在精密模制加工中使用无铅含磷酸盐玻璃制造技术

本发明专利技术涉及在精密模制加工中使用无铅且含磷酸盐玻璃，优选是有色和滤光玻璃，所述玻璃吸收红外区（ＩＲ－ｒｅｇｉｏｎ）中的光。所述玻璃中的氟含量优选较低。有利地，可在不需要修整的情况下生产出这样的光学组件，诸如用于数码相机的镜头。通过根据本发明专利技术的使用，还可生产出其它可直接用于相应技术目的的光学组件。对于有利的使用而言，通过精密模制生产出来的所述光学组件可用于成像、投影、电讯、光学通信工程和激光技术领域。

Lead free phosphate glass is used in precision molding

The present invention relates to the use of lead-free and phosphate glass in precision molding processes, preferably colored and filter glass, in which the light in the glass absorbing infrared region (IR region) is used. The fluorine content in the glass is preferably low. Advantageously, such optical components can be produced without the need for trimming, such as lenses for a digital camera. By the use of the present invention, other optical components that can be directly used for the corresponding technical purposes can be produced. For advantageous applications, the optical components produced by precision molding can be used in imaging, projection, telecommunications, optical communications, engineering, and laser technology.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在精密模制加工中使用无铅含磷酸盐玻璃，优选是有色和滤光玻璃，所述玻璃吸收红外区(IR区)中的光。有利地，可不需要修整而生产出这样的光学组件，(诸如)数码相机的镜头。通过根据本专利技术的使用，还可生产出其它光学组件，其可直接用于相应的工艺目的。对于有利的使用而言，由精密模制而生产出来的光学组件可用于成像、投影、通讯、光学通信工程和激光

