DE4242859C2 - Hochbrechendes ophtalmisches und optisches Leichtgewichtsglas - Google Patents
Hochbrechendes ophtalmisches und optisches LeichtgewichtsglasInfo
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Description
Für Brillengläser, insbesondere mit höheren Dioptriezahlen, werden Gläser
mit hohem Brechungsindex angestrebt, da sich dadurch die Glasmasse und das
Brillengewicht für den Brillenträger vermindern läßt. Darüber hinaus wird
angestrebt, diese hochbrechenden Gläser noch mit einem möglichst niedrigen
spezifischen Gewicht herzustellen.
Aus US-PS 41 20 732 ist ein Glas mit einem sehr hohen Brechungsindex be
kannt. Nachteilig an diesem Glas ist jedoch, daß der hohe Brechungsindex
nur durch eine Zugabe von verhältnismäßig viel WO3 erreicht wird, so daß
das Glas eine unerwünscht hohe Dichte besitzen muß.
US-PS 41 28 432 beschreibt ein optisches Glas mit guten Brechwerten, die
jedoch durch einen Anteil von PbO hervorgerufen werden, so daß auch dieses
Glas nicht als Leichtgewichtsglas bezeichnet werden kann.
US-PS 47 32 876 beschreibt ein ausgesprochenes Leichtgewichtsglas, bei
diesem Glas sind jedoch die Brechwerte nicht befriedigend. Ein ähnliches
Glas wird in Pat. Abstr. of Japan, C-815, March 18, 1991 Vol 15/No. 112
(JP 3-53 40 A) beschrieben. Auch hier sind die Brechwerte noch
verbesserungsbedürftig. Schließlich wird noch in DE-PS 32 01 346 ein
optisches Glas, das als Nahteil-Brillenglas geeignet ist, beschrieben.
Auch dieses Glas befriedigt hinsichtlich seines Brechwertes nicht
vollständig.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Glas zu finden, dessen Dichte
vorzugsweise 4,2 g pro cm3 oder niedriger ist und das über einen hohen
Brechungsindex von wenigstens 1,85 verfügt. Darüber hinaus soll das Glas
eine gute Kristallisationsstabilität besitzen und eine gute Resistenz ge
gen chemische Angriffe haben.
Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 beschriebene Glas erreicht. In
Anspruch 6 wird ein Glas mit einem geringfügig höheren spezifischen Ge
wicht beschrieben, das sich von dem Glas gemäß Anspruch 1 vor allem durch
einen etwas höheren Lanthanoxidgehalt und einen etwas niedrigeren Niob
oxidgehalt unterscheidet und dadurch preiswerter herstellbar ist.
Aus der älteren Patentanmeldung EP-A 05 70 687 ist ein dem erfindungsgemäßen
Glas ähnliches Glas bekannt, das allerdings keinen Fluorgehalt besitzt
und dadurch eine schlechtere Erschmelzbarkeit besitzt. Ferner bewirkt
der Fluorgehalt überraschenderweise eine Verbesserung der Transmission,
insbesondere durch Verringerung des Gelbstiches, der bei Gläsern
dieses Typs leicht auftritt.
Das Glassystem ist aus den Komponenten B2O3, La2O3 und CaO aufgebaut. Zur
Erreichung der angestrebten Brechwerte werden die Komponenten TiO2, Nb2O5
und ZrO2 zugegeben. Zur Erhöhung der chemischen Beständigkeit und zur Ver
besserung der Kristallisationseigenschaften kann dem Glas ferner noch SiO2
und GeO2 zugegeben werden. Die Grenzen für den B2O3-Gehalt werden bestimmt
durch die Forderung nach einer ausreichenden chemischen Beständigkeit und
durch seine Funktion als Netzwerkbildner. Wird ein Gehalt an B2O3 von 30
Gew.-% überschritten, so kann die erste der oben genannten Forderungen nur
noch schwer erfüllt werden. Sinkt der Gehalt an B2O3 unter 13 Gew.-% so
leidet darunter die Glasstabilität. Bevorzugt wird es daher, die Unter
grenze für den Gehalt an B2O3 nicht unter 14 Gew.-% sinken zu lassen. Be
vorzugte Bereiche für ein Glas mit sehr niedriger Dichte liegen bei 15 bis
19 Gew.-% B2O3 und für ein Glas mit etwas höherer Dichte bei 13 bis 23
Gew.-% B2O3.
