JP2000226227A - 屈折率1.7の強化ガラスレンズ - Google Patents
屈折率1.7の強化ガラスレンズInfo
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
- C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
- C03C21/002—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions to perform ion-exchange between alkali ions
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 無機ガラスにおいて、薄い眼鏡レンズを作製
したときに、十分な機械的強度および耐衝撃性を有す
る。 【解決手段】 イオン交換によって強化が可能であり、
1.67と1.72の間の屈折率を有し、酸化物基準の
重量%で表すと次の組成を有する: SiO2 33〜37 B2O3 7.5〜13 SiO2+B2O3 44〜48 Li2O 5〜8 Na2O >2.5〜7.5 K2O 0〜2 Li2O+Na2O+K2O <14 CaO 0〜<8 Al2O3 0〜6 Nb2O5 8〜13 ZrO2 4〜6 TiO2 5〜10 La2O3 12〜19 SrO 2〜4 As2O3及び/又はSb2O3 0〜0.8
したときに、十分な機械的強度および耐衝撃性を有す
る。 【解決手段】 イオン交換によって強化が可能であり、
1.67と1.72の間の屈折率を有し、酸化物基準の
重量%で表すと次の組成を有する: SiO2 33〜37 B2O3 7.5〜13 SiO2+B2O3 44〜48 Li2O 5〜8 Na2O >2.5〜7.5 K2O 0〜2 Li2O+Na2O+K2O <14 CaO 0〜<8 Al2O3 0〜6 Nb2O5 8〜13 ZrO2 4〜6 TiO2 5〜10 La2O3 12〜19 SrO 2〜4 As2O3及び/又はSb2O3 0〜0.8
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、約1.7の屈折率
を有し、好ましくはイオン交換によって強化された無機
ガラス、並びに前記ガラスの眼鏡レンズにも関する。
を有し、好ましくはイオン交換によって強化された無機
ガラス、並びに前記ガラスの眼鏡レンズにも関する。
【0002】
【従来の技術】本発明は、米国特許第4,839,314
号(Boudot等)によるガラスを改良した新規ガラ
スを実際に提案するものであり;前記新規ガラスは、特
に、薄い眼鏡レンズ(厚さ約1.5mm)を作製するた
めに化学強化することが出来る。
号(Boudot等)によるガラスを改良した新規ガラ
スを実際に提案するものであり;前記新規ガラスは、特
に、薄い眼鏡レンズ(厚さ約1.5mm)を作製するた
めに化学強化することが出来る。
【0003】本発明のいろいろな態様−新規のガラス、
新規の強化ガラス、眼鏡レンズ−を本明細書の中で更に
詳細に説明する。
新規の強化ガラス、眼鏡レンズ−を本明細書の中で更に
詳細に説明する。
【0004】眼鏡レンズの構成材料として無機ガラスに
は、明らかに、プラスチックよりかなり重いとう欠点が
ある。従って、無機ガラス製の眼鏡レンズの重量を最小
限に抑えることが長年にわたって研究されてきた。
は、明らかに、プラスチックよりかなり重いとう欠点が
ある。従って、無機ガラス製の眼鏡レンズの重量を最小
限に抑えることが長年にわたって研究されてきた。
【0005】第1の方法は、前記無機ガラスの密度を小
さくすることにある。前記のように密度を小さくするこ
とは、所要の屈折率を得ることが出来る元素を無機ガラ
スの中に含ませる必要性によって矢張り制約される。
さくすることにある。前記のように密度を小さくするこ
とは、所要の屈折率を得ることが出来る元素を無機ガラ
スの中に含ませる必要性によって矢張り制約される。
【0006】論理的であるもう1つの方法は、より薄い
無機ガラスのレンズを作ることにあり、より薄いレンズ
では、より美感も得られる。しかしながら、このような
薄いレンズの機械的強度や耐衝撃性と言う必要事項を満
たすには前記レンズを強化する必要がある。このような
レンズをイオン交換によって強化することは、かなり詳
細に精力的に研究されてきた。このようなイオン交換に
よる強化−化学強化によって行なわれる−の過程では、
イオン、通常はアルカリイオン、がガラスの表面で交換
される。こうして、前記表面に強い圧縮応力が発生し、
従って前記眼鏡のレンズの機械的強度を高めることが出
来る。
無機ガラスのレンズを作ることにあり、より薄いレンズ
では、より美感も得られる。しかしながら、このような
薄いレンズの機械的強度や耐衝撃性と言う必要事項を満
たすには前記レンズを強化する必要がある。このような
レンズをイオン交換によって強化することは、かなり詳
細に精力的に研究されてきた。このようなイオン交換に
よる強化−化学強化によって行なわれる−の過程では、
イオン、通常はアルカリイオン、がガラスの表面で交換
される。こうして、前記表面に強い圧縮応力が発生し、
