地得到具有接近球形的料滴。为了达到本发明的上述目的，在本发明的第一方面，提供具有失透温度1000。C以下，玻璃化转变温度(Tg)535。C以下和比重在3至4的范围内的玻璃组合物。在本发明的第二方面，提供如第一方面中定义的玻璃组合物，其具有玻璃化转变温度(Tg)500。C以下。在本发明的第三方面，提供如在第一或第二方面定义中的玻璃组合物，其具有折射率(nd)在1.60至1.75的范围内和阿贝数(vd)在50至60的范围内。在本发明的第四方面，提供如第一至第三方面任一方面中定义的包含Si02、B203、1^203和1^20的玻璃组合物，其中La203/Y203的比例以质量％计在1.0至2.5的范围内或La203/Gd20"々比例以质量％计在0.4至1.0的范围内以及Si02、8203和1^20总量以质量％计在38至60%的范围内。在本发明的第五方面，提供如第一至第四方面任一方面中定义的玻璃组合物，其包含SrO作为必要成分。在本发明的第六方面，提供如第一至第五方面任一方面中定义的玻璃组合物，其包含以基于氧化物计算的以质量％计的Si025-18%和/或B20322-40%和/或La20310-20%和/或Zr020.5-7%和/或SrO0.5-15%和/或Li202.5-13%。在本发明的第七方面，提供如第一至第六方面任一方面中定义的玻璃组合物，其包含以基于氧化物计算的以质量％计的Gd2034-30%。在本发明的第八方面，提供如第一至第七方面任一方面中定义的玻璃组合物，其包含以基于氧化物计算的以质量％计的Y2034國20%。在本发明的第九方面，提供如第一至第八方面任一方面中定义的玻璃组合物，其包含以基于氧化物计算的以质量％计的CaO0-15%和/或BaO0-15%和/或ZnO0-15%和/或Na200-5%和/或K200-5%。在本发明的第十方面，提供如第一至第九方面任一方面中定义的玻璃组合物，其中CaO和BaO的总量以质量％计在1%至低于10%的范围内。在本发明的第十一方面，提供如第一至第十方面任一方面中定义的玻璃组合物，其包含以基于氧化物计算的以质量％计的Ti020-3%和/或Nb2050-3%和/或Ta2050-5%和/或W030-5%和/或MgO0-3%和/或Ge020-10%和/或A12030-5%和/或Yb2030-10%和/或Sb2030-10%。在本发明的第十二方面，提供如第一至第十一方面任一方面中定义的玻璃组合物，其具有磨耗Aa100以上。在本发明的第十三方面，提供如第一至第十二方面任一方面中定义的玻璃组合物，其中在通过冷却熔融料滴直接提供具有以转化为球体计算的直径9mm以上的预成型品的情况下，预成型品上表面的曲率半径与以转化为球体计算的直径之比为l.l以下。在本发明的第十四方面，提供用于模压成型的预成型品，其由如第一至第十三方面任一方面中定义的玻璃组合物制成。在本发明的第十五方面，提供通过成型和加工如第十四方面中定义的预成型品制成的光学元件。在本发明的第十六方面，提供通过成型和加工如第一至第十二方面任一方面中定义的玻璃组合物制成的光学元件。根据本发明，提供具有足够低的失透温度和足够小的比重以易于通过从流动管滴下得到球形产品，并且具有足够低的玻璃化转变温度Tg以适用于模压成型的玻璃。具体实施例方式现在描述限制根据本发明的玻璃组合物特性的值的原因。作为用于模压成型用玻璃的材料，具有玻璃化转变温度Tg(以下简称为"Tg")600。C以上的材料在模压成型加工中要求高温，造成模具和模具上形成的膜的劣化。为了防止模具劣化，优选使用具有Tg580。C以下的材泮牛。在生产模压成型能够相对容易进行的产品例如凸透镜时，上述Tg为580。C以下将足够，{旦当生产对其需求正在增加的凹透镜或其它具有精细形状的产品而进行模压成型时，必须降低Tg至535。C以下并更优选500。C以下。该具有Tg535。C以下的玻璃组合物在生产产品例如凸透镜中也是优选的，因为该组合物延长模具和其上形成的膜的寿命。另一方面，如果调节组合物以致将Tg降低到低于450。C,由于粘度下降晶体趋于析出，结果，该玻璃趋于变得不透明。这将导致玻璃生产的生产力劣化。因此，作为用于模压成型的玻璃，Tg的上限应优选535。C并且更优选500。C。在玻璃自身耐久性重要的情况下，Tg的下限应优选450。C并且更优选470。C。在本发明的玻璃组合物中，为了实现稳定生产，失透温度的上限应优选为1000。