CN102442775B

CN102442775B - 高折射双焦子片光学玻璃及其制作方法

Info

Publication number: CN102442775B
Application number: CN201010500439.2A
Authority: CN
Inventors: 邓和平; 戎俊华
Original assignee: Hubei New Huaguang Information Materials Co Ltd
Current assignee: Hubei New Huaguang Information Materials Co Ltd
Priority date: 2010-10-09
Filing date: 2010-10-09
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-10-09
Also published as: CN102442775A

Abstract

本发明为高折射双焦子片光学玻璃及其制作方法。属于子片光学玻璃技术领域。它主要是现有双焦眼镜玻璃存在折射率低、透过率不高、比重大及化稳性差的问题。它的主要特征是：玻璃的组分含量按摩尔百分比计含有SiO₂25~48%；B₂O₃0~10%；Li₂O0~5%；Na₂O0~6%；K₂O0.5~15%；0%＜∑(Li₂O、Na₂O、K₂O)≤20%；PbO30~60%；ZnO0~5%；TiO₂0.5~6%；La₂O₃0~5%；Al₂O₃0~5%；CaO0.5~8%；BaO0~15%；SrO0~5%；0%＜∑(CaO、BaO、SrO)≤22%；Sb₂O₃0.1~1%。本发明具有折射率为1.63≤nd≤1.72和阿贝数为29≤Vd≤40的光学特性，不仅特别适于与UV眼镜片和特定的白托眼镜片实现良好的匹配与融合，而且具有高的透过率、低的玻璃比重及良好的化稳性。本发明主要用于提供一种高折射双焦子片光学玻璃及其制作方法。

Description

高折射双焦子片光学玻璃及其制作方法

技术领域

本发明属于子片光学玻璃技术领域。具体涉及一种含有以SiO₂、K₂O、 PbO、 CaO、 TiO₂为必需成分，具有透过率高、比重小及化稳性优，适合与专用UV眼镜片、特别适合于与特定的白托眼镜片的匹配与融合的高折射双焦子片光学玻璃及其制作方法。

背景技术

通过利用这种子片玻璃与UV眼镜片和特定的白托眼镜片，在高于软化温度下融合而制成高屈光度的双焦眼镜片。这种双焦眼镜片是由远光观察区和近光观察区，各区域及边界具有所要求的光学特性。

在本技术领域中，早期制作这种双焦眼镜玻璃，大都使用折射率在1.63以下的火石光学玻璃代替，然而这种火石光学玻璃不仅比重大，可见光谱的透过也较低，不仅如此，这种火石光学玻璃的化学稳定性也较差。不适于制作这种双焦眼镜玻璃。即使是制作专用的子片玻璃，也同样存在折射率低、透过率不高、比重大及化稳性差等缺陷。

作为本发明折射率的子片光学玻璃，在眼镜玻璃材料领域，早期有关这类玻璃已有大量公开。

早期US4830481公开了以SiO₂-R₂O-PbO-BaO等为主要成分的高折射率多焦眼镜子片玻璃，但折射率达不到本发明的光学特性，另外玻璃比重大，玻璃耐水性也差，给加工带来困难并缩短眼镜片的使用寿命。

另US4784482也公开了一种用于与白托镜片相融合的子片玻璃，然而这种玻璃不仅是采用传统火石玻璃组成来达到所要求的融合要求，因而不仅存在如US4830481的不足，同时玻璃透过率低，玻璃脆性也较大，同时光散射大也给佩戴者带来视觉上的模糊。

再如EP6132955所介绍的一种多焦眼镜片，这种眼镜片不仅折射率达不到本发明的光学特性，而且玻璃膨胀系数大，无法与特定的白托片进行匹配融合，且玻璃化稳性也未表达出来。

发明内容

为克服以上的缺陷，本发明提供一种用于制作高屈光度、高透光的高折射双焦子片光学玻璃及方法，并使该高折射双焦子片光学玻璃具有折射率为1.63≤ nd ≤1.72和阿贝数为29≤ Vd≤40的光学特性，不仅特别适于与UV眼镜片和特定的白托眼镜片实现良好的匹配与融合，而且具有高的透过率、低的玻璃比重及良好的化稳性。