従って前記眼鏡のレンズの機械的強度を高めることが出
来る。
【0007】このような強化方法は、1.523又は
1.6の屈折率を有する慣用の眼鏡レンズで行なわれて
いて成功している。しかしながら、前記の比較的小さい
屈折率のガラスから作製された前記の慣用の薄いレンズ
では、満足出来る矯正率を得ることが出来ない。
1.6の屈折率を有する慣用の眼鏡レンズで行なわれて
いて成功している。しかしながら、前記の比較的小さい
屈折率のガラスから作製された前記の慣用の薄いレンズ
では、満足出来る矯正率を得ることが出来ない。
【0008】同様な強化方法は、比較的大きい屈折率
(従って、かなり大きい矯正率を得ることが可能であ
る)を有する別の無機ガラスでは、特に米国特許第4,
839,314号に記載されているような、約1.7の
屈折率を有するガラスでは満足出来る結果は得られてい
ない。
(従って、かなり大きい矯正率を得ることが可能であ
る)を有する別の無機ガラスでは、特に米国特許第4,
839,314号に記載されているような、約1.7の
屈折率を有するガラスでは満足出来る結果は得られてい
ない。
【0009】前記特許は、眼鏡レンズの作製に特に適合
する無機ガラスを記載している。これらのガラスは、酸
化物を基準として重量パーセントで表して次の様に表さ
れる組成のものである: SiO2 33〜37 B2O3 7.5〜13 SiO2+B2O3 44〜48 Nb2O5 8〜10.5 ZrO2 4〜6 TiO2 5〜7 La2O3 12.3〜14.5 Li2O 5〜8 Na2O 0〜2.5 K2O 0〜2 Li2O+Na2O+K2O 5〜8 CaO 8〜9.5 SrO 2〜4 As2O3 0〜0.8 前記ガラスは次の事項が特徴である: − 約1.7の屈折率(n):このような高屈折率値
は、比較的薄い状態で著しい矯正率を得ることが可能で
あると言う点で興味を引く。前記ガラスのレンズの曲率
半径を大きくすることが出来る; − 少なくとも41のアッベ数:この高アッベ数値も興
味を引く。このことは低分散と、従って、レンズの外縁
部での色収差が殆ど無いことを意味する; − 3.25より小さい密度; − 優れた耐酸性。
する無機ガラスを記載している。これらのガラスは、酸
化物を基準として重量パーセントで表して次の様に表さ
れる組成のものである: SiO2 33〜37 B2O3 7.5〜13 SiO2+B2O3 44〜48 Nb2O5 8〜10.5 ZrO2 4〜6 TiO2 5〜7 La2O3 12.3〜14.5 Li2O 5〜8 Na2O 0〜2.5 K2O 0〜2 Li2O+Na2O+K2O 5〜8 CaO 8〜9.5 SrO 2〜4 As2O3 0〜0.8 前記ガラスは次の事項が特徴である: − 約1.7の屈折率(n):このような高屈折率値
は、比較的薄い状態で著しい矯正率を得ることが可能で
あると言う点で興味を引く。前記ガラスのレンズの曲率
半径を大きくすることが出来る; − 少なくとも41のアッベ数:この高アッベ数値も興
味を引く。このことは低分散と、従って、レンズの外縁
部での色収差が殆ど無いことを意味する; − 3.25より小さい密度; − 優れた耐酸性。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従って、これらのガラ
スから作製される眼鏡レンズは、これらの光学的特性の
観点から完全に満足出来る。しかしながら、薄い場合に
は所要の機械的特性を持つことが出来ない限り、その使
用は依然として限定される。前述のようにイオン交換に
よって、問題となっているガラスを強化することは出来
ないことが実際に明らかである。
スから作製される眼鏡レンズは、これらの光学的特性の
観点から完全に満足出来る。しかしながら、薄い場合に
は所要の機械的特性を持つことが出来ない限り、その使
用は依然として限定される。前述のようにイオン交換に
よって、問題となっているガラスを強化することは出来
ないことが実際に明らかである。
【0011】従って、イオン交換によって強化された低
屈折率のレンズ(前記を参照されたい)が約1.5mm
まで薄くされた状態で米国で施行中の落球試験に合格す
るとしても高屈折率の前記ガラスの眼鏡レンズは、前記
試験に合格するには最低2.0mmの厚さでなければな
らない。
屈折率のレンズ(前記を参照されたい)が約1.5mm
まで薄くされた状態で米国で施行中の落球試験に合格す
るとしても高屈折率の前記ガラスの眼鏡レンズは、前記
試験に合格するには最低2.0mmの厚さでなければな
らない。
【0012】
【課題を解決するための手段】本出願人は、(約1.7
の)高屈折率を有し、イオン交換が可能な(化学強化)
無機ガラスの構想の技術的問題に直面して、本発明を構
成する解決策を今回提案するものであり、前記発明は、
米国特許第4,839,314号による発明の改良として
充分に検討出来る。
の)高屈折率を有し、イオン交換が可能な(化学強化)
無機ガラスの構想の技術的問題に直面して、本発明を構
成する解決策を今回提案するものであり、前記発明は、
米国特許第4,839,314号による発明の改良として
充分に検討出来る。
【0013】米国特許第4,839,314号によるガラ
スの組成及び特性に似ているが、イオン交換によって驚
