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Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein blei-, und arsenfreies und vorzugsweise gadoliniumfreies und fluorfreies optisches Lanthanboratglas, die Verwendung eines solchen Glases für die Bereiche Abbildung, Projektion, Telekommunikation, optische Nachrichtentechnik, Mobile Drive und Lasertechnologie, sowie optische Elemente bzw. Vorformen (so genannte „Preformen") solcher optischen Elemente.

In den letzten Jahren geht der Markttrend bei sowohl optischen als auch optoelektronischen Technologien (Applikationsbereiche Abbildung, Projektion, Telekommunikation, optische Nachrichtentechnik, Mobile Drive 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 Glasportionen für optische Komponenten aus Block- oder Barrenglas, gewinnen daher in jüngerer Zeit Herstellungsverfahren an Bedeutung, bei welchen direkt im Anschluss an die Glasschmelze möglichst endkonturnahe bzw. endgeometrienahe Preforms bzw. Vorformlinge wie z. B. Gobs oder Kugeln erhalten werden können. Beispielsweise steigen die Anfragen der Nachverarbeiter nach endgeometrienahen Vorformen für das Wiederverpressen, sogenannte „Precision Gobs". Unter „Precision Gobs" werden in der Regel vorzugsweise vollständig feuerpolierte, halbfrei- oder freigeformte Glasportionen verstanden, welche bereits portioniert sind und eine der Endform der optischen Komponente nahe Geometrie aufweisen.

Solche „Precision Gobs" können vorteilhafterweise auch durch das sogenannte (Präzisions-)Blankpressen (Engl. „precise pressing" oder „precise molding") in optische Elemente wie Linsen, Asphären usw. umgewandelt werden. Eine weitere Bearbeitung der geometrischen Form oder der Oberfläche durch z. B. eine Oberflächenpolitur ist dann nicht mehr erforderlich. Durch dieses Verfahren kann den kleineren Glasschmelzvolumina (verteilt auf eine große Stückzahl kleiner Materialstücke) durch geringe Rüstzeiten flexibel entgegengekommen werden. Aufgrund der vergleichsweise geringeren Takt- bzw. Stückzahl und bei den in der Regel kleinen Geometrien kann die Wertschöpfung des Verfahrens jedoch 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 solcher Formen massiv ein. Ein äußerst wichtiger Faktor für eine hohe Standzeit der Formen ist eine möglichst geringe Betriebstemperatur, 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 Standzeiten der Formen 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 in einem bestimmten Viskositätsbereich 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.

Ferner ist es auch wünschenswert, dass die Gläser neben den genannten und den erforderlichen optischen Eigenschaften ausreichend chemisch resistent sind.

Im Stand der Technik werden zwar bereits Gläser mit ähnlicher optischer Lage oder vergleichbarer chemischer Zusammensetzung beschrieben, jedoch weisen diese Gläser erhebliche Nachteile auf. Insbesondere enthalten viele der Gläser größere Anteile an Gd2O3, das als Seltenerdoxid eine schwache Bande um 590 nm aufweist und somit die Reintransmission verschlechtert, und/oder Komponenten, die die Kristallisationsneigung erhöhen, wie z.B. TiO2.

US20030211929 betrifft ein optisches Glas für präzise Presslinge mit einem Tg unter 630°C. Letztere Eigenschaft wird durch eine sehr hohe B2O3-ZnO-Zugabe erreicht. Das Glas enthält zwingend Gd2O3 in einem Anteil von mindestens 5 Mol.%.

JP 2003201142 beschreibt ein optisches Glas für präzise Presslinge mit ebenfalls niedrigem Tg. Auch hier wird diese Eigenschaft durch eine sehr hohe Zugabe an B2O3 und ZnO erreicht. Das Glas enthält zwingend Gd2O3 in einem Anteil von mindestens 6 Gew.-%.

