DE1911036C - Transparentes Augenlichtschutzmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein transparentes Augenlichtschutzmaterial zum Schütze der Augen gegenüber elektromagnetischer Strahlung des infraroten, sichtbaren sowie ultravioletten Bereichs des Spektrums sowohl in geschlossenen Räumen als auch im Freien durch Abschwächung des sichtbaren und praktisch vollständige Unterdrückung des ultravioletten und infraroten Strahlungsanteils, bestehend aus einem transparenten Schichtträger, einem auf mindestens einer Seite desselben aufgebrachten, aus einer zwischen zwei transparenten Schichten angeordneten Metall-, insbesondere Gold- oder Kupferfolie bestehenden optischen Filterelement, sowie gegebenenfalls Schulzdeckschichten.

Es ist bekannt, daß ultraviolette Strahlen sowie infrarote oder Hitzcstrahlen auf das Auge einen schädlichen Einfluß ausüben und daß nur Lichtstrahlen des mittleren Bereichs des Spektrums mit einer Wellenlänge von etwa 400 bis 700 ΐημ dem menschlichen Auge nicht schaden. Es wurden daher bereits zahlreiche Versuche unternommen, das Auge, insbesondere mit Hilfe von Sonnenschutzgläsern und entsprechend präparierten Fenstergläsern, gegen die schädliche Strahlenwirkung zu schützen.

So wird z. B. in üblichen bekannten Sonnenschutzbrillen versucht, das Auge gegen die schädlichen Strahlen des Sonnenlichtes in der Weise zu schützen. daP. dem Glas oder der zur Herstellung des Brillenglases üblicherweise verwendeten Kunststoffmasse bestimmte Farbstoffe einverleibt werden. Derartige handelsübliche Sonnenbrillengläser und Sonnenschutzfenstergläser haben jedoch in der Regel den Nachteil, daß sie unter Abschwächung des sichtbaren Teils des Spektrums der Sonnenstrahlung einen übermäßig großen Anteil der ultavioletten und/oder infraroten Strahlung hindurchlassen. So neigen z. B. sogenannte Kunststoffarbstoffe in der Regel zu einer erhöhten Durchlässigkeit für Strahlung im infraroten Bereich des Spektrums. Bei Verwendung derartige Farbstoffe enthaltender Sonnenschutzgläser paßt sich daher das Auge der Abschwächung des Lichts im sichtbaren Bereich des Spektrums durch eine Erweiterung der Pupille an und wird dadurch in erhöhtem Maße durch die in Form von infraroter und ultravioletter Strahlung einfallende Lichtenergie geschädigt. L^;s sind auch bereits Glaszusätze bekannt, die infrarote und ultraviolette Strahlung in wirksamer Weise zu unterdrücken vermögen. Derartige Zusatzstoffe haben jedoch den Nachteil, daß sie in der Regel sehr teuer sind, was ihre Verwendung zur Herstellung billiger Sonnenschutzgläscr unterbindet.

Bekannt sind ferner von lichtabsorbicrenden Stoffen freie, lediglich aus transparenten Schichten aufgebaute Augcnschutzvorrichtungen, wie sie z. B. in der schweizerischen Patentschrift 297 181 beschrieben werden, deren Lichtschutzwirkung darauf beruht, daß auf einem transparenten Schichtträger mehrere transparente dünne Schichten, deren Dicke in einem genau definierten Verhältnis zur Lichtwellenlänge und Schichtmatcrialbrechungszahi steht, aufgebracht sind. Nachteilig an derartigen Augenlichtschut/materialien ist jedoch, daß sie wegen des Fehlens von lichtabsorbicrenden Stoffen nur einen sehr engen, dem sichtbaren Bereich des Spektrums unmittelbar benachbarten Bereich an ultravioletter und infraroter Strahlung zu reflektieren vermögen, so daß «.-in ausreichender Schutz gegenüber für das Auge schädlicher, gegebenenfalls rückreflektierter Strahlung, nicht gewährleistet ist.

Als besonders nachteilig erweist es sich, daß bei den bekannten Augenlicluschutzmaterialien die Rückreflexion schädlicher Strahlung in das zu schützende Auge nicht verhindert oder vermindert wird, obwohl die Herstellung reflexior svermindernder Schichten auf optisch aktiven Oberflächen schon seit langem bekannt ist, z. B. aus der französischen

ίο Patentschrift 880 621. Bei den mit Hilfe des aus dieser Patentschrift bekannten Verfahrens herstellbaren Schichten handelt es sich allerdings um transparente, die Reflexion um nur etwa 75¹Vo vermindernde Schichten, die sich in Verbindung mit metallschichthaltigen optisch aktiven Materialien als nicht sehr wirksam erwiesen haben.

Zur Filterung der infraroten und ultravioletten Strahlung aus dem von der Sonne ausgestrahlten Lichtspektrum ist neben der Verwendung der angegebenen Kombinationen von Farbstoffen und Kunststoffen oder Gläsern bzw. von Schichten unterschiedlichen Typs auch die Verwendung dünner Metallfolien, z. B. von Gold- und Kupferfolien, wie sie z.B. in den USA.-Patentschriften 3 118781,

