DD289444A7

DD289444A7 - LIGHT IMPULSE-RESISTANT PHOTOCHROME VISOR FILTERS

Info

Publication number: DD289444A7
Application number: DD28744186A
Authority: DD
Inventors: Klaus Nitsche; Ruediger Salomon; Angelika Kalauch; Christine Schulze
Original assignee: Carl Zeiss Jena Gmbh,De
Priority date: 1986-02-24
Filing date: 1986-02-24
Publication date: 1991-05-02

Abstract

Die Erfindung betrifft lichtimpulsbestaendige photochrome Blendschutzfilter, die einsetzbar sind, um im sichtbaren Spektralbereich infolge auftretender UV-Strahlung eine Blendschutzwirkung durch Transparenzverringerung zu erreichen. Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines photochromen Systems, das zu optisch wirksamen Blendschutzfiltern, auch groszer Abmessung, verarbeitet werden kann und das zusaetzlich eine hohe Lichtimpulsbestaendigkeit, eine gute mechanische Stabilitaet und die Erhaltung der photochromen Eigenschaften ueber einen langen Zeitraum gewaehrleistet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Traegermaterial zu finden, das die photochrome Reaktion nicht beeintraechtigt, eine chemische Reaktion der photochromen Molekuele verhindert, eine hohe thermische Bestaendigkeit aufweist und dessen Einsatz einfach reproduzierbar ist. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe bei den lichtimpulsbestaendigen photochromen Blendschutzfiltern, basierend auf einer organischen photochromen Substanz, die in ein synthetisches Harz eingebettet wird und als duenne Schicht auf ein Glassubstrat aufgebracht ist, dadurch geloest, dasz die photochrome Substanz * und das synthetische Harz ein Epoxid-Amin-Polyaddukt sind und dasz das Glassubstrat ein Waermeschutzglas ist.The invention relates to light-pulse-resistant photochromic anti-glare filters which can be used to achieve an anti-glare effect by reducing the transparency in the visible spectral range as a result of UV radiation occurring. The aim of the invention is to provide a photochromic system which can be processed to optically effective anti-glare filters, even large dimension, and which additionally ensures a high Lichtimpulsbestaendigkeit, good mechanical stability and the preservation of the photochromic properties over a long period of time. The invention has for its object to find a carrier material that does not affect the photochromic reaction, prevents a chemical reaction of the photochromic molecules, has a high thermal stability and its use is easily reproducible. According to the invention, the object of the photochromic anti-glare filters based on an organic photochromic substance embedded in a synthetic resin and applied as a thin layer on a glass substrate is solved in that the photochromic substance * and the synthetic resin are an epoxy-amine Polyadduct and that the glass substrate is a heat-insulating glass.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Dia Erfindung ist überall dort einsetzbar, wo im sichtbaren Spektralbereich infolge auftretender UV-Strahlungen eine Blendschutzwirkung durch Transparenzverringerung erreicht werden soll und wo dabei gleichzeitig eine hohe Lichtimpulsbeständigkeit der Blendschutzschicht gefordert wird.The invention can be used anywhere where in the visible spectral range as a result of UV radiation occurring an anti-glare effect is to be achieved by reducing the transparency and where at the same time a high light pulse resistance of the anti-glare layer is required.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

In der Patent- und Fachliteratur wurde eine Vielzahl technischer Lösungen zu photochromen Blendschutzfiltern publiziert. Dabei finden die verschiedensten photochromen Substanzen Anwendung, die in unterschiedliche Trägermaterialien eingebettet werden.In the patent and technical literature, a variety of technical solutions to photochromic anti-glare filters has been published. The most diverse photochromic substances are used, which are embedded in different carrier materials.

Am bekanntesten sind dabei photochromatische Gläser auf der Basis von Silberhalogeniden, wie beispielsweise Heliovar-Gläser vom VEB Jenaer Glaswerk. Derartige Gläser besitzen zwar ausreichende Transparenzänderung, Reversibilität und Lichtimpulsbeständigkeit, weisen jedoch ein relativ hohes Gewicht auf. Der wesentlichste Nachteil dieser Gläser liegt jedoch in ihrer, durch das erforderliche Schleifen, Läppen und Polieren, aufwendig und kompliziert werdenden Herstellung, die die Fertigung, vor allem großflächiger Gläser, sehr erschwert.The best known are photochromatic glasses based on silver halides, such as Heliovar glasses from the VEB Jenaer Glaswerk. Although such glasses have sufficient transparency change, reversibility and light pulse resistance, but have a relatively high weight. However, the most significant disadvantage of these glasses lies in their, by the required grinding, lapping and polishing, consuming and complicated expectant production, which makes the production, especially large-scale glasses, very difficult.

