CN101549955A - 双焦子片光学玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明为双焦子片光学玻璃。属于光学玻璃技术领域。主要是解决现有双焦光学校正型镜片膨胀系数大、耐水性和耐磨性能不好的问题。本发明的特征是玻璃按重量百分比含量含有：SiO2：20～50％；B2O3：2～25％；PbO：25～60％；Al2O3：0～10％；TiO2：0～10％；Li2O：0～5％；Na2O：0～5％；K2O：0～5％；ZrO2：0～5％；ZnO：0～5％；CaO：0～5％；SrO：0～5％；BaO：0～10％；La2O3：0～5％；Sb2O3：0.2～1％；0≤∑(Li2O、Na2O、K2O)≤12％； 0≤∑(CaO、SrO、BaO)≤15％。具有折射率(nd)为1.59～1.71范围内和阿贝数(υd)为30～43范围内的光学特性，特别适用于与GBS变色镜片玻璃熔合，制成双焦变色镜片。本发明主要用于制造双焦子片光学玻璃。

Description

双焦子片光学玻璃
技术领域
本发明属于光学玻璃技术领域。具体涉及一种双焦子片光学玻璃，该双焦子片玻璃适用于与GBS变色镜片玻璃进行熔合制成双焦光学眼镜片。
背景技术
一般光学校正镜片只是帮助靠近物体的正常视觉，对较远距离的视觉起不到作用。结果是在看书时需要戴眼镜的人，如果想看到前方的任何比书远的物体，就不得不摘下眼镜或越过眼镜的顶部去看。另一方面，屈光不正的人得备有两付眼镜交替使用，而经将两片不同折射率的玻璃熔合在一起制成的该双焦光学眼镜片做成的眼镜，可使佩戴者能同样清晰看到远距离及近距离以外的物体。
于是人们研究出由远光观察区和近光观察区两部分组成，各区域具有不同的光学特性的双焦光学校正型镜片。如已知的有早期的美国专利US4987342和EPO445994。Breger(美)所公开的一种多焦眼镜片用的SiO2-B2O3-PbO-Na2O子片玻璃，然而这类玻璃只适用于与普通白托眼镜片熔合制成成品双焦光学眼镜。该类玻璃不仅膨胀系数大，而且耐水性和耐磨性等方面也存在缺陷。同时这两种专利也没有暗示或表达出低膨胀的特性和其它功能方面的效果。
发明内容
本发明的目的就是提供一种不仅具有低的膨胀系数，良好的耐水性和耐磨性，而且适用于或特别适用于与变色镜片熔合制成双焦变色光学眼镜的双焦子片光学玻璃。
本发明的技术解决方案是：一种双焦子片光学玻璃，其特征是玻璃按重量百分比含量含有：
SiO2：                             20～50％；
B2O3：                             2～25％；
PbO：                              25～60％；
Al2O3：                            0～10％；
TiO2：                             0～10％；
Li2O：                       0～5％；
Na2O：                       0～5％；
K2O：                        0～5％；
ZrO2：                       0～5％；
ZnO：                        0～5％；
CaO：                        0～5％；
SrO：                        0～5％；
BaO：                        0～10％；
La2O3：                      0～5％；
Sb2O3：                      0.2～1％；
并且，0≤∑(Li2O、Na2O、K2O)≤12％；
0≤∑(CaO、SrO、BaO)≤15％。
本发明较好的技术解决方案是一种双焦子片光学玻璃，其特征是玻璃按重量百分比含量含有：
SiO2：                            25～45％；
B2O3：                            2～23％；
PbO：                             25～55％；
Al2O3：                           0～7％；
TiO2：                            0～7％；
Li2O：                            0～4％；
Na2O：                            0～4％；
K2O：                             0～4％；
ZrO2：                            0～4％；