为实现上述目的，本发明经过长期研究、并在试验的结果中得到。

本发明高折射双焦子片光学玻璃的技术解决方案是：一种高折射双焦子片光学玻璃，其特征在于所述玻璃的组分含量按重量百分比计含有：

SiO₂25~48%；

B₂O₃ 0~10%；

Li₂O 0~5%；

Na₂O 0~6%；

K₂O 0.5~15%；

0%＜ ∑ (Li₂O、Na₂O、K₂O) ≤20%；

PbO 30~60%；

ZnO 0~5%；

TiO₂ 0.5~6%；

La₂O₃0~5%；

Al₂O₃0~5%；

CaO 0.5~8%；

BaO 0~15%；

SrO 0~5%；

0%≤∑ (CaO、BaO、SrO)≤22%；

Sb₂O₃ 0.1~1%。

本发明高折射双焦子片光学玻璃优选的技术解决方案可以是：一种高折射双焦子片光学玻璃，其特征在于所述玻璃的组分含量按重量百分比计含有：

SiO₂27~46%；

B₂O₃ 0~8%；

Li₂O 0~3%；

Na₂O 0~5%；

K₂O 0.5~13%；

0%＜∑ (Li₂O、Na₂O、K₂O)≤18%；

PbO 30~58%；

ZnO 0~4%；

TiO₂ 0.5~5%；

La₂O₃0~4%；

Al₂O₃0~4%；

CaO 0.5~6%；

BaO 0~13%；

SrO 0~4%；

0%≤∑ (CaO、BaO、SrO)≤19%；

Sb₂O₃大于0.1~0.5%。

本发明高折射双焦子片光学玻璃优选的技术解决方案还可以是：一种高折射双焦子片光学玻璃，其特征在于所述玻璃的组分含量按重量百分比计含有：

SiO₂30~45%；

B₂O₃ 0~6%；

Li₂O 0~3%；

Na₂O 0~5%；

K₂O 0.5~11%；

0%＜ ∑ (Li₂O、Na₂O、K₂O)≤15%；

PbO 30~56%；

ZnO 0~4%；

TiO₂ 0.5~5%；

La₂O₃0~3%；

Al₂O₃0~3%；

CaO 0.5~6%；

BaO 0~11%；

SrO 0~4%；

0%≤∑ (CaO、BaO、SrO)≤17%；

Sb₂O₃大于0.1~0.5%。

本发明高折射双焦子片光学玻璃优选的技术解决方案中所述的∑ (Li₂O、Na₂O、K₂O)的下限为6 %。

本发明高折射双焦子片光学玻璃优选的技术解决方案中所述的∑ (CaO、BaO、SrO)的下限为1 %。

本发明高折射双焦子片光学玻璃具有折射率（nd）为1.63~1.72，阿贝数（Vd）29~40范围的光学特性。

本发明高折射双焦子片光学玻璃转变温度（TG）452~525℃，软化温度（Tf）为515~605℃，膨胀系数为88~92的特性。

本发明高折射双焦子片光学玻璃制作双焦眼镜片的融合温度为：650~720℃。

本发明高折射双焦子片光学玻璃适用于专用UV片以及特定的白托片进行匹配与融合。

本发明制造高折射双焦子片光学玻璃的方法是：先将对应权利要求所述的组份按比例充分混合均匀成玻璃配合料后；再将该玻璃配合料在连续的熔融设备中于在1200℃~1250℃下熔化，之后在1300℃~1330℃下澄清与均化，在1000℃~1050℃的成型温度下压制成平顶或圆顶子片即为高折射双焦子片光学玻璃。

本发明制作双焦眼镜片的方法是将两种膨胀系数相近的玻璃材料在高于软化温度的加热状态下融合而成的。

本发明制作高折射双焦子片光学玻璃的方法是将两种玻璃材料在高于软化温度的加热状态下融合形成的。通过工艺技术和一次成型，压制不同规格的圆顶或平顶子片玻璃。

优选是，碱金属氧化物Li₂O、Na₂O、K₂O的总含量为6~17%，CaO、BaO、SrO的总含量为1~20 %。在另一优选实施方案中，CaO 与BaO 和SrO 的总含量下限为3 %，特别是5 %。

以本发明的子片光学玻璃为基础的基质玻璃源自于重火石类，含有对本发明起主要作用且是必需的K₂O、CaO、TiO₂等成分。

为获得所要求的折射率和优异的物理性能，本发明玻璃中的SiO₂成分是形成玻璃的基础成分，其具有提高热稳定性、机械强度及化稳性的作用。但是当含量超过50%，将难以达到所要求的折射率，同时也将使玻璃软化温度上升，因此必须限制SiO₂的引入量。其含量上限优选48%，更优选45% 或更低。

