DE10130489A1 - Kontraststeigernder photochromer Kunststoffgegenstand - Google Patents
Kontraststeigernder photochromer KunststoffgegenstandInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen photochromen Kunststoffgegenstand, der sich gegenüber den im Stand der Technik verfügbaren photochromen Kunststoffgegenständen durch einen permanent gesteigerten Kontrast auszeichnet, d. h. der erfindungsgemäße photochrome Kunststoffgegenstand zeigt in den stationären Zuständen und in jeder Phase sowohl während der Eindunkelung als auch der Aufhellung einen erhöhten Kontrast. Dies wird durch das Einbringen in den Kunststoffgegenstand von mindestens einem photochromen Farbstoff erreicht, dessen längstwelliges Absorptionsmaximum im nicht angeregten Zustand im Bereich von 420 bis 500 nm liegt. Der erfindungsgemäße Kunststoffgegenstand kann insbesondere als photochromes Brillenglas, vorzugsweise für Sportbrillen, verwendet werden.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen photochromen Kunststoffgegenstand, der
sich gegenüber den im Stand der Technik verfügbaren photochromen
Kunststoffgegenständen durch einen permanent gesteigerten Kontrast auszeich
net, d. h. der erfindungsgemäße photochrome Kunststoffgegenstand zeigt in den
stationären Zuständen und in jeder Phase sowohl während der Eindunkelung als
auch der Aufhellung einen erhöhten Kontrast. Dies wird durch das Einbringen in
den Kunststoffgegenstand von mindestens einem photochromen Farbstoff er
reicht, dessen längstwelliges Absorptionsmaximum im nicht angeregten Zustand
im Bereich von 420 bis 500 nm liegt. Der erfindungsgemäße Kunststoffgegen
stand kann insbesondere als photochromes Brillenglas, vorzugsweise für Sport
brillen, verwendet werden.
Photochrome Kunststoffprodukte, insbesondere Brillengläser, sind seit den 80er
Jahren auf dem Markt. Die ersten Gläser, die größere Verbreitung fanden, z. B.
Rodenstock Perfalit Colormatic (seit 1986) oder das von Transitions Optical Inc.
(seit 1990) eingefärbte, von mehreren Glasherstellern angebotene Transitions
Glas, enthielten Spirooxazine als photochrome Farbstoffe, welche in blauen
Farbtönen eindunkelten. Spätere Produkte, wie das "graue" Transitions Plus-Glas
(seit 1992), oder die braunen Gläser Transitions Eurobraun und Hoya Sunbrown
(seit 1994) oder das Rodenstock-Glas Perfalit ColorMatic neu (seit 1995) enthiel
ten Pyrane neben Spirooxazinen und/oder Fulgiden. Die derzeitig im Handel
erhältlichen Produkte, wie das Glas Transitions III, verwenden bevorzugt Pyrane,
speziell Naphthopyrane und von diesen abgeleitete größere Ringsysteme. Die
Transitions III Produkte mit dem Brechungsindex 1,56 finden ihre Grundlage dabei
in US 5,753,146.
Vielen derzeit im Stand der Technik verfügbaren photochromen Gläsern ist ge
meinsam, dass sie aufgrund der beleuchtungsabhängigen Eindunkelung der
photochromen Farbstoffe keinen zufriedenstellenden Kontrast zeigen. Zwar sind
kontraststeigernde Kunststoffgläser, d. h. Kunststoffgläser mit gesteigertem Kon
trast, seit langem bekannt, jedoch bislang kaum auf dem Gebiet der photo
chromen Gläser. In DE 100 26 717.3 2 wird ein photochromer Kunststoffgegen
stand beschrieben, der ein transparentes Kunststoffmaterial und darin eingebracht
mindestens einen photochromen Farbstoff umfasst, wobei der photochrome
Kunststoffgegenstand weiter mindestens ein den Kontrast steigerndes Mittel auf
weist. Das den Kontrast steigernde Mittel kann dabei ein Farbstoff, ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus organischen Farbstoffen und Pigmenten, oder als
eine reflektierende Beschichtung oder als eine absorbierende Beschichtung aus
gebildet oder eine Kombination von zwei oder mehreren davon sein. In dem Fall
eines entsprechenden Farbstoffs als kontraststeigerndes Mittel erfordert die
Bereitstellung eines solchen photochromen Kunststoffgegenstands mit
gesteigertem Kontrast einen erhöhten Produktionsaufwand. Vorzugsweise wird
die zusätzliche Einfärbung mit einem den Kontrast steigernden Farbstoff der
gestalt ausgeführt, dass nachträglich, vorzugsweise nur auf der Rückseite, d. h.
