DE10202427A1

DE10202427A1 - Bleisilicatgläser mit einem Brechwert von 1,55 bis 1,79 und einer Abbe-Zahl von 25 bis 42

Info

Publication number: DE10202427A1
Application number: DE2002102427
Authority: DE
Inventors: Uwe Kolberg; Michael Leister; Stephan Kaus; Peter-Franz Skiba; Geb Winkler Winkler-Trudewig
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2002-01-22
Filing date: 2002-01-22
Publication date: 2003-08-07

Abstract

Nach der Erfindung wird ein Glas, insbesondere für optische Anwendungen, angegeben, welches aus einer induktiv beheizten Glasschmelze gewonnen wird und einen definierten Anteil Li¶2¶O von 0,25 bis 2.0 (in Gewichtsprozent auf Oxidbasis) beinhaltet und/oder welches einen Brechwert von 1,55 bis 1,79 und/oder eine Abbe-Zahl von 25 bis 42 aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Glas, welches aus einer direkt induktiv beheizten Glasschmelze gewonnen wird und ein Verfahren zum Herstellen von Gläsern durch induktives Beheizen nach den Merkmalen der Ansprüche 1 und 11, darüber hinaus betrifft die Erfindung Gläser bzw. optisches Gläser gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 und 17.
Es sind Gläser und insbesondere optische Gläser bekannt, deren Brechwerte n_d zwischen 1,55 und 1,79 liegen und die Abbe-Zahlen ν_d von 25 bis 42 aufweisen. Im allgemeinen erfüllen diese Gläser jedoch nicht in jedem Fall die Qualitätsanforderungen von Herstellern optischer Instrumente und Produkten. Der Grund hierfür ist insbesondere auf Verunreinigungen zurückzuführen, die vom jeweiligen technologischen Herstellungsprozess herrühren. Insoweit finden sich in bekannten Gläsern für optische Anwendungen ein verstärkter Eintrag von Spurenverunreinigungen von insbesondere Platin und polyvalenten Ionen, die sich glasfärbend auswirken.
Bei den üblicherweise eingesetzten Schmelzapparaturen handelt es sich um sogenannte Platin-Aggregate, in denen unter üblichen Schmelzbedingungen optische Leichtflint-, Flint- und Schwerflintgläser erschmolzen werden.
Grundsätzlich bestünde natürlich die Möglichkeit Gläser der benötigten hohen Reinheit in sogenannten Kieselglasapparaturen herzustellen. Nachteilig hierbei ist allerdings, dass die Standzeiten der Kieselglasapparaturen gegenüber den zumeist stark korrosiven Glasschmelzen sehr begrenzt ist. Die Herstellung von Gläsern mit solchen Apparaturen ist somit unwirtschaftlich. Ferner sei darauf verwiesen, dass beim Erschmelzen von Glas in den Kieselapparaturen größere Mengen an As₂O₃ zur Läuterung eingesetzt werden, da zur Minimierung der Korrosion bei der Glasherstellung die Schmelztemperatur besonders niedrig gehalten werden muss. As₂O₃ hat allerdings den Nachteil, dass es sehr umweltbelastend ist.
In diesem Zusammenhang sei insbesondere auf die Dokumente JP-A-9150138, JP-A-89270536 und die WO 9856724 verwiesen, die Gläser offenbaren, welche gattungsgemäß denen nach der Erfindung entsprechen.
Mit Bezug auf die WO 9856724 sei allerdings angemerkt, dass die daraus zu entnehmenden Gläser kein Li₂O enthalten. Dies bedeutet aber, dass die dort vorgestellten Gläser nicht aus einer induktiv beheizten Schmelze gewonnen werden können, da die Leitfähigkeit der Gläser nicht ausreicht, um die Schmelze im erforderlichen Maße induktiv einkoppeln zu können.
Im Gegensatz hierzu wird im Ausführungsbeispiel nach der JP- A-89270536 ein Li₂O-Gehalt von weit über 2% verwendet. Bei Mengen von mehr als 2% von Li₂O verändert sich jedoch die optische Lage der Gläser zunehmend. Ferner wird deren chemische Beständigkeit verschlechtert. Die verschlechterten optischen Eigenschaften können dann, wenn überhaupt, nur durch den Einsatz teurer, hochschmelzender oder gelbestichiger Verfärbungen hervorrufender Komponenten wieder ausgeglichen werden.
Die nach der JP-A-3050138 offenbarten Gläser weisen insbesondere den Nachteil auf, dass sie einen vergleichsweise hohen Anteil an As₂O₃ von mindestens 0,28% beinhalten. Wie jedoch bereits geschildert, sollte dieser Anteil, aufgrund seiner umweltbelastenden Wirkung, möglichst gering sein.
