DE3206227C2 - Optisches Glas im System SiO↓2↓-B↓2↓O↓3↓-(Al↓2↓O↓3↓-)Alkalioxid-Erdalkalioxid-TiO↓2↓-(ZrO↓2↓-)F/SnO↓2↓ mit Brechwerten ≥ 1,56, Abbezahlen ≥ 40 und Dichten ≦ 2,70 g/cm↑3↑ - Google Patents
Optisches Glas im System SiO↓2↓-B↓2↓O↓3↓-(Al↓2↓O↓3↓-)Alkalioxid-Erdalkalioxid-TiO↓2↓-(ZrO↓2↓-)F/SnO↓2↓ mit Brechwerten ≥ 1,56, Abbezahlen ≥ 40 und Dichten ≦ 2,70 g/cm↑3↑Info
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Abstract
Ein als Brillenglas geeignetes Glas mit einem Brechwert 1,56, einer Abbezahl 40 und einer Dichte 2,70, das sich durch gute UV-Absorption, chemische Beständigkeit, Eignung für chemische Härtung sowie Eignung für Wannenfertigung auszeichnet, besteht aus (in Gew.%): 47-75 SiO ↓2, 1-20 B ↓2O ↓3, 0-10 Al ↓2O ↓3, 0-2,5 P ↓2O ↓5, 3-15 Li ↓2O, 0-6 Na ↓2O, 0-6 K ↓2O, 0-20 CaO, 0-15 MgO, 0-5 ZnO, 1-15 TiO ↓2, 0-8 ZrO ↓2.
Description
Ziel der Erfindung ist es, einen Zusammensetzungsbereich für ein optisches bzw. ophthalmisches Glas im
System SiO2- B2O3 - (Al2O3)-Alkalioxid - Erdalkalioxid -TiO2 -(ZrO2) -FZSnO2 mit einem Brechwert
>1,56, einer Abbezahl >40 und einer Dichte <2,70 g/cm3 zu finden, wobei das Glas zusätzlich die Transmission
von UV-Strahlen im Bereich unterhalb 340—390 nm vollständig absorbieren, sich in einem Alkalibad chemisch
härten lassen, beständig gegenüber verdünnten Säuren und Laugen sein und im Viskositätsbereich von unter s
104 d Pas keine Kristallisation zeigen soll.
Neben 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 undurchjässig
sein. Andererseits darf es im sichtbaren Spektralbereich keinerlei Absorption zeigen, da sonst das Glas eine
unerwünschte Eigenfarbe besitzt.
Eine wichtige Eigenschaft für ein solches Massenglas ist seine gute Produzierbarkeit in entsprechend großen
Schmelzeinheiten (Wannenglas) sowie die nachfolgende Bearbeitung zu maschinell herstellbaren Preßlingen.
Dazu darf das Glas nur geringe Neigung zur Kristallisation aufweisen. Besonders im Temperatur-/Viskositätsbereich
der Bearbeitung unterhalb IO4 d Pas 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 Glaszusammtnsetzung
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, Fruchtsäfte, Schweiß usw., die
Glasoberfläche auch über längere Zeit nicht sichtbar angreifen.
Der heutige Stand der Technik wird eingehend in der DE-OS 31 39 212 dargelegt. In dieser Anmeldung wird
ein Zusammensetzungsbereich für ein optisches und ophthalmisches Glas mit einem Brechwert 2:1,58, einer
Abbezahl >45, und einer Dichte <2,75 g/cm"1 sowie ausgezeichneter Eignung für die chemische Härtung beansprucht.
