DE808754C

DE808754C - Augenglas

Info

Publication number: DE808754C
Application number: DEP29223A
Authority: DE
Inventors: William Houston Armistead
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1946-08-19
Filing date: 1949-01-01
Publication date: 1951-07-19
Also published as: GB638644A; USRE23049E; FR952101A; US2433883A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf durchsichtige Augengläser, von denen kleine Teile in Kronglaslinsen eingeschmolzen werden, für die Herstellung von Mehrfokus-Brillengläsern. Gläser, die für diesen Zweck benutzt werden sollen, müssen bestimmte Anforderungen erfüllen. Vor allem müssen sie sich gut verschmelzen lassen mit normalem, weißem optischem Kronglas, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 93 X ι o~⁷ cm/cm ⁰C und einen Erweichungspunkt von etwa 527⁰ C hat. Der Erweichungspunkt ist die Temperatur, bei der eine Glasfaser von bestimmter Größe sich unter Wirkung ihres eigenen Gewichts um einen bestimmten Betrag verlängert, wenn sie in einem kleinen Ofen von bestimmten Dimensionen aufgehängt wird (»Viscosity of Glass between the Strain Point and Melting Temperature«, by H. R. Lillie, Jour. Am. Cer. Soc, Vol. 14, page 502, July 1931). Sie müssen einen guten Widerstand gegen Entglasung während des

ao Einschmelzens haben und entsprechende chemische Beständigkeit oder Widerstandsfähigkeit gegen Verwittern. Ihr Zweck erfordert eine Brechungszahl für die D-ll'mie (nD) zwischen 1,57 und 1,70, und es ist erwünscht, daß sie eine Streuzahl (V) haben, die so hoch wie möglich ist. Bekannte Augengläser mit hoher Brechungszahl haben eine maximale Streuzahl von etwa 32, die geringer ist als erwünscht. Die bekannten Gläser mit niedriger Brechungszahl haben eine maximale Streuzahl von etwa 50, aber haben ungenügende chemische Beständigkeit.

Der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung ist es, Augengläser zu schaffen, die höhere Streuzahlen haben, als bisher bei Gläsern dieser Art ohne Opferung anderer erwünschter Eigenschaften erreichbar waren.

Die Erfindung besteht in der Herstellung von Augengläsern, die 33°/o bis 60% SiO₂, 1% bis 7% B₂O₃, 2% bis 15% ZrO₂, o»/o bis 25⁰ZoBaO, o,3°/o bis 5°/o Li₂O, i°/o bis i5°/o Na₂O, o°/o bis io°/oPbO und ein Oxyd mindestens eines Metalls der zweiten periodischen Gruppe enthalten, dessen Atomgewicht zwischen 40 und 113 liegt, nämlich Ca, Zn, Sr oder Cd, deren Gehalt im ganzen von 3% bis 30% beträgt, aber im einzelnen weniger als 15% beträgt. Das Glas

enthält mindestens zwei zweiwertige Oxyde, und der Gesamtprozentsatz der zweiwertigen Oxyde ist nicht weniger als 15% und nicht mehr als 50%. Vorzugsweise enthalten die neuen Gläser 33% bis 60% Si O₂, i°/o bis 7°/o B₂O₃, 40/0 bis 15% ZrO₂, 0% bis 25¹V₀ BaO, 3% bis 15% ZnO, 0,5% bis 5% Li₂O und 1% bis 15% Na₂O. An Stelle von Na₂O kann K₂O teilweise oder vollständig eingesetzt werden.

Für den vorliegenden Zweck ist der hervorstechende Fehler der bekannten Gläser, ihre hohe Streuung für Licht verschiedener Wellenlängen, d. h. ihre niedrige Streuzahl, die eine erhebliche Farbbrechung bewirkt. Olnvohl es fehlen kann, sollten die hier in Rede stehenden Gläser vorzugs-λν-eise mindestens 5% BaO enthalten, weil BaO die Brechungszahl steigert, ohne die Streuzahl unangemessen herabzusetzen. Mehr als 25% BaO können Entglasung verursachen. Da die Benutzung von BaO in beträchtlichen Mengen die Erhöhung der Verflüssigungstemperatur in ungünstiger Weise zu heben sucht, ist es notwendig, ein oder mehrere andere zweiwertige Oxyde zuzugeben, um es zu verhindern oder dem entgegenzuwirken. Andere zweiwertige Oxyde, die für diesen Zweck nützlich sind, sind PbO, CaO, ZnO, SrO und CdO. Die Benutzung von Pb O in geringen Beträgen ist nicht wesentlich, aber manchmal ist es wünschenswert, weil es die Brechungszahl hebt und die Erweichung des Glases fördert. Da PbO die Streuzahl beträchtlich herabzusetzen sucht, sollen nicht mehr als etwa io°/o davon verwendet werden.