a₅ 1 222 049, 2 087 802, 2 854 349 sowie in der französischen Patentschrift 1 366 605 und der dieser entsprechenden deutschen Auslegeschrift 1 421 872 beschrieben werden, bereits bekannt. Unter Verwendung derartiger Metallfolien hergestellte Strahlungsfiltermaterialien haben sich zur Verwendung in hochgradig durchsichtigen, für Fahrzeuge, z. B. Eisenbahnzüge, Kraftfahrzeuge und Flugzeuge, bestimmten Scheiben, die in erster Linie heizbar und für Wärmestrahlung undurchlässig sein sollen, sowie zur Verwendung als Augenlichtschutzmaterial in geschlossenen Räumen, z. B. si', Strahlenschutzmaterial beim Schweißen, in jeder Beziehung als zufriedenstellend erwiesen. Bei Verwendung derartiger Augenlichtschutzmaterialien im Freien, z. B. in Form von Sonnenbrillen oder Sonnenschutzfenstergläsern, wo große Mengen von natürlichem oder künstlichem Licht auch von der dem Auge zugewandten Seite in das Augenlichtschutzmatcrial einfallen, tritt jedoch ein schwerwiegendes Problem in Form der sogenannten »Rückrerkxion« der Metallfolie auf, d. h., daß das von hinten einfallende Licht von den Sonnenschutzbrillen oder -fenstergläsern nach rückwärts in das zu schützende Auge reflektiert wird. Unter Verwendung dünner Metallfolien hergestellte Sonnen-Schutzbrillengläser und -fenstergläser sind daher nur für bestimmte Verwendungszwecke verwendbar und zur allgemeinen Verwendung im Freien ungeeignet.

Ein ideales Augenlichtschutzmaterial, dessen

Durchlässigkeit für Licht im sichtbaren Bereich des Spektrums mit einer Wellenlänge von etwa 400 bis 700 ΐημ, für das das menschliche Auge am empfindlichsten ist, am größten ist und das gleichzeitig für die vom Auge nicht wahrnehmbare schädliche Strahlung mit kürzerer und längerer Wellenlänge undurch-

lässig ist, ohne daß eine Rückreflexion schädlicher Strahlung in das zu schützende Auge erfolgt, ist noch nicht bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein transparentes Augenlichtschutzmatcrial anzugeben, das in beson-

ders vorteilhafter Weise die für das Auge schädliche ultraviolette und infrarote Strahlung praktisch vollständig ausfiltert, für Licht des sichtbaren BereiShs des Spektrums sehr stark durchlässig ist sowie die

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Rückretiexion schädlicher Strahlung in das zu schüt- rcntcn Schichten. Es hat sich als zweckmäßig erzende Auge verhindert oder stark vermindert. wiesen, auf beiden Seiten der Metallfolie transparente Der Erfindung liegt die überraschende Erkennt- Schichten aufzubringen, deren optische Dicke etwa nis zugrunde, daß die angegebene Aufgabe in be- '/ι der Wellenlänge, berechnet auf Licht mit einer sonders vorteilhafter Weise lösbar ist, wenn ein 5 Wellenlänge von 550 ηηι, beträgt. In diesem Falle metallfolienhaltiges Lichtschutzmaterial mindestens haben nämlich die von beiden Grenzflächen der auf der dem Auge zugewandten Seite mit einer re- transparenten Schicht in der gleichen Richtung retlexionsvermindernden Schicht aus Metallen, Halb- flektierten Lichtwellen des 550-mn-Lichles eine metallen oder Metallegierungen mit genau definier- Phasendifferenz von Va Wellenlänge, wenn sie in tem Refraktionsindex versehen wird. ic senkrechter Richtung reflektiert werden, so daß sie Gegenstand der Erfindung ist ein transparentes sich gegenseitig durch Interferenz abschwächen. Bei Augenlichtschutzmaterial zum Schütze der Augen geeigneter Angleichung der Refraktionsindizes der gegenüber elektromagnetischer Strahlung des infra- die Metallfolie sowie die transparenten Schichten aufroten, sichtbaren sowie ultravioletten Bereichs des bauenden Stoffe löscht sich das an der Berührungs-Spektrums sowohl in geschlossenen Räumen als auch 15 fläche der Metall-, z. B. Goldfolie und der transim Freien durch Abschwächung des sichtbaren und parenten Schicht sowie von der dieser gegenüberpraktisch vollständige Unterdrückung des ultra- liegenden Oberfläche der transparenten Schicht reiioletten und infraroten Strahlungsanteils, bestehend flektierte Licht im sichtbaren Bereich des Spektrums ims einem transparenten Schichtträger, einem auf hochgradig aus, so daß .s aus z. B. einer zwischen mindestens einer Seite desselben aufgebrachten, aus 20 den beiden transparenten Schiebten eingebetteten einer zwischen zwei transparenten Schichten ange- Goldfolie gebildete, optische Filterelement eine erordneten Metall-, insbesondere Gold- oder Kupfer- höhte Durchlässigkeit für Licht det sichtbaren Belolie bestehenden optischen Filterelement, sowie reichs des Spektrums aufweist. Dieser Effekt ist befcgebenenfalls Schutzdeckschichten, das gekenn- sonders ausgeprägt bei und in der Mähe des Transzeichnet ist durch mindestens eine die Rückreflexion 25 inissionsmaximums der im Filterelement vorhande-(Jer von der dem Auge zugewandten Seite einfallen- nen Metallfolie. In derartigen optischen Filtcrelemendcn Strahlung vermindernde Schicht die auf der der ten tritt ferner eine verteilhafte Verlagerung des Metallfolie nicht benachbarten Oberfläche minde- Transmissionsmaximums der Metallfolie gegen länstcns der dem zu schützenden Auge zugewandten gere Wellenlängenbereiche auf Als besonders vorteil-Iransparenten Schicht angeordnet ist und aus einem 30 haft hat sich ein aus einer zwischen zwei transparen-Metall, einem Halbmetall oder einer Metallegierung ten Zinksulfidschichten angeordneten Goldfolie bcmit einem komplexen Refraktionsindex, dessen reelle stehendes Filterelement erwiesen,
lind imaginäre Komponenten im Verhältnis von Werden für die optischen Filterelemente des 0.1 : 1 bis 10:1 vorliegen, besteht. Augenlichtschutzmaterials nach der Erfindung Gold-Für das Augenlichtschutzmaterial nach der Erfin- 35 oder Kupferfolien verwendet, so können je nach der clung sind die bekannten Metallfolien, die üblicher- Dicke der vorliegenden transparenten Schichten sotveise für Filterzwecke verwendet werden, geeignet, wie den Bedingungen, unter denen die Metallfolien r. B. Folien aus Gold, Silber, Kupfer und Aluminium. hergestellt wurden, verschiedene Farbtönungen er-Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, Folien zielt werden. Für Sonnenschutzgläser am besten ge- «us Kupfer oder Gold, vorzugsweise aus Gold, zu 40 eignete Filterelemente werden zweckmäßig in der verwenden. Weise hergestellt, daß die Metallfolicn auf den frisch Die transparenten Schichten, zwischen denen die hergestellten oder aufgedampften Schichten aus dem Metallfolie eingebettet ist, können aus den hierfür transparenten Stoff, z. B. Zinksulfid, bei Verdampliblichen, bekannten Stoffen bestehen. Als geeignet fungstemperaturen von etwa 1000 bis 1400° C durch haben sich z. B. transparente Stoffe mit einem hohen 45 Dampfabscheidung rasch abgelagert werden. Es isl Kefraktionsindcx, d. h. mit einem Brechungsindex bekannt, daß dünne Goldfolien, die in üblichei von über etwa 1,5, erwiesen. Typische geeignete der- bekannter Weise, z.B. durch Aufdampfen im Vajirtige Stoffe sind z. B. Titandioxid, Bleioxid, Wismut- kuum, hergestellt sind, Licht im Wellcnlangenoxic! und Zinksulfid. Zur Herstellung der transparen- bereich von 450 bis 600 πΐμ hindurchlassen. Die ten Schichten hat sich Zinksulfid als besonders vor- -,o Wellenlänge, bei der der Transmissionsgipfel aufteilhaft erwiesen. tritt, hängt von verschiedenen Faktoren ab, z. B. vorr Von besonderer Bedeutung ist es, daß die das Schichtträger, auf den die Metallfolie aufgebraehl Optische Filterelement bildenden beiden transparen- ist, der Geschwindigkeit des Aufdampfens sowie dei ten Schichten mit der dazwischen angeordneten Me- Dicke der Metallschicht, wie dies z. B. in dem Bud lallfolie in bezug auf ihre optischen Eigenschaften 55 von Holland, »Vacuum Deposition of Thin Films« Und Konstanten aufeinander abgestimmt sind. So S. 505 bis 508, beschrieben wird. Wird die auf eine müssen z. B. die die transparenten Schichten bilden- transparente Schicht aufgedampfte Goldfolie mi den Stoffe einen hohen Refraktionsindex aufweisen, einer Schicht überzogen, die aus atm gleichen odei um die Durchlässigkeit der Metallfolie für Licht des aus einem anderen Stoff bestem als die unterhalb dei sichtbaren Bereichs des Spektrums in vorteilhafter 60 Goldfolie befindliche transparente Schicht, so wire Weise zu erhöhen. Durch Aufeinanderabstimmen der ein dauerl/aftes optisches Filterelement erhalten, dai optischen Konstanten können ferner die an den Be- je nach optischer Dicke der transparenten Schichtei rührungsflächen der transparenten Schichten mit der eine einer graugrünen oder strohgelben Farbe ent Metallfolie auftretenden bekannten unerwünschten sprechende Lichtdurchlässigkeit aufweist,
optischen Effekte vermindert werden. 65 Die Metallfolie aus z. B. Kupfer oder Gold kann Von besonderer Bedeutung ist ferner die Dicke der wie bereits erwähnt, auf die transparente Schicht ii im optischen Filterelement des Augenlichtschutz- üblicher bekannter Weise, z. B. durch Kathodenzer materials nach der Erfindung vorliegenden transpa- stäubung, Elektrolyse oder mit Hilfe eines chenii

