JPS6186446A - 低密度および高屈折率を有する眼科および光学用ガラス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は眼科Ｊ３よび光学用として用いられる低密度お
よび高屈折率を有するガラスに関するものである。

（従来の技術） 従来のガラスの屈折率（ｎｃｌ＝　１．５２３）よりも
高い屈折率を有するガラスによれば、同一のパワーにお
いて、端部（負のパワーの場合）もしくは中心部（正の
パワーの場合）の厚さを薄くすることが可能である。し
かしながら、屈折率の増加は通常、アツベ数の減少を招
く。（すなわち、ガラスの分散が増大する。）分散が高
くなり過ぎると色収差が有意となり、その結果、レンズ
端部の外縁が着色された外観を呈するようになる。この
欠点を軽減するため、ガラスは高いアラへ数を有するも
のとすることが必要である。

厚さの変化に関連する無視できない他の利点の１つは重
■が軽いことであり、この特徴は極めて小さな補正を除
く全範囲の補正において得られるべきものである。この
ため、ガラスの密度は高過ぎないようにすることが必要
であり、好ましくは２．６５ｇ１０Ｉ！３未満とする。

このような特徴により、レンズの美観は改善され、また
レンズ着用者はより快適にレンズを着用することができ
るようになる。

（発明が解決しようとする問題点〉 本発明は連続的に製造することが可能な眼科および光学
用レンズとして用いるための軽分ガラスを提供すること
をその目的とするものである。通常の成形（ブレス成形
）による連続製造を可能とするためにはガラスの液相線
温度を１０００℃未満とし、この液相線温度における粘
度を数百ボイズとする必要がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明による基礎ガラス系はカリウム、チタン。

硼珪酸塩（Ｋ２０　　Ｔ！　０２　Ｂ２Ｏ３　　Ｓ！　
０２）である。この系はリチウムもしくはナトリウムの
硼珪酸塩と比較して失透に対する安定性が良好なために
選択された。屈折率を増加させるための主要成分はＴｉ
Ｏ□である。

同様の目的で他の酸化物、例えばＭｇＯ，ＣａＯ，ｌ’
３ａ　ｏ、Ｓｒ　Ｏ，７ｎ　ｏ、　Ｚｒ　０２およびＬ
ａ、２０３を基礎系に添加することも可能である。

しかしイ【がら、密度をできる限り低く保つため、これ
らの酸化物は後述の特定の条件下においてのみ使用する
。

また、ガラスはＬｉｚＯおよびＮａｎｏ等のアルカリ金
属酸化物を含むこともできる。これらを基礎系に添加し
た場合、密度の増加が小さく、また良好な物理・化学特
性を示す組成を選択する上で適応性が増ずという利点が
ある。

本発明によるガラスの屈折率は約１．５９５〜１．６０
７の範囲にあり、アラへ数は約４０〜４１、密度は約２
、ｆ３５９　／　ａｎ　”未満である。１０ｍ＋厚にお
ける可視光（４００ｎｍ　）透過率は約８３％より大で
ある。さらに、これらのガラスは優れた化学耐性（Ａ、
Ｏ。

試験）を示す。

上記の特性を有する本発明のガラスを構成する酸化物は
主として、酸化物を基準とする重β％で表わされる以下
の成分、 ５ｉＯｚ　　　　　　　４５５５ Ｂ２０３　　　　　　　５−１３ ＡＱ、ｚｏ３　　　　　０　５ Ｌ！ｚｏ　　　　　　　　１７．５ Ｎａｚ○　　　　　　　１−９ に２０　　　　　　　＞１０２４ Ｍｇ０および／もしくはＢａＯおよび／もしくはＳｒＯ
および／もしくはＬａ２Ｏ３ ０ａＯｏ−１２ ｚｎｏ　　　　　　　　　ｏ−ａ ＺｒＯｚ　　　　　　　　　０７ Ｔｉ　０２　　　　　　９．５　１７．５Ａｓ２Ｏ３お
よび／もしくは８１１２０３からなる。