Zur Erhöhung der Glasstabilität können noch die Netzwerkbildner SiO2 und
GeO2 in Mengen von insgesamt bis zu 12 Gew.-% zugegeben werden, wobei je
doch der Gehalt an GeO2 3 Gew.-% nicht überschreiten soll. Für ein Glas
mit niedriger Dichte wird ein Gehalt von 5 bis 9 Gew.-% SiO2 bevorzugt.
Dabei wird auf einen Gehalt von GeO2 verzichtet. Falls man es zuläßt, daß
man das Glas in seinem spezifischen Gewicht geringfügig höherliegt, so
wird ein Gesamtgehalt von SiO2 + GeO2 von 0 bis 10 bevorzugt, wobei jedoch
der Gehalt an GeO2 in dieser Summe 2 Gew.-% nicht überschreiten soll. Be
vorzugt wird auch hier das Glas GeO2-freigehalten. Zur Verbesserung der
Glasstabilität kann auch noch P2O5 in geringen Mengen in das Glas einge
führt werden. P2O5 wirkt allerdings erniedrigend auf den Brechwert, so daß
ein P2O5-Gehalt von 2 Gew.-% nicht überschritten werden sollte, bevorzugt
wird auch hier, das Glas P2O5-freizuhalten.
Alkalioxide können den Gläsern zugesetzt werden, weil sie die Schmelzbar
keit der Gläser erleichtern. Allerdings wirken sie stark brechwerternie
drigend. Der Gesamtgehalt an Alkalioxiden (Summe M2O) darf aus diesen
Gründen 2 Gew.-% nicht überschreiten, wobei der Gehalt an Lithiumoxid vor
zugsweise unter 0,5 Gew.-% liegen sollte, während die Oxide des Natriums,
Kaliums und Cäsiums jeweils mit einer Maximalmenge von 2 Gew.-% vorhanden
sein können. Bevorzugt wird jedoch, den Alkalioxidgehalt (Summe M2O) auf
insgesamt maximal 1 Gew.-% zu begrenzen. Besonders bevorzugt wird ein al
kalioxidfreies Glas.
Die Komponente La2O3 trägt zum Erreichen der geforderten optischen Werte
bei. Sie ist in einem Glas mit niedriger Dichte in Mengen von 20 bis 31
Gew.-%, bevorzugt 23 bis 27 Gew.-% vorhanden. Nimmt man eine geringfügige
Erhöhung der Dichte des Glases in Kauf, so beträgt der La2O3-Gehalt auch
größer als 23 bis max. 33 Gew.-%. La2O3 kann zur Verringerung der Glas
dichte gegen Y2O3 ausgetauscht werden, allerdings sind einem solchen Aus
tausch Grenzen gesetzt, da mit zunehmenden Y2O3-Gehalt der Glaspreis un
verhältnismäßig schnell ansteigt. Aus diesen Gründen soll der Y2O3-Gehalt
maximal 5 Gew.-% betragen, bevorzugt liegt er unter 3 Gew.-%. Der Gehalt
von Lathan- und Yttriumoxid soll jedoch insgesamt 31 Gew.-%, insbesondere
27 Gew.-% nicht überschreiten, falls ein Glas mit besonders niedriger
Dichte erwünscht wird. Läßt man eine geringfügige Dichtesteigerung zu, so
soll der Gehalt an La2O3 + Y2O3 mehr als 28 bis maximal 33 Gew.-% betra
gen. La2O3 und Y2O3 können in begrenztem Rahmen gegen Bi2O3 oder Gd2O3
ausgetauscht werden, allerdings erhöhen diese beiden Stoffe die Glasdichte
in unerwünschter Weise, so daß eine Obergrenze für den Gehalt an Bi2O3 +
Gd2O3 von insgesamt 2 Gew.-% nicht überschritten werden soll. Bevorzugt
wird es, wenn das Glas weder Bi2O3 noch Gd2O3 enthält.
Weiterhin kann dem Glas noch Al2O3 zur Verbesserung der chemischen Eigen
schaften zugegeben werden. Die Obergrenze des Al2O3-Gehaltes von 2 Gew.-%
sollte aber nicht überschritten werden, da die Entglasungsstabilität des
Glases mit zunehmenden Al2O3-Gehalt sinkt. Bevorzugt wird ein Gehalt von
bis zu 0,2 Gew.-%.