CaO, ZnO, SrO und CdO erhöhen ebenfalls die Brechungszahl. Sie sind besonders wertvoll für die weitere Erhöhung der Brechungszahl ohne Verursachung der Entglasung bei Gläsern, die einen hohen Ba O-Gehalt haben, können aber auch dem Glas zugegeben werden, unabhängig von der Gegenwart oder dem Fehlen von BaO. Bis 15% von jedem können so angewendet werden, vorausgesetzt, daß ihr Gesamtgehalt 30% nicht überschreitet. Es wurde gefunden, daß die Kombination und der Anteil der zweiwertigen Oxyde, die die beste chemische Beständigkeit, eine hohe Brechungszahl zusammen mit einer hohen Streuzahl und eine verhältnismäßig niedrige Verflüssigungstemperatur herbeiführen, 20% Ba O, 5 °/o Ca O und 7,5 % Zn O sind. Andere Oxyde können, wenn gewünscht, mit Vorteil wie folgt zugegeben werden: Bis zu 8%, aber vorzugsweise nicht über 5% Al₂O₃ können zugegeben werden, vorzugsweise aber nicht notwendig an Stelle von SiO₂. Ein solcher Zusatz erhöht die Widerstandsfähigkeit des Glases gegen Entglasung.

TiO₂ kann mit Vorteil für die optischen Eigenschäften und die chemische Beständigkeit in das Glas gegeben werden. Sowohl Ti O₂ als auch Zr O₂ suchen die Brechungszahl des Glases mehr zu erhöhen als die anderen Bestandteile, aber während ZrO₂ nur eine leichte Wirkung auf die Streuzahl hat, hat Ti O₂ eine stark drückende auf sie. Daher ist es vorzuziehen, so viel ZrO₂ zwischen 2°/o und 15%, zu benutzen, als sich in dem Glas löst, und soviel als möglich TiO₂ hinzuzufügen, ohne die Streuzahl unangemessen zu erniedrigen. Bis zu 10% oder mehr TiO₂ können so zugegeben werden.

Diese Augengläser haben optische Eigenschaften, die in den Bereich von nD = 1,70, vorzugsweise nD = 1,65, V = 46 bis nD — 1,57, vorzugsweise nD = 1,59, V = 53 fallen, aber haben gleichzeitig gute chemische Beständigkeit, Erweichungspunkte unter 700 ° C und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 83 und 95 X io~⁷ cm/cm ° C.

Der Ausdehnungskoeffizient für das geeignete Einschmelzen in optisches Standard-Kronglas variiert etwas mit dem Erweichungspunkt und der Zusammensetzung, und die neuen Gläser werden zufriedenstellend eingeschmolzen, wenn ihre Ausdehnungskoeffizienten zwischen 83Xio~⁷ und 94X io~⁷ cm/cm ° C liegen.

Die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozenten, berechnet auf Rohmassen, werden beispielsweise, aber nicht als Begrenzung für die Erfindung, angegeben:

10

II

12

13 \4 15

SiO₂ 50,9 50,9 50 47.5 44-5 37-5

B₂O₃ 6 4 2 4 4 4

ZrO₂ 10,2 10,2 10 8 7

Ba 0 10 12 — 18 20 20

ZnO 12 10 12 5 7,5 10

Li₂O 2,8 3 2 2 2 2

Na₂0 8,1 7,9 12 7,5 6,0 4,5

Al₂O₃ — 2 2 2 2 2

Ca O — — 10 5 5 10

Ti O₂ — — — ι 2 4,5

PbO ______

CdO — — — — — —

Erweichungspunkt ⁰C 650 664 675 666 667

Ausdehnungskoeffizient χ ίο-⁷ — 83,3 88,8 88,3 86,4

nD 1,588 1,588 1,590 1,605 ι.6ι6 1,653

F 53.3 53.2 52,ΐ 52,2 50,6 46,1

44	46	36	41.5	50,5	39	39	45,5	37
4	4	4	4	4	2	2	4	2
7	7	6,5	7	3	5,5	5.5	7	8
20	20	20	20	20	20	20	20	20
7.5	7,5	IO	—	7.5	3	3	—	—
o,5	2	I	I	o,7	I	2	0,5	I
9-5	6,5	6	8	9-3	4.5	3,5	9.5	5
	—	2	—	—	2	2	—	2
5	5	IO	5	5	7	7	5	IO
2,5	2	4,5	8,5	I	4	4	2,5	—