Zur Lösung dieser technologischen Probleme wurden Systeme entwickelt, bei denen photochrome Substanzen nicht in Gläser, sondern in Polymermatrizen eingelagert werden. In der DE-OS 2347018 kommen dabei synthetische Kunststoffträger zum Einsatz, die mit einer wirksamen Menge von Spiropyranen getränkt sind. Die Herstellung derartiger photochromer Filter, Linsen oder Siebe erfolgt durch ein Tauchverfahren, bei dem die Moleküle der photochromen Substanz vom synthetischen Harz absorbiert werden. Die Menge des Spiropyrans, die in die Oberfläche des Kunststoffträgers diffundiert, ist eine Funktion der Eintauchzeit. Diese ihrerseits steuert das Ausmaß der erzielten Photofärbung. Für eine optimale Konzentration des photochromen Materials ist mindestens eine 24stündige Immersion erforderlich. Diesem Vorgang folgt eine Trocken- und Härtungsphase. Die Vorgänge dor Einfärbung und der Rückführung der Moleküle aus dem angeregten Zustand zeigen eine gewisse Abhängigkeit ihrer Geschwindigkeit von der Viskosität des Mediums. Die Geschwindigkeit dieser Vorgänge ist in einem weicheren Medium, wie Polyäthylen, größer.To solve these technological problems, systems have been developed in which photochromic substances are stored not in glasses but in polymer matrices. In DE-OS 2347018 thereby synthetic plastic carriers are used, which are impregnated with an effective amount of spiropyran. The preparation of such photochromic filters, lenses or sieves is carried out by a dipping method in which the molecules of the photochromic substance are absorbed by the synthetic resin. The amount of spiropyran that diffuses into the surface of the plastic carrier is a function of the immersion time. This in turn controls the extent of photo-coloring achieved. For an optimal concentration of the photochromic material at least a 24-hour immersion is required. This process is followed by a drying and curing phase. The processes of coloring and the recycling of the molecules from the excited state show a certain dependence of their velocity on the viscosity of the medium. The speed of these processes is greater in a softer medium, such as polyethylene.

Als nachteilig erweist sich bei derartigen Filtern, daß entweder eine gute Lichtimpulsbeständigkeit oder eine schnelle photochrome Reaktion erreicht werden kann. Energiereiche Strahlung kann durch die entstehende Wärme dazu führen, daß die mechanische Stabilität des Filters nicht mehr gewährleistet ist und Deformationen auftreten, wodurch die Schutzwirkung beeintächtigtwitd.A disadvantage of such filters proves that either a good light pulse resistance or a fast photochromic reaction can be achieved. High-energy radiation can lead to the resulting heat that the mechanical stability of the filter is no longer guaranteed and deformations occur, whereby the protective effect beeinwächtigtwitd.