Die Patentschriften JP-OS 79 10 882, GB-OS 20 29 401 ermöglichen mit ihrem Zusammensetzungsbereich keine Gläser mit einer Dichte von weniger als 2,70 bei einem Brechwert von 1,60 und einer Abbezahl
von 50. In der BE-PS 5 51 390 werden Gläser der erfindungsgemäßen optischen Lage mit einer Dichte
<2,75 g/cm3 beschrieben. Im wesentlichen unterscheiden sich diese Gläser vom Anmeldungsgegenstand
dadurch, daß ihre optische Lage durch die teureren Komponenten ZrO2 (0-20 Gew.-%) oder SnO2
(0-12 Gew.-%) erzielt wird. Auch liegen die Dichten dieser Gläser durchweg höher als beim Anmeldungsgegenstand.
Der in der vnrHegenden Anmeldung beanspruchte Zusammensetzungsbereich geht insofern über den der
DE-OS 3! 39 212 hinaus, als er zusätzlich die Forderungen nach entsprechender UV-Absorption, hoher Kristallisationsstabrntät
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 >n dem in der Patentanmeldung angegebenen Zusammensetzungsbereich
haben entweder bei geringerem Titangehalt eine zu hohe UV-Transmission oder bei höherem Titangehalt 7war
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.
Ein solcher Bereich ist dadurch gekennzeichnet, daß die Summe aller glasbildenden Oxide 57 bis 85 Gew.-%
beträgt, wobei im einzelnen enthalten sein müssen (Gew.-%):
SiO2 47-75, B2O3 1-20, Al2O3 0-10, P2O5 0-2,5,
bevorzugt jedoch 60 bis 75 Gew.-% Glasbildner und im einzelnen (Gew.-%):
SiO2 49-68, B2O3 8-14, Al2O3 0,5-3, GeO2 0-3, P2O5 0-1,5,
die Summe der Alkalioxide 8-15 Gew.-% und im einzelnen (Gew.-%):
die Summe der Alkalioxide 8-15 Gew.-% und im einzelnen (Gew.-%):
Li2O 6-12, Na2O 0,5-4,5, K2O 0-2,
die Summe der Erdalkalioxide und 2InO 2-25 Gew.-%, bevorzugt 3-18 Gew.-% und im einzelnen (Gew.-%):
55 CaO 0-20, MgO 0-15, ZnO 0-5, bzw. CaO 2-8, MgO 1-6, ZnO 0-5
und außerdem nicht mehr als 10 Gew.-% in der Summe an SrO, BaO. ZnO und PbO und weiter Komponenten
entsprechend (Gew.-%):
TiO2 1-15,
ZrO2 0-3,
F" 0,4-5
und/oder
SnO2 0,1-3,0
sowie weitere Oxide enthalten sein können (Gew.-%):
ίο
15
20
25
30
35
Nb2Oj | 0,3-5 |
Y,O3 | 0-4 |
La2O3 | 0-8 |
Ta2O5 | 0-3 |
WO3 | 0-5 |
Bi2O3 | 0-2,0 |
Yb2O3 | 0,1-3,5 |
Ce1O3 | 0-3 |
Sb1O3 | 0-2,5 |
TeO2 | 0-2 |
SeO2 | 0-2 |
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 UV-Absorptionskante bei 340-390 mn.
Die Kristallisationsstabilität wird gegenüber den Beispielen aus der deutschen Offenlegungsschrift 31 39 212
wesentlich verbessert, wenn ein Natriumgehalt von etwa 0,5 bis 4,5 Gew.-% bezüglich Na2O eingebracht wird.
Gleichzeitig erhöht dieser Na2O-Gehalt auch die chemische Härtbarkeit in einem Na- bzw. K-Salzbad bei
gleichzeitiger Reduktion der Eintauchdauer.
Die in der deutschen Offenlegungsschrift 31 39 212 geforderte hohe Abbezahl ist nicht notwendig, da die bei
Brillengläsern auftretenden Farbsäume an einem v<,<42 auftreten und für den Brillentr^er störend wirken
können. Es ist daher möglich, durch Erhöhen des TiO2-Gehaltes auf bis zu 10 Gew.-% <ias Verhältnis von
Brechungsindex zur Dichte in Richtung geringere Dichte und höherem nä zu verschieben. Die Abbezahl sinkt
dabei auf etwa 45-42.
