DE2655857A1

DE2655857A1 - Glas fuer augenglaslinsen

Info

Publication number: DE2655857A1
Application number: DE19762655857
Authority: DE
Inventors: Hiroji Sagara
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1975-12-10
Filing date: 1976-12-09
Publication date: 1977-06-16
Also published as: FR2334640A1; FR2334640B1; GB1557880A; US4084978A; JPS5342331B2; JPS5269915A; DE2655857B2

Description

26bb8b7

28 773 n/wa

HOYA CORPORATION, TOKYO/JAPAN Glas für Augenglaslinsen

Die Erfindung betrifft eine Glasmasse für eine Augenglaslinse mit einem Brechungsindex von 1,69 oder mehr, einer Abbe-Zahl von 4O oder mehr und einem spezifischen Gewicht von 3,2 oder darunter.

Die Steuerung der Augenglaslinse ist von dem Brechungsindex

7 0 9 r .?.'. ' η 9 6 2

2656857

und den Rurvaturen beider Oberflächen der Linse abhängig, wobei mit fortschreitender Myopie oder Hypermetropie die Dicke der Linse sich am äusseren Randteil erhöht, wodurch sich das Aussehen verschlechtert und die Linse schwerer wird, was zu einem unangenehmen Gefühl des Benutzers führt. Daher besteht ein Bedarf für Augenglaslinsen mit geringem Gewicht und hohem Brechungsindex, wobei zu diesen Zwecken bereits Gläser entwickelt worden sind, wie beispielsweise das in der US-PS 3 615 770. Das dort beschriebene Glas weist jedoch eine kleine Abbe-Zahl von 30,0 bis 31,5 auf, weshalb die Linse den Nachteil besitzt, dass die chromatische Abberation ihres äusseren Randteiles bei Verwendung der Linse als Augenglaslinse gross ist.

Insbesondere wenn das Glas als Augenglaslinse mit einem hohen Dioptrinwert, z.B. oberhalb + 10, benutzt wird, wird die chromatische Abberation zu einem ernsthaften Problem.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Glas für eine Augenglaslinse zu schaffen, welches ein geringes Gewicht, einen hohen Brechungsindex und eine vergleichsweise hohe Abbe-Zahl aufweist.

Die Erfindung ist weiter darauf gerichtet, ein Glas mit wünschenswerten Eigenschaften zu schaffen, welches als Augenglaslinse eingesetzt werden kann und die vorstehend angeführten Nachteile nicht aufweist.

Das Glas gemäss der Erfindung umfasst in Gew.% 3 6 bis 50 % SiO₂ + ^Al₂°3 ^{+ B}2°3^; J^edocn mit 20 bis 50 % SiO₃, 0 bis 13 %

709824/0962

Al₃O₃ und O bis 20 % B₂O₃; 5 bis 35 % CaO + MgO, jedoch mit 5 bis 35 % CaO und 0 bis 20 % MgO; 1 bis 20 % Li₂O + Na₃O + K₂O, jedoch mit 0 bis 15 % Li₃O und 0 bis 15 % Na₃O + K₃O; und 16 bis 34 % ZrO₃ + TiO₃ + Nb₃O₅, jedoch mit 0 bis 11 % ZrO₃, 0 bis 3 % TiO₃ und 8 bis 30 % Nb₃O₅ als Hauptkomponenten und weiter 0 bis 15 % BaO + SrO + ZnO und 0 bis 15 % La₃O₃ + Ta₃O₁- + WO₃ als zusätzliche Komponenten.

Die Figur stellt ein Schema dar, das die Veränderung (And) des Brechungsindex nd und der Veränderung (A p) des spezifischen Gewichtes zeigt, wenn B₃O₃ durch andere Komponenten jeweils in der Menge von 10 Gew.% in dem Massenbereich des erfindungsgemässen Glases ersetzt wird.

Wie sich aus den in dem Schema gezeigten Ergebnissen ergibt, worauf ausdrücklich Bezug genommen wird, ist es am vorteilhaftesten Li₃O als einwertige Komponente, CaO und MgO als zweiwertige Komponenten und ZrO,,, TiO₃ und Nb₃O₅ als die höherwertigen Komponenten unter Erhalt eines Glases zu verwenden, das einen hohen Brechungsindex und ein niedriges spezifisches Gewicht aufweist.

Somit ist durch den Einsatz dieser Grundkomponenten in begrenzten Bereichen als Glasmasse ein Glas mit einer vergleichsweise hohen Abbe-Zahl, einer hohen chemischen Dauerhaftigkeit, das für eine Augenglaslinse geeignet ist, und einer ausreichenden Stabilität für die Massenherstellung gefunden worden. Darüberhinaus kann das erfindungsgemässe Glas durch Ionenaustausch chemisch getempert werden, wobei sich die Beeinträchtigung durch Verfärbung in vergleichsweise niedrigen Grenzen hält.

