DE972434C

DE972434C - Augenglas

Info

Publication number: DE972434C
Application number: DEP29226D
Authority: DE
Inventors: William Houston Armistead
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1947-11-28
Filing date: 1949-01-01
Publication date: 1959-07-23
Also published as: FR982694A; BE495966A; US2523265A; GB666711A

Description

(WlGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 23. JULI 1959

p 29226 VIcj32b Ό

Augenglas

Die Erfindung bezieht sich auf durchsichtige Augengläser, von denen kleine Teile für die Herstellung von Mehrfokusbrillengläsern in Linsen von Kronglas eingeschmolzen werden sollen. Derartige Gläser müssen gewisse Anforderungen erfüllen und vor allem Wärmeausdehnungskoeffizienten und Erweichungspunkte haben, die für ein gutes Verschmelzen mit optischen Krongläsern geeignet sind. Der Erweichungspunkt ist die Temperatur, bei der eine Glasfaser von bestimmter Größe sich unter ihrem eigenen Gewicht um einen gegebenen Betrag verlängert, wenn sie in einem kleinen Ofen mit bestimmten Dimensionen aufgehängt wird (Viscosity of Glass between the Strain Point and Melting Temperature, by H. R. Li Hie, Journ. Am. Cer. Soc, Vol. 14, page 502, July 1931). Die Gläser müssen auch einen guten Widerstand gegen Entglasung während des Einschmelzens haben, sowie chemische Beständigkeit oder Widerstandsfähigkeit gegen Verwitterung besitzen. Ihr Zweck erfordert eine Brechungszahl für die D-Linie (¹Hq) zwischen etwa 1,57 und 1,70, und es ist erwünscht, daß sie eine Streuzahl (Vd) haben, die so hoch wie möglich ist. Bekannte Augengläser mit hoher Brechungszahl haben eine maximale Streuzahl von etwa 32, die kleiner ist als erwünscht. Bekannte Gläser mit niedriger Brechungszahl haben eine maximale Streuzahl von etwa 50, aber haben ungenügende chemische Beständigkeit.

Hauptzweck der vorliegenden Erfindung ist es, Augengläser zu schaffen, die höhere Streuzahlen haben, als bisher in Gläsern dieser Art erreichbar

909 562/30

war, ohne daß jedoch andere wünschenswerte Eigenschaften aufgeopfert werden.

Ein anderer Zweck der Erfindung ist es, Augengläser zu schaffen, die optische Eigenschaften haben, die sich im Bereich von Hd=I₁ 68, Vd= bis M₀= 1,57, Vd=SS bewegen, aber gleichzeitig gute chemische Beständigkeit, Erweichungspunkte unter 750⁰ C und Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 70 · 10—⁷ und 97 · 10—⁷ pro ⁰C zwischen ο und 300⁰ C aufweisen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht das Glas im wesentlichen aus 37 bis 53% SiO₂, 2 bis 5VoB₂O₃, 3 bis 10VoZrO₂, ο bis 24⁰ZoBaO, 5 bis 14"/» eines Alkalimetalloxydes, das nicht Li₂O ist und Na₂O oder Na₂ O+ K₂ O sein kann, ο bis 15% PbO und aus 5 bis 12% eines Oxyds mindestens eines Metalls der II. Periodischen Gruppe, dessen Atomgewicht zwischen 40 und 113 liegt, nämlich Ca, Zn, Sr oder Cd, wobei der Gesamten betrag dieser vier Oxyde von 9 bis 22% ist, aber der Betrag des einzelnen Oxyds höchstens 12% ist. Das Glas enthält mindestens zwei der genannten zweiwertigen Oxyde, und der Gesamtprozentsatz an zweiwertigen Oxyden ist nicht kleiner als 22% ^a5 und nicht größer als 40%), Vorzugsweise bestehen die neuen Gläser aus 37 bis 47VoSiO₂, 2 bis 5 Vo B₂O₃, 6 bis 8Vo ZrO₂, 1 bis 10Vo TiO₂, 15 bis 24'⁰A)BaO, 5 bis 8VoCaO, 4 bis 12V0 ZnO oder PbO oder eines Gemisches beider und 5 bis 12 Vo eines Alkalimetalloxydes, das nicht LiO₂ ist und Na₂O oder Na₂ O+ K₂ O sein kann.

