JPH027893B2 - - Google Patents

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JPH027893B2
JPH027893B2 JP61159521A JP15952186A JPH027893B2 JP H027893 B2 JPH027893 B2 JP H027893B2 JP 61159521 A JP61159521 A JP 61159521A JP 15952186 A JP15952186 A JP 15952186A JP H027893 B2 JPH027893 B2 JP H027893B2
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glass
mgo
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bao
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Pieeru Majuu Jan
Puratsusa Mitsusheru
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Corning Glass Works
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Description

【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野） 本発明は、非常に速い退色特性を示す眼科用お
よび無処方のレンズの生産に適した透明なフオト
クロミツクガラスの調製に関する。現在、速く退
色するガラスは、化学放射線源から移されて５分
後、室温で約70％以上の光透過率を示すガラスで
あると解釈されている。 （従来技術および発明が解決しようとする問題
点） フオトクロミツクガラスの技術の状況は、出願
人の知る限りでは、基本的なフオトクロミツク特
許である米国特許第3208860号および次の米国特
許第3795523号；第3833511号；第3998647号；第
4000019号；第4018965号；第4102693号；第
4130437号；第4190451号；第4358542号；第
4407966号；第4550087号の述べられている。 米国特許第4550087号に説明されている様に、
一般に、暗変状態で非常に低い透過率を示すフオ
トクロミツクガラスの開発が以前から望まれてい
たが、最近「快適な」暗変範囲に達することので
きる、すなわち、約40〜60％の間の透過率を持つ
フオトクロミツクガラスに多くの関心が持たれて
いる。しかし、それから調製されるレンズの使用
者は、この２つのタイプのガラス両方に速い退色
を求めた。 （問題点を解決するための手段） 我々は「フオトクロミツク元素」の念入りな割
合、すなわち、Ag，Cl，BrおよびCuOの濃度に
よつて、非常に速い退色に伴ない暗くなる２つの
水準を提供するベースガラス組成の狭い範囲を見
出した。これらのベースガラス組成は、実質的に
酸化物を基準とする重量パーセントによつて表さ
れる以下の成分から成り： SiO2 46 −60 B2O3 16 −28 Al2O3 4 −11 ZrO2 2 − 6 Li2O 2 ― 5 Na2O 0 ― 4 K2O 2.5― 9 MgO ０−3.5 CaO ０−6 SrO ０−6 BaO ０−6 P2O5 ０―5 TiO2 ０―3 好適なベースガラスは実質的に以下の成分から
成る： SiO2 50 −58 B2O3 16 −25 Al2O3 6 − 9 ZrO2 2 ― 5 Li2O ＞ 2 ― 4.5 Na2O 0.4― 3.5 K2O 4 ― 8 MgO ０−1 CaO １−4 SrO ０−4 BaO ０−4 P2O5 ０―3.5 TiO2 １―2.5 本発明の構成において、「快適な」レンズは厚
さ２mmで、以下の光学的およびフオトクロミツク
特性を示すガラスから調製されるレンズを意味す
ると解釈される： (a) 88％以上の明るい（色のない）光透過率
（TO）； (b) 暗色状態、すなわち、0′〜25℃の温度範囲
で、化学放射線に15分間さらした後（TD15）、
35％以上、好ましくは40％以上で、60％以下の
光透過率； (c) 暗色状態、すなわち、40℃で化学放射線に15
分間さらした後（TD15）、63％を越えない光透
