MXPA03000625A

MXPA03000625A - Vidrio de segmento oftalmico con alto nd.

Info

Publication number: MXPA03000625A
Application number: MXPA03000625A
Authority: MX
Inventors: Marie Comte
Original assignee: Corning Inc
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2003-05-23
Also published as: CA2408225A1; BR0108000A; EP1280741A1; JP2004519402A; WO2002072491A1

Abstract

La presente invencion se refiere a vidrios con indice refractivo muy alto (1.78 < n < 1.83), que tienen la siguiente composicion de oxidos, expresada en porcentajes en peso: SiO2 20 - <27 B2O3 5 - 11 Li2O 2 - 8 Na2O 0 - 5 K2O 0 - 5 BaO 7 - 15 CaO 0 - 11 La2O3 7 - 12 PbO 7 - 20 TiO2 7 - 14 ZrO2 0 - 5 Nb2O5 >8 - 16 con Li2O+Na2O+K2O > 6 BaO+CaO+La2O3 > 27 TiO2+Nb2O5+PbO > 29 para utilizarlos en la produccion de segmentos para lentes correctivos multifocales y para lentes correctivos multifocales que incorporan por lo menos uno de dichos segmentos en su estructura.

Description

VIDRIO DE SEGMENTO OFTÁLMICO CON ALTO nD CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a vidrios inorgánicos con un índice refractivo muy alto; este índice es más específicamente mayor que 1.78 y menor o igual a 1.83. Dichos vidrios tienen notoriamente usos interesantes como vidrios ópticos u oftálmicos y son más particularmente apropiados para la fabricación de segmentos que entran en la fabricación de lentes correctivos multifocal?s. Dichos lentes correctivos multifocales, los cuales incorporan por lo menos un segmento en un vidrio de la invención, forman una parte integral de la presente invención.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Un lente multifocal está constituido por un lente principal en vidrio y uno o más segmentos en vidrio los cuales se funden a éste. Estos segmentos tienen un índice refractivo más alto que el del lente principal. Esto hace posible obtener áreas de más alta potencia correctiva. Dicho (s) segmento (s) normalmente se soldán a la lente principal durante un tratamiento con calor elevando todos los vidrios a una temperatura cercana al punto de reblandecimiento del vidrio que constituye la lente principal. En consecuencia, los vidrios de segmento deben de tener las características de viscosidad cercanas a las del vidrio de la lente principal. También deben de tener características cercanas de dilatación térmica, para que el soldado resultante tenga un nivel muy bajo de deformación. El objetivo de la presente invención fue obtener vidrios con un índice refractivo de entre 1.78 y 1.83 (1.78 < n = 1.83), que se puedan fundir particularmente en un vidrio oftálmico fabricado por Corning S.A. con índice 1.6, con número Abbe 41 y que tenga las siguientes características físicas: coeficiente de dilatación térmica: 100 x 10"7 K"1 (entre 25 y 300° C); punto de reblandecimiento: 610° C; punto de deformación: 460° C; temperatura de cocido: 490° C. El vidrio lleva el código-nombre 8008. Este fue descrito en la Patente de E.U.A. No. A-4,540,672. Se ha determinado experimentalmente que, para que dicho vidrio se pueda fundir con ese código-nombre 8008, los vidrios deben de tener por lo menos un coeficiente de dilatación térmica de entre aproximadamente 90 y 110 x 10"7K"1 y un punto de reblandecimiento entre aproximadamente 570 y 620° C. El problema técnico que debe de resolverse en el contexto de la presente invención fue, de hecho el de proveer vidrios que tuvieran las siguientes especificaciones: índice reflactivo muy alto: 1.78 < n = 1.83; número de Abbe de más de 30; coeficiente de dilatación térmica: entre 90 y 110 x 10"7K"1 (entre 25 y 300° C); punto de reblandecimiento: entre 570 y 620° C; fundible con vidrio de código 8008; buena durabilidad química (es decir, buena resistencia a los ácidos; siendo de esta manera posible que los vidrios, y por lo tanto las lentes en dichos vidrios, puedan ser sometidos a varios tratamientos de superficie).

