DE3439162A1

DE3439162A1 - Glas fuer eine mehrstaerken-brillenglaslinse

Info

Publication number: DE3439162A1
Application number: DE19843439162
Authority: DE
Inventors: Hiroji Akikawa Tokio/Tokyo Sagara
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1983-10-27
Filing date: 1984-10-25
Publication date: 1985-05-15
Also published as: JPS6319453B2; JPS6096542A; US4562162A; DE3439162C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine für ein Segment mit hohem Brechungsindex geeignete Glaszusammensetzung, das durch Schmelzbinden mit einem aus einem Leichtglas mit einem mittleren Brechungsindex zusammengesetzten Hauptbestandteil eine Mehrstärken-Brillenglaslinse bilden kann.

In den jüngsten Jahren ist eine Leichtbrillenglaslinse mit einem mittleren Brechungsindex, hergestellt aus einem Glas mit einem relativ hohen Brechungsindex n, von 1,60 bis 1,61, jedoch mit einem relativ geringen spezifischen Gewicht von 2,5 bis 2,6 in den Handel gekommen.

Eine solche Linse fand ständig weitverbreitet Verwendung, da diese Linse dünner und leichter als eine herkömmliche Linse mit einem n, von 1,523 ist und ein gesteigertes Schönheitsempfinden und verbessertes Tragegefühl verleiht. Wird jedoch eine Mehrstärkenlinse (multi-focal lens) vom Schmelzbindetyp unter Verwendung eines Leichtglases mit einem mittleren Brechungsindex, wie oben beschrieben, als ein Hauptbestandteil hergestellt, tritt jedoch die Schwierigkeit auf, daß das herkömmliche Glas für ein Segment nicht verwendet werden kann. Die Gründe

hierfür sind darin zu sehen, daß es bei der Herstellung einer Mehrstärkenlinse vom Schmelzbindetyp im allgemeinen erforderlich ist, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient des Segments in etwa dem des Hauptbestandteiles entspricht, um eine Sprungbildung nach dem Schmelzbinden zu verhindern, und daß (|er Erweichungspunkt des Segments auf eine Temperatur leicht unterhalb dem Erweichungspunkt des Hauptbestaftdteilejs eingestellt wird, um

keine Verzerrung bzw. Verformung des Hauptbestandteiles nach dem Schmelzbinden zu verursachen. Herkömmliches Glas für Segment erfüllt jedoch solche Anforderungen

nicht immer bzw. nicht in ausreichendem Maße. 5

Daher besteht ein Bedarf nach einem Glas für ein Segment (Segmentglas) mit für ein Leichtglas mit einem mittleren Brechungsindex geeigneten thermischen Eigenschaften, nämlich einem thermischen Ausdehnungskoeffizient von 82 bis 95 χ 10"' und einem Erweichungspunkt (Littleton-Punkt) von 560 bis 64O⁰C sowie einem hohen Brechungsindex n, von 1,67 bis 1,72.

Ein Glas, das diese Anforderungen nahezu erfüllt, ist beispielsweise SF 8 (thermischer Ausdehnungskoeffizient = 91 x 10~⁷, Erweichungspunkt = 595⁰C, n. = 1,68893)

-7 oder SF 15 (thermischer Ausdehnungskoeffizient = 90 χ 10 , Erweichungspunkt = 595⁰C, n, = 1,69895),wie im Katalog von Schott & Gen (Westdeutschland, Ausgabe 1980) aufge-

*® führt. Diese Gläser sind jedoch dahingehend nachteilig, daß-deren chromatische Aberration aufgrund deren großer Dispersion (^_d= 31,18 bzw. 30,07) groß ist. Demzufolge ist eine große Abbe-Zahl \) , ebenso eine notwendige Anforderung bei einem Glas für ein Segment.