過率；そして (d) 化学放射線から移動して５分後（TF5）室温
（20゜〜25℃）で、ガラスが少なくとも75％、好
ましくは、80％以上の光透過率を示す退色速
度。 好ましくは、ガラスまたは次の２つの特性を示
す： (A) 0゜〜25℃の温度差の暗色状態で、８パーセン
ト単位以下の透過率、好ましくは６パーセント
以下における光透過率；および (B) 25゜〜40℃の温度差の暗色状態で18パーセン
ト単位以下の透過率、好ましくは16以下におけ
る光透過率の差。 最後の２つのパラメーターは、本発明のガラス
によつて示されたフオトクロミツク挙動の温度に
関する独立性を表す。 これらの光学的およびフオトクロミツク特性を
得るために、ガラスを分析した時、重量パーセン
トによつて測定される次の割合のフオトクロミツ
ク元素の導入が必要であり、； Ag 0.13 −0.18 Cl 0.16 −0.34 Br 0.08 −0.14 CuO 0.001−0.004 好ましい濃度は、以下に示す通りである； Ag 0.13−0.165 Cl 0.17−0.27 Br 0.09 −0.12 CuO 0.002−0.004 曇りの成長は、快適な範囲に暗くなるフオトク
ロミツクガラスレンズの調製において、重大な問
題であつた。曇りの成長が止まる機構は、低速度
の核生成と共に、光の散乱を起こす大きな銀ハロ
ゲン化物結晶の成長を導く低含量の銀を必要とす
ることを含むと仮定された。この問題を避けるた
めには、次の関係が満足されなければならない： Ag0.13％ Br：（Cl＋Br）0.24、 好ましくは0.30 さらに、望ましいフオトクロミツク特性は、
次の関係を必要とする： 0.25Ag：（Cl＋Br）＜0.60、 好ましくは0.50 本発明の構成において、「暗い」レンズは厚
さ２mmで、次の光学的およびフオトクロミツク
特性を示すガラスのレンズを含む： (a) 明るい状態（TO）で、88％以上の光透過
率： (b) 暗色状態、すなわち0゜〜25℃の温度範囲で化
学放射線に15分さらした後（TD15）、35％以下、
好ましくは30％以下の光透過率； (c) 暗色状態、すなわち、40℃で化学放射線に15
分さらした後、（TD15）、58％以下、好ましくは
55％以下の光透過率；そして (d) 化学放射線から移動して５分後（TF5）室温
（20゜〜25℃）で、ガラスが約70％以上の光透過
率を示す退色速度。 これらの光学的およびフオトクロミツク特性を
得るために、ガラスを分折した時、重量パーセン
トで以下の割合のフオトクロミツク元素の存在が
必要であり： Ag 0.15 −0.3 Cl 0.2 −0.45 Br 0.07 −0.14 CuO 0.004−0.016 好適濃度は、以下に示す通りである。 Ag 0.16−0.25 Cl 0.2 −0.35 Br 0.07 −0.13 CuO 0.0045−0.012 ベースガラスの組成の成分について上記した範
囲の数値はまた、良い溶融および形成挙動を示
し、望ましいフオトクロミツク挙動と同様に、光
学的および眼科の応用に役立つガラスに要求され
る光学的および物理的特性を持つガラスを得るた
めにも重大である。例えば： AL2O3は層分離を抑制し、ZrO2と同様にガラ
スの化学的耐久性を改良する。しかし、これらの
酸化物はどちらも失透に関するガラスの安定性を
弱める。従つて、次の関係に注意しなければなら
ない： ６Al2O3＋ZrO213または、６Al2O3＋
ZrO215、ガラスがP2O5を含む時、B2O3はガラ
スの化学的耐久性に逆効果を与えるので、最大量
は28％を越えず、好ましくは、25％以下である。 屈折率（nD）は、ZrO2およびTiO2含量の調整
によつて、ガラスを眼科用に役立たせるため、
1.523に修正することができる。しかし、TiO2は
ガラスに対して３つの有害な結果をもたらす：(1)
望ましくない黄ばみを与える；(2)紫外線を吸収す
るので、化学放射線に対してガラスの感度を減ら
す；そして(3)ガラスをより層分離しやすくする。 屈折率の調整は、BaO，SrO，CaOおよび
MgOの添加によつても行なわれる。それにもか
かわらず、MgOは液体温度を上げる傾向がある
ので、実質的に組成には含まれないことが好まし
い。CaOはガラスの望ましい速い退色時性を保つ
のにより効果的であると思われるので、その使用
は、BaOおよびSrOより好ましい。どの場合に
も、合計量のMgO＋CaO＋BaOは、好適値を１