本发明的玻璃中的B₂O₃是提高熔化性能及降低膨胀系数的有效成分，但是当含量超过10%，玻璃稳定性将变差、化稳性也将变坏，同时透过率也将下降。因此B₂O₃的含量上限优选8%，更优选6%。

碱金属氧化物Li₂O、Na₂O、K₂O具有提高熔化性能及透过率、调整热学性能的作用。其中Li₂O更具有降低玻璃粘度、调节软化温度的有效成分，当Li₂O含量超过5%，玻璃稳定性将变差、并在融合时易产生乳浊现象，同时将玻璃软化温度变得过低，不利于两种材料的融合，因此Li₂O含量上限优选4%，最优选3%或更低。另Na₂O、K₂O与Li₂O具有同样的作用和效果，当Na₂O+K₂O含量超过15%时，玻璃稳定性变坏、化稳性变差，且难以达到所要求的折射率和色散值，因此其含量上限优选15%以下，更优选12 %，最优选11 %。

本发明玻璃中，PbO是构成该子片玻璃最基础的成分，PbO具有提高折射率、降低软化温度的效果。在本发明中发现，当PbO含量超过60 %时，玻璃不仅透过率降低、比重增大，同时玻璃耐水性能变坏，因此其含量上限优选58%，更优选56 %，而下限优选不低于30 %。

在本发明玻璃中，TiO₂是必需成分，TiO₂能有效提高玻璃折射率，减轻玻璃比重，但随含量增加将增大玻璃的着色度、降低透过率。因此含量限制为大于0%但不大于6%，其含量优选0.5~5%，更优选1~4%。

ZnO成分是提高玻璃稳定性及化稳性，且降低软化温度效果较大的任选成分。但在含量超过6%时，玻璃稳定性有所变差，比重增加。因此其含量上限优选5%或更低，在一种优选的组成中，其下限也可以是零。

在本发明玻璃中的CaO是必需成分，CaO具有提高玻璃折射率、减轻玻璃比重，但当含量超过10%时，玻璃粘度减小、且失透倾向增大。因此其含量上限优选8%，更优选6%。在一优选的示例中，其下限为1%。

在本发明中，BaO是调整折射率和阿贝数、提高玻璃稳定性的有效成分，但当含量超过15%时，将使玻璃比重增大，化稳性也将变坏。因此其含量上限优选15%或更低。在一种优选的示例中，其下限为零。

SrO在本发明中是任选成分，SrO与BaO相同具有调整折射率和提高玻璃稳定性的作用。其含量上限优选5%，下限可以是零。

La₂O₃作为提高上述范围内折射率的任选成分，但是当含量超过5%时，玻璃稳定性将开始变坏，因此其含量上限优选4%，更优选低于3%。

Al₂O₃作为提高玻璃机械强度和化稳性的任选成分，其含量如超过5%，将难以得到所要求的折射率，因此含量上限优选4%或更低。

Sb₂O₃成分是作为提高玻璃内在质量而加入的澄清剂，其含量在0.5%是足够的。

下面将以实施例示例性地说明本发明的子片光学玻璃。

在表1~2中包括优选组成范围内的9个实施例，这些是不同折射率值的实施例，并将所得到的相对应的物化性能予以描述，同时引用了早期同类的实施例与之比较。

本发明还提供一种制备本发明玻璃的方法，该方法中将已知的形成玻璃的各种成分以氧化物、硝酸盐及碳酸盐的形式经加热至熔融体，该熔融体含25-48%SiO₂、0-10%B₂O₃、0-5%Li₂O、0-6%Na₂O、0.5-15%K₂O、30-60%PbO、0.5-6%TiO₂、0.5-8%CaO。按本发明作为其它成分还加入0-5%，优选≤4%ZnO、0-15%，优选≤13%BaO、0-5优选＜4%SrO、各0-5%、优选＜3%Al₂O₃、La₂O₃、或在玻璃熔融体中由适宜原料形成，其中∑（Li₂O、Na₂O、K₂O）0＜∑（Li₂O、Na₂O、K₂O）≤20 和∑（CaO、BaO、SrO）≤22 %，优选1≤∑（CaO、BaO、SrO）≤17。