TÉCNICA ANTERIOR DT acuerdo con la técnica anterior, ya ST conocen algunos vidrios que tienen un índice refractivo mayor que 1.79 y que se pueden utilizar como vidrios de segmento. Sin embargo, no se sabe que exista ninguno que tenga las especificaciones que se indicaron anteriormente. Los vidrios que se utilizan para la misma aplicación, pero que tienen un índice reflactivo menor: 1.70 = n = 1.78, se describen en dos solicitudes de patente: FR-A-2,762,837 y FR-A-2,769,618. Dichos vidrios tienen las composiciones respectivas en peso que vienen a continuación.

FR-A-2,762,837 FR-A-2,769,618 Si02 27 36 Si02 29 35 B2O3 0 9 B2O3 0.5 5 Li20 1 5 U2O 0.5 3 Na20 1 7 Na20 4 8 K20 0 7 K20 0 2 CaO 0 7 CaO 0 5 BaO 4 13 BaO 4 14 ZnO 0 8 ZnO 0 8 La2O3 4 15 La2O3 4 12 PbO 4 27 PbO 28 40 Ti02 7 18 Ti02 3 8 ZrO2 0 9 Zr02 0 4 Nb205 0 8 Nb205 0 5 con con L¡20+Na2?+K20 6 - 15 Li20+Na20+K2? 5.5 - 9 PbO+Ti?2+Zr02+Nb2 29 - 40 O5 Estos vidrios cumplen con las presentes especificaciones desde el punto de vista de la dilatación térmica, el punto de reblandecimiento, la durabilidad química y la compatibilidad con el vidrio con código de número 8008, pero no permiten que se obtenga el índice requerido.

Estos vidrios de la técnica anterior tienen, respectivamente, un contenido más alto de sílice y más bajo de niobio que el de los vidrios de la invención. Además, los vidrios de acuerdo con FR-A-2, 769,618 tienen un contenido de plomo más alto que el de los vidrios de la invención. en la Patente de E.U.A. No.US-A-4,351 ,906, se describen vidrios ópticos que tienen índices refractivos entre 1.745 y 1.771. Dichos vidrios tienen la siguiente composición en peso: s?o2 28 -32.5 Li20 0 - 1 Na20 2 - 9 K20 0 - 4 PbO 28.5 - 34 BaO 0 - 22 ZnO 0 - 4 La2O3 0 - 20 TiO2 0 - 9 ZrO2 2 - 6.5 Nb2O5 0 - 10 Con Li20+Na20+K20 4 - 10.5 BaO+La203 14 - 22 Ti02+Nb205 4.5 - 12 Ti?2+Zr?2+Nb2?5 6 -17 Haciendo referencia a las especificaciones señaladas anteriormente, estos vidrios tienen, respectivamente, índices refractivos que son demasiados bajos (1.745 y 1.771 ) y puntos de reblandecimiento que son demasiado altos (640°C-700°C. Dichos vidrios no se pueden fundir con el vidrio de código-nombre 8008.

Por lo tanto, para cumplir con las especificaciones señaladas antes, se propone una solución original (composiciones originales de vidrio). Los vidrios, novedosos, de la invención son remarcables porque exhiben un índice muy alto (1.78 < n = 1.83) asociado con una buena, incluso excelente, durabilidad química. No fue obvio desarrollar los vidrios que combinan estos dos tipos de propiedades.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De esta manera, se proponen vidrios novedosos los cuales tienen la siguiente composición de óxidos, expresada en porcentajes en peso: Si02 20 < 27 B203 5 11 L¡20 2 8 Na20 0 5 K2O 0 5 BaO 7 15 CaO 0 11 La2O3 7 12 PbO 7 20 Ti02 7 14 Z1-O2 0 5 Nb205 > 8 16 Con Li2O+Na2?+K2O > 6 BaO+CaO+La203 > 27 TiO2+Nb2O5+PbO > 29.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Los vidrios de la invención se obtienen esencialmente a partir de los óxidos identificados arriba, tomados en la cantidad que se especificó arriba. Por supuesto que no se excluye la intervención de otros óxidos {vid? infra) pero, de cualquier modo, dichos otros óxidos no intervienen en cantidades significativas (siempre = 5% en peso) y no tienen una influencia significativa sobre las propiedades que se buscan. Solamente intervienen para hacer ajustes.