〜４％の間に含み、７％を越えるべきではない。 P2O5は、ガラスの退色速度を改良するのに有
利であるが、ガラスの化学的耐久性に、逆効果を
与え、その液体温度を上げる。従つて、５％の最
大量は越えるべきではない。さらに、P2O5は、
ガラスの層分離に対する傾向を増すと思われ、そ
してその事実の結果として、CaO＋MgOの総計
は少なくとも２％に等しくし、１％以下の割合に
排除または制限すべきである。 望ましいフオトクロミツク挙動および著しく大
きな退色速度を得るために、アルカリ金属酸化物
の割合の念入りな管理が絶対必要である。例証す
ると、陽イオンの割合Li2O：総アルカリ金属含
量（R2O）は、0.4以下、好ましくは、0.45〜0.75
の間が望ましい。さらに４％以上のNa2Oの含量
は、ガラスの退色速度に、逆効果を与えると思わ
れる。一方、Na2Oはガラスの化学的強化によつ
て得られる機械的強度を増す。従つて、好適ガラ
スは少なくとも、0.4％のNa2Oを含む。同様に、
化学的強化によつてガラスに高い機械的強度を確
保するために、好適組成は２％以上の量のLi2O
を含む。 最後に、CoO，Er2O3，MnOおよびNiOのよう
な標準的なガラス着色剤の約１％までの総量は、
色付ガラスに混ぜることができる。 約１％までのSuO2または、4ppmまでのPdは
暗くなる状態で、茶色の着色を与えるように加え
られる。 必要ならば、特に、大きな割合のアルカリ金属
および／またはアルカリ土類金属酸化物を含むフ
オトクロミツクガラス成分において、重量で１％
までのAs2Oおよび／またはSb2O3は、マトリツ
クス中のCu+：Cu+2比を増すために導入される。 （実施例） 以下の表に、本発明のパラメーターを例証す
る酸化物を基準とする重量部で示さされたいくつ
かのガラス組成を示す。各成分の総計は100に等
しいかまたは非常に近いので、示された値はすべ
ての実用的な目的のため、重量パーセントを表し
ているとみなせる。ハロゲン化物が陽イオンと結
合することは知られておらず、それらの割合は非
常に小さいので、ガラス分折の通常に慣例に従つ
て、塩素および臭素の形で簡単に表した。最後
に、銀は非常に少量存在するので、金属の形で簡
単に表した。ガラス形成バツチの実際の成分は、
共に溶融した時、適切な割合の必要な酸化物に変
化するいくつかの物質、酸化物あるいは他の化合
物を含む。ハロゲン化物は通常アルカリ金属ハロ
ゲン化物の形で加える。陽イオンの割合Li2O：
R2Oもまた示す（Ｌ：Ｒ）。 ガラス形成バツチの成分を合わせ、均質な溶融
体を得られるよう、ボールミル中で共に注意深く
混合し、それからジユース効果によつて熱するた
め、白金るつぼに移した。ガラス形成バツチは、
約1400℃で３時間溶融する。形成後、ガラスは約
450℃で焼きなます。 フオトクロミツク元素の分折は、溶融中に、約
20〜25％のCl、45〜50％のBr，８〜10％のAg，
および０％のCuOの減量を示した。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】 上に示したガラス試料は電気炉に入れ（試料寸
法４cm×４cm×0.4cm）、フオトクロミズムを発現
させるため、数分間、表〜に示した温度℃に
さらした。それから、試料を炉から取り出し、そ
の後約２mmの厚さに磨き、つやを出した。（一般
に約660℃〜675℃の間の温度が、満足するものと
し、決められた。）表〜はまた、その原理が
米国特許第4190451号の述べられている太陽シミ
ユレーター装置を用い、磨いた試料によつて示さ
れたフオトクロミツク挙動（TO，TD15，TF5）の
測定値も示す。 明るいおよび暗い状態でのガラスの色は、光源
として発光体Ｃを用いる1931のC.I.E.の三色比色
装置によつて決定された三色座標（それぞれ
（x0，y0），（xD，yD））によつて決められる。この
比色装置および光源は、エーシー・ハーデイ
（A.C.Hardy）の比色分折ハンドブツク
（Handbook of Colorimetry，Technology
Press M.I.T.，マサチユセツツ州，ケンブリツジ
（1936））に説明されている。暗変ガラスの色
（xD，yD）は、25℃の紫外線の光源（“ブラツクラ
イト・ブルーランプ”）下に20分さらした後、決
められる。最後に、表〜は、Ag：（Cl＋Br）
およびBr：（Cl＋Br）の重量比を示す。 以下の表において： TOは明るい（暗くない）状態のガラスの光透