上記のガラス成分の割合の範囲は本発明に要求される物
理・化学特性を得る上で極めｔ重要である。特にＳｉＯ
２含有量は４５〜５５重量％の範囲とづ゛る。この範囲
は含有量か下記のように限定される他のガラス成分を選
択することによって規定されるものである。

Ｂ２０ｊはガラス組成中における必須成分である。その
主要な利点は、Ｓ：０２の代りに添加した際に粘度の減
少を伴う密度の増加が小さいことぐある。粘度に及ぼす
Ｂ２Ｏ３の影響、その結果によるカラスの溶融および成
形の容易さは着色を殆ど示さないガラスを得る上におい
ても望ましいものである。したがって、Ｂ２Ｏ３の含有
量は少なくとも５小量％とする。、Ｂ２Ｏ３含有聞が１
３重量％を超える場合にはガラスの特性を保つために＄
１０２含何量を減少させねばならないが、このような場
合にはガラスの失透に対する安定性に悪影響が及ぼされ
る。

ＡｇＬｚＯ３はガラスの粘度を増加させ、化学耐性を改
善するが、反面、ガラスの耐失透性を急激に劣化させる
。したがって、その含有量は５重量％以下どする。

アルカリ金属酸化物のうち、Ｋ２Ｏは組成物に失透に対
する優れた安定性を付与するものである。

Ｋ２Ｏは３ｉ０２の代りに添加されると密度のみならず
屈折率をも減少させる。ガラス中におけるその含有量は
２４重ａ％以下とする。この限界を超えると屈折率の増
加はアツベ数の有意な減少（ＴｉＯ２との相殺）もしく
は密度の増大（アルカリ金属酸化物との相殺）によって
相殺されてしまう。

Ｋ２Ｏの一部はし１２０およびＮＢ２Ｏ等、同様の酸化
物で置き換えることかできる。しかしながら、前述のよ
うにＬｉｚＯおよびＮ’ａ　ｔ　Ｏ等の酸化物含量が増
大するとガラスの失透が起こりやす（なる。したがって
、ガラス中のに２０含有量は１０重量％より大とする。

ＬｆｚＯは屈折率を得る上で最も好ましいアルカリ金属
酸化物である。しかしながら、大量に添加されるとガラ
スの粘度が減少し、失透傾向が増大する。したがって、
Ｌｆ　２０含有量は７．５重量％以下とする。

Ｎａ２ＯはＬｉｚＯと同様にして使用されるが、密度お
よび屈折率の点においては後者はど好ましくはない。失
透の点においては、Ｌｉ　２０より多岳のＮａｚＯを用
いても許容できる。Ｎａ２Ｏの含有量は９重量％以下と
しなければならない。

一般にＬｉｚＯ，ＮａｚＯおよびに２０からなる３Ｉｌ
の酸化物の組合せが好ましい。この場合、これらの合計
債は下式、 １５重量％＜Ｌｉ　２０＋Ｎａ　２０＋に２０＜２４．
５重量％ を満足するようにする。

ＴｉＯｚは密度と屈折率との間に最良の妥協点を成立さ
せる成分である。しかしながら、大量に使用すると可視
透過を減少させ、失透を容易にし、密度を増大させ、ア
ラへ数を急激に減少させる。

したがって、ＴｉＯｚの最小含有量は９６５重量％。

最大許容量は約１１．５重量％である。

同様にＺｒ０ｚはガラスの屈折率および密度を増大させ
るが、ＴｉＯ２はど急激にアラへ数を減少さゼることは
ない。また、Ｚｒ０ｚはガラスの耐アルカリ性を改善す
る。したがって、好ましいガラスには少なくとも１重量
％のＺｒ　０２が含まれる。しかしながら、有意な結晶
化を防止するた°　め、その含有量は７重量％以下とす
る。

他の酸化物のうち、ＭＱ　Ｏ，Ｂａ　ｏ、Ｓｒ　Ｏ。

および１−ａ２０３は６重量％まで導入することができ
、一方、ＣａＯおよびＺｎＯはそれぞれ１２重量％およ
び８重量％まで導入することができる。

これらの限界値はこれらの酸化物のうちの１つのみがガ
ラスに添加される際の最大値を示すものである。これら
の酸化物は密度および屈折率を増大させる。屈折率を維
持するためには、これらの添加と共にＴｉ１ｔ含有量を
減少させねばならない。

