ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО Российский патент 1995 года по МПК C03C3/78 

Изобретение относится к производству стекла, конкретно к составам легких оптических стекол с оптическими постоянными флинтов и тяжелых флинтов (n_e= 1,6-1,7, ν_е=38-30), пригодных как для изготовления больших оптических деталей, применяемых в космических аппаратах, так и для очковой оптики.

Известно оптическое стекло [1] содержащее (в мас.): SiO₂ 44-55, TiO₂ 16-27, К₂О и/или Na₂O 20-30, Y₂O₃ 2-5, As₂O₃ и/или CеО₂ 0,5-1,0, мольное отношение (К₂О + Na₂O): TiO₂= 1-1,2, показатель преломления стекла лежит в пределах 1,58-1,66, коэффициент дисперсии ν_е=42-32, плотность d=2,68-2,78 г/см³. Однако, применение оксида иттрия (рассеянного элемента) ограничивает массовое использование стекла для очковой оптики.

Ближайшим по составу компонентов и техническим характеристикам к предлагаемому стеклу является легкое стекло для очковых линз [2] включающее (в мас.): SiO₂ 47-70 Li₂O 6,5-21 К₂О 2-30 Na₂O 0-30 Σ R₂O 21-50 TiO₂ 9,5-30 СаО 0-20
Показатель преломления стекла n_e=1,58-1,66, коэффициент дисперсии ν_е= 47-34, плотность d= 2,57-2,69 г/см³. Вследствие использования оксида лития стекло cклонно к кристаллизации, а общее большое содержание щелочных оксидов (мольное отношение R₂O: TiO₂= 1,26-3,4) делает его недостаточно химически стойким.

Задачей изобретения является создание легкого и технологичного бессвинцового оптического стекла с оптическими показателями тяжелых флинтов, в частности марок ТФ-1, ТФ-2 (ne=1,65-1,67, ν_е=34-30) пригодного для очковой оптики с комфортными потребительскими качествами.

Эта задача решается тем, что в известное оптическое стекло, включающее SiO₂, K₂O, Na₂O, TiO₂, CaO, дополнительно вводят Sb₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас. SiO₂ 43-50 K₂O 5-15 Na₂O 5-15 TiO₂ 20-30 CaO 2-10 Sb₂O₃ 0,5-5.

причем К₂О+Na₂O 20-24 и мольное отношение (К₂О+Na₂O):TiO₂=0,75-1,0.

Стекло может содержать по крайней мере один компонент из группы СеО₂, As₂O₃ в количестве 0,3-0,5 мас. компонент из группы ВаО, ZrO₂, Nb₂O₅ в количестве 2-5 мас.

Конкретные составы стекла и основные физико-химические и оптические свойства приведены в таблице. В качестве сырьевых материалов использовали кварцевую муку, поташ, кальцинированную соду, мел, оксиды титана циркония, ниобия, сурьмы, азотно-кислый барий, применяемые для массового производства.

Стекло варили в платиновом тигле емкостью 0,1-2 л. Температура варки 1400^оС, продолжительность варки 12-14 ч, осветления 5 ч, мешки 5 ч, (2 ч 120 об/мин, и 3 ч 40 об/мин). После отлива при t=1080^оС заготовки отжигали при температуре 570^оС.

Стекла практически не кристаллизуются в течение 6-24 ч (I-II степень кристаллизации), а по химической стойкости относятся к I-II гидролитическому классу. Показатель преломления равен 1,64-1,67, коэффициент дисперсии 37-30, плотность 2,73-2,8 г/см³.

Использование: для изготовления больших оптических деталей, применяемых в космических аппаратах, и очковых линз. Сущность изобретения: оптическое стекло содержит, мас. оксид кремния 43 - 50 БФ SiO₂ оксид калия 5 15 БФ K₂O оксид натрия 5 15 БФ Na₂O оксид титана 20 30 БФ TiO₂ оксид кальция 2 10 БФ CaO оксид сурьмы 0,5 5 БФ Sb₂O₃, причем K₂O+Na₂O = 20-24, а молярное соотношение K₂O+Na₂O/TiO₂= 0,75-1. Стекло может содержать по крайней мере один компонент из группы оксид церия, оксид мышьяка, БФ CeO₂, Al₂O₃ в количестве 0,3 0,5 и один компонент из группы оксид бария, оксид циркония, оксид ниобия, БФ ZrO₂ Nb₂O₅ в количестве 2 5 мас. Показатель преломления стекла равен 1,64 1,67, коэффициент дисперсии 37 30, плотность 2,73-2,8 г/см³. 2 з. п. ф-лы.

1. ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО, включающее SiO₂, K₂O, Na₂O, TiO₂, CaO, отличающееся тем, что дополнительно содержит Sb₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.

SiO₂ 43 50
K₂O 5 15
Na₂O 5 15
TiO₂ 20 30
CaO 2 10
Sb₂O₃ 0,5 5
причем K₂O + Na₂O 20 24, а молярное соотношение (K₂O + Na₂O) TiO₂ 0,75 1,0.