DE2012969B2

DE2012969B2 - Kunststoff-Filtermasse zum Schutz des menschlichen Auges gegen schädliche Strahlung

Info

Publication number: DE2012969B2
Application number: DE19702012969
Authority: DE
Inventors: J F Hosler; R J Tucker
Original assignee: American Cyanamid Co
Current assignee: Wyeth Holdings LLC
Priority date: 1969-03-18
Filing date: 1970-03-18
Publication date: 1979-09-20
Also published as: DE2012969C3; SE373215B; BE747479A; FR2039637A5; NL170668C; GB1302614A; DE2066138C3; NL170668B; DE2012969A1; CH549384A; NL7003375A; DE2066138B1

Description

in einer solchen Menge im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 10 Gew.-% enthält, daß die Masse eine Gesamtextinktion von wenigstens 3 bei der Wellenlänge der Laserstrahlung besitzt

Gegenstand der Erfindung ist eine Kunststoff-Filtermasse zum Schutz des menschlichen Auges gegen schädliche Strahlung, die eine die Strahlung mit schädlicher Wirkung absorbierende Verbindung enthält und die sich für die Verwendung in Schutzbrillenlinsen, Schaugläsern und Gesichtsschinnen zum Schutz des menschlichen Auges gegen die schädliche Wirkung von Laserstrahlen eignet

Die Laserforschung hat in den letzten Jahren zu zahlreichen praktischen Anwendungen geführt Aufgrund dieser Entwicklung hat der Schutz der Augen der Personen, die mit Lasern arbeiten, außerordentliche Bedeutung erlangt Für diese Zwecke sind für Schutzbrillenlinsen zum Schutz der Augen geeignete Filterwerkstoffe erforderlich, die Licht in dem schmalen Wellenlängenband des Lasers in geeignetem Ausmaß filtern und absorbieren, aber gleichzeitig Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich in erheblichem Ausmaß durchlassen. Solche Filtermassen müssen daher eine ausreichende Absorption in einem bestimmten schmalen Wellenlängenband, gleichzeitig aber maximale Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich aufweisen. Diese letztere Eigenschaft sichtbares Licht durchzulassen, wird richtiger als hoher Transmissionsgrad bezeichnet Die am besten geeigneten Massen müssen also einen ausreichenden Schutz bei der Wellenlänge des Lasers bieten und gleichzeitig einen maximalen oder einen geforderten minimalen Transmissionsgrad für den sichtbaren Anteil des Spektrums aufweisen. Der Transmissionsgrad ist dafür ein Maß und berücksichtigt Faktoren, wie die Augenempfindlichkeit, die tatsächliche Durchlässigkeit der Filtermasse und die spektrale Verteilung der Lichtquellen, die außer dem Laser vorhanden sind.

Bisher haben sich Linsen aus Glas mit Zusätzen, die so ausgewählt wurden, daß die erforderliche Absorption in dem richtigen Bereich erzielt wurde, als brauchbar erwiesen. Sie sind jedoch in vieler Hinsicht verbesserungsbedürftig. So sind Schutzbrillen mit Glaslinsen häufig schwer und verursachen Beschwerden, wenn sie lange getragen werden. Ferner treten bei der Herstellung geeigneter Schutzbrillen dadurch Schwierigkeiten auf, daß Schutzbrillen mit Glaslinsen gewöhnlich mit Rahmen und Haltern aus undurchsichtigem Kunststoff hergestellt werden, damit sie einen maximalen Seitenschutz bilden. Dies führt zu dem sogenannten »Tunnelsehen«, da nur der Linsenteil die erforderliche

ίο Transparenz besitzt Aufgrund von Herstelkmgsschwierigkeiten und wegen des Gewichts können nur kleine Linsen verwendet werden.

