DE10004596A1

DE10004596A1 - Verstärkte Glaslinse mit einem Brechungsindex von 1,7

Info

Publication number: DE10004596A1
Application number: DE2000104596
Authority: DE
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 2000-02-03
Publication date: 2000-08-10
Also published as: CA2297528A1; JP2000226227A

Abstract

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein neues anorganisches Glas, das sich durch Ionenaustausch verstärken lässt und einen Brechungsindex zwischen 1,67 und 1,72 hat, wobei das neue Glas auf seiner Oberfläche verstärkt ist, sein Verstärkungsverfahren, und die entsprechenden ophthalmischen Linsen. Das neue Glas hat die nachstehende Zusammensetzung, ausgedrückt in Gew.% der Oxide. DOLLAR A SiO¶2¶ 33-37 DOLLAR A B¶2¶O¶3¶ 7,5-13 DOLLAR A mit Si0¶2¶ + B¶2¶O¶3¶ 44-48 DOLLAR A Li¶2¶O 5-8Na¶2¶O > 2,5-7,5 DOLLAR A K¶2¶O 0-2 DOLLAR A mit Li¶2¶O + Na¶2¶O + K¶2¶O < 14 DOLLAR A CaO 0-< 8 DOLLAR A Al¶2¶O¶3¶ 0-6 DOLLAR A Nb¶2¶O¶5¶ 8-13 DOLLAR A ZrO¶2¶ 4-6 DOLLAR A TiO¶2¶ 5-10 DOLLAR A La¶2¶O¶3¶ 12-19 DOLLAR A SrO 2-4 DOLLAR A As¶2¶O¶3¶ und/oder Sb¶2¶O¶3¶ 0-0,8 DOLLAR A (Läuterungsmittel).

Description

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein anorgani sches Glas mit einem Brechungsindex von etwa 1,7, das durch Ionenaustausch vorteilhaft verstärkt wird, sowie ophthalmi sche Linsen aus diesem Glas.

Die vorliegende Erfindung schlägt in der Tat ein neues Glas vor, das eine Verbesserung des Glases gemäß dem Patent US-A-4 839 314 (Boudot et al.) darstellt. Man kann dieses neue Glas chemisch härten, um sehr dünne ophthalmische Linsen (von etwa 1,5 mm Dicke) herzustellen.

Die verschiedenen Aspekte der Erfindung - neues Glas, neues verstärktes Glas, ophthalmische Linsen - sind im vor liegenden Text eingehender beschrieben.

Das anorganische Glas hat als Baumaterial ophthalmischer Linsen offensichtlich den Nachteil, dass es viel schwerer als Kunststoff ist. Folglich wird seit vielen Jahren die Ge wichtsminimierung ophthalmischer Linsen aus anorganischem Glas angestrebt.

Ein erster Ansatz besteht in der Dichtereduktion des an organischen Glases. Eine solche Reduktion ist jedoch dadurch eingeschränkt, dass Elemente im Glas zugegen sein müssen, die den Erhalt des erforderlichen Brechungsindexes ermöglichen. Ein weiterer logischer Ansatz besteht in der Herstellung von dünneren Linsen aus anorganischem Glas, wobei dünnere Linsen ästhetischer sind. Um jedoch die Anforderungen an die mechanische Festigkeit und Stoßfestigkeit dieser dünnen Lin sen zu befriedigen, müssen diese Linsen verstärkt werden. Die Verstärkung durch Ionenaustausch dieser Linsen ist besonders ausgiebig untersucht worden. Während dieser Verstärkung durch Tonenaustausch - die durch chemisches Härten (chemical tempe ring) erfolgt - werden Ionen, gewöhnlich Alkaliionen, auf der Glasoberfläche ausgetauscht. Dies ermöglicht die Verstärkung des Kompressionsdrucks auf die Oberfläche und dadurch der me chanischen Festigkeit der Linse aus diesem Glas.

Ein solches Verstärkungsverfahren ist erfolgreich an her kömmlichen ophthalmischen Linsen durchgeführt worden, die einen Brechungsindex von 1,523 oder 1,6 aufweisen. Diese herkömmli chen dünnen Linsen aus Glas mit relativ geringem Brechungsindex ermöglichen jedoch keine zufriedenstellenden Körrekturen.

