專利名稱：褐色的光致變色玻璃的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的領域是生產透明、基本上無色、當受到光化輻射(大多是紫外輻射)時會變暗成一種嚴格規(guī)定褐色的光致變色玻璃。
美國專利5,244,845是對于美國專利4,608,349所述玻璃的改進，在前一專利中，闡述了應用于制造普通眼鏡鏡片(厚約2mm)和用于制造疊壓玻璃塑料眼鏡鏡片結構中的光致變色玻璃鏡片元件(厚約1mm)的透明、基本上無色的光致變色玻璃，這些玻璃在受到光化輻射時會變暗成一種特定的褐色，視玻璃的厚度而異。
對于可用作薄玻璃鏡片元件，厚約1mm，能充分變?yōu)楹稚墓庵伦兩ＡУ男枰?，曾通過采用美國專利4,608,349中的基礎玻璃組合物獲得了滿足，只是對其Ag和Cl的濃度作了調整，并還添加了Pd，或有時還添加Er2O3和/或Au。結果，經此改進的記載在美國專利5,244,845中的玻璃組合物，其基本組分(以重量百分數表示)如下SiO254—58 TiO20—2PbO 0—0.08B2O318—22 ZrO22—4.5 Sb2O30—0.2Al2O37—8 Ag 0.18—0.33 Er0—1Li2O 3.75—4.5 Cl 0.25—0.5 Au0—10ppmNa2O 0—1 Br 0.04—0.12 Pd1—6ppmK2O 5.5—7.5 CuO 0.007—0.013其中，摩爾比Li2O∶Na2O≥9。
實驗研究和現場經驗表明，這些玻璃不僅能用作薄的玻璃鏡片件，而且可用作厚度如同通常眼鏡鏡片(2mm)的褐色太陽眼鏡片。
采用標準的光源，即按1931 C.I.E.三原色比色系統所規(guī)定的光源C，這些玻璃的色品坐標，對1.1mm厚的玻璃來說落在圖中的四邊形ABCDA內，對2mm厚的玻璃來說落在圖中的四邊形EFGHE內。這兩個四邊形范圍頂點的近似坐標值列表于下點 xyA 0.3377 0.3337B 0.3513 0.3422C 0.3617 0.3315D 0.3446 0.3265E 0.3683 0.3478F 0.3923 0.3613G 0.4081 0.3452H 0.3795 0.3365對遇光化輻射會顯示褐色的光致變色玻璃的一些潛在顧客進行了采訪交談，結果獲得的意見是厚約2mm的美國專利5,244,845玻璃，在變暗狀態(tài)的褐色顯得過于紅褐色。也就是說，人們偏愛用的玻璃在充分變暗的狀態(tài)下應是巧克力褐色的，其對應的色品坐標值落在附圖
中的四邊形IJKLI內。
為此，本發(fā)明的主要目的是開發(fā)出滿足這種偏愛的玻璃組合物。
我們成功地達到了這一目標，所用的玻璃，其基本組分即是美國專利5,244,845中的，但其中“光致變色元素”即Ag、Cl、Br以及CuO的濃度均作了調整，而且Pd的含量受到嚴格限制。結果，本發(fā)明玻璃組成的重量百分數如下SiO254—58 TiO20—2 PbO 0—0.8B2O318—22 ZrO22—4.5 Sb2O30—0.2Al2O37—8Ag 0.155—0.175 Er2O30—0.5Li2O3.75—4.5 Cl 0.3—0.4 Au 0—5ppmNa2O0—1Br 0.08—0.11 Pd 0.8—1.2ppmK2O 5.5—7.5CuO 0.0065—0.01其中，摩爾比Li2O∶Na2O≥9∶1。本發(fā)明玻璃在充分變暗狀態(tài)下的褐色，按1931 C.I.E.三原色比色系統的對應色品坐標值，對厚約2mm的玻璃來說，就落在附圖中的IJKLI區(qū)域內。
所附的唯一的一張圖是色品坐標的圖形表示。
與美國專利5,244,845相似，本發(fā)明起源于Corning公司的8134號光色玻璃，該玻璃的組成包括在美國專利4,608,349的范圍中。該玻璃以近似重量百分數表示的組成如下SiO254.5 K2O6.0PbO 0.03B2O320.4 TiO21.0Sb2O30.01Al2O37.3ZrO24.7Br 0.11Li2O 4.3Ag 0.25 Cl 0.36Na2O 0.8CuO 0.0088134號玻璃是一種特別適用的玻璃，不僅是因為它有很佳的變暗與褪色特性，而且因為它的熔制與成形特性也很好。由于有這些良好性能的組合，美國專利5,244,845就采用81 34號玻璃為基礎開發(fā)了其中所述的一些玻璃；也是由于8134號玻璃有這些良好性能的組合，我們也用該玻璃作為我們研究的基礎。
人們都知道，僅僅增加Pd，可使玻璃在變暗時具有褐色。但如美國專利5,244,845所述，隨著Pd加入量的增加，玻璃變暗時獲得的顏色深度卻降低。Pd量的最佳范圍為2—4ppm。但是，該專利同時指出，加入更多的Pd會在玻璃中產生一種固定的色澤，而這對眼鏡鏡片來說是不適宜的。
單單靠降低Pd的含量至低于約1ppm，會使玻璃變暗時產生的褐色有些“泛白”。但我們發(fā)現，在保持Pd含量在約1ppm的同時，還減少Ag的含量，則可產生一種豐滿的巧克力褐色，其色品坐標值落在附圖的IJKLI范圍內。
以此現象我們并不理解?？磥碓赑d和Ag之間(在低濃度Ag時和/或Cl與Br之間)存在某種程度的相互作用。我們尚未能對此種相互作用引起的成色機理給予理論說明，而只能設想，該種相互作用以某種方式影響著使該種玻璃產生光致變色性能的鹵化銀晶體的形成過程。
如美國專利5,244,845中所述，在光致變色玻璃中時常加入Er2O3，為的是賦予未變暗或褪色狀態(tài)的光致變色玻璃一種悅目的色澤。但為保證本發(fā)明玻璃在未變暗狀態(tài)(此時在輻射光譜可見區(qū)的透射率應為約88—92％)具有基本上無色的外觀，Er2O3的用量應限制在不超過約0.5％。又如美國專利5,244,845所觀測到的，可以加入Au使玻璃變暗時的褐色加深。這些添加物在本發(fā)明玻璃中是不需要用的，若存在的話，也應不超過5ppm。
結果，本發(fā)明玻璃的組成范圍按重量百分數計基本上為SiO254—58TiO20—2 PbO 0—0.8B2O318—22ZrO22—4.5 Sb2O30—0.2Al2O37—8 Ag 0.155—0.175 Pd0.8—1.2Li2O 3.75—4.5 Cl 0.3—0.4 Er2O30—0.5Na2O 0—1 Br 0.08—0.11 Au0-5ppmK2O 5.5—7.5 CuO 0.0065—0.01其中，摩爾比Li2O∶Na2O≥9。
在進行本發(fā)明的研究時，使用了Corning公司8154號玻璃的工業(yè)用配料，但加入少量Pd。對熔制光學玻璃組合物用的工業(yè)連續(xù)熔制設備作了一些變動，所用熔制設備的類型在工業(yè)上稱為CU槽式窯爐。進行了Pd含量和“光致變色元素”含量的變化試驗，定時地取樣制成厚2mm的研磨拋光板狀樣品，進行色品坐標測量。觀測得出，當銀含量減少而Pd含量維持在約1ppm時，所得褐色保持著一種適宜的巧克力色澤，但色品坐標值由美國專利5,244,845玻璃所在的四邊形EFGHE區(qū)移入IJKLI區(qū)。IJKLI區(qū)各頂點的大致坐標值如下
點 x yI0.35600.3390J0.36400.3480K0.36900.3350L0.36150.3325在本發(fā)明說明書唯一的附圖中，標明了美國專利5,244,845玻璃的四邊形區(qū)ABCDA和EFGHE，也標明了本發(fā)明玻璃所在的四邊形區(qū)IJKLI。在該區(qū)中，本發(fā)明最佳玻璃組合物的色品坐標以一實心的圓點表示，其基本組成(以重量份數表示)如下SiO255.4ZrO24.4Br 0.096B2O320.6TiO21.1CuO0.0079Al2O37.4 PbO 0.05 Er2O30.25Li2O4.3 Ag 0.162 Sb2O30.004Na2O0.7 Cl 0.35 Pd 0.9ppmK2O 6.1因為這些組分的重量份數之和約為100，因此這些值實用上即可視為代表重量百分數。
色品坐標Y，x，y的測量系在一臺Hunter測量儀上進行的。對每塊樣品，該項測量要進行三次第一次是紫外輻射曝光之前(T0)，第二次是經20分鐘紫外輻射曝光使其變暗之后(TD20)，第三次是經紫外輻射曝光之后經過5分鐘的褪色階段(TF5)。所得的值列舉如下T0TD20TF5Y 88.5 23.7 37.0x 0.3132 0.35930.3290y 0.3204 0.33710.3247
玻璃中含有Er2O3，使其具有太陽眼鏡或眼鏡鏡片佩戴者所喜歡的一點粉紅色澤。而若不含Er2O3，玻璃在未變暗狀態(tài)的透光率將增加。
權利要求
1.一種在未變暗狀態(tài)基本上無色的光致變色玻璃組合物，其組成的重量百分數基本上為SiO254—58TiO20—2 PbO 0—0.8B2O318—22ZrO22—4.5 Sb2O30—0.2Al2O37—8 Ag 0.155—0.175 Er2O30—0.5Li2O3.75—4.5 Cl 0.3—0.4 Au0—5ppmNa2O0—1 Br 0.08—0.11 Pd0.8—1.2ppmK2O 5.5—7.5 CuO0.0065—0.01其中的摩爾比Li2O∶Na2O≥9∶1。所述玻璃在厚度為2mm時，其充分變暗狀態(tài)所呈現的顏色的色品坐標，按1931 C.I.E.三原色比色系統的值定義，位于附圖的IJKLI區(qū)域內。
2.如權利要求1所述的組合物，其組成的近似重量百分數為SiO255.4ZrO24.4 Br 0.096B2O320.6TiO21.1 CuO 0.0079Al2O37.4 PbO0.05Er2O30.25Li2O4.3 Ag 0.1 62 Sb2O30.004Na2O0.8 Cl 0.35Pd 0.9ppmK2O 6.1
3.一種在未變暗狀態(tài)基本上無色的光色玻璃鏡片，其基本組成的重量百分數為SiO254—58 TiO20—2 PbO0—0.8B2O318—22 ZrO22—4.5 Sb2O30—0.2Al2O37—8 Ag 0.155—0.175 Er2O30—0.5Li2O3.75—4.5 Cl 0.3—0.4 Au 0—5ppmNa2O0—1 Br 0.08—0.11 Pd 0.8—1.2ppmK2O 5.5—7.5 CuO 0.0065—0.01其中的摩爾比Li2O∶Na2O≥9∶1。所述玻璃在厚度為2mm時，其充分變暗狀態(tài)所呈現的顏色的色品坐標，按1931 C.I.E.三原色比色系統的值定義，位于附圖的IJKLI區(qū)域內。
4.按權利要求3所述的光致變色玻璃鏡片，其基本組成的重量百分數為SiO255.4 ZrO24.4 Br 0.096B2O320.6 TiO21.1 CuO 0.0079Al2O37.4PbO 0.05Er2O30.25Li2O4.3Ag 0.162 Sb2O30.004Na2O0.8Cl 0.35Pd 0.9ppmK2O 6.1
5.一種在未變暗狀態(tài)基本上無色的光致變色玻璃，其基本組成的重量百分數為SiO254—58 Ag 0.155—0.175B2O318—22 Cl 0.3—0.4Al2O37—8 Br 0.08—0.11Li2O 3.75—4.5 CuO0.0065—0.01K2O 5.5—7.5 Pd 0.8—1.2ppmZrO22—4.5所述玻璃在厚度為2mm時，其充分變暗狀態(tài)所呈現的顏色的色品坐標，按1931 C.I.E.三原色比色系統的定義，位于附圖的IJKLI區(qū)域內。
6.如權利要求5所述的組合物，它還含有如下重量百分數的Na2O0—1 Er2O30—0.5TiO20—2 Sb2O30—0.2PbO 0—0.8 Au 0—5ppm
7.如權利要求6所述的組合物，其中的摩爾比Li2O∶Na2O≥9∶1。
全文摘要
本發(fā)明主要涉及一種在未變暗狀態(tài)基本上是無色的光致變色玻璃組合物，其基本組成的重量百分數為SiO其中的摩爾比Li
文檔編號C03C3/11GK1130602SQ9512064
公開日1996年9月11日 申請日期1995年12月21日 優(yōu)先權日1994年12月21日
發(fā)明者T·C·克朗奇, T·G·黑文斯, D·J·克爾科 申請人:康寧股份有限公司