US 20030191008 umfasst ein optisches hoch brechendes Glas für die präzise Presstechnologie. Das Glas enthält sehr hohe Anteile Nb2O5 von mindestens 30 Gew.-%. Nb2O5 verschlechtert in so hohen Anteilen die Reintransmission des Glases.

JP 2003-238198 beschreibt ein optisches Glas für präzise Presslinge mit einem niedigen Tg. Letztere Eigenschaft wird durch LiF und/oder ZnF-Zugabe, wobei Fluor als zwingende Komponente von mindestens 9 Gew.-% enthalten ist, erreicht. Fluor ist vor allem wegen der starken Verdampfung bzgl. eines stabilen Schmelz- und Fertigungsprozess von Nachteil.

JP 2003-300751 beschreibt ein niedrig schmelzendes Glas für präzise Presslinge. Der niedrige Tg von 480 bis 580°C wird u.a. durch Zugabe von Bi2O3 erreicht. Bi2O3 ist zwingend enthalten und bringt eine Eigenfärbung ins Glas ein, was die Reintransmission des Glases verschlechtert.

JP 2002-173336 beschreibt ein niedrig schmelzendes Phosphatglas mit einer hohen Dispersion bzw. niedrigeren Abbe-Zahl von 20–32.

DE 35 34 575 betrifft ein Glas für Augenglaslinsen, welches zwingend eine Färbungskomponente umfasst. Lanthanoxid ist hier nur eine optionale Komponente.

DE 36 05 668 betrifft ein optisches Tellurit-Glas, welches toxisches Telluroxid als eine zwingende Komponente umfasst.

DE 101 26 554 beschreibt Borosilikatgläser mit sehr hohen Brechungsindizes.

Die Schriften EP 1 236 694 A1, US 20030100433 und US 20030211929 beschreiben optische Gläser, die zwar blei- und fluorfrei sind, jedoch zwingend Gd2O3 enthalten.

JP 60-221338 betrifft Gläser, die Lithiumoxid zwingend als eine Komponente beinhalten und bei welchen zumindest ein Teil eines Oxides durch Fluor ersetzt ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Glas bereitzustellen, mit welchem, insbesondere auch aufgrund ökologischer Erwägungen, ohne die Verwendung von PbO und As2O3 und vorzugsweise auch ohne die Komponenten Gd2O3 und Fluor, gewünschte und vorteilhafte optische Eigenschaften (nd/&ngr;d) bei gleichzeitig geringen Transformationstemperaturen ermöglicht werden. Diese Gläser sollen ferner über das Blankpressverfahren verarbeitbar sein und für die Applikationsbereiche Abbildung, Projektion, Telekommunikation, optische Nachrichtentechnik, Mobile Drive und Lasertechnologie geeignet sein, einen Brechwert nd von 1,75 ≤ nd ≤ 1,85, eine Abbe-Zahl &ngr;d von 35 ≤ &ngr;d ≤ 44 und vorzugsweise eine möglichst geringe Transformationstemperatur Tg ≤ 560°C aufweisen. Auch sollen sie gut zu schmelzen und zu verarbeiten sein, sowie eine ausreichende Kristallisationsstabilität aufweisen, die eine Fertigung in kontinuierlich geführten Aggregaten möglich macht. Wünschenswert ist ein möglichst „kurzes" Glas in einem Viskositätsbereich von 107,6 bis 1013 dPas. Unter einem so genannten kurzen Glas versteht man im Allgemeinen ein Glas, welches im Viskositätsbereich von 102 bis 1013 dPas eine sehr steile Viskositätskurve durchschreitet. Für die erfindungsgemäßen Gläser soll der Begriff „kurz" für einen Viskositätsbereich von 107,6 bis 1013 dPas gelten.