くほど(化学強化による)強化することが出来る組成及
び特性を有する新規の無機ガラスを、本出願人は提案す
る。
スの組成及び特性に似ているが、イオン交換によって驚
くほど(化学強化による)強化することが出来る組成及
び特性を有する新規の無機ガラスを、本出願人は提案す
る。
【0014】前記の新規の無機ガラスは、今回、特許請
求の範囲で請求される発明の第1の対象を構成してい
る。特徴として、前記の新規の無機ガラスは、酸化物基
準の重量パーセントで表して次の組成を有する: SiO2 33〜37 B2O3 7.5〜13 SiO2+B2O3 44〜48 Li2O 5〜8 Na2O 0〜2.5 K2O 0〜2 Li2O+Na2O+K2O 5〜8 CaO 8〜9.5 Al2O3 0〜6 Nb2O5 8〜13 ZrO2 4〜6 TiO2 5〜10 La2O3 12〜19 SrO 2〜4 As2O3及び/又はSb2O3 0〜0.8 (清澄剤) 前記の組成(米国特許第4,839,314号によるガラ
スの組成に近い組成)を有する本発明のガラスは、先行
技術の前記ガラスに比較して極めて興味ある光学的特性
を持っている: − 約1.7の屈折率:1.67と1.72の間; − 約40のアッベ数:少なくとも38; − 3.3未満の密度; − 優れた耐酸性; 並びに、更に、このガラスはイオン交換による強化が可
能である。これらのガラスは化学強化が可能であること
が判ったのは驚きであった(一方、米国特許第4,83
9,314号によるガラスは化学強化が可能でない)。
求の範囲で請求される発明の第1の対象を構成してい
る。特徴として、前記の新規の無機ガラスは、酸化物基
準の重量パーセントで表して次の組成を有する: SiO2 33〜37 B2O3 7.5〜13 SiO2+B2O3 44〜48 Li2O 5〜8 Na2O 0〜2.5 K2O 0〜2 Li2O+Na2O+K2O 5〜8 CaO 8〜9.5 Al2O3 0〜6 Nb2O5 8〜13 ZrO2 4〜6 TiO2 5〜10 La2O3 12〜19 SrO 2〜4 As2O3及び/又はSb2O3 0〜0.8 (清澄剤) 前記の組成(米国特許第4,839,314号によるガラ
スの組成に近い組成)を有する本発明のガラスは、先行
技術の前記ガラスに比較して極めて興味ある光学的特性
を持っている: − 約1.7の屈折率:1.67と1.72の間; − 約40のアッベ数:少なくとも38; − 3.3未満の密度; − 優れた耐酸性; 並びに、更に、このガラスはイオン交換による強化が可
能である。これらのガラスは化学強化が可能であること
が判ったのは驚きであった(一方、米国特許第4,83
9,314号によるガラスは化学強化が可能でない)。
【0015】検討した目標は、主に、ガラスの中でナト
リウム(Na2O)の濃度を大幅に高めることと、それ
に平行してカルシウム(CaO)の濃度を大幅に抑える
ことにより達成された。このような組成の修正によって
発生する光学的特性の修正を補うために、La2O3、
Nb2O5及びTiO2の許容濃度を高めた。このよう
な修正によって生じる結果−ガラスが化学強化によりイ
オン交換によって強化される可能性−はイオン交換が主
にリチウムイオンに関係することを無視出来ない当業者
には予測出来なかった。本発明のガラスは米国特許第
4,839,314号によるガラスほどしかリチウムを含
んでいない。経験上、カルシウムイオンがリチウムイオ
ンの易動度にマイナスの影響を及ぼすことを考えると、
カルシウム濃度を下げることには有効な効果が期待され
る。
リウム(Na2O)の濃度を大幅に高めることと、それ
に平行してカルシウム(CaO)の濃度を大幅に抑える
ことにより達成された。このような組成の修正によって
発生する光学的特性の修正を補うために、La2O3、
Nb2O5及びTiO2の許容濃度を高めた。このよう
な修正によって生じる結果−ガラスが化学強化によりイ
オン交換によって強化される可能性−はイオン交換が主
にリチウムイオンに関係することを無視出来ない当業者
には予測出来なかった。本発明のガラスは米国特許第
4,839,314号によるガラスほどしかリチウムを含
んでいない。経験上、カルシウムイオンがリチウムイオ
ンの易動度にマイナスの影響を及ぼすことを考えると、
カルシウム濃度を下げることには有効な効果が期待され
る。
【0016】今、本発明のガラスについて前述した組成
にやや立ち返って考えると、このガラスは、興味ある光
学的特性と、イオン交換による強化が容易であることを
合わせ持つと言う点に於いて特に効率がよい。
にやや立ち返って考えると、このガラスは、興味ある光
学的特性と、イオン交換による強化が容易であることを
合わせ持つと言う点に於いて特に効率がよい。
【0017】前記のガラスは、必須成分(SiO2、B
2O3、Li2O、Na2O、Nb 2O5、ZrO2、
TiO2、La2O3及びSrO)および、随意成分
(K2O、CaO、Al2O3、As2O3、Sb2O
3)として位置付けられる成分を含む。このことから、
随意成分について言えば、事実上、随意成分が著しい効
果を発揮する最少含有量は約0.5%が一般的であるこ
とが説明される。従って、本発明のガラスは前記の随意