Auf dem Hintergrund des oben beschriebenen Standes der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, insbesondere die aufgezeichneten Nachteile zu vermeiden und Gläser mit hoher Reinheit bereitzustellen, die kostengünstig und effizient hergestellt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt höchst überraschend bereits durch ein Glas gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Ferner wird in Anspruch 11 ein Verfahren definiert, nach dem die erfindungsgemäßen Gläser hergestellt werden können. Darüber hinaus werden in den Ansprüchen 13 und 17 spezifische erfindungsgemäße Gläser angegeben.
Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den jeweils zugeordneten Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße direkte Einkoppeln von Energie in die Schmelze bzw. das Schmelzgut soll insbesondere das direkte induktive Einkoppeln von Energie umfassen, bei welchem ohne einen Tiegel der die Energie aufnimmt und an das Schmelzgut überträgt.
Nach der Erfindung wird ein Glas, insbesondere für optische Anwendungen angegeben, welches aus einer direkt induktiv beheizten Glasschmelze gewonnen wird und einen definierten Anteil Li₂O von 0,25 bis 2,0 (in Gewichtsprozent auf Oxidbasis) beinhaltet und/oder welches einen Brechwert von 1,55 bis 1,79 und/oder eine Abbe-Zahl von 25 bis 42 aufweist.
Die erfindungsgemäßen Gläser beinhalten demnach erstmalig einen spezifisch ausgewählten Anteil an Li₂O (Lithium I- oxid). Es ist nämlich an dieser Stelle hervorzuheben, dass man bisher davon ausging, dass zum Einstellung der optischen Lage von z. B. Leichtflint-, Flint- und Schwerflintglaszusammensetzungen die relativ teure Komponente Li überhaupt nicht benötigt wird und sie auch sonst im konventionellen Schmelzprozess keine Vorteile bieten würde.
Nun hat sich aber im Rahmen der Erfindung mit besonderen Vorteilen herausgestellt, dass gerade durch die gezielte Zugabe von Lithium I-oxid die Leitfähigkeit von Gläsern im Vergleich zu anderen Alkalien überproportional in geeigneter Weise erhöht werden kann, die Beigabe jedoch - bei erfindungsgemäßer Applikation - die optische Lage der Gläser nur sehr geringfügig beeinflusst. So kann beispielsweise der Wert der elektrischen Leitfähigkeit durch die Zugabe von Lithium I-oxid im Bereich der unteren Schmelztemperatur von 1200 bis 1300°C auf ca. das Dreifache des Ausgangswertes des ursprünglich Lithium-freien Glases gebracht werden. Dies führt zu dem sehr positiven Ergebnis, dass die derart mit einer erhöhten Leitfähigkeit ausgestatteten Gläser durch direktes induktives Beheizen der Schmelze einfach, kostengünstig und mit hoher optischer Qualität hergestellt werden können.
Für die Schmelztechnologie der direkten induktiven Beheizung, z. B. in einem sogenannten Skulltiegel, nutzt man das Prinzip der Absorption von elektromagnetischen Feldern in einem leitfähigen Material. Die Energie wird dabei in Wärme umgewandelt. Mit dieser Technologie ist es möglich, Glasschmelzen selbst zu beheizen. Durch die Erstarrung der Schmelze an der gekühlten Tiegelwand bildet die Schmelze einen Tiegel aus arteigenem Material. Damit ist eine Kontamination der Schmelze durch Korrosion der Wandkontaktfläche, wie z. B. bei Platinaggregaten, ausgeschlossen.
Ein weiterer Vorteil dieser Technologie besteht in der durch die Unabhängigkeit von bestimmten Tiegelmaterialien relativ große Variabilität der Schmelztemperaturen. Durch Veränderungen der Temperaturen im Schmelzprozess (Schmelzphasen erhöhter Temperatur) können effektiv die Redoxverhältnisse von als Spurenverunreinigungen enthaltenen polyvalenten Ionen in günstigere Bereiche verschoben werden. Besonders wichtig ist das für die Hauptverunreinigung Eisen, bei der das Fe³⁺/Fe²⁺-Redoxverhältnis weit auf die Seite des normalerweise weniger störenden Fe²⁺ verschoben werden kann. Das führt zu einer deutlichen Entfärbung der Gläser und zu einer weiteren Transmissionsverbesserung in interessierenden Teilen des Spektrums.
Ebenso wird natürlich das Läuterpotential der verwendeten Läutermittel durch die weitere Verschiebung in die niedere Wertigkeitsstufe unter gleichzeitiger Sauerstoffabgabe besser ausgenutzt.
Desweiteren dienen die Phasen erhöhter Schmelztemperaturen aufgrund der dann geringeren Viskositäten der besseren physikalischen Läuterung der Schmelze, bei gleichen oder sogar geringeren Mengen an Läutermitteln als bisher üblich und führen auch zu einer besseren Homogenisierung der Schmelze.