In der US-PS 33 82183 ist eine Kunststoff-Fdtenaasse beschrieben, die zwar einen angemessenen Transmissionsgrad für den sichtbaren Bereich des Lichts aufweist, jedoch schädliche Strahlung, wie Strahlung aus dem nahen Infrarot und Ultraviolett, absorbiert Als Strahlenquellen sind dabei künstliches Licht und normales Sonnenlicht angesprochen. Der Schutz gegen das von diesen Lichtquellen ausgestrahlte licht wird dadurch erreicht daß mindestens zwei Verbindungen in das organische Kunststoffsubstrat eingebracht werden, nämlich eine organische Verbindung, die im infraroten Wellenlängenbereich absorbiert und eine Verbindung, die im ultravioletten Wellenlängenbereich absorbiert Dabei soll es durch die Zugabe des Ultraviolettabsorbers gelingen, die zu schnelle Zersetzung des Infrarotabsorbers zu verhindern, so daß dieser geschützt und in seiner Lebensdauer verlängert wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Kunststoff-Filtermasse für den Schutz des menschlichen Auges anzugeben, die dazu geeignet ist das menschliche Auge gegen die besonders intensive und schädliche Wirkung von Laserstrahlen zu schützen, und die eine ausreichende Absorption in dem schmalen Wellenlängenbnnd der Laserstrahlung besitzt und dennoch einen maximalen Transmissionsgrad im sichtbaren Bereich zeigt Dabei muß die Filtermasse eine ausreichende Stabilität gegen die Einwirkung von normalem Licht, von Wärme und von Laserstrahlung besitzen, so daß eine für solche Filtermassen geeignete nützliche Lebensdauer unter den angestrebten Anwendungsbedingungen erreicht wird.
Es wurden nun eine Kunststoff-Filtermasse zum Schutz des menschlichen Auges gegen schädliche Strahlung, enthaltend eine die Strahlung mit schädlicher Wirkung absorbierende Verbindung gefunden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen Transmissionsgrad im sichtbaren Bereich von wenigstens 15%

so aufweist und zum Schutz gegen Laserstrahlung wenigstens eine der folgenden Verbindungen

1. N₁N,N',N'-Tetrakis(p-dibutylaminophenyl)-benzochinon-bis(imoniumhexafluorantimonat),

2. Tris(p-diäthylaminophenyl)aminiumhexafluorantimonat,

3. N,N,N',N'-Tetratis(p-diäthylaminophenyl)-benzochinon-bis(imoniumhexafluorantimonat),

4. Tris(p-dibutylaminophenyl)aminiumhexafluorantimonat und

5. Bis(p-diäthylaminophenyl)[N,N-bis(p-diäthylaminophenyl)-p-aminophenyl]aminiumhexafluorantimonat

in einer solchen Menge im Bereich von etwa 0,01 bis b^r> etwa 10 Gew.-% enthält, daß die Masse eine Gesamtextinktion von wenigstens 3 bei der Wellenlänge der Laserstrahlung besitzt.
Diese Kunststoff-Filtermasse verhindert den Durch-

gang von licht in dem schmalen Wellenlängenband des Lasers, besitzt jedoch einen maximalen Transmissionsgrad fdr den sichtbaren Bereich. Hinsichtlich der Gestalt und der Größe der Schutzvorrichtung besteben dabei geringere Beschränkungen als bei herkömmlichen Filtermassen. Die erfindungsgemaße Filtermasse enthalt Additive, die das licht in dem schmalen Wellenlängenband ausfiltern, das bei Laserstrahlung auftritt, die aus verschiedenen Quellen stammen kann. Dabei wird der jeweilige Lichtabsorber entsprechend der Wellenlänge des Lasers ausgewählt, gegen die ein Schutz erreicht werden solL Der Absorberzusatz besitzt ferner die ausreichende Verträglichkeit mit dem Kunststoffsubstrat, so daß er in einer Menge zugesetzt werden kann, die bei der gewünschten Wellenlänge eine Gesamtextinktion von wenigstens 3 ergibt Für viele Zwecke soll der Zusatz die Masse ferner nicht im wesentlichen Ausmaß undurchsichtig machen oder sichtbar anfärben. Von Bedeutung ist ferner, daß der Zusatz beim Gebrauch oder bei der Einwirkung von normalem Licht und von Wärme und der Laserstrahlung genügende Stabilität hat, so daß er nicht abgebaut oder zerstört wird.

