DE936472C - Optisches Glas - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung sind optische Krongläser mittelhoher Brechkraft und sehr geringer Dispersion. Die erfindungsgemäßen Krongläser bestehen aus mindestens einem Methaphosphat der Erdalkalimetalle und mindestens einem Oxyd der Elemente der 2. und 3. Gruppe des Periodischen Systems und/oder mindestens einem Orthophosphat der Erdalkalimetalle. Dabei soll das Radium von den-Erdalkalimetallen ausgenommen sein.

Es ist seit langem bekannt, daß einzelne oder mehrere Metaphosphate der Erdalkalimetalle allein schon glasbildend sind und zu leichten Krongläsern führen. Diese Metaphosphatschmelzen sind mit verschiedenen Nachteilen verknüpft. Erstens ist der Brechungsindex der einzelnen Metaphosphate im allgemeinen verhältnismäßig sehr niedrig. Zweitens sind die Metaphosphate sehr zähflüssig, so' daß es nur schwer gelingt, schlierenfreies Glas herzustellen. Man hat daher schon vorgeschlagen, Metaphosphate mit einem geringen Überschuß von Oxyden der gleichen Elemente oder mit Metasilicaten bzw. Metaboraten dieser Elemente zu erschmelzen. Von dem Erschmelzen der einzelnen Metaphosphate zu Krongläsern hat man bereits seit Jahren Abstand genommen.

Es hat sich nun gezeigt, daß bei Verwendung mindestens eines Metaphosphates und mindestens eines Oxyds und/oder mindestens eines Orthophosphates der Elemente der 2. und 3. Gruppe des Periodischen Systems die Schmelzen nicht nur dünnflüssig werden, so daß es verhältnismäßig leicht möglich ist, schlierenfreies Material zu erzeugen, sondern daß auch der Brechungsindex ohne Verschlechterung der Dispersion wesentlich gehoben werden kann.

Der Anteil an Metaphosphates der Erdalkalimetalle soll mindestens 20 Gewichtsprozent betragen und im allgemeinen 50 Gewichtsprozent nicht überschreiten, während der Anteil an Oxyden der Elemente der 2. und 3. Gruppe des Periodischen Systems und/oder Orthophosphaten der Erdalkalimetalle mindestens 9 Gewichtsprozent und höchstens 80 Gewichtsprozent betragen soll. Als besonders günstig hat sich als Glasbildner das Magnesiummetaphosphat erwiesen. Als Orthophosphate sind die Phosphate von Strontium und Barium, aber auch die Orthophosphate von Lanthan und Indium sowie Bor sehr geeignet.

Die erfindungsgemäßen Krongläser sind farblos, sofern man von sauberen Rohstoffen ausgeht. Sie sind bezüglich ihrer Löslichkeit gegen Wasser und ihrer Angreifbarkeit durch die Atmosphäre als stabil zu bezeichnen. Durch die günstige Lage der «d-Werte, durchschnittlich zwischen 1,57 und 1,61 bei einer Dispersion von ν zwischen 70 und 64, bilden sie eine ap wertvolle Ergänzung an optischen Werkstoffen. Die Gläser sind im übrigen preßbar nach den üblichen Methoden und entglasen auch bei langen Tempern nicht. Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in den angegebenen Ausführungsbeispielen angeführt und sollen in ihnen näher erläutert werden. In Tabelle 1 sind fünf Schmelzen aus Magnesiummetaphosphat und Bariumorthophosphat gezeigt. Durch die Zugabe von Bariumorthophosphat, das selbst nicht glasbildend ist, wird der Brechungsindex der Gläser wesentlich heraufgesetzt, so daß man bei hohem Gehalt von Bariumorthophosphat schon zu relativ schweren Krongläsern bei günstiger Dispersion gelangt. Zur Verbesserung der Dispersion ist in Tabelle 2 noch Borsäure zugesetzt. Bei geringem Absinken des Brechungsindex erhält man ausgezeichnete Dispersionsverhältnisse. Eine wesentliche Erweiterung zeigt die Tabelle 3. Hier werden Magnesiummetaphosphat, Bariumorthophosphat, Borsäure und in nicht unerheblichen Mengen auch Bariumoxyd verwendet. Der wo-Wert steigt bis rund 1,6 bei einem j>-Wert von rund 66.

Außerordentlich stabile Krongläser erhält man, wenn man statt Borsäure Borphosphorsäure zusetzt. Dies ist in Tabelle 4 gezeigt.

In den Krongläsern in Tabelle 5 werden Oxyde der 3. Gruppe des periodischen Systems, und zwar hier ■ Lanthanoxyd, in geringen Mengen zugesetzt.