En lo que respecta a los componentes opcionales (Na2O, K2O, CaO, Z1O2), en la presente se específica, para todos los fines útiles, que la cantidad mínima que interviene a partir de la cual éstos ejercen un efecto significativo, está generalmente en el orden de 0.5%. Así, los vidrios de la invención no pueden contener dichos constituyentes o, si los contienen, es generalmente en una cantidad mínima de 0.5% (% en peso).

Dentro del contexto de la presente invención, se prefieren los vidrios que tengan la siguiente composición de óxidos, expresada en porcentaje en peso: Si02 20 23 B2O3 5 9 Li20 3 7 Na2O 0 5 BaO 9 12 CaO 5 11 La203 7 11 PbO 8 13 T¡02 8 12 Zr02 2 5 Nb2O5 9 15 (Con Li20+Na20 > 6 BaO+CaO+La2O3 > 27 Ti02+Nb205+Pbo > 29) Estos vidrios preferidos de la invención poseen una muy buena durabilidad química lo cual es muy interesante, principalmente para los vidrios oftálmicos que poseen un índice refractivo tan alto. Todos los vidrios que pertenecen a esta escala de composición tienen una pérdida de peso, en una prueba normalizada « prueba A.O. » (familiar para un experto en la técnica, la cual se vuelve a mencionar en la parte del ejemplo del presente texto) de menos de 0.2 mg/cm2.

Los vidrios de la invención tienen la siguiente composición de óxidos expresada en porcentajes en peso: Si02 21 23 B2O3 6.8 7.8 Li20 5.1 6.1 Na2O 0.2 2.2 CaO 8.7 9.7 BaO 10.2 11.2 PbO 8.7 10.7 Zr02 3.6 4.6 Ti02 8 10 Nb2O5 12.4 13.4 La203 7.8 8.8 (con: Li2O+Na2O > 6 BaO+CaO+La2O3 > 27 Ti02+Nb205+PbO > 29) son más particularmente preferidos. El vidrio del ejemplo 3 a continuación, es uno de estos vidrios particularmente preferidos. Su composición en peso aparece en el cuadro 1.

El alto nivel refractivo (1.78 < n = 1.83) de los vidrios de la invención se obtiene principalmente por sus altos contenidos de TÍO2. Nb2?5 y PbO. Es por esta razón que la suma de estos tres óxidos en la composición debe de ser mayor a 29%. El Ti?2, el cual se utiliza en las proporciones indicadas, también hace posible que se obtenga una buena durabilidad química. El PbO hace posible que disminuya el punto de reblandecimiento del vidrio. En cuanto al Nb2?5, éste se utiliza en grandes cantidades para obtener buenas propiedades de transmisión y de desvitrificación. Los óxidos BaO, CaO y La2O3 se utilizan para ajustar el índice refractivo y la viscosidad sin tener que elevar una pérdida en el número de Abbe. Es por esta razón que la suma de estos tres óxidos en la composición debe de ser de más del 27%. Los óxidos de metal alcalino (Li20, opcionalmente Na2O y opcionalmente K20) y B203, que se utilizan en las proporciones indicadas anteriormente, hacen posible la obtención de la dilatación y las características de viscosidad que se buscaban. El Li20, en particular, disminuye mucho el punto de reblandecimiento. Se ha observado que la durabilidad química de los vidrios de la invención dependía esencialmente de su contenido de Si02. Es por esta razón que el contenido de este elemento es de por lo menos el 20%. A más del 24% de Si02 es relativamente difícil mantener el índice refractivo. El ZrO2 contribuye ventajosamente para obtener un alto índice, pero los contenidos de este elemento que son demasiado altos, provocan muy rápidamente la desvitrificación de dichos vidrios. Para ajustar las propiedades de los vidrios de la invención, como se indicó arriba, también se pueden agregar otros óxidos tales como AI2O3, ZnO, MgO, y SrO. Su contenido total no debe de ser de más del 5% (en peso).