der lichtabgewandten Seite des bereits mit einem photochromen Farbstoff verse
henen Kunststoffgegenstands, wie z. B. einer Linse, der den Kontrast steigernde
Farbstoff über Diffusion oder durch Anordnen einer entsprechenden Lackschicht
davon eingebracht wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen photo
chromen Kunststoffgegenstand bereitzustellen, der sich durch einen permanent
gesteigerten Kontrast auszeichnen soll, d. h. der photochrome Kunststoffgegen
stand soll in den stationären Zuständen und in jeder Phase sowohl während der
Eindunkelung als auch der Aufhellung einen erhöhten bzw. gesteigerten Kontrast
liefern, wobei zu dessen Herstellung keine komplexen bzw. zusätzlichen Ver
fahrensschritte notwendig sein sollen. Der erfindungsgemäße Kunststoffgegen
stand soll sich dabei insbesondere als photochromes Brillenglas, beispielsweise
für Sportbrillen, eignen.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Aus
führungsformen gelöst.
Insbesondere wird ein photochromer Kunststoffgegenstand bereitgestellt, der ein
transparentes Kunststoffmaterial und darin eingebracht mindestens einen photo
chromen Farbstoff, dessen längstwelliges Absorptionsmaximum im nicht an
geregten Zustand im Bereich von 420 bis 500 nm, vorzugsweise 440 bis 470 nm,
liegt, umfasst, wobei der photochrome Kunststoffgegenstand im aufgehellten
Zustand des mindestens einen photochromen Farbstoffs eine mittlere Transmis
sion im Bereich des sichtbaren Lichts von 380 nm bis 500 nm von mindestens 5%
bis höchstens 30% zeigt. Mit anderen Worten, der erfindungsgemäße photo
chrome Kunststoffgegenstand zeigt im aufgehellten Zustand des mindestens
einen photochromen Farbstoffs eine Reduktion der mittleren Transmission im
Bereich des sichtbaren Lichts von 380 nm bis 500 nm um mindestens 70%.
Vorzugsweise zeigt der photochrome Kunststoffgegenstand im aufgehellten Zu
stand des mindestens einen photochromen Farbstoffs eine mittlere Transmission
im Bereich des sichtbaren Lichts von 380 nm bis 500 nm von höchstens 20%,
mehr bevorzugt von höchstens 10%.
Der erfindungsgemäße photochrome Kunststoffgegenstand zeichnet sich durch
einen permanent erhöhten bzw. gesteigerten Kontrast aus, so daß sich sowohl in
den stationären Zuständen als auch während der durch den photochromen
Farbstoff hervorgerufenen Eindunkelungs- sowie der Aufhellungsphase des pho
tochromen Kunststoffgegenstands ein erhöhter Kontrast einstellt. Dies wird durch
das erfindungsgemäße Einbringen von mindestens einem photochromen
Farbstoff erreicht, der ein längstwelliges Absorptionsmaximum im nicht an
geregten Zustand im Bereich des sichtbaren Lichts von 420 nm bis 500 nm auf
weist. Dadurch werden die kurzwelligen, blauen Anteile des einfallenden Lichts im
wesentlichen herausgefiltert. Aufgrund der Tatsache, dass der Kontrast zwischen
zwei Objekten als das Verhältnis von der Differenz zur Summe von zwei Leucht
dichten LI und LII definiert ist und die Leuchtdichte von blauem Streulicht ver
nachlässigbar gering ist, ist ein Kontrastgewinn eigentlich nicht objektiv meßbar.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird jedoch unter Kontraststeigerung die
subjektive Empfindung verstanden, wie in DOZ (Deutsche Optikerzeitung), 12/90,
Seite 43 ff., beschrieben.
