Brevet FR2540857A1 — publié le 19840817

La présente invention concerne un verre optique. Plus particulièrement, elle concerne un verre optique ayant un indice de réfraction de 1,59 ou plus, un coefficient d'Abbe de 36 ou plus et un poids spécifique de 2,6 ou moins Ce verre ayant un faible poids spécifique et un coefficient d'Abbe élevé pour un indice de réfraction élevé convient très bien pour l'utilisation dans les verres de lunettes. La correction des verres de lunettes dépend de l'indice de réfraction et de la courbure des deux faces de la lentille uti- liqée, mais, lorsque le degré de myopie ou d'hypermétropie augmente, l'épaisseur de la lentille nécessaire pour la corriger augmente dans la portion périphérique et dans la portion centrale etpar suite,l'aspect est altéré et la lentille devient lourde en donnant une sensation désagréable à l'utilisateur On a donc proposé jusqu'à présent pour résoudre ce problème un verre pour lunettes d'un poids léger et d'un indice de réfraction élevé comme décrit par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 615 770 et la publication de brevet japonais 2645/1969 Selon ces techniques antérieures, le poids du verre de lunettes peut être réduit s'il a une valeur en dioptries de -3 ou moins ou de + 3 ou plus. Cependant, lorsque la valeur en dioptries nécessaire est comprise dans la gamme de -3 à + 3, même si l'on utilise un verre ayant un poids spécifique d'environ 3,0, le poids du verre de lunettes ne peut pas être réduit. En outre, un verre ayant un faible poids spécifique et un indice de réfraction relativement élevé a nécessairement un coefficient d'Abbe faible et, en particulier, lorsque le verre est utilisé comme verre de lunettes et lorsqu'on regarde un objet à travers la portion périphérique du verre, l'image devient floue à sa périphérie en raison des aberrations chromatiques En particulier, le flou dû à la lumière jaune est appréciable et,dans un cas extrême, l'aptitude de la lentille à corriger l'acuité visuelle est réduite de 30 %. La présente invention a donc pour objet un verre permettant de produire un verre de lunettes mince et léger dans une gamme de faiblesvaleurs dioptriques (convergences) Ce verre a le même faible poids spécifique que les verres classiques pour lunettes, mais il a un indice de réfraction élevé. Un autre objet de l'invention est de proposer un verre qui puisse être utilisé comme verre de lunette-ayant des aberrations chromatiques réduites dans la région périphérique. Un autre objet de l'invention est de proposer un verre pour lunettes exempt de coloration indésirable. Un autre objet de l'invention est de proposer un verre pour lunettes ayant un flou chromatique réduit dans la portion péri- phérique du verre de lunettes. Le verre optique selon l'invention comprend, en poids 56 à 67 %/ de Si O 2; 0 à 7 % de B 203; 0 à 5 % de A 1203; 0 à 11 % 7 de Na 20; o à i 5 % de K 20; O à 7 % de Li 20, avec la condition 11 à 18 % de Na 20 + K 20 + Li 2 O; 12 à i 9 % de Ti O 2; 0 a 4 % de Mg O + Ca O + Sr O+ Zn O; et O 2 % de La 203 + Zr O + Nb 205 23 2 25 Pour augmenter le coefficient d'Abbe, la quantité de Ti O 2 doit être diminuée Cependant, si la quantité de Ti O 2 est trop faible, on ne peut pas obtenir le poids spécifique et l'indice de réfraction désirés En vue d'augmenter le coefficient dt Abbe tout en conservant l'indice de réfraction (nd) et le poids spécifique (Sg) désirés, la quantité de K 20 doit être augmentée La quantité de K 20 préférée est de 10 à 15 % en poids En outre, K 20 présente l'intérêt d'une bonne compatibilité avec le revêtement de la lentille. L'utilisation de Co 203 est efficace pour supprimer tota- lement la coloration du verre par Ti O 2 La quantité prdférée de Co 203 est de 0,5 10-4 à 3,0 104 partie pour 100 parties en poids de la composition de verre de base ci-dessus. En ce qui concerne le spectre à la périphérie de l'image par suite des aberrations chromatiques, l'utilisation de Nd 203 est efficace pour éliminer la lumière jaune de sensibilité visuelle élevée. Cet effet peut être obtenu par addition de Nd 203 en quantité de 0,1 à 1, 0 partie en poids pour 100 parties en poids de la composition de verre de base ci-dessus On peut obtenir une teinte bleue préférée en ajoutant jusqu'à 0,3 % en poids de Pr 60 il dans la composition de base Dans la composition de base du verre ci-dessus selon- l'invention, Si O 2 est un oxyde formant le verre Si la quantité de Si O 2 est de plus de 67 % en poids, le verre est difficile à faire fondre et devient également instable et la tendance à la dévitrifi- cation augmente donc Si la quantité de Si O 2 est inférieure à 56 % en poids, le poids spécifique du verre augmente. B 203 est efficace pour abaisser le poids spécifique et augmenter le coefficient d'Abbe et rend également le verre plus facile à fondre Si la quantité de B 203 est supérieure à 7 % en poids, la tendance du verre à la séparation de phases augmente. Ai 203 est nécessaire pour stabiliser le verre Si la quantité de A 1203 est supérieure à 5 % en poids, la tendance du verre A la séparation de phases augmente. Les oxydes de métaux alcalins Na 20, K 20 et Li 20 sont les composants nécessaires pour faciliter la fusion du verre et stabiliser également le verre en empêchant la tendance-a la sépara- tion de phases Si la quantité totale des oxydes de métaux alcalins dépasse 18 % en poids, le poid spécifique augmente et la stabilité chimique se dégrade et, par suite, le verre ne peut pas être utilisé comme verre de lunettes Si la quantité totale de ces oxydes alcalins est inférieure à 117 %, la tendance du verre à la séparation de phases augmente Parmi ces trois composants,'si la quantité de Na 20 est supérieure à 117 en poids et la quantité de K 20 est supérieure à 15 % en poids, la stabilité chimique du verre se dégrade. K 20 est un composant efficace pour éviter la coloration et augmenter le coefficient d'Abbe On utilise K 20 de préférence en quantité de 10 à 15 % en poids pour obtenir ces effets. Li 2 O est un composant efficace pour augmenter l'indice de réfraction et abaisser le poids spécifique Si la quantité de Li 20 est supérieure à 7 % en poids, le verre tend à cristalliser et le coût des matériaux de départ augmente Donc, Li O ne doit pas être utilisé en quantité de plus de 7 % en poids. Ti O 2 est un composant indispensable pour obtenir l'indice de réfraction le plus élevé et le poids spécifique le plus faible Si la quantité de Ti O 2 est de plus de 19 % en poids, le coefficient d'Abbe diminue et le poids spécifique désiré ne peut pas être obtenu Si la quantité de Ti O 2 est de moins de 12 % en poids, l'indice de réfraction désiré ne peut pas âtre obtenu. Les oxydes de mdtaux divalents Mg O, Ca O, Sr O et Zn O sont utilisés pour régler les constantes optiques du verre Les oxydes de métaux divalents autres que Mg O augmentent le poids spécifique par rapport aux oxydes de métaux alcalins Donc, si la quantité totale des oxydes de métaux divalents est de plus de 4 % en poids, le poids spécifique désiré ne peut pas être obtenu En outre, l'utilisation de Mg O en quantité de plus de 4 % en poids entraîne une forte tendance à la séparation de phases. Une partie du Ti O 2 peut être remplacée par une faible quantité d'au moins un oxyde choisi parmi La 203, Zr O 2 et Nb 205 pour régler le coefficient d'Abbe Si le remplacement est de 2 % en poids ou plus, le poids spécifique désiré ne peut pas être obtenu. On peut-ajouter à la composition de verre Ta 205, Y 203 et Gd 203 en faibles quantités pour régler les constantes optiques. Cependant, ces composants sont coûteux etde préférence, on ne les utilise pas. Co 2 03 est un composant extrêmement efficace pour supprimer la coloration produite par Ti O 2 La quantité préférée de Co 203 est de 0,5 104 à 3,0 10 4 partie par 100 parties en poids de la composition de verre de base Si la quantité de Co 203 est extérieure à l'intervalle ci-dessus, on ne peut pas obtenir un effet correct empêchant la coloration. Nd 2 03 est un composant efficace pour éliminer la lumière jaune due aux aberrations chromatiques et on l'utilise en quantité de 0,1 à 1,0 partie en poids pour 100 parties en poids de la composition de verre de base pour conserver une transmission convenable dans la région de la lumière visible. As 203 et/ou Sb 203 sont utilisés pour purifier le verre, en quantité de 0,5 % en poids ou moins, par rapport à la composition de verre de base. Des exemples de verres selon l'invention et leurs propriétés sont indiques dans le tableau ci-après La composition de chaque verre est exprimée en % en poids. TABLEAU 1 Exemple NO'. 4 5 6 6218 59,5 61,3 3,5 4,5 4,5 2 J 5 11135 ,0 13,7 3,8 10,8 3.0 4,0 730 14,5 16,2 1300 4,0 Compo- sant 1- sio 2 65,0 B 203 405 AZIO 3 Xa 20 9,0 K 20 3,8 Li 20 Ti O 2 17 j 2 mso Ca O sro Zn O La 203 zro 2 nl o 5 1) - Co 20 3 Nd 20 3 Pr 60 il nd le 598 vd 3713 Sg 2357 62,0 2,5 2,0 6 D 8 4 > O - 16 J 7 62 j 5 2,5 9,8 66,5 2,5 2,0 6,8 4,0 l 6 7 61,0 4,5 2,5 M 4,0 16,7 61,5 6,5 2,5 ,0 3,8 43 * O ,2 4,0 16,2 2,0 2 JO lio l'o O'q l'o 1,607 38,6 1,599 39,4 23 59 1,602 39, 9 2 360 1,593 40.10 2 J 58 1,606 2 J 59 1,594 43 jo 1,602 39, 4 2,59 1,599 39 j 9 2,59 TABLEAU 1 (suite) Exemple-No. 13 14 64,2 64,2 2,5 2,5 ' l'o l'O 38 10, 8 l'O leo ,0 530 ,0 15 eo Compo- sant Sio 2 B 203 - M O ' 2 3 Na 20 K 20 Li 20 Ti O 2 bi'g'o Cao Sro 59,5 4,5 2,5 3,0 11,0 2, 4 17,1 62,5 4,5 3,0 ,8 2 6 16,6 62 j 5 4,5 2 e 5 9,8 4,0 16 > 2 6 li 5, 4,5 9; 8 4,0 16 à 2 il 12 56,0 64,2 4,5 j 5 510 1 110 9,0 10,8 7 j 8 l'o ,0 17 32 15,0 Zn O La 203 zro 2 Nb 205 l'o Co 203 Nd 203 Pr 60 il ad 1,599 vd 39 'l Sg 2360 0,00005 0,00025 0, 00013 0,2 1,602 39,9 0,5 OY 4 O;l 1,599 41,5 2,60 12,600 38 j 7 2,59 39,4 2 J 59 1,5960 2,60 1,599 2 O O Les verres optiques de l'invention comprenant les verres représentés par les exemples peuvent être obtenus par fusion et agitation du mélange des poudres de matières premières telles que poudre de pierre siliceuse, hydroxyde d'aluminium, oxyde de titane, borax, carbonate de potassium et carbonate de magnésium dans un four a cuve ou un creuset en platine à 1300-1400 'C pour homogéneiser le mélange et éliminer les bulles, en coulant le mélange fondu dans un moule métallique préchauffé à une température conve- nable ou en le moulant directement sous presse et en recuisant le produit. Il est entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation préférés décrits ci-dessus à titre d'illustration et que l'homme de l'art pourra y apporter des modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVEND I C AT I O N S 1 Verre optique, caractéris en ce qu'il comprend, en poids 56 à 677 % de Si O 2; o O à77 % de-B 203; 0 à 5 % de A 1203; 0 à 11 % de Na 20; 0 à 15 % de K 20; 0 à 7 % de Li 20, avec la condition 11 à 18 % de Na 20 + K 20 + Li 20; 12 197 de Tio 02; 0 à 47 % de M Ig O + Ca O + Sr O + Zn O; et 0 à 2 % de La 203 + Zr O 2 + Nb 205-. 2 Verre optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de K 20 est de 10 à 15 % en poids et la quantité totale de Na 20 + K 20 + Li 20 est de 11 à 18 % en poids. 3 Verre optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre Co 203 en quantité de 0,5 104 à -423 3,0 104 parties par 100 parties en poids de la composition de verre. 4 Verre optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre Nd 203 en quantité de 0,1 à 1,0 partie en poids et Pr 6011 en quantité de Oà 0,3 partie en poids par parties en poids de la composition de verre. 5 Verre optique selon la revendication 1, caractérisé -4 en ce qu'il comprend en outre Co 203 en quantité de 0,5 104 à 3,0 10 4 parties en poids et Nd 203 en quantité d'environ 0,1 à 1,0 partie en poids par 100 parties en poids de la composition de verre