C,更优选为930。C,并最优选900。C。该玻璃组合物可以通过以下将描述的方式制造。通过降低玻璃成型温度，可以减轻应用于玻璃成型设备的热负荷，结果可以延长该玻璃成型设备的寿命，因此可以降低制造成本并且可以防止对环境的不利影响。进一步地，如果该失透温度低，可以高粘度状态得到料滴。在本说明书中，"失透温度"为表示在玻璃成型过程中的下限温度的指数，并且失透温度是通过当将玻璃保持预定的时间时存在或不存在晶体析出而测量的。如上所述，本发明的玻璃可以用于生产用于模压成型的预成型品或用于直接压制熔融玻璃。在该玻璃作为预成型品材料使用的情况下，生产该预成型品的方法和用于模压成型预成型品的方法不进行限定，而可以使用任何已知的用于生产或模压成型的方法。为了制造预成型品材料，日本专利申请特开公报No.平06-157051公开了用于制造玻璃压型产品的方法和设备并且日本专利申请特开公报No.平ll-157849公开了用于制造光学玻璃的方法和设备。预成型品不仅可以通过如上所述的熔融玻璃直接得到，而且也可以通过研磨并抛光形成的玻璃料滴或块体并将经抛光的料滴模压成型而形成。为了从如上所述的熔融玻璃直接得到近似球形的料滴，重复料滴成型试验，结果发现最优的玻璃组合物范围。还已发现当玻璃的比重为4.0以下时，可以容易地得到具有近似球形的料滴。另一方面，如果料滴比重小于3.0,滴下熔融玻璃的周期变短，造成需要提高成型温度。这就增加了施加于形成设备的热负荷。因此，比重的下限应优选为3.0，更优选3.1,并最优选3.2,而该比重的上限应优选4.0,更优选3.8,并最优选3.6。虽然熔融玻璃在成型期间的比重与室温下该玻璃的比重不同，但它们之间存在相关性，因此在本说明书中使用室温下玻璃的比重。为了从熔融玻璃得到玻璃预成型品，其它因素例如表面张力、料滴与模具间的润湿性和在液相线温度下的粘度也必须考虑。然而，通过将比重调节到如上所述的范围，具有上述组合物的玻璃组合物与具有比重不在上述范围内的玻璃组合物相比，可以成型为具有更接近于球形的预成型品。如果将具有折射率小于1.6的本发明的玻璃用于生产透镜，透镜的曲率半径趋于变小，因此球面像差趋于增加。如果折射率高于1.75，作为3皮璃形成组分的Si02和B203的量必然降低，结果难以维持失透温度低于950。C。因此，折射率的下限应优选1.600,更优选1.630,并最优选1.655，而该折射率的上限应优选1.750,更优选1.700并最优选低于1.675。如果玻璃的阿贝数为60以上，玻璃形成组分Si02和B203以及对降低Tg有效的组分Li20的量必须降低，/人而难以实现液相线温度950。C以下或Tg600。C以下，结果难以得到本发明目的的玻璃。如果玻璃的阿贝数低于50,色差增加从而难以将该玻璃作为利用低色散性的光学元件使用。因此，阿贝数的下限应优选50,更优选为52,并最优选为55,而阿贝数的上限应优选为60,更优选为58，并最优选为56。在本说明书中，术语"扁平度"作为表示料滴的形状多么接近球形的指数使用。更具体地，扁平度由比例R/巾表示，即得到的料滴形状上表面的曲率半径R与该料滴形状以转化为球体计算的直径d)之比。因此，料滴的"扁平度，，越大，该料滴的在垂直截面的椭圆形变形越大。用于评价"扁平度"的料滴由日本专利No.2798208中描述的方法提供。在使用该方法中，对可以放出气体的用于接收熔融玻璃的接收模具的曲率半径没有特别限制，但优选的此接收模具的曲率半径为约(j)0.5-30mm。通过采用该曲率半径，可以容易地控制下表面R。在本说明书中，"以转化为球体计算的直径"(])表示当基于料滴的容积将料滴转化为球体时的球体直径。在理想球体中，R/c()为0.5。在以本发明的玻璃组合物得到的料滴的情况下，(j)应该优选在0.1mm至20mm的范围内。本发明的玻璃組合物的优点在于，在通过冷却熔融玻璃料滴直接生产具有以转化为球体计算的直径9mm以上的预成型品的情况下，可以生产预成型品上表面的曲率半径与以转化为J求体计算的直径之比l.l以下的预成型品。如上所述，当需要球形的产品时，直接从本发明的玻璃组合物的熔融玻璃得到具有接近球形的料滴是理想的。然而，存在必须通过研磨或抛光将料滴加工成球形的情况。在该情况下，如果加工例如抛光可以容易地进行，从冲是高材料产率并缩短加工时间的立场来看是有利的。