DE3204625C2 - Alumosilico-Phosphat-Brillenglas mit einer Abbezahl über 46, mit einem Brechungsindex über 1,56 und einer sehr niedrigen Dichte - Google Patents

Alumosilico-Phosphat-Brillenglas mit einer Abbezahl über 46, mit einem Brechungsindex über 1,56 und einer sehr niedrigen Dichte

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Abstract

Ein im sichtbaren Spektralbereich farbloses Brillenglas das im ultravioletten Spektralbereich unterhalb 350 nm nicht durchlässig ist, einen Brechungsindex n ↓d über 1,56 und eine Abbezahl über 46 aufweist, und das sich durch eine extrem niedrige Dichte auszeichnet, weist folgende Zusammensetzungen (in Gew.-%) auf, 12-40 P ↓2O ↓5, 13-34 Al ↓2O ↓3, 8-30 SiO ↓2, 0-16 B ↓2O ↓3, 4-12 TiO ↓2, 0-14 ZrO ↓2, 2-18 CaO, 0-4 MgO, 0-15 Na ↓2O, 0-11 K ↓2O, 0-6 Li ↓2O, 0-12 Nb ↓2O ↓5, 0-8 ZnO.

Description

33 bis 87
P2O5 12 bis 40
Al5O3 13 bis 34
SiO2 8 bis 30
B,Oj O bis 16
ZrO, O bis 4
TiO2 4 bis 12
CaO 2 bis 18
MgO O bis 4
Na7O O bis 15
K,Ö O bis 11
Li2O O bis 6
Nb7O5 O bis 12
ZnO O bis 8
Cc2O3 und/oder
SnO2 0,01 bis
4 bis 15
4 bis 12 2 bis 18
2. Brillenglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Zusammensetzung (in Gew.-%) 25 aufweist:
P2O5 12 bis 34
Al2O3 21 bis 29
SiO2 10 bis 24
BjO3 O bis 15
MgO O bis 2
CaO 6 bis 12
TiO2 5 bis 11
ZrO2 O bis 3
Na2O 1 bis 15
κ,ο 1 bis 10
Nb,O< I bis 12
3. Brillenglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichts-Verhältnis von P2O5 zu Al2O3 40 50,65.
4. Brillenglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe von CaO und MgO und ZnO zwischen 2 und 18 Gew.-% liegt.
5. Brillenglas nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es (in Gew.-%) enthält:
P2O5 13,00 bis 32,20
Al2O3 22,00 bis 27,00
SiO2 11,00 bis 20,00
B2O3 0,00 bis 14,80
MgO 0,00 bis 1,00
CaO 5,40 bis 12,40
SrO 0,00 bis 0,40
ZnO 0,00 bis 7,00
TiO2 3,00 bis 8,80
ZrO2 0,00 bis 2,00
Nb2O5 0,00 bis 10,00
Ce2O3 0,00 bis 0,21
Li2O 0,00 bis 4,00
Na2O 1,50 bis 14,00
K2O 0,00 bis 9,00
SnO2 0,00 bis 0,62
As2O3 0,00 bis 0,30
F 0,00 bis 1,50
Die Erfindung bezieht sich auf ein Alumosilico-Phosphat-Brillenglas mit TiO2, Erdalkalioxid, Alkalioxid und ggf. B2O3, ZrO2, Nb2O5 und ZnO mit einer Abbezahl über 46 und einem Brechungsindex über 1,56, das durch eine sehr niedrige Dichte ausgezeichnet ist.
Heute handelsübliches, im sichtbaren Spektralbereich farbloses Brillenglas hat einen Brechungsindex nd von etwa 1323, eine Abbezahl von etwa 56 und eine Dichte von mindestens 2,55 gem"3. Der ebenfalls für Brillensichtscheiben übliche Kunststoff hat einen Brechungsindex von 1,500, eine Abbezahl von 58 und eine Dichte von 1,32 gcm"J. Der Bedarf an einem anorganischen Brillenglas mit erhöhtem Brechungsindex gegenüber dem heute üblichen Brechungsindex von 1,523 wurde durch Gläser gemäß der DE-PS 22 59 183 befriedigt
In der DE-OS 30 26 605 wird ein säurefestes, hydrolytisch beständiges, ophthalmisches Borosilicatglas im System SiO2-B2O3-CaO-TiO2 beschrieben, mit einem Phosphorsäuregehalt von 0-14 Gew.-% und einem Tonerdegehalt von 6— 6 Gew.-%. Bedingt durch den unterschiedlichen Zusanvmensetzungsbereich erfüllt es mit den nd > 1,69 nur eine der erfindungsgemäßen Anforderungen.