技术介绍
近年来，市场上在光学和光电子技术(成像、投影、通讯、光学通信工程和激光技术应用领域)方面的日趋倾向于小型化。这些暗示着最终产品变得越来越小，且这自然需要使这些最终产品的单个组件和组分不断小型化。对于光学玻璃的制造商而言，这种发展是和尽管最终产品的批次渐增但毛坯玻璃需求量却显著降低的情况联系在一起的。同时，因为在由成批和/或成块玻璃生产这些较小的组件期间，废弃物基于所生产的产品的百分比非常之高且加工这些极小的部件比加工较大的组件需要更多的力气，所以对于玻璃制造商来说，还存在来自制品公司日渐增长的定价压力。取代迄今为止常规的从用于制造光学组件的成批或成块玻璃移除玻璃部分的做法，所以最近的制造方法变得更加重要，其中直接在玻璃熔化“预成形”后，获得各自的诸如滴型料的粒状物或获得各自几乎具有最终几何形状的球状物。举例而言，制品公司日渐需要几乎具有最终几何形状的粒状物(所谓的“精密滴型料”)来用于重新模制。通常，“精密滴型料”优选完全是已半自由或自由成形的后火抛光玻璃部分，其已被分成若干份且具有接近光学组分的最终形状的几何形状。有利地，可通过所谓的精密模制(还称作“精密压制”)将这些精密滴型料转化成诸如镜头、非球面镜等的光学元件。然后，不再需要通过(例如)表面抛光而进一步加工几何模型或表面。通过这种方法，发现一种灵活的方式，其通过短暂的装配时期而处理小的玻璃熔化量(用于大批的小份材料)。由于相对少的各自循环的批次和通常较小的几何形状，由本方法添加的价值却不是来自材料本身的价值。因而，可省略产品不得不使模制品处于“备用于系统中”(即，昂贵的修整，冷却和/或冷加工)的状态。对于这种压制方法而言，因为需要较高的几何形状精确度，所以不得不使用具有高级别且因而是昂贵模制材料的精密工具。如此，所生产的产品和/或材料的收益率就很受这些模具的有用的工作寿命的影响。使模具有用的工作寿命长久的一个非常重要的因素是使操作温度尽可能低，然而，该温度只能降到一个值，使得待压制的材料的粘度仍足以用于压制加工。因此在加工温度和待加工的玻璃的转化温度Tg与这样的压制加工的收益率之间具有一个直接的因果联系玻璃的转化温度越低，模具的有用的工作寿命和该方法的收益率越高。这种联系导致需要所谓的“低Tg玻璃”、具有低熔化和转化点的玻璃，即粘度足以在尽可能低的温度下用于加工的玻璃。另外，需要使用用于精密模制的玻璃，其具有吸收红外区中的光的特性且另外不含铅。作为其它需要，从熔化的加工工程角度来看，已报导近来日渐需要“短时(short)”的玻璃，所述玻璃的粘度在特定粘度范围内的温度变化过程中具有相对小的变化。在熔化过程中，这种行为具有优势可减少热模制次数(即，合模次数)。如此，一方面增加了生产量，即减少了循环时间。如此，另一方面，如上所述，还照顾到了模具材料，其在总的生产成本方面具有积极效应。这种“短时”玻璃还具有其它优势在与各自的较长时间的玻璃相比而具有较快冷却的过程中，还可加工较趋向结晶的玻璃。应避免先前形成晶核，其会在随后的二级热模制步骤中产生问题。另外，还需要除了具有所提到的和所需要的光学特性之外，可由尽可能便宜且具有抗化学性的组件来制备玻璃。实际上，在先前技术中，通过压制方法也可加工具有类似光学状态的玻璃，然而，这些玻璃所含的磷酸盐的重量比低于50％(参阅JP-1-126-8927-A)。较低的磷酸盐含量导致需要添加其它任何更昂贵的和任何不需要的组分来允许在精密模制加工过程中使用所述玻璃。
技术实现思路
本专利技术的一个目标是提供玻璃，特别提供有色玻璃和滤光玻璃，其具有较高的磷酸盐比例，但同时不含铅且适用于精密模制。应能够以简单的方式来熔化并加工所述玻璃且它们应具有充分的结晶稳定性。应能够通过满足精度等方面要求的所述精密模制来获得光学组件，其组分可直接用于所需的技术使用，而不需要作进一步修整。所以(例如)需要通过简单的和便宜的精密模制加工来制备光学有色和滤光玻璃的镜头，所述镜头可直接用作(例如)数码相机中的镜头。惊奇地发现，具有较高的磷酸盐比例，同时不含铅且可进一步吸收红外区中的光的光学有色和滤光玻璃适用于精密模制。根据本专利技术而使用的玻璃中的磷酸盐的重量比至少为50％，重量比优选高于55％，重量比更佳高于60％，且重量比可高达65％、70％、75％或77％。根据本专利技术而使用的玻璃的特征在于良好的可熔性和可加工性，归因于加工和未加工材料的减少的成本而降低了生产成本，以及良好的环境兼容性。如上文所述，在精密模制加工中使用这些玻璃来获得光学组件和元件(诸如镜头、非球面镜、结构化光学元件)实现了优良成果。可省略产品使压制处于“备用于系统中”(即，昂贵的修整、冷却和/或冷加工)的状态。在这种压制方法中使用根据本专利技术的所述玻璃有利地允许较低的操作温度。关于光学元件的生产成本，这是一个本质性的因素，因为由于需要较高的几何形状精确性，所以不得不使用具有高级别且因而是昂贵模制材料的精密工具来用于所述方法。因而，所制备的产品和/或此材料的收益率很受所述模具的有用的工作寿命的影响。然而，使模具有用的工作寿命长久的一个非常重要的因素是(如上文所提到的)使操作温度尽可能低，特别是在使用根据本专利技术的各自有色和滤光玻璃的过程中可使温度保持较低。这里所关注的是，压制方法期间的温度仅可降到这样的一个温度待压制的材料的粘度仍足以用于压制方法。在使用所述玻璃的过程中，归因于所述玻璃的较低的转化温度(参阅图3)，可延长模具的有用的工作寿命。因而，根据本专利技术的使用导致一种经济的方法。有利地，使用根据本专利技术的各自的玻璃允许在压制之前或之后，这些有色和滤光玻璃的透射与可从图2中看到的透射一样。根据本专利技术可使用的玻璃的基本的玻璃系统是碱性磷酸盐系统，其实质上具有预期特性的良好碱性。附图说明图1显示加工图。图2显示压制之前和之后的净透射曲线。从图2可看出，精密模制不影响玻璃的透射行为。图3显示玻璃的实例和它们的特性，其优选根据本专利技术而使用。具体实施例方式所述玻璃的P2O5各自的磷酸盐的重量比至少为50％，重量比优选至少为55％，重量比更佳至少为60％，重量比更佳至少为65％，重量比特佳至少为70％且重量比尤其佳至少为75％，且因为它是良好熔化的低Tg玻璃。磷酸盐的重量比最大为77％。所述玻璃的Al2O3的重量比至少为1％，重量比优选至少为2％，重量比特佳至少为3％。Al2O3的重量比被限制在最大15％，重量比优选最大13％，重量比特佳最大10％。不应该超过所给定的重量比上限15％，因为不这样的话，将会由于Al2O3的成网特性而失去粘度在107.6到1013dPas范围中的玻璃的“短时性”。但另一方面，最小1％的Al2O3的重量比应该是下限，因为不这样的话，玻璃的抗化学性(抗酸性)会明显减退。总和∑P2O5+Al2O3的重量比至少为65本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无铅玻璃用于通过精密模制生产光学组件的用途，所述玻璃包含至少５０％重量比的磷酸盐（Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］），且所述玻璃吸收红外区中的光。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙莫妮卡里特尔，克里斯托弗克莱因，克里斯蒂安申克，弗兰克托马斯伦特斯，彼得拉奥克特克吕梅尔，赖纳雅舍克，斯特芬赖歇尔，
申请(专利权)人：史考特公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]