Das Kunststoffsubstrat muß gegen die Einwirkung des Lasers beständig sein und soll ferner von solcher Art sein, daß es leicht zu Schutzbrillenlinsen und Schutzbrillenrahmen verarbeitet werden kann. Beispiele für Kunststoffmassen, die für diesen Anwendungszweck geeignet sind, sind

Polymethylmethacrylat, Polyvinylchlorid,
Polyäthylenterephthalat, Polycarbonat,
Celluloseacetat, Cellulosepropionat,
Celluloseacetat-butyrat, Epoxidharze,
Polystyrol, Polyvinylidenchlorid,
Styrol/Acrylnitril-Polymere,
Diallylphthalatpolymere,
Allyldiglykolcarbonatpolymere, Silicone,
Polyester und dergleichen.

Für Filtermassen, die gegen die verschiedenen Laserarten schützen sollen, sind Absorberadditive mit einer hohen Absorption in bestimmten schmalen Wellenlängenbereichen erforderlich. So ist die Wellenlänge in μΐη für verschiedene Laser sehr verschieden. Um gegen einen bestimmten Laser zu schützen, muß der Absorber eine starke Absorption in dem Wellenlängenbereich des jeweiligen Lasers und gleichzeitig eine erheblich geringere Absorption bei anderen Wellenlängen des sichtbaren Bereichs aufweisen, so daß ein maximaler Transmissionsgrad erreicht wird.

In der folgenden Tabelle sind die Wellenlängenbereiche für verschiedene Laser zusammen mit wirksamen erfindungsgemäß eingesetzten Absorbern angegeben.

Neodymglas
Thulium
Helium-Neon

694
1060
1110

633

1, 2, 3, 4

1,3

3,5

Absorber:

1) N,N,N',N'-Tetrakis-(p-dibutylaminophenyl)-p-benzochinon-bis(imonium-hexafluorantimonat)

2) Tris(p-diäthylaminophenyl)aminiumhexafluorantimonat

3) N^^J'J>J'-Tetrakis(p-diäthylaminophenyl)-p-benzochinon-bis(imoniumhexafluorantinK)nat)

4) Tris(p-dibutylaminophenyl)aminhimhexafluorantimonat

5) Bis(p-diäthy!aminophenyl)(N^-bJs(p-d'ithyl-

aminophenyl)-p-aniinophenyrjaminiumhexafluorantimonat

25

30

35

40

Laserstrahlungsquelle Wellenlänge, nm Absorber

60 Es ist sehr überraschend, daß die obengenannten organischen Lichtabsorber die Wirkung der konzentrierten Energie des monochromatischen kohärenten lichtstrahls des Lasers (kontinuierlicher Laser oder Impulslaser) aushalten^ ohne sich augenblicklich zu zersetzen oder eine Änderung ihrer elektronischen Konfiguration unter Übergang in einen Zustand zu erleiden, in dem keine Sperre mehr für den Durchgang des Laserlichts besteht

Hinsichtlich des Transmissionsgrades der erfindungsgemäßen Filtermasse ist ein idealer Wert von 85% oder darüber als Höchstwert geeignet Wegen der Farbe der Additive ist es jedoch nicht immer möglich, diesen Wert zu erreichen. Brauchbar sind jedoch Massen mit einem Transmissionsgrad von 15% und darüber, wobei der niedrigere Zahlenwert die Wirkung einer Sonnenbrille ergibt, während Werte des Transmissionsgrads von 40 bis 80% einen besseren Bereich für brauchbare Schutzbrillen darstellen.