Das gleiche Verstärkungsverfahren hat keine zufriedenstel lenden Ergebnisse bei anorganischen Gläsern mit höherem Bre chungsindex (wodurch sich signifikante Korrekturen erzielen lassen), insbesondere bei Gläsern mit einem Brechungsindex von etwa 1,7, wie beschrieben im Patent US-A-4 839 314, erzielt. Dieses Patent beschreibt anorganische Gläser, die beson ders an die Herstellung ophthalmischer Linsen angepasst sind. Die Zusammensetzung dieser Gläser ist, ausgedrückt als Gew.-%, bezogen auf die Oxide, nachstehend angegeben:
SiO₂: 33-37
B₂O₃: 7,5-13
mit SiO₂ + B₂O₃: 44-48
Nb₂O₅: 8-10,5
ZrO₂: 4-6
TiO₂: 5-7
La₂O₃: 12,3-14,5
Li₂O: 5-8
Na₂O: 0-2,5
K₂O: 0-2
mit Li₂O + Na₂O + K₂O: 5-8
CaO: 8-9,5
SrO: 2-4
As₂O₃: 0-0,8

Diese Gläser sind gekennzeichnet durch:

- einen Brechungsindex (n) von etwa 1,7: dieser hohe Zahlen wert ist insofern interessant, als er signifikante Korrektu ren unter geringeren Dicken zulässt. Der Krümmungsradius der Linsen lässt sich bei diesen Gläsern vergrößern;
- eine Abbe-Zahl (v_d) von mindestens 41: dieser hohe Abbe- Zahlenwert ist ebenfalls interessant. Er steht für geringe Dispersion und daher für eine geringfügige chromatische Aber ration am Linsenrand;
- eine Dichte unter 3,25;
- eine gute Säurebeständigkeit.

Die aus diesen Gläsern hergestellten ophthalmischen Lin sen sind daher hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften insgesamt zufriedenstellend. Ihre Verwendung bleibt jedoch insofern eingeschränkt, als sie unter geringen Dicken nicht die erforderlichen mechanischen Eigenschaften aufweisen kön nen. Es scheint, wie vorstehend gezeigt, unmöglich zu sein, die fraglichen Gläser durch Tonenaustausch zu verstärken. Die ophthalmischen Linsen aus dem Glas mit hohem Bre chungsindex müssen eine Mindestdicke von 2,0 mm aufweisen, um den in den Vereinigten Staaten in Kraft befindlichen Kugel fall-Test zu bestehen, auch wenn Linsen mit geringerem Bre chungsindex, die durch Ionenaustausch (siehe oben) verstärkt worden sind, bei auf etwa 1,5 mm reduzierten Dicken diesen Test bestehen.

Der Anmelder, der mit diesem technischen Problem des Konzepts eines anorganischen Glases mit hohem Brechungsindex (von etwa 1,7), das durch Tonenaustausch (chemisches Härten) verstärkbar ist, konfrontiert wurde, schlägt hier eine Lösung vor, welche die Erfindung ausmacht, wobei es insgesamt mög lich ist, dass die Erfindung als Verbesserung der Erfindung gemäß US-A-4 839 314 anzusehen ist.

Der Anmelder schlägt hier neue anorganische Gläser vor, deren Zusammensetzungen und Eigenschaften denen der Gläser gemäß US-A-4 839 314 ähneln, die sich jedoch überraschender weise durch Ionenaustausch (chemisches Härten) verstärken lassen.

