DE1165411B - Selbsttragendes Lichtfilter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G 03 c

Nummer;
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 57 b-18/07

W 32683 IX a/57 b
27. Juli 1962
12. März 1964

Die Erfindung betrifft lichtdurchlässige Filterfolien mit phototropen Eigenschaften, und zwar speziell Kunststoff-Folien, deren Lichtdurchlässigkeit eine Funktion der Intensität des die Folie durchdringenden Lichtes ist.

Es ist bekannt, daß gewisse Substanzen phototrope Eigenschaften haben, d. h. bei Lichteinwirkung eine Farbänderung oder eine Änderung der Lichtdurchlässigkeit erleiden. Von der verhältnismäßig großen Zahl phototroper Substanzen zeigten indessen nur wenige die Eigenschaft der Reversibilität in bezug auf die Lichteinstrahlung und die Fähigkeit, je nach der Intensität der auftreffenden Strahlung einen entsprechenden stationären Zustand der Lichtdurchlässigkeit anzunehmen. Soweit bekannt, besitzt keine der Substanzen der letzteren Gruppe sämtliche der folgenden Eigenschaften:

1. Stabilität unter praktischen Bedingungen;

2. die Fähigkeit, rasch und vollständig die anfängliche Farbe wieder anzunehmen, und

3. die Fähigkeit, eine große Zahl von Farbwechseln .durch Bestrahlung zu erleiden und jedesmal wieder vollständig die ursprüngliche Farbe anzunehmen.

Es ist leicht zu erkennen, daß dann, wenn phototrope Substanzen, welche die obengenannten strengen Forderungen erfüllen, in Form von dünnen Scheiben hergestellt werden können, sich eine ganze Reihe praktischer und nützlicher Anwendungen ergeben, wie Lichtfilter oder Lichtschwächer, Sonnengläser, Sonnenfenster, Sonnenbetrachter und Sonnenblenden, für die verschiedensten Zwecke. Solche Scheiben würden die besondere Eigentümlichkeit aufweisen, sich in Farbe und Lichtdurchlässigkeit spontan der jeweiligen Intensität der einfallenden Strahlung anzupassen, und wären doppelt vorteilhaft, indem sie sich von selbst regulieren und dabei von unbegrenzter Lebensdauer sind. Außer für die vorgenannten Anwendungen, bei welchen die Filterwirkung ausgenutzt würde, könnten solche Scheiben auch zur Erzeugung von temporären Positivabzügen von photographischen Negativen benutzt werden. Derartige Abzüge würden eine für die Betrachtung ausreichende Lebensdauer aufweisen, wobei das Material nach Rückbildung der Umfärbungen erneut für den gleichen Zweck verwendet werden könnte.

Gegenstand der Erfindung sind demgemäß dünne Filterscheiben bzw. Filterfolien aus echt phototropen Materialien.

Hierbei handelt es sich um selbsttragende Lichtfilter aus echt phototropen Materialien, die unter Selbsttragendes Lichtfilter

Anmelder:

Herman Block Wagner, Perkasie, Pa.,

Charles Albert Wagner, Baltimore, Md. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Höger, Dr.-Ing. E. Maier und
Dipl.-Ing. W. Stellrecht M. Sc, Patentanwälte,
Stuttgart S, Uhlandstr. 16

Als Erfinder benannt:

Herman Block Wagner, Perkasie, Pa.,

Charles Albert Wagner, Baltimore, Md. (V. St. A.)

praktischen Bedingungen stabil sind, die vollständig ihre ursprüngliche Farbe wiedererlangen können und die wiederholt durch Bestrahlung zum Farbwechsel veranlaßt und anschließend wieder in die Ausgangsfärbung zurückgebracht werden können.

Die phototropen Substanzen sind in für Filter üblicher Weise in einem lichtdurchlässigen polymeren Träger in Film-, Scheiben-, Linsen- oder anderer geeigneter geometrischer Form feinst verteilt.

