KR20040007211A

KR20040007211A - 높은 굴절률을 갖는 안과용 단편

Info

Publication number: KR20040007211A
Application number: KR1020027010178A
Authority: KR
Inventors: 마리 꼼트; 파울로 마르끄
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2004-01-24

Abstract

본 발명은 중량%로 표시되는 하기 산화물로 필수적으로 이루어진 조성물을 갖는 매우 높은 굴절률(1.78 < n ≤1.83)의 유리, 다초점 교정렌즈용 단편을 제조하는데 이의 사용 및 그들의 구조물에 적어도 하나의 상기 단편을 포함하는 다초점 교정렌즈에 관한 것이다:

SiO₂20 -<27

B₂O₃5 - 11

Li₂O 2- 8

Na₂O 0- 5

K₂O 0- 5

BaO 7- 15

CaO 0- 11

La₂O₃7- 12

PbO 7- 20

TiO₂7- 14

ZrO₂0- 5

Nb₂O₅>8- 16

이면서:

Li₂O + Na₂O + K₂O> 6

BaO+CaO+La₂O₃> 27

TiO₂+Nb₂O₅+PbO>29.

Description

매우 높은 굴절률을 갖는 유리, 이를 함유하는 다초점 교정렌즈{VERY HIGH REFRACTIVE INDEX GLASSES, MULTIFOCAL CORRECTIVE LENSES CONTAINING SAME}

안과용 렌즈는 유리 내에 주 렌즈와 상기 렌즈 상에 융합된 하나 이상의 단편으로 구성된다. 상기 단편은 주 렌즈보다 더 높은 굴절률을 갖고; 이는 더 높은 교정력을 획득할 수 있다. 상기 단편은 상기 유리 전체가 주 렌즈를 구성하는 상기 유리의 연화점에 근접하도록 열처리하는 동안 주 렌즈로 일반적으로 접합된다.

따라서, 상기 단편 유리는 주 렌즈 유리의 점도에 근접한 점도 특성을 갖아야만 한다. 또한 상기 단편 유리는 열팽창 특성에 근접하여 접합 결과 매우 낮은 변형(strain) 수준을 갖아야만 한다.

상기 본 발명의 목적은 굴절율이 1.6이고 압베수(Abbe number)가 41인 Corning S.A.에 의해 제조된 안과용 렌즈에 대해 부분적으로 융합될 수 있는 1.7내지 1.83(1.78 < n ≤1.83)의 굴절률 및 하기의 물질적 특성을 갖는 유리를 얻는 것이다:

-열팽창계수: 110×10^-7K^-1(25 내지 300℃);

-연화점: 610℃;

-얼룩점: 460℃;

-연화점: 490℃.

상기 유리는 코드-명이 8008이다. 그것은 미국특허 제4,540,672호에 개시되었다.

상기 유리는 상기 코드-명 8008의 유리에 대해 융합될 수 있도록 적어도 열팽창계수가 약 90 내지 110×10^-7K^-1이고, 연화점이 570 내지 620℃ 이어야 한다.

본 발명에서 해결되어야 하는 기술적인 과제는 사실상 하기의 세목을 갖는 유리를 제공하는 것이다:

-매우 높은 굴절률: 1.78 < n ≤ 1.83;

-압베(Abbe)수 30 이상;

-열팽창계수: 90 내지 110×10^-7K^-1(25 내지 300℃);

-연화점: 570 내지 620℃;

-코드 8008의 유리와의 융합력;

-우수한 화학적 내구성(즉, 산에 대한 우수한 내성; 따라서, 상기 유리 및 상기 유리에서의 상기 렌즈에 대해 다양한 표면 처리가 가능함).

선행기술

선행기술에 따라, 1.79이상의 굴절률을 갖고 단편 유리로서 사용될 수 있는 몇몇의 유리는 이미 알려져 있다.

그러나, 상기 지시된 세목을 갖는 것의 존재는 알려져 있지 않다.