Diese neuen anorganischen Gläser sind die erste Aufgabe der vorliegenden beanspruchten Erfindung. Sie besitzen cha rakteristischerweise die nachstehende Zusammensetzung, ausge drückt als Gew.% bezogen auf die Oxide:
SiO₂: 33-37
B₂O₃: 7,5-13
mit SiO₂ + B₂O₃: 44-48
Li₂O: 5-8
Na₂O: 0-2,5
K₂O: 0-2
mit Li₂O + Na₂O + K₂O: 5-8
CaO: 8-9,5
Al₂O₃: 0-6
Nb₂O₅: 8-13
ZrO₂: 4-6
TiO₂: 5-10
La₂O₃: 12-19
SrO: 2-4
As₂O₃ und/oder Sb₂O₃: 0-0,8
(Läuterungsmittel)

Die erfindungsgemäßen Gläser mit der vorstehend genann ten Zusammensetzung (die Zusammensetzung ist ungefähr wie diejenige der Gläser gemäß US-A-4 839 314) haben verglichen mit den Gläsern des Standes der Technik sehr interessante Ei genschaften:

- einen Brechungsindex von etwa 1,7: zwischen 1,67 und 1,72;
- eine Abbe-Zahl von etwa 40: mindestens 38;
- eine Dichte unter 3, 3;
- eine gute Säurebeständigkeit;

und zudem lassen sie sich durch Ionenaustausch verstär ken. Sie sihd überraschenderweise chemisch härtbar (im Gegen satz zu denen gemäß US-A-4 839 314).

Das gesuchte Ziel ist prinzipiell dadurch erreichtvwor den, dass die Menge an Natrium (Na₂O) im Glas signifikant er höht und zugleich die Menge an Calcium (CaO) signifikant ver ringert wurde. Zur Kompensierung der Modifikationen der opti schen Eigenschaften, die durch diese Modifikationen der Zu sammensetzung induziert wurden, wurden die akzeptierbaren Mengen an La₂O₃, Nb₂O₅ und TiO₂ erhöht. Das durch diese Modi fikationen erzeugte Ergebnis - die Möglichkeit, dass das Glas durch Ionenaustausch durch chemisches Härten (chemical tempering) verstärkbar ist - war für den Fachmann nicht vor hersehbar, der nicht ignorieren kann, dass der Ionenaustausch prinzipiell Lithiumionen beinhaltet. Die erfindungsgemäßen Gläser enthalten nicht mehr Lithium als die Gläser gemäß US- A-4 839 314. Im nachhinein lässt sich sagen, dass die Calciu mionen hinsichtlich der vorteilhaften Wirkung der Verringe rung des Calciumgehaltes eine negative Auswirkung auf die Mo bilität der Lithiumionen haben.

Es ist jetzt vorgeschlagen worden, die oben genannte Zu sammensetzung der erfindungsgemäßen Gläser gewissermaßen wie der aufzugreifen. Diese Gläser sind insofern besonders wirk sam, als sie interessante optische Eigenschaften und die Fä higkeit, dass sie sich durch Ionenaustausch verstärken las sen, miteinander kombinieren.

Diese Gläser enthalten Komponenten, die als wesentliche Komponenten (SiO₂, B₂O₃, Li₂O, Na₂O, Nb₂O, ZrO₂, TiO₂, La₂O₃ und SrO) und als wahlfreie Komponenten (K₂O, CaO, Al₂O₃, As₂O₃, Sb₂O₃) bewertet werden können. Hierdurch wird spezifiziert, dass für sämtlich Absichten und Zwecke hinsichtlich der wahl freien Komponenten die minimale Zugabemenge, in der sie eine signifikante Wirkung ausüben, gewöhnlich in der Größenordnung von 0,5% liegt. Die erfindungsgemäßen Gläser können keine wahlfreien Komponenten enthalten oder, wenn sie diese enthal ten, in einer minimalen Menge von 0,5 Gew.-%.

Die erfindungsgemäßen Gläser bestehen im Wesentlichen natürlich aus den vorstehend beschriebenen Komponenten. Es wird jedoch nicht ausgeschlossen, dass sie daneben andere Be standteile enthalten. Diese anderen Bestandteile - d. h. Fär be- oder Entfärbe-Elemente (zur Verbesserung der Vergilbungs zahl) oder andere Läuterungsmittel als die in der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung aufgeführten - können in jedem Fall nur in geringen Mengen eingefügt werden und haben keinen signifikanten Einfluss auf die gewünschten Eigenschaften. SiO₂ und WO; sind die Oxide, die die erfindungsgemäßen Gläser bilden. WCs erleichtert das Schmelzen, jedoch ist sein Gehalt eingeschränkt, da es die chemische Haltbarkeit, insbesondere die Säurebeständigkeit, beeinträchtigt.

