光学玻璃及其制造方法_3

文档序号:9829310阅读:来源:国知局
体积% W上、更优选为20体积% W上、进而优选为30体积% W上、进一步 优选为40体积% ^上、更进一步优选为50体积% ^上、更加进一步优选为60体积% ^上、尤 其进一步优选为70体积% ^上、特别优选为80体积% ^上、更加特别优选为90体积% W上。 尤其是使水蒸气的含量为上述范围,可W提高最终得到的玻璃中的着色的降低效果、同时 可降低贵金属的含量,并且能够改善澄清性。
[0106] 需要说明的是,含有水蒸气的气体可W使用生成的气体或市售的气体,也可W为 与其它气体的混合气体。作为其它气体,可W举出例如非氧化性气体或空气等。其中,优选 为非氧化性气体。
[0107] 另外,对于本实施方式的光学玻璃的制造方法而言,在上述附加处理水蒸气的处 理(ia)、和在烙融物内进行水蒸气的鼓泡的处理(ib)的任一处理或两种处理中,优选与水 蒸气一同供给非氧化性气体。
[0108] 在本实施方式中,通过将水蒸气供给至烙融气氛和/或烙融物中,从而可提高玻璃 的0OH,提高基于热处理的还原色的降低效果。但是,若持续供给大量水蒸气,则来自烙融玻 璃的玻璃成分的挥发显示出增加的倾向。
[0109] 因此,在本实施方式中,从抑制来自烙融玻璃的玻璃成分的挥发的观点出发,优选 将所供给的水蒸气的一部分置换为非氧化性气体。由此,可抑制过剩的水分供给,可抑制玻 璃成分的挥发。另外,通过使用于置换的气体为非氧化性气体,可W维持降低贵金属含量效 果。
[0110] 作为非氧化性气体,没有特别限定,可W举出例如氣、氮、一氧化碳、二氧化碳、氨、 氮和舰等。优选为氣等惰性气体。
[0111] 对于非氧化性气体的供给量没有特别限定,优选的是,在将供给的气体(含有水蒸 气的气体)的体积设为100体积%的情况下,非氧化性气体所占据的比例为超过0体积%且 在97体积% ^下,更优选的上限为按照90体积%、80体积%、70体积%、60体积%、50体 积%、40体积%、30体积%、20体积%、10体积%,上限按照上述顺序越小则越能够提局基于 热处理的着色降低效果,从运方面来看是优选的。另一方面,非氧化性气体所占据的比例的 下限为10体积%、20体积%、30体积%、40体积%、50体积%、60体积%、70体积%、80体 积%、90体积%,下限按照上述顺序越大则越能够抑制来自烙融玻璃的玻璃成分的挥发,从 运方面来看是优选的。需要说明的是,供给非氧化性气体时的含有水蒸气的气体中,水蒸气 所占据的比例优选为3体积% W上且小于100体积%。
[0112] 需要说明的是,在本实施方式的光学玻璃的制造方法中,除了在本申请说明书中 说明的事项之外,关于玻璃原料的调整法、玻璃原料的加热法、烙融法、烙融玻璃的成型法, 可W适当采用公知的方法。另外,关于构成本实施方式的光学玻璃的制造方法中所使用的 玻璃原料或烙融容器的材料,可W适当利用公知的材料。
[0113] 此处,作为构成在制作玻璃时所使用的烙融容器等的材料,通常可W适当利用在 将烙融玻璃烙融的溫度/气氛中具有耐热性和耐蚀性的材料(例如金属材料或石英材料 等)。
[0114] 然而,有时也会因想要制作的玻璃组成而生成显示出显著的侵蚀性的烙融生成 物、或烙融玻璃与构成烙融容器等的材料发生反应而使烙融容器烙解。因此,在选择构成烙 融容器等的材料时,优选根据玻璃组成适当选择材料。
[0115] 例如含有高折射率成分的憐酸盐玻璃(含有P2化、与选自Ti化、Nb2化、W〇3和Bi2〇3的 至少一种的氧化物的玻璃)的情况下,尤其是在对批次原料进行加热/烙融时,生成了显示 出明显的侵蚀性的烙解生成物。运种烙融生成物存在侵蚀销等耐蚀性优异的材料的倾向, 因此销等贵金属材料因上述烙融生成物而被侵蚀,并融入烙融物中,从而存在下述问题:生 成杂质、或使玻璃的着色增大。