成分を含むことはないし、もし含むとしても概ね0.5
%の最少量である(重量パーセント)。
2O3、Li2O、Na2O、Nb 2O5、ZrO2、
TiO2、La2O3及びSrO)および、随意成分
(K2O、CaO、Al2O3、As2O3、Sb2O
3)として位置付けられる成分を含む。このことから、
随意成分について言えば、事実上、随意成分が著しい効
果を発揮する最少含有量は約0.5%が一般的であるこ
とが説明される。従って、本発明のガラスは前記の随意
成分を含むことはないし、もし含むとしても概ね0.5
%の最少量である(重量パーセント)。
【0018】更に、本発明のガラスは、勿論、前記の諸
成分から実質的に成る。しかしながら、本発明のガラス
は、その内部にその他の成分を含むことは差し支えな
い。そのような他の成分−即ち、着色若しくは脱色要素
(黄色度指数を改善するために)、又は前記の組成物の
中に記載されている以外の清澄剤−は少量でいつでも組
み入れることが出来、検討している諸特性にさほど大き
い影響を及ぼさない。
成分から実質的に成る。しかしながら、本発明のガラス
は、その内部にその他の成分を含むことは差し支えな
い。そのような他の成分−即ち、着色若しくは脱色要素
(黄色度指数を改善するために)、又は前記の組成物の
中に記載されている以外の清澄剤−は少量でいつでも組
み入れることが出来、検討している諸特性にさほど大き
い影響を及ぼさない。
【0019】SiO2及びB2O3は本発明のガラスを
形成する酸化物である。B2O3によって溶融が容易に
なるが、化学的耐久性、特に耐酸性に悪影響を及ぼすの
で、B2O3の量は制限される。
形成する酸化物である。B2O3によって溶融が容易に
なるが、化学的耐久性、特に耐酸性に悪影響を及ぼすの
で、B2O3の量は制限される。
【0020】Al2O3は化学強化に好ましい影響を及
ぼすが、化学的耐久性には好ましくない影響を及ぼす。
Al2O3は、6重量%以下で許容されるが、組み入れな
いのが好ましい。従って、好ましい変更によると、本発
明の無機ガラスはAl2O3を含まない。
ぼすが、化学的耐久性には好ましくない影響を及ぼす。
Al2O3は、6重量%以下で許容されるが、組み入れな
いのが好ましい。従って、好ましい変更によると、本発
明の無機ガラスはAl2O3を含まない。
【0021】La2O3、Nb2O5及びTiO2は、
ガラスに光学的特性を付与する成分である。これらの各
々の含有量は: − La2O3は重い成分であり、 − Nb2O5も比較的重い成分であり、そのうえ高価
な成分であり、 − TiO2ガラスを黄変させる、 が故に厳密な最低値に制限される。
ガラスに光学的特性を付与する成分である。これらの各
々の含有量は: − La2O3は重い成分であり、 − Nb2O5も比較的重い成分であり、そのうえ高価
な成分であり、 − TiO2ガラスを黄変させる、 が故に厳密な最低値に制限される。
【0022】にも拘らず、Na2Oの含有量増加とCa
Oの含有量の減少に連動する屈折率の値の減少を補うた
めに、これらの3種類の成分のうちの1種類の含有量は
増加させなければならない(米国特許第4,839,31
4号によるガラスのこれらの成分の含有量と比較し
て)。
Oの含有量の減少に連動する屈折率の値の減少を補うた
めに、これらの3種類の成分のうちの1種類の含有量は
増加させなければならない(米国特許第4,839,31
4号によるガラスのこれらの成分の含有量と比較し
て)。
【0023】屈折率の値に寄与するため、およびガラス
の耐久性を改善するためには少なくとも4%のZrO2
が必要である。しかしながら、ZrO2によって失透の
傾向が高まってしまうので、ZrO2の含有量は6%に
制限される。
の耐久性を改善するためには少なくとも4%のZrO2
が必要である。しかしながら、ZrO2によって失透の
傾向が高まってしまうので、ZrO2の含有量は6%に
制限される。
【0024】Li2O、K2O、SrO及びAs2O3
及び/又はSb2O3(清澄剤)の諸特性に関しては、
本発明のガラスは、前記の諸成分を含むか、或いは米国
特許第4,839,314号によるガラスと同じ様な含有
量で前記成分を含むことが可能であることが注目され
る。
及び/又はSb2O3(清澄剤)の諸特性に関しては、
本発明のガラスは、前記の諸成分を含むか、或いは米国
特許第4,839,314号によるガラスと同じ様な含有
量で前記成分を含むことが可能であることが注目され
る。
【0025】既に述べたように、米国特許第4,839,
314号による前記ガラスの組成物に関しての重要な修
正は、Na2Oを増やしてCaOを減らすことである。
イオン交換による極めて高いレベル、従ってガラスが充
分なレベルの強化を得るには前記の修正が必要であるこ
とを、本出願人は見い出した。従って、Na2Oの含有
量は2.5より多く、7.5%以下で維持されなければ
ならず、一方、CaOは8%未満で維持されなければな
らない。CaOが存在することは必須ではなく、CaO
が5%未満の含有量で組み入れられるのは好ましい。
314号による前記ガラスの組成物に関しての重要な修
正は、Na2Oを増やしてCaOを減らすことである。
イオン交換による極めて高いレベル、従ってガラスが充