Zur Erzielung des gewünschten hohen Brechungsindex enthält das Glas die
Komponente TiO2 in Mengen von 6 bis 14 Gew.-%. Bevorzugt wird für Gläser
mit niedrigerem spezifischem Gewicht ein TiO2-Gehalt von 6 bis 10 Gew.-%,
für Gläser mit etwas höherem spezifischem Gewicht ein TiO2-Gehalt von 7
bis 12 Gew.-%. Für Gläser mit niedrigem spezifischem Gewicht wird Nb2O5 in
Mengen von < 20 bis 30 Gew.-%, bevorzugt < 20 bis 25 Gew.-% zugegeben.
Läßt man ein etwas höheres spezifisches Gewicht zu, so kann man auch mit
einem Gehalt an Nb2O5 von 13 bis 21 Gew.-% auskommen. Zirkondioxid ist in
dem Glas in Mengen von 2 bis unter 8 Gew.-% vorhanden. Für Gläser mit nie
driger Dichte wählt man einen Zirkongehalt von 5 bis unter 8, während für
Gläser mit einer etwas höheren Dichte ein Zirkondioxidgehalt von 4 bis un
ter 8 zulässig ist. Von den Komponenten TiO2, Nb2O5 und ZrO2 wirkt die
Komponente TiO2 bei starker Brechwerterhöhung am geringsten dichteerhö
hend. Allerdings sollte ein Gehalt von 14 Gew.-%, insbesondere 10 Gew.-%
bei leichtgewichtigen Gläsern und von 12 Gew.-% bei etwas höhergewichtigen
Gläsern nicht überschritten werden, da sonst die Gefahr besteht, daß die
angestrebten Abbewerte nicht mehr erreicht werden können. ZrO2 führt bei
hohen Gehalten zu einer Erhöhung der Entglasungsneigung, so daß die Oberg
renze des ZrO2-Gehaltes unterhalb 8 Gew.-% liegen soll. Die Untergrenze
für leichtgewichtige Gläser liegt bei ZrO2 bei 2 Gew.-%, bevorzugt jedoch
bei 5 Gew.-%, während für etwas höhergewichtige Gläser eine Untergrenze
von 4 Gew.-% angestrebt wird. Die drei Komponenten TiO2, ZrO2 und Nb2O5
sollen gemeinsam verwendet werden, da das Weglassen einer Komponente, auch
wenn sie durch Erhöhung des Gehaltes der beiden übrigen Komponenten kom
pensiert wird, die Entglasungsneigung verstärkt. Für das etwas höherge
wichtige Glas, das einen Anteil von Nb2O5 von 13 bis 21 Gew.-% besitzt,
ist es von Vorteil, wenn man das Verhältnis von La2O3 zu Nb2O5 so wählt,
daß es unterhalb 1,44 liegt. Andere, ebenfalls brechwerterhöhende Stoffe
wie Ta2O5 können in Mengen von bis zu 5 Gew.-%, bevorzugt bis zu 3 Gew.-%
und WO3 in Mengen von bis zu 2 Gew.-% vorhanden sein. Allerdings ist zu
berücksichtigen, daß diese Komponenten die Dichte des Glases erhöhen, so
daß normalerweise Ta2O5- und WO3-freie Gläser bevorzugt werden.
Das Glas besitzt ferner einen Anteil von 11 bis 22, bevorzugt 12 bis 15
Gew.-% CaO bei leichtgewichtigen und bevorzugt 10 bis 20 Gew.-% bei etwas
höhergewichtigen Gläsern, während die übrigen Erdalkalioxide sowie Blei
oxid und Zinkoxid in Mengen von insgesamt maximal 2 Gew.-% in dem Glas
vorhanden sein sollen. Dabei wird bevorzugt, wenn der Gehalt an Barium
oxid, Bleioxid und Magnesiumoxid jeweils 1 Gew.-% nicht überschreitet. Be
vorzugt wird jedoch, wenn das Glas bis auf unvermeidbare Verunreinigungen
frei ist von MgO, BaO, SrO und PbO.
Das Glas enthält ferner 0,06-2 Gew.-% F sowie falls erforderlich, noch
geringe Mengen von maximal 2 Gew.-% SO3. Bevorzugt wird jedoch, wenn diese
Komponenten in einer Menge von bis zu jeweils maximal 1 Gew.-%, insbeson
dere im Fall von SO₃ überhaupt nicht, vorhanden sind. Ferner kann das Glas
noch übliche Läutermittel (z. B. Oxide des As, Sb oder Ce) in den üblichen
Mengen (0,1 bis 0,6 Gew.-% im allgemeinen um ca. 0,3 Gew.-%) enthalten.