Es wurden bestimmte chemische Verbindungen ermittelt, welche die für die obenerwähnten Anwendungsarten erforderlichen besonderen Eigenschaften der Stabilität und des Phototropismus aufweisen, sowie Verfahren und Mischungen für ihre praktische Anwendung entwickelt. Es wurde gefunden, daß die Inkorporierung bestimmter Verbindungen von der Art des Quecksilber(II)-bis-dithizonats und des Monodithizon-Quecksilber(II)-chlorids in bestimmte lichtdurchlässige organische Trägermedien, die sich zu Filmen, Scheiben oder Folien verarbeiten lassen, zu Produkten führt, die für die verschiedenen obenerwähnten praktischen Anwendungen geeignet sind. Weiterhin wurde gefunden, daß die Konzentration der phototropen Verbindung in dem zur Herstellung von Filmen, Scheiben oder Folien geeigneten Trägermaterial je nach der vorliegenden Filmdicke, dem angewandten Trägermaterial und dem vorgesehenen Verwendungszweck des Produkts zwischen 0,01 und 10% liegen kann. Das erfindungsgemäße Lichtfilter ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem festen, durchlässigen Thermoplastharz, das frei ist von monomeren Methacrylsäureestern und keine Nitro-,

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Hydroxyl- oder reaktionsfähige Aminogruppen enthält, eine Filtersubstanz der allgemeinen Formel

A₁-S-Hg-S-A₂

dispergiert ist, wobei A₁ eine Gruppe mit der allgemeinen Formel

R₁-N = N-C = N-NH-R₂ beim Aussetzen der Belichtung wieder in der anderen Richtung erfolgt. Außerdem wurde festgestellt, daß die Belichtung und Abschirmung, verbunden mit dem jeweiligen Farbwechsel, beliebig oft wiederholt werden kann, ohne daß eine Änderung der Eigenschaften des Systems festzustellen ist.

Beispiel 2

und A₂ dieselbe Gruppe A₁, ein Halogen, ein aromatischer oder ein aliphatischer Rest ist und R₁ und R₂ gleiche oder verschiedene aromatische Reste bedeuten. In Verbindung mit den erwähnten phototropen Substanzen läßt sich zwar eine ganze Reihe verschiedener Trägermaterialien verwenden, doch hat sich gezeigt, daß nicht alle dafür geeignet sind. Der phototrope Effekt bleibt aus bei Materialien, die bestimmte chemische Gruppierungen, wie etwa Nitrogruppen, Hydroxylgruppen und reaktionsfähige Aminogruppen enthalten. Auch bestimmte Monomere, z.B. monomere Methacrylsäureester, verhindern den Farbwechsel. Nachstehend sind einige der Trägermaterialien aufgezählt, die sich als geeignet erwiesen haben:

1. Polymethacrylsäure-methylester (monomeren-

frei), Polymethacrylsäure-äthylester und PoIymethacrylsäure-butylester.

2. Polystyrol.

3. Acetylcellulose.

4. Celluloseacetat-butyrat.

5. Polyvinylchlorid.

6. Polyvinylacetat.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Diese ist jedoch nicht nur auf diese Beispiele beschränkt.

Beispiel 1

0,5 g QuecksilberCIIJ-bis-dithizonat wurden in einer Mischung aus 20 g Polystyrol, 5 g Dibutylphthalat, 37,5 g Toluol und 37,5 g Xylol aufgelöst. Die so erhaltene rotgefärbte Lpsung wurde auf eine dünne, klare Glasscheibe aufgetragen. Nach dem Verdampfen des Lösungsmittels war die Oberfläche der Glasscheibe mit einem roten Film überzogen. Wurde die so präparierte Scheibe nun dem Sonnenlicht ausgesetzt, so dunkelte die Farbschicht rasch; nach einer Expositionszeit von 1 bis 2 Minuten hatte der klare Film eine blaue Farbe angenommen. Wurde durch diese Scheibe nun die Sonne betrachtet, so konnte deutlich festgestellt werden, daß die Intensität der durchgelassenen Strahlung geringer war als die, welche durch eine unbeschichtete Glasscheibe oder durch eine gleichbeschichtete Scheibe ganz zu Anfang der Expositionszeit hindurchgelassen wurde.

