DD207698A5

DD207698A5 - Optisches und ophthalmisches glas

Info

Publication number: DD207698A5
Application number: DD83248077A
Authority: DD
Inventors: Karl Mennemann; Georg Gliemeroth; Ludwig Ross; Burkhard Speit; Volkmar Geiler; Hans-Georg Krolla; Lothar Meckel
Original assignee: Schott Glaswerke
Priority date: 1982-02-20
Filing date: 1983-02-18
Publication date: 1984-03-14
Also published as: US4719186A; US4562161A; GB2115403A; FR2521978B1; FR2521978A1; GB8304287D0; GB2115403B

Abstract

OPTISCHES UND OPHTHALMISCHES GLAS MIT BRECHWERTEN > GLEICH 1,56, ABBEZAHLEN > GLEICH 40 UND DICHTEN < GLEICH 2,70 G/CM HOCH 3. DAS ZIEL DER ERFINDUNG BESTEHT DARIN, DIE GEBRAUCHSWERTEIGENSCHAFTEN DES OPTISCHEN BZW. OPHTHALMISCHEN GLASES ZU GEWAEHRLEISTEN. DER ERFINDUNG LIEGT DIE AUFGABE ZUGRUNDE, EINEN NEUEN ZUSAMMENSETZUNGSBEREICH FUER DAS GATTUNGSGEMAESSE GLAS ZU FINDEN, WOBEI DAS GLAS ZUSAETZLICH DIE TRANSMISSION VON UV-STRAHLEN IM BEREICH UNTERHALB 340-390 NM VOLLSTAENDIG ABSORBIERT, SICH IN EINEM ALKALIBAD CHEMISCH HAERTEN LASSEN, BESTAENDIG GEGENUEBER VERDUENNTEN SAEUREN U. LAUGEN SEIN UND IM VISKOSITAETSBEREICH VON UNTER 10 HOCH 4 D PA S KEINE KRISTALLISATION ZEIGEN SOLL. ERFINDUNGSGEMAESS BESTEHT DAS OPTISCHE U. OPHTHALMISCHE GLAS MIT HOHEM BRECHWERT, HOHER ABBEZAHL U. NIEDRIGER DICHTE, DAS SICH DURCH GUTE CHEMISCHE BESTAENDIGKEIT, GUTES KRISTALLISATIONSVERHALTEN U. EIGNUNG FUER CHEM. HAERTUNG AUSZEICHNET,AUS (IN GEW.-%): 47-75 SIO TIEF2, 1-20 B TIEF 2 O TIEF 3, 0-10 AL TIEF2 O TIEF 3, 0-5 P TIEF 2 O TIEF 5, 0-15 LI TIEF 2 O, 0-10 NA TIEF 2 O, 0-10 K TIEF 2 O, 0-20 CAO, 0-15 MGO, 0-4 SRO, 0-4 BAO, 0-5 ZNO, 1-15 TIO TIEF 2, 0-8 ZRO TIEF 2, 0-5 NB TIEF 2 O TIEF 5 UND 0-5 F HOCH -.

Description

Optisches und ophthalmia ο he s Glas mit Brechwerten >/ 1,56» Abbezahlen > 40 und Dichten ^.2,70 g/cnr⁵

Anwendungsgebiet der Srfindung - '

Die Erfindung ^betrifft ein optisches und ophthalmisches Glas, das insbesondere für Brillengläser Verwendung findet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Der heutige Stand der Technik wird eingehend in der DS-OS 3 139 212 dargelegt. In dieser Offenlegungsschrift wird erstmals ein Zusammensetzungsbereich für ein optisches und ophthalmisch.es Glas mit einem Brechwert >1,58, einer Abbezahl > 45, und einer Dichte 4 2,75 g/cm-^ sowie ausgezeichneter Eignung für die chemische Härtung beansprucht. Alle vorhergehenden Patente bezüglich Gläser in dem Brechwertbereich 1,55 bis 1,60 und dem Abbezahlbereich > 45 (JP-OS 79.10882, GB-OS 2 029 401) ermöglichen mit ihrem Zusammensetzungsbereich jedoch keine Gläser mit einer Dichte von weniger als 2,70 bei einem Brechwert von 1,60 und einer Abbezahl von 50. Der hier beanspruchte Zusammensetzungsbereich geht insofern -über den in der DS-OS 3 139 212 hinaus, als er zusätzlich die !Forderungen nach entsprechender IJV-Absorption hoher Kristallisationsstabilität und chemischer Härtbarkeit gleichzeitig erfüllt. Insbesondere zum Absorptionsverhalten im UV wurden keinerlei Aussagen gemacht, obwohl nach neuesten Kenntnissen der Medizin dies für ein Brillenglas besonders wichtig ist. Gläser in dem in der Patentanmeldung angegebenen Zusammensetzungsbereich haben entweder bei geringem Titangehalt eine zu hohe FV-Transmission oder bei höherem Titangehalt zwar eine starke UV-Absorption, jedoch bereits eine Verfärbung im sichtbaren Bereich des Spektrums. Um allen Anforderungen gleichzeitig gerecht zu werden, war es deshalb notwendig, einen neuen Zusammensetzungsbereich zu finden.