在本发明中的术语"磨耗"是表示研磨和抛光过程中加工效率的指数。玻璃具有低磨耗度意指在研磨和抛光过程中所用时间长。因此在要通过研磨和抛光玻璃料滴或块体得到预成型品的情况下，磨耗度应优选100以上。因此，磨耗度的下限应优选100,更优选IIO，并最优选115。在本发明中的术语"着色"为表示通过根据JOGIS02-""的测量光学玻璃着色程度的方法测量并以包括80%和5%反射的透射波长表示的可见区透明度的指数。该数值越小，玻璃具有的透光率越好，因此越适用于光学材料。在本发明的玻璃组合物中，5。/。透过率波长上限应优选350nm,更优选330nm,并最优选310nm。80y。透过率波长上限应优选420nm,更优选390nm,并最优选370nm。现描述将以基于氧化物计算以质量％计的本发明的玻璃组合物各组分的组成范围限制在上述范围的原因。在本说明书中，术语"包含基于氧化物计算"意指假设用作本发明光学玻璃的玻璃组合物的原料的氧化物、碳酸盐、硝酸盐等在熔融过程中已经全部分解并转化为氧化物，玻璃的每个组分包含相对于其为100质量％的转化的氧化物总重量的特定比例。在本说明书中，术语"基本不含"是指特定材料不作为原料组分包含，即，不有意添加该材料。因此该术语不排除这种材料作为杂质混合在玻璃组合物中的情况。Si02为玻璃形成氧化物并且为对提高耐失透性和化学耐久性有效的组分。为了保持这些作用，必须以5.0%以上的量添加该组分。然而，如果该组分的量过大，将难以将折射率保持在1.60以上和保持Tg在535。C以下的其中之一或两者。因此，该组分的下限应优选5.0%,更优选6.0%，并最优选7.0%，而该量的上限应优选18.0%，更优选16.5%,并最优选低于11.5%。8203为作为包含大量的稀土氧化物的本发明的玻璃组合物中的玻璃形成氧化物的必要组分。如果该组分的量不足，此作用变得不充分，而如果该组分过量，保持折射率1.60以上和Tg535。C以下的其中之一或两者变得很难。因此，该组分的下限应优选22%,更优选24%并最优选30%,而该量的上限应优选40%,更优选35%并最优选33%。Li20为对降低失透温度和降低Tg非常有效的组分。该组分与Si02和B203—起，对降低比重也有效。如果该组分的量不足，这些作用变得不充分，而如果该组分过量，失透温度升高而非降低，造成原料玻璃化困难。因此，该组分的下限应优选2.5%,更优选3.0%并最优选7.0%,而该量的上限应优选13%,更优选11%并最优选10%。Na20或K20对降低Tg有效。如果任一组分的量过大，失透温度升高，造成原料玻璃化困难。因此，该组分的上限应为5.0%,更优选3.0%并最优选1.0%。Si02、B203和Li20为降低比重并因此4吏^H离成为更接近于本发明重要特征的球形料滴的组分。如果这三种组分的量的总和不足，将比重保持在4以下变得很难，而如果这些组分的量的总和过大，比重变得小于3.0,并且如上所述，劣化生产力。为了将玻璃组合物的比重保持在3.0至4.0的范围内，该总量的下限应优选38%,更优选39%,并最优选40%,该总量的上限应优选60%,更优选55%，并最优选50%。1^203为对提高玻璃的折射率并增加阿贝数有效的组分。如果该组分的量不足，将光学常数的值保持在上述特定范围内变得困难，而如果该组分的量过大，将失透温度保持在950。C以下变得困难。因此，该组分的下限应优选10%，更优选11%并最优选12%而该组分的上限应优选20%,更优选小于18%并最优选小于16%。Gd203为与La203配合对在保持上述光学常数的同时降低液相线温度有效的组分。如果该组分的量不足，将光学常数的值保持在上述范围内变得困难，而如果该组分的量过大，液相线温度过分升高。因此，该组分的下限应优选4%，更优选10%,并最优选13%,而该量的上限应优选30%,更优选27%,并最优选23%。Y203可以代替Gd203,以显示与Gd203相同的作用。如果该组分的量不足，这些作用变得不充分，而如果该组分的量过大，失透温度过分升高。因此，该组分的下限应优选4%,更优选6%，并最优选8%，而该量的上限应优选20%,更优选17%,并最优选低于14%。对1^203、Gd203和Y203的各种组合进行了研究，结果已发现如果1^203/丫203以质量％计的比值在1.0至2.5的范围内或La203/Gd203以质量o/。