光学玻璃及其制造方法_2

文档序号:9829310阅读:来源:国知局
因此从抑制来自烙融玻璃的玻璃成分的挥 发的观点出发,可W使βΟΗ优选为lOmnfiW下、更优选为SmnfiW下、进而优选为6mnfiW下、进 一步优选为5mnfiW下、更进一步优选为4mnfiW下、更加进一步优选为3mnfiW下、尤其进一 步优选为2mnfi W下、特别优选为1.0mm 1W下、最优选为0.4mm 1W下。
[0062 ]从抑制来自烙融玻璃的玻璃成分的挥发的观点出发,可W通过与上述皿或玻璃的 折射率nd的关系来确定βΟΗ的上限。例如,从抑制来自烙融玻璃的玻璃成分的挥发的观点出 发,优选满足下述式(Α)或下述式(Β)、更优选满足下述式(Α)和下述式(Β)。
[0063] e〇H<CiXln(l/HR)+C2 · · · (A)
[0064] (上述式(A)中的In为自然对数,定数Cl为0.4891mm-i、定数C2为2.48mm-i。)
[00化]e〇H<DiXnd-3-D2Xnd-2+D3Xnd-i-D4 · · · (B)
[0066] (上述式(B)中的定数Di为 181.39mm-i、定数〇2为325.75mm-i、定数〇3为 194.85mm-i、 定数 〇4 为 38.1mm-i。)
[0067] 需要说明的是,即使是浓烈着色的玻璃也会透过红外光,因此可W不论玻璃是否 着色(还原色的有无)都能够对玻璃的βΟΗ进行评价。另外,通常情况下,热处理是在低于玻 璃的软化点的溫度进行的,因此玻璃的βΟΗ值在热处理前后实质是不发生变化的,在热处理 的前后均能够进行测定。因此,对于玻璃的0ΟΗ,可W使用经过热处理(降低着色的处理)的 透明玻璃、W及未经热处理的有着浓烈着色的玻璃的任一种玻璃进行测定。即,只要本实施 方式的光学玻璃的0ΟΗ为0.1mm 1?上则无特别限制,可W经过热处理(降低着色的处理)、也 可W不经过该处理。
[0068] 另外,本实施方式的光学玻璃在澄清性方面优异。在本实施方式的光学玻璃的制 造工序(尤其是烙融工序)中,进行向烙融气氛附加水蒸气的处理等,因此烙融玻璃中的溶 存气体量得到提高。其结果为,对于本实施方式的光学玻璃而言,因优异的澄清性,在其制 造过程中能够缩短澄清工序所需要的时间,生产性得W提高。
[0069] 另外,本实施方式的光学玻璃的折射率nd优选为1.75W上。另外,折射率nd更优选 的下限为1.80、进一步优选为1.85、特别优选为1.90。另外,折射率nd的上限只要可W得到 玻璃则并无限制,例如可W为2.5左右。使用由折射率高的光学玻璃形成的光学元件,构成 光学系统,从而能够进行光学系统的小型化、高性能化。从运种观点出发,折射率nd越高越 为优选。但是,提高折射率时,玻璃的耐失透性显示出降低的倾向。因此,从维持耐失透性的 观点出发,折射率nd的优选的上限为2.4、更优选为2.3。
[0070] 另外,本实施方式的光学玻璃的玻璃转变溫度优选为400°CW上、更优选为500°C W上、进而优选为550°CW上、进一步优选为570°CW上、更进一步优选600°CW上。玻璃转变 溫度为上述范围时,可W提高氧化性气氛中的玻璃的热处理溫度,可W高效地进行着色降 低。另外,也能够改善磨削、研磨等的玻璃的加工性。
[0071] 另外,本实施方式的光学玻璃的着色度λ70优选为eOOnmW下、更优选为540nmW 下、进而优选为500nmW下。需要说明的是,着色度λ70为光学玻璃(厚度10mm±0.1mm的板状 玻璃试料)的分光透过率为70%的波长。
[0072] 光学玻璃的制造方法