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

Insbesondere wird ein blei- und arsen-, und vorzugsweise gadolinium- und fluorfreies optisches Glas mit einem Brechwert nd von 1,75 ≤ nd ≤ 1,85 und einer Abbe-Zahl &ngr;d von 34 ≤ &ngr;d ≤ 44 bereitgestellt, welches die folgenden Komponenten umfasst (in Gew.-% auf Oxidbasis):

Vorzugsweise ist die Summe der Oxide La2O3+Ta2O3+Nb2O3+Y2O3+ZrO2 größer oder gleich 50 Gew.-% auf Oxidbasis.

Vorzugsweise sind die Gläser frei von nicht genannten Komponenten.

Die erfindungsgemäßen Gläser haben mit bekannten optischen Gläsern ähnlicher Glasfamilien die optische Lage, wie die Abbe-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 z. B. der Herstellung von Precision Gobs, sowie einen Blankpressvorgang zum Herstellen einer optischen Komponente mit exakter Endkontur geeignet. In diesem Zusammenhang wurde das Viskositätstemperaturprofil und Verarbeitungstemperatur der erfindungsgemäßen Gläser vorzugsweise so eingestellt, dass eine solche endgeometrienahe bzw. endkonturgebenden Heißformgebung auch mit empfindlichen Präzisionsmaschinen möglich ist.

Zudem kann die Kombination von Kristallisationsstabilität und Viskositätstemperaturprofil der erfindungsgemäßen Gläser eine nahezu problemlose thermische (Weiter-)Behandlung (Pressen bzw. Wiederverpressen) der Gläser ermöglichen.

Insbesondere weisen die erfindungsgemäßen Gläser einen Brechwert nd von 1,75 ≤ nd ≤ 1,85, vorzugsweise 1,78 ≤ nd ≤ 1,83, besonders bevorzugt 1,80–1,81, eine Abbe-Zahl von 34 ≤ &ngr;d ≤ 44, vorzugsweise 36 ≤ &ngr;d ≤ 43, vorzugsweise 39 ≤ &ngr;d ≤ 43, besonders bevorzugt 40 ≤ &ngr;d ≤ 42.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die erfindungsgemäßen Gläser eine Transformationstemperatur Tg ≤ 560°C, vorzugsweise Tg ≤ 550°C auf.

Erfindungsgemäß wird unter einem so genannten „Low-Tg-Glas" ein Glas mit mit einer niedrigen Transformationstemperatur Tg, d.h. vorzugsweise einer Tg von höchstens 560°C verstanden.

Vorzugsweise sind die erfindungsgemäßen Gläser möglichst „kurz" in einem Viskositätsbereich von 107,6 bis 1013 dPas. Unter „kurzen Gläsern" werden dabei Gläser verstanden, deren Viskosität stark mit einer relativ geringen Änderung der Temperatur in einem bestimmten Viskositätsbereich variiert. Vorzugsweise beträgt das Temperaturintervall &Dgr;T, in welchem die Viskosität dieses Glases von 107,6 bis 1013 dPas absinkt, höchstens 100°K.

1 zeigt die Viskositätskurve eines erfindungsgemäßen Glases gemäß Beispiel 10. In 1 zeigen die senkrechten Linen das Temperaturintervall &Dgr;T, in welchem die Viskosität dieses Glases von 107,6 bis 1013 dPas absinkt. &Dgr;T liegt hier zwischen 542 und 637°C, d.h. beträgt 95°K.

2 zeigt eine Transmissionskurve eines erfindungsgemäßen Glases gemäß Beispiel 19. Die Wellenlängen, bei welchen die Transmission 5% und 80% beträgt, sind gezeigt. Aus diesen ergibt sich der Farbcode 38/32.

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 Gd2O3.

Im Folgenden sind alle Anteilsangaben der Glaskomponenten in Gew.-% und auf Oxidbasis angegeben, sofern nicht anders beschrieben.