计的比值在0.4至1.0的范围内，可以获得非常好的耐失透性，因此，也可以获得尽管玻璃包含相对大量的Li20，耐失透性而不劣化的玻璃。如果这些比例都在这些严格限制的特定范围之外，特别是在Tg为535。C以下的条件下，将失透温度保持在950。C以下变得困难。在1^203/￥203的比例在1.0至2.5的范围内的情况下，Gd203可以以高达5%的量加入，在La203/Gd203的比例在0.4至1.0的范围内的情况下，丫203可以以高达5%的量加入。ZrO2为如果少量加入该组份对降低失透温度，因此防止结晶并且还提高化学耐久性有效的组分。如果该组分的量不足，这些作用变得不充分，而如果该组分的量过大，液相线温度过分升高并且将Tg保持在535。C以下变得困难。因此，该组分的下限应优选0.5%,更优选1.0°/。并最优选1.5%,而该量的上限应优选7.0%,更优选4.0%并最优选2.0%。Al203具有与Zr02相似的作用。如果该组分的量过大，将原料玻璃化变得困难并且Tg也升高。因此，该组分可以以优选5%,更优选3%,最优选1.5%的上限加入。Ti02为通过加入少量的该组分对高折射率的获得有效，并且对降低失透温度有效的组分。然而，如果该组分的量过大，玻璃的透射率劣化。因此，该组分可以以优选3.0%,更优选2.0%，最优选低于1.0%的上限加入。Nb20s为对获得高折射率和降低失透温度非常有效的组分。然而，如果该组分的量过大，阿贝数降低。因此，该组分可以以优选3.0%,更优选2.0%,最优选1.0%的上限加入。丁&205为对增加折射率和降低失透温度非常有效的组分。然而，如果该组分的量超过5%,阿贝数降低。因此，该组分可以以优选5%,更优选3%，最优选2.0%的上限加入。W03为对降低Tg,并且在保持折射率的同时降低失透温度有效的组分。然而，如果该组分的量过大，阿贝数降低。因此，该组分可以以上限优选5%,更优选3.0%，最优选2.0%在0-5%的范围内力p入。Yb203与La203类似，为对提高折射率和增加阿贝数有效的组分。然而，如果该组分的量过大，耐失透性劣化。因此，该组分可以以优选10%，更优选5.0%，最优选{氐于3.0%的上限加入。Ge02为对增加折射率和提高耐失透性有效的组分。然而，由于该组分的原料贵重，该组分的用量受限。因此，该组分可以以优选10%，更优选5%,最优选4氐于3%的上限加入。ZnO为对降低失透温度和降低Tg以及比重有效的组分。然而，如果该组分的量过大，化学耐久性劣化。因此，该组分可以以优选15%，更优选13%，最优选7%的上限加入。CaO与ZnO类似，为对降低失透温度和降低Tg以及比重有效的组分。然而，如果该组分的量过大，耐失透性劣化。因此，该组分可以以优选15%，更优选12%，最优选6%的上限加入。BaO为对降低失透温度和调节光学常数有效的组分。如果该组分的量过大，耐失透性劣化。因此，该组分可以以伊匸选15%，更优选10%,最优选5%的上限加入。SrO为对降低失透温度有效，并且还对增加阿贝数非常有效的组分。如果该组分的量过大，耐失透性劣化。因此，该组分的上限应优选15%，更优选14%，并最优选13%，而该量的下限应优选0.5%，更优选高于3.0%，并最优选高于10%。MgO为对降低熔融温度有效的组分。如果该组分的量超过5%,对于失透的稳定性劣化并且相分离趋势增加。因此，该组分的量的上限应优选5%，更优选2%并且最优选基本不含有。Sb203可以加入，因为其在玻璃熔融中具有澄清作用。该组分的量应优选低于10%。F为对增加阿贝数和降低Tg有效的组分。如果该组分的量过大，该组分在玻璃的形成中从玻璃的表面蒸发并且沉积在预成型品或模具上，造成在生产的透镜中缺陷的产生。由于蒸发，F组分还在玻璃内部或表面引起不均匀的部分，其^f吏得该玻璃不适用于光学元件。因此，该组分可以以优选10%，更优选5.0%，最优选3.0%的上限加入。CS20可以加入以调节光学常数，但是由于该组分原料昂贵，当应生产低价玻璃时，该组分是不优选的。Bi203和Te02可以为获得高折射率和低Tg而加入。在该组分的加入可能会在透镜模压成型中由于这些组分的蒸发而引起透镜表面起雾的情况下，优选不加入这些组分。不包括Ti的过渡金属组分例如V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Mo在可见区的特定部分吸收波长，因此加入这些组分即^吏是非常小的量，仍趋于使玻璃着色。