DE1023863B

DE1023863B - Gruenes, eisenoxydhaltiges Glas

Info

Publication number: DE1023863B
Application number: DEP17227A
Authority: DE
Inventors: John Jacob Smith; Earl Thomas Middleswarth
Original assignee: Pittsburgh Plate Glass Co
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1955-10-21
Filing date: 1956-10-20
Publication date: 1958-02-06
Also published as: CH355262A; BE551290A; GB803927A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf gewisse grüne Krongläser zum Schutz der Augen, deren spektrale Durchlässigkeitseigenschaften weitgehend von Eisenoxyd abhängen, insbesondere auf derartige Gläser mit höheren Erweichungstemperaturen, als sie bei bisher vorhandenen Gläsern vorliegen.

Grüne Augenschutzgläser kommen üblicherweise in verschiedenen Tönungen oder optischen Dichten auf den Markt, die oft als Tönung A, B, C und D bezeichnet werden und die jeweils bestimmten Durchlässigkeitseigenschaften entsprechen müssen. Ferner müssen diese Gläser wegen ihrer Verwendung für Multifokal-Brillengläser einen Brechungsindex (Nβ) in der Nähe von 1,510 und 1,535, einen Dispersionsindex (v) über 50, bestimmte thermische Ausdehnungseigenschaften und andere erwünschte Eigenschaften, z. B. gute chemische Beständigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Entglasung, haben.

Die bisher bekannten Brillen-Krongläser haben niedrigere Erweichungspunkte als die weißen oder klaren Brillen-Krongläser. Die Gründe hierfür sind bekannt. Die weißen Krongläser enthalten etwa 70 Gewichtsprozent SiO₂, 8,5 Gewichtsprozent Na₂O, 7,5 Gewichtsprozent K₂O, 12 Gewichtsprozent CaO und etwa 2 Gewichtsprozent Veredelungsmittel. Bei Zusatz einer für die Absorption von Licht ausreichenden Eisenoxydmenge zu diesen Gläsern wird es erforderlich, den CaO-Gehalt des Grundglases zur Aufrechterhaltung des gewünschten Brechungsindexes zu vermindern. Diese Verringerung des CaO-Gehaltes setzt seinerseits den Erweichungspunkt des Glases wesentlich herab, und das Ausmaß, bis zu dem der Erweichungspunkt herabgesetzt wird, hängt mithin von der gewünschten optischen Dichte ab. Je größer nämlich die optische Dichte ist, desto niedriger wird der Erweichungspunkt.

Zur Herstellung von Multifokallinsen schmilzt man ein Segmentglasstück vom Flint- oder Bariumtyp an eine Kronglaslinse an, die man zuvor zu einer erwünschten Krümmung geschliffen hat. Um beim Anschmelzen des Segmentglases an die Kronglaslinse eine Verzerrung der letzteren zu vermeiden, verwendet man üblicherweise Segmentgläser, deren Erweichungspunkte 25 bis 85° unter demjenigen des Kronglases liegen. Die üblichen grünen, für Brillen benutzten Krongläser haben jedoch Erweichungspunkte, die 16 bis 28° unter denjenigen von klaren Krongläsern liegen. So war die Herstellung von Multifokallinsen aus eisenoxydhaltigen, grünen Brillen-Krongläsern und üblichen klaren oder getönten Segmentgläsern nicht ganz erfolgreich, weil der Unterschied in den Erweichungspunkten der Gläser zu gering ist. Die Kronglaslinsen werden während des Anschmelzens häufig verformt.

Die bisherigen Versuche zur Herstellung von Segment- und Krongläsern, die zu Multifokallinsen aneinander-Grünes, eisenoxydhaltiges Glas

Anmelder:

Pittsburgh Plate Glass Company,
Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Beil, Rechtsanwalt,
Frankfurt/M.-Höchst, Antoniterstr. 36

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. Oktober 1955

John Jacob Smith, Brackenridge, Pa.,
und Earl Thomas Middleswarth, New Kerismgton, Pa,

(V. St. A.), ^

sind als Erfinder genannt worden

geschmolzen werden können, erfolgten in einer von zwei naheliegenden Richtungen. Man hat versucht,

1. eine ganz neue Art von Gläsern für das kleinere Segment mit niedrigeren Erweichungspunkten zu entwickeln, als die gewöhnlichen Segmentgläser aufweisen, und

2. neue grüne Brillen-Krongläser mit höheren Erweichungspunkten zu entwickeln, die etwa denen eines klaren Kronglases gleichkommen.