In der Tabelle 6 werden statt Borsäure und anderer Oxyde Phosphate, und zwar Lanthanphosphat bzw. Indiumphosphat, verwendet.

In Tabelle 7 werden Krongläser gezeigt, die auf Strontiumorthophosphat und Magnesiummetaphosphat aufgebaut sind. Es hat sich gezeigt, daß in Gegenwart von Strontiumorthophosphat die Dispersion bei verhältnismäßig hohen Brechungsindices besonders gut wird. Schon das erste Glas, dem noch erhebliche Mengen von Bariumoxyd zugegeben sind, zeigt einen «D-Wert von 1,60 bei einem j>-Wert von rund 67. Zur Verbesserung des Schmelzflusses ist bei weiteren Schmelzansätzen Lithiumcarbonat als Zusatz verwendet worden, das den Brechungsindex nicht wesentlich beeinflußt. Durch die Schmelzführung wird dafür gesorgt, daß das Lithiumcarbonat quantitativ in Lithiumoxyd umgesetzt wird. Zuletzt werden zwei Schmelzen gezeigt, bei denen Magnesiummetaphosphat, Strontiumorthophosphat und Borphosphorsäure Verwendung gefunden haben.

Iil der Tabelle 8 werden Krongläser gezeigt, die neben Magnesiummetaphosphat zwei Orthophosphate der Erdalkalimetalle und ferner als weiteren Zusatz kleine Mengen von Lanthanoxyd enthalten.

In der Tabelle 9 werden Krongläser gezeigt, die neben Magnesiummetaphosphat und Strontiumorthophosphat geringe Zusätze von Lanthanoxyd und Lithiumoxyd enthalten, wofür die bereits obenerwähnten Bedingungen gelten.

Die Phosphatgläser können im Quarztiegel erschmolzen werden. Sie nehmen nur sehr kleine Mengen der Kieselsäure auf. Besser ist es, die Gläser in Platintiegeln zu erschmelzen. Da ohne Phosphorsäure-Überschuß gearbeitet wird, ist das Arbeiten mit Platintiegeln unbedenklich und hat, jedenfalls während der gesamten Versuchsdauer, zu keinen Schwierigkeiten geführt. Selbstverständlich können den Gläsern die üblichen Mittel zur Verbesserung der chemischen Widerstandsfähigkeit oder zur Stabilisierung gegen Auskristallisation beigegeben werden, wie kleine Mengen von SiO₂, Al₂O₃, BeO.

Tabelle 1

Schmelze	Mg(PO3)2	Ba3(PO1)U	60	ΛΛ —	V
Nr.	in Gewichtsprozent	66,6		66,0
R 52	40	71,4	1,5850	66,7
R 53	- 33,4	75	i,593O	64,7
R54	28,6	80	1,6005	64,4
R 55	25	1,6053	64,2
W298/R56	20	1,6118

Tabelle 2

Schmelze
Nr.

R 144
R 151
W 325/
R158

Mg(PO₃), |Ba₃(PO₄)_a| B₂O₃ in Gewichtsprozent

45,5
41,7

38,4

45,5

38,4
Tabelle 3

16,6 23,2

1,5751 1,5770

1,5690

67,0 69,1

68,0

Schmelze Nr.

W 317/
R 152

R153
R154

Mg(PO3) 2	38,5	Ba3(PO4),	B2O3	15,3	BaO	1,5811
in<	35,7	Gewichtsprozent	14,3		1,5928
33,3	38,5	13,3	7.7	1,6010
35,7	14,3
33,3	20,1

68,3 66,0 65,8

Tabelle 4

Schmelze
Nr.

R 17.9
R 178

Mg(PO₃), |Ba₃(PO₄)₂| BPO₄ in Gewichtsprozent

41,6
45,4

41,6
45,4

16,8 9-2

67,5 67,0

	Mg(PO3)2 in Ge	Tabelle	La2O3 ;nt	nD	V
Schmelze Nr.	32,9 32,2 31,3	Ba3(PO4J2 wichtsprozi	3,3 6,2	1,5974 1,6046 1,6103	65,2 65,0 63,2
tO VO tv OO OO OO PiPiPi	65,8 64,5 62,5

Tabelle 6

Schm.	Mg(PO3),	Ba3(PO4),	LaPO4	27,2	67,5	5,3	InPO4	1,6101	V
Nr.	in Gewichtsprozent	31,2	62,5	6,3		1,6022	62,7
R 60	29,4	58,9	ii,7	_	1,6050	64,2
R 61	31,4	63,0	—	.—- .	1,5965	63,6
R 62	29,8	59,5	—	—	1,5982	66,2
R 65	5,6		63,4
R 66	10,7