ZnO：                             0～4％；
CaO：                             0～4％；
SrO：                             0～4％；
BaO：                             0～8％；
La2O3：                           0～4％；
Sb2O3：                           0.2～1％；
并且，0≤∑(Li2O、Na2O、K2O)≤10％；
0≤∑(CaO、SrO、BaO)≤13％。
本发明优选的技术解决方案是一种双焦子片光学玻璃，其特征在于下列重量百分比组成：
SiO2：                           25～43％；
B2O3：                           3～21％；
PbO：                            25～52％；
Al2O3：                          0～7％；
TiO2：                           0～7％；
Li2O：                           0～3％；
Na2O：                           0～3％；
K2O：                            0～3％；
ZrO2：                           0～4％；
ZnO：                            0～4％；
CaO：                            0～3％；
SrO：                            0～3％；
BaO：                            0～7％；
La2O3：                          0～4％；
Sb2O3：                          0.2～0.7％；
并且，0≤∑(Li2O、Na2O、K2O)≤7％；
0≤∑(CaO、SrO、BaO)≤10％。
本发明技术解决方案中所述的∑(Li2O、Na2O、K2O)的下限值为1.0％。
本发明技术解决方案中所述的∑(Li2O、Na2O、K2O)的上限值为5.0％。
本发明技术解决方案中所述的∑(CaO、SrO、BaO)的上限值为8.0％。
本发明技术解决方案中所述的∑(CaO、SrO、BaO)的下限值为2.0％。
本发明技术解决方案中所述的ZrO2、ZnO、La2O3三者含量的下限值为2.0％。
以本发明的双焦子片玻璃为基础的基质玻璃选自于火石玻璃或钡火石玻璃为基础，并在此基础上引入本发明更重要的和必需的氧化物成份TiO2、Al2O3、ZrO2、La2O3、SrO、CaO等含量的玻璃体系。
20～50％SiO2和2～25％B2O3是玻璃生成体的重要成份，尤其是B2O3在改善熔化性能、降低膨胀系数也是非常必要的。如SiO2、B2O3的总含量超过60％，难以达到所要求的光学常数，如二者的总含量低于30％，玻璃的稳定性和透过率将变差。因此SiO2、B2O3总含量下限优选为35％或以上。
20～60％PbO是构成该类玻璃所需的光学和物化特性的基础。该含量超过50％，玻璃的努普硬度降低，化稳性变差，同时也将导致膨胀系数增大。因此PbO含量的上限优选在50％以内。
加入碱金属氧化物，特别是0～5％Li2O和/或各0～5％Na2O、K2O是作为调整热学性能和改善工艺性能，提高透过率的必加成份。而在上述的这类玻璃中，作为助熔剂的特性更确切的说具有从属意义，优选其总含量不能超过7％。否则，膨胀系数值将会急剧上升。碱金属Li2O、Na2O、K2O总含量下限优选为1.0％，更优选为2％。
0～10％Al2O3是作为降低膨胀系数、提高玻璃机械强度和玻璃稳定性的必加成份。在一组优选的组成中，其上限值为8％。已发现含量超过10％，将会使玻璃变得难熔。
玻璃含有0～10％TiO2是调整光学常数、增大努普硬度和提高化稳性的必选成份。但在本发明中发现，TiO2的含量超过10％，玻璃着色将明显加深和透过率降低，因此该成份含量的上限值在7％以内，更优选5％以内。
加入碱土金属氧化物，各自为0～5％CaO、SrO/或0～5％BaO，一方面可调整光学性能，另一方面可增大玻璃努普硬度和提高玻璃化稳性。每种组分含量可以是零，但其中含量超过10％将使软化温度上升，从而影响熔合效果。在一组优选组成中，其总含量的上限值以8％为最佳。
