專利名稱：防輻射、防紫外線和防視感疲勞的眼鏡片玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于眼鏡片玻璃，特別涉及的是一種防輻射、防紫外線和防視感疲勞的眼鏡片玻璃。
背景技術(shù)：
關(guān)于防輻射問題，自從1990年國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)(ICRP)第60號(hào)出版物發(fā)布以來(lái)，引起各國(guó)對(duì)輻射防護(hù)的高度重視，普遍采納了該出版物中建議的職業(yè)照射防護(hù)體系，嚴(yán)格了職業(yè)照射劑量限制。近年放射診斷學(xué)、放射治療學(xué)及核醫(yī)學(xué)的快速發(fā)展，各國(guó)的各級(jí)輻射防護(hù)監(jiān)督監(jiān)管機(jī)構(gòu)加強(qiáng)了對(duì)放射作業(yè)環(huán)境的管理，使放射性現(xiàn)場(chǎng)工作人員的防護(hù)裝備，如服裝、面罩、手套等護(hù)具有所改善。盡管如此，但是對(duì)人眼睛的防護(hù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到要求。醫(yī)學(xué)研究表明，人眼睛的晶狀體極易受γ-和x-射線的損傷，即使受到低劑量率照射，長(zhǎng)期工作中累積的輻射劑量也會(huì)引起生物效應(yīng)，導(dǎo)致晶狀體渾濁，造成視力下降，輻射損傷的后期還會(huì)引起白內(nèi)障，嚴(yán)重者甚至?xí)斐墒鳌?br> 目前，市場(chǎng)銷售的防輻射玻璃含大量的PbO，如光學(xué)玻璃ZF3、ZF4、ZF5、ZF6等牌號(hào)，含有37％以上的PbO，其鉛當(dāng)量＞0.2mmPb/mm玻璃，但該類高鉛玻璃折射率太高，阿貝數(shù)太低(色散太低)，比重也很大，而且強(qiáng)度低，不能化學(xué)鋼化，不適用于鏡片。GB2196937提出一種改進(jìn)型的防耐輻射玻璃，含有24-46％PbO及CeO2，其比重d＞3.0g/cm2，仍然不適合用于眼鏡。
除γ-射線外，x-射線對(duì)人眼的損傷也是很嚴(yán)重的。尤其是目前大量應(yīng)用的電視機(jī)和電腦的(陰極射線管)熒光屏中泄漏的波長(zhǎng)為0.6A的x-射線，對(duì)人眼的危害極大，不論是家庭中的休閑還是職業(yè)的操作，面對(duì)熒光屏的時(shí)間過長(zhǎng)，所以對(duì)0.6A的x-射線的防護(hù)應(yīng)倍加重視，起碼要佩帶眼鏡，而且眼鏡要對(duì)這類射線有效吸收。目前市售的鏡片基本不含BaO和SrO，或者很少，因而對(duì)0.6A波長(zhǎng)x-射線的吸收很差，USP4312786，USP4812423和特公平4-59265等屬于這種類型。另一類型玻璃是為彩色電視機(jī)CRT視屏而設(shè)計(jì)的，含有高達(dá)15％以上含量BaO和SrO，其0.6A的x-射線的吸收系數(shù)＞28cm-1，但這類玻璃不含PbO，吸收γ-射線能力差，如USP 4311770，USP 4734388和USP 5108960等都屬于這一類型。
關(guān)于防紫外線問題，人眼的晶狀體重要的功能之一是有效吸收紫外線，使其達(dá)不到眼底的視網(wǎng)膜，否則視網(wǎng)膜上的視感細(xì)胞受到嚴(yán)重?fù)p傷，甚至永久性損傷。在日常生活工作中，人們難免受到太陽(yáng)光和人工強(qiáng)光源如高功率放電燈、鹵鎢燈等的照射，這些光源發(fā)射的短波紫外線，特別是波長(zhǎng)小于360nm的紫外線，對(duì)視感細(xì)胞的損傷極大。雖然市場(chǎng)上的鏡片也吸收紫外線，但吸收不夠充分。必須對(duì)360nm波長(zhǎng)以下的紫外線全部吸收，才能有效的保護(hù)眼睛，其科學(xué)依據(jù)是波長(zhǎng)為360nm的紫外線的光學(xué)效應(yīng)和生物化學(xué)效應(yīng)最強(qiáng)，被稱為化學(xué)線，對(duì)視感細(xì)胞損傷最大，因而應(yīng)全部截止。