Durch Zugabe von mindestens 0,4 Gew.-% Fluorid (Beispiel: als NaF) bezogen auf das F"-Ion wird tine entsprechend
steile UV-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 von SnO2
(0,1-3), CeO2 (0-3) oder TeO2 (0-2) in den gewünschten Bereich (340-390 nm) verschieben.
Tabelle 1 enthält 8 Ausführungsbeispiele im bevorzugten Zusammensetzungsbereich.
Die erfindungsgemäßen Gläser werden folgendermaßen hergestellt: Die Rohstoffe (Oxide, Carbonate,
Nitrate, Fluoride) werden abgewogen, ein Läutermittel, wie As2O3, in Anteilen von 0,1—1 Gew.-% zugegeben
und anschließend gut gemischt. Das Glasgemenge wird bei ca. 1300 bis 1400° C im Keramikbecken oder Platintiegel
eingeschmolzen, danach geläutert und mittels eines Rührers gut homogenisiert. Bei einer Gußtemperatur
von etwa 8000C und einer Viskosität von ca. 3000 d Pas wird das Glas zu Brillenglasrohlingen verpreßt.
Schmelzbeispiel für 1000 kg berechnetes Glas
Oxid
Gew.-%
Rohstoff
40
45
50
55
60
65
SiO; B3O3
Li2O Li2O Na2O
MgO CaO Al3O., TiO; ZrO2
Nb2O5 NaF
56,50 12,20
9,00
0,89
2,00
4,27
4,50
1,50
6,61
0,49
0,68
1,10
+As3O,
Siour
H3BO3
Li2CO3
LiNO3
Na2CO.,
MgCO3
CaCO3
AlOOH
Nb2O5
567,75
217,89
225,00
41,21
34,32
97,71
81,82
20,40
66,56
4,92
6,85
11,20
1375,63 kg
1,80 kg Läutermittel 1377,43 kg Gemenge
Die Eigenschaften dieses Glases sind in Tabelle 1, Beispiel 2, angegeben.
Zur chemischen Härtung werden die geschliffenen und polierten Gläier 4 Stunden lang in eine NaNO3-Schmelze
von 4000C getaucht. Die ausgetauschte Schicht hat eine Dicke von 83 um und eine Druckspannung
von 7260 nm/cm.
Ausführungsbeispiel | - | - | 1,71 | - | 2 | - | - | (Gehalt in Gew-%) | - | - | - | 4 | - | 1,31 | - | 1.63 | - | 5 | -- | - | - | I) | - | - | η | - | 1.50 | - | X | - | |
1 | 10,21 | 5.01 | 1,19 | - | 56,50 | 9,89 | - | 3 | 11,54 | 4.57 | 0,21 | 65,53 | 11,08 | 1,82 | 6,30 | 0,35 | 49.52 | 10.20 | 11.23 | - | 54.00 | 8.90 | - | 70.36 | 6.1)3 | - | 61,13 | 4.26 | |||
SiO2 | 63,80 | 3,20 | - | - | 12,20 | 2,00 | - | 64,61 | 2,02 | - | - | 8,48 | 2,00 | - | - | 9,70 | 3,72 | 1.51 | - | 8.00 | 2.00 | - | 5.59 | 0.67 | - | 5.72 | - | ||||
B2O3 | 8,14 | - | - | 1,50 | - | - | 9,01 | - | 0,87 | - | 1,10 | - | - | 1,25 | - | 0.32 | - | 1,00 | 2.00 | - | 1,39 | - | 9,13 | 8.15 | |||||||
Al2O., | 1,64 | 3.25 | - | 4,27 | - | 1,66 | 2.64 | 1,04 | - | 0.40 | 4.25 | 1,23 | - | 0.50 | - | - | - | - | - | ||||||||||||
P2O5 | 1,81 | 1.571 | 4,50 | 1.5892 | 1,83 | 1.5620 | - | 6.81 | 1,6296 | 16.00 | 1.6007 | 4.26 | 1,5718 | 6,95 | - | ||||||||||||||||
Li2O | 52,63 | - | 50,88 | 53,92 | 1.5791 | 44.31 | - | 51,76 | - | 47.31 | 2.20 | 2,04 | |||||||||||||||||||
Na2O | 2,519 | 6,61 | 2,585 | 2.507 | 50.33 | 2.679 | 4.40 | 2,651 | 8.11 | 2.539 | 1.37 | - | |||||||||||||||||||
K2O | <2 | 0,45 | <2 | <2 | 2,545 | <2 | 1.95 | <3 | - | <2 | - | ||||||||||||||||||||