分なレベルの強化を得るには前記の修正が必要であるこ
とを、本出願人は見い出した。従って、Na2Oの含有
量は2.5より多く、7.5%以下で維持されなければ
ならず、一方、CaOは8%未満で維持されなければな
らない。CaOが存在することは必須ではなく、CaO
が5%未満の含有量で組み入れられるのは好ましい。
【0026】特に好ましい方法では、本発明の無機ガラ
スは全くAl2O3を含まずに5重量%未満の割合だけ
CaOを含むことが可能である。前記の好ましい無機ガ
ラスは、次の組成を有する: SiO2 33〜37 B2O3 7.5〜13 SiO2+B2O3 44〜48 Li2O 5〜8 Na2O >2.5〜7.5 K2O 0〜2 Li2O+Na2O+K2O <14 CaO 0〜<5 Nb2O5 8〜13 ZrO2 4〜6 TiO2 5〜10 La2O3 12〜19 SrO 2〜4 As2O3及び/又はSb2O3 0〜0.8 (清澄剤) 本発明のガラスの作製には何等の困難も生じない:この
作製には、独特な条件又は測定は何等必要でない。その
作製は当業者の守備範囲である。酸化物、炭酸塩及び硝
酸塩のような伝統的な出発原料は溶融しようとするフィ
ラー(filler)を調製するために使用することが
出来る。前記の介在型出発原料の純度について通常の注
意をすれば光学的特性のガラスを調製するのに充分であ
る。
スは全くAl2O3を含まずに5重量%未満の割合だけ
CaOを含むことが可能である。前記の好ましい無機ガ
ラスは、次の組成を有する: SiO2 33〜37 B2O3 7.5〜13 SiO2+B2O3 44〜48 Li2O 5〜8 Na2O >2.5〜7.5 K2O 0〜2 Li2O+Na2O+K2O <14 CaO 0〜<5 Nb2O5 8〜13 ZrO2 4〜6 TiO2 5〜10 La2O3 12〜19 SrO 2〜4 As2O3及び/又はSb2O3 0〜0.8 (清澄剤) 本発明のガラスの作製には何等の困難も生じない:この
作製には、独特な条件又は測定は何等必要でない。その
作製は当業者の守備範囲である。酸化物、炭酸塩及び硝
酸塩のような伝統的な出発原料は溶融しようとするフィ
ラー(filler)を調製するために使用することが
出来る。前記の介在型出発原料の純度について通常の注
意をすれば光学的特性のガラスを調製するのに充分であ
る。
【0027】イオン交換による強化が好ましく出来るよ
うに本発明のガラスを配合することは既に説明した。従
って、本発明の第2の対象は、イオン交換によって強化
される前記ガラス、即ちその物質内には前記で定義され
た組成を有し、そしてそのガラスの表面には圧縮層を有
する無機ガラスから成ることが考えられる。
うに本発明のガラスを配合することは既に説明した。従
って、本発明の第2の対象は、イオン交換によって強化
される前記ガラス、即ちその物質内には前記で定義され
た組成を有し、そしてそのガラスの表面には圧縮層を有
する無機ガラスから成ることが考えられる。
【0028】好ましくは、前記ガラスの圧縮層は少なく
とも60μmであり、その表面には少なくとも2,50
0nm/cmの複屈折が発生する。本出願人は、薄い眼
鏡レンズとして好適なガラスのこのような明細書を作成
したのであって、この薄い眼鏡レンズは、本明細書の導
入部で説明した落球試験に合格するために適する機械的
強度を有している。
とも60μmであり、その表面には少なくとも2,50
0nm/cmの複屈折が発生する。本出願人は、薄い眼
鏡レンズとして好適なガラスのこのような明細書を作成
したのであって、この薄い眼鏡レンズは、本明細書の導
入部で説明した落球試験に合格するために適する機械的
強度を有している。
【0029】本発明のガラスは、旨く強化されていて、
即ち、本発明の第1の対象及び好ましくは第2の対象に
従って、当業者は既に判っている様に、極めて効能の良
い眼鏡レンズを構成することが出来る。このようなレン
ズは本発明のもう1つの対象を構成している。
即ち、本発明の第1の対象及び好ましくは第2の対象に
従って、当業者は既に判っている様に、極めて効能の良
い眼鏡レンズを構成することが出来る。このようなレン
ズは本発明のもう1つの対象を構成している。
【0030】本発明の前記レンズは、前記で定義したよ
うに好ましくは強化無機ガラスであって、いろいろな厚
さにすることが出来る。このレンズは特に、2mm未
満、好ましくはおよそ1.5mmか、或るいは1.5m
mに等しい厚さにすることが出来る。
うに好ましくは強化無機ガラスであって、いろいろな厚
さにすることが出来る。このレンズは特に、2mm未
満、好ましくはおよそ1.5mmか、或るいは1.5m
mに等しい厚さにすることが出来る。
【0031】従って、本発明によって、約1.7の屈折
率を有し、適切な機械的特性を有する薄い眼鏡レンズを
得ることが出来ることが今回判った。
率を有し、適切な機械的特性を有する薄い眼鏡レンズを
得ることが出来ることが今回判った。
【0032】本発明の最後の形態(対象)、即ち前記発
明の第1の対象を構成する無機ガラスをイオン交換によ
って強化するのに使用される方法を今から概略説明する
ことにする。前記方法は、それ自体は斬新ではない。こ
の方法は伝統的な化学強化である。この方法は本発明の