關(guān)于防視感疲勞問題，強(qiáng)陽(yáng)光和強(qiáng)人工電源照射下造成的眩目感和視感疲勞是由強(qiáng)光引起的。人眼對(duì)黃光的視感度最高，眼睛也最容易疲勞，嚴(yán)重的眩目會(huì)造成類似雪盲癥的暫時(shí)失明。醫(yī)學(xué)研究證明，強(qiáng)烈的黃光會(huì)引起光致視網(wǎng)膜炎，它會(huì)損害人眼視感細(xì)胞中最重要亮視感受器一視錐細(xì)胞。這種亮視感的敏感度峰值波長(zhǎng)為555nm，任何對(duì)555nm波長(zhǎng)的有效選擇性吸收的鏡片都可減輕眩目和視感疲勞。USP 4284686提出一類組成相當(dāng)于光變色玻璃的鏡片，經(jīng)過特殊處理可有效的控制555nm吸收，有防眩效果，但不能防輻射，而且對(duì)400～500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的可見光吸收強(qiáng)烈，彩色失真，不適合正常人佩帶。
關(guān)于提高色彩對(duì)比度問題，隨著辦公自動(dòng)化的發(fā)展以及個(gè)人電腦的普及，在CRT熒光屏長(zhǎng)期工作的人員大幅度增加，不僅他們的眼睛晶狀體受到波長(zhǎng)為0.6A的x-射線微泄露損害，而且視感也受到熒光屏上合成彩色圖像中增強(qiáng)的黃光的刺激，使操作者眼睛加速疲勞。同時(shí)還有另一負(fù)面效應(yīng)，即黃光在圖象中使紅、綠、蘭三種色彩的對(duì)比度下降。眾所周知，玻璃中引入稀土Nd2O3可抑止黃色光的負(fù)面作用，有利于提高色彩對(duì)比度。特公平2-17494提出的組成中引入5-24％的Nd2O3，雖然提高了色彩對(duì)比度，但使可見光的平均透過率下降，反而增加眼睛疲勞。另外，該鏡片不能有效的防輻射。
目前，尚未見到同時(shí)具有防輻射(包括γ-和x-射線)、防紫外線、防視感疲勞并能提高CRT熒光屏色彩對(duì)比度以及能夠進(jìn)行化學(xué)鋼化等多種性能的眼鏡片玻璃的報(bào)導(dǎo)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是其組成范圍為SiO245～55，B2O35～10，Na2O 6～10，K2O 7～10(Na2O+K2O≥13)，PbO 15～25，BaO和/或SrO 4～8，Nd2O31～4.5，CeO21～3，TiO20.5～2，Sb2O30.5～1.5，其他選擇性組分還包括CaO 0～1，ZnO 0～4重量％。
上述組分的玻璃的鉛當(dāng)量＞0.05mm鉛/mm玻璃；波長(zhǎng)0.6A的X-射線吸收系數(shù)＞50cm-1；防紫外線截止波長(zhǎng)＞360nm；CRT熒光屏色彩對(duì)比度高，防視感疲勞。
上述組分的玻璃的折射率ηd＝1.56～1.58，阿貝數(shù)νd＝49～53，比重d＝2.70～2.85g/cm2。
上述組分的玻璃進(jìn)行鋼化。
上述組分的玻璃熔化溫度不超過1380℃。
本發(fā)明的有益效果是提高眼鏡片玻璃的防輻射、防紫外線和防視感疲勞的性能，并能夠進(jìn)行化學(xué)鋼化，提高眼鏡片玻璃的強(qiáng)度，使放射性現(xiàn)場(chǎng)工作人員的防護(hù)裝備更加完善，更好的保護(hù)人的眼睛。
圖中a紅 b綠c蘭下面對(duì)各組分的限定理由以及各組分如何體現(xiàn)本發(fā)明的特點(diǎn)，作詳細(xì)說(shuō)明(1)SiO2作為玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的生成體，如果低于45％，則容易引起析晶；如果高于55％，則提高熔化溫度，本發(fā)明組成范圍為45～55％，可保證熔化溫度不超過1380℃。
