DE2609469C2 - Verfahren zur Herstellung photochromer, ophthalmischer Multifocallinsen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung photochromer, ophthalmischer MultifocallinsenInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- 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
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen ophthalmischer Multifocallinsen mit wenigstens einem
photochromen Linsenteil durch Verschmelzen bzw, Anschmelzen eines größeren Linsenteils und eines oder
mehrerer kleinerer Linsenteile oder Segmente, deren Brechungsindex größer als der des größeren Linsenteils
ist.
In ophthalmischen Multifocallinsen besteht der
größere Teil meist aus Kronglas mit einem Brechungsindex von etwa 1,523 und der kleinere, anzuschmelzende
Linsenteil je nach der angestrebten Korrektur aus Glas
mit einem höheren Brechungsindex von 1,57—1,71,
In jüngerer Zeit sind Multifocallinsen aus photochromem Glas für ophthalmische Zwecke bekanntgeworden, Photochromes Glas dunkelt bekanntlich unter der
Einwirkung aktinischer Strahlung, meist UV-Strahlen,
hellt aber nach Strahlungsentzug spontan wieder auf, vergleiche die grundlegende US-PS 32 08 860, und kann
bei Indexkorrektur auf etwa 1,523 für ophthalmische Linsen (z. B. Brillengläser) Verwendung findea
Das photochrome Glas muß hierzu einige wichtige Eigenschaften aufweisen, nämlich optische Klarheit,
Durchlässigkeit für sichtbares Licht und Farbe sowohl im gedunkelten als auch im wieder aufgehellten
Zustand. Wichtig ist auch die Dunklungs- und Wiederaufhcllungsgeschwindigkeit Diese Eigenschaften werden nicht nur durch die Glaszusammensetzung
sondern in sehr komplexer Weise auch durch die zur Entwicklung der Photochromizität erforderliche Wärmebehandlung beeinflußt
Für die seit kurzem angestrebte Herstellung photochromer MuiiifüCäüinsen wird nach dem Vorschlag der
US-PS 38 01 336 ein größerer, photochromer Linsenteil
bei 621°C mit einem kleineren Linsenteil oder -segment
größerer Brechung verschmolzen.
Wie sich jedoch herausstellte, kann die Verschmelzung der Linsenteile die photochromen Eigenschaften
ungünstig beeinflussen; nach der Verschmelzbehandlung zeigt der photochrome Linsenteil im gedunkelten
Zustand eine größere Lichtdurchlässigkeit bei braunerer Färbung und eine gelbere Färbung im aufgehellten
Zustand. Das Glas hat einen Teil seiner photochromen Dunklungsfähigkeit verloren. Es hat also eine unerwünschte Überentwicklung der photochromen Eigenschaften stattgefunden, die überdies je nach der
Glaszusammensetzung und Wärmeeinwirkung beim Anschmelzvorgang sehr stark variiert und damit die
Einstellung gleichmäßiger Qualität und Färbung erschwert. Ferner entsteht eine Glastrübung, welche die
optische Klarheit der ophthalmischen Linse beeinträchtigt
Ein für ophthalmische Linsen mit einem Brechungsindex von 1,52—1,54 geeignetes potentiell photochromes
Glas der US-PS 31 97 296 enthält, auf Oxidbasis, in Gew.-% 48-57% SiO2, 6-10% AI2O3, 15-22% B2O3,
0,8-2% Na2O, 2,4-3,1% Li2O, 0-4% K2O, bei einer
Summe von Li2O + Na2O + K2O 3,2-7.2%, ferner
4,5-5,3% PbO, 3-9% BaO, 0-7,2% ZrO2,0-6% Ag,
0,01-0,02% CuO, 03-1,2% Cl, 0-1,0% Br, 0-1,0% I
und 0—1,2% F. Durch geeignete Wärmebehandlung wird dieses Glas photochrom. Durch Steuerung dieser
Wärmebehandlung können die photochromen Eigenschaften gegebenenfalls beeinflußt werden. So wird
nach der DE-OS 25 45 582 die den photochromen Zustand entwickelnde Wärmebehandlung zweistufig
durchgeführt Das potentiell photochrome Glas wird zunächst unterhalb der maximalen Kristallwachstumstemperatur und sodann bei der maximalen Kristallwachstumstemperatur behandelt, um auf diese Weise
die Zahl und die Größe der bei der Wärmebehandlung entstehenden Süberpartikel in einer die Farbgebung
beeinflussenden Weise zu verändern. Hier wird statt grauer Färbung ein brauner Farbton des photochromen
Glases erzielt. (Zur Änderung der Farbtönung photochromer Borsilikatgläser vergleiche auch die US-PS
39 20 463.)
Als theoretische Möglichkeit wurde auch schon vorgeschlagen, die Wärmebehandlung zur Entwicklung
der photochromen Eigenschaften mit dem VerschmelzprozeO des größeren Ljnsenteils mit der kleineren Linse
zu koppeln, beide Vorginge also gleichzeitig vorzunehmen, offenbar um einen Arbeitsgang zu sparen, DE-PS
2223 629.
Wie sich in der Praxis aber herausstellte, war die
Qualität der so behandelten, photochromen Multifocal-Hnsen unzureichend. Schwierigkeiten entstehen u.a.
dadurch, daß die Erhitzungsverhältnisse und Erhitzungsgeschwindigkeiten beim Verschmelzen einzelner Linsenteile zu Multifocallinsen stark variieren. Infolgedessen
wird eine genaue Steuerung der photochromen Entwicklungsbehandlung zwecks genauer Regelung des
Kristallitenwachstums unmöglich. Es entstehen häufig ganz unterschiedliche photochrome Eigenschaften und
Qualitäten, ein für Augengläser schwerwiegender Nachteil, denn sie müssen in zuverlässig gleichmäßiger
Beschaffenheit und Qualität geliefert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen ophthalmischer Multifocallinsen mit mindestens einem photochromen Linsenteil gleichmäßiger
Beschaffenheit und Qualität der photochromen Eigenschaften zu schaffen.
Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß eine Kopplung des Ausschmelzens
oder Verschmelzen mit der photochromen Entwicklung ohne Qualitätsminderung ur>d gleichmäßiger
Steuerungsmöglichkeit der photochromen Entwicklung möglich wird, wenn das potentiell photochrome Glas
einer kernentwickelnden oder keimbildenden Vorbehandlung unterzogen wird, ohne schon auf dieser Stufe
die Entwicklung u.',d Einstellung der photochromen
Eigenschaften selbst herbeizuführen
Ausgegangen wird hierbei von einem Verfahren zum Herstellen ophthalmischer Multifocalnsen, bestehend
aus einem größeren Linsenteil aus phocochromem Glas und mindestens einem, mit dem größeren Linsenteil
verschmolzenem oder an diesem angeschmolzenem kleineren Linsenteil aus photochromen oder nichtphotochromem Glas mit höherem Brechungsindex als der
des größeren Linsenteils, in denen zumindest für den größeren Linsenteil potentiell photochrome Gläser der
Zusammensetzung, auf Oxidbasis in Gew.-°/o 48—57% SiO2, 6-10% AI2O3, 15-22% B2O3, 0,8-2,0% Na2O,
2,4-3,1% Li2O, 0-4% K2O, wobei
Li2O + Na2O + K2O insgesamt 3,2-7,2%, 43-53%
PbO, 3-9% BaO, 0-7,2% ZrO2, 0-6% Ag, O1Ol -0,02% CuO, 03-1.2% Cl, 0-1,0% Br, 0-1,0% I
und 0—1,2% F, verwendet werden, deren photochromer Zustand durch Wärmeeinwirkung gleichzeitig mit
dem Anschmelzen oder Verschmelzen der einzelnen Linsenteile hergestellt wird.
Das Verfahren der Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß dieses potentiell photochrome
Glas, welches ferner noch 0,1—0,6% Ag, 0,01-0,1% CuO, 0,15-1,2% Cl, 0-0,1% I enthält, vor der die Teile
verschmelzenden und den photochromen Zustand erzeugenden Behandlung einer Wärmevorbehandlung
oberhalb der Kühltemperatur und für eine Zeitdauer ausgesetzt wird, welche ausreicht, um eine Kern- oder
Keimbildung im Glas hervorzurufen, ohne das Glas bereits in den photochromen Zustand zu überführen.
Das Glas wird also zunächst auf eine über dem oberen
Spannungspunkt bzw. der Kühltemperatur (Annealing Point) liegend, kernbildende, das Wachstum von
Silberhalidkristalliten einleitende Temperatur erhitzt. Anschließend wird dieses potentiell photochrome Glas
gleichzeitig mit dem Verschmelzen mit dem oder den
übrigen Linsenteil(en) in den photochromen Zustand
umgewandelt, Hierzu ist die übliche Verschmelztemperatur durchaus geeignet
Die optische Qualität und photochrome Dunklungsfähigkeit dieser Multifocallinsen »st denen ophthalmischer,
photochromer Linsen mit einfacher Brennweite vollauf ebenbürtig. Vor allem sind die photochromen Eigenschaften auch von mäßigen Abweichungen der kernbil·
denden und entwickelnden, verschmelzenden Behandlung unabhängig, wenn im übrigen die die Eigenschaften
beeinflussenden wichtigen Parameter gleich gehalten werden.
Es werden daher sehr gleichmäßige photochrome Eigenschaften der Produktionsserien erzielt.
Die US-PS 32 08 860 beschreibt photochrome Silikatgläior, von denen zahlreiche für ophthalmische Zwecke
geeignet sind. Besonders bevorzugt werden wegen ihrer starken Dunklung bei Sonnenbestrahlung und raschen
Wiederaufhellung in opthalmisch üblichen Dicke«! von etwa 2 mm die Gläser nach der US-PS 3197 296,
insbesondere im oben näher bezeichneten Zusammensetzüiigsbereich. Diese Gläser können zur Beeinflussung bestimmter Glaseigenschaften noch geringe
Mengen weiterer Oxide enthalten, soweit diese die Entwicklung der photochromen Eigenschaften durch
Wärmebehandlung nicht negativ beeinflussen. Besonders wertvoll sind glasfärbende Zusätze in Form
bestimmter Metalloxide wie z. B. die Übergangsmetalle und seltenen Erden, insbesondere etwa Zusätze von
0-0^% CoO, 0— 1 % NiO, 0— i% Cr2O3 und insgesamt
0-5% Er2O3, Pr2O3, Ho2O3, Nd2O3.
Zur Herstellung der Glaslinsen kann ein diesen Zusammensetzungen entsprechender Glasansatz in
nicht reduzierender Atmosphäre bei 1400— 15000C während 4—8 Std. erschmolzen und aus der Schmelze in
bekannter Weise der Linsenrohling geformt werden. Diese Rohlinge sind potentiell photochrom und können
durch Kernbildung und Schmelzbehandlung unter Wärmeeinwirkung in den photochromen Zustand
umgewandelt werden.
Zur Kernbildung wird der Rohling 10—20 Min. einer Temperatur von 510—550° ausgesetzt und dann auf
Zimmertemperatur gekühlt Das Glas kann vor, während oder nach der Kernbildung angelassen
(annealed) werden. Die Linsenteile sind dann immer noch nicht photochrom, aber chemisch beständig,
unbegrenzt lager- und versandfähig und können jederzeit in den photochromen Zustand umgewandelt
werden.
Zur Herstellung der Multifocallinse wird ein geeigneter größerer Linsenteil nach Kernbildung mit einem
kleineren Linsensegmentglas anderer Brechung (oder mehreren derselben) zusammengefügt und der
Schmelzbehandlung unterworfen. Dies geschieht im Temperatur- und Zeitbereich von 630—675° und
15—45 Min. beispielsweise durch Erhitzen auf 650° mit einer Geschwindigkeit von 20°/Min, Halten während
30 Min, Kühlen mit 15°/Min. auf 450° und schließlich Kühlen mit 10°/Min. auf etwa 200°, bevor der
Gesamtkörper aus dem Ofen entnommen wird.
KernbildungrVerschmelzung und photochrome Entwicklung sind zeit- und temperaturabhängig, kürzere
Dauer bedingt höhere Temperatur und umgekehrt Das Einhalten einer bestimmten Temperatur während der
ganzen Behandlung ist nicht nötig, vielmehr kann das Glas im angegebenen Bereich kontinuierlich erhitzt und
gekühlt werden, solange sich die erforderliche Verweilzeit im Temperaturbereich ergibt So können Kernbil-
dung und Anisen der frisch geformten Rohlinge ohne
weitere Vorbehandlung durch gesteuerte, kontinuierliche Kßhlung durch den Temperaturbereich hindurch
vorgenommen werden.
Das Glassegment oder der kleinere Linsenteil können, müssen aber nicht ebenfalls photochrom sein;
geeignet ist auch klares, optisches Glas mit der für die Verschmelzung geeigneten Weiche und Dehnung sowie
der für ophthalmische Gläser zu fordernden chemischen Beständigkeit, Brechung und Dispersion (vergleiche
Z.B.DE-ÜS25 23 634).
Soll das Linsensegment ebenfalls photochrom sein, so
ist es zweckmäßig, ebenfalls ein potentiell photochromes Glas mit Kernbildung, nicht ein bereits voll
entwickeltes photochrome Glas, für die Verschmelzung
mit der Hauptlinse zu verwenden, um eine Oberentwicklung der photochromen Eigenschaften zu
vermeiden.
Wie überraschenderweise gefunden wurde, behält eine Produktionsserie photochromer Multifocallinesen
trotz Änderungen in der kernbildenden Wärmebehandlung wiederholbar gleichmäßige photochrome Eigenschaften,
wenn die Zusammensetzung, insbesondere die für die photochromen Eigenschaften wichtigen Anteile
an Silber, Halogen und Kupferoxiden relativ konstant gehalten werden. Bei äquivalenten Ausgangszusammensetzungen entstehen bei allen kernbildenden Behandlungen im Bereich von 510—550° und 10—50 Min.
Gläser, die nach der Verschmelzbehandlung äquivalente photochrome und optische Eigenschaften haben.
<j Eine ähnlich günstige, geringe Empfindlichkeit gilt für
Abweichungen in der Schmelzbehandlung. Beispielsweise ändern Abweichungen in der Spitzentemperatur um
±7" oder der Zeit bei dieser Spitzentemperatur um ±7 Min. die Durchlässigkeit für sichtbares Licht im
m gedunkelten Zustand um weniger als 2%. Die bevorzugte Behandlung mit Spitzentemperaturen von
640—660° während etwa 20—30 Min. ergibt daher eine gute Verschmelzung und Entwicklung gleichmäßiger
photochromer Eigenschaften.
Die Abkühlungsgeschwindigkeit von der Verschmelzungstemperatur kann die Durchlässigkeit für sichtbares
Licht im gedunkelten Zustand ebenfalls beeinflussen; langsamere Geschwindigkeiten ergeben dunklere Gläser
und umgekehrt Bevorzugt wird eine rasche Abkühlung von der Spitzentemperatur bis auf die Nähe
der Kühltemperatur (annealing range; etwa 525°), nämlich etwa 15c/Min„ und e'v=j Kühigeschwindigkeit
von 525° bis auf wenigstens 2öö'~ ve π etwa 2— iOVMin,
wodurch Abweichungen der gedunkelten Durchlässig-
keit unter ca. 2—4% gehalten werden können.
Es wurde ein ophthalmischer Rohling der folgenden Zusammensetzung, in Gewichtsteilen, hergestellt:
55,4 SiO2, 9 Al2O3, 6,7 BaO, 5 PbO, 0,15 Ag, 0,25 Cl, 0,14 Br, 0,029 CuO, 0,2 F, 1,9 Na2O, 16,1 B2O3, 2,1 ZrO2, 2,6 Li2O.
55,4 SiO2, 9 Al2O3, 6,7 BaO, 5 PbO, 0,15 Ag, 0,25 Cl, 0,14 Br, 0,029 CuO, 0,2 F, 1,9 Na2O, 16,1 B2O3, 2,1 ZrO2, 2,6 Li2O.
Der Rohling wurde zur Kernbildung auf 540° während 20 Min. erhitzt und auf Zimmertemperatur
abgekühlt
Dieser Linsenteil wurde mit einem kleineren Linsensegment zusammengebracht, welcher in Gew.-% aus
36,8% SiO2, 4,85% B2O3, 5,85% AI2O3, 49% PbO, 0,2%
Li2O, 3% La2O3 und 0,3% As2O3 bestand und nach
folgendem Fahrplan behandelt: Erhitzen mit 20°/Min. auf 650°, 30 Min. Halten, Kühlen mit 15°/Min. von 650°
auf 525°, Kühlen mit 5°/Min. von 525° auf 450°, Kühlen mit 10°/Min. von450° auf 200°, Kuhlen auf Zimmertemperatur.
Die Untersuchung zeigt vollständiges Verschmelzen der beiden Linsenteile und ausgezeichnete photochrome
Eigenschaften des größeren Linsenteils, insbesondere eine optische Durchlässigkeit im vollgedunkelten
Zustand von etwa 46% was den einfachen, photochromen Linsen entsprechender Zusammensetzung gleich
kommt Das gleiche gilt für die Dunklungs- und Wiederaufhellungsfähigkeit und die optische Klarheit
Das folgende Vergleichsbeispiel zeigt die Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik.
Eine Anzahl von Linsenrohlingen nach Beispiel I wurden durch Wärmebehandlung in den photochromen
Zustand umgewandelt. Sie hatten ausgezeichnete optische Klarheit und Durchlässigkeit, insbesondere
eine Durchlässigkeit im voll gedunkelten Zustand von 46% bei Dicken von 2 mm. Die Rohlinge wurden so
zurechtgeschliffen, daß ein ophthalmisches Segment angesetzt werden konnte (Zusammensetzung entsprechend
Beispiel I). Sodann wurde die Verschmelzbehandlung nach dem Fahrplan des Beispiels I durchgeführt.
Die so behandelten Multifocallinsen zeigten eine wesentliche Verschlechterung der optischen und ophthalmischen
Eigenschaften. Die optische Klarheit war erheblich herabgesetzt, der photochrome Hauptlinsenteil
war getrübt. Die optische Durchlässigkeit war höher und betrug jetzt etwa 50—54% im voll gedunkelten
Zustand.
Die nach Beispiel I erfindungsgemäß hergestellten
Die nach Beispiel I erfindungsgemäß hergestellten
Multifocallinsen waren somit eindeutig besser, die Verschlechterung nach der Verschmelzung mit dem
Linsensegment blieb aus.
Claims (5)
1. Verfahren zum Herstellen ophthalmischer Multifocallinsen, bestehend aus einem größeren
Linsenteil aus photochromem Glas und mindestens einem, mit dem größeren Linsenteil verschmolzenem oder an diesem angeschmolzenem kleineren
Linsenteil aus photochromem oder nichtphotochromem Glas mit höherem Brechungsindex als der des IQ
größeren Linsenteils, in denen zumindest für den größeren Linsenteil potentiell photochrome Gläser
der Zusammensetzung, auf Oxidbasis in Gew.-%
48-57% SiO2, 6—10% AI2O3, 15—22% B2O3,
03—2,0% Na20,2,4—3,1 % Li20,0-4% K2O, wobei is
Li2O + Na2O + K2O insgesamt 3,2—7,2%,
4,5-5,3% PbO, 3-9% BaO, 0-7,2% ZrO2. 0-6%
Ag, 0,01-0,02% CuO, 03-1.2% Cl, 0-1,0% Br,
0-1,0% I und 0-1,2% F,
verwendet werden, deren photochromer Zustand durch Wärmeeinwirkung gleichzeitig mit dem
Anschmelzen oder Verschmelzen der einzelnen Linsenteile hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das potentiell photochrome Glas,
welches 0,1 —0,6% Ag, 0,01 —0,1% CuO10,15—1,2% M
Cl, 0—0,1% I enthält, vor der die Teile verschmelzenden und den photochromen Zustand erzeugenden Behandlung einer Wärmevorbehandlung oberhalb der Kühltemperatur und für eine Zeitdauer
ausgesetzt wird, welche ausreicht, um eine Kern- J0
oder Keimbildung im Glas hervorzurufen, ohne das Glas bereits in den photochromen Zustand zu
überführen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmevorbehandlung bei
510-5500C während 10-50 Min. durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den großen Linsenteil ein
zusätzlich wenigstens eines der farbgebenden Mittel 0-0,5% CoO, 0-1% NiO, 0-1% Cr2O3 insgesamt
0-5% Er2O3, Pr2O3, Ho2O3 oder Nd2O3 enthaltendes
Glas verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der sich an die
Wärrnevorbehandlung anschließenden Schmelzbehandlung Spitzentemperaturen und Behandlungszeiten von 640—66O0C während 20—30 Min. eingehalten werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtkörper nach der Schmelzbehandlung mit einer Kühlgeschwindigkeit von
2-10°/Min. im Temperaturbereich 525-2000C
gekühlt wird.
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Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19762609469 DE2609469C2 (de) | 1976-03-08 | 1976-03-08 | Verfahren zur Herstellung photochromer, ophthalmischer Multifocallinsen |
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Publications (2)
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