DE69501718T2

DE69501718T2 - Braune photochromische Gläser

Info

Publication number: DE69501718T2
Application number: DE69501718T
Authority: DE
Inventors: Thomas Charles Claunch; Thomas George Havens; David Joseph Kerko
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2015-12-07
Also published as: US5482902A; EP0718246A1; DE69501718D1; EP0718246B1; CN1130602A; CA2162093A1; JPH08268731A; BR9505701A

Description

Gebiet der Erfindung

Das Gebiet der Erfindung betrifft die Herstellung durchsichtiger im wesentlichen farbloser photochromer Gläser, die auf eine sorgfältig definierte braune Färbung dunkeln, wenn sie aktinischer Strahlung, besonders häufig Ultraviolett- Strahlung, ausgesetzt werden.

Hintergrund der Erfindung

US Patent Nr. 5 244 845, eine Verbesserung der in US- Patent Nr. 4 608 349 beschriebenen Gläser, offenbart durchsichtige, im wesentlichen farblose photochrome Gläser, die für die Verwendung bei der Herstellung herkömmlicher opthalmischer Linsen (mit einer Dicke von etwa 2 mm) und bei der Herstellung photochromer Glaslinsenelemente (mit einer Dicke von etwa 1 mm), für die Verwendung bei laminiertem Glas- Kunststoff, opthalmischen Linsenstrukturen, gestaltet werden, wobei die Gläser, wenn sie aktinischer Bestrahlung unterworfen werden&sub1; je nach der Glasdicke auf eine spezifisch begrenzte braune Färbung dunkeln.
Der Bedarf an photochromen Gläsern, die bei einer Dicke von etwa 1 mm zufriedenstellend zu einer braunen Färbung dunkein, so daß sie sich als dünne Glaslinsenelemente einsetzen lassen, wurde gestillt durch die Verwendung der Basisglas- Zusammensetzung von Patent Nr. 4 608 349, wobei jedoch deren Ag- und Ol-Konzentrationen geändert wurden und Pd und gegebenenfalls Er&sub2;O&sub3; und/oder Au hinzugegeben wurden. Folglich bestehen die in Patent Nr. 5 244 845 aufgeführten Glaszusammensetzungen im wesentlichen in Gew.% aus:
wobei das Molverhältnis Li&sub2;O:Na&sub2;O ≥ 9 ist.
Laboruntersuchungen und Erfahrungen auf dem Gebiet zeigten, daß diese Gläser nicht nur als dünne Glaselemente einsetzbar waren, sondern sie konnten auch als braune Sonnenbrillengläser mit herkömmlichen opthalmischen Linsendicken (2 mm) eingesetzt werden.
Bei Verwendung der Standard-Lichtquelle, nämlich Lichtquelle C, wie definiert gemäß dem 1931 C.I.E. trichromatischen Colorimetriesystem, liegen die Chromatizitätskoordinaten dieser Gläser in dem Trapezoid ABCDA in der Zeichnung, wenn das Glas 1,1 mm dick ist, und in dem Trapezoid EFGHE, wenn das Glas 2 mm dick ist. Die ungefähren Koordinatenwerte für die Eckpunkte dieser beiden trapezförmigen Umrandungen sind nachstehend aufgeführt.
Interviews mit potentiellen Käufern photochromer, sich bei aktinischer Bestrahlung braun färbender Gläser ergaben, daß die braune Färbung der Gläser von Patent Nr. 5 244 845 bei einer Dicke von etwa 2 mm im abgedunkelten Zustand als zu rötlich-braun befunden wurden. Es wurden Gläser mit einer schokoladenbraunen Färbung im vollständig abgedunkelten Zustand bevorzugt, was den Chromatizitätskoordinaten innerhalb des Trapezoids IJKLI in der beigefügten Zeichnung entspricht.
Das Hauptziel der Erfindung war daher, Glaszusammensetzungen zu konstruieren, die dieser Vorliebe entsprechen.

