JP2686777B2 - 耐薬品性のある高屈折率低密度ガラス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本願発明は高拡大能の眼鏡レンズ製造に特に有用な光
学ガラスに関する。

（従来技術） 高屈折率（n_d＝1.7）のガラスを従来のガラス（n_d＝
1.523）に代って使用することにより曲率半径の増加を
許容し、その結果としてレンズの厚みを減少させること
ができる。このことにより、次の２つの利点が得られ
る。まず、レンズの重量が相当軽くなり（しかしレンズ
の密度が大き過ぎてはならず、通常3.25g/cm²未満が要
求されるため、BaOおよびPbOを含む従来のフリントガラ
スは使えない）、メガネの使用者にとってかなり快適と
なる。２つ目として、美的外観の観点から十分に改良さ
れる。しかし、一般的に、屈折率の増加はアッベ数（ν
_ｄ）の低下をもたらす。すなわち、ガラスの分散を増加
させる。もしガラスの分散が大き過ぎると、色収差（例
えばレンズの端の真珠光）が問題となる。従って、低密
度、高屈折率および高アッベ数（通常34より大）を同時
に満足するガラスが望まれる。

本願発明の目的は前述の基準を満足するガラスを製造
することである。特に、本願発明のガラスは約1.699−
1.703の範囲の屈折率（n_d）、41.0以上のアッベ数およ
び約3.25g/cm³未満の密度を示す。その酸性媒体中にお
ける耐薬品性は後述の試験で示されるごとく、優れてい
る（重量ロスは約2000mg/dm²未満）。放射スペクトルの
可視部における透過率が高く（透過率は、波長400nm、
厚さ10mmで75％以上）、その良好な失透特性、すなわち
失透に対する優れた耐性のため連続タンク中で二次加工
できる。

前述の屈折率、分散および密度の基準を満足するガラ
スは既に米国特許第4,404,290号（仏国特許第8212447
号、ローヨッパ特許出願第99,736号）に記載されてい
る。更に詳細には、この特許は下記の化学組成（酸化物
基準の重量パーセント）に従った典型例を有するガラス
に関する。

SiO₂ 19.5 CaO 21.05 Nb₂O₅ 5.9 B₂O₃ 20.9 La₂O₃ 12.6 TiO₂ 7.65 Al₂O₃ 8.9 ZrO₂ 3.0 As₂O₃ 0.5 しかし、前述のような状況下で、第4,404,290号のガ
ラスは41.0以上のν_ｄおよび3.25g/cm³未満の密度を両
方維持しながらガラスの耐酸性薬品性（10,000mg/dm²よ
り大きい重量ロスを示す）を向上させることが要求され
る。

（発明の目的） 本願発明の目的は、先に引用した特許のガラスの欠点
を改良したガラスを製造することである。更に特定的に
は、本願発明は約1.699−1.703の範囲の屈折率（n_d）、
41.0以上のアッベ数（ν_ｄ）、3.25g/cm³未満の密度お
よび酸性媒体中で優れた耐薬品性を有し、実質的にAl₂O
₃を含まず、本質的に下記の組成（酸化物基準の重量パ
ーセント）から構成されることを特徴とする眼鏡レンズ
の製造に有用なガラスに関する。

基本組成 SiO₂ 33−37 CaO 8−9.5 B₂O₃ 7.5−13 SrO 2−4 SiO₂＋B₂O₃ 44−48 La₂O₃ 12.3−14.5 Li₂O 5−8 ZrO₂ 4−6 Na₂O 0−2.5 Nb₂O₅ 8−10.5 K₂O 0−2 TiO₂ 5−7 Li₂O＋Na₂O＋K₂O 5−8 As₂O₃ 0−0.8 好ましい組成 SiO₂ 33.5−35 SrO 2.4−3.4 B₂O₃ 9−12.5 La₂O₃ 12.8−14.3 SiO₂＋B₂O₃ 44.5−47 ZrO₂ 4.5−5.5 Li₂O 5.5−7.8 Nb₂O₅ 9−10 Na₂O 0−2 TiO₂ 5.5−6.5 Li₂O＋Na₂O 5.5−7.8 As₂O₃ 0.1−0.3 CaO 8.5−9.2 （発明の構成） 少量部分のSiO₂およびB₂O₃に代ってAl₂O₃を使用した
試験では耐薬品性の観点からの利点は示されなかった。
事実、１−２％のSiO₂をAl₂O₃で代替した場合、重量ロ
スの増加が特記される。１−２％のB₂O₃をAl₂O₃で代替
した場合、変化は見られない。しかし、どちらの場合も
化学薬品に昌されてかなりの白層（white layer）が発
生する。

前述の特性に加えて、本願発明のガラスは厚さ10mmで
可視光（400nm）の透過率が75％以上を示す。

更に加えて、本願発明のガラスは数＋ポアズ（severa
l dozens of poises）の液相粘度および220ポアズの粘
度で大変ゆっくり結晶成長速度を示す。これは大変小さ
い結晶密度と同じように加工する観点から大変重要な事
である。

本願発明のガラス組成は種々の折哀の結果である。そ
れを以下に説明する。

SiO₂およびB₂O₃がガラス形成酸化物を構成する。B₂O₃
の含有量はできるだけ最小限度にすることが必要であ
る。と言うのは、B₂O₃の含有量を、SiO₂の含有量がそこ
なわれる程まで高めた場合、B₂O₃は酸性媒体中の耐薬品
性を急速に低下させ、液相粘度を減少させるからであ
る。