新規なガラスを用いて行なうと言う点で斬新である。
明の第1の対象を構成する無機ガラスをイオン交換によ
って強化するのに使用される方法を今から概略説明する
ことにする。前記方法は、それ自体は斬新ではない。こ
の方法は伝統的な化学強化である。この方法は本発明の
新規なガラスを用いて行なうと言う点で斬新である。
【0033】本発明の強化ガラスを作製する場合、本発
明のガラスは先ず、適切な出発原料から作製された後、
次に前記ガラスは化学強化にかけられる。
明のガラスは先ず、適切な出発原料から作製された後、
次に前記ガラスは化学強化にかけられる。
【0034】前記化学強化の過程で−溶融塩(類)浴の
中で−イオンが、前記浴と前記ガラスの表面との間で交
換される。前記ガラスの小さい粒度の少なくとも1個の
イオンがガラスの歪点(ガラスの粘度が1013.5P
a.s(1014.5p)となる温度)より低い(好ま
しくは約50℃未満)温度に保たれている溶融塩(類)
浴の少なくとも1個の大きいイオンと交換される。概
ね、この方法は、ガラスのリチウムイオン又はナトリウ
ムイオンと、浴のナトリウムイオン又はカリウムイオン
とを交換することにある。冷却の後、処理済みガラスの
表面は、前記ガラスの芯に対して圧縮がかけられるよう
に置かれ、これによって、耐破壊性が向上して前記ガラ
スの強化が発現される。圧縮の過程でこうして形成され
る層は均質である。前述のように、イオン交換による、
即ち化学強化によって行なわれるガラスの強化は、それ
自体、当業者には周知の方法である。本発明の明細書で
次の条件のもとで前記方法を実施することが好ましい: − ナトリウムイオンを含む溶融塩(類)浴の中で少な
くとも400℃の温度で10ないし20時間;そして更
に好ましくは: − 硝酸ナトリウム(NaNO3)の浴の中で、又は少
なくとも30重量%の硝酸ナトリウム(NaNO3)を
含む、硝酸ナトリウム(NaNO3)と硝酸カリウム
(KNO3)との混合物の浴の中で少なくとも400℃
の温度で10ないし20時間。
中で−イオンが、前記浴と前記ガラスの表面との間で交
換される。前記ガラスの小さい粒度の少なくとも1個の
イオンがガラスの歪点(ガラスの粘度が1013.5P
a.s(1014.5p)となる温度)より低い(好ま
しくは約50℃未満)温度に保たれている溶融塩(類)
浴の少なくとも1個の大きいイオンと交換される。概
ね、この方法は、ガラスのリチウムイオン又はナトリウ
ムイオンと、浴のナトリウムイオン又はカリウムイオン
とを交換することにある。冷却の後、処理済みガラスの
表面は、前記ガラスの芯に対して圧縮がかけられるよう
に置かれ、これによって、耐破壊性が向上して前記ガラ
スの強化が発現される。圧縮の過程でこうして形成され
る層は均質である。前述のように、イオン交換による、
即ち化学強化によって行なわれるガラスの強化は、それ
自体、当業者には周知の方法である。本発明の明細書で
次の条件のもとで前記方法を実施することが好ましい: − ナトリウムイオンを含む溶融塩(類)浴の中で少な
くとも400℃の温度で10ないし20時間;そして更
に好ましくは: − 硝酸ナトリウム(NaNO3)の浴の中で、又は少
なくとも30重量%の硝酸ナトリウム(NaNO3)を
含む、硝酸ナトリウム(NaNO3)と硝酸カリウム
(KNO3)との混合物の浴の中で少なくとも400℃
の温度で10ないし20時間。
【0035】後記の実施例1ないし6によって本発明を
今から説明する。米国特許第4,839,314号の方法
は比較例7によって説明する。
今から説明する。米国特許第4,839,314号の方法
は比較例7によって説明する。
【0036】ガラスは、米国特許第4,839,314号
に記載されているガラスと類似の方法でガラス作製作業
において普通の出発原料(酸化物、炭酸塩、硝酸塩)か
ら新たに作製されている。各々の場合、3kgの出発原
料を白金るつぼの中で1,350℃で2時間溶融した。
こうして生成したガラスを注型して棒状にした後、ガラ
ス組成によって時間当たり60℃の冷却速度で約550
℃と600℃の間でアニーリングした。
に記載されているガラスと類似の方法でガラス作製作業
において普通の出発原料(酸化物、炭酸塩、硝酸塩)か
ら新たに作製されている。各々の場合、3kgの出発原
料を白金るつぼの中で1,350℃で2時間溶融した。
こうして生成したガラスを注型して棒状にした後、ガラ
ス組成によって時間当たり60℃の冷却速度で約550
℃と600℃の間でアニーリングした。
【0037】後記の表1は、重量パーセントでの本発明
の6種類のガラス(実施例1ないし6)及び先行技術の
ガラス(実施例7)の組成並びにある特性も示してい
る。
の6種類のガラス(実施例1ないし6)及び先行技術の
ガラス(実施例7)の組成並びにある特性も示してい
る。
【0038】密度及び光学的特性の測定は、米国特許第
4,839,314号に記載されている慣用の方法に従っ
て実施した。実際に、ここでそれを説明する:Tcは歪
点、Trはアニーリング温度、そしてTlは軟化温度で
ある。
4,839,314号に記載されている慣用の方法に従っ
て実施した。実際に、ここでそれを説明する:Tcは歪
点、Trはアニーリング温度、そしてTlは軟化温度で
