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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von optischen
Körpern aus Glas, die mit im sichtbaren Gebiet durchlässigen, ultraviolettes Licht
jedoch absorbierenden, organischen Stoffen beschichtet sind.
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Optische Körper aus Glas können bekanntlich mit UV-absorbierenden
Schichten aus Silizium versehen werden. Ihre Absorptionskurve verläuft jedoch nicht
sehr steil, so daß man bei einer gewünschten starken Absorption im UV-Bereich eine
gewisse Gelbfärbung des Filters in Kauf nehmen muß.
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Es ist bekannt, ein Absorptionslichtfilter mit steilem Anstieg der
spektralen Durchlässigkeitskurve zu erzeugen, indem man wenige hundertstel Millimeter
dicke Schichten aus von ihren metallischen Resten befreiten, nicht oxidischen Kadmium-
oder Zinkehalkogeniden im Hochvakuum aufdampft.
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Ferner ist es bekannt, daß aufgedampfte Filterschichten aus Cer (oder
einer Cerverbindung) in Kombination mit wenigstens einem weiteren metallischen Element,
das frei oder als Oxid gebunden vorliegen kann, bei guter Durchlässigkeit im Sichtbaren
eine gute UV-Undurchlässigkeit aufweisen, die bei 3500
eine Durchlässigkeit
von höchstens 30 0/0, bei 4000 von mindestens 90 % beträgt. Eine solche
Steilheit der Absorptionskurve wird durch Glasfilter nur mittels großer Glasschichtdicken
erreicht. Dennoch ist diese Steilheit nicht befriedigend.
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Auf dem Gebiet der transparenten Kunststoffe, die zur Herstellung
von optischen Körpern Verwendung finden können, ist ein Zusatz von UV-Absorbern
häufig schon aus Gründen der Stabilisierung des Kunststoffes gegen die abbauende
Wirkung von Wärme, UV-Licht und Sauerstoff nötig. Im allgemeinen absorbieren Kunststoffe
bis weiter in das UV-Gebiet hinein als Gläser. Während bei den Aufdampfschichten
die Auswahl der UV-Absorber hinsichtlich der Lage des Absorptionsgebietes begrenzt
ist und insbesondere die gewünschte Steilheit der Absorptionskanten nicht erreicht
wird, eröffnen sich weite und bessere Möglichkeiten bei Verwendung von organischen
UV-Absorbern, die beispielsweise zur Klasse der Salicylate, Benzophenone und Benztriazole
gehören. Besonders letzte zeichnen sich durch sehr steile Absorptionskanten gerade
in dem interessanten Gebiet zwischen dem Sichtbaren und dem Ultravioletten aus und
sind sehr lichtecht. All diese Verbindungen sind jedoch auf Glas naturgemäß
nicht durch Aufdampfen zu fixieren.
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Es ist weiter bekannt, in optische Körper aus Kunststoffen, beispielsweise
Flugzeugfenster, solche UV-Absorber einzubauen oder sie auf der Oberfläche mittels
Lacken zu fixieren. Weiter ist es bekannt, optische Kitte für Glas mit UV-Absorbern
zu versetzen.
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Bisher ungelöst ist das Problem, die ausgezeichneten Eigenschaften
der organischen UV-Absorber, insbesondere die steilen Absorptionskanten der Benztriazole,
für optische Körper aus Glas auszunutzen. Besonders gilt das für das optisch einwandfreie
Aufbringen dieser UV-Absorber direkt auf die Oberflächen optischer Körper.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen
von optischen Körpern aus Glas, die mit optisch einwandfreien, harten und gegen
Wasser und Lösungsmittel beständigen, im sichtbaren Gebiet durchlässigen, ultraviolettes
Licht jedoch absorbierenden organischen Stoffen beschichtet sind, insbesondere mit
solchen, die eine sehr steile Absorptionskante im Grenzgebiet zwischen dem sichtbaren
und dem ultravioletten Gebiet aufweisen, beispielsweis e- 2-(2-Hydroxy-5-methyl-phenyl)-benztriazol.
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Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die ultraviolettes Licht absorbierende
Substanz in einem zu einem optisch einwandfreien Duroplast aushärtbaren Monomeren
gelöst, auf die Glasoberfläche aufgebracht und dort durch Polymerisation des Monomeren
fixiert wird.
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Das Verfahren kann derart durchgeführt werden daß die auf die Glasoberfläche
aufgebrachte Lösung des ultraviolettes Licht absorbierenden Stoffes mit einer silikonisierten,
optisch einwandfreien Gegenform aus Glas bedeckt und polymerisiert und anschließend
die Gegenform abgelöst wird.
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Ferner können die Flächen der optischen Körper aus Glas vor dem Aufpolymerisieren
feingeschliffen und gegebenenfalls poliert werden.