過率を示す； TD15（０）は、０℃で化学放射線の太陽シミユ
レーター源に15分さらした後、暗色状態のガラス
の光透過率を示す； TD15（25）は、25℃で化学放射線の太陽シミユ
レーター源に15分さらした後、暗色状態のガラス
の光透過率を示す； TD15（40）は、40℃で化学放射線の太陽シミユ
レーター源に15分さらした後、暗色状態のガラス
の光透過率を示す； ΔTD（０〜25）は、0゜〜25℃の温度範囲の間
で、暗色状態のガラスの光透過率の差を示す； ΔTD（25〜40）は、25℃〜40℃の温度範囲の間
で、暗色状態のガラスの光透過率の差を示す；そ
して ΔTF5（25）は、25℃で化学放射線の太陽シミユ
レーター源から移動して５分後、退色したガラス
の光透過率を示す。
【表】 例１〜９は、アルカリ土類酸化物を含まない暗
いフオトクロミツク組成を表わす。
【表】
【表】 例10〜24は、アルカリ土類酸化物を含む暗いフ
オトクロミツクガラス組成を表わす。
【表】 例25〜31は、P2O5を含む暗いフオトクロミツ
クガラス組成を表わす。例30は、MgOとP2O5と
の間に存在する不相溶性を例証する。過のTiO2
によつて起こるTOの実質的な減少が、例31に見
られる。
【表】
【表】 例32〜37は、異なるベース組成を持つ快適なフ
オトクロミツクガラスを表わす。例18と37は類似
のベース組成であるがAg，BrおよびCuOの水準
は異なることに注目すべきである。同様な関係が
例19と35に関して存在する。
【表】 例38〜43は、例35と同じベース組成であるが、
異なる量のAg，ClおよびBrを含む快適なフオト
クロミツクガラスを表わす。例24のAg含量は、
快適なガラスとして先述したものを越えている。
よつて例42は実際には、暗いフオトクロミツクガ
ラスであるとに注目すべきである。 以下の表は、熱処理過程の間に、ガラスの曇
りの成長に関するAg含量およびBr：（Cl＋Br）
比の効果を例証する。ここで定義すると、曇り
は、光学的に測定した時、磨いた試料によつて示
される拡散光の強度に相当する。曇りの水準は、
単位の任意な尺度で示され；曇りの満足できる値
は、その尺度で40以下である。例44〜51は、例35
のベース組成をもつ。例47，50および51と例48お
よび49との比較は、Br：（Cl＋Br）比が、曇りの
成長に与える効果を示す。例44〜46は、Agが不
足である。
【表】 以下の表はフオトクロミツク特性に対する異
なるAgの効果を例証する。例52〜56は、フオト
クロミツク元素の水準の変更および、暗色状態で
ガラスに茶色の着色を与えるPdの添加を除いて
は、例35のベース組成を持つ。Ag：（Cl＋Br）
比およびBr：（Cl，Br）比はどちらも示してい
る。
【表】
【表】 以下の表は、ガラスのフオトクロミツク挙動
に対する異なる量のClおよびCuOの効果を示す。
例57〜63は、例35のベース組成を持つが、フオト
クロミツク元素の量と暗色状態でガラスに薄茶色
を与えるPdの添加が異なる。またAg：（Cl＋Br）
比およびBr：（Cl＋Br）比を示す。
【表】 例５，18，40，43，60および61は、それらのフ
オトクロミツク特性のためばかりでなく、一般的
な物理的および光学的特性を考慮してもまた、本
発明のガラスの最も好適な実施例を例証してい
る。フオトクロミツク元素は、非常に微少量であ
るので、ガラスの一般な物理的および化学的時性
に対する効果は、実質的に無視できる。５枚のガ
ラスのベース組成は全く類似であるので、表は
ガラスの分野で伝統的な技術を用い、これらのガ
ラスについて測定したいくつかの特性の平均値を
示す。 表 液相線粘度（ポイズ） 〜3000 軟化点（℃） 〜 663 焼きなまし点（℃） 〜 578 歪点（℃） 〜 524 熱膨張率（25゜―300℃）58×10-7／℃ 屈折率（nD） 1.523 密度（ｇ／cm3） 2.37 化学的耐久性：A.Oテストにおける重量の損失
（mg／cm2） ＜0.001

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 横断面２mmの本体において、 (a) 88％以上の明るい（暗変しない）光透過率； (b) 0゜〜25℃の温度範囲で、化学放射線に15分さ
    らした後、35％以上で60％以下の暗変光透過
    率； (c) 40℃の温度で、化学放射線に15分さらした