Si se desea, se pueden agregar agentes blanqueadores. También es posible teñir el vidrio agregando elementos colorantes convencionales, por ejemplo, óxidos de metal de transición u óxidos de tierras raras. También es posible añadir agentes convencionales de acabado tales como As2O3 o Sb203, fluoruros, bromuros o cloruros con la condición de que su contenido total no exceda el 1 % (en peso). La fabricación de los vidrios de la invención no representa ninguna dificultad en particular; no necesita de ninguna condición o medida inusual. Se encuentra dentro del alcance del experto en la técnica. Se pueden utilizar materiales de partida convencionales, tales como óxidos, carbonatos y nitratos, para la preparación de los llenadores que serán fundidos. Son suficientes las precauciones usuales, como la pureza de dichos materiales de partida que intervienen, para obtener los vidrios ópticos (obviamente si lo que se desea es obtener vidrios de calidad óptica). De acuerdo con otro de sus objetivos, la presente invención se refiere al uso de los vidrios que tienen las composiciones originales especificadas anteriormente, para la producción de segmentos, con un índice refractivo muy alto, de lentes correctivas multifocales. En otras palabras, otro objetivo de la presente invención son lentes correctivas multifocales que comprenden, en una manera conocida per se, una lente principal en un vidrio de índice refractivo ni y por lo menos un segmento, soldado a dicha lente, en un vidrio de índice refractivo más alto n2(n2>n-?); dicho(s) segmento(s) está(n) característicamente en un vidrio original de la invención. Dicha lente correctiva multifocal de la invención comprende generalmente un solo segmento de este tipo en su estructura. Sin embargo, no se excluye de ninguna manera la intervención de varios de dichos segmentos. Como se indicó en la introducción del presente texto, los vidrios de la invención se han desarrollado principalmente para utilizarse con un vidrio (código 8008) que tenga las siguientes características: - coeficiente de dilatación térmica: 100x10"7K"1 (entre 25 y 300°C); - punto de reblandecimiento: 610°C. Las dos características reseñadas aquí son las características principales que hacen que la fusión sea posible y eficiente. De esta manera la invención, más particularmente dentro del contexto de su segundo objetivo, se refiere a lentes correctivos multífocales cuya lente principal se encuentra en dicho vidrio (que tiene las características anteriores) y cuyo (s) segmento (s) está (n) en un vidrio de la invención.

MODALIDADES ESPECIFICAS La invención se ilustra en una manera totalmente no limitante por medio de los ejemplos 1 , 2 y 3 a continuación. El vidrio del elemento 3 es un vidrio de la invención que es más particularmente preferido.

De acuerdo con un método de operación que se especifica a continuación, se prepararon los vidrios de la invención cuyas composiciones se proporcionan en el cuadro 1 a continuación. Dichas composiciones están expresadas en porcentajes en peso. En cada caso, se fundieron 4,000 g de materiales de partida durante 1 hora a 1 ,250°C en un crisol de platino. Después el vidrio se hizo en barras con 2 cm de espesor. El recocido se llevó a cabo con una velocidad de enfriamiento de 60°C/hora. Este método de operación se llevó a cabo en una escala de laboratorio. Es obvio que los vidrios de la invención se pueden fabricar industrialmente utilizando los métodos convencionales de fundido y formación. En el siguiente cuadro 1 , se especifican las características físicas de los vidrios obtenidas. Las mediciones de estas características se pueden llevar a cabo mediante los métodos convencionales. Ei índice medido es proporcionado por el rayo espectral « d ». Los coeficientes de dilatación se midieron entre 25 y 300°C. Estos se expresan en múltiplos de 10"7K"1. El punto de reblandecimiento o punto de Littleton es la temperatura a la cual la viscosidad del vidrio es de 106 5Pa.s. (1075 poises). La durabilidad se estimó mediante una prueba que se utiliza comúnmente para aplicaciones oftálmicas, es decir, la prueba A.O., la cual consiste en sumergir una muestra, cuya superficie ha sido pulida, durante 10 minutos en una solución de 10% en peso de ácido clorhídrico mantenido a 25°C, recuperado dicha muestra y midiendo la pérdida de peso de la misma. Después esta pérdida de peso se refiere a la unidad de superficie. Los vidrios del campo preferido de la invención tienen una pérdida de peso menor que 0,2 mg/cm2.