Die erfindungsgemäßen Gläser haben insbesondere gegenüber dem Brillenglas mit nd 1,523 und noch viel mehr gegenüber dem Kunststoff den großen Vorteil, bei gleicher Dioptrie eines Korrektions-Rezeptes bei Minusgläsern deutlich geringere Randdicken bzw. bei Plusgläsern deutlich geringere Mitteldicken zu gestatten. Sie sind deshalb in dem für Brillenträger wichtigen Faktor Kosmetik attraktiver. Die normalerweise proportional zur Brechungsindexerhöhung verlaufende Dichtezunahme kann relativ begrenzt werden, jedoch ist in den meisten Fällen eine Dichte von 3,0 gern"3 nicht unterschreitbar.
Diese Gläser sind besonders geeignet für Korrektions-Rezepte erhöhter Plus- oder Minus-Dioptrien, im Normalfall über ± 2,5 dpL
Die meisten Korrektions-Rezepte liegen jedoch im Bereich zwischen +2,5 dpt und -2,5 dpt. In diesem Bereich sind die beiden Kurven eines Brillenglases (die Außerkurve und die dem Auge zugewandte Innenkurve) nicht allzu unte/s»hiedlich, so daß der erhöhte Brechungsindex sich nicht vorteilhaft auswirken kann, die relativ höhere Dichte sich jedoch bei den anorganischen Brillengläsern gegenüber dem Kunststoff nachteilig auswirkt.
Es ist deshalb das Ziel der Erfindung, ein extrem leichtes Brillenglas mit einer Dichte unter der des handelsüblichen Brillenglases mit 2,65 gern"3 zu schaffen, das trotz seines geringen Gewichtes einen Brechungsindex besitzt, der deutlich über dem des handelsüblichen Brillenglases mit nd 1,523 liegt. Gleichzeitig soll die Abbezahl dieses Glases über 46 liegen, da erkannt worden ist, daß unterhalb dieser Abbezahl sichtbare Farbsäume, resultierend aus der verschiedenen Dispersion der einzelnen Lichtwellenlängen, für den Brillenträger störend wirken.
Weiterhin soll das neue Brillenglas im ultravioletten Spektralbereich unterhalb einer Wellenlänge von 350 nm nicht durchlässig sein, weil neuere Erkenntnisse der Augenmedizin die Schädlichkeit der unter 350 nm liegenden Wellenlängen für das menschliche Auge beweisen.
Darüber hinaus -oll das neue Brillenglas durch chemische Härtung in seiner Festigkeit verbessert werden können, da in vielen Fällen eine chemische Härtung nicht nur biegezugfestere Gläser ergibt, sondern auch das Bruchbild eines zerstörten, vorher Ger chemischen Härtung unterworfenen Glases wesentlich ungefährlicher ist als das des ebenso biegezugfesfcjn Kunststoffes.
Schließlich soll die Zusammensetzung des neuen Brillenglases so aufgebaut sein, daß seine Fertigungen den heute üblichen Brillenglaswannen möglich ist, d. h. seine Viskosität muß einen bestimmten Verlauf der Tfemperaturabhängigkeit besitzen, und seine Kristallisationsneigung soll möglichst niedrig sein, so daß eine Dosierung der Glasposten durch Scherenschnitt für die automatischen Drehtischpressen problemlos erfolgen kann.
Eine weitere wesentliche Forderung ist auf die chemische Beständigkeit des Glases gerichtet. Dk.vGIaszusammensetzung 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 usw. die Giasoberfläche nicht in nennenswertem Umfang angreifen. ' *
Alle diese Ziele werden mit einem neuen Brillenglas erreicht, das die folgende Zusammensetzung (in Gew.-%) aufweist: .). .
33 bis 87
4 bis 12
2 bis 18
4 bis 15 S5
SnO2 0,01 bis 2
Dieser Zusammensetzungsbereich zeichnet sich durch die Kombination der Komponenten P2Os mjt.TiO2 sowie AI2O3 und SiO2 aus, die zusammen mindestens 37 Gew.-% des Glases bei TiO2-Konzentrationen zwischen 4 und 12 Gew.-% ausmachen. B2O3 und ZrO2 können in bestimmten Mengen zugefügt werden. Die Erdalkalioxide sollten mindestens 2 Gew.-% ausmachen. Alkalioxide sind für die chemische Härtung durch Ionenaustausch erforderlich. Ihre Summe sollte zwischen 4 und 15 Gew.-% liegen. Die UV-Absorption, hervorgSjjifen durch geringe Zugaben von Cer- und/oder Zinnoxid, erzeugt eine Absorptionskante des Glases bei etwa ISO. nm (A 50%). Bei geeigneter Dotierung kann die UV-Kante so gelegt werden, daß bei 313 nm 0% Transmission für
