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DE2824891B2 - Hochbrechende Brillenrohgläser des Systems SiO2 -B2 O3 - TiO2 -La2 O3 -Erdalkalioxide mit geringer - Google Patents

Hochbrechende Brillenrohgläser des Systems SiO2 -B2 O3 - TiO2 -La2 O3 -Erdalkalioxide mit geringer

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DE2824891B2
DE2824891B2 DE2824891A DE2824891A DE2824891B2 DE 2824891 B2 DE2824891 B2 DE 2824891B2 DE 2824891 A DE2824891 A DE 2824891A DE 2824891 A DE2824891 A DE 2824891A DE 2824891 B2 DE2824891 B2 DE 2824891B2
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Mainz 6500
Marga Faulstich
Volkmar Geiler
Georg Dipl.-Ing. Dr. Gliemeroth
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Schott AG
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Jenaer Glaswerk Schott and Gen
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Description

Die Erfindung betrifft neue Brillenrohgläser mit hoher Brechzahl und niedrigem spezifischen Gewicht.
Will man das bisher bekannte leichteste hochbrechende Brillenglas (n[tief]D = 1,70, s = 3,0) durch ein höherbrechendes Brillenrohglas (z.B. n[tief]D = 1,79) ersetzen, um Brillengläser für hohe Dioptriewerte mit noch geringeren Randdicken (für Minusgläser) und/oder noch geringeren Mittendicken (für Plusgläser) herstellen zu können, die das optisch wirksame Gesichtsfeld weiter vergrößern und den kosmetischen Effekt noch mehr verbessern, müsste die Dichte etwa 3,3 betragen, wenn das Rohglasgewicht etwa gleich bleiben soll. Erreicht ein Glas mit der Lichtbrechung n[tief]D = 1,79 eine Dichte von Tilde, proportional 3,7, beträgt die evtl. zumutbare Gewichtszunahme Tilde, proportional 12% für Minus- und Plus-Brillenrohgläser gegenüber einem Glas der Brechung n[tief]D = 1,70 mit der Dichte 3,0.
Ziel der vorliegenden Erfindung sind neue Gläser für die Brillenherstellung mit Brechwerten von 1,77 bis 1,81 und Dichten gleich/kleiner 3,8, die zusätzlich folgende Bedingungen erfüllen, um technisch herstellbar und einsetzbar zu sein:
a) Hohe Kristallisationsstabilität im Viskositätsbereich von > 200 Poise, damit eine kontinuierliche Fertigung gewährleistet ist;
b) Ausdehnungskoeffizient kleines Alpha mal 10[hoch]7 zwischen 20-300°C gleich/kleiner 100;
c) Gute chemische Beständigkeit.
Es sind bereits optische Gläser mit Brechwerten n[tief]D 1,76 bis 1,80 und spezifischen Gewichten gleich/größer 4,5 bekannt, die wegen ihres Gewichtes nicht für den Einsatz von Brillenrohgläsern geeignet sind, obwohl diese Gläser als Massengläser kontinuierlich gefertigt werden können.
Beispiele hierfür sind die bekannten Schwerflintgläser
SF 6 n[tief]D = 1,8051 v[tief]D = 25,43 s = 5,18
SF 11 n[tief]D = 1,7847 v[tief]D = 25,76 s = 4,74
SF 14 n[tief]D = 1,7612 v[tief]D = 26,53 s = 4,54.
Auch die bekannten LaF-Gläser mit der optischen Lage n[tief]D > 1,77, aber geringerer Dispersion als die Schwerflinte, haben spezifische Gewichte > 4,0;
zum Beispiel die bekannten LaF- und LaSF-Gläser;
LaF 25 n[tief]D = 1,7843 v[tief]D = 41,30 s = 4,45
LaF 22 n[tief]D = 1,7818 v[tief]D = 37,1 s = 4,21
LaF 9 n[tief]D = 1,7950 v[tief]D = 28,39 s = 4,96
LaSF N 3 n[tief]D = 1,8080 v[tief]D = 40,75 s = 4,68
LaSF 8 n[tief]D = 1,80741 v[tief]D = 31,61 s = 4,87.
Es sind weiter hochbrechende optische Gläser bekannt (DE-PS 12 60 712) mit Brechwerten n[tief]D 1,75-1,80, deren Dichte-Werte gleich/kleiner 4,0 betragen, die sich aber wegen ihrer starken Kristallisationsneigung nicht für die kontinuierliche Fertigung von Massengläsern (z.B. Brillenrohgläsern) und für Tiegelschmelzen eignen. Die Kristallisationsneigung wird durch die Größe der Kristallwachstumsgeschwindigkeit und des Kristallisationstemperaturbereiches in bezug auf die Viskosität bestimmt.