Al₂O₃ hat eine vorteilhafte Wirkung auf das chemische Härten, jedoch eine ungünstige Wirkung auf die Haltbarkeit. Es wird in Mengen, bezogen auf das Gewicht, unter oder gleich 6% toleriert. Vorzugsweise sollte es jedoch nicht eingebracht werden. Gemäß einer bevorzugten Variante sind die erfindungs gemäßen anorganischen Gläser frei von Al₂O₃.

La₂O₃, Nb₂O₅ und TiO₂ sind die Elemente, die dem Glas op tische Eigenschaften verleihen. Ihr jeweiliger Gehalt ist auf ein striktes Minimum beschränkt, und zwar weil:

- La₂O₃ ein schweres Element ist,
- Nb₂O₅ ebenfalls ein relativ schweres Element ist und über dies teuer ist,
- TiO₂ dem Glas eine gelbe Färbung verleiht.

Der Gehalt von mindestens einem dieser drei Elemente muss trotzdem erhöht werden (hinsichtlich seines Gehaltes in den Gläsern gemäß US-A-4 839 314), damit die Verringerung des Wertes des Brechungsindexes, die mit dem Anstieg des Na₂O- Gehaltes und dem Absenken des CaO-Gehaltes einher geht, kom pensiert wird.

Mindestens 4% ZrO₂ sind nötig, um zum Brechungsindexwert beizutragen und um die Haltbarkeit des Glases zu verbessern. Der ZrO₂-Gehalt ist jedoch auf 6% eingeschränkt, da ZrO₂ die Tendenz zum Entglasen steigert.

Bezüglich der Komponenten Li₂O, K₂O, SrO und As₂O₃ und/oder Sb₂O₃ (Läuterungsmittel) sollte bedacht werden, dass die erfindungsgemäßen Gläser diese Komponenten enthalten oder dass sie die Komponenten in Mengen enthalten können, die den Gläsern gemäß US-A-4 839 314 entsprechen.

Wie bereits spezifiziert sind die Modifikationen, die bezüglich der Zusammensetzung der Gläser gemäß US-A-4 839 314 entscheidend sind, das Erhöhen von Na₂O und das Absenken von CaO. Der Anmelder hat gezeigt, dass diese Modifikationen not wendig sind, um ein signifikantes Ausmaß an Ionenaustausch zu erhalten und folglich das Glas hinreichend zu verstärken. Der Na₂O-Gehalt muss über 2,5 und unter oder gleich 7,5% gehalten werden, der CaO-Gehalt muss unter 8% gehalten werden. Das Vorliegen von CaO ist nicht entbehrlich, und vorteilhafter weise ist es in einer Menge unter 5% zugegen.

Bei einem besonders bevorzugten Weg enthalten die erfin dungsgemäßen Gläser kein Al₂O₃ und können CaO nur in einer Menge unter 5 Gew.-% enthalten. Die bevorzugten anorganischen Gläser haben die nachstehende Zusammensetzung:
SiO₂: 33-37
B₂O₃: 7,5-13
mit SiO₂ + B₂O₃: 44-48
Li₂O: 5-8
Na₂O: <2,5-7,5
K₂O: 0-2
mit Li₂O + Na₂O + K₂O: <14
CaO: 0-<5
Nb₂O₅: 8-13
ZrO₂: 4-6
TiO₂: 5-10
La₂O₃: 12-19
SrO: 2-4
As₂O₃ und/oder Sb₂O₃: 0-0,8 (Läuterungsmittel)

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Gläser ergeben sich keine Schwierigkeiten: die Herstellung erfordert keine unüblichen Bedingungen oder Maßnahmen. Dies lässt sich vom Fachmann bewerkstelligen. Klassische Ausgangsmaterialien, wie Oxide, Carbonate und Nitrate können zur Herstellung der zu schmelzenden Füllstoffe verwendet werden. Die üblichen Vor sichtsmaßnahmen bezüglich der Reinheit der beteiligten Aus gangsmaterialien genügen zur Herstellung von Gläsern opti scher Qualität.