CUADRO 1

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Vidrios oftálmicos que tienen un índice refractivo de por lo menos 1.78, y que tienen una composición que consiste esencialmente, como se expresa en porcentaje en peso, en una base de óxido: Si02 20 <27 B2O3 5 11 Li2O 2 8 Na20 0 5 K2O 0 5 BaO 7 15 CaO 0 11 La2O3 7 12 PbO 7 20 T¡02 7 14 ZrO2 0 5 Nb205 >8 16 con Li2O+Na2O+K2O > 6 BaO+CaO+La2O3 > 27 Ti02+Nb205+PbO > 29

2.- Los vidrios de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizados además porque tienen la siguiente composición de óxidos, expresada en porcentajes en peso: Si02 20 23 B20 5 9 L¡20 3 7 Na20 0 5 BaO 9 12 CaO 5 11 La2O3 7 11 PbO 8 13 Ti02 8 12 Zr02 2 5 Nb205 9 15

3.- Los vidrios de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizados además porque tienen la siguiente composición de óxidos, expresada en porcentajes en peso: Si02 21 23 B2O3 6.8 7.8 Li2O 5.1 6.1 Na2O 0.2 2.2 CaO 8.7 9.7 BaO 10.2 11.2 PbO 8.7 10.7 Zr02 3.6 4.6 T¡02 8 10 Nb2O5 12.4 13.4 La2O3 7.8 8.8

4.- Un vidrio oftálmico de conformidad con la reivindicación 3, que consiste, según lo expresado en porcentaje en peso, en una base de óxido: SiO2 22.0 B2O3 7.3 Li2O 5.6 Na2O 1.2 CaO 9.2 BaO 10.7 PbO 9.7 Zr02 4.1 TiO2 9.0 Nb2O5 12.9 La2O3 8,3

5,- Un segmento para una lente oftálmica multifocal, el segmento tiene un coeficiente de dilatación térmica de entre 90x10"7. °K, y 110x10"7/°K., un punto de reblandecimiento entre 570-620°C, un índice refractivo de 1.78- 1.83 y una composición, expresada en porcentaje en peso en una base de óxido, como se reclama en la reivindicación 1 ,

6.- El segmento de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque tiene una composición como la siguiente: Li20 3 7 Na2O 0 5 BaO 9 12 CaO 5 11 La2O3 7 11 PbO 8 13 TiO2 8 12 ZrO2 2 5 Nb2Os 9 15.

7.- El segmento de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque tiene una composición como la siguiente: SiO2 21 23 B2O3 6.8 7.8 L¡20 5.1 6.1 Na2O 0.2 2.2 CaO 8.7 9.7 BaO 10.2 - 11.2 PbO 8.7 10.7 Zr02 3.6 4.6 T¡02 8 10 Nb205 12.4 - 13.4 La203 7.8 8.8.

8.- El segmento de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque tiene la siguiente composición: SiO2 22.0 B203 7.3 Li2O 5.6 Na20 1.2 CaO 9.2 BaO 10.7 PbO 9.7 ZrC2 4.1 T¡02 9.0 Nb2O5 12.9 La2O3 8.3

9.- Una lente multifocal que comprende una lente principal y un segmento, como el que se reclama en la reivindicación 5, que está sellado a la misma. 10.- La lente multifocal de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el segmento tiene una composición como la siguiente:

S¡02 20 23 B203 5 9 Li20 3 7 Na20 0 5 BaO 9 12 CaO 5 11 La2O3 7 11 PbO 8 13 Ti02 8 12 ZrO2 2 5 Nb205 9 15

11.- La lente multifocal de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el segmento tiene una composición como la siguiente: Si02 21 23 B203 6.8 7.8 Li20 5.1 6.1 Na2O 0.2 2.2 CaO 8.7 9.7 BaO 10.2 11.2 PbO 8.7 10.7 Zr02 3.6 4.6 T¡02 8 10 Nb2O5 12.4 - 13.4 La2O3 7.8 8.8

12.- La lente multifocal de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el segmento tiene una composición como la siguiente: Si02 22.0 B2O3 7.3 Li2O 5.6 Na2O 1.2 CaO 9.2 BaO 10.7 PbO 9.7 ZrO2 4.1 Ti02 9.0 Nb2O5 12,9 La2O3 8.3

13.- La lente multifocal de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada además porque la lente principal tiene un coeficiente de dilatación térmica de aproximadamente 100 y un punto de reblandecimiento de aproximadamente 610° C.