61 817 16 17.5.83

Ziel der Erfindung. . .

Das Ziel der Erfindung besteht; darin, die Gebrauchswerteigenschaften des optischen bzw» ophthaliaischen Glases zu erhöhen und eine kostangünstige Herstellung von Brillengläsern zu gewährleisten·

Darlegung des 7<esens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zusammensetzungsbereich für ein optisches bzw. ophthalmisches Glas mit einem. Brechwert £-1,56, einer Abbezahl ^. 40 und einer Dichte ^ 2,70 g/am/ zu finden, wobei das Glas zusätzlich die Transmission von UY-Strahlen im Bereich unterhalb 340 - 390 nm vollständig absorbieren, sich in einem Alkalibad chemisch härten lassen, beständig gegenüber verdünnten Säuren und Lau-

gen sein und im Viskositätsbereich von unter 10 d Pa s keine Kristallisation zeigen'soll*

Heben den Haupteigenschaften, hoher Brechwert und hohe Abbezahl bei niedriger Dichte, muß das Glas noch weitere wichtige Eigenschaften besitzen, um als Brillenglas verwendet zu werden. Aus medizinischen Gründen sollte ein solches Glas für UV-Strahlen mit einer Wellenlänge von weniger als 350 nm undurchlässig sein. Andererseits darf es im sichtbaren Spektral bereich keinerlei Absorption zeigen, da sonst das Glas eine unerwünschte Eigenfarbe besitzt.

Eine wichtige Eigenschaft für ein solches Massenglas ist seine gute Produzierbarksit in entsprechend großen Schmelz-Einheiten (Wannenglas) sowie die nachfolgende Bearbeitung zu

2/ η Π7 7 1 4ου// Ι - 3 - 61 317 16

17.5.33*

maschinell herstellbaren Preßlingen. Dazu darf das Glas nur geringe Neigung zur Kristallisation aufweisen· Besonders im Temperatur-ZViskositätsbereloh der Bearbeitung unterhalb ... 10 d Pa s dürfen keine Entglasungserscheinungen auftreten.

Zur Sicherheit des Brillenträgers muß ein solches Glas eine sehr gute chemische Härtbarkeit aufweisen..,Dadurch wird es gleichzeitig möglich, die Dicke des Brillenglases weiter zu reduzieren, um so ein geringeres Gewicht der Brille zu ermöglichen. . ' .

Eine weitere wesentliche Forderung an das Glas ist eine gute chemische Beständigkeit. Die Glaszusammensetzung muß so beschaffen sein, daß bei der Bearbeitung des Glases~ durch Schleifen, Polieren und Waschen und bei der späteren Benutzung des Glases als Brille aggressive Medien, wie Säuren, Frucht- ' safte, Schweiß usw., die Glasoberfläche auch über längere Zeit nicht sichtbar angreifen. .

Erfindungsgemäß ist der Susammensetzungsbereich dadurch gekennzeichnet, daß die Summe aller glasbildenden Oxide 57 bis 35 Gew.-% beträgt, wobei iia einzelnen-enthalten sein müssen (Gew.-%): ,

SiO₉ 47-75, B₂O₃ 1-20, Al₂O₃ 0-10, P₂O₅ 0-5, ^ bevorzugt jedoch 60 bis 75 Gew.-% Glasbildner und im einzelnen

49-68, B₂O₃ 8-14, Al₂O₃ 0,5-3, GeO₂ 0-3, P₂O₅ 0-1,5? die Summe der Alkalioxide 5-^5 Gew.-%, bevorzugt jedoch 8-15 Gew.-ίδ und im einzelnen (Gew.-%); Li₂O 4-15,Ha₂O 0-6, K₂O 0-4 bzw. Li₂O 6-12, Ha₉O 0,5-4,5,

K₂O 0-2; . .' '.