Ein solcher Skulltiegel ist beispielsweise der DE-C-199 39 772 zu entnehmen. Deren Inhalt, aufgrund der Bedeutung der Schmelztechnologie des induktiven Beheizens für die vorliegende Erfindung, unter Bezugnahme hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.
In diesem Zusammenhang hat sich im Rahmen der Erfindung, wie bereits erwähnt, herausgestellt, dass die gewünschte Schmelzbarkeit mit direkter induktiver Beheizung der Schmelze bereits ab einem Li₂O-Gehalt von 0,25 möglich ist. Die nur geringe Beigabe von Li₂O von nur bis zu 2% führt aber nicht nur zu dem positiven Ergebnis, dass das Glas in der Schmelze, z. B. in einem Skulltiegel, kontinuierlich an eine Hochfrequenz angekoppelt werden kann, sondern auch dazu, dass höchst vorteilhaft nach der Erfindung die Möglichkeit geschaffen wurde, dass durch die gezielte und definierte Beigabe von nur wenig Li₂O die optischen Eigenschaften potentieller Ausgangsgläser nur insoweit geringfügig verändert werden, so dass diese Änderungen problemlos wieder ausgeglichen werden können. Würden zum Beispiel Mengen von mehr als 2% an Li₂O verwendet, so hätte dies starke negative Folgen für die optische Lage solcher Gläser. Darüber hinaus würde die Kristallisationsneigung stark zunehmen und aufgrund des hohen Preises für Li₂O der Gemengepreis stark ansteigen.
In der Konsequenz bedeutet dies, dass die ursprünglichen Zusammensetzungen herkömmlicher Leichtflintgläser, Flintgläser und Schwerflintgläser die, wie bereits ausgeführt, für gewöhnlich kein Li₂O enthalten, nur insoweit verändert werden müssen, dass eine induktive Schmelzbarkeit der Gläser gewährleistet wird, die optischen Daten und sekundäre Eigenschaften wie insbesondere Transformationstemperatur, chemische Beständigkeit, Bearbeitbarkeit und Kristallisationsverhalten aber weitgehend unverändert bleiben.
In höchst vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgegenstands, wurde von den Erfindern festgestellt, dass die erfindungsgemäßen Gläser im wesentlichen dann optimale Eigenschaften aufweisen, wenn sie in Gewichtsprozent auf Oxidbasis folgende Zusammensetzungen aufweisen:
SiO₂: 29 bis 56%; PbO: 30 bis 67%; Li₂O: ≥ 0,25 bis 2%; Na₂O: 0 bis 15%; K₂O: 0 bis 15%; wobei Σ(Na₂O + K₂O + Li₂O) 0,25 bis 25%; ZnO: 0 bis 0,3%; Al₂O₃: 0 bis ≤ 0,3%; As₂O₃: 0 bis ≤ 0,25.
Gläser nach den vorhergehend angeführten Zusammensetzungsbereichen erfüllen vor allem die Forderung nach Erreichen der gewünschten optischen Eigenschaften bei gleichzeitiger Schmelzbarkeit mittels induktiver Beheizung in einem Skulltiegel, mit der Möglichkeit des Schmelzens bei höheren Temperaturen, zur Erzielung der für optische Gläser notwendigen Glasqualität.
Wobei zu beachten ist, dass erfindungsgemäß deutlich weniger Arsen notwendig ist, als in den mittels konventioneller Schmelztechnik geschmolzenen Gläsern. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist der Anteil an As₂O₃ sogar kleiner oder gleich 0,2% (Gewichtsprozent auf Oxidbasis).
Das erfindungsgemäße Glas enthält, wie angegeben, einen Anteil an Siliciumdioxid (SiO₂) von 29 bis 56 Gewichtsprozenten auf Oxidbasis. Wobei in einer besonders bevorzugten Ausführungsform das erfindungsgemäße Glas 33 bis 48% 8102 enthält. Auf der Basis dieser Gewichtsanteilangaben weisen die erfindungsgemäßen Gläser eine im wesentlichen optimierte Kristallisationsstabilität und eine sehr gute Säureresistenz auf. Bei niedrigeren Werten geht die gute Kristallisationsstabilität und die gute Säureresistenz verloren, bei höheren nimmt die Schmelzbarkeit ab. Insbesondere dann, wenn zur Verbesserung der Schmelzbarkeit Alkalioxide in größeren Mengen zugesetzt werden müssen, ist ein höherer SiO₂-Gehalt zur Verbesserung der Säureresistenz nicht mehr dienlich.
Nach einer weiteren vorteilhaften Herstellungsvariante des erfindungsgemäßen Glases umfasst dieses einen Anteil in Gewichtsprozent auf Oxidbasis an Na₂O von 0 bis 7% und einen Anteil an K₂O von 0 bis 7%. Ferner beinhaltet das Glas vorzugsweise SiO₂ von 29 bis 56%; PbO von 30 bis 65%; Li₂O von 0,25 bis 2,0%; Σ(Li₂O + Na₂O + K₂O) von 0,25 bis 25%; ZnO von 0 bis 0,3%; Al₂O₃ von 0 bis 0, 3% und As₂O₃ von 0 bis 0,25%. Unter Berücksichtigung der angeführten Zusammensetzungsbereiche können mit Vorteil Gläser nach der Erfindung gewonnen werden, insbesondere optische Gläser, die einen Brechwert von 1,57 bis 1,76 und/oder eine Abbe-Zahl von 25 bis 37 beinhalten.
Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung bezieht sich auf Anteilsbereiche in Gewichtsprozent auf Oxidbasis hinsichtlich SiO₂, PbO, Na₂O und K₂O, die im Ergebnis zu optischen Gläsern führen, die einen Brechwert von 1,60 bis 1,73 und/oder eine Abbe-Zahl von 27 bis 37 aufweisen. SiO₂ umfasst dabei einen Bereich von 32 bis 48%, PbO einen von 43 bis 62%, Na₂O einen von 0 bis 6%, K₂O einen von 0 bis 6% und wobei die Summe aus den Anteilen Li₂O, Na₂O und K₂O einen Anteil von insgesamt 0,25 bis 9% besitzen. Die Anteilsbereiche für Li₂O, ZnO, Al₂O₃ und As₂O₃ entsprechen hierbei denen aus den vorhergehenden Ausführungsbeispielen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstands besteht ferner in der nachfolgenden Herstellungsvariante von erfindungsgemäßen Gläsern. Hierbei weist in Gewichtsprozent auf Oxidbasis SiO₂ einen Anteilsbereich von 44 bis 48% auf, Li₂O einen von 0,3 bis 2,0%, Na₂O einen von 0 bis 8%, K₂O einen von 0 bis 8% und wobei die Summe der Anteile von Li₂O, Na₂O und K₂O auf einen Bereich von 0,3 bis 12% beschränkt sein soll. Darüber hinaus werden hierbei vorzugsweise PbO-Anteile von 30 bis 46% vorgesehen und wobei der ZnO-Anteil in einem Bereich zwischen 0 und 0,3% und der des Al₂O₃ in einem Bereich zischen 0 und 0,3% und der des As₂O₃ in einem Bereich von 0 bis 0,25% gehalten würde. Werden erfindungsgemäß Gläser mit Anteilen, die innerhalb der angegebenen Bereiche liegen, hergestellt, so können diese Gläser höchst vorteilhaft einen Brechwert zwischen 1,6 und 1,65 und einen Abbe-Wert von 33 bis 37 erzielen.
Im Zusammenhang mit den angeführten Ausführungsvarianten schlägt die Erfindung ferner Gläser vor, bei denen das Verhältnis aus K₂O und der Summe der Anteile aus Na₂O und Li₂O vorzugsweise kleiner oder gleich 2 ist. Mit Vorteil wird durch ein solches Verhältnis sichergestellt, dass ein im wesentlichen optimales Einkoppeln der Gläser beim induktiven Beheizen erfolgen kann. Wird ein Wert von größer als 2 gewählt, so wie dies teilweise im Stand der Technik der Fall ist, verschlechtert sich das induktive Einkoppeln der Gläser deutlich und es gelingt, wenn überhaupt, erst bei relativ hohen Temperaturen. Dementsprechend können solche Gläser nur bei sehr hohen Temperaturen geschmolzen werden.
Der Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass es höchst vorteilhaft ist, wenn die Summe aus den Anteilen in Gewichtsprozent auf Oxidbasis von Na₂O und K₂O auf einen Bereich zwischen 7,4 und 25% beschränkt wird. Prinzipiell tragen auch Na₂O und K₂O zur Leitfähigkeit des Glases bei, wobei jedoch die Leitfähigkeit von Li₂O sehr viel größer ist als die von Na₂O und letztere größer ist als die von K₂O, so dass zur Einstellung der benötigten hohen Leitfähigkeiten relativ große Mengen von Na₂O und/oder K₂O in die Gläser eingeführt werden müssten. In diesem Zusammenhang sei auch nochmals auf den vorhergehenden Abschnitt verwiesen, wobei das dort angegebene Verhältnis sicherstellt, dass die Anteile an den leitfähigeren Materialien Natrium I-oxid und Lithium I-oxid deutlich größer sind als die an Kalium I-oxid.
Natürlich bestünde somit grundsätzlich die Möglichkeit eine ausreichende Leitfähigkeit ohne Li₂O rein über den Gehalt an Na₂O bzw. K₂O herzustellen. Jedoch wäre ein induktives Einkoppeln dann nur bei relativ hohen Temperaturen möglich. Darüber hinaus hätte dies weitere negative Folgen, weil aufgrund der damit bedingten erhöhten Alkalioxidverdampfung die Zusammensetzungskonstanz und die Stabilität des Einkoppelverhaltens nicht mehr gewährleistet werden kann. Desweiteren wäre in diesem Fall der nutzbare Temperaturbereich gegenüber den erfindungsgemäßen Gläsern wesentlich geringer. Zudem würde die Herstellung der Gläser durch das Schmelzen bei höheren Temperaturen zunehmend unwirtschaftlich und die chemische Beständigkeit würde mit höheren Alkalioxidgehalten abnehmen. Gläser die andere Alkalioxidverhältnisse aufweisen und insbesondere solche die das Verhältnis zu Ungunsten von Lithium I-oxid verschieben besitzen regelmäßig deutlich schlechtere Eigenschaften im Hinblick auf Ausdehnungskoeffizienten, Transformationstemperaturen und Säureresistenzen.