709824/0962

^B2°3 ^{sind die} Komponenten, die die Hauptstruktur des Glases darstellen, wenn jedoch der Gesamtgehalt dieser Komponenten höher als 50 Gew.% ist, wird der gewünschte hohe Brechungsindex nicht erhalten, während andererseits, wenn der Gesamtgehalt unter 3 6 Gew.% absinkt, ein Glas mit dem gewünschten niedrigen Gewicht nicht erhältlich ist. Darüber hinaus kann im Hinblick auf diese drei Komponenten festgestellt werden, dass wenn der Gehalt an SiO „ geringer als 20 Gew.% ist und jener an B₃O₃ höher als 20 Gew.% liegt, das Glas eine geringe chemische Dauerhaftigkeit besitzt und das Glas daher für den Einsatz als Augenglaslinse ungeeignet ist, während, wenn der Gehalt an SiO- höher als 50 Gew.% ist ein Glas mit dem gewünschten Brechungsindex nicht geschaffen werden kann. Darüberhinaus weist das Glas, sofern der Gehalt an Al₃O₃ höher als 13 % liegt, eine starke Kristallxsatxonsneigung auf.

CaO und MgO sind die zur Erhöhung der Stabilität des Glases im Hinblick auf die Entglasung erforderlichen Komponenten; liegt jedoch der Gesamtgehalt der beiden Komponenten höher als 3 5 Gew.% oder niedriger als 5 Gew.%, besitzt das Glas eine starke Kristallxsatxonsneigung. Von den zwei Komponenten stellt MgO keine essentielle Komponente dar, wobei jedoch durch einen teilweisen Ersatz des CaO durch MgO das Glas wirksam stabilisiert wird.

Li₃O, Na₃O und K₃O sind die für dieUnterdrückung der Phasentrennung sneigung des Glases und die Erhöhung der Stabilität des Glases im Hinblick auf eine Entglasung erforderlichen Komponenten.

Die Gesamtheit der drei Komponenten muss aus diesen Gründen

709024/0962

höher als 1 Gew.% liegen; liegt jedoch die Gesamtheit dieser Komponenten höher als 20 %, wird die chemische Dauerhaftigkeit des Glases schlecht, weshalb das Glas für den Einsatz als eine Augenglaslinse ungeeignet ist. Von diesen drei Komponenten ist auch Li₂O die vorteilhafteste Komponente zum Erhalt eines Gleises eines niedrigen spezifischen Gewichtes, wobei es auch zur Verbesserung der chemischen Dauerhaftigkeit des Glases wirksamer als Na„0 und K₂O ist. Wenn jedoch der Gehalt an Li₂ ⁰ höher als 15 Gew.% liegt, zeigt das Glas eine starke Kristallisierungsneigung. Darüberhinaus sind Na₂O und K₂O zur Verbesserung der Stabilität des Glases wirksam; übersteigt jedoch die Gesamtheit der beiden Komponenten 15 Gew.%, so wird die chemische Dauerhaftigkeit des Glases gering, weshalb das Glas für den Einsatz als eine Augenglaslinse ungeeignet wird und auch ein Glas mit dem gewünschten geringen Gewicht nicht erhältlich ist.

Wenn die Gesamtheit der Komponenten ZrO₂, TiO₂ und Nb₂O_n. 34 Gew. übersteigt, ist kein Glas mit der gewünschten Abbe-Zahl erhältlich und das Glas wird instabil. Wenn jedoch die Gesamtheit der Komponenten unter 16 Gew.% liegt, kann ein hoher Brechungsindex des Glases nicht aufrechterhalten werden und die chemische Dauerhaftigkeit des Glases wird schlecht. Im Hinblick auf diese drei Komponenten ist festzustellen, dass wenn der Gehalt an Nb₉O- höher als 30 Gew.% liegt, ein Glas mit der gewünschten Abbe-Zahl nicht mehr erhalten werden kann, während wenn der Gehalt an Nb₂Oj. unter 8 Gew.% liegt, ein Glas mit dem gewünschten hohen Brechungsindex nicht erhältlich ist und die chemische Dauerhaftigkeit des Glases schlecht wird.

ZrO₂ stellt die Komponente dar, die zu der Stabilität des

709824/0962

Glases führt und zur Erhöhung der Abbe-Zahl des Glases nützlich ist; übersteigt der Gehalt an ZrO₂ jedoch 11 Gew.%, erhöht sich die Kristallisierungsneigung des Glases in rapider Weise.

TiO„ stellt die Komponente dar, die den höchsten Brechungsindex und das geringste spezifische Gewicht ergibt, verfärbt jedoch andererseits das Glas und senkt auch die Abbe-Zahl des Glases stark ab. Daher muss der Gehalt an TiO₂ unter 3 Gew.% gehalten werden, um ein Glas mit einem geringen Färbungsgrad und einerhohen Abbe-Zahl zu erhalten.