- 4 - 61 817 16

17.5.83

die Summe der.Erdalkalioxide und ZnO 2 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 3-18 Gew.-% und im einzelnen (Gew.-%):

CaO 1-20, MgO 0-15, ZnO 0-5, bzw. OaO 2-8, IJIgO 1-6, ZnO 0-5, und außerdem nickt mehr als 10 Gew.-% der Summe an SrO, BaO, ZnO und PbO, und weitere Komponenten entsprechend (Gew.-%): TiO₂ 1-15, bevorzugt 4-9,5 ZrOp 0-8, bevorzugt 0-3 F~ 0-5, bevorzugt 1-3,5 Gew.-% NaF

sowie weitere Oxide enthalten kann (Gew.-%): FD₂O₅ 0-5

X₂O₃ 0-4 ; · ' "·

₂₅ Ό-3 .. '..;

SnO₂ 0,1-3,0 neben oder statt HaF Bi₂O₃ 0-2,0 Xb₂O₃ O,1-3-,5 0-3

Sb₂O₃ 0-2,5 ' · '

TeO₂.; 0-2 /

SeO₂ 0-2

WO₃ . 0-5.

Die erfindungsgemäßen Gläser vereinigen in sich.sowohl die Forderung nach hohem Brechwert und hoher Abbezahl bei niedrigster Dichte, als auch ausgezeichnetes Kristallisationsverhalten, chemische Härtbarkeit, chemische Beständigkeit, scharfe UT-Absorptionskante bei 34O-39O nm.

Die Kristallisationsstabilität wird gegenüber den Beispielen aus der Patentanmeldung vom 2.10.81 AZP 3 139 212.1 wesentlich verbessert, wenn ein höherer Hatriumgehalt von etwa

24 8 07 7 ι - 5 - · si. 81716

, 17.5.83

3 bis 5 Gew.-% bezüglich Ka₉O eingebracht wird. Gleichzeitig erhöht dieser ITa₂O-Gehalt auch die .chemische Härtbarkeit in einem Na- bzw. K-Salzbad bei gleichzeitiger.Reduktion der intauchdauer. . .

Die in der deutschen Patentanmeldung DE-OS 3 139 212 geforderte hohe Abbezahl ist nicht notwendig, da die bei Brillengläsern auftretenden Farbsäume ab einem v^ ^ 42 auftreten und für den Brillenträger störend wirken können. Es ist daher möglich, durch Erhöhen des TiO₂-Gehaltes auf bis zu 10 Gew.-70 das Verhältnis von Brechungsindex zur Dichte in Sichtung geringere Dichte und höherem n/, zu verschieben. Die Abbezahl sinkt dabei auf etwa 4-5 - 42.

Durch Zugabe von mindestens 0,4 Gew.-% Fluorid (Beispiel: als HaF) bezogen auf das F""-Ion. wird eine entsprechend steile TTV-Absorptionskante mit 80 %iger Reduktion der Transmission im Bereich von 15-30 nm erzeugt· Die Lage dieser Kante läßt sich je nach Zusammensetzung des Grundglases,-durch Zugabe der unter den Ansprüchen 6-10 angegebenen Komponenten in den gewünschten Bereich (340 bis 390 nm) verschieben.

Ausführungsbeispiel .

Tabelle 1 enthält 10 Ausführungsbeispiele im bevorzugten Zusammensetzungsbereich} Tabelle 2 enthält weitere 9 Beispiele.

Die erfindungsgemäßen Gläser werden folgendermaßen hergestellt:

Die Rohstoffe (Oxide,- Carbonate, !Titrate, Fluoride) werden abgewogen, ein Läutermittel, wie As₂Oo, in Anteilen von 0,1 -

61 817 17.5.83

-% zugegeben und anschließend gut gemischt. Das Glasgemenge wird bei ca. 1300 bis 1400 ⁰G im Keramikbecken oder Platintiegel eingeschmolzen, danach geläutert und mittels eines Rührers gut homogenisiert. Beieeiner Gußtemperatur von etwa 800 ⁰G und einer Viskosität von ca. 3000 d Pa s wird das Glas zu Brillenglasrohlingen verpreßt.

Schmelzbeispiel für	Gew.-%	1000 kg berechnetes Glas	Einwaage (kg)
Osid	56,50	Rohstoff	567,75
SiO₂	12,20	Sipur	217,89
B₂O₃	9,Οθ"	.. H₃BO₃	225,00
Li₂O	0,89	Li₂CO₃	41,21
Li₂O	. . 2,00	LiNO₃	34,32
Ha₂O	4,27	Ha₂CO₃	97,71 -;
MgO'	; 4,50	MgGO₃	81,82
GaO	; ^: 1,50	GaCO₃	20,40
Al-. O ο	6,61	AlO-OH <	66,56
	0,49	TiO₂	4,92
ZrO₂	-.' 0,68	ZrO₂	6,85 ;
Hb₂O₅	1,10	Hb₂O₅	11,20
HaF		HaF	1375,63 kg
	+ As₂O₃		1,80 kg Läutermittel

1377,43 kg Gemenge

Die Eigenschaften dieses Glases sind in Tabelle 1, Beispiel 2 angegeben. ' ^N '

Zur chemischen Härtung werden die geschliffenen und polierten Gläser 4 Stunden lang in eine HalTCU-Schmelze von 400 ⁰C getaucht. Die ausgetauschte Schicht hat eine Dicke von 83,um und eine Druckspannung von 7260 /