こうすることによってアラへ数がＲＰ！に増加する。

しかしながら、これらの酸化物は密度を大幅に増加させ
るため、その使用は制限される。

ＣａＯおよびＺｎＯは失透の点でＭｇＯよりも好ましく
、密度の点でＢａＯおよびＳｒＯよりも好ましい。Ｃａ
Ｏは高アツベ数のガラスに好ましく使用される酸化物で
ある。

物理特性（ｎｄ、　■ｄ、密度）を所定の範囲内に保つ
ためには下記の条件を満足させねばならない。

１３．５５Ｔｉ　　０２　　＋Ｚｒ　０２　　＋　ｌａ
　ｚ　　０３＋ＲＯ≦２３．５　（重量％） （ただし、式中ＲはＭ（１、Ｇａ　、　Ｂａ　、　Ｚｎ
　オにびＳｒからなる群より選択された元素である。）
同様の理由で、Ｎｂ　２０ｓ　、　Ｇｄ　２０３　、　
Ｔａ２０５．およびＹ２Ｏ３等、他の酸化物を組成中に
少量添加することができる。しかしながら、これらは橿
めて高価なため、ガラスはこれらを含まないことが好ま
しい。

ｍ後に、ガラスをより良く清澄するためにＡｓ２Ｏ３お
よび５ｂ２ｏ３等、通常の清澄剤を用いることができる
。ガラスに対する過度の着色を避けるため、これらの含
有量は１１邑％未満とする。

屈折率が約１．５９５〜１．６０７の範囲にあり、密度
が約２．６５　ｇ／、３以下であり、アツベ数が約４０
〜４７の範囲にあるガラスのためのガラス成分は好まし
くは酸化物を基準とする重量％で表わされる下記の範囲
、 ＳｉＯ２　　　　　　５０５５ Ｂ２０３　　　　　　７．５−１２ △応２０３　　　　　　　　　　　０２ＬｉｚＯ２７，
５ Ｎａ　　２０　　　　　　　　　　　　　　１４に２０
　　　　　　　　　　　　＞１０　　１６Ｌｆ　　２　
０＋Ｎａ　　２　０＋Ｋｚ　　Ｏ１７２３ＣａＯ０−８ ＺｒＯｚ　　　　　　　　　　　　　　　０３ＴｉＯｚ
　　　　　　　　　　　９．５　　１７Ｍ（ｌ　　０．
　３ａ　　ｏ、３ｒ　　ｏ、　　Ｚｎ　　ｏ、　　Ｌａ
　　２　０３Ｔｉ　　０２　　＋Ｚｒ　　０２　　＋Ｃ
ａ　　Ｏ１５２２Ａｓ２Ｏ３　　　　　　　　　　　　
０−０．６にある。

（先行技術） 米国特許第２，９０１．３６５＠は、密度が２．７ｇ／
ｃｍ３未満、好ましくは２．５５〜２，６５９　／　Ｃ
ｒｎ”であり、屈折率が１．５６〜１．５８の範囲にあ
るガラスを開示している。このガラスは主として重量％
で表わされる以下の成分、 ５ｉＯｚ　　　　　　５８　６４ Ｎａ２Ｏ０１７，５ に２０　　　　　　　　　０１５．５ しＩ２０Ｑ−５ Ｎａ　２　０＋に２　０＋Ｌｉ　　２　０１２．５−１
７．５ Ｃａ　　ＯＨＭ（Ｊ　　Ｏ７，５−１４ＴＩ０２　　　
　　　　　５９ Ｂ２０３　　　　　　　　　０１０ ＡＺｚＯ３０３ からなる。詳細に説明はされていないが、実施例におけ
るアツベ数は４８．４〜５３．２の範囲にある。