Um ein Glas mit einem hohen Brechungsindex zu erhalten, ist es allgemein bekannt, den Anteil an Komponenten mit hoher Atomwertigkeit von 3-wertig oder mehr zu erhöhen. Ein Ergebnis hiervon ist jedoch, daß der Erweichungs-

° punkt des Glases ansteigt und der thermische Ausdehnungskoeffizient abnimmt. Umgekehrt dazu wird der Anteil an Alkalimetalloxiden erhöht, um den Erweichungspunkt des Glases zu verringern und den thermischen Ausdehnungskoeffizient zu erhöhen, jedoch nimmt hierbei der Brechungsindex ab. Erdalkalioxide verleihen mittlere Eigenschaften zwischen Bestandteilen hoher Atomwertigkeit und Alkali-

ρ . ο -

metalloxiden. Andererseits verringert PbO den Erweichungspunkt und reduziert den thermischen Ausdehnungskoeffizient, während es einen hohen Brechungsindex verleiht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Glas für ein Segment mit folgenden Eigenschaften zur Verfügung zu stellen: thermischer Ausdehnungskoeffizient von 82 bis 95 χ 10 , Erweichungspunkt von 560 bis 64O°C, n, von 1,67 bis 1,73 und \)_ά k 33, und welches die Herstellung eines Glases für ein Mehrstärken-Brillenglas durch Schmelzbinden an einen aus handelsüblichen Leichtglasmaterialien mit einem mittleren Brechungsindex zusammengesetzten Hauptteil ermöglicht. Ein Glas mit solchen Eigenschaften

¹^ ist bisher nicht bekannt.

Als Ergebnis umfangreicher ,Untersuchungen bezüglich der Kombinationen der oben beschriebenen, verschiedenen Komponenten, hat sich gezeigt, daß ein Glas mit den erwünschten Eigenschaften erhalten werden kann durch Mischen von Alkalimetalloxiden und Erdalkalimetalloxiden oder ZnO mit PbO und strenges Beschränken des Mengenverhältnisses dieser Komponenten.

Das erfindungsgemäße Glas besitzt eine Zusammensetzung, umfassend, in Gewichtsprozent:

32 bis 40% SiO₂ + B₃O₃ + Al₂O₃;

22 bis 40% SiO₀; 30 ²

0 bis 10% B₃O₃; 0 bis 4% Al₂O₃; 4 bis 10% Li₂O + Na₂O + K₃O; 35 0 bis 4% Li₂O; 0 bis 7% Na₂O;

O bis 7% K₂O;

30 bis 47% PbO; 3 bis 24% BaO + SrO + CaO + MgO + ZnO; 0 bis 20% BaO; 0 bis 15% SrO; 0 bis 10% CaO; 0 bis 8% MgO;

0 bis 15% ZnO; und 1 bis 7% ZrO₂;

wobei das Gewichtsverhältnis von Alkalimetalloxiden/PbO 15

= 0,1 bis 0,3 beträgt und welches folgende Eigenschaften aufweist: n, = 1,67 bis 1,73, \)^ Z 33, thermischer Ausdehnungskoeffizient = 82 bis 95 χ 10 und Erweichungspunkt = 560 bis 64O⁰C. Die vorliegende Erfindung umfaßt

nicht nur ein Glas für ein Segment, sondern ebenso eine 20

aus diesem Glas in Kombination mit einem Leichtglas mit

einem mittleren Brechungsindex zusammengesetzte Mehrstärken-Brillenglaslinse.

Die das erfindungsgemäße Glas aufbauenden Komponenten wer-25

den nachstehend näher erläutert. Hierbei beziehen sich

alle Prozentangaben auf das Gewicht.