sehen Verfahrens, aufgebracht werden. Ls hat sich ((,I den die transparenten Schichten aufbauenden

als besonders vorteilhaft erwiesen, das Metall durch Stoffen zu ähnlich sind und deshalb nicht stark ge-

Verdampfcn und Kondensieren mit Hilfe der bereits nug absorbieren.

erwähnten Dampfabscheidung auf die transparente Die reflcxionsverminderndcn Schichten können aus

Schicht aufzutragen, da sich die dabei erhaltenen 5 den verschiedensten Metallen bestehen, mit Aus-

Metallfolien durch eine besonders vorteilhafte nähme der Alkali- und Erdalkalimetalle, z. B. mit

Gleichförmigkeit und optische Perfektion auszeich- Ausnahme von Natrium, Kalium und Calcium. 7.ur

nen. Herstellung der reflexionsvermindernden Schicht

Bei Versvendung von Kupfer und insbesondere haben sich Nickel, Titan, Eisen und Chrom als be-

von Gold zur Herstellung der Metallfolie kann die 10 sonders vorteilhaft erwiesen. Typische geeignete Mc-

Dicke der auf beiden Seiten der Metallfolie angeord- lalle sind ferner Aluminium, Lanthan, Indium, Zinn,

neten transparenten Schichten innerhalb eines be Blei, Tantal. Wolfram, Kobalt, Molybdän. Osmium,

stimmten Bereichs verschieden sein. Als besonders Iridium, Platin. Yttrium, Zirkonium, Niobium. Zink,

vorteilhaft haben sich optische Filterelemente er- Cadmium, Vanadium, Hafnium, Rhenium und

wiesen, deren transparente Schichten eine Dicke von 15 Thallium.

etwa 30 bis 50 mn, vorzugsweise von etwa 35 bis Typische geeignete Halbmetalle, die sowohl me-

45 mn. und deren Metallfolie eine Dicke von etwa tallische als auch nichtmetallische Eigenschaften auf-