この組成物における５ｉＱ２およびＴｉＯ２の含有ｆｆ
ｉ　！ｃｔ本発明のガラスの範囲外にあり、またＬ１２
０およびＮａ２Ｏは必須成分ではなく任意の成分である
。

英国特許出願第２．１１５．４０３Ａ４Ｇ、を屈折率＞
　　１．５６、アラへ敗＞４０．ａ５よび密度＜　２．
７９／ａｓ３を右し、主として重量％で表わされる以下
の成分、５ＩＯｚ　　　　　　　　４７−７５ Ａ９ＪｚＯ３０１０ ＰｚＯｓ　　　　　　　　　　　　０５Ｓｉ　　ＯＸ　
　＋Ｂ２Ｏ３　　＋Ａｆｌｚｚ　０３　　＋Ｐ２０ｓＬ
ｉｚｏ　　　　　　　　　　　０１５ＮａｚＯ０１０ に２０　　　　　　　　　　　　０１０Ｌｉ　２０＋Ｎ
ａ　ｚ　ＯＨＫｚ　Ｏ５−１７Ｃａ０　　　　　　　　
　　　　０−２０Ｍｇ　Ｏ０−１５ ｒＯＱ−４ ＢａＯ０４ ｚｎｏ　　　　　　　　　　　　　０−５ＴｉＯｚ　　
　　　　　　　　　１−１５ＺｒＯｚ　　　　　　　　
　　　　０８ＮｂｚＯｓ　　　　　　　　　　０−５Ｆ
　　　　　　　　　　　　　　　　Ｏ−５からなる眼科
および光学用ガラスを開示している。

この組成物におけるに２０の含有量は本発明のガラスの
範囲外にあり、またＬｔｚＯおよびＮａ２○は必須成分
ではなく任意の成分である。

（実　施　例〉 以下の表に示す非１１１１限的な実施例により、本発明
を説明する。好ましい実施例は実施例３および７である
。

ガラスメルトの例 様々なガラス成分を以下のバッチ原料がら得た。

酸化物　　　　　バッチ原料 ５ｉＯ７Ｓ！０ｚ Ｂ２Ｏ３　　　　Ｂ　（ＯＨ）　３ Ａ免。０３　　　Ａ　’；Ｌ　（ＯＨ）　３Ｌｉ　２０
　　　　Ｌｉ　２　Ｃ０３ Ｎａ２０　　　　Ｎａｇ　ＣＯ３、Ｎａ　Ｎ０３に２０
　　　　　Ｋｚ　Ｃ０３、Ｋ　Ｎ　０３Ｍ０ＯＭＱＣＯ
３ ｃａｏ　　　　　ＣａＣＯ３ ５ａｏ　　　　　ＢａＣＯ３ ３ｒ　Ｑ　　　　　Ｓｒ　ＣＯ３ Ｚｎ　ＯＺｎ　０ Ｌａ２０３　　　Ｌａ２０３ ＺｒＯｚ　　　　　　Ｚｒ０２ Ｔ　＋　　Ｏｆ　　　　　　Ｔ　ｉ　　０２ＡＳ　　ｚ
　　０３　　　　　ＡＳ　　２　０３Ｓｂ　２０３　　
　　Ｓｂ　２０３ できるだけ「白い」ガラスを得るためには選択されるバ
ッチ原料中に極く少量のＦｅ　２０３が含まれているこ
とが好ましい。

秤ｍ後、様々なバッチを現行の技術によって混合した。

次いで、バッチを約１１００℃の温度においてプラナす
るつぼに入れた。完全に溶融した襖、バッチの温度を約
１３００’〜１４００℃とし、均質化および清澄化のた
めに約２〜５時間保持した。その後、ガラスのバッチは
調合型中における成形および冷却に適した粘度に対応す
る温度まで冷却した。

ガラスの物理・化学特性の測定 アニールしたサンプルに対し、通常の方法（ｎｄについ
てはＨｅの黄色線を用いた）による屈折率およびアツベ
数の測定を行なった。密度は浸漬法によって測定し、ｇ
／ｃＩ１１３で表現した。