Die Gesamtmenge an SiOp, B₂O-, und Al₂O-, ist auf 32 bis

40 % beschränkt, um einen Brechungsindex im erwünschten 30

Bereich zu erhalten. Um weiterhin einen erwünschten Erweichungspunkt zu erzielen, kann SiO₂ durch B₂O^ und AIpO-, bis zu 10% bzw. 4% ersetzt werden. Jedoch ist der Austausch in größeren Mengen nicht bevorzugt, da hierbei eine Verschlechterung der chemischen Beständigkeit und

Devitrifikationsbeständigkeit resultiert. Wird SiO₂ durch BpO-j und AlpO„ ersetzt, kann die Menge an SiO₂ auf 22%

1 reduziert werden.

LiO₂, Na₂O und K₃O sind in Mengen bis zu 4%, 7% bzw. 7% enthalten, überschreitet deren Gesamtmenge 10%, wird der thermische Ausdehnungskoeffizient übermäßig hoch und der Erweichungspunkt zu niedrig. Wenn weiterhin deren Gesamtmenge weniger als 4% beträgt, wird der thermische Ausdehnungskoeffizient zu gering.

Die erforderliche Menge an PbO beträgt mindestens 30%, um einen erwünschten hohen Brechungsindex zu erhalten, überschreitet seine Menge 47%, kann die erwünschte Abbe-Zahl nicht beibehalten werden.

Um weiterhin den erwünschten thermischen Ausdehnungskoeffizient und Erweichungspunkt zu erhalten, sollte das Gewichtsverhältnis von Alkalimetalloxiden/PbO im Bereich von 0,1 bis 0,3 liegen.

Um weiterhin den thermischen Ausdehnungskoeffizient, Erweichungspunkt und die Abbe-Zahl innerhalb der erwünschten Bereiche einzustellen, sollte die Gesamtmenge an BaO, SrO, CaO, MgO und ZnO im Bereich von 3 bis 24% liegen. BaO, SrO, CaO, MgO und ZnO ergeben eine geringe Devitrifikationsbeständigkeit nach dem Schmelzbinden, wenn die Mengen dieser Komponenten 20%, 15%, 10%, 8 % bzw. 15% überschreiten.

Um weiterhin den erwünschten thermischen Ausdehnungskoeffizient und Erweichungspunkt zu erhalten., sollte das Gewichtsverhältnis an Erdalkalioxiden zu PbO, d.h. Erdalkalioxide/PbO, zwischen 0,2 und 0,6 betragen.

ZrOp trägt zur Verbesserung der chemischen Beständigkeit bei, wobei es vorteilhaft ist, es in einer Menge von 1% oder mehr einzuarbeiten, überschreitet jedoch seine

Menge 7%, so verschlechtert sich die Devitrifikationsbeständigkeit rasch.

Weiterhin wird der Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht dadurch verlassen, daß man einen Teil des ZrO₂ durch La₂O,, TiOp und dgl. ersetzt oder zu Zwecken der Reinigung, Entfärbung und dgl. As₂O-, Sb₂O^ und dgl. einarbeitet.

Beispiele erfindungsgemäßer Gläser sind in der nachstehenden Tabelle gezeigt, wobei die entsprechenden Komponenten in Gewichtsprozent angegeben sind.