Zusammenfasssung der Erfindung

Wir konnten dieses Ziel mit Gläsern erreichen, deren Basiszusammensetzungen innerhalb des Patentes Nr. 5 244 845 liegen, wobei jedoch die Konzentrationen der "photochromen Elemente", d.h. Ag, Cl, Br und CuO modifiziert sind, und der Pd-Gehalt stark eingeschränkt ist. Die erfindungsgemäßen Gläser bestehen daher im wesentlichen, ausgedrückt in Gew.%, aus:
wobei das Molverhältnis Li&sub2;O : Na&sub2;O ≥ 9 : 1 ist, und sie bei einer Dicke von etwa 2 mm im vollständig abgedunkelten Zustand eine Färbung aufweisen, die den Chromatizitätskoordinaten, gemäß dem 1931 C.I.E. trichromatischen Colorimetriesystem, entspricht, die in den Bereich IJKLI der beiliegenden Zeichnung fallen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die einzige FIGUR umfasst eine graphische Darstellung der Chromatizitätskoordinaten.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Ähnlich wie Patent Nr. 5 244 845 hat die vorliegende Erfindung ihren Ursprung in einem photochromen Glas, das von Corning Incorporated, Corning, New York als Code 8134 identifiziert wird, wobei das Glas eine Zusammensetzung hat, die innerhalb der Grenzen von Patent Nr. 4 608 349 liegt. Das Glas hat die folgende ungefähre Zusammensetzung, ausgedrückt als ungefähre Gew.%:
Das Code-8134-Glas ist nicht nur wegen seiner ausgezeichneten Dunkelungs- und Verblassungseigenschaften ein besonders wünschenswertes Glas, sondern auch wegen seiner guten Schmelz- und Formungseigenschaften. Diese Kombination von Eigenschafte führte zu der Entwicklung der in Patent Nr. 5 244 845 offenbarten Gläser, die dafür dieses Glas als Grundlage verwenden. Wir verwendeten dieses Glas bevorzugt als Grundlage für unsere Forschung.
Es ist wohlbekannt, daß die Zugabe von Pd allein eine braune Farbe verleiht, wenn das Glas abgedunkelt wird. Die nach dem Abdunkeln erhaltene Farbtiefe wird Patent Nr. 5 244 845 zufolge verringert, wenn die Pd-Menge erhöht wird. Der bevorzugte Bereich für Pd betrug somit 2-4 ppm. Größere Pd- Mengen erbrachten ebenfalls diesem Patent zufolge die Entwicklung einer festen Färbung in dem Glas, was für opthalmische Linsen unerwünscht ist.
Einfaches Reduzieren des Pd-Gehaltes unter etwa 1 ppm kann zu einer unerwünschten "ausgewaschenen" braunen Färbung beim Abdunkeln des Glases führen. Wir fanden jedoch, daß durch Verringern der Ag-Konzentration und Einsatz von Pd- Mengen von etwa 1 ppm eine satte schokoladenbraune Färbung erzielt werden kann. Diese weist Chromatizitätskoordinaten im Bereich IJKLI der beigefügten Zeichnung auf
Wir verstehen dieses Phänomen nicht. Es findet anscheinend eine geringfügige Wechselwirkung zwischen dem Pd und dem Ag statt (und/oder dem Cl und Br bei geringeren Ag- Konzentrationen). Wir haben den Mechanismus, der dem aus dieser Wechselwirkung hervorgehenden Färbeeffekt unterliegt, bisher nicht theoretisiert. Wir können lediglich vermuten, daß er irgendwie die Bildung der Silberhalogenidkristalle beeinflußt, die das von dem Glas gezeigte photochrome Verhalten hervorrufen.
Wie in Patent Nr. 5 244 845 erläutert ist, wird Er&sub2;O&sub3; häufig in photochrome Gläser eingebracht, um dem Glas im unverdunkelten oder blassen Zustand eine ansprechende Farbe zu verleihen. Damit die erfindungsgemäßen Gläser im unverdunkelten Zustand (Transmission etwa 88 - 92% im sichtbaren Bereich des Strahlungsspektrums) ein im wesentlichen farbloses Aussehen bekommen, ist dessen Gebrauch auf nicht mehr als etwa 0,5% eingeschränkt. Man kann Au dem Patent Nr. 5 244 845 zufolge zugeben, um die gedunkelte braune Farbe des Glases zu vertiefen. Diese Zusätze sind bei den vorliegenden Gläsern unnotig und überschreiten, wenn zugegen, 5 ppm nicht.
Die Zusammensetzung unserer erfindungsgemäßen Gläser besteht somit im wesentlichen in Gew.% aus:
wobei das Molverhältnis Li&sub2;O : Na&sub2;O ≥ 9 ist.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Bei der Durchführung unserer Untersuchungen wurde die kommerzielle Charge von Corning-Code-8154-Glas mit Zusätzen von Pd verwendet. Es wurden Untersuchungen in einer kommerziellen kontinuierlichen Schmelzeinheit zum Schmelzen der optischen Glaszusammensetzungen durchgeführt, wobei der Schmelzeinheit-Typ in der Industrie als CU-Behälter bezeichnet wird. Es wurden der Pd-Gehalt und die Konzentrationen der "photochromen Elemente" variiert, und periodisch wurden Proben für Chromatizitätskoordinatenmessungen an geschliffenen und polierten rechtwinkligen 2 mm dicken Platten entnommen. Es wurde beobachtet&sub1; daß die braune Färbung bei einem verringerten Silbergehalt und einer Pd-Menge von etwa 1 ppm einen wünschenswerten schokoladenfarbenen Ton erhielt. Die Chromatizitätskoordinaten wanderten jedoch aus dem Trapezoid EFGHE des Patentes Nr. 5 244 845 in den Bereich IJKLI. Die ungefähren Koordinatenwerte für die Eckpunkte dieses Bereiches waren wie folgt:
Die einzige Figur in der beigefügten Zeichnung zeigt die Trapezoide ABCDA und EFGHE des Patentes Nr. 5 244 845 und den Bereich IJKLI, der die erfindungsgemäßen Gläser umfasst. Die von uns besonders bevorzugte Glaszusammensetzung ist durch einen ausgefüllten Kreis in dem Bereich IJKLI wiedergegeben und besteht, ausgedrückt in Gew.%, im wesentlichen aus:
Da die Summe dieser Inhaltsstoffe fast 100 ergibt, können die jeweiligen Werte für sämtliche praktischen Zwecke als Gew.% angesehen werden.
Die Chromatizitätskoordinaten Y, x und y wurden mit einem Huntermeter gemessen. Die Messungen erfolgten an dem Glas vor dem Aussetzen gegenüber Ultraviolettstrahlung (T&sub0;), nach einer Abdunkelungsphase 20 min bei Ultraviolettstrahlung (TD20), und nach fünf Minuten Verblassen nach Beenden der Ultraviolettbestrahlung (TF5). Diese Werte sind nachstehend angegeben:
Die Gegenwart von Er&sub2;O&sub3; verleiht dem Glas einen leichten Rosaton, der dem Träger von Sonnenbrillen und opthalmischen Linsen gefällt. Läßt man es weg, erhöht sich die Transmission des Glases im unverdunkelten Zustand.