Es wurden einige neue Gläser für das kleinere Segment hergestellt; diese Gläser sind jedoch teuer, und ihre Anwendbarkeit ist zweifelhaft. Beispiele hierfür sind in der USA.-Patentschrift 2 699 398 angeführt. Ihre Verwendung erfordert zwei ganz verschiedene Gruppen von Segmentgläsern, nämlich eine Gruppe, die für klare Krongläser verwendet wird, und eine andere Gruppe, die für grüne Brillen-Krongläser geeignet ist. Dies vervielfacht stark die Zahl der zu behandelnden Bestandteile und die verschiedenen Möglichkeiten hinsichtlich der Vorrichtungen und der Herstellung.

Es wurden zwar Versuche zur Erreichung eines höheren Erweichungspunktes bei grünen Brillen-Krongläsern gemacht, sie waren jedoch nicht erfolgreich. Diese Versuche bestanden darin, daß man Tonerde und/oder Gemische von Bor- und Titanoxyden bei gleichzeitiger Veränderung der Mengen oder Verhältnisse von Natrium- und Kaliumoxyd einführte.

In Anbetracht des oben Gesagten besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Erzeugung eines grünen Kronglases für die Brillenherstellung mit einem Erweichungspunkt, der dem eines klaren Brillen-Kronglases,

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d. h. etwa 720 bis 730°, entspricht. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Herstellung eines grünen Brillen-Kronglases, das Eisenoxyd als färbenden Bestandteil enthält und einen zwischen etwa 720 und 730° liegenden Erweichungspunkt hat.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Herstellung von eisenoxydhaltigen grünen Brillengläsern, die mit gutem Erfolg für die Herstellung von Multifokal-Brillengläsem zusammen mit Segmentgläsem üblicher Art verwendet werden können.

Es wurde gefunden, daß man verbesserte, grüne, eisenoxydhaltige Krongläser für die BrillenhersteUung durch Einführung genau bemessener Mengen eines billigen, leicht erhältlichen Bestandteils, nämlich MgO, herstellen kann. Es wurde gefunden, daß ein solches MgO-haltiges Glas einen höheren Erweichungspunkt je Einheit des Brechungsindexes hat als die gleiche MgO-freie Glassorte. Dies ist möglich, da man zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Brechungsindexes in einem eisenhaltigen, grünen Brillen-Kronglas eine größere Gesamtmenge an Calcium- und Magnesiumoxyden als an Calciumoxyd allein benötigt. Die größere Gesamtmenge dieser zweiwertigen Metalloxyde ergibt dann einen höheren Erweichungspunkt je Einheit des Brechungsindexes.

Es wurde ferner gefunden, daß die Einführung von MgO in den Glasversatz die Lichtabsorptionseigenschaften des Eisenoxyds zu beeinflussen scheint, so daß zu einer gleichwertigen Absorption geringere Prozentsätze an Eisenoxyd erforderlich sind als bei MgO-freiem Glas. Dies bedeutet, daß die ungünstigen Einwirkungen des Eisenoxyds auf den Erweichungspunkt weiter herabgesetzt werden können.

Diese MgO-haltigen Gläser haben die geforderte grüne Farbe und Durchlässigkeitseigenschaften und andererseits die geeignete Wärmeausdehnung zum Anschmelzen an kleinere Segmentgläser, ferner gute Haltbarkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Entglasung, einen geeigneten Index für die Brechung und die reziproke Dispersion.

Gleichzeitig haben sie Erweichungspunkte, die wesentlich höher liegen, als sie bisher erreichbar waren.

