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株式会社オハラ
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化学的性質
 
 

優れた光学的性質を得るために含有される成分によって、光学ガラスの中には化学的耐久性があまり強くない硝種もあります。それらのガラスは、加工過程や保存の間に研磨液や大気中の水蒸気、炭酸ガスなどによってガラス表面にクモリや干渉膜が生じることがあります。これらは"白ヤケ""青ヤケ"と呼ばれています。
このような現象は、ガラスの表面状態とその周囲の環境条件によって微妙に変化し、しかも、いろいろな様相を呈します。したがって、光学ガラスの耐久性については、ひとつの試験方法による結果のみによらず、いろいろな条件下での試験結果を総合して判断する必要があります。

このコンテンツでは、粉末法による耐水性及び耐酸性試験ならびに表面法耐候性の各試験に加え、ISO-8424及びISO-9689に準ずる耐酸性及び耐洗剤性を試験項目として収録しました。

 

粉末法耐水性*〔RW(P)〕及び粉末法耐酸性*〔RA(P)〕

粒度425〜600μm に破砕されたガラスを比重グラムとり、白金篭の中に入れ、それを試薬の入った石英ガラス製丸底フラスコに入れて、沸騰水浴中で60分間処理し、処理後粉末ガラスの質量減(wt%)を算出して、表−1及び表−2の級によって分類表示してあります。なお、試薬は耐水性〔RW(P)〕のときは純水(pH6.5〜7.5)、耐酸性〔RA(P)〕のときは0.01N硝酸水溶液を使用しております。


表1 耐水性
123456
減量率wt% <0.05 ≧0.05
<0.10
≧0.10
<0.25
≧0.25
<0.60
≧0.60
<1.10
≧1.10
 
表2 耐酸性
123456
減量率wt% <0.20 ≧0.20
<0.35
≧0.35
<0.65
≧0.65
<1.20
≧1.20
<2.20
≧2.20
 

表面法耐候性〔W(S)〕

新鮮な研磨面を持つ試料を60℃相対湿度95%の恒温恒湿槽の中で24時間さらした後、50倍の顕微鏡で研磨面を観察し、ヤケの程度のひどい硝種は、改めて新しい試料について6時間の試験を行った後、同様の観察を行い表3の級によって分類表示してあります。


表3
判定基準
1 24時間試験した試料を照度1500ルックスで観察した時に全くヤケが認められないもの
2 24時間試験した試料を照度100ルックスで観察した時にヤケが認められず1500ルックスで認められるもの
3 24時間試験した試料を照度100ルックスで観察した時にヤケが認められるもの
4 6時間試験した試料を照度100ルックスで観察した時にヤケが認められるもの
 

ISO試験法

1. 耐酸性***(SR)

定められた条件で6面を研磨した30×30×2mmのガラス試料を、それぞれ、25℃の温度で、pH0.3の硝酸溶液またはpH4.6の酢酸緩衝液中に白金線を用いて吊し入れ、定められた時間(10分、100分、16時間、100時間)処理します。処理後、試料の質量減少を秤量し、次の式を用いて厚さ0.1μm のガラス層を侵食するのに要した時間(h)を計算します。


t0.1=(te・d・S)/{(m1-m2)・100}

t0.1 : 0.1μm の侵食に要した時間(h)
te : 処理時間(h)
d : 比重
S : 試料の表面積(cm2)
m1,m2:処理前後の試料質量(mg)

この計算には、1試料当たりの質量減少が1mg以上となる最低の試験条件によって得られたときの値を用います。ただし、100時間の処理によっても質量減少が1mgを超えない場合は、このときの値を用いて計算します。処理液のpHと0.1μmのガラス層を侵食するのに要した時間(h)から表4に従って耐酸性のクラスSRを決定します。


表4
耐酸性クラスSR12345515253
侵食液のpH0.30.30.30.30.34.64.64.64.6
0.1μmの侵食に
要した時間(h)
>100 ≦100
≧10
<10
≧1
<1
≧0.1
<0.1 >10 ≦10
≧1
<1
≧0.1
<0.1

さらに、処理直後の試料表面を観察し、処理によって生じた研磨面の変化を表5の分類に従って細別して細別番号をつけます。

表5
細別番号表面の変化
.0変化なし
.1きれい、だが不規則な表面(波うち、へこみ)
.2干渉色(僅かな選択的溶出)
.3固着した白い層(より強い選択的溶出)
.4崩れやすい沈着物(表面クラスト)
 

2. 耐洗剤性***(PR)

定められた条件で6面を研磨した30×30×2mmのガラス試料を、50℃に加熱した0.01mol/lの濃度の精製トリポリリン酸ナトリウム水溶液中に白金線を用いて吊し入れ、定められた時間(15分、1時間、4時間、16時間)処理します。処理後、試料の質量減少を秤量し、前節の耐酸性(SR)で用いた式によって厚さ0.1μm のガラス層を侵食するのに要した時間を計算します。ただし、この場合、時間の単位は分(min)とします。この計算には、原則として、1試料当たりの質量減少が1mg以上となる最低の試験条件によって得られたときの値を用います。0.1μm のガラス層を侵食するのに要した時間から表6に従って耐洗剤性のクラスPRを決定します。


表6
耐洗剤性クラスPR1234
0.1μm の侵食に
要した時間(min)
>240 ≦240
≧ 60
<60
≧15
<15

次に、処理直後の試料表面を観察し、処理によって生じた研磨面の変化を、前節の耐酸性(SR)で用いた表5の分類に従って細別して細別番号をつけます。例えば、0.1μm の侵食に120分を要し、侵食後、試料の表面に変化を認めない光学ガラスに対してはPR2.0と表示します。

 
* 日本光学硝子工業会制定の測定方法によったものです。
** ASTMに規定された試験方法によったものです。
***ISO(国際標準化機構)に規定された試験方法によったものです。

 
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