[0116] 因此,含有高折射率成分的憐酸盐玻璃的情况下,对批次原料进行加热/烙融时的 烙融容器优选按照与烙融工序的后半或澄清工序等不同的方式来选择烙融容器等的材料。 作为在对批次原料进行加热/烙融时所使用的烙融容器,石英制等耐火物制的容器或器具 是合适的。石英等耐火物也会因上述烙融生成物而被侵蚀,但即使被侵蚀而混入烙融物中, 其也会成为玻璃组合物的一部分,因此类似于贵金属材料之类的问题少。在烙融工序的后 半或澄清工序等中,烙融生成物对贵金属材料侵蚀运样的问题少,因此使用销制或销合金 制等的贵金属制的容器或器具是合适的。
[0117] 另一方面,在含有B2化、和高折射率成分的棚酸盐玻璃(含有Ti化、Nb2化、W化W及 Bi2化中的至少一种氧化物的玻璃)的情况下,上述憐酸盐玻璃那样的烙融生成物侵蚀贵金 属材料的问题少。相反,棚酸玻璃的情况下,石英等的耐火物容器有明显被侵蚀的倾向。因 此,作为烙融容器等,使用在玻璃的制造过程中难W被侵蚀的销制或销合金制等贵金属制 的容器或器具是合适的。
[0118] 在本实施方式的光学玻璃的制造方法中,作为构成制作玻璃时所使用的烙融容器 的材料,优选使用金属材料。此处,金属材料优选使用选自贵金属和贵金属合金中的至少一 种。在本实施方式的光学玻璃的制造方法中,进行向烙融气氛附加水蒸气的处理等,因此不 会为过剩的还原气氛,可W降低烙融气氛的氧分压。由此,上述的贵金属或贵金属合金不会 被烙融玻璃侵蚀,并且可W将烙融玻璃维持在被还原的高折射率成分不会与构成烙融容器 的材料合金化的氧化还原状态。需要说明的是,从耐蚀性、耐热性特别优异的观点出发,作 为贵金属,优选使用销、金等;作为贵金属合金,优选使用销合金、金合金等。
[0119] 在本实施方式的光学玻璃的制造方法中,优选的是,加热/烙融工序除了通常的对 玻璃原料进行加热而使其烙解由此得到烙融玻璃的烙解工序之外,还包括促进烙融玻璃的 脱泡的澄清工序、和在将澄清后的烙融玻璃降溫而达到适于成型的粘度的同时进行揽拌从 而进行均质化的均质化工序。
[0120] 作为玻璃原料,可W使用配制材料(批次原料)或配制碎玻璃,所述配制材料(批次 原料)是按照得到所期望的特性的光学玻璃的方式称量与玻璃成分对应的原材料并进行充 分混合而得到的。
[0121] 使用碎玻璃作为玻璃原料的情况下,对批次原料进行粗烙解而进行碎玻璃化的碎 玻璃化工序(粗烙工序)在烙解工序(重烙工序)之前实施。另外,对于碎玻璃,优选预先进行 折射率测定的测定。折射率的测定值与期望值相等的情况下,将碎玻璃直接作为配制碎玻 璃;折射率的测定值与期望值存在偏差的情况下,将具有高于期望值的折射率的碎玻璃和 具有低于期望值的折射率的碎玻璃混合,从而得到配制碎玻璃。
[0122] 需要说明的是,碎玻璃由玻璃构成,但无需均质的玻璃。另外,碎玻璃可W含有气 泡。进一步,可W含有批次原料的未烙解物。对于碎玻璃的组成、光学特性(例如折射率、阿 贝值等)而言,将碎玻璃重烙而形成均质且不含气泡的玻璃,将该玻璃的组成、光学特性分 别作为碎玻璃的组成、光学特性。
[0123] 可W为制作碎玻璃的方式(粗烙-重烙方式)、也可W为直接利用烙解工序对批次 原料进行烙解的方式(分批直接烙融方式),从抑制Ti、Nb、W和Bi的过剩的还原、并且抑制烙 融容器由金属材料构成的情况下其金属材料的离子化、确保玻璃中的含水量的观点出发, 优选加热/烙融工序中的玻璃的加热溫度维持在800°C~1500°C、更优选维持在1400°C W 下、进而优选维持在130(TCW下。进一步,从改善澄清性、同时易于使在氧化性气氛中对玻 璃进行热处理时的着色的大幅度降低的观点出发,优选按照加热/烙融工序中的玻璃的加 热溫度为澄清工序中最高的方式进行设定、即在澄清溫度W下对玻璃进行烙融。