Die oben angeführten erfindungsgemäßen Gläser beinhalten ferner 30 bis 65% (Gewichtsprozent auf Oxidbasis) PbO. Bei niedrigeren Werten sind die optischen Eigenschaften nicht mehr zu erreichen und die Kristallisationsstabilität und Schmelzbarkeit gehen verloren. Bei höheren Gehalten nimmt die Säureresistenz ab und die Transparenz im kurzwelligen Bereich verschlechtert sich. Insbesondere dann, wenn ebenfalls Alkalioxide in größeren Mengen enthalten sind, ist ein höherer PbO-Gehalt zur Erhöhung der Brechzahl nicht mehr dienlich. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das Glas 43 bis 62% PbO.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Glases enthält dasselbe einen Bleioxidgehalt von mindestens 50%. Auf dieser Grundlage ist es höchst vorteilhaft möglich, dass die Reintransmission einen Wert von mindestens 0,95, gemessen bei einer Wellenlänge von 400 nm und einer Probendicke von 25 mm aufweist.
Ferner wurde nach der Erfindung erkannt, dass wenn der Bleioxidgehalt auf unter 50% (Gewichtsprozent auf Oxidbasis) beschränkt wird, die Reintransmission einen Wert von mindestens 0,98 annehmen kann. Letzterer ebenfalls gemessen bei einer Wellenlänge von 400 nm und einer Probendicke von 25 mm.
Desweiteren kann das Glas bis zu 0,3% ZnO und/oder Al₂O₃ zur Feineinstellung der optischen Lage und anderen Glaseigenschaften enthalten.
Die Erfindung gibt allerdings nicht nur Gläser höchster Qualität an, sondern auch ein Verfahren auf dessen Grundlage die Gläser hergestellt werden können. Hierbei wird zunächst eine Schmelzvorrichtung zum Glasschmelzen eines Glasgemenges bereitgestellt, wobei die Schmelzvorrichtung eine Einrichtung zum induktiven Beheizen des Glasgemenges umfasst.
Anschließend wird das Glasgemenge in die Schmelzvorrichtung eingefüllt, wobei unter definierter Beigabe von Li₂O in das Glasgemenge, die Zusammensetzung des Gemenges derart angepasst wird, dass das Glasgemenge in einem leitfähigen induktiv beheizbaren Zustand so überführt wird, dass das gewonnene Glas einen Brechwert von 1,55 bis 1,79 und/oder eine Abbe-Zahl von 25 bis 42 aufweist. Mit Vorteil ist auf diese Weise zum Beispiel auch die Umentwicklung von ursprünglich nicht induktiv schmelzbaren Gläsern möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Beispiele im einzelnen beschrieben. Beispiel 1 Tabelle 1 Umentwicklung eines induktiv nicht schmelzbaren in ein induktiv schmelzbares Glas (in Gewichtsprozent)
Aus Tabelle 1 ist eine sogenannte Umentwicklung eines ursprünglich nicht induktiv schmelzbaren Glases in ein induktiv schmelzbares Glas zu entnehmen. Wie dort zu sehen ist, umfasst das umentwickelte Glas gegenüber der ursprünglichen Glaszusammensetzung einen Anteil an Li₂O von 0,8%. Die Zugabe des Lithiumoxids wurde insbesondere durch eine Reduktion des Bleioxids von 61,5% auf 59,7% und durch die Verringerung des Kalium I-oxid um 0,1 auf 2,4 Gewichtsprozent und durch eine Erhöhung der Anteile des Siliciumdioxids von 33,9% auf 35,4% ausgeglichen.
Wie dem unteren Teil der Tabelle mit den physikalischen Daten zu entnehmen ist, konnten auf diese Weise die physikalischen Eigenschaften der umentwickelten Gläser im Vergleich zur ursprünglichen Zusammensetzung im wesentlichen konstant gehalten werden. Auffällig ist jedoch der deutlich geringere elektrische Widerstand der durch die Beigabe von Li₂O beim umentwickelten Glas erzielt wurde. Mit der Veringerung des spezifischen elektrischen Widerstands von 15 Ωcm auf 7 Ωcm bei Temperaturen von 1200°C, war es möglich das umentwickelte Glas aus einer induktiv beheizten Schmelze zu gewinnen.
Bei der Herstellung und/oder Umentwicklung werden sind insbesondere folgende Schritte zu beachten: Die Rohstoffe für die Oxide, bevorzugt Karbonate und Nitrate werden abgewogen, das Läutermittel, As₂O₃ wird zugegeben und anschließend gut gemischt. Das Glasgemenge wird bei ca. 1150 bis 1650°C in einem Hochfrequenz-Schmelzaggregat eingeschmolzen, danach geläutert und gut homogenisiert. Die Gusstemperatur beträgt 850 bis 1150°C.
Ein Herstellungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Glas ist aus der nachfolgenden Tabelle 2 zu entnehmen. Dabei zeigt Spalte 2 die Gewichtsanteile in Prozent und Spalte 4 die Einwaage in Kilogramm der im einzelnen zugegebenen Glasanteile. Beispiel 2 Tabelle 2 Schmelzbeispiel für 100 kg berechnetes Glas
Die Eigenschaften des so erhaltenen Glases sind in der nachfolgenden Tabelle 3 unter Nr. 6 angegeben. Tabelle 3 Schmelzbeispiele 1 bis 6 (in Gewichtsprozent)