因此，在本发明的光学玻璃使用可见光区波长的情况下，该光学玻璃应该基本不含这些组分。可以加入Pb和Th以增加折射率并提高玻璃的稳定性。Cd和Tl也可以加入以降低Tg。As也可以加入以澄清并均质化玻璃。然而存在抑制使用作为有害化学物质的Pb、Th、Cd、Tl和As的趋势，并且不仅在玻璃生产过程而且在玻璃加工中和生产后的玻璃处理中必须采取环境保护措施。因为这个原因，优选应不加入这些组分。由于本发明中的玻璃组合物以质量％表示，其不能直接以mol。/。表示。以存在于满足由本发明要求的性质的玻璃组合物中的各氧化物的mol。/。表示的组合物通常釆取下列值。然而，下列以mol。/。的表示是为了便于参考，绝不限制本发明的实施方案的范围。Si027-25mol%B20328-42mol%U208-25mol%La2032-5mol%Gd2030-5mol%Y2030-5mol%Ti020-3mol%Zr020.5-2mol%Nb2050-2mol%Ta2050-2mol%wo30-3mol%RO(其中R为Mg、Ca、Sr、Ba和Zn)0-20mol%Sb2030-3mol%实施例表1至24示出的本发明实施例No.l至No.60和作为包含Si02、B203、1^203和1^20的已知玻璃的玻璃的比较例No.A至No.F，以及光学常数(nd、vd)、玻璃化转变温度Tg、屈服点At、线性热膨胀系数a、失透温度和比重。为了制造实施例No.l至No.60的玻璃，将包括氧化物、碳酸盐和硝酸盐的用于光学玻璃的普通原料称重并混合，以实现示于表1至24的各个实施例的组成比例。将该原料放入铂坩埚中并在1200°C至1400°C范围的温度下根据组合物的熔融特性熔融两至四小时。在澄清并搅拌该熔体以均质化后，将该熔体浇铸到模具中并褪火，由此很容易地提供均质玻璃。依照日本光学玻璃工业协会标准JOGIS10-1994光学玻璃磨库€度的观'J量方法(MeasuringMethodofDegreeofAbrasionofOpticalGlass)测量磨耗度Aa。依照日本光学玻璃工业协会标准JOGIS08^"光学玻璃热月彭月长的测量方法(MeasuringMethodofThermalExpansionofOpticalGlass),在100。C至300。C的温度范围内测量平均线性热膨胀系数a(100。C至300。C)。失透温度以下列方式测量。将30ml碎玻璃放入具有容积50ml的铂坩埚中并在1200。C至1300。C下熔融两小时。以6。C至10。C每分钟的速率降温，此后将玻璃保持在预定的温度6下小时。然后，将玻璃从炉中取出，通过显微镜观察玻璃中是否有晶体存在。将观察到晶体存在的最高温度确定为失透温度。依照日本光学玻璃工业协会标准JOGIS02-""光学玻璃着色度的测量方法(MeasuringMethodofDegreeofColoringofOpticalGlass),通过使用抛光至10mm厚度的测试片，测量包括反射的透射率并通过对在5%和80%处透射波长单元(unit)的数字取整表示透射率来测量着色度。依照日本光学玻璃工业协会标准JOGIS05""s光学玻璃比重的观)J量方法(MeasuringMethodofSpecificGravityofOpticalGlass)测量比重。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>表4<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>表5<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>表6<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>表7<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>表8<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>表9<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>表10<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