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Die besonders vorteilhafte Variante der Erfindung besteht darin, daß
man von geschliffenem Glas ausgeht und die sehr teuere und zeitraubende Polierarbeit
spart, indem man die Rauhtiefen des geschliffenen Glases zupolymerisiert und einen
transparenten Körper erhält. Überdies erzielt man so eine ausgezeichnete Haftung
des DuropIasts auf der Glasoberfläche. Es ist dabei lediglich zu beachten, daß Glas
und auspolymerisierter Kunststoff den gleichen Brechungsquotienten haben. Das kann
durch Auswahl des erforderlichen Glases, des Kunststoffes oder durch Copolymerisation
mit Monomeren von anderem Brechungsindex geschehen. In gleicher Weise kann man mit
spanabhebend behandelten optischen Körpern aus Kunststoff verfahren. Ebenso gut
arbeitet das Verfahren mit von vornherein glatten Kunststoffflächen.
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Ein weiterer Vorteil besteht im folgenden: Man hat im Rahmen dieser
Erfindung jetzt die Möglichkeit der Variation der Lage des Absorptionsgebietes und
der Steilheit der Absorptionskanten, indem man beliebige UV-Absorber einbaut und
deren Konzentration und die Schichtdicke des Polymerisates variiert. Voraussetzung
ist lediglich, daß der UV-Absorber gelöst und bei den Polymerisationsbedingungen
nicht zerstört wird und daß er hinreichend lichtecht ist.
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Eine in vielen Fällen optimale Kombination, welche die obige Bedingung
erfüllt, besteht aus Diäthylenglykoldiallylcarbonat (mit 3 bis 40/0 Diisopropylperoxidicarbonat
als Katalysator) und 2-(2'-Hydroxy-5-methylphenyl)-benztriazol, das sich bis zu
10/, darin löst und um 400 m&t außerordentlich steile Absorptionskanten
aufweist.
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Unter anderem eignen sich ebenfalls: 2-Hydroxy-4-methoxibenzophenon,
2,4-Dihydroxybenzophenon, substituiertes Acrylnitril.
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Diese UV-Absorber enthaltenden Polymerisate können im Rahmen dieser
Erfindung auf jeden beliebigen optischen Körper aufgebracht werden.
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Beispiele 1. Zwischen zwei planparallelen Glasplatten, die
durch einen 4 mm dicken, elastischen Silikonkautschukring getrennt sind und durch
eine Klammer gegeneinandergedrückt werden, wird eine Mischung aus Diäthylenglykoldiallylcarbonat
mit 40/, Diisopropylperoxidicarbonat, der a) 0,00/(" b) 0,0380/0, c) 0,20/0,
d) 1,00/0 2-(2'-Hydroxy-5-methylphenyl)-benztriazol zugesetzt sind, gegeben
und im Trockenschrank nach einem vierstündigen Temperaturprogramm, dessen höchste
Temperatur 95C beträgt,
polymerisiert. Bei den so erhaltenen
3,7 mm dicken Platten wird der Reintransmissionsgrad bestimmt. Die Abhängigkeit
der Kurvenlage von der UV-Absorberkonzentration ist in den Darstellungen der F i
g. 1 bis 4 zu sehen, und zwar F i g. 1 ohne UV-Absorber, F i
g. 2 mit 0,038 0/0 UV-Absorber, F i g. 3 mit 0,20/0 UV-Absorber,
F i g. 4 mit 1,0 0/0 UV-Absorber.
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2. Auf ein planparalleles, beiseitig poliertes Glasstück von
8,3 mm Dicke wird ein Tropfen Diäthylenglykoldiallylcarbonat mit 411/0 Diisopropylperoxidicarbonat
mit 1,0"/, 2-(2'-Hydroxy-5-methylphenyl)-benztriazol gegeben und eine silikonisierte
Glasplatte als Gegenform aufgelegt. Diese Anordnung wird gewendet und mit der Gegenseite
genauso verfahren. Im Trockenschrank wird polymerisiert wie unter 1. Die
Gegenformen werden abgelöst. Auf dem polierten Glasstück sitzt beiseitig eine ultraviolett
absorbierende Schicht von 1 bis 2 #t Dicke. Der Reintransmissionsgrad vor
und nach der Behandlung ist aus den Kurven der F i g. 5 und 6 zu ersehen,
und zwar F i g. 5 ohne Absorber, F i g. 6 mit UV-Absorber.
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3. Es wird wie unter 2. verfahren, jedoch mit dem Unterschied,
daß ein Glasstück vor) 9,0 mm Dicke beidseitig nicht poliert, sondern mit
600er Schmirgel geschliffen ist. Glas und Kunststoff entsprechen sich ungefähr im
Brechungsindex.
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Es werden aufgebracht: a) Diäthylenglykoldiallylcarbonat mit 40/,
Diisopropylperoxidicarbonat, b) Diäthylenglykoldiallylearbonat mit 40/, Diisopropylperoxidicarbonat
und 1,0 0/, 2-(2'-Hydroxy-5-methylphenyl)-benztriazol. Nach dem Ablösen der
Gegenformen von dem Glasstück erhält man transparente Platten. Die Dicke der Kunststoffschicht
beträgt 1 bis 2 #L.
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Aus den F i g. 7 und 8 ist ersichtlich, wie sich die
Absorptionskante deutlich zum sichtbaren Gebiet hin verschoben hat. Hierbei zeigt
F i g. 7 die Absorptionskante ohne Absorber und F i g. 8 mit Absorber.