Aus üblichen Glasrohstoffen wurden 5 Gläser (Nr. 1 bis 5) erschmolzen. Zu
sammensetzung und Eigenschaften sind in der Tabelle zusammengefaßt. Die
Gläser Nr. 1 bis 4 besitzen Dichten von 4 oder darunter, während das Glas
Nr. 5 eine Dichte von geringfügig über 4 besitzt.
Claims (9)
1. Ophtalmisches und optisches Glas,
gekennzeichnet durch
die folgende Zusammensetzung in Gew.-% auf Oxidbasis
SiO₂
0-12
GeO₂ 0-3
ΣSiO₂+GeO₂ 0-12
B₂O₃ 14-30
P₂O₅ 0-2
Li₂O 0-2
Na₂O 0-2
K₂O 0-2
Cs₂O 0-2
ΣM₂O 0-2
CaO 11-22
ΣMgO+SrO+BaO+ZnO+PbO 0-2
Al₂O₃ 0-2
La₂O₃ 20-31
Y₂O₃ 0-5
ΣBi₂O₃+Gd₂O₃ 0-2
ΣLa₂O₃+Y₂O₃ <31
TiO₂ 6-14
ZrO₂ 2-<8
Ta₂O₅ 0-5
Nb₂O₅ <20-30
WO₃ 0-2
F 0,06-2
SO₃ 0-2
sowie ggf. Läutermittel in den üblichen Mengen.
2. Glas nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß es enthält (Gew.-%)
SiO₂
5-9
B₂O₃ 15-19
Li₂O 0-1
Na₂O 0-1
K₂O 0-1
Cs₂O 0-1
ΣM₂O 0-1
MgO 0-1
CaO 12-15
SrO 0-2
BaO 0-1
ZnO 0-2
PbO 0-1
ΣMgO+SrO+BaO+PbO+ZnO 0-2
Al₂O₃ 0-2
La₂O₃ 23-27
Y₂O₃ 0-3
ΣLa₂O₃+Y₂O₃ <27
TiO₂ 6-10
ZrO₂ 5-<8
Ta₂O₅ 0-3
Nb₂O₅ <20-30
WO₃ 0-2
F 00,6-2
sowie ggf. Läutermittel in den üblichen Mengen.
3. Glas nach den Ansprüchen 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß es < 20,5-25 Gew.-% Nb2O5 enthält.
4. Glas nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß es frei ist von MgO, BaO, SrO, PbO und WO3.
5. Glas nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch
einen Brechwert nd von größer als 1,88, eine Abbezahl vd von 30 und
eine Dichte von < 4.00 g/cm3.
6. Ophtalmisches und optisches Glas,
gekennzeichnet durch
die folgende Zusammensetzung (Gew.-%)
SiO₂
0-10
GeO₂ 0-2
ΣSiO₂+GeO₂ 0-10
B₂O₃ 13-23
P₂O₅ 0-2
Li₂O 0-2
Na₂O 0-2
K₂O 0-2
Cs₂O 0-2
ΣM₂O 0-2
CaO 10-20
ΣMgO+SrO+BaO+ZnO+PbO 0-2
Al₂O₃ 0-2
La₂O₃ <28-33
Y₂O₃ 0-5
ΣBi₂O₃+Gd₂O₃ 0-2
ΣLa₂O₃+Y₂O₃ <28-33
TiO₂ 7-12
ZrO₂ 4-<8
Ta₂O₅ 0-5
Nb₂O₅ 13-21
WO₃ 0-2
F 0,06-1
SO₃ 0-1
sowie ggf. Läutermittel in den üblichen Mengen.
7. Glas nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß es frei ist von MgO, BaO, SrO, PbO und WO3.
8. Glas nach den Ansprüchen 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis La2O5: Nb2O5 < 1,44 ist.
9. Glas nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8,
gekennzeichnet durch
einen Brechwert nd von größer als 1,88, eine Abbezahl vd von mehr als
31 und eine Dichte von 4,15 g/cm3.
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DE4242859A1 DE4242859A1 (de) | 1994-02-10 |
DE4242859C2 true DE4242859C2 (de) | 1994-08-25 |
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Family Applications (1)
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JPS61232243A (ja) * | 1985-04-04 | 1986-10-16 | Ohara Inc | 眼鏡用および光学用ガラス |
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-
1992
- 1992-12-18 DE DE4242859A patent/DE4242859C2/de not_active Expired - Lifetime
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DE4242859A1 (de) | 1994-02-10 |
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