P2O5 12 bis 40
Al2O3 13 bis 34
SiO2 8 bis 30
B2O3 0 bis 16
ZrO2 Obis 4
TiO2 4 bis 12
CaO 2 bis 18
MgO Obis 4
Na2O 0 bis 15
K2O Obis 11
Li2O Obis 6
Nb2O5 0 bis 12
ZnO Obis 8
Ce2O3 und/oder
% 2 mm Glasdicke und bei 362 nm 80% Transmission vorhanden sind. Die geeigneten Dotierungen liegen je nach
V Grundglaszusammensetzung zwischen 0,01 und 2,0 Gew.-%.
?: Ein Teil der Sauerstoffionen kann durch Fluorid ersetzt werdsn, indem statt eines Oxids ein Fluorid in die
ö Glasschmelze gegeben wird. Die Fluorid-Zugabe dient einerseits als Läutermittel, andererseits wird damit eine
Anpassung der optischen Lage, insbesondere eine Erhöhung von vrf, erzielt.
Die Tabelle 1 zeigt einige beispielhafte, erfindungsgemäße Zusammensetzungen.
Ausführungsbeispiel
Es werden folgende Gemengekomponenten eingewogen:
62,09 g sauberer Sand, 14,17 gH2BO3,122,42 gAlO(OH), 120,00 g P2O5,8,03 g Zirkonoxid, 32,22 gTitanoxid, 60,50 g CaCO3, 96,14 g Soda, 0,80 g Ceroxid.
Nach innigem Mischen des Pulvers wird dieses in einen 4-1-Platintiegel bei 14300C eingelegt, bei 14600C aufgeschmolzen und durch Rühren bei 14500C homogenisiert. Durch einen im Boden befindlichen Rohrauslauf wird dann das Glas unter Abkühlung auf eine Temperatur, die der Viskosität von 103 dpas entspricht, im Rohr abgekühlt. In schnittfahigem Zustand tritt das Glas aus dem Rohr ohne Kristallisationserscheinungen aus und kasrn zu Brillenglas-Preßlingen von 60 nm 0 und 6 mm Dicke verpreßt werden. Nach Schleifen ufld Polieren dieser Rohrgläser zu Brillengläsern, wobei weder beim Waschen noch beim Absäuern von EntSpiegelungen Schwierigkeiten auftreten, erhält man ein anorganisches Brillenglas mit nd 1,594, einer Abbezahl von 48 und einer Dichte von 2,51 gern"3, das gegenüber Kunststoff deutliche kosmetische Vorteile, rn^h chemischer Härtung durch Ionenaustausch im KNO3-Sclzbad bei 435°C auch Vorteile im Bruchverhalten und In der Festigkeit hat, und das durch die Absorption im UV-Spektralbereich den neuen augenmedizinischen Ansprüchen gehorcht.
Tabelle 1
19087 19105 19113 19107 19108 19109 19120 19080
P2O5 30,00 14,0 14,0 32,2 13,0 17,6 16,0 14,1
Al2O3 24,00 17,0 22,0 23,6 26,6 25,0 15,2 14,1
SiO2 11,50 19,0 19,0 11,0 17,5 20,0 28,0 28,2
B2O3 2,00 8,0 7,5 - 14,8 12,0 10,0 2,5
MgO - 1,0 - - - - - ι,ο
CaO 8,50 11,5 10,0 10,5 12,0 12,4 6,5 12,5
SrO - - - - 0,4 - - -
ZnO - - - - - - - 0,2
TiO2 8,00 6,2 3,0 8,8 6,1 8,0 4,1 10,1
ZrO2 2,00 1,3 1,3 0,9 - 0,3 - 0,5
Nb2O5 - - 10,00 - - 0,10 2.0 -
Ce2G3 0,21 - - 0,07 0,05 - - -
Li2O - - - - - - 4,6 0,8
Na2O 13,79 11,60 11,32 4,0 5,0 1,5 9,7 13,6
K2O - - - 9,0 5,0 2,5 2,5 1,6
SnO2 - 0,40 0,18 - - 0,62 1,2 0,6
As2O3 - 0,20 0,20 - - 0,20 0,2 0,2
F - - 1,00 0,30 0,25 - - —
nd 1,567 1,566 1,591 1,567 1,568 1,569 1,567 1,6007
vrf 46,0 47,8 49,5 45,3 48,5 46,1 51,1 46,0
ρ (gem"3) 2,58 2,61 2,63 2,63 2,54 2,55 2,60 2,65

Claims (1)

Pa tentansp rüche:
1. Im sichtbaren Spektralbereich farbloses Alumosilico-Phosphat-Brülenglas mit TiO2, Erdalkalioxid, Alkalioxid und ggf. B2O3, ZrO2, Nb2O5 und ZnO mit einer Dichte unter 2,65 gern"3, eine Abbezahl über 46 und einem Brechungsindex nd über 1,56, dadurchgekennzeichnet, daß es folgende Zusammensetzung (in Gew.-%) aufweist:
12 bis 40 ]
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