Eine andere Lösung, bei der photochrome Filter auf der Basis n-elektronenreicher kondensierter Anthracene, die in Epoxidharze eingelagert werden, hergestellt werden, ist in der DE-OS 2306019 beschrieben. Dabei werden anhydridgehärtete Harze bevorzugt, da diese weniger leicht vergilben und außerdem widerstandsfähiger gegenüber molekularem Sauerstoff sind. Diese Systeme haben den Nachteil, daß die photochrome Reaktion nur dann gewährleistet bzw. erhalten werden kann, wenn das photochrome Epoxidharzsystem vor dem Einfluß von Atomen und Molekülen aus der Umgebung geschützt wird, da es anderenfalls zu einer Reaktion mit den Triplettmolekülen kommt und die photochrome Wirkung dadurch verlorengeht. Im konkreten Fall wird der Schutz dadurch gewährleistet, daß das System zwischen zwei Glasplatten luftdicht abgeschlossen wird. Dadurch erhöht sich jedoch der technologische Aufwand sowie das Gewicht derartiger Filtersysteme. Weiterhin ist bekannt, daß organische photochromatische Substanzen in Form von Folien herstellbar sind, wobei als Trägermaterial bekannte Polymermatrizen, wie Polystyrol, Polymethylmetacrylat u.a., verwendet werden. Die Herstellung der Filterfolien erfolgt dabei nach bekannter Art und Weise der Einbettung der photochromen Substanz so«»:e durch Anwendung der einfachen Foliengießtechnologie. Diese Filter besitzen jedoch den entscheidenden Nachteil, daß die geforderte Lichtimpulsbeständigkeit und die damit verbundene mechanische Stabilität nicht gewährleistet werden kann.Another solution in which photochromic filters based on n-electron-rich condensed anthracenes, which are incorporated in epoxy resins are prepared, is described in DE-OS 2306019. Anhydride-cured resins are preferred because they are less likely to yellow and more resistant to molecular oxygen. These systems have the disadvantage that the photochromic reaction can only be ensured or maintained if the photochromic epoxy resin system is protected from the influence of atoms and molecules from the environment, since otherwise it will react with the triplet molecules and the photochromic effect thereby lost. In the specific case, the protection is ensured by the system is sealed airtight between two glass plates. However, this increases the technological complexity and the weight of such filter systems. Furthermore, it is known that organic photochromic substances can be produced in the form of films, with polymer matrices known as support material, such as polystyrene, polymethyl methacrylate and the like, being used. The production of the filter films is carried out in a known manner, the embedding of the photochromic substance so "" e using simple Foliengießtechnologie. However, these filters have the significant disadvantage that the required light pulse resistance and the associated mechanical stability can not be guaranteed.

Ziel der Erfindung ist es, ein photochromes System zu schaffen, das zu optisch wirksamen Blendschutzfiltern, auch großer Abmessungen, verarbeitet werden kann und das zusätzlich eine hohe Lichtimpulsbeständigkeit, eine gute mechanische Stabilität und die Erhaltung der photochromen Eigenschaften über einen langen Zeitraum gewährleistet.The aim of the invention is to provide a photochromic system that can be processed to optically effective anti-glare filters, even large dimensions, and in addition ensures high light pulse resistance, good mechanical stability and the preservation of photochromic properties over a long period.

Essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen synthetischen Kunststoff als Trägermaterial für die photochrome Substanz zu finden, der eine chemische Reaktion der photochromen Moleküle wirksam verhindert, der die photochrome Reaktion nicht beeinträchtigt, der eine hohe thermische Beständigkeit aufweist und dessen Herstellung und Verarbeitung einfach reproduzierbar ist. Die Aufgabe wird bei den optisch wirksamen Blendschutzfiltern die auf organischen photochromen Substanzen, die in ein synthetisches Harz eingebettet sind, basieren und in Form dünner Schichten auf ein Glassubstrat aufgebracht werden, dadurch gelöst, daß die photochrome Substanz 1,3 S-Trimethylindolinobenzosplrophenanthro-I^-ZH-Oxazin und das synthetische Harz ein Epoxid-Amin-Polyaddukt sind und daß das Glassubstrat ein Wärmeschutzglas ist. Das Epoxidharz besteht dabei aus der Harzkomponente Diandiglycidylether und der Härterkomponente N.N'-Dibenzylethylendiamin. In Abhängigkeit der gewünschten Transparenz im angeregten Zustand der photochromen Substanz werden 10~³ bis 10~^e Mol 1,3,3-Trimethylindolinobenzospirophenanthro-1,4-2H-Oxazin pro kg Epoxid-Amin-Polyaddukt im Ν,Ν'-Dibenzylethylendiamin gelöst. Durch diese Konzentration werden im sichtbaren Spektralbereich Lichtdurchlässigkeiten bei niedrigen Beleuchtungsstärken von 70 bis 80% und bei hohen Beleuchtungsstärken von 5 bis 15% erreicht. Die auf das Glassubstrat aufgebrachten dünnen Schichten weisen Dicken von 30 bis 500pm auf. Diese Schichtdicken wurden als die optimalen ermittelt, da zu dicke Schichten einezu geringe Lichtdurchlässigkeit im unangeregtan Zustand und zu dünne Schichten eine ungenügende Transparenzverringerung im angeregten Zustand zur Folge haben.The invention has for its object to find a synthetic plastic as a support material for the photochromic substance, which effectively prevents a chemical reaction of the photochromic molecules, which does not affect the photochromic reaction, which has a high thermal resistance and its production and processing is easily reproducible , The object is in the optically active anti-glare filters based on organic photochromic substances embedded in a synthetic resin, and are applied in the form of thin layers on a glass substrate, achieved in that the photochromic substance 1,3 S-Trimethylindolinobenzosplrophenanthro-I ^ -ZH-oxazine and the synthetic resin are an epoxy-amine polyadduct and that the glass substrate is a heat-insulating glass. The epoxy resin consists of the resin component diandiglycidyl ether and the hardener component N, N'-dibenzylethylenediamine. Depending on the desired transparency in the excited state of the photochromic substance 10 ~ ³ to 10 ~ ^e dissolved mole 1,3,3-Trimethylindolinobenzospirophenanthro-1,4-2H-oxazine per kg epoxide-amine addition polymer in Ν, Ν'-dibenzylethylenediamine , This concentration achieves light transmittances in the visible spectral range at low illuminances of 70 to 80% and at high illuminance levels of 5 to 15%. The thin layers applied to the glass substrate have thicknesses of 30 to 500 pm. These layer thicknesses were found to be optimal because too thick layers result in too low light transmission in the non-excited state and too thin layers result in insufficient excited state transparency reduction.