동일한 응용품에 사용되지만 낮은 굴절률: 1.70 ≤n ≤1.78을 갖는 유리는 두개의 특허 출원에서 개시되었다: 프랑스 특허 제2,762,837호 및 제2,769,618호. 상기 유리는 중량에 의한 대표 조성을 하기와 같이 갖는다.

프랑스 특허 제2,762,837호 프랑스 특허 제2,769,618호

SiO₂27 -36SiO₂29 -35

B₂O₃0 - 9B₂O₃0.5 - 5

Li₂O 1- 5Li₂O 0.5- 3

Na₂O 1- 7Na₂O 4- 8

K₂O 0- 7K₂O 0- 2

CaO 0- 7CaO 0- 5

BaO 4-13BaO 4-14

ZnO 0- 8ZnO 0- 8

La₂O₃4-15La₂O₃4-12

PbO 4-27PbO 28-40

TiO₂7-18TiO₂3- 8

ZrO₂0- 9ZrO₂0- 4

Nb₂O₅0- 8Nb₂O₅0- 5

이면서, 이면서,

Li₂O + Na₂O + K₂O 6 - 15Li₂O + Na₂O + K₂O 5.5 - 9

SiO₂+ TiO₂+ ZrO₂42 - 55

PbO + TiO₂+ ZrO₂+ Nb₂O₅29 - 40

상기 유리들은 열팽창, 연화점, 화학적 내구성 및 상기 유리 코드-명 8008과의 조화성의 관점에서 상기 나타낸 세목과 일치하지만, 이들은 얻어질 요구된 굴절률을 허용하지 않는다.

상기 선행기술의 유리들은 본 발명의 유리에 비해 각각 더 높은 실리카(silica) 함량 및 더 낮은 니오븀(niobium) 함량을 갖는다. 게다가, 상기 프랑스 특허 제2,769,618호에 따라 제조된 유리는 본 발명의 유리보다 더 높은 납 함량을 갖는다.

미국 특허 제4,351,906호는 1.745 내지 1.771의 굴절률을 갖는 광학 유리를 개시하였다. 상기 유리는 중량에 의한 조성을 하기와 같이 갖는다:

SiO₂28 -32.5

Li₂O 0 - 1

Na₂O 2 - 9

K₂O 0 - 4

PbO28.5 -34

BaO 0 -22

ZnO 0 - 4

La₂O₃0 -20

TiO₂0 - 9

ZrO₂2- 6.5

Nb₂O₅0-10

이면서,

Li₂O + Na₂O + K₂O 4-10.5

BaO + La₂O₃14-22

TiO₂+ Nb₂O₅4.5-12

TiO₂+ ZrO₂+ Nb₂O₅6-17.

상기 세목을 참조하여, 상기 유리들은 각각 매우 낮은(1.745 및 1.771) 굴절률 및 매우 높은(640℃∼700℃)의 연화점을 갖는다. 상기 유리는 유리 코드-명8008과 함께 융합될 수 없다.

따라서, 상기 세목과 일치시키기 위해, 원용액(최초 유리 조성)이 제안된다. 본 발명의 -신규한-유리는 훨씬 우수한 화학적 내구성을 갖는 매우 높은 굴절률(1.78 < n ≤1.83)을 나타내는 점에서 주목할만 하다. 상기 두가지 형태의 특성을 조합한 유리를 개발하는 것은 자명하지 않다.

본 발명의 요약

따라서, 중량%로 나타낸 하기 산화물의 조성을 갖는 신규한 유리가 제안된다:

SiO₂20 -<27

B₂O₃5 - 11

Li₂O 2- 8

Na₂O 0- 5

K₂O 0- 5

BaO 7- 15

CaO 0- 11

La₂O₃7- 12

PbO 7- 20

TiO₂7- 14

ZrO₂0- 5

Nb₂O₅>8- 16

이면서,

Li₂O + Na₂O + K₂O> 6

BaO + CaO + La₂O₃> 27

TiO₂+ Nb₂O₅+ PbO>29.