15 20 25 30 35

co 01	Cu O	1	to OI	2	3	to ■-· O Oi Beispiel	5	6	O	7	8	Oi	M	10
Komponente	38,0	38,0	36,2	4	38,0	33,0	33,0	33,0	9	23,0
SiO₂	——	■"■■		33,0	¹ '"	¹¹¹'			33,0	8,0 2,0
B₂O₃	—	2,5	1,0		1,0	2,0	2,0	2,0		2,0
Li₂O	4,8	1,2	■—		4,2	1,2	1,2	1,2	2,0	1,2
Na₂O	2,4	1,5	4,2	5,2	3,0	2,0	2,0	2,0	1,2	2,0
κ₂ο	45,1	32,9	35,7	—	44,8	33,9	33,9	33,9	2,0	33,9
PbO	—	13,2	12,2	33,9	4,0	13,2	3,2	5,2	33,9	13,2
BaO	—	—	—	13,2	—	—	10,0	—	8,2	—
SrO	—	—	—	—	—	—	—	8,0	—
CaO	—	—	—	—	—		—	—	—	—
MgO	4,7	4,7	9,7	—	—	9,7	9,7	9,7	5,0	9,7
ZnO	3,0	6,0	1,0	9,7	5,0	5,0	5,0	5,0	9,7	5,0
ZrO₂	0,16	0,16	0,15	5,0	0,18	0,15	0,15	0,15	5,0	0,15
Alkalime talloxid /PbO	1 ,680	1,683	1,679	0,15	1,677	1,712	1,710	1,718	0,15	1,72
ⁿd	33,1	37,6	36,1	1,705	34,1	35,5	35,5	35,4	1,710	35,6
^d	90	86	84	34,9	94	88	91	92	35,6	91
thermischer Aus- dehungskoeffi- zient (x10~⁷)	590	630	610	89	570	620	610	630	87	590
Erweichungs punkt (⁰C)		630			630

Die oben beschriebenen Gläser können hergestellt werden durch grobes Schmelzen einer Mischung aus herkömmlich verwendeten Ausgangsmaterialien, wie etwa siliciumhaltiges Steinpulver, Borsäure, Aluminiumhydroxid, Bleioxid, Bariumcarbonat, Zinkblüten (Zinkoxide), Zirkoniumoxid und dgl. in einem feuerbeständigen Schmelztiegel bei 1250 bis 1300⁰C, überführen der Schmelze in einen Platin-Schmelztiegel, erneutes Schmelzen bei 1300 bis 1350⁰C, Rühren der Schmelze zur Homogenisierung, Entfernung von Blasen, Gießen in eine vorher auf eine geeignete Temperatur erhitzte Form und anschließendes Tempern des Produktes.

15

20 25 30 35

Claims

GRÜNECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & PARTNER

PATENTANWÄLTE

A GRUNECKER- t>:n ing DR. M. KINKELDBY. u*. .Nr.

DR W STOCKMAIR. oipl ing af e ic DR K. SCHUMANN, dip.. ""'Z P H. JAKOB. i»n nc DR G SEZOLD dip. CHtM

W. MEISTER, u»·: ·* H HILGERS dt».- .«,■..

DR. H. MEYER-PLATH. oiK ing DR M. Βθττ-BODENHAUSEN." ι»· DR- U KINKELDEY- o.r. Broi

8000 MÜNCHEN 22

MAXIM1LIANSTPASSE 58

25. Oktober 1984 P 19 147-603/co

15 HOYA CORPORATION 1-13-12, Nishi-shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo, Japan

Glas für eine Mehrstärken-Brillenglaslinse

25 Patentanspruch

1. Glas für ein Mehrstärken-Brillenglas, gekennzeichnet durch einen Brechungsindex (n,) von 30 1,67 bis 1,73, eine Abbe-Zahl (>;,) von 33 oder mehr," einen thermischen Ausdehnungskoeffizient von 82 bis 95 x 10 und einen Erweichungspunkt von 560 bis 64O°C, umfassend, in Gewichtsprozent

32 bis 40% SiO₂ + B₃O₃ + 22 bis 40% SiO₂; 0 bis 10% B₂O₃.

O bis 4% Al₂O₃;

4 bis 10% Li₂O + Na₂O + K₂O; 0 bis 4% Li₂O;

0 bis 7% Na₂O; 0 bis 7% K₂O;

30 bis 47% PbO;

3 bis 24% BaO + SrO + CaO + MgO + ZnO; 0 bis 20% BaO;

0 bis 15% SrO;

0 bis 10% CaO;

0 bis 8% MgO; 0 bis 15% ZnO; und 1 bis 7% ZrO₂;.

wobei das Gewichtsverhältnis von Alkalimetalloxiden/PbO im Bereich von 0,1 bis 0,3 liegt.