>表11<table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table>表12<table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table>表13<table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table>表14<table>tableseeoriginaldocumentpage32</column></row><table>表15<table>tableseeoriginaldocumentpage33</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table>表17<table>tableseeoriginaldocumentpage35</column></row><table>表18<table>tableseeoriginaldocumentpage36</column></row><table>表19<table>tableseeoriginaldocumentpage36</column></row><table>表20<table>tableseeoriginaldocumentpage37</column></row><table>表21<table>tableseeoriginaldocumentpage37</column></row><table>表22<table>tableseeoriginaldocumentpage38</column></row><table>表23<table>tableseeoriginaldocumentpage39</column></row><table>表24<table>tableseeoriginaldocumentpage39</column></row><table>如表1至20所示，实施例No.l至No.60的玻璃都具有所需范围内的失透温度、Tg和比重并满足在本发明目的的范围内的折射率(nd)和阿贝数(vd)。由于这些玻璃满足低Tg范围和令人满意的比重，同时保持低失透温度，可以预期作为用于模压成型的玻璃的良好的生产率。表21示出这些实施例的玻璃的磨耗度和着色度。这些玻璃具有超过100的磨耗度Aa,表现出良好的可加工性。这些玻璃还表现出良好的透射性，因此，它们适用于光学材料。使用日本专利No.2616958的实施例l和2作为比较例No.A和No.B。比较例No.A和B的玻璃不满足本发明要求的组成范围并且也不满足本发明要求的失透温度。^吏用曰本专利No.3423673和曰本专利No.3015078的实施例作为比4交例No.C和No.D。这些玻璃不满足本发明要求的组成范围，并且也不满足本发明要求的失透温度或阿贝数。因此这些玻璃不适于用于模压成型的玻璃。使用日本专利申请特开公报No.2002画12243作为比较例No.E和No.F。这些玻璃不满足本发明的组成范围，因此具有更高的失透温度和更大的比重，因而不适于用于模压成型的玻璃。为了确定玻璃料滴的扁平度，以与日本专利No.2798208相同的方式通过使用实施例No.15和55以及比较例No.E和No.F进行所得玻璃料滴的试验。在将熔融玻璃滴到模具中的流动管的温度根据每个玻璃料滴的失透温度保持在800。C至1000。C下进行该试验。表24示出所得料滴的比重、以转化为球体计算的料滴直径(J)以及上表面的曲率半径R。在理想3求体中，R/cJ)为0.5。如表24所示，实施例No.15和No.55两者都具有4妄近球形的形状，这主要是因为其具有小的比重。相反，比较例No.E和No.F两者都具有扁平形状，这是因为其具有超过4的比重。因此，在比较例No.E和No.F的玻璃中，与实施例No.15和No.55的玻璃相比，为了得到具有接近球形的料滴，必须增大冷却速度，这将趋于引起所生产料滴的上述缺陷，例如裂缝和裂隙。在这些试验中，以转化为球体计算的直径用于确定适用于模压成型的玻璃的具有低扁平度值的料滴可以通过本发明得到并且绝不限制本发明得到的料滴的形状。如前所述，本发明的用于模压成型的玻璃具有极低的Tg和失透温度950。