(2)B2O3同樣作為玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的生成體，起到降低熔化溫度、提高化學(xué)穩(wěn)定及調(diào)節(jié)粘度的作用，5～10％最適宜，低于5％則效果不明顯，高于10％則增加對(duì)耐火材料的侵蝕。
(3)Na2O和K2O分別為6～10％和7～10％，兩者同時(shí)引入可提高化學(xué)穩(wěn)定性，如果低于下限，則提高熔化溫度，如果高于上限，則降低化學(xué)穩(wěn)定性。Na2O必不可少，是玻璃具有化學(xué)鋼化的能力。本發(fā)明2mm厚鏡片經(jīng)過480℃2小時(shí)的KNO3熔鹽離子交換鋼化處理，抗沖擊強(qiáng)度提高4倍以上。另外，Na2O和K2O含量不低于13％，可以有效降低熔化溫度。
(4)PbO是本發(fā)明玻璃最重要的功能組分，不僅賦予玻璃防γ-和x-射線的功能，而且提高折射率、降低熔化溫度、延長(zhǎng)料性。當(dāng)PbO為15～25％時(shí)，本發(fā)明玻璃具有優(yōu)良的防γ-和x-射線的功能。對(duì)于放射性同位素60Co發(fā)出的γ-射線，其鉛當(dāng)量大于0.05mm鉛/mm玻璃，即2mm厚鏡片，相當(dāng)于0.1mm厚鉛板，對(duì)于處于雜散γ-射線環(huán)境下的人員，應(yīng)該說(shuō)這是相當(dāng)強(qiáng)的防護(hù)措施。如果PbO低于15％，則鉛當(dāng)量不夠；如果PbO高于25％，則色散增大，不利于視力校正。
(5)BaO和/或SrO二者都有很好的吸收0.6A的x-射線的能力，可以互相取代。BaO當(dāng)量是判斷玻璃吸收這一射線的標(biāo)志。
BaO當(dāng)量＝BaO％+2×SrO％+3PbO％當(dāng)BaO和/或SrO含量在4～8％，PbO在15～25％時(shí)，本發(fā)明玻璃對(duì)0.6A的x-射線吸收系數(shù)大于50cm-1，這也是相當(dāng)大的吸收系數(shù)，能過完全有效的防止x-射線。如果其含量小于4，則吸收系數(shù)偏低；如果高于8％，則強(qiáng)烈侵蝕粘土坩堝。
(6)Nd2O3著色Nd3+離子在玻璃中產(chǎn)生二個(gè)特征的585和530nm吸收峰，如

圖1所示。CRT熒光粉發(fā)射的紅、綠、蘭色光的能譜曲現(xiàn)在圖1中簡(jiǎn)要示出，其中紅色主峰為700nm，綠色為540nm，蘭色為450nm。Nd3+離子的585nm吸收峰既強(qiáng)又陡，這一吸收帶非常有效的吸收了紅和綠二發(fā)射色光主波長(zhǎng)之間的黃色光，從而可大大提高紅、綠、蘭散色之間的色彩對(duì)比度。同時(shí)，530nm吸收峰也起到類似的輔助作用。佩帶眼鏡后，感到紅、綠、蘭色彩對(duì)比度提高，眩光減少，視感疲勞緩解。Nd2O3的組成范圍為1～4.5％，低于1％則效果差，高于4.5％則可見光平均透過率下降。Nd3+還使玻璃產(chǎn)生優(yōu)雅的二色性，既日光下呈粉紅色，熒光燈下呈蘭色。
(7)CeO2可有效的吸收紫外線，低于1％則效果差，高于3％則難熔。
(8)TiO2可有效的吸收紫外線，與CeO2聯(lián)合使用使紫外線截上。波長(zhǎng)＞360nm，低于0.5％則無(wú)作用，高于2％則明顯的產(chǎn)生鈰-鈦黃著色作用，雖然觀察不到明顯的黃色，但大大降低Nd3+離子產(chǎn)生的二色性。
(9)Sb2O3澄清劑，0.5～1.5％。
(10)CaO和ZnO為選擇性組分，分別為0～1％和0～4％，可調(diào)整粘度，降低熔化溫度，ZnO還有利于提高防輻射性能。