Die erfindungsgemaße Kunststoff-Filtermasse besitzt bei der Wellenlänge der Laserstrahlung eine Gesamtextinktion, das heißt einen negativen dekadischen Logarithmus des Intensitätsverhältnisses von durchfallendem licht zu einfallendem licht, von wenigstens 3. Es können jedoch höhere Werte nötig sein. Um diese Anforderungen zu erfüllen, können Absorberzusätze von 0,01 bis 10 Gew.-% erforderlich sein.

Die Filtermassen können weiterhin übliche Additive, beispielsweise Weichmacher oder für die Polymerisation wichtige Additive (Initiatoren, Katalysatoren und dergleichen), Wärmestabilisatoren, Säureakzeptoren, antistatische Mittel, Gleitmittel, Farbstoffe und Pigmente enthalten.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläute

rung

45

Beispiel 1

Masse für Schutzbrillengestelle
zum Schutz gegen Neodymlaser

Man bereitet aus den folgenden Bestandteilen eine Masse für das Schutzbrillengestell:

100 g Folyvinylchloriilharz (mit üblichem

Weichmacher und Stabilisatoren)
0,14 g Tris(p-diäthylaminophenyl)arniniumhexafluorantimonat

Nach dem Vermischen in einer Kugelmühle wird die Mischung heiß gewalzt und formgepreßt Eine Probe mit einer Dicke von 1,5 mm besitzt bei 1060 nm eine Gesamtextinktion von 3,1 bei einem Transmissionsgrad von 77%.

Beispiel 2

Gießfolien zum Schutz
gegen Neon-Stickstoff-Laser

Unter intensivem Rühren wird eine Mischung aus folgenden Bestandteilen bereitet:

1200 g Methylmethacrylatsirup
(Viskosität 20OcP)

6 g N,N,N^'-Tetrakis{p-dfoutylaiiüno-

phenyl)-p-benzochinon-bis(imoniumhexafiuorantimonat)

0,6 Azobisisobutyronitrilinitiattr

Die Mischung wird durch ein Filter mit einer Porenweite von 5 Jim nitriert, im Vakuum entgast und in zwei Gießzellen aus Glas mit den Abmessungen 45,7 χ 45,7x0,32 cm gegossen. Die GieBzellen werden in einem Ofen 16 Stunden bei 55° C und dann 1 Stunde bei 77°C und schließlich 1 Stande bei 100⁰C gehärtet Der Acrylharzsinip polymerisiert zu einer klaren harten Folie mit einer Barcolhärte von 50 bis 42 Die Probe besitzt im Bereich von 200 bis 400 nm eine Gesamtextinktion von mehr als 5,5 und bietet einen ausgezeichneten Schutz gegen das Licht von Neon-Stickstoff-Lasern. Sie kann ohne weiteres zu eiuem Sehschirm für Pübtenhelme geformt werden.

Claims

Patentanspruch: Kunststoff-Filtermasse zum Schutz des menschlichen Auges gegen schädliche Strahlung, enthaltend eine die Strahlung mit schädlicher Wirkung absorbierende Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Transmissionsgrad im sichtbaren Bereich von wenigstens 15% aufweist und zum Schutz gegen Laserstrahlung wenigstens eine der folgenden Verbindungen

1. N^^'J4'-Tetrakis(p-dibutylaniinophenyl)-benzochinon-bis(imoniumhexafluorantimonat),

2 Tris(p-diäthylaminophenyl)aminiumhexafluorantimonat,

3. Ν,Ν,Ν'J4'-Tetralds(p-diäthylaminophenyl)-benzochinon-bis(imoniumhexafluorantimonat),

4. Tris(p-dibutylaminophenyl)aminiumhexafluorantimonat und

5. Bis(p-diäthy]aminopheny]XN,N-bis-(p-diäthylaminophenyl)-p-aminophenyljaminiumhexafluorantimonat