본 발명은 매우 높은 굴절률의 무기질 유리에 관한 것이며; 상기 굴절률은 1.78 이상이고 1.83 이하이다. 상기 유리는 광학 또는 안과용 유리로서 적합한 용도를 가지며, 좀 더 구체적으로 다초점 교정렌즈의 제조시 도입되는 단편을(segments) 제조하는데 적합하다. 본 발명의 유리에 상기 다초점 교정렌즈는 적어도 하나의 단편을 조합하여 본 발명의 완전체가 된다.

본 발명의 유리는 상기 특정한 양을 갖는 상기 산화물로부터 필수적으로 획득된다. 다른 산화물의 도입(하기 참조)이 확실히 배제되지는 않지만, 어떠한 경우에서, 상기 다른 산화물은 명확한 양(항상 ≤ 5중량%)으로 도입되지 않으면서 이후 요구된 특성에 명확한 영향도 미치지 않는다. 이들은 오직 조절을 위해 도입된다.

상기 부가적인 성분(Na₂O, K₂O, CaO, ZrO₂)과 관련하여, 모든 유용한 목적에 대해 여기에 상술되며, 이들이 명확한 효과를 미치는 최소의 도입량은 일반적으로 약 0.5%이다. 따라서, 본 발명의 유리는 상기 조성물을 함유할 수 없거나, 또는 만약 상기 유리가 이들을 함유해야 한다면, 일반적으로 최소량인 0.5%(중량%) 이내이다.

본 발명의 함량 내에서, 유리는 중량%로 나타낸 하기 산화물의 조성을 갖는 것이 바람직하다:

SiO₂20 - 23

B₂O₃5 - 9

Li₂O 3- 7

Na₂O 0- 5

BaO 9- 12

CaO 5- 11

La₂O₃7- 11

PbO 8- 13

TiO₂8- 12

ZrO₂2- 5

Nb₂O₅9- 15

(이면서:Li₂O + Na₂O > 6

BaO + CaO + La₂O₃> 27

TiO₂+ Nb₂O₅+ PbO > 29 ).

상기 바람직한 본 발명의 유리, 특히 높은 굴절률을 갖는 안과용 유리는 매우 우수한 화학적 내구성을 갖으며, 이는 매우 흥미롭다. 상기 조성의 범위에 속하는 모든 유리는 일반적인 검사 <<A.O.검사>> (당업계에서 알려진 검사와 유사하며,본문의 실시예 부분에서 상기됨)에서 0.2 mg/㎠ 미만으로 질량이 감소한다.

중량%로 나타낸 하기 산화물의 조성을 갖는 본 발명의 유리는 좀 더 구체적으로 바람직하다:

SiO₂21 - 23

B₂O₃6.8 - 7.8

Li₂O 5.1 - 6.1

Na₂O 0.2 - 2.2

CaO 8.7 - 9.7

BaO10.2 - 11.2

PbO 8.7 - 10.7

ZrO₂3.6 - 4.6

TiO₂8 - 10

Nb₂O₅12.4 - 13.4

La₂O₃7.8 - 8.8

(이면서:Li₂O + Na₂O > 6

BaO + CaO + La₂O₃> 27

TiO₂+ Nb₂O₅+ PbO > 29).

하기 실시예 3의 유리는 상기 구체적으로 바람직한 유리 중 하나이다. 질량에 의한 이의 조성을 하기 표 1에 나타내었다.

본 발명의 높은 굴절률 (1.78 < n ≤1.83)은 TiO₂,Nb₂O₅및 PbO의 높은 함량에 의해 주로 획득된다. 이는 상기 조성에서 상기 세가지 산화물의 합계가 29% 이상이어야 하는 이유이다. 지시된 비율 내에서 사용되는 TiO₂는 우수한 화학적 내구성을 획득할 수 있다. PbO는 유리 연화점을 더 낮출 수 있다. Nb₂O₅은 우수한 전달 및 불투명성을 획득하기 위해 많은 양으로 사용된다.