[0073] 本实施方式的光学玻璃的制造方法的特征在于,具有烙融工序(i),在该烙融工序 (i)中,在贵金属制的烙融容器内对含有憐的玻璃原料、和含有Ti化、Nb2化、W化和Bi2〇3的至 少一种W上的成分的玻璃原料进行加热而使其烙融,从而得到烙融玻璃,
[0074] 上述玻璃原料中的Ti〇2、Nb2〇5、WO沸Bi2〇3的总含量化R)为35摩尔上,
[0075] 在上述烙融工序中,进行向烙融气氛附加水蒸气的处理(ia)、和在烙融物内进行 水蒸气的鼓泡的处理(ib)中的至少任一种处理。
[0076] -般而言,使用销等贵金属制的烙融容器将含有大量化R为35摩尔% ^上)1'1〇2、 Nb2〇5、W〇3和Bi2〇3等高折射率成分的高折射率玻璃烙融时,若在大气气氛中进行烙融,则烙 融气氛中所含有的氧会与构成烙融容器的贵金属反应,存在着在所得到的玻璃中贵金属含 量增加的问题。
[0077] 如上所述,若贵金属大量存在于玻璃中,则会成为透过率劣化或曝晒反应等的问 题的原因,因此W往W来提出了下述技术:通过调整烙融气氛,从而使构成烙融容器的金属 材料离子化而制作不会融入烙融玻璃的状态。
[0078] 例如若W烙融气氛为还原侧而将玻璃烙融,则可W抑制贵金属离子(构成烙融容 器的贵金属的离子)向烙融玻璃融入。但是,若烙融玻璃过剩地为还原侧,则烙融容器有时 会因被还原的高折射率成分而合金化。进一步,即使不过剩地为还原侧,高折射率成分也会 在非氧化性气氛下倾向于被还原,因此玻璃的着色(还原色)的程度增强。对于还原色过强 的玻璃而言,即使在后续工序实施热处理,着色的降低效果也停留在小幅度。
[0079] 因此,改善如上所述的问题时,本发明人考虑重要的是在构成烙融容器的贵金属 材料离子化而难W融入烙融玻璃的状态进行烙融,并且在得到的玻璃中热处理后的玻璃的 着色(还原色)的降低效果大,从而完成了本发明。
[0080] 在本实施方式的光学玻璃的制造方法中,在烙融工序中进行向烙融气氛附加水蒸 气的处理下有时仅称为"水蒸气附加")、和在烙融物内进行水蒸气的鼓泡的处理下 有时仅称为"水蒸气鼓泡")的至少一种处理,从而可W得到在烙融工序中来源于烙融容器 的贵金属量极少、能够戏剧性地改善热处理后的透过率、着色少、具有极其优异的透过率的 光学玻璃。
[0081] 根据本实施方式的制造方法,可W有效地防止来源于烙融容器等的贵金属(例如 销等)向玻璃中融入,对于得到的光学玻璃而言,可W进一步降低来源于贵金属离子的着 色。
[0082] 在W下的说明中,W烙融容器为销(Pt)的情况作为示例,但使用由销W外的贵金 属等金属材料构成的烙融容器等的情况也是同样的。
[0083] 通常情况下,玻璃的烙融在大气气氛中进行,大气中的氧有时会与作为烙融容器 的材料的销等贵金属材料反应。尤其是,烙融容器为销系材料的情况下,有时生成二氧化销 (Pt〇2)并融入烙融物中、或从烙融物与销系材料的界面W销离子(Pt4+)的形式融入烙融物。 融入烙融玻璃中的贵金属离子会吸收可见光,因此玻璃的着色倾向于增加。
[0084] 为了降低运种来源于销离子的着色,可W举出下述方法:通过使烙融气氛为还原 气氛,从而抑制贵金属离子融入烙融玻璃中;等等。但是,若烙融玻璃过剩地为还原侧,则烙 融容器合金化,烙融容器的强度、耐久性会显著下降。另外,还有利用惰性气体对烙融气氛 进行置换的方法等,但Ar等惰性气体的价格高,不适于长时间的烙融。
[0085] 相对于此,在本实施方式的玻璃的制造方法中,通过在烙融工序中进行向烙融气 氛附加水蒸气的处理、和在烙融物内进行水蒸气的鼓泡的处理的至少一种处理,从而可W 降低烙融气氛中的氧分压,防止构成烙融容器的销材料被氧化。其结果为,可W有效地防止 烙融气氛中的氧与销材料等反应而生成的二氧化销或销离子(Pt4+)融入烙融物(玻璃)中, 在得到的玻璃中可W进一步降低销(Pt)的融入量。其结果为,能够优选地使所得到的光学 玻璃的贵金属含量小于化pm。