ある。
【0039】耐酸性は、20容量%のHClの沸騰水溶
液の中で3時間浸漬した、研磨済みの試験片の損失質量
を測定することにより決めた。
液の中で3時間浸漬した、研磨済みの試験片の損失質量
を測定することにより決めた。
【0040】化学強化のしやすさは、450℃の浴に1
6時間ガラス試料を浸漬することにより決めた。2種類
の浴を使用した:即ち、重量で次の組成を有する浴;6
0%KNO3〜40%NaNO3、もう1種類は硝酸ナ
トリウム(NaNO3100%)である。次に、厚さ2
00μmの断面が得られるように、強化済みガラスを切
断した。次いで、この断面についてイオン交換した層の
厚さ及び表面の複屈折を光学的に測定した。イオン交換
済みのガラス(イオン交換完了)は、その表面の複屈折
が少なくとも2,500nm/cmであり、イオン交換
によって生成した厚さが少なくとも60μmならば眼鏡
レンズとして充分使用出来る機械的特性を保持すると本
出願人は見なす。
6時間ガラス試料を浸漬することにより決めた。2種類
の浴を使用した:即ち、重量で次の組成を有する浴;6
0%KNO3〜40%NaNO3、もう1種類は硝酸ナ
トリウム(NaNO3100%)である。次に、厚さ2
00μmの断面が得られるように、強化済みガラスを切
断した。次いで、この断面についてイオン交換した層の
厚さ及び表面の複屈折を光学的に測定した。イオン交換
済みのガラス(イオン交換完了)は、その表面の複屈折
が少なくとも2,500nm/cmであり、イオン交換
によって生成した厚さが少なくとも60μmならば眼鏡
レンズとして充分使用出来る機械的特性を保持すると本
出願人は見なす。
【0041】
【表1】 この表を考察すると、本発明のガラスの重要性が実証さ
れる。先行技術のガラス(実施例7)では、交換深さが
極めて浅いので強化につながらなことが判る。
れる。先行技術のガラス(実施例7)では、交換深さが
極めて浅いので強化につながらなことが判る。
【0042】前述の化学強化の実験条件は決して限定的
なものではない。強化の最適温度は、ガラスの歪点(T
c)より約50℃低いことが一般的に認められている。
従って、本発明の実施例5のガラスのように比較的低い
歪点を有するガラスでは、450℃未満の温度が極めて
有効であることが実証される(前記の表1を参照された
い)。
なものではない。強化の最適温度は、ガラスの歪点(T
c)より約50℃低いことが一般的に認められている。
従って、本発明の実施例5のガラスのように比較的低い
歪点を有するガラスでは、450℃未満の温度が極めて
有効であることが実証される(前記の表1を参照された
い)。
【0043】本出願人は、(表1の)実施例1のガラス
について化学強化の条件を更に詳しく研究した。表2及
び表3は、このガラスを用いて得られた結果を示してお
り、このガラスはいろいろな組成の浴の中において、表
2では400℃で、一方、表3では450℃で強化され
ている。
について化学強化の条件を更に詳しく研究した。表2及
び表3は、このガラスを用いて得られた結果を示してお
り、このガラスはいろいろな組成の浴の中において、表
2では400℃で、一方、表3では450℃で強化され
ている。
【0044】
【表2】
【表3】 これらの数値を考察すると、強化の最良の結果は、45
0℃(試験したガラスの歪点Tcは496℃である)
で、浴がナトリウムイオンを含む時に得られることが判
る。ナトリウムイオンを含む浴の機能に関する優位性
は、ガラスの中の極めて大量のリチウムイオンによって
直感的に説明される。リチウムとナトリウムとの交換
は、リチウムとカリウムとの交換よりも容易である。
0℃(試験したガラスの歪点Tcは496℃である)
で、浴がナトリウムイオンを含む時に得られることが判
る。ナトリウムイオンを含む浴の機能に関する優位性
は、ガラスの中の極めて大量のリチウムイオンによって
直感的に説明される。リチウムとナトリウムとの交換
は、リチウムとカリウムとの交換よりも容易である。
【0045】このことにより、前記の実施例は実験室の
実験だけを反映しているけれども、本発明のガラス及び
レンズは、ガラス産業における伝統的方法(溶融)によ
って、容易に工業的に作製出来ることがこれによって説
明される。
実験だけを反映しているけれども、本発明のガラス及び
レンズは、ガラス産業における伝統的方法(溶融)によ
って、容易に工業的に作製出来ることがこれによって説
明される。
Claims (10)
- 【請求項1】 イオン交換によって強化が可能であり、
1.67と1.72の間の屈折率、及び酸化物基準の重
量パーセントで表して次の組成を有することを特徴とす
る無機ガラス: SiO2 33〜37 B2O3 7.5〜13 SiO2+B2O3 44〜48 Li2O 5〜8 Na2O >2.5〜7.5 K2O 0〜2 Li2O+Na2O+K2O <14 CaO 0〜<8 Al2O3 0〜6 Nb2O5 8〜13 ZrO2 4〜6 TiO2 5〜10 La2O3 12〜19 SrO 2〜4 As2O3及び/又はSb2O3 0〜0.8 - 【請求項2】 Al2O3を含まないことを特徴とする
請求項1記載の無機ガラス。 - 【請求項3】 前記ガラスのCaOの含有量が5重量パ