根据各单独组份的组合而变的ZrO2、ZnO、La2O3的加入(各自任选4％，优选为3％)，在保证有良好的化学稳定性的前提下，有利于降低膨胀系数和改善玻璃料性。其中有的组份含量可以是零，在一优选的组成中，其三者含量的上限值为8％。
本发明的光学玻璃优选氧化锑作为澄清剂，加入量为0.5％以内。
本发明还涉及一种该子片光学玻璃玻璃与变色镜片的熔合方法。该方法是将高折射率的子片玻璃玻璃与低折射率的变色镜片加工成所需的熔合面，在无尘的条件下，用超声波洗净，经检验后将子片放入变色镜片的空穴中固定，放入熔合炉在一定的温度下进行熔合，并进行退火消除应力，最后加工制成所需的成品双焦变色眼镜片。
该子片光学玻璃具有折射率(nd)为1.59～1.71，阿贝数(υd)为31～43范围内的光学常数，克服了已知玻璃的缺陷。该子片光学玻璃同时具有良好的高温导电性能，适合公司现有冷顶全电熔瓷钠连熔工艺批量生产。
本发明的子片玻璃具有较低的膨胀系数，α值≤55和较高的努普硬度HK≥480，同时玻璃化学稳定性优于传统火石类玻璃。
本发明的子片玻璃除满足光学眼镜玻璃所需的物化特性外，还具有良好的工艺性能和加工性能。
本发明主要用于制造适用于与GBS变色镜片玻璃进行熔合制成双焦光学眼镜片的双焦子片光学玻璃。
具体实施方式
本发明玻璃的制备实施例包括如下：称取氧化物，优选硝酸盐和着色杂质低的原料，加入澄清剂Sb2O3，并进行充分混合，根据玻璃熔化性能，该玻璃混合料在连续熔炼设备中于1200℃下熔化之后，在1260℃下搅拌澄清和均化，再降温至适于压制的温度下进行压制成型，并经退火形成产品或样品。
实施例1的100Kg重量百分比含量及相应的玻璃原料称取量见表1。
表1
  氧化物   重量％   原料   称量(Kg)
  SiO2   38.0   SiO2   38.38
  B2O3   19.0   H3BO3   33.92
  PbO   28.0   Pb3O4   28.73
  Li2O   1.8   Li2CO3   4.47
  Na2O   1.5   NaNO3   3.77
  TiO2   3.0   TiO2   3.03
  Al2O3   6.5   Al(OH)3   9.99
  ZrO2   0.5   ZrO2   0.50
  CaO   1.2   CaCO3   2.15
  Sb2O3   0.5   Sb2O3   0.50
  合计   125.44
同理，实施例2～6的100Kg重量百分比含量与玻璃原料称取量也有相同的对应关系。
实施例1～6、比较例a～d玻璃组分的重量百分比含量及其制造的玻璃的折射率(nd)、阿贝数(υd)、膨胀系数(α100～300)、努普硬度(HK)和耐水性(DW)特性分别如表2、表3所示。
表2：基质玻璃SJ实施例(重量百分比表示)
  1   2   3   4   5   6
  SiO2   38.0   41.0   35.0   31.0   28.0   26.0
  B2O3   19.0   14.0   9.5   6.0   7.0   7.5
  PbO   28.0   35.0   37.7   40.0   50.0   49.0
  Li2O   1.8   2.5   1.2   1.0   0.5
  Na2O   1.5   2.0   1.2   0.2   1.0
  K2O   1.0   0.5   1.0
  TiO2   3.0   2.5   3.5   5.0   3.0   4.5
  ZrO2   0.5   1.5   3.0   1.0   1.0
  Al2O3   6.5   5.0   4.0   2.0   4.5   3.5
  BaO   4.0   5.0   6.0   1.0
  CaO   1.2   1.5   2.0   2.5
  SrO   1.0   3.0
  ZnO   1.5   1.0   2.5
  La2O3   1.0   1.5   2.0   2.5   2.8
  Sb2O3   0.5   0.5   0.3   0.3   0.3   0.2
  nd   1.5992   1.6335   1.6528   1.6733   1.6937   1.7103
  υd   41.7   39.4   36.2   34.7   32.0   31.8
  α100～300   54.1   55.4   54.6   54.9   55.3   55.7
  努普硬度(HK)   502   495   497   489   491   485
  耐水性(DW)   0.037   0.043   0.045   0.045   0.05   0.052
表3：基质玻璃SJ比较例(重量百分比表示)：
  a   b   c   d