MgO | 5280 | 0.68 | 7260 | 6110 | <2 | 6390 | 0.20 | 4120 | - | 5810 | - | ||||||||||||||||||||
CaO | 1,10 | 5721 | 1,05 | - | |||||||||||||||||||||||||||
ZnO | - | ||||||||||||||||||||||||||||||
TiO2 | 1,5697 | ||||||||||||||||||||||||||||||
ZrO2 | 48,01 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Nb2O5 | 2.541 | ||||||||||||||||||||||||||||||
NaF | <2 | ||||||||||||||||||||||||||||||
SnO2 | 6120 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Yb2O1 | |||||||||||||||||||||||||||||||
Ce2O., | |||||||||||||||||||||||||||||||
Sb2O, | |||||||||||||||||||||||||||||||
TeO2 | |||||||||||||||||||||||||||||||
nd | |||||||||||||||||||||||||||||||
V1/ | |||||||||||||||||||||||||||||||
ρ [g/crrr I | |||||||||||||||||||||||||||||||
SR1' | |||||||||||||||||||||||||||||||
OS2' |
') SR - Säurebestiindi2keit<2 bedeutet: weniger als 0.1 >m Ahtras: durch Salpetersäure (pll 0..'i bei büO Stunden Einwirkung.
2) OS - Oberflächenspannung in nm/cm nach 4 Stunden Eintauchzeit in NaNü-.-Schmel/e von 400-4400C.
2) OS - Oberflächenspannung in nm/cm nach 4 Stunden Eintauchzeit in NaNü-.-Schmel/e von 400-4400C.
Claims (1)
1. Optisches und ophthalmisches Glas im System SiO2-B2O3-(Al2O3-) Alkalioxid - Erdalkalioxid -
TiO2-(ZrO2-) F/SnOj mit Brechwerten >1,56, Abbezahlen >40 und Dichten
<2,70 g/cm3, 5 mit einer UV-Absorptionskante im Bereich 340 bis 390 nm und einer Transmissionsreduktion von
mindestens 80-90% innerhalb eines Bereichs von höchstens 30 nm, mit chemischer Härtbarkeit in einem Alkalisalzbad zur Erzeugung einer Oberflächenspannung von
mindestens 5000 nm/cm und mindestens 85 am Tiefe,
mit chemischer Beständigkeit gegen verdünnte Säuren und Laugen, 10 und mit Kristallisationsstabiiität im fur die Produktion wichtigen Viskositätsbereich von unter 104 d Pa. s,
gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung (in Gew.-%):
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
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US7517822B2 (en) | 2002-05-16 | 2009-04-14 | Schott Ag | UV-blocking borosilicate glass, the use of the same, and a fluorescent lamp |
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---|---|---|---|---|
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DE102004011218B4 (de) | 2004-03-04 | 2006-01-19 | Schott Ag | Röntgenopakes Glas, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung |
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---|---|---|---|---|
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1982
- 1982-02-20 DE DE19823206227 patent/DE3206227C2/de not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10253756B4 (de) * | 2002-05-16 | 2008-03-06 | Schott Ag | Borosilicatglas mit UV-Blockung und seine Verwendung |
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---|---|
DE3206227A1 (de) | 1983-09-08 |
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