상기 BaO, CaO 및 La₂O₃는 굴절률, 및 압베수의 감소에 대해 증가가 없는 점도를 적용시키기 위해 사용된다. 이것은 상기 조성에 있어서 상기 세가지 산화물의 합계가 27% 이상이어야 하는 이유이다.

상기 지시된 비율로 사용된 상기 알칼리성 금속 산화물(Li₂O, 부가적으로 Na₂O 및 부가적으로 K₂O) 및 B₂O₃는 팽창 및 이후에 요구된 점도 특성을 획득할 수 있다. 구체적으로, Li₂O는 매우 급격히 연화점을 감소시킨다.

본 발명의 유리의 화학적 내구성은 유리의 SiO₂함량에 의존한다는 것이 관찰되었다. 이는 이 요소의 함량이 적어도 20%인 이유이다. 24% 이상의 SiO₂에서굴절률을 유지하는 것은 비교적 어렵다.

ZrO₂는 높은 굴절률의 획득에 대해 잇점을 제공하지만, 매우 높은 이것의 함량은 상기 유리의 불투명함을 매우 급속히 야기시킨다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 유리의 특성을 조정하기 위해, Al₂O₃, ZnO, MgO, 및 SrO와 같은 다른 산화물은 또한 첨가될 수 있다. 이들의 총 함량은 5중량%를 초과해서는 안된다.

바람직하다면, 표백제도 첨가될 수 있다. 또한 예를들어, 전이 금속 산화물 또는 회토류 원소와 같은 일반적인 착색 원소들을 첨가함으로써 상기 유리를 착색시키는 것이 가능하다.

또한 총량이 1중량%를 초과하지 않는 조건으로 As₂O₃또는 Sb₂O₃, 플루오르화물, 브롬화물 또는 염화물과 같은 일반적인 광택제가 첨가될 수 있다.

본 발명의 유리의 제조는 어떠한 구체적인 어려움을 야기하지 않고; 어떠한 별다른 조건 또는 기준을 요하지 않는다. 그것은 당 업자가 이룰수 있는 범위 내의 것이다.

산화물, 탄산염 및 질산염과 같은 일반적인 출발물질은 용융될 충진제의 제조를 위해 사용될 수 있다. 광학 유리의 획득을 위해 상기 도입하는 출발물질의 순도와 같은 일반적인 예방은 충분하다(명확하게 만약 광학 특성의 유리를 획득하는 것이 바람직하다면).

본 발명의 또 다른 목적에 따르면, 본 발명은 다초점 교정렌즈, 매우 높은 굴절률을 갖는 단편의 생산을 위해 상기 상술한 원조성을 갖는 유리의 용도와 관련이 있다. 한편, 본 발명의 또 다른 목적은 통상적으로 잘 알려진, 굴절률 n₁을 갖는유리의 주 유리와 상기 렌즈로 융합된 더 높은 굴절률n₂(n₁> n₂)을 갖는 유리의 적어도 하나의 단편을 포함하고; 상기 단편을 본 발명의 원유리에서 특징을 나타내는 다초점 교정렌즈이다. 본 발명의 상기 다 초점 교정렌즈는 그것의 구조에 있어서 이러한 형태의 하나의 단일 단편을 일반적으로 포함한다. 그러나, 몇몇의 상기 단편의 도입은 포함될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 유리는 하기의 특성을 갖는 유리(코드 8008)로 융합시키기 위해 가장 특징적으로 개발되었다.

- 열팽창계수 : 100 ×10^-7K^-1(25 내지 300℃)

- 연화점 : 610℃

여기서 상기된 상기 두가지 특성은 상기 융합력 및 융합 효율을 주는 주요한 특성이다.

따라서, 본 발명은 좀 더 구체적으로, 본 발명의 제2목적 내에서의 다초점 교정렌즈에 관한 것이며, 주 렌즈는 상기 유리(상기 특성들을 갖는) 내에 있고, 단편은 본 발명의 유리 내에 있다.