Es ist bereits vorstehend erwähnt worden, dass die er findungsgemäßen Gläser so formuliert worden sind, dass sie sich vorteilhafterweise durch Tonenaustausch verstärken las sen. Man ist daher der Auffassung, dass die zweite Aufgabe der Erfindung in Gläsern besteht, die durch Ionenaustausch verstärkt werden, d. h. aus anorganischen Gläsern besteht, die in ihrer Masse die vorstehend definierte Zusammensetzung ha ben und auf ihrer Oberfläche eine Kompressionsschicht haben.

Die Kompressionsschicht der Gläser hat vorteilhafterweise eine Dicke von mindestens 60 µm und weist eine Doppelbrechung von mindestens 2500 nm/cm auf ihrer Oberfläche auf. Der Anmel der hat diese Daten für Gläser entwickelt, die sich als dünne ophthalmische Gläser, ophthalmische Gläser, deren mechanische Festigkeit für den in der Einleitung der vorliegenden Beschrei bung angegebenen Kugelfalltest geeignet ist, eignen.

Die erfindungsgemäßen Gläser, die vorteilhaft verstärkt sind (d. h. gemäß der ersten und vorteilhafterweise gemäß der zweiten Aufgabe der Erfindung) können, wie der Fachmann bereits verstanden hat, sehr wirksame ophthalmische Linsen ausmachen.

Diese Linsen machen eine weitere Aufgabe der Erfindung aus. Diese erfindungsgemäßen Linsen bestehen vorteilhafter weise aus einem verstärkten anorganischen Glas, wie vorste hend definiert und können verschiedene Dicken aufweisen. Die Linsen können insbesondere eine Dicke unter 2 mm, vorteil hafterweise etwa oder gleich 1,5 mm, aufweisen.

Es wird für möglich gehalten, mit Hilfe der Erfindung dün ne ophthalmische Linsen zu erhalten, deren Brechungsindex etwa 1,7 beträgt und die geeignete mechanische Eigenschaften aufwei sen.

Nachstehend wird noch die letzte Eigenschaft (Aufgabe) der Erfindung erläutert, nämlich das Verfahren, das zur Verstärkung der anorganischen Gläser, die die erste Aufgabe der Erfindung ausmachen, durch Ionenaustausch, verwendet wird. Dieses Verfah ren ist an sich nicht erfinderisch. Es ist ein klassisches che misches Härten. Es ist insofern erfinderisch, als es mit einem neuen erfindungsgemäßen Glas durchgeführt wird.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen verstärkten Gla ses wird zuerst ein erfindungsgemäßes Glas aus geeigneten Ausgangsmaterialien hergestellt und dieses Glas anschließend einem chemischen Härten unterworfen.

Während dieses chemischen Härtens werden Ionen in einem Bad aus schmelzflüssigem/n Salz(en) zwischen dem Bad und der Glasoberfläche ausgetauscht. Mindestens ein kleines Ion des Glases wird gegen mindestens ein größeres Ion aus dem Salz schmelze-Bad ausgetauscht, das bei einer Temperatur unter (vorzugsweise unter etwa 50°C) dem Glas-Strainpunkt (die Tem peratur, bei der die Viskosität des Glases 10^13,5 Pa.s (10^14,5 p) beträgt) gehalten wird. Das Verfahren besteht ge wöhnlich aus dem Austausch von Lithium- oder Natriumionen des Glases gegen Natrium- oder Kaliumionen aus dem Bad. Nach dem Abkühlen wird die Oberfläche des behandelten Glases in Bezug auf den Glaskern unter Druck gesetzt, so dass das Glas durch Vergrößerung der Bruchfestigkeit verstärkt wird. Die so er haltene komprimierte Schicht ist einheitlich. Wie bereits er wähnt ist das Verstärken eines Glases durch Ionenaustausch, welches durch chemisches Härten erfolgt, ein Verfahren, das dem Fachmann an sich bekannt ist. Es wird empfohlen, dieses Verfahren im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung un ter den nachstehenden Bedingungen durchzuführen:

- in einem Bad aus schmelzflüssigem/n Salz(en), das Natriumionen enthält, bei einer Temperatur von mindestens 400°C, für einen Zeitraum von 10 bis 20 Std. und vorteilhafterweise:
- in einem Bad aus Natriumnitrat (NaNO₃) oder einem Ge misch aus Natriumnitrat (NaNO; ) und Kaliumnitrat (KNO₃), das mindestens 30 Gew.-% Natriumnitrat (NaNO₃) enthält, bei einer Temperatur von mindestens 400°C, für einen Zeitraum von 10 bis 20 Std.

Die Erfindung wird nachstehend durch die Beispiele 1 bis 6 veranschaulicht. Die Technologie aus US-A-4 839 314 wird durch das Vergleichsbeispiel 7 veranschaulicht.

Die Gläser werden auf ähnliche Weise, wie in US-A-4 839 314 beschrieben, aus üblichen Ausgangsmaterialien (Oxiden, Carbonaten, Nitraten) bei Glasherstellungsvorgängen entwi ckelt. In jedem Fall wurden 3 kg Ausgangsmaterialien in einem Platintiegel 2 Std. bei 1350°C geschmolzen. Das resultierende Glas wurde in Barrenform gegossen und gemäß seiner Zusammen setzung mit einer Kühlgeschwindigkeit von 60°C/Std. zwischen etwa 550 und 600°C abgekühlt.

Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzungen in Gew.-% sowie bestimmte Eigenschaften von 6 erfindungsgemä ßen Gläsern (Beispiele 1 bis 6) und vom Glas des Standes der Technik (Beispiel 7).

Die Messungen der Dichte und der optischen Eigenschaften wurden gemäß herkömmlicher Verfahren, wie beschrieben in US-A-4 839 314 beschrieben, durchgeführt. Für sämtliche Absichten und Zwecke gilt hier, dass: Tc der Strain-Punkt ist, Tr die Annea lingtemperatur ist und Tl die Erweichungstemperatur ist.

Die Säurebeständigkeit wurde durch Messen des Masseverlus tes einer polierten Probe bestimmt, die 3 Std. in eine kochende wässrige 20 Vol.%ige HCl-Lösung getaucht wurde. Die Neigung zum chemischen Härten wurde bestimmt durch Untertauchen von Glasproben für 16 Std. in Bädern mit 450°C. Es wurden zwei Bä der verwendet: ein Bad hatte die nachstehende Zusammensetzung, bezogen auf das Gewicht: 60% KNO₃-40% NaNO₃ und das andere bestand aus Natriumnitrat (100% NaNO₃). Die gehärteten Gläser wurden dann so ausgeschnitten, dass sie 200 µm dicke Quer schnitte aufwiesen. Die Dicke der ausgetauschten Schicht und die Doppelbrechung der Oberfläche wurden dann optisch auf die sen Bereichen bestimmt. Es wird hier daran erinnert, dass der Anmelder in Betracht zieht, dass das ausgetauschte Glas (mit erfolgtem Ionenaustausch) eine mechanische Festigkeit besitzt, die zur Verwendung als ophthalmische Linse hinreicht, wenn die Doppelbrechung an ihrer Oberfläche mindestens 2500 nm/cm und die vom Austausch betroffene Dicke mindestens 60 µm beträgt.

Tabelle 1

Aus dieser Tabelle geht hervor, wie interessant die er findungsgemäßen Gläser sind. Beim Glas des Standes der Tech nik (Beispiel 7) ist die Tiefe des Austausches so gering, dass dieser keine Stärkung hervorruft.

Die experimentellen Bedingungen des vorstehend angegebe nen chemischen Härtens sind keineswegs einschränkend. Es wird hier daran erinnert, dass es gewöhnlich erlaubt ist, dass die optimale Temperatur des Härtens etwa 50°C unter dem Strain- Punkt (Tc) des Glases liegt. Temperaturen unter 450°C können sich somit bei Gläsern mit relativ geringen Strain-Punkten, wie das erfindungsgemäße Glas von Beispiel 5, als wirksam er weisen (siehe Tabelle 1 oben).