La₂O₃は屈折率およびアッベ数の両方に対して好まし
い効果を発揮し、Nb₂O₅はガラスのアッベ数および透過
特性に対するTiO₂の好ましくない効果を相殺するので、
これらLa₂O₃およびNb₂O₅の相当高い濃度が望まれる（特
にν_ｄ41の大変小さい分散を示すガラスを得るた
め）。しかし、La₂O₃およびNb₂O₅は急速に密度を増加さ
せ、更にNb₂O₅は高価であるため、これらの最高含有量
はそれぞれ14.5％および10.5％に決められる。良好な耐
薬品性（特に塩基性媒体中）を得るため、4wt％以上のZ
rO₂を必要とするが、失透および密度特性に好ましくな
い影響を与えるので6wt％以下にする必要がある。

1.699以上の屈折率を得るために比較的多くの量のLi₂
Oが使用され、41.0より大きいアッベ数を得るためにTiO
₂の含有量を制限し、ガラスの密度に好ましくない影響
を与える他の要素も制限する。同様にして、アルカリ金
属酸化物、特にLiO₂の存在は良好な透過特性を得ること
を目的としている。しかし、耐薬品性を低下させないた
め、特にSiO₂の含有量が少ない場合に、アルカリ金属酸
化物の合計は８％未満に抑える必要がある。

ガラスの物性を調整するため、CaOおよびSrOを加え
る。

（実 施 例） 本願発明を実施例を基に更に詳細に説明する。後に記
す表１に非制限的実施例の組成およびそのガラスの諸特
性を示す。好ましい実施例は１である。表・１中、全て
の含有量は重量パーセントで表示されている。

種々のガラス成分は従来のバッチ物質（例えば酸化
物，炭酸塩，硝酸塩）で供給された。選択されたバッチ
物質は遷移金属酸化物、特にFe₂O₃の最小含有量を含ん
でいたのでガラスは400nmの波長で良好な透過性を示し
た。

計量後、種々のバッチ物質が従来の方法に従って混合
された。この混合物は次にプラチナるつぼ中に置かれ、
約1,200℃の温度で運転されているかまに導入された。
バッチが完全に溶融された時、溶融物の温度を均質化お
よびファイニングのため約1,325−1,400℃にもってい
た。このガラス溶融物を次に、成形に適した粘度に相当
する温度まで冷却し、その後バーの形状に成形した。

この工程の全所要時間は４−８時間程度であった。成
形後、ガラスを60℃／時の割合で冷却して約550−610℃
でアニールし、その後下記の要領で諸物性を測定した。

屈折率（n_d）およびアッベ数（ν_ｄ）を、アニールし
た試料について通常の方法で測定した。（n_dについては
Heのイエローライン（yellowline）を用いた）。密度
（Den.）は浸液法により測定し、g/cm³で表示した。

耐酸性薬品性（C.A.R.）は、20溶積％のHClを含む沸
騰水溶液中に３時間浸漬した磨き試料の重量ロスを測定
することから成る試験により評価した。重量ロスはmg/d
m²で表示した。

℃で表示された液相線温度（Liq.）は、ADAMEL型炉を
用い、炉の温度を液相線温度より約100℃高くして約10
分間維持し、次に冷却して所望する温度で安定させるこ
とにより（この処理の継続時間は17時間）測定した。ガ
ラス試料をその試験用灰吹炉から取り出し、光学顕微鏡
を使って観察することにより結晶の存在を見分けた。22
0ポアズのガラス粘度における結晶の成長速度（Crys
t.）を、処理の継続時間に対する結晶の長さの関係（そ
の軸から端までの長さ）に注目して測定した。単位はμ
／分で表示した。

ガラスの液相粘度（Liq.Vis）を含む高温粘度を回転
粘度計を用いて測定し、ポアズで表示した。

400nmにおけるガラスの透過率（Trans.）を、ヒュー
レット パッカード分光光度計［Hewlett Packard spec
trophotometer（type8450A）］を用いて厚さ10mmの磨き
試料で測定し、パーセントで表示した。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】約1.699−1.703の範囲の屈折率、41.0以上
   のアッベ数、3.25g/cm³未満の密度および酸性媒体中の
   優れた耐薬品性を有する眼鏡レンズの製造に有用なガラ
   スにおいて、 実質的にAl₂O₃を含まず、酸化物基準の重量パーセント
   で、 SiO₂ 33−37 CaO 8−9.5 B₂O₃ 7.5−13 SrO 2−４ SiO₂＋B₂O₃ 44−48 La₂O₃ 12.3−14.5 Li₂O ５−8 ZrO₂ ４−６ Na₂O ０−2.5 Nb₂O₅ 8−10.5 K₂O ０−２ TiO₂ ５−７ Li₂O＋Na₂O＋K₂O 5−８ As₂O₃ ０−0.8 から本質的に構成されることを特徴とする20容量パーセ
   ントのHClを含む沸騰している水溶液中に３時間さらし
   た後の質量ロスが2000mg/dm²未満である耐酸性薬品性を
   有する高屈折率低密度ガラス。
2. 【請求項２】酸化物基準の重量パーセントで、 SiO₂ 33.5−35 SrO 2.4−3.4 B₂O₃ ９−12.5 La₂O₃ 12.8−14.3 SiO₂＋B₂O₃ 44.5−47 ZrO₂ 4.5−5.5 Li₂O 5.5−7.8 Nb₂O₅ ９−10 Na₂O ０−２ TiO₂ 5.5−6.5 Li₂O＋Na₂O 5.5−7.8 As₂O₃ 0.1−0.3 CaO 8.5−9.2 から本質的に構成されることを特徴とする請求項１記載
   の耐酸性薬品性を有する高屈折率低密度ガラス。