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

Das erfindungsgemäße Glas weist einen ZnO-Anteil von mindestens 10 Gew.-%, bevorzugt mindestens 12 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 14 Gew.-% auf, sowie einen B2O3-Anteil von ebenfalls mindestens 10 Gew.-%, bevorzugt mindestens 15 Gew.-%, besonders bevorzugt von 17 Gew.-% und ist daher ein gutschmelzendes Low-Tg-Glas. Der ZnO-Anteil beträgt höchstens 26 Gew.-%, bevorzugt höchstens 24 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 22 Gew.-%. ZnO trägt zum gewünschten Viskositäts-Temperatur-Verhalten („kurzes" Glas) im Viskositätsbereich von 107,6 bis 1013 dPas bei.

Der maximale B2O3-Anteil beträgt 25 Gew.-%, bevorzugt höchstens 24 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 23 Gew.-%, Die stark netzwerkbildenden Eigenschaften von B2O3 erhöhen die Stabilität der Gläser gegen Kristallisation und die chemische Beständigkeit. Der Anteil sollte jedoch nicht mehr als 25 Gew.-% betragen, da sonst die Gläser „länger" werden, was ebenfalls gemäß der vorliegenden Erfindung nicht bevorzugt ist. Ferner können während des Schmelz- und Aufschmelzvorgangs Teile des zugesetzten B2O3 verdampfen, wodurch eine genaue Einstellung der Zusammensetzung erschwert ist.

In Summe beträgt der Anteil an ZnO und B2O3 mindestens 30 Gew.-%, bevorzugt mindestens 34 Gew.-%, besonders bevorzugt 38 Gew.-%. Eine Reduzierung des ZnO-B2O3-Gehaltes unter 30 Gew.-% würde zu Gläsern führen, die nicht mehr das Prädikat „Low-Tg-Glas" für sich beanspruchen könnten. Die Summe aus B2O3 und ZnO beträgt höchstens 45 Gew.-%, bevorzugt höchstens 42 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 41 Gew.-%. Eine weitere Erhöhung über 45 Gew.-% hinaus würde den Brechwert zu sehr verringern.

Neben B2O3 ist SiO2 als Netzwerkbildner in diesen Gläsern mit mindestens 0,5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 1 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 Gew.-% auf enthalten. Der maximale SiO2-Anteil beträgt 8 Gew.-%, bevorzugt 7 Gew.-%, besonders bevorzugt 6 Gew.-%. Eine Erhöhung des SiO2-Anteils über 8 Gew.-% würde zum Anstieg der Transformationstemperatur auf über 560°C führen und zu einer Brechwertverringerung.

Das erfindungsgemäße Glas weißt einen La2O3-Anteil von mindestens 18 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 20 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 21 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 23 Gew.-% auf. Der Anteil an La2O3 ist auf höchstens 34 Gew.-%, bevorzugt höchstens 33 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 32 Gew.-% beschränkt. Die angegebene Obergrenze von 34 Gew.-% sollte nicht überschritten werden, da sonst die Viskosität des Glases zu stark erhöht wird. Der Mindestanteil von 20 Gew.-% sollte nicht unterschritten werden, um den hohen Brechwert zu gewährleisten.

Das erfindungsgemäße Glas weißt einen Ta2O5-Anteil von mindestens > 15 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 15,5 Gew.-%, auf. Der maximale Anteil an Ta2O5 beträgt 25 Gew.-%, bevorzugt höchstens 24 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 20 Gew.%. Die angegebene Obergrenze von 25 Gew.-% sollte nicht überschritten werden, da das Glas sonst zu teuer wird und somit nicht mehr wirtschaftlich ist. Der Mindestanteil von > 15 Gew.-% sollte nicht unterschritten werden, um den hohen Brechwert bei gleichzeitig hoher Abbe-Zahl zu gewährleisten.

Das erfindungsgemäße Glas weißt einen Nb2O5-Anteil von mindestens 0,5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 1 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 Gew.-% auf. Der maximale Anteil an Nb2O5 beträgt 15 Gew.-%, bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 8 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 7 Gew.-%.