  SiO2   42.0   38.0   31.0   28.0
  B2O3   15.0   7.0   4.0   5.0
  PbO   34.5   46.0   55.0   56.0
  Li2O   0.5   1.0   1.5
  Na2O   0.5   1.0   0.7
  K2O   2.5   1.0
  TiO2   0.6   1.5   2.2
  ZrO2   1.0
  Al2O3   1.0   1.5   1.0
  BaO   2.0   5.0   3.0
  CaO   1.5   3.0
  SrO   2.0
  ZnO   2.0
  La2O3   1.0
  Sb2O3   0.5   0.4   0.3   0.3
  nd   1.5979   1.6547   1.6923   1.7099
  υd   41.9   36.1   32.2   31.9
  α100～300   55.7   55.1   54.7   54.6
  努普硬度(HK)   457   443   439   445
  耐水性(DW)   0.081   0.045   0.107   0.105
表1实施例1～6不仅具有低的膨胀系数，且玻璃具有较好的耐磨性和耐水性。比较例a～d虽同样具有低的膨胀系数，但努普硬度(HK)明显偏小，这表现出玻璃的耐磨性较差，而且耐水性也劣于实施例。

Claims (8)

1、一种双焦子片光学玻璃，其特征是玻璃按重量百分比含量含有：
SiO2：    20～50％；
B2O3：    2～25％；
PbO：     25～60％；
Al2O3：   0～10％；
TiO2：    0～10％；
Li2O：    0～5％；
Na2O：    0～5％；
K2O：     0～5％；
ZrO2：    0～5％；
ZnO：     0～5％；
CaO：     0～5％；
SrO：     0～5％；
BaO：     0～10％；
La2O3：   0～5％；
Sb2O3：   0.2～1％；
并且，0≤∑(Li2O、Na2O、K2O)≤12％；
0≤∑(CaO、SrO、BaO)≤15％。
2、按照权利要求1所述的一种双焦子片光学玻璃，其特征是玻璃按重量百分比含量含有：
SiO2：    25～45％；
B2O3：    2～23％；
PbO：     25～55％；
Al2O3：   0～7％；
TiO2：    0～7％；
Li2O：    0～4％；
Na2O：    0～4％；
K2O：     0～4％；
ZrO2：     0～4％；
ZnO：      0～4％；
CaO：      0～4％；
SrO：      0～4％；
BaO：      0～8％；
La2O3：    0～4％；
Sb2O3：    0.2～1％；
并且，0≤∑(Li2O、Na2O、K2O)≤10％；
0≤∑(CaO、SrO、BaO)≤13％。
3、按权利要求2所述的一种双焦子片光学玻璃，其特征在于下列重量百分比组成：
SiO2：    25～43％；
B2O3：    3～21％；
PbO：      25～52％；
Al2O3：    0～7％；
TiO2：     0～7％；
Li2O：     0～3％；
Na2O：     0～3％；
K2O：      0～3％；
ZrO2：     0～4％；
ZnO：      0～4％；
CaO：      0～3％；
SrO：      0～3％；
BaO：      0～7％；
La2O3：    0～4％；
Sb2O3：    0.2～0.7％；
并且，0≤∑(Li2O、Na2O、K2O)≤7％；
0≤∑(CaO、SrO、BaO)≤10％。
4、按权利要求1、2或3所述的一种双焦子片光学玻璃，其特征在于：所述的∑(Li2O、Na2O、K2O)的下限值为1.0％。
5、按权利要求1、2、3或4所述的一种双焦子片光学玻璃，其特征在于：所述的∑(Li2O、Na2O、K2O)的上限值为5.0％。
6、按权利要求1、2、3、4或5所述的一种双焦子片光学玻璃，其特征在于：所述的∑(CaO、SrO、BaO)的上限值为8.0％。
7、按权利要求1、2、3、4、5或6所述的一种双焦子片光学玻璃，其特征在于：所述的∑(CaO、SrO、BaO)的下限值为2.0％。
8、按权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的一种双焦子片光学玻璃，其特征在于：所述的ZrO2、ZnO、La2O3三者含量的下限值为2.0％。
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