30 bis 70 mn, vorzugsweise von etwa 35 bis 60 ιτίμ, weisen, sind z. B. Silicium, Germanium, Arsen. AnIi-

aufweisen. Filterelemente mit Schichten bzw. Folien mon und Tellur.

der angegebenen Dicke weisen einen besonders to Als geeignet haben sich ferner Metallegierungen,

hohen, die Durchlässigkeit der Metallfolie für Licht die den Vorteil besserer Verdampfbarkeit besitzen,

des sichtbare.. Bereichs des Spektrums verstärken- erwiesen. Als besonders vorteilhaft haben sich

den Interferenzeffekt auf und haben ferner den Vor- Nickellegierungen, z. B. die unter der Bezeichnung

teil, daß sie die Wirksamkeit der reflexionsvermin- »Inconel« bekannte Nickellegierung, erwiesen. Re-

dernden Schicht erhöhen. as flexionsvermindernde Schichten aus Nickel und

Die in den Filterelementen des Augenlichtschutz- Nickellegierungen, die die Farbe des durchgelasse-

materials nach der Erfindung vorliegenden transpa- nen Lichtes nicht verändern, haben sich als beson-

renten Schichten können nach üblichen bekannten ders vorteilhaft erwiesen.

Methoden hergestellt werden. So hat es sich z. B. als Die reflexionsvermindernden Schichten des zweckmäßig ersviesen. den zur Herstellung der trans- 30 Augenlichtschutzmaterials nach der Erfindung parenten Schicht verwendeten Stoff aus einer Wolf- haben, wie bereits erwähnt, den Zweck, die Reramwanne im Vakuum bei erhöhter Temperatur zu flexion des auf die Rückseite der Metallfolie aufverdampfen und in Form einer Schicht nieder- treffenden Lichtes zu vermindern. Dies kann selbstzuschlagen. Wird nach einer bevorzugten Ausfüh- verständlich in besonders vorteilhafter Weise durch rungsform der Erfindung als transparenter Stoff Zink- 35 Absorption dieses Lichtes, das, bevor es auf der sulfid, das den hohen Reinheitsforderungen genügen Rückseite der Metallfolie reflektiert werden kann, muß, die an das im Handel befindliche, zur Herstel- durch die reflexionsvermindernde Schicht hindurchlung von Fluoreszenzschirmen von Kathodenstrahl- getreten sein muß, erfolgen. Besonders vorteilhaft röhren bestimmte Zinksulfid gestellt werden, ver- sind reflexionsvermindernde Schichten, die Licht des wendet, so wird zweckmäßig eine Verdampfungs- 40 sichtbaren Bereichs des Spektrums bis zu einem getemperatur von etwa 1200 C angewandt. Zink- wissen Grade partiell absorbieren und gleichzeitig sulfid des angegebenen Typs, das in der angegebenen bis zu einem gewissen Grade partiell hindurchlassen. Weise verdampft und anschließend in Form einer Dadurch wird erreicht, daß einesteils das von vorn Schicht mehrere Stunden lang bei einer Temperatur auf die Metallfolie auftreffende Licht gefiltert wird von 70° C oder darüber »gebacken« wird, ist in 45 und durch die reflexionsvermindernde Schicht auf Wasser und alkalischen Lösungen praktisch unlös- Grund deren partiellen Durchlässigkeit hindurchlich, ziemlich hart sowie über den gesamten Bereich treten und auf diese Weise das zu schüt*inde Auge des sichtbaren Spektrums klar und transparent. erreichen kann, während andererseits das von rück-Die im Augenlichtschutzmaterial nach der Erfin- wärts eintreffende Licht die reflexionsvermindernde dung vorliegende reflexionsverminderr.de Schicht 50 Schicht durchdringt und auf Grund deren partiellen muß aus Metallen, Halbmetallen oder Metallegienin- Absorptionsfähigkeit geschwächt wird. Das nichtgen bestehen, die nicht stark reflektieren. Dieses Er- absorbierte Licht durchdringt entweder die Metallfordernis kann durch den komplexen Refraktions- folie oder wird von dieser nach rückwärts reflekindex η dieser Stoffe, der wie folgt definiert ist: tiert, wobei es die reflexionsvermindernde Schicht er- _ . 55 neut passieren muß, so daß es durch erneute par- η = η — ik \\e\\t Absorption weiter abgeschwächt wird. Das vor genauer wiedergegeben werden. Zur Herstellung der vorn eintreffende Licht durchdringt demnach die reflexionsvermindernden Schicht in dem Augenlicht- reflexionsvermindernde Schicht vor dem Auftreffer schutzmaterial nach der Erfindung haben sich die an- auf das Auge nur einmal, wohingegen das von rückgegebenen Stoffe mit einem komplexen Refraktions- 60 wärts einfallende Licht die reflexionsvermindernde index, dessen reelle und imaginäre Komponente mit- Schicht vor dem Auftreffen auf das Auge zweima einander vergleichbar sind, als geeignet erwiesen. durchdringen muß, so daß die das Auge erreichends Diese Erfordernis ist dann erfüllt, wenn das Ver- Lichtmenge trotz der partiellen Durchlässigkeit dei hältnis k/n zwischen der imagnären und der reellen reflexionsvermindernden Schicht auf ein erträgliche: Komponente 0,! bis 10 beträgt. Metalle, Halbmetalle 65 Maß reduziert wird.

sowie Metallegierungen mit einem höheren Verhält- Zur weiteren Erhöhung der Wirksamkeit de

niszahlenwert als 10 reflektieren selbst zu stark, reflexionsvermindernden Schicht hat es sich als vor

wohingegen Metalle mit einem niedrigeren Wert als teilhaft erwiesen, für die zwischen der Metallfolü

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und tier reflcxionsvcrmindemdcn Schicht angeordnele transparente Schicht eine optische Dicke von annähernd einem Viertel der Wellenlänge des refleklierenden Lichtes zu wühlen. Als besonders vorteilhaft hat sich eine transparente Schicht mit einer Dicke >.,m etwa 30 bis 50 πΐμ erwiesen. Weist diese transpareiile Schicht eine Dicke im angegebenen Bereich iiiif. so bewirkt sie eine Interferenz zwischen den von den beiden Oberflächen der Si hicht reflektierten Lichtwellen, so daß ein Auslöscheffekt erzielt wird. der dazu beiträgt, die Menge an reflektiertem Licht /u erniedrigen.