[0124] 另外,若增加加热/烙融工序的从开始到结束为止的时间,则会助长高折射率成分 的还原,并且在烙融容器由金属材料构成的情况下还会助长该金属材料的离子化,玻璃中 的含水量也显示出下降的倾向。因此,优选使加热/烙融工序的从开始到结束为止的时间在 100小时W内。需要说明的是,加热/烙融工序的从开始到结束为止的时间只要根据烙融容 器的容量大小等适当调整即可。
[0125] 本实施方式的光学玻璃的制造方法更优选W粗烙-重烙方式进行。
[0126] 目P,本实施方式的光学玻璃的制造方法的特征在于,该制造方法优选具有对配制 材料进行烙融而得到碎玻璃的粗烙工序、和将上述碎玻璃重烙而得到玻璃的重烙工序,并 且,在上述粗烙工序和上述重烙工序的至少任一个工序中,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。
[0127] 尤其是W粗烙-重烙方式制作玻璃的情况下,优选使粗烙时的批次原料的烙解溫 度(粗烙解溫度)为800°C~1400°C的范围。然而,溶存气体的溶解度会随着烙融物的溫度上 升而减少,因此,从进一步提高澄清效果的观点出发,粗烙工序中的烙融物的溫度优选为重 烙工序中的碎玻璃的烙融溫度(再烙解溫度下,特别优选低于重烙工序中的澄清溫度。
[0128] 另外,粗烙工序中的烙解时间可W考虑相蜗的容量、批次原料在相蜗中的投入量 而进行适当调整,例如可W使烙解时间为0.1小时~100小时、更优选为0.1小时~20小时的 范围。
[0129] 另外,重烙工序中的配制碎玻璃的烙解溫度(再烙解溫度)优选为800°C~1500°C 的范围。然而,从进一步提高澄清效果的观点出发,优选使该再烙解溫度低于澄清溫度。重 烙工序中的烙解时间可W考虑相蜗的容量、配制碎玻璃在相蜗中的投入量而进行适当调 整,例如可W使重烙时的烙解时间为0.1小时~100小时、更优选为2小时~20小时的范围。
[0130] 需要说明的是,在本实施方式的光学玻璃的制造方法中,对于烙融时的气氛没有 特别限定,但从有效地提高烙融玻璃中的水分量的观点出发,优选向烙融气氛附加水蒸气。
[0131] 对于烙融气氛而言,可W首先在大气气氛或氮气气氛等水蒸气之外的烙融气氛中 开始烙融,从途中向烙融气氛附加水蒸气;也可W预先将烙融气氛调整为水蒸气气氛。
[0132] 进行向烙融气氛附加水蒸气的处理等时,烙融气氛的水蒸气分压高于大气中的水 蒸气分压、更优选高于氧分压。进一步,对水蒸气分压的上限没有特别限定,例如可W利用 水蒸气对整个烙融气氛进行置换。
[0133] 另外,在整个烙融工序中,烙融气氛中的水蒸气分压高,因此可W有效地防止氧与 由销等贵金属材料构成的烙融容器反应,可W降低Pt等在玻璃中的融入量,可W有效地防 止透过率的劣化(降低)。进一步,将溶存气体量维持到即将开始澄清工序之前,从而可W提 高澄清性的改善效果。
[0134] 另外,烙融工序中,可烙融物的均质化为目的而伴随有烙融物的揽拌。作为揽 拌方法,可W使用公知的方法,可W举出例如在烙融物中进行气体的鼓泡的方法、或利用揽 拌棒进行揽拌的方法;等等。
[0135] 从实现烙融物的均质化、并且提高烙融玻璃中的水分量的观点出发,尤其W使用 了含有水蒸气的气体的鼓泡、或在附加了水蒸气的烙融气氛中的烙融物的揽拌为宜。