In dem erfindungsgemäßen photochromen Kunststoffgegenstand werden die
kurzwelligen, blauen Anteile des einfallenden Lichts nicht vollständig herausgefil
tert, da sonst eine unerwünschte Farbverfälschung, d. h. eine Verfälschung des
farbtreuen Sehens hervorgerufen werden würde. Der photochrome
Kunststoffgegenstand weist im aufgehellten Zustand des mindestens einen pho
tochromen Farbstoffs daher eine mittlere Transmission im Bereich des sichtbaren
Lichts von 380 nm bis 500 nm von mindestens 5% auf. Ein Restlicht in diesem
Spektralbereich ist erforderlich, um ein weitgehend farbtreues Sehen zu erreichen.
Dies kann im wesentlichen durch die Einstellung der Konzentration des er
findungsgemäß verwendeten photochromen Farbstoffs, der ein längstwelliges Ab
sorptionsmaximum im nicht angeregten Zustand im Bereich des sichtbaren Lichts
von 420 nm bis 500 nm aufweist, erreicht werden.
Der erfindungsgemäße photochrome Kunststoffgegenstand eignet sich insbeson
dere als photochromes Brillenglas, beispielsweise für Sportbrillen wie z. B. Skibril
len. Darüberhinaus kann der erfindungsgemäße photochrome Kunststoffgegen
stand selbstverständlich auch für Brillengläser aller Art, wie Motorradbrillen und
Schutzbrillen, oder für Schutzhelmvisiere, Schutzblenden, Fenster, Abdeckungen,
Dächer und dergleichen verwendet werden.
Als transparentes Kunststoffmaterial, das insbesondere als Träger bzw. Matrix für
den bzw. die einzusetzenden photochromen Farbstoff(e) dient, enthält der er
findungsgemäße Kunststoffgegenstand ein oder mehrere Kunststoffmaterialien.
Die verwendbaren Kunststoffmaterialien können die im Stand der Technik übli
cherweise, insbesondere für ophthalmische Zwecke verwendbaren Kunststoffe
sein. Beispielsweise kann das Kunststoffmaterial aus Poly(C1-C12-
alkyl)methacrylaten, Polyoxyalkylenmethacrylaten, Polyalkoxyphenolmethacry
laten, Celluloseacetat, Cellulosetriacetat, Celluloseacetatpropionat, Celluloseace
tatbutyrat, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid,
Polycarbonaten, Polyestern, Polyurethanen, Polyethylenterephthalat, Polystyrol,
Poly-α-methyl-styrol, Polyvinylbutyral, Copoly(styrol-methylmethacrylat), Co
poly(styrolacrylnitril) und Polymeren aus Bestandteilen der Gruppe, bestehend aus
Polyol(allylcarbonat)monomeren, polyfunktionalen Acrylat-, Methacrylat- oder Di
ethylenglykoldimethacrylatmonomeren, ethoxylierten Bisphenol-A-dimethacrylat
monomeren, Diisopropenylbenzolmonomeren, Ethylenglykolbismethacrylatmono
meren, Poly(ethylenglykol)bismethacrylatmonomeren, ethoxylierten Phenolmeth
acrylatmonomeren, alkoxylierten Polyalkoholacrylatmonomeren und Diallyliden
pentaerythritmonomeren oder Gemischen davon, ausgewählt sein.