本发明的子片玻璃通过一次成型所述的光学玻璃所制成，作为这种一次成型的方法是：经一种生产该子片玻璃的熔炉，在经过熔化、并充分澄清均化的玻璃液连续从铂金管内流入压型机的模具中，并经过成型和自动压制，从而形成平顶或圆顶子片玻璃型件，且是连续压制并从模具中吸附出所形成的这种子片玻璃，由此获得这种恒定规格的子片玻璃型件。经退火此子片型件以消除应力。

作为成型工艺条件，根据不同玻璃组成和成型规格的不同，优选成型加热模具温度在450℃~530℃范围内，更接近玻璃的转变温度区域，压制及保压时间优选在3~5秒范围内，以保持恒定尺寸和表面光洁平整。

本发明还涉及这种光学子片玻璃与专用UV片和特定的白托片（简称：母片）的融合方法，即将这种子片、母片分别对融合面进行研磨、抛光及清洗，然后光洁面垫入排气丝并固定，再放入托模上进行融合。在高于软化温度的加热下使压于母片上的子片逐渐软化，使之融沾在母片的抛光表面，并在退火区域进行退火，消除残余应力。最后对该融合体进行研磨并抛光，从而形成双焦眼镜片。

本发明具有折射率为1.63≤ nd ≤1.72和阿贝数为29≤ vd≤40的光学特性，不仅特别适于与UV眼镜片和特定的白托眼镜片实现良好的匹配与融合，而且具有高的透过率、低的玻璃比重及良好的化稳性。本发明主要用于提供一种高折射双焦子片光学玻璃及其制作方法。

具体实施方式

本发明子片玻璃的制备实施例包括如下：称取各种氧化物，优选硝酸盐和/或碳酸盐的原料，加入澄清剂Sb₂O₃，并将其充分混合均匀。该玻璃配合料在连续的熔融设备中于在1200℃~1250℃下熔化，之后在1300℃~1330℃下澄清与均化，在1000℃~1050℃的成型制所需的平顶或圆顶子片玻璃型件。

100Kg计算量的玻璃熔融体实施例：

按此所得玻璃的性能列于下表2的实施例9中

表1 SJD玻璃实施例（量以%表示）

表2 SJD玻璃实施例及比较例（量以%表示）

从表1、2的实施例（№1至№9）与早期的这类子片的比较例（a~c）相比，本发明的不仅具有高的折射率和低的色散值，可用于制作高屈光度和光散射小的双焦眼镜片，还具有高的透过率和良好的耐水性，特别适用于眼镜光学领域使用。

比较例№a~c引用了早期所记载实施例的子片玻璃。比较例№a~c的玻璃不满足本发明中所要求的组成范围，也不满足本发明玻璃所要求的光学特性。另玻璃膨胀系数大，耐水性也较差，因此不适于作为与以上UV片和白托片匹配与融合的子片玻璃。

Claims

1.一种高折射率双焦子片光学玻璃，其特征是玻璃按重量百分比含量含有：SiO₂：39%、B₂O₃：2.5%、K₂O：9.0%、PbO：31%、ZnO：3.0%、TiO₂：0.5%、BaO：11.0%、CaO：3.5%、Al₂O₃：0.5%、Sb₂O₃：0.3%；该高折射率双焦子片光学玻璃具有折射率为1.6355、阿贝数为39.74的光学常数，在100~400℃的区间范围内线平均膨胀系数为89.5×10^-7/K，在400~800nm的光透射比为91%。

2.一种高折射率双焦子片光学玻璃，其特征是玻璃按重量百分比含量含有：SiO₂：32%、Na₂O：1.5 %、K₂O：8.0%、PbO：44%、ZnO：2.5%、TiO₂：1.0%、BaO：7.0%、CaO：3.0%、Al₂O₃：1.0%、Sb₂O₃：0.2%；该高折射率双焦子片光学玻璃具有折射率为1.6824、阿贝数为32.8的光学常数，在100~400℃的区间范围内线平均膨胀系数为89×10^-7/K，在400~800nm的光透射比为88%。

3.一种制造权利要求1或2所述的高折射双焦子片光学玻璃的方法，其特征是：先将对应权利要求所述的组份按比例充分混合均匀成玻璃配合料后；再将该玻璃配合料在连续的熔融设备中于在1200℃~1250℃下熔化，之后在1300℃~1330℃下澄清与均化，在1000℃~1050℃的成型温度下压制成平顶或圆顶子片即为高折射双焦子片光学玻璃。