Tabelle 3 Schmelzbeispiele 7 bis 8 (in Gewichtsprozent)
Tabelle 3 enthält insgesamt elf Ausführungsbeispiele Nr. 1 bis 11 in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungsbereichen. Es werden neben den optischen Eigenschaften beispielhaft noch mehrere physikalisch-chemische Eigenschaften angegeben.
Hierbei steht das Kürzel n_d für den Brechungsindex gemessen anhand der Fraunhofer'schen Linie d bei λ = 587,5618 nm. Der griechische Buchstabe ν_d entspricht wie üblich der sogenannten Abbe'schen Zahl bei den entsprechenden Fraunhofer'schen Linien. P_g,F ist die relative Teildispersion gemessen an den Fraunhofer'schen Linien g und F und ΔP_g,F. entspricht der Anomalie dieser Teildispersion Ferner wurde in der Tabelle die Dichte in Gramm/cm³ angegeben und der Wärmeausdehnungskoeffizient α in Einheiten von 10^-6 × K^-1 und die Transformationstemperatur Tg in Grad Celsius (°C), sowie die Reintransmission τ₁ gemessen bei λ = 400 nm und einer Probendicke von 25 mm.
Aus Tabelle 3 wird deutlich, dass es nach der Erfindung gelungen ist, Gläser herzustellen, die einen Reintransmissionsgrad von zum Beispiel 98,2, 99,9 und 99,4% aufweisen. Hierzu wird insbesondere auf die Schmelzbeispiele Nr. 5, 8 und 10 der Tabelle 3 verwiesen. Damit wurde nach der Erfindung höchst vorteilhaft bewiesen, dass optische Gläser mit hoher Qualität insbesondere Leichtflint-, Flint- und Schwerflintgläser sehr hoher Reinheit, und damit mit sehr guten Werten hinsichtlich der optischen Transmission mittels induktiver Beheizung in einem Skulltiegel hergestellt werden können, die ansonsten mit konventionellen Schmelztechniken nicht erreichbar sind. Beachtet man bei den angegebenen Werten noch zudem, dass der Transmissionsgrad nicht linear, sondern logarithmisch von der Konzentration der absorbierenden Verunreinigungen abhängt, wird deutlich, dass durch das induktive Schmelzen im Skulltiegel die Konzentration der Verunreinigungen um Größenordnungen verbessert werden kann.
Ferner sei nochmals darauf hingewiesen, dass so insbesondere auch der Läutermittelgehalt, speziell der von As₂O₃ deutlich geringer ist als dies üblicherweise der Fall ist. Aus Tabelle 3 ist hierfür ein Maximalwert von 0,2 Gewichtsprozent für die Schmelzbeispiele Nr. 1, 5, 8, 9 und 10 zu entnehmen.