Insbesondere kann das Kunststoffmaterial ein festes, transparentes Homo- oder
Copolymer sein, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Poly(methyl
methacrylat), Poly(ethylenglykolbismethacrylat), poly(ethoxyliertem Bisphenol-A
dimethacrylat), thermoplastischem Polycarbonat, Polyvinylacetat, Polyvinylbutyral,
Polyurethan oder ein Polymer, ausgewählt aus den Bestandteilen der Gruppe,
bestehend aus Diethylenglykolbis(allylcarbonat)monomeren, Diethylenglykoldi
methacrylatmonomeren, ethoxylierten Phenolmethacrylatmonomeren, ethoxylier
ten Diisopropenylbenzolmonomeren und ethoxylierten Trimethylolpropantriacry
latmonomeren.
Der erfindungsgemäße photochrome Kunststoffgegenstand kann ferner eine oder
mehrere die Kratzfestigkeit verbessernde Hartschichten aufweisen. Darüber
hinaus können auch auf der dem Licht zugewandten Seite des Kunststoffgegen
stands ein oder mehrere herkömmliche Entspiegelungsschichten vorgesehen
sein.
Der erfindungsgemäße photochrome Kunststoffgegenstand kann mittels ver
schiedener Vorgehensweisen hergestellt werden. Prinzipiell können photochrome
Kunststoffgläser auf drei unterschiedlichen Wegen hergestellt werden. Zum einen
können die photochromen Farbstoffe homogen in der Masse des Kunststoffglases
verteilt werden. Dabei kann der mindestens eine photochrome Farbstoff dem
gewählten Kunststoffmaterial bereits bei der Herstellung des Kunststoffgegen
stands zugegeben werden. Beispielsweise umfasst ein solches Massefär
bungsverfahren das Auflösen oder Dispergieren der mindestens einen ent
sprechenden photochromen Verbindung in einem Kunststoffmaterial, z. B. durch
die Zugabe der Verbindung zu einem monomeren Material, bevor die Polymerisa
tion erfolgt. Alternativ kann der erfindungsgemäß verwendete photochrome
Farbstoff (meist nur konvexseitig) in die Oberfläche des Kunststoffglases unter
Anwendung von Wärme durch Diffusion in einem Färbebad in das Kunststoffma
terial eingebracht werden. Für die Herstellung von diffusionsgefärbten Gläsern
sind neben der Farbstoffkonzentration auch die speziell verwendete Kunststoff
matrix, die Diffusionsgeschwindigkeit und die Eindringtiefe der Farbstoffe darin
entscheidend. Des weiteren sind Färbezeit, Färbetemperatur und die Polymerisa
tionsbedingungen des Kunststoffglases von Bedeutung. Ferner kann das Aufbrin
gen des erfindungsgemäß verwendeten photochromen Farbstoffs und damit des
photochromen und gleichzeitig den Kontrast steigernden Effekts auch in Form
einer separaten Lackschicht auf das Kunststoffmaterial erfolgen.
Die Bereitstellung eines photochromen Kunststoffgegenstand, der sich durch
einen permanent gesteigerten Kontrast auszeichnet, wird unabhängig davon,
welches der vorgenannten Verfahren durchgeführt wird, durch die erfindungs
gemäße spezifische Verwendung von mindestens einem photochromen Farbstoff,
der im nicht angeregten Zustand bereits den Kontrast steigernde Absorptionsei
genschaften aufweist, in überaus vorteilhafter Weise kostengünstig vereinfacht,
d. h. es sind insbesondere keine zusätzlichen Arbeitsvorgänge bzw. Ver
fahrensschritte hierfür erforderlich.