Die Gläser mit n[tief]D > 1,75 bestehen zu 14-46 Gew.-% aus Erdalkalioxiden, wobei ein Gehalt an schwerem BaO von gleich/größer 10 Gew.-% vorgeschrieben ist. Der ZnO-Gehalt beträgt 10-20 Gew.-%, der TiO[tief]2-Gehalt 10-25 Gew.-%. Diese Gläser enthalten 12-20 Gew.-% SiO[tief]2 und 8-20 Gew.-% B[tief]2O[tief]3 als Glasbildner, wobei die Summe der Glasbildner < 31 Gew.-% ausmacht. Die Farbe dieser hoch-titanhaltigen Gläser muß durch rasches Abkühlen so beeinflusst werden, dass das Glas eine nicht starke Titan-Farbe (gelbbraun) erhält. Die Gläser müssen bei einer Viskosität < 10 Pa mal s abgegossen werden, weil die starke Kristallisationsneigung eine Wannenfertigung und eine Automatenverarbeitung bei einer Viskosität zwischen 20 bis 60 Pa mal s nicht zulässt. Nachteilig für diese Gläser ist der hohe ZnO-Gehalt von 10-20 Gew.-% in Verbindung mit dem hohen TiO[tief]2-Gehalt von 10-25 Gew.-%.
Die erfindungsgemäßen neuen Gläser bestehen weitgehend (> 80 Mol.-%) aus leichten Kationenoxiden [Molgewicht < 100], wobei wegen der hohen Brechung auf mehrwertige Komponenten, wie La[tief]2O[tief]3 (< 8 Mol.-%) und ggf. Y[tief]2O[tief]3 nicht verzichtet werden kann. Y[tief]2O[tief]3 vermindert das spezifische Gewicht gegenüber La[tief]2O[tief]3. La[tief]2O[tief]3 kann weitgehend durch Y[tief]2O[tief]3 ersetzt werden, wird aber nur dann in kleinen Anteilen durch Y[tief]2O[tief]3 ersetzt, wenn damit eine Verminderung der Kristallisationsneigung verbunden ist.
Der Anteil der Glasbildner SiO[tief]2 + B[tief]2O[tief]3 (+ P[tief]2O[tief]5 + GeO[tief]2) beträgt 30-40 Gew.-%, wobei der SiO[tief]2-Gehalt größer als der B[tief]2O[tief]3-Gehalt sein soll.
Der Alkaligehalt dieser Gläser wird in folgenden Grenzen gehalten:
Li[tief]2O 0-5 }
Na[tief]2O 0-5 } 0-5 Gew.-%
K[tief]2O 0-5 }
so dass der gewünschte Ausdehnungskoeffizient kleines Alpha mal 10[hoch]7 zwischen 20-300°C kleiner/gleich 100 eingestellt werden kann.
Die Summe der Erdalkalien soll 19 bis 25 Gew.-% betragen, wobei der BaO-Gehalt nicht höher als 8 Gew.-% sein soll und der BaO + SrO-Gehalt < 15 Gew.-% sowie der MgO- + CaO-Gehalt zwischen 7 bis 15 Gew.-% liegen soll.
Die erfindungsgemäßen Gläser bestehen somit
a) zu über 80 Mol.-% aus Kationenoxiden mit Molgewichten gleich/kleiner 100, nämlich
SiO[tief]2 24-30 Mol.-%
B[tief]2O[tief]3 17-23 Mol.-%
SiO[tief]2 + B[tief]2O[tief]3 40-48 Mol.-%
Alkalioxide 0-8 Mol.-%
MgO + CaO 12-22 Mol.-%
TiO[tief]2 17-21 Mol.-%
und
b) zu unter 20 Mol.-% aus Kationenoxiden mit einem Molgewicht > als 100, nämlich
La[tief]2O[tief]3 4-8 Mol.-%
P[tief]2O[tief]5 0-1 Mol.%
BaO 0-5 Mol.-%
BaO + SrO 5-10 Mol.-%
PbO 0-2 Mol.-%
Al[tief]2O[tief]3 0-1 Mol.-%
ZrO[tief]2 0-2 Mol.-%
Nb[tief]2O[tief]5 0-1,5 Mol.-% }
Ta[tief]2O[tief]5 0-1,5 Mol.-% } 0-2
WO[tief]3 0-0,5 Mol.-% }
Die erfindungsgemäßen Gläser bestehen (in Gew.-%) aus:
SiO[tief]2 15-20
B[tief]2O[tief]3 10-20
CaO 8-15
La[tief]2O[tief]3 16-26
TiO[tief]2 15-25
SiO[tief]2 + B[tief]2O[tief]3 30-40
Erdalkalioxide 20-25 (BaO gleich kleiner 8 Gew.-%)
MgO 0-3
SrO 1,0-10 }
BaO 0-8 } 8-15
ZnO 0-4
PbO 0-2
Al[tief]2O[tief]3 0-2
ZrO[tief]2 0-3
Nb[tief]2O[tief]5 1-5
Ta[tief]2O[tief]5 0-2
Alkaloixide 0-5
P[tief]2O[tief]5 0-3
GeO[tief]2 0-3
Die Summe der zweiwertigen Komponenten soll 20 bis 29 Gew.-% betragen, wobei CaO + MgO nicht höher als 15 Gew.-% sein darf, weil andernfalls die Kristallisationsneigung beträchtlich zunimmt. ZnO kann zur Anpassung des Ausdehnungskoeffizienten bis zu 4 Gew.-% zugesetzt werden; erst bei höherem ZnO-Gehalt nimmt die Kristallisations- und Entmischungsneigung zu. P[tief]2O[tief]5 bzw. GeO[tief]2 können in kleinen Anteilen eingesetzt werden, wenn damit eine maximale Kristallisationsstabilisierung erreicht wird.
In den nachstehenden Tabellen sind spezifische Beispiele für Gläser im erfindungsgemäßen Zusammensetzungsbereich zusammengestellt. Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzungen von 12 beispielhaften Gläsern in Gewichtsprozent, in Tabelle 2 sind die gleichen Gläser in Molprozent zusammengefasst.
Tabelle 1
Zusammensetzungen in Gew.-%
Fortsetzung
Tabelle 2
Zusammensetzungen in Mol-%
Fortsetzung