化学耐性はｊｉＱＡｐｐｌｉｅｄ　　０ｐｔｉｃｓ第７
巻、第５号、第８４７真、　１９（３８年５月、に記載
されたＡ。

Ｏ９試験によって評価した。この試験方法は研磨したサ
ンプルを２５℃において１０重量％のＨＣＬ水溶液に１
０分間浸漬した後に該サンプルの減少重量を測定Ｊるこ
とからなるものである。重量の減少は１１１９　／　ａ
ｉ、で表現した。

液相線温度は熱勾配を有する炉を用いて測定した。測定
は１７時間にわたって行ない、結晶の存在は光学顕微鏡
を通して観察することにより検出した。

高温粘度の測定は回転粘度計を用いて行ない、測定値は
ポイズで表わした。

４００ｎｍにおけるガラスの透過率は研磨した１０ｍ厚
のサンプルをＣＡＲＹ−１４分光光度計で測定すること
によって得た。

Ｓｉ　０２５１．４　　　　　５３，１　　　　　５４
，４　　　　　５３．３：ＩＢ２０３　　　　　　　１
１，９　　　　　７．’９　　　　　７．９　　　　　
８．２４Ａ応２０３　　　　　　　０．５０．５　　　
　　　−１−１□０　　　　　　　２．２　　　　　２
．５　　　　　４．２　　　　　５ｊＮａ　２０　　　
　　　　２．５　　　　　８．０　　　　　２．５　　
　　　１％に２０　　　　　　　　１４．４　　　　　
１Ｌ７　　　　　１３．７　　　　　　＋２．５５Ｃａ
　Ｏ２，２２，５− ＭｏＯ− Ｚｒ　０２　　　　　　　　−　　　　　　−　　　　
　１．０　　　　　６．８６ＴｉＯ□　　　　　　　　
１４．６　　　　　　＋４．０　　　　　　＋５．５　
　　　　　＋１．９６Ａｓ２Ｏ３　　　　　　　０．３
　　　　　０，３　　　　　０．３　　　　　　−ｎｄ
　（６０℃／ｈｒ、　）　　　　　ｔ６００４　　　　
　Ｌ５９９３　　　　１，６０４０　　　　１．６０５
５Ｖａ　＜６ｏ℃／ｈｒ、　）　　　　４１，５　　　
　４２，４　　　　４１．０　　　　４２，８密　　　
度　　　　　　　２，６０　　　　　２．６３　　　　
　２，６１　　　　　２．６４へ、Ｏｌ（轄／ｉ）　　
　　−０，０１３−透過率　　　−−８６，３− 液相線（℃）　　　　〜９１５　　　　　＜　８７５　
　　　〜８９５　　　　〜９！１５液相線粘度　　　　
　　　−−〜１３５０　　　　　　　−ｊ− ５４，４５４，１５４，４４６５４，６５０，４７，７
７，９７，９５，４８，９８，４−０，！Ｉ　　　　　
　Ｏ，５ａ、ｏ　　　　　　　−−５，２４，２Ｇ、５
　　　　　１．０　　　　　４．７　　　　　６．２２
．０　　　　　２，５　　　　　１．５　　　　　２，
０　　　　　１．０　　　　　１，５＋１．０　　　　
　１５．２　　　　　１０．３　　　　　２１．２　　
　　　　＋１．５　　　　　４２．０６．０　　　　　
　３，９　　　　　６．０　　　　　１２．０６．０＝ −−１，０１，０− ＋３．７　　　　　１５．３　　　　　１１．９　　　
　　１６．５　　　　　　＋２．０　　　　　９，５−
　　　　　０．３　　　　　　−　　　　　　−　　　
　　０．３　　　　　　−１．５９８９　　　　　Ｌ５
９ｆｌｉ３　　　　１．６０３０　　　　１，６００３
　　　　１，５９９８　　　１．５９９６４２．８　　
　　　４２，１　　　　　４４，４　　　　　４１．０
　　　　　４４，４　　　　　４７，０２．５９　　　
　　２．６０　　　　　２．６２　　　　　２．６３　
　　　　２．６２　　　　　２．６４−　　　　　０．
０１３　　　　０，０１０　　　　０．０１２　　　　
０，００９　　　　０．０１１−　　　　　１１５．８
　　　　　８７，３　　　　　８７．１　　　　　８７