[0136] 另外,本实施方式的光学玻璃的制造方法优选的是,在烙融容器内对含有憐的玻 璃原料、和含有Ti化、Nb2〇5、W〇3和Bi2〇3中的至少一种W上的成分的玻璃原料进行加热、烙融 从而得到烙融玻璃的烙融工序(i)之后,进一步具有使上述烙融玻璃向上述烙融容器外流 出的工序(i i)、W及对上述烙融玻璃进行成型的工序(i i i)。
[0137] 在流出工序(ii)中,使澄清/均质化后的烙融玻璃由安装于烙融容器底部的玻璃 流出导管流出。玻璃流出导管的溫度为流动的烙融玻璃不失透的溫度区域,并按照为适于 成型的粘度的方式进行调整、维持。
[0138] 在成型工序(iii)中,只要能够将烙融容器内的烙融玻璃成型为规定的形状则可 W使用任何公知的成型方法。例如,可W将烙融玻璃诱铸至铸模中而形成块状;也可W按照 恒定长度(恒定量)对由导管流出的线状的烙融玻璃流体进行裁断从而得到玻璃块。另外, 在后续工序中,进行精度更高的形状加工的情况下,经由成型工序得到的每个玻璃的形状 可W有较大的偏差。另外,得到的玻璃可W有着浓烈的着色,可W通过在后续工序中进行热 处理来降低着色。
[0139] 本实施方式的光学玻璃的制造方法中,优选在氧化性气氛下进行流出工序(ii)和 成型工序(iii)的至少任一个工序。由此,可W高效地降低玻璃的还原色。
[0140] 通常情况下,通过在氧化性气氛中对玻璃进行热处理,可W降低来源于高折射率 成分的还原色。尤其是Ti、Nb、W和Bi等的氧化,玻璃的溫度越高则该氧化越倾向于快速进 行。
[0141] 因此,可W尽可能将高溫的玻璃、即烙融工序(i)的玻璃暴露于氧化性气氛中。但 是,烙融容器或澄清槽等由贵金属材料等构成的情况下,烙融工序(i)的玻璃处于与贵金属 材料接触的状态,因此若使烙融气氛为氧化性气氛,则贵金属材料会与气氛中的氧发生反 应,存在贵金属的离子融入玻璃中等问题。
[0142] 另一方面,相比于烙融工序(i)的玻璃,流出工序(ii)和成型工序(iii)的玻璃的 溫度低,但与在成型后进行了降溫的玻璃相比,可W说仍然充分被保持在高溫。因此,在运 些工序中,也可W充分期待基于将玻璃暴露在氧化性气氛中而产生的玻璃的着色降低效 果。进一步,在流出工序(i i)和成型工序(i ii)中,玻璃与构成烙融容器等的贵金属材料不 会发生接触,因此难W产生上述问题。
[0143] 因此,通过使流出工序(ii)和成型工序(iii)的至少任一个工序为氧化性气氛,不 必担屯、贵金属材料等融入烙融玻璃中,可W高效地降低还原色。
[0144] 另外,相比于铸模中的玻璃块,烙融玻璃流体的每单位面积的暴露于氧化性气氛 的玻璃的表面积大,因此可W更高效地降低还原色。
[0145] 另外,在流出工序(ii)和成型工序(iii)的至少任一个工序中,通过实现玻璃的还 原色的降低,可W容易对成型工序(iii)后的玻璃进行有无气泡或析出物等玻璃内部的检 查。其结果为,能够在较早的阶段对质量优异的玻璃进行详查,生产率得到提高。
[0146] 另外,本实施方式的光学玻璃的制造方法优选具有对成型得到的玻璃进行热处理 的热处理工序(iv)。热处理优选在氧化性气氛中进行。由此能够使得到的玻璃的着色大幅 降低。对于经由热处理工序得到的玻璃而言,其着色少且透明度高、即可见区域中的透过率 局。
[0147] 在热处理工序(iv)中,热处理溫度和热处理时间可W按照得到所期望的光学特性 的方式而适当设定。例如,热处理溫度优选为低于玻璃的软化点且比玻璃转变溫度Tg低100 °c的溫度(Tg-100°c)w上的溫度。
[0148] 需要说明的是,将玻璃的着色降低到规定的水准时,只要提高热处理溫度就能够 缩短热处理时间。另外,
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