Das Ziel der Erfindung wird dadurch erreicht, daß als Trägermaterial für die organische photochrome Substanz ein Epoxid-Amin-Polyaddukt zum Einsatz kommt. Dieses Epoxidharz verhindert zum ersten eine chemische Reaktion der im Umgebungsmedium befindlichen Atome, Moleküle und Ionen mit den Triplettmolekülen der photochromen Substanz, und verleiht zum anderen den Blendschutzfiltern durch seine thermoplastischen Eigenschaften eine hohe thermische Beständigkeit. Das Wärmeschutzglas, welches der Blendschutzschicht zusätzlich eine gute mechanische Stabilität verleiht, erhöht den Schutzumfang der Blendschutzfilter durch Absorption der Strahlung des IR-Bereiches.The object of the invention is achieved in that a epoxy-amine polyadduct is used as the carrier material for the organic photochromic substance. Firstly, this epoxy resin prevents a chemical reaction of the atoms, molecules and ions in the surrounding medium with the triplet molecules of the photochromic substance, and on the other hand gives the antiglare filters a high thermal stability as a result of its thermoplastic properties. The heat protection glass, which additionally gives the antiglare layer a good mechanical stability, increases the scope of protection of the antiglare filters by absorbing the radiation of the IR range.

embodiment

Die Erfindung wird im folgenden anhand ihrer Fertigung und ihrer wesentlichen Merkmale beschrieben. Der gesamte Prozeß der Herstellung des Gemisches, bestehend aus einer organischen photochromen Substanz und einem thermoplastischen Epoxidharz, erfolgt durch ständiges Rühren unter einer Inertgasatmosphäre. Dabei werden Diandiglycidylether p.a. und N,N'-Dibenzyl9thylendiaminKpo,o8 = 156-157°C, n§° = 1,5652 im Molverhältnis 1:1 umgesetzt. Die Lösung des photochromen Farbstoffes erfolgt vor dem Vermischen der Harz/Härter-Komponenten. In Abhängigkeit der gewünschten Transparenz im angeregten Zustand der photochromen Substanz, der durch elektromagnetische Strahlung im UV-Bereich hervorgerufen wird, werden 10~³ bis 10"⁶ Mol 1,3,3-Trimethylindolinobenzospirophenanthro-1,4-2 H-Oxazin pro kg Epoxid-Amin-Polyaddukt im Härter gelöst. Durch diese Konzentration werden im sichtbaren Spektralbereich Lichtdurchlässigkeiten bei niedrigen Beleuchtungsstärken von 70 bis 80% und bei hohen Beleuchtungsstärken von 5 bis 15% erreicht. Zur Herstellung von Blendschutzfiltern wird das Gemisch aus photochromer Substanz und Epoxidharz unter Anwendung der bekannten Foliengießtechnologie auf das Glassubstrat mit Schichtdicken von 30 bis 500 pm aufgebracht. Diese Schichtdicken wurden als die optimalen ermittelt, da bei zu dicken Schichten die Lichtdurchlässigkeit im unangeregten Zustand und bei zu dünnen Schichten die Transparenzverringerung im angeregten Zustand zu gering sind. Das als Substrat verwendete Wärmeschutzglas, welches der photochromen Schicht eine zusätzliche mechanische Stabilität verleiht, erhöht durch Absorption der IR-Strahlung die Schutzwirkung der Blendschutzfilter. Der Herstellungsprozeß der Blendschutzfilter wird durch eine 72stündige Aushärtungsphase bei einer Temperatur von 80°C abgeschlossen.The invention will be described below with reference to its manufacture and its essential features. The entire process of preparing the mixture consisting of an organic photochromic substance and a thermoplastic epoxy resin is carried out by continuous stirring under an inert gas atmosphere. Here are diandiglycidyl ethers pa and N, N'-Dibenzyl9thylendiaminKpo, o8 = 156-157 ° C, n§ ° = 1.5652 in a molar ratio of 1: 1 reacted. The solution of the photochromic dye is carried out before mixing the resin / hardener components. Depending on the desired transparency in the excited state of the photochromic substance, which is caused by electromagnetic radiation in the UV range, 10 ~ ³ to 10 " ⁶ moles of 1,3,3-trimethylindolinobenzospirophenanthro-1,4-2H-oxazine per kg Epoxide-amine polyadduct dissolved in the curing agent, which achieves light transmittances in the visible spectral range at low illuminances of 70 to 80% and high illuminance levels of 5 to 15% These layer thicknesses were found to be optimal because too thick layers are too light in the unexcited state and too thin for layers, and the reduction in transparency in the excited state is too low used heat protection glass, which s gives the photochromic layer an additional mechanical stability, increases the protective effect of the anti-glare filters by absorbing the IR radiation. The manufacturing process of the anti-glare filters is completed by a 72-hour curing phase at a temperature of 80 ° C.