Claims

1. Glas, insbesondere für optische Anwendungen, welches aus einer induktiv beheizten Glasschmelze gewonnen wird und einen Anteil an Li₂O von 0,25 bis 2,0 (in Gewichtsprozent auf Oxidbasis) beinhaltet und/oder welches einen Brechwert von 1,55 bis 1,79 und/oder eine Abbe-Zahl von 25 bis 42 aufweist.

2. Glas nach Anspruch 1 folgende Anteile (in Gewichtsprozent auf Oxidbasis) umfassend:
SiO₂ 29 bis 56 PbO 30 bis 67 Li₂O 0,25 bis 2,0 Na₂O 0 bis 15 K₂O 0 bis 15 Σ(Li₂O + Na₂O + K₂O) 0,25 bis 25

und/oder ZnO und/oder Al₂O₃ mit Anteilen von 0 bis 0,3% und/oder As₂O₃ mit einem Anteil von 0 bis 0,25%.

3. Glas nach Anspruch 1 oder 2 folgende Anteile (in Gewichtsprozent auf Oxidbasis) an Na₂O und K₂O umfassend:
Na₂O 0 bis 7 K₂O 0 bis 7

wobei das Glas einen Brechwert von 1,57 bis 1,76 und/oder eine Abbe-Zahl von 25 bis 37 beinhaltet.