Claims (1)

  1. Hochbrechende Brillenrohgläser des Systems SiO[tief]2-B[tief]2O[tief]3-TiO[tief]2-La[tief]2O[tief]3-Erdalkalioxide, mit geringer Dichte, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgende Zusammensetzung aufweisen:
    a) Zu über 80 Mol.-% Kationenoxide mit Molgewichten kleiner gleich als 100, nämlich
    SiO[tief]2 24-30 Mol.-%
    B[tief]2O[tief]3 17-23 Mol.-%
    SiO[tief]2 + B[tief]2O[tief]3 41-48 Mol.-%
    Alkalioxide 0-8 Mol.-%
    MgO + CaO 12-22 Mol.-%
    TiO[tief]2 17-21 Mol.-%
    und
    b) zu unter 20 Mol.-% Kationenoxide mit einem Molgewicht > 100, nämlich
    La[tief]2O[tief]3 4-8 Mol.-%
    P[tief]2O[tief]5 0-1 Mol.-%
    BaO 0-5 Mol.-%
    BaO + SrO 5-10 Mol.-%
    PbO 0-2 Mol.-%
    Al[tief]2O[tief]3 0-1 Mol.-%
    ZrO[tief]2 0-2 Mol.-%
    Nb[tief]2O[tief]5 0-1,5 Mol.-% }
    Ta[tief]2O[tief]5 0-1,5 Mol.-% } 0-2
    WO[tief]3 0-0,5 Mol.-% }
    und dass sie folgende Eigenschaften haben:
    n[tief]D = 1,77-1,81
    s = 3,4-3,8
DE2824891A 1978-06-07 1978-06-07 Hochbrechende Brillenrohgläser des Systems SiO2 -B2 O3 - TiO2 -La2 O3 -Erdalkalioxide mit geringer Ceased DE2824891B2 (de)

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