Das Gemisch aus photochromer Substanz und Epoxidharz ist außer zur Herstellung von Blendschutzfiltern auch als Klebstoff mit Blendschutzwirkung zur Verbindung optischer Bauelemente einsetzbar.The mixture of photochromic substance and epoxy resin can be used except for the production of anti-glare filters as an adhesive with anti-glare effect for connecting optical components.

Die so hergestellte und gehärtete photochrome organische Schicht besitzt die notwendigen Eigenschaften zur Verhinderung einer chemischen Reaktion der im Umgebungsmedium befindlichen Moleküle und Atome mit den Triplettmolekülen der photochromen Substanz und somit zur Erhaltung der photochromen Eigenschaften über einen langen Zeitraum. Des weiteren besitzen diese Schichten, aufgrund des verwendeten thermoplastischen Epoxidharzes, eine hohe Lichtimpulsbeständigkeit. Das Glassubstrat verleiht den Schichten, die sich durch eine ausreichende Transparenzänderung sowie gute Reversibilität und Haftung auszeichnen, speziell bei großen Abmessungen, eine zusätzliche mechanische Stabilität und erhöht durch Verbreiterung des Spektrums der absorbierten Strahlung die Schutzwirkung der Blendschutzfilter.The thus prepared and cured photochromic organic layer has the necessary properties for preventing a chemical reaction of the molecules in the surrounding medium and atoms with the triplet molecules of the photochromic substance and thus to maintain the photochromic properties over a long period of time. Furthermore, due to the thermoplastic epoxy resin used, these layers have high light pulse resistance. The glass substrate gives the layers, which are characterized by a sufficient change in transparency and good reversibility and adhesion, especially in large dimensions, an additional mechanical stability and increases by broadening the spectrum of the absorbed radiation, the protective effect of the anti-glare filters.

Claims

1. Light pulse-resistant photochromic anti-glare filters based on an organic photochromic substance embedded in a synthetic resin and applied in thin layers on a glass substrate, characterized in that the photochromic substance 1,3,3-trimethylindolinobenzospirophenanthro-1,4-2H- Oxazine and the synthetic resin are an epoxy-amine polyadduct and the glass substrate is a heat protection glass.

2. Light pulse resistant photochromic anti-glare filters according to item 1, characterized in that the resin component of Epcxid-amine polyadduct diandiglycidyl ether and the hardener component is N, N'-dibenzylethylenediamine.

3. Light pulse-resistant photochromic anti-glare filters according to item 1 and 2, characterized in that, depending on the desired transparency in the excited state of the photochromic substance, 10 ~ ³ to 10 " ⁵ MoI !, SiS-trimethylindolinobenzospirophenanthro-IA ^ H-oxazine per kg epoxide Amine polyadduct dissolved in Ν, Ν'-dibenzylethylenediamine,

4. Light pulse resistant photochromic anti-glare filters according to item 1 to 3, characterized in that the thickness of the thin layers on the heat protection glass amount to 30 to 500 mm.