[0086] 水蒸气的供给具有烙融气氛中的氧分压降低效果,除此之外,还具有W下效果。 出0到达销的表面时,因销的催化剂效果而分解为H+和助Γ,0!Γ的一部分与销离子结合,从而 防止了销的氧化。氣、氮等惰性气体无法期待上述效果。实际上,与供给干燥状态的非氧化 性气体相比,通过供给含有水蒸气的气体,可进一步降低玻璃中的销等贵金属含量。
[0087] 对于通过上述本实施方式的制造方法而制作的光学玻璃而言,来源于烙融容器等 制造器具的Pt等贵金属的含量极少。因此,被称为曝晒反应的由紫外线照射而导致的玻璃 的着色少。因此,例如使用运种玻璃作为光学元件的情况下,透过率的经年变化少。另外,使 用紫外线固化性粘结剂来固定光学元件时,即使对光学元件照射紫外线,也可W得到透过 率不会下降运样的效果。
[0088] 另外,根据本实施方式的光学玻璃的制造方法,对于所得到的光学玻璃,可W提高 水分量、可W戏剧性地改善热处理后的透过率。
[0089] 如上所述,为了降低短时间的玻璃的着色,需要加快热处理时的Ti、Nb、W、Bi等的 氧化速度,期望在玻璃中存在尽可能多的H+和助Γ(光学玻璃的含水量高)。
[0090] 但是,由通常的制造方法得到的玻璃的含水量极小。一般而言,在由玻璃原料制作 光学玻璃的情况下,可W使用正憐酸、氨氧化侣、氨氧化巧等氨氧化物运样的含水量多的原 料成分作为玻璃原料,但在将玻璃原料烙解而得到烙融玻璃的过程或高溫的烙融玻璃的状 态,水分会蒸发散逸。另外,对化合物进行配制而得到批次原料,然后将该批次原料粗烙解 而制作碎玻璃,对该碎玻璃进行再配制然后在烙融容器中进行重烙,从而得到玻璃,在该情 况下,当初含有在批次原料中的水分会在碎玻璃化时失去,进一步在烙融容器中进行重烙 的过程中也会失去水分。因此,无论采用何种方法,玻璃的含水量均倾向于降低。
[0091 ]进一步,为了防止来源于烙融容器的贵金属的溶出而在非氧化性气氛下将玻璃烙 融的情况下,玻璃的含水量倾向于进一步减小。一般而言,玻璃的烙融在大气气氛下进行, 但大气中或多或少含有水分。但是,使烙融气氛为非氧化性气氛的情况下,通常需要进行作 为干燥气体的还原气体或惰性气体等的非氧化性气体烙融气氛的置换,因此与在大气气氛 下被烙融的玻璃相比,含水量进一步减小。
[0092] 对于运种含水量低的玻璃,即使在氧化性气氛下进行热处理,着色降低的效果也 停留在小幅度。
[0093] 相对于此,根据本实施方式的光学玻璃的制造方法,对于烙融玻璃可W从外部供 给水分,可W对从高溫的烙融玻璃蒸发散逸而失去的水分进行补充。因此,根据该制造方 法,可W容易地提高光学玻璃的含水量,可W大幅降低热处理后的着色。优选的是,由本实 施方式的制造方法得到的光学玻璃的0OH值为0.1 mnfiW上。
[0094] 进一步,根据本实施方式的光学玻璃的制造方法,可W大幅改善澄清性。
[00%] -般而言,在玻璃的制造中,要求均质且气泡少的玻璃。为了得到运种气泡少的玻 璃,通常设置用于放出(脱泡)烙融玻璃中的溶存气体的澄清工序,但玻璃的澄清性依存于 烙融玻璃中的溶存气体量。运种溶存气体量会受到玻璃的组成(尤其是原材料的种类)、玻 璃的烙融时间或烙融次数的很大的影响。
[0096] 澄清性差的玻璃在所得到的光学玻璃中残留有气泡,不仅如此,需要较长的澄清 时间,导致生产性的降低。进一步,通常进行澄清工序的澄清槽一般由销或销合金等金属材 料构成,因此澄清工序的时间越长,则因销离子融入烙融物而导致的透过率劣化等问题越 为显著。但是,上述澄清性的问题只要能够在烙融工序中补充溶存气体就可W解决。