이하 하기 실시예 1, 2 및 3을 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만, 하기 예에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 특히 실시예 3의 유리는 좀 더 바람직한 본 발명의 유리이다.

하기 열거된 작용 방법에 따라, 본 발명의 유리는 제조되었고, 그것의 조성은 하기 표 1에 나타내었다. 상기 조성의 단위는 중량%이다.

그러한 경우에 있어서, 4,000g의 개시물질은 백금 도가니 내에서 1,250℃, 1시간 동안 용융되었다. 그 후 상기 유리는 2cm두께의 막대모양으로 만들어졌다.

60℃/h의 냉각속도로 연화가 수행되었다.

상기 작용 방법은 실험용 비늘에서 수행되었다. 본 발명의 유리는 용융과 형성의 일반적인 방법을 사용함으로써 산업상 제조될 수 있다는 것은 명백하다.

하기 표 1에서, 회득된 유리의 물리적인 특성은 명시된다. 상기 특성들의 측정은 일반적인 방법에 의해 수행되었다.

상기 측정된 굴절률은 스펙트럼 선 <<d>>에 의해 나타난다.

상기 팽창계수는 25 내지 300℃에서 측정되었다. 이것은 다수의 10^-7K^-1로 표현된다.

상기 연화점 또는 리틀톤 포인트(Littleton point)는 상기 유리의 점도가 10^6.5Pa.s. (10^7.5poises)에서의 온도이다.

상기 내구성은 안과용 응용품을 위해 일반적으로 사용된 검사인 샘플(sample)을 침수시키는 단계를 이루는 A.O.검사로 측정되었으며, 상기 샘플의 표면은 25℃가 유지된 10중량%의 염산 용액에서 10분 동안에 광택을 갖게 되었고, 상기 샘플을 회수하여 그들의 중량 감소를 측정함으로써 상기 내구성은 측정되었다. 그 다음 상기 중량의 감소는 단일체 표면으로 설명된다. 본 발명의 바람직한 분야의 상기 유리는 0.2 mg/cm²이하의 중량 감소를 갖는다.

	1	2	3
SiO₂B₂O₃Li₂ONa₂OCaOBaOPbOZrO₂TiO₂Nb₂O₅La₂O₃Li₂O + Na₂OBaO + CaO + La₂O₃TiO₂+ Nb₂O₅+ PbO	21.06.44.23.29.210.710.04.110.012.98.37.428.232.9	21.06.44.23.29.210.710.04.19.013.98.37.428.232.9	22.07.35.61.29.210.79.74.19.012.98.36.828.231.6
굴절률	1.8040	1.8018	1.7941
압베수	31.2	31.4	32.2
연화점	611℃	608℃	601℃
팽창율	104.10^-7/K	101.10^-7/K	100.7.10^-7/K
A.O.에서의 질량 감소	0.023 mg/cm²	0.017 mg/cm²	0.084 mg/cm²

Claims

적어도 1.78의 굴절률을 가지며, 중량%로 표시되는 하기 산화물로 필수적으로 이루어진 조성물을 갖는 것을 특징으로 하는 안과용 유리:

SiO₂20 -<27

B₂O₃5 - 11

Li₂O 2 - 8

Na₂O 0 - 5

K₂O 0 - 5

BaO 7 - 15

CaO 0 - 11

La₂O₃7 - 12

PbO 7 - 20

TiO₂7 - 14

ZrO₂0 - 5

Nb₂O₅>8 - 16

이면서,

Li₂O + Na₂O + K₂O> 6

BaO+CaO+La₂O₃> 27

TiO₂+Nb₂O₅+PbO>29.
제1항에 있어서, 상기 조성물은 중량%로 표시되는 산화물 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 안과용 유리:

SiO₂20 - 23

B₂O₃5 - 9

Li₂O 3 - 7

Na₂O 0 - 5

BaO 9 - 12

CaO 5 - 11

La₂O₃7 - 11

PbO 8 - 13

TiO₂8 - 12

ZrO₂2 - 5

Nb₂O₅9 - 15.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조성물은 중량%로 표시되는 산화물 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 안과용 유리:

SiO₂21 - 23

B₂O₃6.8 - 7.8

Li₂O 5.1 - 6.1

Na₂O 0.2 - 2.2

CaO 8.7 - 9.7

BaO10.2 - 11.2

PbO 8.7 - 10.7

ZrO₂3.6 - 4.6

TiO₂8 - 10

Nb₂O₅12.4 - 13.4

La₂O₃7.8 - 8.8.
제3항에 있어서, 상기 조성물은 중량%로 표시되는 산화물 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 안과용 유리:

SiO₂22

B₂O₃7.3

Li₂O 5.6

Na₂O 1.2

CaO 9.2

BaO10.7

PbO 9.7

ZrO₂4.1

TiO₂9.0

Nb₂O₅12.9

La₂O₃8.3.
90×10^-7/°K 내지 110×10^-7/°K의 열팽창계수, 570∼620℃의 연화점, 1.78∼1.83의 굴절률 및 제1항에 따른 조성물을 갖는 것을 특징으로 하는 다초점 안과용 렌즈용 단편.
제5항에 있어서, 상기 조성물이 하기의 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 단편:

SiO₂20 - 23

B₂O₃5 - 9

Li₂O 3- 7

Na₂O 0- 5

BaO 9- 12

CaO 5- 11

La₂O₃7- 11

PbO 8- 13

TiO₂8- 12

ZrO₂2- 5

Nb₂O₅9- 15.
제5항에 있어서, 상기 조성물이 하기의 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 단편:

SiO₂21 - 23

B₂O₃6.8 - 7.8

Li₂O 5.1 - 6.1

Na₂O 0.2 - 2.2

CaO 8.7 - 9.7

BaO10.2 - 11.2

PbO 8.7 - 10.7

ZrO₂3.6 - 4.6

TiO₂8 - 10

Nb₂O₅12.4 - 13.4

La₂O₃7.8 - 8.8.
제5항에 있어서, 상기 조성물이 하기의 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 단편:

SiO₂22

B₂O₃7.3

Li₂O 5.6

Na₂O 1.2

CaO 9.2

BaO10.7

PbO 9.7

ZrO₂4.1

TiO₂9.0

Nb₂O₅12.9

La₂O₃8.3.
주 렌즈 및 이에 봉인된 제5항에 따른 단편을 포함하는 것을 특징으로 하는 다초점 렌즈.
제9항에 있어서, 상기 단편은 하기의 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 다초점 렌즈:

SiO₂20 - 23

B₂O₃5 - 9

Li₂O 3 - 7

Na₂O 0 - 5

BaO 9 - 12

CaO 5 - 11

La₂O₃7 - 11

PbO 8 - 13

TiO₂8 - 12

ZrO₂2 - 5

Nb₂O₅9 - 15.
제9항에 있어서, 상기 단편은 하기의 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 다초점 렌즈:

SiO₂21 - 23

B₂O₃6.8 - 7.8

Li₂O 5.1 - 6.1

Na₂O 0.2 - 2.2

CaO 8.7 - 9.7

BaO10.2 - 11.2

PbO 8.7 - 10.7

ZrO₂3.6 - 4.6

TiO₂8 - 10

Nb₂O₅12.4 - 13.4

La₂O₃7.8- 8.8.
제9항에 있어서, 상기 단편은 하기의 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 다초점 렌즈:

SiO₂22

B₂O₃7.3

Li₂O 5.6

Na₂O 1.2

CaO 9.2

BaO10.7

PbO 9.7

ZrO₂4.1

TiO₂9.0

Nb₂O₅12.9

La₂O₃8.3.
제9항에 있어서, 상기 주 렌즈는 약 100의 열팽창계수 및 약 610℃의 연화점을 갖는 것을 특징으로 하는 다초점 렌즈.