Wurde der dunkler gewordene Film gegen die Sonne abgeschirmt, so ließ sich eine allmähliche Rückkehr der ursprünglichen, besser durchlässigen Rotfärbung beobachten. Die Rückkehr der anfänglichen Rotfärbung war nach 5 Minuten weitgehend und in weniger als einer Stunde vollständig erfolgt. Spektrophotometrische Messungen bestätigten, daß nach der Exposition weniger Licht durchgelassen wird, und zeigten, daß beim Belichten eine Verschiebung der Durchlässigkeitskurve in der einen und ίο Die gleiche Mischung wurde auf eine Trägerscheibe von Acetylcellulose aufgebracht. Aus dieser wurden zwei Kreisscheiben mit ungefähr 38 mm Durchmesser ausgeschnitten. Diese Kreisscheiben wurden in ein Brillengestell eingesetzt, so daß sich eine Sonnen-Schutzbrille ergab mit der bemerkenswerten Eigenschaft, daß die Färbung der Scheiben bei Einwirkung kräftigen Sonnenlichts erheblich dunkler, bei Einwirkung schwächerer Sonnenstrahlung aber nur mäßig dunkler wird. Somit lag also eine sich selbst ein-

ao stellende Sonnenschutzbrille vor, deren Lichtdurchlässigkeit sich spontan verstärkt oder abschwächt, je nachdem, ob derjenige, der sie trägt, schwächerer oder stärkerer Sonnenbestrahlung, diffusem oder direktem Sonnenlicht usw. ausgesetzt ist.

Beispiel 3

Ein ähnliches wie bei Beispiel 1 beschriebenes System wurde mit einer Lampe und einem photographischen Negativ geprüft, wobei das Negativ in Kontakt mit dem rotgefärbten Film war. Nach einer Expositionszeit von 2 bis 5 Minuten bei Einwirkung des Lampenlichts war das positive Bild voll entwickelt. Dieses Bild war deutlich und scharf; die Stellen, an welchen das Negativ dunkel war, erschienen rot, die dort hellen Stellen blau. Wurde der Abzug etwa eine Stunde bei Zimmertemperatur im Dunkeln aufbewahrt, so war das Bild wieder verschwunden, und die Vorrichtung konnte für einen neuen Abzug verwendet werden. Auf diese Weise ist eine temporäre Betrachtung des Positivabzugs irgendeines Negativs möglich, ohne daß dafür das Abzugsmaterial verbraucht wird. Es wurde außerdem beobachtet, daß die Rückbildung der Ausgangsfärbung (vor Erzeugung des positiven Bildes) durch Erwärmen des Abzuges beschleunigt werden kann. Bei ungefähr 82° C erfolgt die Rückbildung der Ausgangsfarbe ζ. B. in weniger als 5 Minuten.

Beispiel 4

0,5 g Quecksilber(II)-bis-dithizonat wurden in einer Schmelze aus 100 g Polystyrol und 30 gDibutylphthalat aufgelöst. Die Schmelze wurde auf eine Glasplatte ausgebracht. Nach dem Abkühlen lag eine feste, rotgefärbte, lichtdurchlässige Scheibe vor, welche die gleichen Farbwechsel beim Belichten und Aussetzen der Belichtung zeigte, wie sie oben für die aus Lösung gewonnene Scheibe beschrieben ist. Dieses Beispiel belegt die Möglichkeit des Verspritzens und Pressens von polymeren Trägermaterialien, die mit derartigen phototropen Substanzen versehen sind, zu Platten oder anders geformten Gegenständen.