Der Anmelder hat insbesondere die Bedingungen des chemi schen Härtens des Glases von Beispiel 1 (Tabelle 1) unter sucht. Die Tabellen 2 und 3 nachstehend zeigen die Ergebnis se, die mit diesem Glas erhalten werden, das in Bädern ver schiedener Zusammensetzungen bei 400°C für Tabelle 2 und bei 450°C für Tabelle 3 verstärkt wurden.

Tabelle 2

Tabelle 3

Aus diesen Zahlen geht hervor, dass die besten Ergebnis se für das Härten bei 450°C (der Strain-Punkt des untersuch ten Glases ist 496°C) erhalten werden und wenn das Bad Natri umionen enthält. Die Überlegenheit der Bäder mit Natriumionen wird a priori durch die signifikante Menge an Lithiumionen in den Gläsern erklärt. Der Austausch von Lithium gegen Natrium ist leichter als der Austausch von Lithium gegen Kalium.

Die vorstehend angegebenen Beispiele spiegeln zwar nur Laborexperimente wider, die erfindungsgemäßen Gläser und Lin sen lassen sich jedoch ohne Schwierigkeiten durch klassische Verfahren (Schmelzen) in der Glasindustrie herstellen.

Claims

1. Anorganisches Glas, das sich durch Ionenaustausch ver stärken lässt und einen Brechungsindex zwischen 1,67 und 1,72 sowie die nachstehende Zusammensetzung hat, ausgedrückt als Gew.-%, bezogen auf die Oxide:
SiO₂: 33-37
B₂O₃: 7,5-13
mit SiO₂ + B₂O₃: 44-48
Li₂O: 5-8
Na₂O: <2,5-7,5
K₂O: 0-2
mit Li₂O + Na₂O + K₂O: <14
CaO: 0-<8
Al₂O₃: 0-6
Nb₂O₅: 8-13
ZrO₂: 4-6
TiO₂: 5-10
La₂O₃: 12-19
SrO: 2-4
As₂O₃ und/oder Sb₂O₃: 0-0,8
(Läuterungsmittel)

2. Anorganisches Glas nach Anspruch 1 ohne Al₂O₃.

3. Anorganisches Glas nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsgehalt von CaO <5 ist.

4. Oberflächenverstärktes anorganisches Glas, dadurch ge kennzeichnet, dass es innerhalb seiner Masse die Glaszusam mensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 hat und auf sei ner Oberfläche eine Kompressionsschicht aufweist.

5. Verstärktes anorganisches Glas nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionsschicht eine Dicke von mindestens 60 µm aufweist und eine Doppelbrechung auf ihrer Oberfläche von mindestens 2500 nm/cm hat.

6. Ophthalmische Linsen aus einem anorganischen Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 5, vorteilhafterweise aus einem verstärkten anorganischen Glas nach einem der Ansprüche 4 o der 5.

7. Ophthalmische Linsen aus einem verstärkten anorganischen Glas nach einem der Ansprüche 4 oder 5 mit einer Dicke von weniger als 2 mm, vorteilhafterweise etwa oder gleich 1,5 mm.

8. Verfahren zur Herstellung eines oberflächenverstärkten anorganischen Glases nach einem der Ansprüche 4 oder 5, da durch gekennzeichnet, dass es umfasst:

- das Herstellen eines anorganischen Glases nach einem der Ansprüche 1 bis 3; und
- das chemische Härten des anorganischen Glases.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das chemische Härten in einem Bad aus schmelzflüssigem/n Salz(en) mit Natriumionen bei einer Temperatur von mindestens 400°C für einen Zeitraum von 10 bis 20 Std. erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Salzschmelze-Bad ein Bad aus Natriumnitrat (NaNO₃) oder ein Bad aus einem Gemisch von Natriumnitrat (NaNO₃) und Kali umnitrat (KNO₃) ist, das mindestens 30 Gew.-% Natriumnitrat (NaNO₃) enthält.