Die angegebene Obergrenze von 15 Gew.-% sollte nicht überschritten werden, da Nb2O5 eine leichte Eigenfärbung ins Glas einbringt und somit die Reintransmission des Glas verschlechtert wird. Außerdem führt ein höherer Anteil als 15 Gew. Nb2O5 zu einer zu starken Absenkung der Abbe-Zahl. Der Mindestanteil von 0,5 Gew.-% sollte nicht unterschritten werden, um den hohen Brechwert zu gewährleisten.

WO3 kann in das Glas bis zu einem Anteil von maximal 10 Gew.-%, bevorzugt 5 Gew.-% eingebracht werden. Besonders bevorzugt, ist das Glas frei von WO3. WO3 dient zur Einstellung des Brechwertes und der Abbe-Zahl.

Y2O3 kann im Glas von 0 bis maximal 10 Gew.-%, bevorzugt bis 9 Gew.-% besonders bevorzugt bis 8 Gew.% enthalten sein. Es dient genau wie WO3 zur Einstellung der optischen Lage.

Das Glas ist besonders bevorzugt frei von TiO2 und HfO2. Es kann von 0 bis maximal 6 Gew.-%, bevorzugt bis maximal 3 Gew.-% enthalten sein. Beide Komponenten bringen hohe Brechwerte und hohe Dispersionen, sowie führen zu erhöhten Tgs und Viskositäten des Glases. TiO2 beeinflusst außerdem die Transmission, durch Absorption im UV und das Kristallisationsverhalten negativ.

Das erfindungsgemäße Glas ist vorzugsweise frei von ZrO2 und kann mindestens 1 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 2 Gew.-% enthalten. Der maximale Anteil an ZrO2 beträgt 11 Gew.-%, bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 9 Gew.-%. Die angegebene Obergrenze von 11 Gew.-% sollte nicht überschritten werden, da so hohe Anteile ZrO2 im Glas zur verstärkten Entglasung führen.

Die erfindungsgemäßen Gläser enthalten Li2O als Alkalimetalloxid in einer Menge von maximal 5 Gew.-%, bevorzugt höchstens 4 Gew.-%, weiter bevorzugt 3 Gew.-%. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Glas frei von dieser teuren Komponente.

Das erfindungsgemäße Glas enthält höchstens 6 Gew.-%, bevorzugt höchstens 5 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 4 Gew.-% Na2O.

Das erfindungsgemäße Glas enthält höchstens 8 Gew.-%, bevorzugt höchstens 7 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 6 Gew.-% K2O.

Sofern das Glas Cäsiumoxid enthält, ist dieses in Mengen von höchstens 9 Gew.-%, bevorzugt höchstens 8 Gew.-% und weiter bevorzugt von höchstens 7 Gew.-% enthalten.

Die Summe an Alkalimetalloxiden im erfindungsgemäßen Glas beträgt 0 bis 10 Gew.-%. Bevorzugt sind höchstens 7 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 6 Gew.-%. Die Summe an Akalimetalloxiden beträgt maximal 10 Gew.-%, welcher Wert nicht überschritten werden sollte, da ansonsten der Brechwert in einem solchen Glassystem zu stark absinkt. Die Zugabe der Alkalimetalloxide dient der Optimierung des Aufschmelzverhaltens, d.h. sie wirken als Flussmittel. Außerdem tragen sie zur Absenkung des Tg bei.

Zur flexiblen Regulierung des Viskositätstemperaturverhaltens kann das erfindungsgemäße Glas gegebenenfalls Erdalkalien (MO) enthalten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus MgO, CaO, SrO, und/oder BaO. Diese Summe MO beträgt höchstens 8 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 5 Gew.-% und am meisten bevorzugt höchstens 4 Gew.-%.

Das erfindungsgemäße Glas enthält höchstens 2 Gew:%, bevorzugt höchstens 1,5 und besonders bevorzugt höchstens 1 Gew.-% Al2O3.