Is hat sich als zweckmäßig erwiesen, eine reflexionsvcrmindernde Schicht mit einer Vergleichsweise geringen Dicke zu verwenden, um eine ausreichend hohe Transparenz im sichtbaren Bereich des Spektrums zu erzielen, so daß die reflexionsvermindernde Schicht nicht in unerwünschter Weise als zusätzlicher unabhängiger Filter wirkt, der das das aus der Metallfolie und den beiden transparenten Schichten gebildete optische Filterelement durchdringende sichtbare Licht merklich abschwächt. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, refiexionsverminderndc Schichten mit einer Dicke von etwa 5 bis 20 mii. vorzugsweise von etwa 10 bis IS πΐμ zu verwenden.

Die in dem Augenlichtschutzmaterial nach der Er- !indung vorliegende refiexionsvermindernde Schicht kann entweder direkt auf den Schichtträger oder auf eine der beiden transparenten Schichten nach üblichen bekannten Methoden, wie sie sich auch zur Ablagerung der Metallfolie als geeignet erwiesen haben, aufgebracht werden. Gegebenenfalls kann der Schichtträger und/oder die transparente Schicht mit einer Grundschicht aus üblichen bekannten, hierfür geeigneten Stoffen versehen sein, um die Haftfestigkeit der reflexionsvermindernden Schicht auf dem Schichtträger oder der transparenten Schicht zu verbessern oder um eine klare Grenzfläche zwischen den sich berührenden Schichten zu schaffen.

Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung von reflexionsvermindernden Schichten der angegebenen Dicke erfindungsgemäße metalifolienhaltige Augenlichtschutzmaterialien erhalten werden, deren Rück-•.eflexion geringer ist als in bekannten Sonnenschutzgläsern und optischen Brillengläsern.

Die Augenlichtschutzmaterialien nach der Erfindung, die neben einem aus einer zwischen zwei transparenten Schichten angeordneten Metallfolie bestehenden optischen Filterelement noch mindestens eine reflexionsvermindernde Schicht aufweisen, können Schichtträger aus den verschiedensten transparenten Stoffen enthalten. Typische geeignete Schichtträger sind z. B. Schichtträger aus klaren Gläsern oder Kunststoffolien, die gegebenenfalls mit Färbstoffen oder Pigmenten getönt sein können, um neue und verschiedenartige Farbeffekte zu erzielen oder die Durchlässigkeit für sichtbares Licht weiter zu vermindern, falls dies wünschenswert erscheint. Das einzige Kriterium für geeignete Schichtträger ist deren ausreichende Transparenz.

Das mehrschichtige Augenlichtschutzmaterial nach der Erfindung weist unter normalen Bedingungen eine vorteilhafte Stabilität auf. Bei häufiger Beriirtzung und unsachgemäßer Behandlung können jedoch in unerwünschter Weise Fingerabdrucke zurückbleiben oder Beschädigungen der Schichten auftreten. Es hat sich daher als zweckmäßig erwiesen, derartige Materialien in der Weise zu schützen, dal¹ sie entweder mit Deckschichten aus polymeren Substanzen verschen oder mit einer zweiten Folie lami· nar verbunden werden. Das Aufbringen von Schutzdcckschichtcn aus polymeren Substanzen kann nacli üblichen bekannten Verfahren, z.B. mit Hilfe dci unter Verwendung einer Elektronenstrahldampfiihlagerunusqucllc durchgeführten Dampfabseheidung. wekhe ζ B. in der USA.-Patentschrift 3 322 565 beschrieben wird, erfolgen. Außer durch Dampfabscheidung kann der Schutzliberzug ferner durch Aufdampfen. Aufrollen. F.inlauchen u. dgl. bekannte Beschichtungs- und I.aminierungsverfahren auf eine der transparenten Schichten oder die rcflcxionsvermindernde Schicht aufgebracht werden.

Die Schutzdeckschicht kann ferner aus Glas odei klaren Kunststoffen, z. B. Polyäthylen. Polypropylen, Polyethylenterephthalat u. dgl. härten und zäher Kunststoffen, bestehen. Dieselben Faktoren, die die

ao Eignung eines Stoffes zur Herstellung des Schichtträgers bestimmen, entscheiden auch über die Eignung der zur Herstellung der Deckschlitzschichten verwendeten Stoffe, d. h. derartige Stoffe müssen transparent, mit der in Kontakt befindlichen transpa-

»5 renten Schicht oder refiexionsvermindernden Metallschicht verträglich sowie zur nicht entstellten Wiedergabe des auf den Betrachter einwirkenden Bildes befähigt sein, da die daraus hergestellte Schutzschicht je nach Aufbau des Augenlichtschutzmaterials entweder die erste oder die letzte vom Licht durchstrahlte Schicht bildet.

Die Zeichnungen sollen die Erfindung näher veranschaulichen, wobei darstellt

·' i g. 1 Lichtdurchlässigkeitskurven verschiedener im Handel befindlicher Sonnenschutzgläser im Vergleich zur Lichtdurchlässigkeit eines idealen Sonnenschutzglases in Abhängigkeit von der Weller'änge,

Fi g. 2 Lichtdurchlässigkeitskupen zweier Augenlichtschutzmaterialien nach der Erfindung gemäß bevorzugten Ausführungsformen,

F i g. 3 und 4 Querschnitte in vergrößertem Maß-

stab durch Augenlichtschutzmaterialien nach der Erfindung gemäß vorteilhaften Ausführungsformen.

