Brevet FR2521124A1 — publié le 19830812

L'invention concerne un verre de lunette présentant une constringence supérieure à 46 et un indice de réfraction supérieur à 1,56, caractérisé par une très faible masse volumique. Les verres de lunette incolores dans le spectre visible et actuellement commercialisés ont un indice de réfraction nd d'environ 1,523, une constringence d'environ 56 et une masse volumique d'au moins 2,55 g cm 3 La matière plastique habituellement utilisée pour les verres de lunette a un indice de réfraction de 1,50 È, une constringence de 58 et une masse -3 volumique de 1,32 g cm Le brevet allemand DE-PS 22 59 183 présente des verres qui satisfont au besoin concernant un verre de lunette inorganique ayant un indice de réfraction plus élevé que l'indice de réfraction de 1,523 actuellement courant. Ces verres inorganiques présentent, en particulier sur les verres de lunette ayant un nd de 1,523, et plus encore sur les matières plastiques, l'important avantage de permet- tre, pour une vergence identique d'une formule de correc- tion, des épaisseurs au bord considérablement plus faibles dans les verres divergents, ou-des épaisseurs au centre consi- dérablement plus faibles dans les verres convergents Ils sont donc plus intéressants du point de vue *esthétique, qui est le paramètre qui importe le plus au porteur de lunette On peut plus ou moins limiter l'augmentation de la masse volu- mique, qui est normalement proportionnelle à l'augmentation de l'indice de réfraction, mais, dans la plupart des cas, il n'est pas possible de passer en-dessous d'une masse volumique de 3,0 g cm 3. Ces verres conviennent tout particulièrement aux formules de correction correspondant à des vergences élevées, norma- lement supérieures à + 2,5 D. La plupart des formules correctrices ont cependant une vergence comprise entre + 2,5 et 2,5 D Dans cette plage, les deux courbures d'un verre de lunette (la courbure exté- rieure et la courbure intérieure dirigée vers l'oeil) ne sont pas trop différentes, de sorte que l'augmentation de l'indice de réfraction ne peut guère apporter d'avantages; par contre, dans les verres inorganiques, l'augmentation relative de la masse volumique peut apporter des inconvénients par rapport aux matières plastiques. L'invention a donc pour but de créer un verre de lunette extrêmement léger, ayant une masse volumique inférieure à celle des verres de lunette du commerce ( 2,65 g cm), verre. présentant, malgré son faible poids, un indice de réfraction considérablement plus élevé que celui des verres de lunette du commerce (nd = 1,523) En même temps, la constringence de ce verre doit être supérieure à 46, car on s'est rendu compte qu'en-dessous de cette constringence, il se produisait des franges colorées visibles, dues aux différences de dis- persion des différentes longueurs d'onde, et qui peuvent per- turber le porteur de lunette. -De plus, le nouveau verre de lunette ne doit pas être transparent aux ultraviolets en-dessous d'une longueur d'onde de 350 nm, car les résultats récents obtenus en ophtalmologie montrent que les longueurs d'onde inférieures à 350 nm sont dangereuses pour l'oeil humain. De plus, le nouveau verre de lunette doit présenter une meilleure résistance mécanique, grace à un durcissement chimi- que; en effet, dans de nombreux cas, un durcissement chimi- que non seulement augmente la résistance des verres à la flexion, mais encore la ligne de rupture d'un verre cassé qui a été au préalable soumis à un durcissement chimique est considérablement moins dangereuse que celle d'un verre en matière plastique, tout aussi résistant à la flexion. Enfin, la composition du nouveau verre de lunette doit permettre sa fabrication dans les cuves actuellement couran- tes destinées aux verres de lunette: il doit y avoir une relation bien définie entre sa viscosité et la température, et sa tendance à la cristallisation doit être aussi faible que possible, de façon à permettre de réaliser sans problème le réglage, par des ciseaux, des ébauches destinées aux presses rotatives automatiques. Par ailleurs, il est particulièrement important que le verre résiste aux produits chimiques La composition du verre doit être telle que, lors de l'usinage du verre par doucissage, polissage et lavage, et lors de l'utilisation ultérieure du verre en tant que lunette, des substances agres- sives, par exemple des acides, etc, ne puissent trop atta- quer la surface du verre. On peut atteindre tous ces objectifs avec un nouveau verre de lunette présentant la composition suivante (en %-poids): P 205 12 à 40 A 1203 13 à 34 Si O 2 8 à 30 B 203 O à 16 Zr O 2 O à 4 Ti O 2 4 à 12 Ca O 2 à 18 Mg O O à 4 Na 20 O à 15 K 20 -0 à 11 l Li 20 0-à 6 Nb 205 O à 12 Zn O O à 8 Cette plage de compositions se caractérise par la combi- naison des constituants P 205, Ti O 2, A 1203 et Si O 2, qui, ensemble, comptent pour au moins 50 % en poids du verre pour une concentration de Ti O 2 comprise entre 4 et 12 % On peut aussi ajouter, en certaines quantités, B 203 et Zr O 2 Les oxydes de métaux alcalino-terreux doivent compter pour au moins 1 % en poids On peut ajouter d'autres oxydes, en des quantités allant jusqu'à 12 % en poids Les oxydes de métaux alcalins sont nécessaires au durcissement chimique, par échange d'ions Leur total doit être compris entre 4 et 15 % en poids. L'absorption des UV, due à de faibles quantités d'oxyde de cérium et/ou de zinc, crée une arête d'absorption du verre à environ 350 nm (À 50 %) Pour un dopage approprié, on peut régler l'arête d'absorption UV de façon que la transmission soit de O % à 313 nm pour une épaisseur de verre de 2 mm et que la transmission soit de 80 % à 362 nm Ces dopages comp- tent, selon la composition de base du verre, pour une quantité -comprise entre 0,01 et 2,0 % en poids. Le Tableau 1 présente quelques exemples de compositions selon l'invention Les propriétés de ces verres, données sur le Tableau 2, ont été déterminées comme suit: l'indice de-réfraction nd et la constringence se fondent sur les métho- des de mesure connues utilisant le réfractomètre d'Abbe; on a déterminé le degré de cristallisation par la méthode de la tôle porteuse, et la masse volumique à l'aide d'une balance de Mohr L'absorption UV a été déterminée par une mesure de la transmission à travers des échantillons de 4 mm d'épaisseur. On a déterminé le durcissement chimique (échange d'ions) par des mesures photoélastiques de l'épaisseur de la zone d'échan- ge et de la contrainte de compression qui y règne Enfin, on a déterminé la résistance aux produits chimiques par une mesure de la résistance aux acides. L'invention sera mieux comprise en regard de l'exemple ci-après, dans lequel on a pesé et utilisé les constituants suivants du mélange vitrifiable: 62,09 g de sable propre, 14,17 g de H 2 803, 122,42 g de Al O(OH), 120,00 g de P 2 5, 8,03 g d'oxyde de zirconium, 32,22 g d'oxyde de titane, 60,50 g de Ca CO 3, 96,14 g de carbonate de sodium et 0,80 g d'oxyde de cérium. Après avoir intimement mélangé la poudre, on introduit cette dernière dans un creuset de platine de 4 litres à 14300 C on la fait fondre à 14600 C et on l'homogénéise sous agitation à 14500 C Par une tuyauterie d'évacuation se trouvant dans le fond, le verre est ensuite refroidi dans cette canalisation, à une température correspondant à la viscosité de 103 d Pa s. Le verre, qui peut maintenant être découpé, sort du tuyau sans phénomènes de cristallisation et peut être pressé pour donner des ébauches de verre de lunette de 60 mm de O et de 6 mm d'épaisseur Après doucissage et polissage de ces verres tubulaires pour les transformer en verres de lunette, opéra- tions à l'occasion desquelles il ne se présente aucune diffi- culté, ni lors du lavage, ni lors de l'acidification des couches antireflet, on obtient un verre de lunette inorga- nique ayant un indice de réfraction nd = 1,5, une constrin- d -3 gence de 48 et une masse volumique de 2,51 g cm, qui présente d'importants avantages esthétiques par rapport aux matières plastiques; de plus, après durcissement chimique par échange d'ions dans un bain de sel KNO 3 à 4350 C, il présente aussi des avantages du point de vue de la rupture et de la résistance mécanique; enfin, grâce à l'absorption dans le spectre UV, il satisfait aux exigences les plus récentes du point de vue ophtalmologique. 9 SIZ (c -Jri) L 9,Z P 9, Ess, Z 19 '7 L 91 Z PA 019 P 6 '9 k Lgp s'et, ú IS DI 999-L L 9 ú-t S'6 k D'LV 0,9 P PU L 6 q'L 99 ç't L 9 -L OL 5 't z 9 ci, L 69 1 L Z i-ivaliavi. SZIO O ú 10 00, L ozlo CLIO ZR, L L M L 0 VO 00, L OOI OOIP 00, L a Ciuv tous OZN Et ' oetu oe-n 1 ô EJE O SOZCN OZIO OVIO 09, Clo oz, O Z 910 SIZ O'VL S-L OIS solo 0 '6 O,> LO'O 1 L L 6 L' LZ, oolot. OLIO ZOXZ ZOT-L 06 'L O' Z ú 10 ole 019 6 'o L 19 918 Oolz 00 '8 00 'L OPIS oas m OEW 1:0 zi, ZOTS oe-iv Sozd SIR VU > 10 OIZL SIOL L s Itt OC 91 ' 9 Olt S'L O, Oolz 016 L 0 '6 L MILL 01 ? 7 O'LZ DOI Vz O'VL olpt Ooloc 0019 olz 00,07 s'et O'ZL RIPL Oloz SILL 01 L L oogz 00,P? olçz OOICII 00,0 E 9 'LL 919 Z 9,1 Z olft VU LZ 161 ú 9061 60161 90161 LOI 61 ú 1161 SOT 61 L 9061 1 nvaisvi z L Lzsz Revendications 1 Verre de lunette aluminosilicophosphaté, incolore dans le spectre visible, ayant une masse volumique infé- -3 rieure à 2,65 g cm, une constringence supérieure à 46 et un indice de réfraction nd supérieur à 1,56, caractérisé en ce qu'il a la composition suivante, en %-poids: P 205 12 à 40) A 1203 13 à 34) 33 à 87 ) Si O 2 8 à 30) B 203 O à 16 Zr O 2 O à 4 Ti O 2 4 à 12 4 12 Ca O 2 ' 18 Mg O O à 4 2 à 1 Na 2 O O à 15) K 20 O à i 115 Li 2 O O à 6 Nb 205 O à 12 Zn O O à 8 2 Verre de lunette selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il a la composition suivante, en %-poids: P 205 12 à 34 A 1203 21 à 29 Si O 2 10 à 24 B 203 O à 15 Mg O O à 2 Ca O 6 à 12 Ti O 2 5 à 11 Zr O 2 O à 3 Na 2 O 1 à 15 K 20 1 à 10 Nb 205 i à 12 3 Verre de lunette selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient de 12 à 40 % en poids de P 205 et au moins 13 % en poids de A 1203, avec EP 205 + Si O 2 + A 1203 = 33 87 % poids, le rapport pondéral entre P 205 et A 1203 > 0,65. 4 Verre de lunette selon la revendication 1, caractérisé en ce que la somme Ca O + Mgo + Zn O est comprise entre 2 et 18 % en poids. Verre de lunette selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce qu'il contient jusqu'à 12 % en poids d'autres oxydes, en particulier des agents d'affi- nage et des oxydes absorbant les UV.