．２　　　　　８７．０〜９４５　　　　　〜８９０　
　　〜９４５　　　　〜９８０　　　　〜９８０　〜９
８〇−〜１１００　　　　〜３９０　　　　　　　　−
　　　　　　　−　　　　　　　−（弁Ｉｌｌの効果） 本発明によるガラスは約２．６５　ｇ／　ａｎ　３未満
の密度、約１．５９５〜１．６０７の範囲の屈折率、約
４０〜４７の範囲のアツベ数を有する連続製造可能なガ
ラスであり、優れた可視透過率および化学耐性を示し、
眼科および光学用レンズとして用いることのできるもの
であり、その利用価値は極めて大きい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）主として酸化物を基準とする重量％で表わされる以
   下の成分、 ＳｉＯ＿２　４５−５５ Ｂ＿２Ｏ＿３　５−１３ Ａｌ＿２Ｏ＿３　０−５ Ｌｉ＿２Ｏ　１−７．５ Ｎａ＿２Ｏ　１−９ Ｋ＿２Ｏ　＞１０−２４ ＴｉＯ＿２　９．５−１７．５ ＭｇＯ　０−６ ＢａＯ　０−６ ＳｒＯ　０−６ Ｌａ＿２Ｏ＿３　０−６ ＭｇＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋Ｌａ＿２Ｏ＿３ ＣａＯ　０−１２ ＺｎＯ　０−８ ＺｒＯ＿２　０−７ Ａｓ＿２Ｏ＿３　０−１ Ｓｂ＿２Ｏ＿３　０−１ Ａｓ＿２Ｏ＿３＋Ｓｂ＿２Ｏ＿３　０−１ １３．５＜ＴｉＯ＿２＋ＺｒＯ＿２＋Ｌａ＿２Ｏ＿３＋
   ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ＋ＳｒＯ＜２３．５か
   らなることを特徴とする眼科および光学用ガラス。 ２）前記成分において、１５重量％＜Ｌｉ＿２Ｏ＋Ｎａ
   ＿２Ｏ＋Ｋ＿２Ｏ≦２４．５重量％であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のガラス。 ３）前記成分において、ＺｒＯ＿２の含有量が少なくと
   も１重量％であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のガラス。 ４）酸化物を基準とする重量％で表わされる以下の成分
   、 ＳｉＯ＿２　５０−５５ Ｂ＿２Ｏ＿３　７．５−１２ Ａｌ＿２Ｏ＿３　０−２ Ｌｉ＿２Ｏ　２−７．５ Ｎａ＿２Ｏ　１−４ Ｋ＿２Ｏ　＞１０−１６ Ｌｉ＿２Ｏ＋Ｎａ＿２Ｏ＋Ｋ＿２Ｏ　１７−２３ＣａＯ
   　０−８ ＺｒＯ＿２　０−３ ＴｉＯ＿２　９．５−１７ ＴｉＯ＿２＋ＺＫＯ＿２＋ＣａＯ　１５−２２Ａｓ＿２
   Ｏ＿３　０−０．６ からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ガラス。 ５）酸化物を基準とする重量％で表わされる以下の成分
   、 ＳｉＯ＿２　５４．４　Ｋ＿２Ｏ　１３．７Ｂ＿２Ｏ＿
   ３　７．９　ＺｒＯ＿２　１．０Ａｌ＿２Ｏ＿３　０．
   ５　ＴｉＯ＿２　１５．５Ｌｉ＿２Ｏ　４．２　Ａｓ＿
   ２Ｏ＿３　０．３Ｎａ＿２Ｏ　２．５ からなることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
   ガラス。 ６）酸化物を基準とする重量％で表わされる以下の成分
   、 ＳｉＯ＿２　５４．４　Ｋ＿２Ｏ　１０．３Ｂ＿２Ｏ＿
   ３　７．９　ＣａＯ　６．０ Ａｌ＿２Ｏ＿３　０．５　ＺｒＯ＿２　１．０Ｌｉ＿２
   Ｏ　６．５　ＴｉＯ＿２　１１．９Ｎａ＿２Ｏ　１．５ からなることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の
   ガラス。