248

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61 817 16 17.5.83

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Tabelle 1 - Fortsetzung

7 8 9 10

nd 1,5711 1,5892 1,5620 1,5930 1,5920 1,5791 1,6296 1,5953 1,5950 1,5671

vd 52,63 50,88 53,92 53,90 53,97 50,33 44,31 40,51 51,46 51,09

il/g/ciP/ 2,519 2,585 2,507. 2,583 2,585 2,545 2,679 2,601 2,642 2,578

ÖE¹^ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

03²^ 5280 7260 6110 4980 5063 5721 6390 8245 8920 ?230

' SE - Säurebeständigkeit 2 bedeutet: weniger als 0,1 /Um Abtrag duroh Salpetersäure l (pH 0,3) bei 600 Stunden Einwirkung,

' OS - Oberflächenspannung in nm/cm nach 4 Stunden Eintauchzeit in NaNOo-Schmelze von 400 - 440 ⁰G.

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Claims

1. Optisches und ophthalmisch.es Glas mit Brechvjerten > 1j56, Abbezahlen ^ 40 und Dichten 4: 2,7Q. g/cm , gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzungen (in Gew.-%): SiO₂ 47 - 75 B₂O₃ 1-20 O^ O- 10

P₂O₅ . .0 - 5

Al₂O₃, P₂O₅ 57 - 85

Li₂O O - 15

Ha₂O 0,-10

E₂O - O - 10 1"m₂0' 5-17 (M = Li, Ha, K)

GaO ,. 0-20 MgO O - 15 SrO 0 - 4 . , BaO 0 - 4 ZnO 0 - 5 TiO₂ 1-15

ZrO₂ 0 - 8 ' . Hb₂Oc 0-5 α: υ — ρ ·

2· Glas nach Punkt 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung (in Gew.-%): SiO₂ 65 - 75 B₉O₃ .. 1 - 6 Al₂O₃ 1 - 3 ; 2 SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃ 70-80 Li₂O 3 -' 7.

0 4-5 ' '. .

24

61 -817 16 17.5.83

8-14

1,5 -

K₀O 0-6

2. Li₂O, K₂O, Ua₂O CaO 0-5

MgO 0 - 4

ZnO 0-3

S CaO, MgO, ZnO
8-15 0-3 0-3 0,4 - 9

3. Glas nach Punkt 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung (in Gevj.-;>ä):

ZrO.

60 -

- 12 - 61 817 16

17.5.33

4. Glas nach. Punkt 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung (in Gew
47-58

B₂O₃ 12 - 16

Al₂O₃ 0,5 - 2

Σ SiO₂, B₂O^, Al₂Oo 68 - 78

Li₂O 10 - 15

Ha₂O 4 - .6

K₂O 0'- 1

Σ Li₂O, K₂O, Ha₂O 15 - 17

CaQ 4 - 8^:

MgO 4-7 ' ^:

ZnO 0-1 .

Σ GaO, MgO,, Ζήο 8 - 14

¹IiO₂ 7 - 10 ·

ZrO₂ / O -' 2

ITb₂Oq 0-2 : . ^ν

Ε~ 0,4 - 1

5. Glas nach Punkt 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammen-

58 -.62 S -'16

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/ / J 17.5.83

Σ CaO, MgO, ZnO. 5 - 12 .5-8

ZrO₂ 0-2 Fb-Or- 0-3

" F" 0,4 - 1

6. Glas nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß es enthält (in Gew.-^):

SrO 0-9

BaO ' 0-4 ' ^

PbO 0 - - 5 .' .

7. Glas nach Punkt 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß es enthält (in Gevj.-%)j

Σ SrO, BaO, ZnO, PbO ^ 10»

8. Glas nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß es enthält (in Gew.-%):

La₂Oo 0-8

WO₃ 0-5

0,- 0-3.

9. Glas nach Punkt 1 bis 5» gekennzeichnet dadurch, daß es enthält (in Gew.-^):
SnO₉ 0,1 - 3|0

O₃ . ' O- 2,0. . ·

10V Glas nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß; es enthält (in Gew.-^):
Yb₂O₃ 0,1 - 3,5. ' ;

2 4 8 07 7 1 - '14 - ' 61 817

17.5.83

11. Glas nach Punkt 1 bis 7» gekennzeichnet dadurch, daß es enthält (in Ge-w.-%):

OeO₂ 0-3·

12. Glas nach Punkt 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß es enthält (in Gew.-%);

Sb₂O₃ 0 - 2,5.

13· Glas nach Punkt 1 bis 9» gekennzeichnet dadurch, daß es enthält (in

0-2

SeO₂ 0-2.