    後、63％以下の暗変光透過率；および (d) 化学放射線から移動して５分後、少なくとも
    75％の退色光透過率；なる光学特性を示し、 前記ガラスが酸化物を基準とする重量パーセン
    トによつて表される実質的におよそ以下の成分か
    ら成るベース組成を持ち、 SiO2 46 −60 B2O3 16 −28 Al2O3 4 −11 ZrO2 2 − 6 Al2O3＋ZrO2 6 −13 Li2O 2 − 5 Na2O 0 − 4 K2O 2.5− 9 MgO 0 −3.5 CaO 0 −6 SrO 0 −6 BaO 0 −6 MgO＋CaO＋SrO＋BaO 0 −7 P2O5 0 −5 TiO2 0 −3 分析した時、重量パーセントで、およそ以下の
    フオトクロミツク元素を含み、 Ag 0.13 −0.18 Cl 0.16 −0.34 Br 0.08 −0.14 CuO 0.001−0.004 前記フオトクロミツク元素がBr：（Cl＋Br）
    0.24および0.25Ag：（Cl＋Br）0.60の比を満
    足する透明で快適なフオトクロミツクガラス。 ２ 前記ベース組成が実質的に、およそ SiO2 50 −58 B2O3 16 −25 Al2O3 6 − 9 ZrO2 2 − 5 Al2O3＋ZrO2 6 −13 Li2O 2 − 4.5 Na2O 0.4− 3.5 K2O 4 − 8 MgO 0 −1 CaO 1 −4 SrO 0 −4 BaO 0 −4 MgO＋CaO＋SrO＋BaO 1 −4 P2O5 0 −3.5 TiO2 1 −2.5 を含む特許請求の範囲第１項記載のフオトクロ
    ミツクガラス。 ３ 分析した時、重量パーセントでおよそ以下の
    フオトクロミツク元素を含み Ag 0.13−0.165 Cl 0.17−0.27 Br 0.09 −0.12 CuO 0.002−0.004 前記フオトクロミツク元素が、Br：（Cl＋Br）
    0.30および0.25Ag：（Cl＋Br）0.50の比を
    満足する特許請求の範囲第１項記載のフオトクロ
    ミツクガラス。 ４ さらに4ppmまでのPdも含む特許請求の範囲
    第１項記載のフオトクロミツクガラス。 ５ 横断面２mmの本体において、次の光学的特
    性： (a) 88％以上の明るい（暗変しない）光透過率； (b) O゜〜25℃の温度範囲で、化学放射線に15分
    にさらした後、35％以下の暗変光透過率； (c) 40℃の温度で、化学放射線に15分さらした
    後、58％以下の暗変光透過率；および (d) 化学放射線から移動して５分後、少なくとも
    70％の退色光透過率；を示し、 前記ガラスが、酸化物を基準とした重量パーセ
    ントによつて表される実質的に、およそ以下の成
    分から成るベース組成を持ち、 SiO2 46 −60 B2O3 16 −28 Al2O3 4 −11 ZrO2 2 − 6 Al2O3＋ZrO2 6 −13 Li2O 2 − 5 Na2O 0 − 4 K2O 2.5− 9 MgO ０−3.5 CaO ０−6 SrO ０−6 BaO ０−6 MgO＋CaO＋SrO＋BaO ０−7 P2O5 ０−5 TiO2 ０−3 分析した時、重量パーセントで、およそ Ag 0.15−0.3 Cl 0.2 −0.45 Br 0.07 −0.14 CuO 0.004−0.016 のフオトクロミツク元素を含む透明で暗いフオ
    トクロミツクガラス。 ６ 前記ベース組成が実質的に、およそ SiO2 50 −58 B2O3 16 −25 Al2O3 6 − 9 ZrO2 2 − 5 Al2O3＋ZrO2 6 −13 Li2O 2 − 4.5 Na2O 0.4− 3.5 K2O 4 − 8 MgO ０−1 CaO １−4 SrO ０−4 BaO ０−4 MgO＋CaO＋SrO＋BaO １−4 P2O5 ０−3.5 TiO2 １−2.5 を含む特許請求の範囲第５項記載のフオトクロ
    ミツクガラス。 ７ 分析した時、重量パーセントでおよそ、 Ag 0.16−0.25 Cl 0.2 −0.35 Br 0.07 −0.13 CuO 0.0045−0.012 のフオトクロミツク元素を含む特許請求の範囲
    第５記載のフオトクロミツクガラス。 ８ さらに4ppmまでのPdも含む特許請求の範囲
    第５項記載のフオトクロミツクガラス。
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