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

Insbesondere ist das erfindungsgemäße Glas vorzugsweise auch frei von Komponenten, welche redoxempfindlich sind, wie beispielsweise Ag, und/oder frei von toxischen bzw. gesundheitsschädlichen Komponenten, wie beispielsweise die Oxide von Tl, Te, Be und As. Jedenfalls ist das Glas frei von PbO und Arsen.

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.-%. Als Läutermittel kann in dem erfindungsgemäßen Glas mindestens eine der folgenden Komponenten enthalten sein (in Gew.-%, additiv zur übrigen Glaszusammensetzung): Sb2O3 0–1 und/oder SnO 0–1 und/oder SO4 2– 0–1 und/oder F 0–1

Auch Fluor und fluorhaltige Verbindungen neigen während des Schmelz- und Aufschmelzvorgangs zum Verdampfen und erschweren dadurch ein genaues Einstellen der Glaszusammensetzung. Das erfindungsgemäße Glas ist daher vorzugsweise auch fluorfrei.

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

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner optische Elemente, welche das erfindungsgemäße Glas umfassen. Optische Elemente können dabei insbesondere Linsen, Asphären, 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 bis 4 unter Beispiel 2 enthalten Ausführungsbeispiele im bevorzugten Zusammensetzungsbereich. Die in den Beispielen beschriebenen Gläser wurden wie in Beispiel 1 hergestellt:

Beispiel 1:

Die Rohstoffe für die Oxide, werden abgewogen, ein oder mehrere Läutermittel, wie z. B. Sb2O3, zugegeben und anschließend gut gemischt. Das Glasgemenge wird bei ca. 1150°C in einem kontinuierlichen Schmelzaggregat eingeschmolzen, danach geläutert (1200°C) und homogenisiert. Bei einer Gusstemperatur von etwa 1180°C kann das Glas gegossen und zu den gewünschten Abmessungen verarbeitet werden. Im großvolumigen, kontinuierlichen Aggregat können die Temperaturen erfahrungsgemäß um mindestens ca. 100 K abgesenkt werden, und das Material kann im endgeometrienahen Pressverfahren verarbeitet werden.

Die Eigenschaften des so erhaltenen Glases sind in der Tabelle 3 als Beispiel 10 angegeben.

Beispiel 2:

Tabellen 2 bis 4 enthalten erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 20.

Alle erfindungsgemäßen Gläser weisen einen Tg von weniger als oder gleich 560°C auf, weisen eine sehr gute Alkalibeständigkeit auf und lassen sich gut verarbeiten. Der Farbcode der erfindungsgemäßen Gläser erricht einen Wert von bis zu 38/32.


Anspruch[de]
Blei- und arsenfreies optisches Glas mit einem Brechwert nd von 1,75 ≤ nd ≤ 1,83 und einer Abbe-Zahl &ngr;d von 34 ≤ &ngr;d≤ 44, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas die folgende Zusammensetzung umfasst (in Gew.-% auf Oxidbasis): Glas nach Anspruch 1, wobei die Summe an La2O3+Ta2O3+Nb2O3+Y2O3+ZrO2 größer als 50 Gew.-% auf Oxidbasis ist. Glas nach Anspruch 1 und/oder 2 welches die folgende Zusammensetzung umfasst (in Gew.-% auf Oxidbasis): Glas nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, welches die folgende Zusammensetzung umfasst (in Gew.-% auf Oxidbasis): Glas nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, welches es als Läutermittel mindestens eine der folgenden Komponenten enthält (in Gew.-%): Sb2O3 0–1 und/oder SnO 0–1 und/oder SO4 2– 0–1 und/oder F 0–1
Glas nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, welches gadolinium und/oder fluorfrei ist. Verwendung eines Glases nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 für die Bereiche Abbildung, Projektion, Telekommunikation, optische Nachrichtentechnik, Mobile Drive und/oder Lasertechnologie. Verwendung eines Glases nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 für optische Elemente. Optisches Element, umfassend ein Glas nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6. Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements, umfassend den Schritt des Blankpressens eines Glases nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6.






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