ーセント未満であることを特徴とする請求項1又は2記
載の無機ガラス。 - 【請求項4】 表面強化無機ガラスであって、前記ガラ
ス内部には請求項1ないし3のいずれか1項記載のガラ
スの組成を有し、かつ前記ガラスの表面には圧縮を受け
る層を有することを特徴とする表面強化無機ガラス。 - 【請求項5】 前記圧縮を受ける層が少なくとも60μ
mの厚さを有し、かつ前記ガラスの表面で少なくとも
2,500nm/cmの複屈折を有することを特徴とす
る請求項4記載の表面強化無機ガラス。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれか1項記載の
無機ガラス、好ましくは請求項4又は5記載の強化無機
ガラスの眼鏡レンズ。 - 【請求項7】 請求項4又は5記載の強化無機ガラスの
眼鏡レンズであって、2mm未満、好ましくは約1.5
mm又は1.5mmに等しい厚さを有することを特徴と
する眼鏡レンズ。 - 【請求項8】 請求項4又は5記載の表面強化無機ガラ
スの作製方法であって、 請求項1ないし3のいずれか1項記載の無機ガラスを作
製し前記無機ガラスを化学強化する、各工程を含むこと
を特徴とする方法。 - 【請求項9】 前記化学強化が、ナトリウムイオンを含
む溶融塩浴の中で少なくとも400℃の温度で10ない
し20時間行なわれることを特徴とする請求項8記載の
方法。 - 【請求項10】 前記溶融塩浴が、硝酸ナトリウム(N
aNO3)の浴、又は少なくとも30重量%の硝酸ナト
リウム(NaNO3)を含む、硝酸ナトリウム(NaN
O3)と硝酸カリウム(KNO3)との混合物の浴であ
ることを特徴とする請求項9記載の方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9901217A FR2789071B1 (fr) | 1999-02-03 | 1999-02-03 | VERRE MINERAL (n#1,7), AVANTAGEUSEMENT RENFORCE PAR ECHANGE IONIQUE; LENTILLES OPHTALMIQUES EN LEDIT VERRE |
| US09/316,481 US6255240B1 (en) | 1999-02-03 | 1999-05-21 | Strengthened, 1.7 index, glass lens |
| US9901217 | 1999-05-21 | ||
| US316481 | 1999-05-21 |
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|---|---|
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Family
ID=26234793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000026451A Withdrawn JP2000226227A (ja) | 1999-02-03 | 2000-02-03 | 屈折率1.7の強化ガラスレンズ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000226227A (ja) |
| CA (1) | CA2297528A1 (ja) |
| DE (1) | DE10004596A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015094785A (ja) * | 2013-11-08 | 2015-05-18 | 旭硝子株式会社 | 光学素子 |
| JP2016222511A (ja) * | 2015-06-02 | 2016-12-28 | 光ガラス株式会社 | 光学ガラス、光学ガラスを用いた光学素子、光学装置 |
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- 2000-02-03 JP JP2000026451A patent/JP2000226227A/ja not_active Withdrawn
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| JP2015094785A (ja) * | 2013-11-08 | 2015-05-18 | 旭硝子株式会社 | 光学素子 |
| JP2016222511A (ja) * | 2015-06-02 | 2016-12-28 | 光ガラス株式会社 | 光学ガラス、光学ガラスを用いた光学素子、光学装置 |
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|---|---|
| DE10004596A1 (de) | 2000-08-10 |
| CA2297528A1 (en) | 2000-08-03 |
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|---|---|---|---|
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