Im Rahmen der Herstellung eines photochromen Kunststoffgegenstand mit per
manent gesteigertem Kontrast bietet die erfindungsgemäße Verwendung von
mindestens einem photochromen Farbstoff, dessen längstwelliges Absorp
tionsmaximum im nicht angeregten Zustand im Bereich von 420 bis 500 nm liegt,
ferner den Vorteil, dass bei Kunststoffgegenständen, die nicht, wie z. B. eine
opthalmische Linse, eine bestimmte dem Licht zugewandte Seite aufweisen, im
wesentlichen keine Verminderung des photochromen Effekts bzw. der photo
chromen Einfärbung auftritt, wie sie bei Verwendung eines den Kontrast
steigernden Farbstoffs in Kombination mit einem photochromen Farbstoff, wie in
DE 200 26 717.3 vorgesehen, hervorgerufen werden kann. Insofern der erfin
dungsgemäß verwendete photochrome Farbstoff im nicht angeregten Zustand
seine längstwellige Absorption im Bereich von 420 bis 500 nm aufweist, in
welchem auch das Sonnenlicht (auf der Erdoberfläche) eine deutlich höhere In
tensität als im UV-Bereich aufweist, sind im Vergleich zu photochromen Gegen
ständen, in denen herkömmliche photochrome Farbstoffe eingebracht sind, we
sentlich intensivere Eindunkelungen erzielbar. Für den Fall, dass dies nicht erfor
derlich ist, kann dann der Materialeinsatz deutlich reduziert werden. Wenn der
erfindungsgemäß verwendete photochrome Farbstoff zudem die Charakteristik
aufweist, dass die durch Licht angeregte Form im Bereich der längstwelligen Ab
sorption eine intensivere Absorption aufweist als die nicht angeregte Form, wird
bei Sonnenlichteinstrahlung eine noch stärkere Steigerung des Kontrasts als im
Schatten erreicht, was beispielsweise bei sehr intensiver Sonneneinstrahlung, wie
z. B. im Hochgebirge bzw. am Meer überaus günstig ist.
Die für die vorliegende Erfindung verwendbaren photochromen Verbindungen
unterliegen keiner spezifischen Beschränkung, sofern deren längstwelliges Ab
sorptionsmaximum im nicht angeregten Zustand im Bereich von 420 bis 500 nm
liegt. Vorzugsweise können sie aus der Klasse höherer, von Benzopyranen abge
leiteten annellierten Ringsystemen, deren längstwelliges Absorptionsmaximum im
nicht angeregten Zustand im Bereich von 420 bis 500 nm liegt, beispielsweise
Naphthopyranen, insbesondere [2H]-Naphtho(1,2-b)-pyranen oder [3H]-
Naphtho(2,1-b)-pyranen, oder Fluorenopyranen, insbesondere Spirofluoreno
pyranen, die vorzugsweise bathochrom wirksame Substituenten, wie z. B. unsub
stituierte oder mit C1-C6-Alkylresten oder Arylresten substituierte Aminogruppen,
oder weitere annellierte ali- oder heterocyclische Ringe aufweisen, ausgewählt
werden.
Claims (2)
1. Photochromer Kunststoffgegenstand, der ein transparentes Kunststoffmate
rial und darin eingebracht mindestens einen photochromen Farbstoff, des
sen längstwelliges Absorptionsmaximum im nicht angeregten Zustand im
Bereich von 420 bis 500 nm liegt, umfasst, wobei der photochrome
Kunststoffgegenstand im aufgehellten Zustand des mindestens einen pho
tochromen Farbstoffs eine mittlere Transmission im Bereich des sichtbaren
Lichts von 380 nm bis 500 nm von mindestens 5% bis höchstens 30%
zeigt.
2. Photochromer Kunststoffgegenstand nach Anspruch 1, wobei der photo
chrome Kunststoffgegenstand im aufgehellten Zustand des mindestens
einen photochromen Farbstoffs eine mittlere Transmission im Bereich des
sichtbaren Lichts von 380 nm bis 500 nm bis höchstens 20%, vorzug
sweise höchstens 10% zeigt.
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-
2001
- 2001-06-25 DE DE10130489A patent/DE10130489B4/de not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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8127 | New person/name/address of the applicant |
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