Für den vorliegenden Zweck liegt der Hauptmangel der bekannten Gläser in ihrer hohen Streuung von Licht verschiedener Wellenlängen, d. h. in ihrer niedrigen Streuzahl, die eine weitgehende Farbstreuung verursacht. Bekannte Gläser sollten größere Mengen, z. B. bis zu 43VcBaO enthalten, weil BaO die Brechungszahl hebt, ohne ungebührlich die Streuzahl zu erniedrigen. Mehr als 28'⁰ZoBaO können jedoch Entglasung verursachen, was bei einer maschinellen Verarbeitung des Glases stört. Da andererseits die Verwendung von BaO in solchen beträchtlichen Mengen auch dazu führt, die Verflüssigungstemperatur des Glases ungünstig zu heben, werden erfindungsgemäß ein oder mehrere andere zweiwertige Oxyde hinzugefügt, um dies zu verhindern oder dem entgegenzuwirken. Zweiwertige Oxyde, die für diesen Zweck geeignet sind, sind PbO, CaO, ZnO, SrO und CdO. Es sind auch Gläser mit einem Gehalt an Zirkonbxyd, wenig Alkalioxyd und viel Bariumoxyd bekannt, wobei dem Zirkonoxyd eine Verbesserung der Alkalifestigkeit des Glases zugeschrieben wurde. Jedoch wurde hierbei, abgesehen davon, daß man in dieser Beziehung für einen Gehalt an TiO₂ (statt ZrO₂) bessere Wirkung festgestellt hat, nicht beachtet, wie sich die anderen Eigenschaften des Glases durch den Gehalt an ZrO₂ ungünstig verändern. Bei den erfindungsgemäßen Gläsern 6ΰ liegt demgemäß infolge einer Erhöhung des Gehalts an Alkalioxyd, einer Senkung des BaO-Gehalts und einer bestimmten Einstellung anderer Bestandteile, insbesondere der Oxyde zweiwertiger Metalle, eine neue Zusammensetzung vor, die das Glas mit einer wohlausgewogeneii Kombination sämtlicher wesentlicher Eigenschaften für die Verwendung in Bifokallinsen und besonders für deren automatische Massenherstellung hervorragend geeignet macht.

Die Benutzung von PbO in geringen Beträgen ist, obwohl es nicht wichtig ist, in manchen Fällen wünschenswert, z. B. in Gläsern, bei denen «0=1,65 oder mehr ist, weil es die Brechungszahl hebt und die Erweichung des Glases unterstützt. Da PbO dazu neigt, die Streuzahl weitgehend zu erniedrigen, sollten nicht mehr als etwa 15% davon benutzt werden.

CaO, ZnO, SrO und CdO erhöhen ebenfalls die Brechungszahl. Sie sind besonders wertvoll für das weitere Anwachsen der Brechungszahl, ohne Entglasung in den Gläsern zu verursachen, die einen größeren Ba O-Gehalt haben, können aber auch dem Glas unabhängig von der Gegenwart oder Abwesenheit von BaO zugegeben werden. Bis zu 12 Vo von jedem können so angewendet werden, vorausgesetzt, daß ihr Gesamtgehalt 22 Vo nicht überschreitet. Die neuen Gläser sollten vorzugsweise 5 bis 8VaCaO und 4 bis 12 Vo ZnO oder PbO oder beides enthalten. Es wurde gefunden, daß die Kombination und die Anteile von zweiwertigen Oxyden, die eine optimale chemische Beständigkeit, eine hohe Brechungszahl zusammen mit einer hohen Streuzahl und eine relativ niedrige \^rerflüssigungstemperatur bewirken, 20 V» BaO, 5 Vo CaO und 7,5% ZnO sind. Andere Oxyde können, wenn. erwünscht, mit Vorteil beigefügt werden, wie folgt:

TiO₂ kann in das Glas mit Vorteil für die optischen Eigenschaften und die chemische Beständigkeit eingeschlossen werden. Sowohl TiO₂ als auch ZrO₂ neigen dazu, die Brechungszahl des Glases mehr zu heben als die anderen Bestandteile. Aber während ZrO₂ nur eine leichte Wirkung auf die Streuzahl hat, hat Ti O₂ eine starke drückende Wirkung auf sie. Daher wird es vorgezogen, so viel ZrO₂ zwischen 3 und 10% zu benutzen, als in dem Glas gelöst wird, und so viel als möglich TiO₂ hinzuzufügen, ohne daß dadurch die Streuzahl unangemessen erniedrigt wird. Bis zu io°/oTi0₂ können so zugeführt werden.

Bis zu 8Vo, aber vorzugsweise nicht über 5°/o Al₂O₃ können zugegeben werden, vorzugsweise, aber nicht notwendig, an Stelle von SiO₂. Eine solche Zugabe vermehrt die Widerstandsfähigkeit des Glases gegen Entglasung.

Der Ausdehnungskoeffizient für ein geeignetes Abschmelzen mit optischem Kronglas variiert etwas mit dem Erweichungspunkt und mit der Zusammensetzung, und die neuen Gläser lassen sich befriedigend einschmelzen, wenn ihre Ausdehnungskoeffizienten zwischen 70 ■ io~⁷ und 97 · io~⁷ pro ⁰C zwischen ο und 300⁰ C betragen.

Die folgenden Zusammensetzungen in Gewichtsprozenten, bezogen auf ihre Rohmassen, stellen Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäßen Gläser, .dar:

SiO₂

B₂O₃

ZrO₂

BaO

CaO .