Fig. 5 und 6 Querschnitte in vergrößertem Maßstab durch Augenlichtschutzmaterialien nach der Erfindung gemäß bevorzugten Ausführungsformen und F i g. 7 Reflexionskurven verschiedener Oberflächen der im Augenlichtschutzmaterial nach der Erfindung vorliegenden Schichten.

Die in F i g. 1 durch eine ausgezogene Linie dargestellte Durchlässigkeit eines idealen Sonnenschutzglases in Abhängigkeit von der Wellenlänge läßt erkennen, daß keine Durchlässigkeit im ultraviolc;-ten sowie infraroten Bereich des Spektrums vorliegt.

Kurve 1 zeigt die Durchlässigkeit eines ziemlich guten handelsüblichen Sonnenschutzglases. Aus dieser Kurve ergibt sich, daß derartige bekannte Augenlichtschutzmaterialien zwar keine Durchlässigkeit im ultravioletten Bereich, jedoch eine starke Durchlässigkeit im infraroten Bereich aufweisen. Kurve 2 zeigt die Durchlässigkeit einer handelsüblichen, sogenannten Kunststoffarbstoffe enthaltenden, zur Herstellung von Sonnenschutzbrillen bestimmten Kunststoffolie. Dies? Kurve läßt erkennen, daß derartige

bekannte Augenlichtschutzmaterialien sowohl eine beträchtliche Durchlässigkeit im ultravioletten Bcreich als auch eine hohe Durchlässigkeit im infraroten Bereich aufweisen. Kurve 3 zeigt die Durch-

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!.'.«•Miikcii einei χiir HeMelluiv.: von Sonnenbrillen bc^limmtcp polarisierenden Kunststoffolie. Aus dieser knive ergibt sich, daß derartige bekannte Augenlichlschut/malerialien eine hohe Durchlässigkeit ini infraroten Bvreich aufweisen

Die in !·'i c. 2 darc^siellten Kurven gehen die Durchlässigkeit /«eier ■Sugenlichtschiitzmaterialien nach der Frfiinliine m Abhängigkeit von der Wellenlänge wieili niese kurven hissen erkennen. dal¹ beide Augenlichtschlitzmaterialien nach der Trrindiing. insbesondere aber das der Kurve 2 einsprechende erfindnngsgemäRe Augenlichtschutzmaterial. nur eine sehr geringe Durchlässigkeit im ultravioletten sowie im infraroten Bereich aufweisen

In den Fi c. 3 bis 6 wird mil Λ jcwcil^c die dem /u schützenden Auge zugewandte Seite der Augenüchtsehnt /materialien bezeichnet.

Der in F i g 3 dargestellte Querschnitt gibt den •\ufhau eines Augenlichtschutzmatcrials nach der F.rftndunc in seiner einfachsten Ausführungsform wieder Das optische Filterelement 10 besteht au¹-einer dünnen Metall-, vorzugsweise Goldfolie 12. die zwischen den transparenten Schichten 14 und 16 angeordnet ist. An der der Metallfolie abgewandten Oberfläche der transparenten Schicht 16 ist eine reficxionsvermindernde Schicht 18 vorgesehen, die die Rückreflexion des von rückwärts einfallenden und auf die Metallfolie auftreffendcn üchtes zurück in das zu schützende Auge vermindert. Die das optische Filterelement 10 tragende reflexionsvermindernde Schicht 18 ist ihrerseits auf einen Schichtträger 20 aufgebracht.

Bei der in~ F i g. 4 dargestellten Ausführungsform der t rfindung ist der Schichtträger 20 auf der freien Oberflache der transparenten Schicht 14 des optischen Filterelements 10. d. h. auf der dem von vorn einfallenden Licht zugewandten Seite des Augenlichtschutzmaterials nach der Erfindung angeordnet, so daß die freie Oberfläche der auf der transparenten Schicht 16 aufgebrachten reflexionsvermindernden Schicht 18 dem zu schützenden Auge am nächsten liegt.

Nach der in Fig. 5 dargestellten bevorzugten Ausführuncsform der Erfindung, in der die einzelnen Schichten entsprechend der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform angeordnet sind, ist zum Schütze eeeen Zerkratzen. Abrieb und Abnutzung auf der vergleichsweise weichen, äußeren Oberfläche der transparenten Schicht 14 des Fiherelemenis 10 eine klare Schutzdeckschicht 22 aufgebracht die beispielsweise au? einer festen und dauerhaften Polyäthylen-. Polypropylen- oder Polyäthylenterephthalatfolie besieht.

Nach der in F i g. 6 dargestellter, bevorzugten Ausiühruncsform der Erfindung, in der die einzelnen Schichten entsprechend der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform angeordnet sind, ist zum Schütze geeen Beschädigungen durch Stoß oder Abrieb auf der freien, äußeren Oberfläche der reftexionsverminderndcn Schicht 18 eine Schutzdeckschicrit 22 aufgebracht.

Die in Fig. ^ dargestellten Refiexionskurven zeiüen die Wirksamkeil einer aus Nickel bestehenden rcflexionsverminderriden Schicht zur Verhinderung der Rückreflexion des von rückwärts einfallenden Lichtes von der im Filterelement angeordneten Metallfolie. Die Kurve I gibt die Rückrefkxion von

einer einfachen Goldfolie wieder. Die Kurve 3 zeigt die Riickrefkxion von der blanken Oberfläche eines Iransparenten Schichtträger* 20.