4. Glas nach einem der vorhergehenden Ansprüche folgende Anteile (in Gewichtsprozent auf Oxidbasis) an SiO₂, PbO, Na₂O und K₂O umfassend:
SiO₂ 32 bis 48 PbO 43 bis 62 Na₂O 0 bis 6 K₂O 0 bis 6 Σ(Li₂O + Na₂O + K₂O) 0,25 bis 9

wobei das Glas einen Brechwert von 1,60 bis 1,73 und/oder einem Abbe-Zahl von 27 bis 37 beinhaltet.

5. Glas nach einem der vorhergehenden Ansprüche folgende Anteile (in Gewichtsprozent auf Oxidbasis) an SiO₂, Li₂O, Na₂O und K₂O umfassend:
SiO₂ 44 bis 48 Li₂O 0,3 bis 2,0 Na₂C 0 bis 8 K₂O 0 bis 8 Σ(Li₂O + Na₂O + K₂O) 0,3 bis 12

wobei das Glas einen Brechwert von 1,60 bis 1,65 und/oder eine Abbe-Zahl von 33 bis 37 beinhaltet.

6. Glas nach einem der vorhergehenden Ansprüchen folgende Zusammensetzung umfassen:
K₂O: (Na₂O + Li₂O) ≤ 2.

7. Glas nach einem der vorhergehenden Ansprüche folgende Zusammensetzung umfassend:
Σ(Na₂O + K₂O) = 7,4 bis 25%(in Gewichtsprozent auf Oxidbasis).

8. Glas nach einem der vorhergehenden Ansprüche folgenden Anteile an Läutermittel As₂O₃ umfassend:
0,05% bis 0,25% (in Gewichtsprozent auf Oxidbasis).

9. Glas nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Glas einen PbO-Gehalt von mindestens 50% umfasst und eine Reintransmission von mindestens 0,95, gemessen bei einer Wellenlänge von 400 nm (Nanometer) und einer Probendicke von 25 mm (Millimeter) und/oder einen Anteil an Li₂O von 0,25 bis 2,0% Gewichtsprozent auf Oxidbasis) aufweist.

10. Glas nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Glas einen PbO-Gehalt von unter 50% umfasst und eine Reintransmission von mindestens 0,98, gemessen bei einer Wellenlänge von 400 nm (Nanometer) und einer Probendicke von 25 mm (Millimeter), aufweist.

11. Verfahren zum Herstellen von Gläsern, insbesondere zum Herstellen von Gläsern nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, folgende Schritte umfassend:

a) Bereitstellen einer Schmelzvorrichtung zum Glasschmelzen eines Glasgemenges, wobei die Schmelzvorrichtung eine Einrichtung zum induktiven Beheizen des Glasgemenges umfasst,

b) Einfüllen des Glasgemenges in die Schmelzvorrichtung zum Gewinnen des Glases,

wobei unter definierter Beigabe von Li₂O in das Glasgemenge, die Zusammensetzung des Gemenges derart angepasst wird, dass das Glasgemenge in einen leitfähigen induktiv beheizbaren Zustand so überführt wird, dass das gewonnene Glas einen Brechwert von 1,55 bis 1,79 und/oder eine Abbe-Zahl von 25 bis 42 aufweist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei dem Glasgemenge eine Li₂O-Menge so beigegeben wird, dass das Glas einen Li₂O- Gehalt von 0,22 bis 2,0 umfasst.

13. Optisches Glas, insbesondere eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 beinhaltend und/oder insbesondere hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüch 11 bis 12, wobei das Glas durch ein induktives Beheizen gewonnen wird und eine Reintransmission von mindestens 0,95 beinhaltet.

14. Optisches Glas nach Anspruch 13, wobei das Glas einen PbO-Gehalt von mindestens 50% umfasst.

15. Optisches Glas nach Anspruch 13, wobei das Glas einen PbO-Gehalt von unter 50% umfasst und eine Reintransmission von mindestens 0,98 beinhaltet.

16. Optisches Glas nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Glas einen Li₂O-Gehalt von 0,22 bis 2,0 umfasst.

17. Glas, insbesondere eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 beinhaltend und/oder insbesondere hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei das Glas folgende Zusammensetzung aufweist: K₂O: (Na₂O + Li₂O) ≤ 2.