Außer den in den obigen Beispielen angeführten speziellen Mischungen und Substanzen wurden noch andere Verbindungen gefunden, welche die gleichen oder ähnliche allgemeine phototrope Eigenschaften aufweisen. Diese Verbindungen gehören den folgenden allgemeinen Gruppen an·

A. Quecksilber-thiocarbazon-Verbindungen der Art

R-N=N-C=N-N-R

Hg S

I ^H

R-N=N-C=N-N-R

wobei die mit R bezeichneten Gruppen gleiche oder verschiedene aliphatische oder aromatische Reste sein können. Einige der Reste R können z. B. Phenyl-, die übrigen Naphthylgruppen sein. B. Quecksilber-thiocarbazon-Verbindungen der Art ao

R-N=N-C=N-N-R

Hg

ί
X

wobei R ein aromatischer Rest und X ein Halogenatom sind.

C. Quecksilber-thiocarbazon-Verbindungen der Art

R-N=N-C=N-N-R

Hg

wobei R ein aromatischer Rest und Y eine aliphatische oder aromatische Gruppe sind.
Aus diesen Gruppen wurden die folgenden speziellen Verbindungen hergestellt und geprüft, wobei sich bei Lichteinwirkung die verzeichneten Farbänderungen ergaben:

Nr.	Verbindung	Farbwechsel bei Lichteinwirkung
1	Quecksilber-bis-dinaphthylthiocarbazon	Purpurrot Blau
2	Quecksilber-bis-di-o-tolylthiocarbazon	Rot Blau
3	Quecksilber-bis-di-m-tolylthiocarbazon	Rot Blau
4	Quecksilber-bis-di-p-tolylthiocarbazon	Rot Blau
5	Quecksilber-bis-di-(biphenyl)-thiocarbazon	Rot Blau
6	Phenyl-quecksilber-diphenylthiocarbazon	Gelb Grün
7	Äthyl-quecksilber-diphenylthiocarbazon	Rot Grün
8	Mono-diphenylthiocarbazon-quecksilberbromid	Rot Blau
9	Mono-diphenylthiocarbazon-quecksilberjodid	Rot Blau
10	Mono-diphenylthiocarbazon-quecksilberfluorid	Purpurrot Blau

Die Halogen-Analoga der oben angeführten Verbindungen 1 bis 5 (Mono-dithizonverbindungen an Stelle der bis-Dithizonate) zeigten die gleichen phototropen Eigenschaften.

Es ist dem Fachmann selbstverständlich, daß in bezug auf die Auswahl der phototropen Verbindungen sowie der Trägermedien, der Arbeitsweise und der Anordnung sehr viele Variationen möglich sind. Diese fallen jedoch alle, auch wenn sie hier nicht ausdrücklich genannt sind, in den Bereich der Erfindung.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Selbsttragendes Lichtfilter, dadurch gekennzeichnet, daß in einem festen, durchlässigen Thermoplastharz, das frei ist von monomeren Methacrylsäureestern und keine Nitro-, Hydroxyl- oder reaktionsfähige Aminogruppen enthält, eine Filtersubstanz der allgemeinen Formel

A₁-S-Hg-S-A₂

dispergiert ist, wobei A₁ eine Gruppe mit der allgemeinen Formel

R₁-N = N-C = N-N-R₂

und A₂ dieselbe Gruppe wie A₁, ein Halogen, ein aromatischer oder ein aliphatischer Rest ist und R₁ und R₂ gleiche oder verschiedene aromatische oder aliphatische Reste bedeuten.

2. Selbsttragendes Lichtfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 0,01 bis 10% der Filtersubstanz in einem Kohlenwasserstoffharz, einem Harz aus synthetischen Estern oder in einem Polymethacrylsäuremethylester, in Poly-

vinylchlorid, Polyvinylacetat, Acetylcellulose und CeUuloseacetat-butyrat bzw. Polystyrol dispergiert ist.

3. Selbsttragendes Lichtfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Quecksilberthiocarbazon enthält.

4. Selbsttragendes Lichtfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Quecksilber-bisdinaphthyl- oder -diphenyl-thiocarbazon enthält.

5. Selbsttragendes Lichtfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Quecksilber-bisdi-o-tolythiocarbazon enthält.

6. Selbsttragendes Lichtfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Quecksilber-bisdi-(biphenyl)-thiocarbazon enthält.

7. Selbsttragendes Lichtfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Phenylquecksilber-diphenyl-thiocarbazon enthält.

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