12

10

686 664 682 684 673 690 670 691 699

9°.4 87,1 9°.5 9¹-^{2 8}9 85 88 9¹ 9² !.6IO ΐ,6ΐ6 1,653 ΐ.66ο 1,588 1,659 ι,66ο ΐ,6ΐ6 ΐ,68ο 49-6 5ο,6 46,1 41.2 53.8 45.3 45,5 49-4 43,2

Die Zusammensetzungen 6,8 und io sind besonders geeignet für die Kombination mit optischen Standard-Krongläsern zur Herstellung bifokaler Linsen.

Es ist bezeichnend für die neuen Gläser, daß sie einen erheblichen Betrag an ZrO₂ enthalten. Handelsübliches ZrO₂ enthält manchmal einen geringen Betrag an Uran als Unreinheit, was genügt, um Fluoreszenz in hellem Licht zu bewirken. Dies ruft mitunter die Erscheinung eines unerwünschten Dunstes oder einer Verschwommenheit vor den Augen hervor, wenn Brillengläser, die aus solchen Gläsern zusammengesetzt sind, in starkem Licht getragen werden. Die unerwünschte Fluoreszenz kann verhindert werden, indem das Glas unter reduzierenden Bedingungen geschmolzen wird oder durch die Zugabe eines geringen Betrages an Sn O₂. Das letztere zersetzt sich genügend während des Schmelzens, um eine Reduktion des Urans zu einer geringen Wertigkeit herbeizuführen, die nicht fluoresziert.

Claims

Patentansprüche:

i. Augenglas mit einem Gehalt von 33% bis 60% SiO₂, i°/obis 7°/o B₂O₃, 2°/obis 15VoZrO₂,

*5 o,3⁰/obis5°/oLi₂0, i< >/o bis 15VoNa₂O oder K₂O oder Mischungen davon, o°/o bis 25% BaO, o°/o bis 10% PbO und 3% bis 15V0 CaO oder ZnO oder SrO oder CdO oder 3°/o bis 30% einer Mischung dieser vier zweiwertigen Oxyde bei einem Höchstsatz von 15% für jedes Oxyd und einer Beimischung von mindestens zwei dieser zweiwertigen Metalloxyde, deren Gesamtprozentsatz nicht weniger als 15% und nicht mehr als 50% beträgt, mit einem Schmelzpunkt unter 700⁰ C, einer Brechungszahl (nD) zwischen 1,57 und 1,70 und einem Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 83X10—⁷ und 95X10—⁷ cm/cm ° C zwischen ο ° und 300 ° C.

2. Augenglas nach Anspruch 1, das 33% bis 60V0 Si O₂, ι Vo bis 7% B₂O₃, 4V0 bis 15% Zr O₂, o,5°/o bis 5°/o Li₂O, 1% bis 15VoNa₂O oder K₂O oder eine Mischung davon, 0V0 bis 25V0 BaO und 3 Vo bis 15 Vo ZnO enthält.

3. Augenglas nach Anspruch 1 oder 2, das 5V0 bis 25 Vo Ba O enthält.

4. Augenglas nach Anspruch 1, das 20% Ba O, 5% CaO und 7,5% ZnO enthält.

5. Augenglas nach Ansprüchen 1 bis 4, das bis zu 10% TiO₂ enthält.

6. Augenglas nach Ansprüchen 1 bis 5, das bis zu 8VoAl₂O₃ enthält.

7. Augenglas, das aus etwa 37,5% SiO₂; 4% B₂ °3> 5,5VoZrO₂, 2VoLi₂O, 4,5VoNa₂O, 20 Vo BaO, loVoCaO, 10% ZnO, 4,5'/0TiO₂ und 2% Al₂O₃ besteht.

8. Augenglas, das aus etwa 46% Si O₂, 4% B₂O₃, 7VoZrO₂, 2VoLi₂O, 6,5VoNa₂O, 20Vo Ba O, 5Vo Ca O, 7,5% Zn O und! 2% Ti Oj besteht.

9. Augenglas, das aus etwa 41,5% SiO₂, 4°/o B₂O₃, 7VoZrO₂, 1VoLi₂O, 8VoNa₂O, 20 Vo BaO, 5% CaO, ioVoPbO und 8,5VoTiO₂ besteht.

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