Tabelle 7

Schmelze	Mg(PO3),	Sr3(PO4J2	B2O3	BaO	28,6	Li2O	BPO4	TlD	V
Nr.			in Gewichtsprozent	35,0			I,6O33	66,8
R115	28,6	28,6	14,2	—			I,6ll6	62,8
R 116	26,0	26,0	13,0	—	—	—	1,5789	67,9
R 169	44.7	44,7	8,9	•—■	i,7	—	i,5792	67,4
R 170	43,8	43,8	8,8	—	3,6	—	i,5785	69,7
R 112	38,0	38,0	18,9	—	5,i	—	i,58i5	67,4
R 171	43,i	43,i	8,4	ii,5	5,4	—	1,5819	67,3
R 117	36,1	36,1	17,9	6,0	9,9	—	1,5877	68,7
R 110	34,4	34,4	17,3	23,8	2,4	—	1,5843	66,7
Rhi	35,7	35,7	17,9	—	4,7	—	1,6020	66,3
R 130	26,8	26,8	17,8	—	4,8	—	i,5697	68,0
R 177	40,0	40,0	—	—	20	i,57o8	68,0
R 176	44,5	44,5	—	—	II

TabeUe 8

Schmelze	Mg(PO3),	Sr3(PO4),	Ba3(PO4J2	20,0	La2O3	flj)	V
Nr.		in Gewichtsprozent	33,3		1,5846	68,3
R 89	40,0	40,0	19,8		1,5934	67,3
R 90	33,4	33,3	19,5	—	i,5874	65,6
R 91	. 39,6	39.6	33,o	1,0	1,5902	64,5
R 92	39,0	39.°	32,5	2,5	i,5973	63,7
R 94	33,o	33.0	3i,7	1,0	1,6007	65,2
R 95	32,5	32,5	2,5	1,6047	64,8
R 96	31,7	3i,7	4,9

	Mg(PO3),	Sr3(PO4), in Gewicli	Tabelle 9	Li2O	Cn cn Cn VO COVt Φ OJ H Os OO OO	V
Schmelze Nr.	49,i 46,8 44,3	49.I 46,8 44,3	La2O3 tsprozent	to to Tt- 0" 0" o~		70,3 - 68,6 67,8
R 82 R 83 R 84		1,3 5,9 11,0

Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Optisches Glas, dadurch gekennzeichnet, daß es zu mindestens 20 Gewichtsprozent aus mindestens einem Metaphosphat der Erdalkalimetalle sowie zu mindestens 9 Gewichtsprozent aus mindestens einem Oxyd der Elemente der 2. und 3. Gruppe des Periodischen Systems und/oder mindestens einem Orthophosphat der Erdalkalimetalle besteht.
2. 2. Optisches Glas nach Anspruch 1, dadurch
   gekennzeichnet, daß es zu mindestens 20 und
   höchstens 50 Gewichtsprozent aus mindestens 120 einem Metaphosphat der Erdalkalimetalle und zu
   mindestens 40 und höchstens 80 Gewichtsprozent
   aus mindestens einem Oxyd der Elemente der 2.
   und 3. Gruppe des Periodischen Systems und/oder
   mindestens einem Orthophosphat der Erdalkali- 125 metalle besteht.
3. 3· Optisches Glas nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Magnesiummetaphosphat und Bariumorthophosphat besteht.
4. 4. Optisches Glas nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Magnesiummetaphosphat, Bariumorthophosphat und Borsäure besteht.
5. 5. Optisches Glas nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Bariumoxyd enthält.
6. 6. Optisches Glas nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Bororthophosphat enthält.
7. 7. Optisches Glas nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Lanthanoxyd enthält.
8. 8. Optisches Glas nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Lanthan- und Indiumorthophosphat enthält.
9. 9. Optisches Glas nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Magnesiummetaphosphat, Strontium- und Bororthophosphat sowie Borsäure, Bariumoxyd und Lithiumoxyd besteht.
10. 10. Optisches Glas nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Strontiumorthophosphat enthält.
11. 11. Optisches Glas nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Magnesiummetaphosphat, Strontiumorthophosphat, Lanthanoxyd und Lithiumoxyd besteht.
12. 12. Optisches Glas nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch'gekennzeichnet, daß es an sich bekannte Zusätze zur Verbesserung der chemischen Widerstandsfähigkeit, zur Stabilisierung und zur Entfärbung enthält.

    '

    Angezogene Druckschriften:

    Deutsche Patentschriften Nr. 633 26g, 634 698, 634699;
    schweizerische Patentschrift Nr. 251 842.