Die Kn^rve 2 zeigt die gesamte Rückreflexion eines Aucenlichtschutzmateritils nach der Erfindung, das aufgebaut ist aus einem transparenten Schichtträger, einer aus Nickel bestehenden reflexionsvermindern- Λ\:η Schicht, einer au·, /inksiilfid bestehenden transparenten Schicht, einer Goldfolie sowie einer weiteren. aus /:nksulfid besiehenden transparenten Schicht.

Gegebenenfalls kann die Ruckrcflexion von dem transparenten Schichtträger 20 durch Aufbringen einer aus Magnesiumfliiorid bestehenden Schicht noch weiter vermindert werden Da das Problem der Rückreflexion durch Aufbringen der reflexionsvermindemden Schicht auf die Rückseite des optischen Filterelements 10 jedoch bereits in zufriedenstellender Weise gelost ist. erübrigt sich in der Regel die zum Aufbringen des Magnesiumfluoridiiberzuees erforderliche zusätzliche Rcschichlungsoperation

Zur Herstellung des Vugenlichtschutzmalerials nach der Frfindimg wird zweckmäßig, unabhängig von der Reihenfolge der einzelnen Schichten, die dem Schichtträger benachbarte Schicht zunächst direkt auf diesen aufgebracht, worauf nacheinander die einzelnen Schichten in der erforderlichen Reihenfolge und Dicke übereinander angeordnet werden So wird z.B. zur Herstellung der in Fig. 5 dargestellten Anordnung auf den Schichtträger 20 zunächst die reflexionsxermindernde Schicht 18 nach einem der angegebenen Verfahren aufgetragen, worauf auf diese Schicht die transparente Schicht 16 und anschließend die übrigen, das Filterelement t0 sowie die Schutzdeckschicht 22 bildenden Schichten aufgebracht werden.

Zur Erzielung eines Augenlichtschutzmaterials nach der Erfindung, dessen Durchlässigkeit in Abhängigkeit von der Wellenlänge cin".r der in Fig. 1 dargestellten idealen Kurve ähnlichen Kurve entspricht, ist. wie bereits erwähnt, die Dicke der einzelnen Schichten von ausschlaggebender Bedeutung. Erfindungsgemäße Augcnlichtschutzmaterialien mit optimaler Wirksamkeit müssen Schichten aufweisen, deren Dicke innerhalb des angegebenen Bereiches liegt da Schichtdicken außerhalb des angegebenen Bereiches zu Augenlichtschutzmaterialien mit wechselndem Wirkungsgrad führen.

Bei Vei wendung der Augenlichtschutzmaterialier nach der Erfindung als Sonnenschutzglas oder al· Teil eines Sonnenschutzglases für Sonnenbrillen de üblichen bekannten Typs liegt der Schichtträger ii der Regel in Form eines konkav-konvex Misgebilde ten transparenten Trägers vor. der in der Weise ii einem Brillenrahmen befestigt ist. daß dessen kon kave Oberfläche bei Gebrauch der Brille dem Zi schützenden Auge am nächsten liegt. Das dem kon kav-konvexen Schichtträger benachbarte Filtei element ist dementsprechend ebenfalls konkav-kon vex und in der Weise ausgebildet, daß die reflexion« vermindernde Schicht auf der konkaven Seite ds Filterelements angeordnet ist. Die Anordnung d< einzelnen Schichten kann in vorteilhafter Weise de in den F i g. 3 bis 6 dargestellten Ausfiihrungsfo men entsprechen, sofern dafür Sorge getragen wir· daß die reftexionsvermindemde Schicht auf "der koi kaven Seite des Filterelements aufgebracht ist.

Gegebenenfalls können die Sonnenschutzes

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zur Verwendung in Sonnenbrillen auch flach oder sou ir konvex-konkav ausgebildet sein, obwohl diese Ausgestaltung zur Zeit weder praktisch noch üblich ist.

Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weisen die transparenten Augenlichtsdiutzmnteriiilien nach der Erfindung die in den lig. 4 und 6 dargestellte Anordnung der Schichten •uf, d. h. daß die reflexionsvermindernde Schicht !wischen dem transparenten Schichtträger und dem tu schützenden Auge angeordnet ist.

Dir Augenlichtschlitzmaterialien nach der Erfindung weisen, wie bereits erwähnt, den besten Schutz, gegenüber schädlicher elektromagnetischer Strahlung dann auf, wenn die Metallfolie des Filterelements bei hoher Verdampfungsrate aufgebracht sowie zwischen dem Aufbringen der transparenten Schichten und den Metallschichten jede Wartezeit vermieden wird.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher 2η erläutern

Beispiel 1

Zur Herstellung eines Augenlichtschutzmaterials wurde eine 12,7-25,4Cm große Polyäthylenterephthalat- oder Celluloselriacetatfolie mit einer Dicke von 178 mit in einen gewölbten Schichtträgerhalter eingespannt, der sich im Abstand von etwa 38 cm von den zu verdampfenden, in einer unter der Bezeichnung »Velco VEM-775« bekannten Glocken-Vakuumvorrichtung befindlichen Beschichtungsmassen befand. Die Beschichtungsmassen befanden sich in drei Wolframwannen, die zentral unter dem Schichtträger angeordnet waren. Eine der Wannen enthielt Nickel, die zweite Zinksulfid und die dritte Gold. Benachbart zum Schichtträger wurde in derselben Ebene ein Oszillationsquarzkristall-Dickenkontrollgerät angebracht.