(11)由于上述的組成范圍的合理性，本發(fā)明玻璃易于熔制，熔化溫度不超過1380℃，澄清溫度不超過1420℃，對(duì)粘土質(zhì)耐火材料侵蝕輕微，適合于坩堝及池爐熔化。
下面就熔制工藝過程進(jìn)行說(shuō)明原材料采用60～120目酸洗石英砂，工業(yè)碳酸鈉、工業(yè)硝酸鉀、工業(yè)紅丹、工業(yè)碳酸鋇、工業(yè)碳酸鍶、工業(yè)碳酸鈣、工業(yè)氧化鋅、化學(xué)純氧化釹、化學(xué)純二氧化鈰、化學(xué)純二氧化鈦、工業(yè)氧化銻。按配方計(jì)算后稱量，在混料機(jī)中混合，熔化在硅鉬棒控溫電爐中進(jìn)行，采用5立升粘土坩堝(燒結(jié)1450℃，2小時(shí))，熔化溫度1380℃ 10小時(shí)，澄清溫度1400℃ 3小時(shí)，降溫5小時(shí)，同時(shí)用鋼玉質(zhì)攪拌器攪拌，1280℃出爐澆注，退火溫度560℃。經(jīng)切割，滾圓制成塊料，再加熱壓制成Φ60mm鏡片毛坯，研磨拋光成平光鏡片。在480℃ KNO3熔鹽中離子交換2小時(shí)，然后用Φ16mm鋼球作自由落體沖擊，破壞高度可達(dá)1.3米以上，提高抗沖擊強(qiáng)度4倍以上，符合安全規(guī)定。
實(shí)例1～6玻璃組成如表1所示。
實(shí)例1～6玻璃的性能如表2所示。
比較例1由于PbO和BaO含量低于本發(fā)明所提出的范圍，所以性能差，鉛當(dāng)量＜0.04。比較例2由于CeO2和TiO2含量低于本發(fā)明所提出的范圍，所以紫外線截止波長(zhǎng)為350nm，不能全安截止有害的紫外線。
本發(fā)明玻璃實(shí)例及比較例的組成如表1所示。表1(重量％)

表2

權(quán)利要求
1.一種防輻射、防紫外線和防視感疲勞的眼鏡片玻璃，組成有SiO2、B2O3、Na2O、K2O、PbO、BaO，其特征是，組成范圍為SiO245～55，B2O35～10，Na2O 6～10，K2O 7～10(Na2O+K2O≥13)，PbO 15～25，BaO和/或SrO 4～8，Nd2O31～4.5，CeO21～3，TiO20.5～2，Sb2O30.5～1.5，其他選擇性組分還包括CaO 0～1，ZnO 0～4重量％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述防輻射、防紫外線和防視感疲勞的眼鏡片玻璃，其特征是，鉛當(dāng)量＞0.05mm鉛/mm玻璃；波長(zhǎng)0.6A的X-射線吸收系數(shù)＞50cm-1；防紫外線截止波長(zhǎng)＞360nm；CRT熒光屏色彩對(duì)比度高，防視感疲勞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述防輻射、防紫外線和防視感疲勞的眼鏡片玻璃，其特征是，折射率ηd＝1.56～1.58，阿貝數(shù)νd＝49～53，比重d＝2.70～2.85g/cm2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述防輻射、防紫外線和防視感疲勞的眼鏡片玻璃，其特征是，玻璃進(jìn)行鋼化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述防輻射、防紫外線和防視感疲勞的眼鏡片玻璃，其特征是，熔化溫度不超過1380℃。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種防輻射、防紫外線和防視感疲勞的眼鏡片玻璃，組成范圍為SiO
文檔編號(hào)C03C3/076GK1425621SQ0215363
公開日2003年6月25日 申請(qǐng)日期2002年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月3日
發(fā)明者楊夢(mèng)桐, 楊杰 申請(qǐng)人:長(zhǎng)島縣光學(xué)材料研究所