ZnO

ίο CdO

PbO

Na₂O

K₂O

Al₂O₃

TiO₂

Erweichungspunkt

Ausdehnungskoeffizient
(Χίο-⁷)

»ο

ao Vd

1	2	3	4	5	6	7
43"	46	4O,5	46,5	52,5	47	49
5	4	4	4	4	5	2
7	7	6	7	3	IO	IO
20	20	20	20	20	—	6
5	5	IO	5	—	IO	5
■ —	■—■	IO	7,5 '	7.5	12	12
— .	6	—		5		—
5	—	—·	—	—	—	—
5	7	5,5	7	7	14	14
2	—	—	—	—		—
	2	—	—	—	2	2
8	3	4	3	I	—'■	—
738	746	736	743	723	712	732
8o	81	84	80	76	88	88
1,653	1,616	1,641	1,616	1,583	1,586	1,584
4i,5	49-4	47.5	5o,5	54.1	53-2	5i,9

39,5

20

5 7,5

727

82 1,664

41.2

SiO₂

B₂O₃

ZrO₂

BaO

CaO

ZnO

PbO

Na₂O

TiO₂

Erweichungspunkt ...

Ausdehnungskoeffizient (χ 10-⁷)

n_D

Vd

9	10
43,5	44,5
4	4
7,5	7
23.5	23.5
5	8
4	—
IO	IO
2,5	3
702	716
94	94
1,616	1,616
49,6	49,8

11

Die Zusammensetzung 8 ist besonders geeignet für die Kombination mit einem sogenannten harten Kronglas, das einen Erweichungspunkt von 762⁰ C und einen Ausdehnungskoeffizienten von 81 hat.

Die Zusammensetzungen 9 und 11 sind besonders geeignet für die Kombination mit- einem Kronglas, das eine Brechungszahl »0 = 1,523 hat, einen Erweichungspunkt von 727⁰ C und einen Ausdehnungskoeffizienten von 93.

Die erfindungsgemäßen Gläser haben jeweils einen Brechungsindex (n_D) und eine Streuzahl (Vd) innerhalb eines Gebietes, das durch Linien umgrenzt wird, die in der angegebenen Reihenfolge die folgenden Punkte einer graphischen Darstellung der beiden Werte in einem Koordinatensystem verbinden: «0=1,68, Vd=42,5; %=ΐ,68, Vd=Ap; »0=1,66, Vd=4o; »_D=i,57, Vd=Sz; «0=1,57. Vd=55; »_ΰ=ΐ,60, Vd = SS-

Claims

Patentansprüche:

i. Augenglas mit einem Gehalt an Zirkonoxyd, Alkälioxyd und gegebenenfalls Barium-39
3

7 20

10

7
695

93

1,660

41

Erweichungspunkt unter Wärmeausdehnungskoeffi-10—⁷ und 97 · 10—⁷ pro ⁰C

oxyd, mit einem
750⁰ C und einem
zienten zwischen 70

zwischen ο und 300⁰ C, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas im wesentlichen aus 37 bis 53% SiO₂, 2 bis 5¹VoB₂O₃, 3 bis 10VoZrO₂, 5 bis 14% Na, O oder eines Gemisches aus Na₂O und K₂O, aber ohne Li₂O, 5 bis 12% CaO oder ZnO oder SrO oder CdO oder 9 bis 22% eines Gemisches dieser vier Oxyde mit einem Höchstanteil von 12 Vo jedes der Oxyde in diesem Gemisch, gegebenenfalls ο bis 24% BaO und 0 bis 15% PbO besteht, wobei das Glas mindestens zwei Oxyde der genannten zweiwertigen Metalle enthält und die Gesamtmenge dieser Oxyde nicht weniger als 22 Vo und nicht mehr als 40% beträgt, und daß das Glas gegebenenfalls noch ο bis 10VoTiO₂ und ο bis 8°/o Al₂O₃ enthält.
2. Augenglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas im wesentlichen aus 37 bis 47VoSiO₂, 2 bis 5VoB₂O₃, 6 bis 8Vo

ZrO₂, 5 bis 12% Na₂O oder eines Gemisches aus Na₂O und K₂O, aber ohne Li₂O, S bis 8% CaO, 4 bis 12% ZnO oder PbO oder eines Gemisches aus ZnO und PbO, 15 bis 24% BaO und ι bis 10% Ti O₉ besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 596513, 746997, 710079;

USA.-Patentschriften Nr. 1943 051, 1765287, 2523265;

französische Patentschrift Nr. 889098;

Journal of the Soc. of Glass Techn., 1927, Bd. XI, Nr. 41, S. 52 bis 64;

Sprechsaal für Keramik, Glas, Email, 5. 3. 54, S. 117;

Eitel-Piremm, Scheel, Glastechnische Tabellen, 1932, S. 101, 102, 134, 234; Glastechnische Berichte, Bd. 6, 1928/29, S. 192. ao

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