Claims

1. Zusammensetzung für ein photochromes Glas, das im ungedunkelten Zustand im wesentlichen farblos ist, bestehend im wesentlichen, ausgedrückt in Gew.%, aus

wobei das Molverhältnis Li&sub2;O : Na&sub2;O ≥ 9 : 1 ist, wobei das Glas bei einer Dicke von 2 mm im vollständig abgedunkelten Zustand eine Färbung aufweist, die den Chromatizitätskoordinaten, gemäß dem 1931 C.I.E. trichromatischen Colorimetriesystem, entspricht, die in den Bereich IJKLI der anliegenden Zeichnung fallen.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, bestehend, in ungefähren Gew.%angaben, aus

3. Photochrome Glaslinse, die im ungedunkelten Zustand im wesentlichen farblos ist, bestehend im wesentlichen, ausgedrückt in Gew.%, aus

wobei das Molverhältnis Li&sub2;O : Na&sub2;O ≥ 9 : 1 ist, wobei das Glas bei einer Dicke von 2 mm im vollständig abgedunkelten Zustand eine Färbung aufweist, die den Chromatizitätskoordinaten, gemäß dem 1931 C.I.E. trichromatischen Colorimetriesystem, entspricht, die in dem Bereich IJKLI der anliegenden Zeichnung fallen.

4. Photochrome Glaslinse nach Anspruch 3, bestehend in ungefähren Gew.%en, aus

5. Zusammensetzung für ein photochromes Glas, das im ungedunkelten Zustand im wesentlichen farblos ist, bestehend im wesentlichen, ausgedrückt in Gew.%, aus

wobei das Glas bei einer Dicke von 2 mm im vollständig abgedunkelten Zustand eine Färbung aufweist, die den Chromatizitätskoordinaten, gemäß dem 1931 C.I.E. trichromatischen Colorimetriesystem, entspricht, die in den Bereich IJKLI der anliegenden Zeichnung fallen.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 5, weiterhin bestehend, ausgedrückt in Gew.%, aus

7. Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei das Molverhältnis Li&sub2;O : Na&sub2;O ≥ 9 : 1 ist.