Die erfindungsgemäßen Gläser haben die in der nachstehenden Tabelle wiedergegebene Zusammensetzung, in der die Bestandteilmengen in Gewichtsprozenten angegeben sind:

Zusammensetzungen	2	Bevorzugter
1	¹ 70,5	Bereich
70	8,3	65 bis 75
8	8,0	7 bis 10
8,5	7,2	7 bis 10
5,3	2,4	5 bis 8
3,7	3,2	2 bis 4
4,1	0,4	2,8 bis 5
0,4	724
723	1,523
1,523	52
52	90
90

SiO₂

Na₂O

K₂O

CaO

MgO

Fe₂O₃

SO₃

Erweichungspunkt (° C)

Brechungsindex (Nn)

Reziproke Dispersion (v)

Wärmeausdehnungskoeffizient (x IQ-⁷ je

C zwischen 25 und 300)

Die Mengen der verschiedenen Bestandteile des Glases können verschieden sein. Die oben angegebenen Bereiche geben die ungefähren Grenzen dieser Veränderungen an und liegen im Rahmen der Erfindung. SiO₂ ist z. B. in dem Glas als Hauptbestandteil vorhanden. Wenn mehr als 75 Gewichtsprozent SiO₂ darin enthalten sind, ist das Glas schwer zu schmelzen, wogegen seine Haltbarkeit schlechter wird, wenn weniger als 65 Gewichtsprozent SiO₂ darin vorliegen. Die Alkalimenge, Na₂O + K₂O, hält man zwischen 15,5 und 17,5 Gewichtsprozent. Die Alkalien dienen dazu, das Schmelzen des Glases zu erleichtern und die gewünschten Wärmeausdehnungskoeffizienten zu erhalten.

Die in dem Glas vorhandene Menge an CaO und MgO soll zwischen etwa 7 und 10,5 Gewichtsprozent liegen. Dies ist notwendig, um dem Glas die gewünschten Eigenschaften, nämlich Brechungsindex, reziproke Dispersion, Erweichungspunkt und Wärmeausdehnungskoeffizient, zu verleihen. Die MgO-Menge soll zwischen 2 und 4 Gewichtsprozent liegen, wenn der hohe Erweichungspunkt von etwa 724° erreicht werden soll.

Die Fe₂O₃-Menge kann zwischen 2,8 und 5 Gewichtsprozent des Glases hegen. Die Anwesenheit von MgO in dem Glas ermöglicht die Verwendung kleinerer Fe₂ O₃-Mengen zur Erreichung der erwünschten grünen Farbe und der Durchlässigkeitseigenschaften. Es versteht sich, daß das als Ferrioxyd angegebene Eisenoxyd sowohl als Ferro- wie auch als Ferrioxyd vorhanden sein kann. In der Glastechnik ist es bekannt, daß man zur Herstellung von eisenoxydhaltigem, grünem Brillen-Kronglas solche Glasversätze unter reduzierenden Bedingungen und in Gegenwart von geeigneten Läuterungsmitteln schmilzt.

Man kann bis zu 2 Gewichtsprozent Läuterungsmittel zusetzen. So wurden Sulfate in Form von Na₂SO₄ verwendet, und es wurden auch As₂O₃, Sb₂O₃ wie auch andere übliche Läuterungsmittel in Betracht gezogen.

Die Bestandteile der erfindungsgemäßen Gläser müssen innerhalb der oben angegebenen Bereiche liegen, um ein Glas zu erhalten, daß die große Zahl der geforderten Eigenschaften aufweist. Die Erweichungspunkte der neuen Gläser liegen bei etwa 724°, der Brechungsindex ist etwa 1,523, die reziproke Dispersion über 50, der Wärmeausdehnungskoeffizient etwa 89 bis 93 χ ΙΟ"⁷ je ° C, und die Färb- und Durchlässigkeitseigenschaften entsprechen denjenigen normaler grüner Brillengläser. Außerdem haben die Gläser eine gute chemische Beständigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Entglasung.

Claims

Patentanspruch

Grünes, eisenoxydhaltiges Glas, das insbesondere als Kronglas für die BrillenhersteUung geeignet ist und das vorzugsweise einen Brechungsindex (Nn) von etwa 1,523, einen Erweichungspunkt bei etwa 720° und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 89 bis 93 X ΙΟ-⁷ je ° C zwischen 25 und 300° hat, dadurch gekennzeichnet, daß es hauptsächlich aus den folgenden Bestandteilen in Gewichtsprozent besteht: 65 bis 75% SiO₀, 7 bis 10% Na₂O, 7 bis 10% K₂O, 5 bis 8% CaO, 2"bis 4% MgO und 2,8 bis 5% Fe₂O₃, wobei die Gesamtmenge von Na₂O und K₂O zwischen 15,5 und 17,5% ^ur|d die Gesamtmenge von CaO und MgO zwischen 7 und 10,5% liegt.