C以下，尽管该玻璃包含Si02、B203、La20^。Li20并具有折射率在1.60至1.75的范围内以及阿贝数在50至60的范围内，因此，不存在玻璃组分的大量蒸发，导致对模具的负担，例如劣化和污染模具，因此本发明的玻璃非常适于用于模压成型的玻璃。由于本发明的玻璃具有低比重，在料滴通过滴下生产的情况下，具有球形的料滴可以轻易得到而无快速冷却过程，这就防止了料滴的缺陷例如裂缝和裂隙的发生。进一步地，由于当必须通过研磨或抛光精细调节料滴为具有球形的预成型品时，加工例如研磨和抛光可以容易地实施，因此本发明在才是高产品产率和缩短加工时间方面是有利的。在该加工中，本发明的玻璃制成的料滴具有优势，这是因为由快速冷却引起的应力显著减小。由于本发明的玻璃具有优良的磨耗度，不管该玻璃是否具有球形，通过使用传统抛光加工或通过使用抛光预成型品的模压成型方法，其可以很容易地制造。工业应用性根据本发明，可以提供非常适于模压成型的玻璃。本发明的用于模压成型的玻璃可以用作各种光碟系统的读取透镜和用于拍照例如普通相机以及安装在汽车上的相机的光学透镜。由于本发明的玻璃具有才及低的Tg,其可以用作透镜以外的光学元件，例如衍射光栅和棱镜以及需要精细加工的其它部件。权利要求1.一种玻璃组合物，其具有失透温度1000℃以下、玻璃化转变温度(Tg)535℃以下以及比重在3至4的范围内。2.根据权利要求l所述的玻璃组合物，其具有玻璃化转变温度(Tg)500。C以下。3.根据权利要求1或2所述的玻璃组合物，其具有折射率(nd)在1.60至1.75的范围内以及阿贝数(vd)在50至60的范围内。4.根据权利要求1至3任一项所述的玻璃组合物，其包含Si02、B203、La203~Li20,其中La203/Y20j々比例以质量％计在1.0至2.5的范围内，或者La203/Gd203的比例以质量％计在0.4至1.0的范围内，并且Si02、B203和Li20的总量以质量o/o计在38至60%的范围内。5.根据权利要求1至4任一项所述的玻璃组合物，其包含SrO作为必要成分。6.根据权利要求1至5任一项所述的玻璃组合物，其包含基于氧化物计算的以质量％计的Si025-18%和/或B20322-40%和/或La20310-20%和/或Zr020.5-7%和/或SrO0.5-15%和/或Li202.5-13%。7.根据权利要求1至6任一项所述的玻璃组合物，其包含基于氧化物计算的以质量％计的Gd2034画30%。8.根据权利要求1至7任一项所述的玻璃组合物，其包含基于氧化物计算的以质量％计的Y2034-20%。9.根据权利要求1至8任一项所述的玻璃组合物，其包含基于氧化物计算的以质量％计的CaO0-15%和/或BaO0-15%和/或ZnO0-15%和/或Na200-5%和/或K200-5%。10.根据权利要求1至9任一项所述的玻璃组合物，其中CaO和BaO的总量以质量o/。计在P/o至低于10。/()的范围内。11.根据权利要求1至10任一项所述的玻璃组合物，其包含基于氧化物计算的以质量％计的Ti020-3°/。和/或Nb2050-3%和/或Ta2050-5%和/或W030-5%和/或MgO0-3%和/或Ge020-10%和/或A12030-5%和/或Yb2030-10%和/或Sb2030-10%。12.根据权利要求l至ll任一项所述的玻璃组合物，其具有100以上的磨耗Aa。13.根据权利要求1至12任一项所述的玻璃组合物，在其中通过冷却熔融料滴直接提供具有以转化为球体计算的直径9mm以上的预成型品的情况下，预成型品上表面的曲率半径与以转化为球体计算的直径之比为l.l以下。14.一种用于模压成型的预成型品，其由根据权利要求l至13任一项所述的玻璃组合物制成。15.—种光学元件，其由成型和加工根据权利要求14所述的预成型品制成。16.—种光学元件，其由成型和加工根据权利要求1至12任一项所述的玻璃组合物制成。全文摘要提供一种具有失透温度1000℃以下、玻璃化转变温度(Tg)535℃以下以及比重在3至4的范围内的玻璃组合物。该玻璃组合物具有折射率(nd)在1.60至1.75的范围内以及阿贝数(νd)在50至60的范围内。文档编号C03C3/068GK101163648SQ20068001336公开日2008年4月16日申请日期2006年4月14日优先权日2005年4月22日发明者清水晃治申请人:株式会社小原