Als zusätzliche Komponenten können BaO, SrO, ZnO und auch Ta₃O₅ und WO₃ zur weiteren Verbesserung der Stabilisierung des Glases und zur Einstellung der Abbe-Zahl verwendet werden, wobei jedoch, sofern der Gehalt an jeder zusätzlichen Komponente 15 Gew.% übersteigt j ein Glas mit der gewünschten spezifischen Schwere nicht erhältlich ist.

Darüberhinaus können kleine Mengen an ^2⁰S' ^2^Ο3 ^un^ ^Ge02 Glasmasse gemäss der Erfindung in einem Bereich hinzugefügt werden, der die Eigenschaften des Glases nicht verschlechtert, wobei jedoch die Zugabe dieser Komponenten nicht so sehr wünschenswert ist, da diese relativ teuer sind.

Beispiele der Glasmassen gemäss der Erfindung sind in der folgenden Tabelle zusammen mit ihren Eigenschaften gezeigt, wo bei die Komponenten in Gew.% angegeben sind.

709824/0962

Komponente Beispiel Nr.

SiO₂ 41,5 43,5 38,5 38,5 43,5 39,5 43,5 31,5 38,5 42,0

BO, ____-_- 10,0

Al₂O₃ - - - - - - - 9,0

CaO - 15,9 19,9 19,9 19,9 31,9 9,9 28,0 20,0 23,9

MgO 19,9-

^ Li₉O 8,0 12,0 3,0 8,0 8,0 4,0 8,0 4,0 4,0 8,0

κ> ^ ι

JJ ^Nb2°5 ²⁵'^{6 23}'^{6 23}'^{6 23}'^{6 17}'^{6 19}'^{6 23}'^{6 15}'^{5 19}'^{5 17/1}

ZrO₂ 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 3,0 9,0

TiO₂ ________ 2,0-

SrO - - - - - -10,0 - 4,0

Fortsetzung

Komponente Beispiel Nr.

La₃O₃ - - - -2,0

19

WO₃ - - - - 2,0 -

1,698 1,696 1,691 1,697 1,690 1,711 1,700 1,698 1,694 1,697

40,2 41,0 40,0 40,8 43,0 42,6 41,8 44,7 41,2 43,3

^ Spezifisches 3,08 3,01 3,14 3,08 3,13 3,17 3,17 3,17 3,11 3,08

-^ Gewicht

ο Säurebestän- <0,1 <0,1 <0,1 -^0,1 <0,1 /0,1 ^0,1 <fO,3 /0,1

cd digkeit (%)

<jn CO cn

- ψ -JlO

In der Tabelle stellt die Säurebeständigkeit der Prozentsatz der Gewichtsverringerung des Glases dar, wenn ein Probenpulver des Glases in eine wässrige 0,01 η Salpetersäurelösung während einer Stunde bei 100 C entsprechend "The Method of Measuring the Chemical Durability of Optical Glass (powder method)" gemäss Standard der Nippon Kogaku Glass Kogyo Kai (Gesellschaft der Japanischen Optischen Glasindustrie) eingetaucht wird.

Diese Gläser gemäss der Erfindung können durch Schmelzen eines Gemisches eines Siliziumdioxidpulvers, Aluminiumhydroxides, Borsäure^ Kalziumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Lithiumcarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumnitrat, Zirkoniumoxid, Titancxid, Niobpentoxid, etc., bei 130C bis 14bO°C in einem Platintiegel und nachfolgendes Rühren unter Bildung eines gleichförmigen Schmelzgemisches, wobei zur Entschäumung die Masse in eine auf eine geeignete Temperatur zur Verhinderung des Bruches, z.B. 400 bis 500⁰C vorerhitzte Metallform gegossen wird, und sodann langsame Abkühlung der Schmelze zur Ausschaltung von Glasspannungen hergestellt werden.

- 10 -

709824/0962

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Glasmasse für eine Augenglaslinse, die in Gew.% 36 bis 50 % SiO₂ + Al₂O + B₃O₃, jedoch mit 20 bis 50 % SiO₃, 0 bis 13 % Al₂O₃ und 0 bis 20 % B₃O₃; 5 bis 35 % CaO + MgO, jedoch mit 5 bis 35 % CaO und 0 bis 20 % MgO; 1 bis 20 % Li₂O + Na₂O + K₂O, jedoch mit 0 bis 15 % Li₃O und 0 bis 15 ί Na₂O + K₂O; 16bis 34 % ZrO₃ + TiO₂ + Nb₃O₅, jedoch mit 0 bis 11 % ZrO.., 0 bis 3 % TiO₀ und 8 bis 30 % Nb₉O₁-; 0 bis 15 % BaO + SrO + ZnO; und 0 bis 15 % La₃O und Ta₃O₅ + WO₃, umfasst.

2. Glasmasse für eine Augenglaslinse nach Anspruch 1, mit einem Brechungsindex von 1,69 oder mehr, einer Abbe-Zahl von 40 oder mehr und einem spezifischen Gewicht von 3,2 oder darunter.

7 Π 9 \> 2 4 / "ι 9 B 2