Die Vakuumvorrichtung wurde sodann verschlossen und bis zu einem Druck von 1,0 bis 3.0 K)'² Torr evakuiert, worauf zur Bestrahlung des Schichtträgers eine Glühentladung erzeugt wurde. Mit Hilfe der durch die Glühentladung erzeugten Strahlung wurde der Schichtträger 10 Minuten lang gereinigt, worauf die Vakuumkammer bis zu einem Druck von 1,0 bis 3,0 ■ ΙΟ"⁵ Torr evakuiert wurde. Während des Aufbringens der einzelnen Schichten wurde das Vakuum aufrechterhalten. Die einzelnen Wolframwannen wurden abwechselnd und nacheinander auf die Verdampfungstempera tu r der darin enthaltenen Beschichtungsmassen erhitzt.

Zur Herstellung eines Augenlichtschutzmaterials mit den durch Kurve 2 der F i g. 2 dargestellten Transmissionseigenschaften wurde auf den 178 mu dicken Schichtträger zunächst eine Schicht aus Nickel in einer Stärke von 9 πΐμ aufgebracht. Auf die erhaltene Nickelschicht wurde Zinksulfid in Form ei ier Schicht von 45 mu Dicke aufgebracht, worauf auf die erhaltene Zinksulfidschicht so schnell wie möglich Goid in Form einer 55 ΐημ dicken Schicht aufgedampft wurde. Auf die erhaltene Goldschicht wurde schließlich erneut Zinksulfid in Form einer 45 ιημ dicken Schicht aufgebracht, worauf die Vakuumkammer auf atmosphärischen Druck gebracht wurde.

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Beispiel 2

Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde auf einen Schichtträger aus Cellulosetriacetat zunächst Nickel in Form einer Schicht mit einer Dicke von Ι3πΐμ, darauf Zinksulfid in Form einer Schicht mit einer Dicke von 40 mu, darauf Gold in Form einer Schicht mit einer DLke von 22 πηι und schließlich erneut Zinksulhd in Form einer Schicht mit einer Dicke von 40 mn aufgebracht.

Das erhaltene Augenlichtschutzmaterial ν 'vs eine Durchlässigkeit auf, die der Kurve 1 der Fig. 2 entspricht.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. TransparentesAugenlichtschutzruaterial zum Schütze der Augen gegenüber elektromagnetischer Strahlung des infraroten, sichtbaren sowie ultravioletten Bereichs des Spektrums sowohl in geschlossenen Räumen als auch im Freien durch Abschwächung des sichtbaren und praktisch vollständige Unterdrückung des ultravioletten und infraroten Strahlungsanteils, bestehend aus einem transparenten Schichtträger, einem auf mindestens einer Seite desselben aufgebrachten, aus einer zwischen zwei transparenten Schichten angeordneten Metall-, insbesondere Gold- oder Kupferfolie bestehenden optischen Filterelement, sowie gegebenenfalls Schutzdeckschichten, g e kennzeichnet durch mindestens eine die Rückreflexion der von der dem Auge zugewandten Seite einfallenden Strahlung vermindernde Schicht, die auf der der Metallfolie nicht benachbarten Oberfläche mindestens der dem zu schützenden Auge zugewandten transparenten Schicht angeordnet ist und aus einem Metall, einem Halbmetall oder einer Metallegierung mit einem komplexen R.'fraktionsindex, dessen reelle und imaginäre Komponenten im Verhältnis von 0,1:1 bis 10:1 vorliegen, besteht.

2. Augenlichtschutzmaterial nach Anspruch 1, • dadurch gekennzeichnet, daß d's reflexionsvermindernde Schicht aus Nickel, Eisen, Chrom, Titan, Aluminium, Lanthan, Indium, Zinn, Blei. Tantal, Wolfram, Kobalt, Molybdän, Osmium. Iridium, Platin, Yttrium, Zirkonium, Niobium. Zink, Cadmium, Vanadium. Hafnium, Rhenium, Thallium, Silicium, Germanium, Arsen, An'" ron. Tellur oder aus Legierungen dieser Metalle, vorzugsweise aus Nickel, Eisen, Chrom, Titan oder Nickellegierungen, besteht.

3. Augenlichtschutzmaterial nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die reflexionsvermindernde Schicht eine Dicke von 5 bis 20 Millimikron, vorzugsweise von 10 bis 18 Millimikron aufweist.

4. Augenlichtschutzmaterial nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im optischen Filterelement vorliegenden transparenten Schichten aus einem Stoff mit einem Refraktionsindex von über 1,5 bestehen.

5. Augenlichtschutzmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im optischen Filterelement vorliegenden transparenten Schichten aus Zinksulfid, Titandioxid, Bleioxid oder Wismutoxid, vorzugsweise aus Zinksulfid, bestehen.

6. Augenlichtschutzmaterial nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im optischen Filterelement vorliegenden transparen-

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ten Schichten eine Dicke von 30 bis 50 Millimikron, vorzugsweise von 35 bis 45 Millimikron aufweisen.

7. Augenlichtschutzmaterial nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im optischen Filterelement vorliegende Metallfolie eine Dicke von 30 bis 70 Millimikron, vorzugsweise von 35 bis 60 Millimikron, aufweist.

8. Augenlichtschutzmaterial nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der »° transparente Schichtträger aus Glas oder einem Kunststoff besteht.

9. Augenlichtschutzmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Schichtträger abgetönt ist.

10. Augenlichtschutzmaterial nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Schichtträger benachbart zu einer

der beiden im optischen Filterelement vorliegenden transparenten Schichten angeordnet ist.

11. Augenlichtschutzmaterial nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem transparenten Schichtträger gegenüberliegenden Seite eine transparente Schutzdeckschicht angeordnet ist.

12. Augenlichtschutzmaterial nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Schutzdeckschicht aus Glas oder einer Polymerfolie besteht.

13. Augenlichtschutzmaterial nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerfolie aus Polyäthylen, Polypropylen odei Polyäthylenterephthalat besteht.

14. Augenlichtschutzmaterial nach Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß dessen äußere Form konkav-konvex ausgestaltet ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen