Brevet FR2513986A1 — publié le 19830408

La présente invention concerne un verre optique possédant des constantes optiques spécifiques exprimées par un indice de réfraction (nd) de 1,67 à 1,75 et un nombre d'Abbe (yd) de 38 à 52. Il était jusqu'ici nécessaire d'obtenir un verre optique possédant une viscosité élevée en fusion et une vitesse de croissance cristalline lente à une température située au-dessous de la température de phase liquide, ce verre étant adapté à un moulage à la presse direct à la sortie d'un four de fusion continue à partir de matières premières peu conteuses De plus, il fallait obtenir un verre optique dans lequel une coloration et des égrati- gnures ne se produisent presque pas pendant le processus de polis- sage, ce verre possédant une excellente durabilité chimique Pour réaliser l'objectif énoncé ci-dessus, un verre au silicate est avantageux par rapport à un verre au borate Toutefois, le verre au silicate contenant une grande quantité de La 203 présente des inconvénients tels que la stabilité est médiocre et une température de dissolution est élevée Pour ces raisons, de nombreux verres optiques classiques présentant les intervalles décrits ci-dessus de constantes optiques sont des verres dont la teneur en Si O 2 est petite et la teneur en B 203 est grande ou qui contiennent des constituants nuisibles tels que Cd O ou Th O 2 * Toutefois, avec une composition de verre contenant une grande quantité de B 203 il est difficile de produire un verre optique uniforme avec un bon rendement en raison de la viscosité faible en fusion, entraînant la volatilisation de certains constituants Même si l'on peut produire un verre optique, ce verre ne possède pas une durabilité chimique suffisante. D'autre part, dans le cas o l'on remplace B 203 comme matériau formant le verre par Si O 2, la température de phase liquide s'élève et la solubilité se réduit au fur et à mesure que la proportion substituée croit Pour surmonter ces inconvé- nients, il a été proposé un verre optique contenant Nb 205 ou Ta 20 comme constituant essentiel, et ceci est décrit par exemple dans le brevet japonais publié N O 7124/68 et le brevet japonais publié (OPI) N O 88106/73 Toutefois, ce verre présente l'inconvénient d'être fait à partir de matières premières coûteuses et, lorsque la proportion de B 203 diminue jusqu'à un certain point, la tempe- rature de fusion ne peut etre réduite Par suite de longues études pertant sur un verre optique susceptible de satisfaire les constantes optiques indiquées ci-dessus, il a été découvert que l'on pouvait obtenir un verre optique stable possédant une viscosité élevée et une excellente durabilité chimique en utilisant Li O 2 et Zr O 2 et sans faire appel à Nb 205 et Ta 205 qui sont des matières premières conteuses. Par conséquent, un but de l'invention est de proposer un verre optique comprenant, en pourcentage pondéral, 21,0 à 35,0 % de Si O 2; O à 10,0 % de B 203; 0 à 4,0 % de A 1203; 0,5 à 4,0 % de Li 20; 33,0 à 55,0 % de Ba O + Sr O + Ca O + Mg O + Zn O, dans les limites suivantes 19 > O a 45,0 % de Ba O, O à 15,0 % de Sr O, O à 20,0 % de Ca O, O à 5,0 % de Mg O, et 1, 5 à 20,0 % de Zn O; 8,0 à 23,0 % de La 203; 2,0 à 8 > 0 % de Zr 02; O à 10,0 % de Ti O 2; o à 4,5 % de Nb 205 + Ta 205; 2 5 +a 205; 0 à 5,0 % de WO 3; et O à 5,0 % de Pb O. Le caractère de crucialité des proportions particulières de composants du verre énumérées ci-dessus est précisé ci-après. On rappelle que tous les pourcentages sont pondéraux, Si la proportion de Si O 2 est inférieure à 210 O%, le verre tend à se dévitrifier -et, si la quantité de Si O 2 est supérieure à 35,0 %, il n'est pas possible d'obtenir l'indice de réfraction voulu. B 203 est un constituant visant à augmenter la solubi- lité du verre et à abaisser la température de phase liquide du verre Si la proportion de B 203 dépasse 10,0 %, la durabilité chi- mique du verre est affectée. A 1203 sert à augmenter la viscosité du verre Si la proportion de A 1203 dépasse 4,0 %, la tendance du verre à se dévitrifier s'accrolt. Li 20 ne réduit pas de façon remarquable l'indice de réfraction et, en outre, n'affecte pas de manière remarquable la durabilité chimique du verre, bien qu'il soit un composant alcalin Li 20 est efficace pour stabiliser le verre et, en parti- culier, améliorer la-solubilité en Si O 2, même sous une faible 2 > proportion de celui-ci, et il doit être présent dans une propor- tion de 0,5 % ou plus Toutefois, si la proportion de Li O 2 dépasse 4,0 %, le verre tend à cristalliser et la durabilité chimique du verre se réduit. Ba O, Zn O, Sr O, Ca O et Mg O doivent être présents dans une proportion totale de 33,0 à 55,0 % Si la proportion totale est inférieure à 33,0 %, la tendance du verre à se dévitrifier augmente et, si la proportion totale dépasse 55,0/, il n'est pas possible d'obtenir l'indice de réfraction voulu. Ba O sert à-stabiliser le verre et doit être présent en une proportion de 19,0 % ou plus Toutefois, si'la proportion de Ba O dépasse 45,0 %, la durabilité chimique du verre subit une 'diminution Zn O sert à stabiliser le verre et améliore également la durabilité chimique du verre, et il doit Atre présent en une proportion de 1,5 % ou plus Toutefois, si la proportion de Zn O dépasse 20,0 %, la tendance du verre à se dévitrifier augmente. Sr O, Ca O et Mg O ne rendent pas le verre instable si les proportions de Sr O, Ca O et Mg O montent respectivement jusqu'à ,0 %, 20,0 % et 5,0 %et ils servent à ajuster les constantes optiques. La 203 doit être présent en une proportion de 8,0 à 23,0 % 7 Si la proportion de La 203 est inférieure à 8,0 %, il n'est - pas possible d'obtenir l'indice de réfraction voulu Si la proportion 13986 de La 203 dépasse 23,0 %, la tendance du verre à se dévitrifier augmente de façon remarquable. Zr 2 sert à augmenter l'indice de réfraction, la stabilité et la viscosité du verre, à améliorer la durabilité chimique du verre et à augmenter la dureté du verre, et il doit &tre présent en une proportion de 2,0 à 8,0 % Si la proportion de Zr O dépasse 8,0 %, la tendance du verre à se dévitrifier augmente et la vitesse de croissance cristalline augmente de manière non souhaitable-. Ti O W O et Pb O sont utilisés pour ajuster les 2 ' 3 constantes optiques du verre dans des proportions respectives allant jusqu'à 100 %, 5,0 % et 5,0 %. Nb O et Ta O sont utilisés principalement dans 25 le but d'ajuster les constantes optiques du verre Puisque ces matériaux sont coûteux, la proportion totale de Nb 205 et Ta 205 est limitée à 4,5 % ou moins. On va maintenant expliquer l'invention de façon plus détaillée en relation avec les exemples suivants, mais l'in- vention ne doit pas être considérée comme limitée par ces exemples. On rappelle que la composition de chaque verre est exprimée en pourcentage pondéral. Exemples 1 à 11 On a mélangé uniformément des matières premières comprenant de la poudre de pierre siliceuse, de l'acide borique, du carbonate de lithium, du carbonate de baryum, du nitrate de strontium, de la fleur de zinc, de l'oxyde de titane et de l'oxyde de zirconium, et on a fait fondre le mélange à une température d'environ 1300 C dans un un creuset de platine, on l'a affiné et agité On a ensuite fait couler le mélange dans un moule pré- chauffé et on l'a graduellement refroidi pour obtenir des verres ayant les compositions présentées sur le tableau ci-dessous, L'indice de réfraction et le nombre d'Abbe de chaque verre sont également indiqués sur le tableau. TABLEAU E-Xemple no Constituant -1 lqo 3 33 O nd li 699 le ô 75 le 735 1, 672 l, 720 13,720 ie 716 1, 717 1 3 704 1, 71 4 1, 687 Yd 4 7, 4 48 j 6 39, 9 49 J 2 4 -" j O 43 6 4 7 > 8 48 > 7 48 4 47 J 7 Sil 5 8 9 10 24 e 825 JO 21, 7 8) O 8 J 4 81 4 2, O 2 O le O 1 J O l 9 421, 7 3) 4 53 O 5 3 O il 22 e 3 91 5 33 O ois 36 > 8 si O 3.1, 14, 7 si O -7 3 4 5 ô 7 6,,9 27, 43 2 e 42 7, 428 e O 21 $ 9 2, 8 5, 8 2 % 8 si 8 319 8, 4 2, O les , 1 32 J 2 2 3) O 3 2 ? 9 3 sio 2 B 203 Al 20 3 Li 20 Bao Sr O Cao Zn O La 203 Zr O 2 Ti O 2 Nb 205 Ta 20 5 1.,6 33 3 O oes 23 e O D O 1 7 j 5 171 7 63 O 1,0 e 1 si O 2 3 13 e 8 2., 5 7, 1 1, O il O 24, 2 2 O,l 17; O 4,2 il., 3 ) 1 2 3 O lu; u 4 j 6 12, 3 9, 6 138 8 31 1 i > 1 5) 2 4 3 5 4; 2 1 3 1 O 3 5 3 5 O 11) 2 y 1 1 3 3 1 1 2 il $ 3 53 1 li 1 il) s 23) O > 2 1, 1 12 J 5 18 2 si 2 23 5 18) 1 2 33 8 r U ui -I. (A %O Co 01 % 13986 Les verres ayant les compositions indiquées dans le tableau ont une vitesse de croissance cristalline basse à une tem- pérature inférieure à la température de phase liquide et, par con- sequent, un verre fondu peut être versé dans un moule métallique à l'aide d'un dispositif d'alimentation pour produire une lentille ou des éléments analogues par moulage à la presse. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'ima- giner, à partir du verre optique dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, di- verses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'in- vention. k 2 513986 REVENDICATION Verre optique, caractérisé en ce qu'il comprend, en pourcentage pondérai, 21,0 à 35 O % de Si O 2; O à 10 0 % de B 203; O à 4,0 %/ de A 1203; 0,5 à 4,0 % de Li 2 È 33,0 à 55,0 % de Ba O +Sr O+Ca O+Mg O +Zn O,. dans les limites suivantes 19,0 à 45 > 0 % de Ba O> 1 0 à 15 O% de Sr 0, O à 20,0 % de Ca O, o à 5,0 % de Mg O, elt 1,5 à 20,0 % de Zn O; 8,0 à 23, 0 % de La O 2,0 à 8,0 %/ de Zr O 2; O àO 10 " O %de Ti O 2; o à 4,5 % de Nb 2 05 + Ta 205; o à 5,10 % de WO et o à 5,0 %/ de Pb O.