[0097] 对于由本实施方式的制造方法制作的玻璃而言,通过在烙融工序中进行向烙融气 氛附加水蒸气的处理、和在烙融物内进行水蒸气的鼓泡的处理的至少一种处理,从而可W 提高烙融玻璃中的溶存气体量。即,积极地导入烙融玻璃中的水分(例如水蒸气)发挥作为 溶存气体的作用,改善玻璃的澄清性。
[0098] 根据运种本实施方式的光学玻璃的制造方法,玻璃具有优异的澄清性,因此能够 W短时间的澄清时间且高效地制作气泡少的均质玻璃,生产性得W提高。进一步,可W缩短 澄清工序所需要的时间,因此可W减少烙融玻璃与烙融容器等的接触时间,能够进一步降 低贵金属离子向烙融物融入。
[0099] 在本实施方式的光学玻璃的制造方法中,从维持构成烙融容器的贵金属材料离子 化而不会融入烙融玻璃的状态、且在得到的玻璃中提高热处理后的玻璃着色(还原色)的降 低效果的观点出发,在烙融工序中进行向烙融气氛附加水蒸气的处理下有时仅称为"水 蒸气附加")、和在烙融物内进行水蒸气的鼓泡的处理下有时仅称为"水蒸气鼓泡")的至 少一种处理。
[0100] 对于向烙融气氛附加水蒸气的方法没有特别限定,可W举出例如下述方法:从设 置在烙融装置的开口部将连结导管插入相蜗内,根据需要通过该导管向相蜗内的空间供给 含有水蒸气的气体;等等。
[0101] 对于供给至相蜗内的空间的含水蒸气的气体的流量没有特别限定,可W基于实验 性地制作得到的玻璃的βΟΗ的测定结果来进行调整。例如,在将水蒸气供给至基本密封的烙 融容器内的情况下,只要供给较少量的水蒸气就能够得到具有所期望的βΟΗ的玻璃。另一方 面,在将未盖着盖子的相蜗配置于玻璃烙融炉内而进行玻璃的烙融的情况下,玻璃烙融炉 内的体积大于相蜗内的体积,因此为了使βΟΗ为所期望的值,可向玻璃烙融炉内供给较多的 水蒸气。基于上述实验结果,将水蒸气的供给量、即气体的流量反馈于之后的生产,从而可 W生产具有所期望的βΟΗ的玻璃。需要说明的是,下文中,气体的流量、水蒸气的流量、气氛 附加流量、水蒸气的供给量为在25°C、1个大气压进行换算得到的值。
[0102] 另外,作为鼓泡方法没有特别限定,可W使用公知的方法。例如可W举出:将销制 或销合金制的导管插入烙融容器中的烙融物中,通过导管将含有水蒸气的气体吹入烙融物 中的方法;在烙融容器的底部附近安装由与烙融容器的材料相同的材料形成的导管,由该 导管将含有水蒸气的气体吹入烙融物中的方法;等等。
[0103] 对于吹入至烙融物中的含有水蒸气的气体的气泡径而言,直径优选为0.01mm~ 100mm、更优选为0.1mm~30mm。可考虑通过为上述范围,可W有效地提高烙融玻璃中的水分 量。需要说明的是,气泡径过小的情况下,存在有插入至烙融物中的鼓泡用的管容易堵塞等 问题。
[0104] 对于吹入至烙融物中的含水蒸气的气体的流量没有特别限定,可W基于试验性地 制作得到的玻璃的βΟΗ的测定结果来进行调整。例如,对试验性地制作得到的玻璃的βΟΗ进 行测定,并进行下述调整:测定结果小于期望值的情况下,使气体的流量增加;相反地,测定 结果大于期望的βΟΗ值的情况下,使气体的流量减少。如此,只要试验性地求出玻璃的βΟΗ, 并由测定结果来调整气体的流量即可。如此,基于试验性地制作得到的玻璃的βΟΗ的测定 值,将水蒸气的供给量、即气体的流量反馈于之后的生产,从而可W生产具有所期望的0ΟΗ 的玻璃。
[0105] 含有水蒸气的气体中的水蒸气的含量优选为3体积% ^上。水蒸气的含量越高越 为优选,优选为10
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