DE202021004149U1 - Glasses with reduced friction properties - Google Patents
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Abstract
Brillenglas, aufweisend eine darauf aufgebrachte Beschichtung, wobei die auf das Brillenglas aufgebrachte Beschichtung ausgehend von der Oberfläche des Brillenglases die nachstehende Schichtfolge umfasst:
gegebenenfalls eine Grundierungsschicht;
gegebenenfalls eine Hartschicht;
gegebenenfalls eine Interferenz-/Entspiegelungsschicht; und
eine funktionelle Beschichtung,
wobei die funktionelle Beschichtung aus einer Verbindung (1), umfassend einen perfluorierten Kohlenwasserstoffrest, welcher ein oder mehrere etherische Sauerstoffatome aufweist, und weiter umfassend mindestens eine Silylgruppe, welche mit einer oder mit mehreren hydrolysierbaren Gruppen substituiert sein kann, gebildet ist, mit der Maßgabe, dass die Verbindung (1) mindestens zwei hydrolysierbare Gruppen enthält, und wobei die Verbindung (1) durch die nachstehende Formel (A) dargestellt ist:
wobei in der Formel (A) a 1 oder 2 ist, Rf einen Perfluoralkyletherrest, wenn a 1 ist, oder einen Perfluoralkylenetherrest, wenn a 2 ist, bezeichnet, X einen Rest mit mindestens einer Silylgruppe, welche mit einer oder mit mehreren hydrolysierbaren Gruppen substituiert sein kann, bezeichnet und Y einen optionalen Rest, welcher den Perfluoralkyl(en)etherrest Rf und den Rest X miteinander verknüpft, bezeichnet.
Spectacle lens, having a coating applied thereto, wherein the coating applied to the spectacle lens, starting from the surface of the spectacle lens, comprises the following layer sequence:
optionally a primer layer;
optionally a hard layer;
optionally an interference/antireflection layer; and
a functional coating,
wherein the functional coating is formed from a compound (1) comprising a perfluorinated hydrocarbon radical which has one or more ethereal oxygen atoms and further comprising at least one silyl group which can be substituted with one or more hydrolyzable groups, with the proviso that that the compound (1) contains at least two hydrolyzable groups, and wherein the compound (1) is represented by the formula (A) below:
wherein in formula (A) a is 1 or 2, Rf denotes a perfluoroalkyl ether radical when a is 1 or a perfluoroalkylene ether radical when a is 2, X denotes a radical having at least one silyl group substituted with one or more hydrolyzable groups may be, and Y denotes an optional group linking the perfluoroalkyl(ene) ether group Rf and the group X together.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brillenglas, welches eine darauf aufgebrachte Beschichtung aufweist.The present invention relates to a spectacle lens having a coating applied thereto.
Im Stand der Technik sind Brillengläser, welche mit einer Mehrzahl von verschiedenen Schichten vergütet sein können, bekannt. So lässt sich durch Vergüten mit einer Hartschicht das Brillenglas vor Kratzern schützen. Eine Reflexminderung lässt sich durch Vergüten mit einer Interferenz-/Entspiegelungsschicht erreichen. Das Vergüten mit einer funktionellen Beschichtung, welche mitunter auch als Topcoat oder Cleancoat bezeichnet wird, dient schließlich der Abweisung von Schmutz und Wassertropfen. Ausgehend von der Oberfläche des Brillenglases weist ein typischer Schichtaufbau die Schichtfolge Hartschicht, Interferenz-/Entspiegelungsschicht und funktionelle Beschichtung auf. Letztere stellt somit die äußerste Vergütungsschicht dar. Jede der vorstehend genannten Vergütungsschichten kann dabei aus einer einzigen Schicht oder aus einem Schichtsystem mit mehreren Schichten bestehen.Spectacle lenses which can be coated with a plurality of different layers are known in the prior art. For example, the lens can be protected from scratches by coating it with a hard coating. Reflection reduction can be achieved by coating with an interference/anti-reflection coating. Finishing with a functional coating, which is sometimes also referred to as a top coat or clean coat, ultimately serves to repel dirt and water droplets. Starting with the surface of the spectacle lens, a typical layer structure has the layer sequence hard layer, interference/anti-reflection layer and functional coating. The latter thus represents the outermost coating layer. Each of the coating layers mentioned above can consist of a single layer or of a layer system with several layers.
Um gegenüber Schmutz und Wassertropfen abweisend zu sein, hat die funktionelle Beschichtung in der Regel sowohl oleophobe als auch hydrophobe Eigenschaften. Ein Maß hierfür ist der jeweilige Kontaktwinkel, den eine entsprechende Flüssigkeit auf der Oberfläche des Brillenglases ausbildet. Hierbei gilt im Allgemeinen, dass die oleophoben und hydrophoben Eigenschaften umso ausgeprägter sind, je größer der Kontaktwinkel der jeweiligen Flüssigkeit auf der Oberfläche des Brillenglases ist. Zwar lassen sich mit einer funktionellen Beschichtung vergütete Brillengläser gut von Schmutz und Wassertropfen, welche ansonsten an die Oberfläche des Brillenglases haften würden, befreien. Dennoch muss das Brillenglas von Zeit zu Zeit gereinigt werden, etwa durch Putzen mit einem Wischgegenstand, wie beispielsweise einem Mikrofasertuch oder dergleichen. Wird das Brillenglas zuvor mit fließendem Wasser in Kontakt gebracht, bedarf es ebenfalls eines derartigen Wischgegenstandes, um das Brillenglas zu trocknen. Vorliegend wird unter einem Putzen auch ein solches Trocknen verstanden. In order to be repellent to dirt and water droplets, the functional coating usually has both oleophobic and hydrophobic properties. A measure of this is the respective contact angle that a corresponding liquid forms on the surface of the spectacle lens. It is generally the case here that the oleophobic and hydrophobic properties are all the more pronounced the larger the contact angle of the respective liquid on the surface of the spectacle lens. Spectacle lenses coated with a functional coating can be easily cleaned of dirt and water droplets that would otherwise stick to the surface of the lens. Nevertheless, the spectacle lens has to be cleaned from time to time, for example by cleaning it with a wiping object, such as a microfiber cloth or the like. If the spectacle lens is previously brought into contact with running water, such a wiping object is also required in order to dry the spectacle lens. In the present case, cleaning is also understood to mean such drying.
Grundsätzlich erfordert das Gleiten mit dem Wischgegenstand über die Oberfläche des Brillenglases einen gewissen Kraftaufwand, welcher sich zudem erhöht, wenn die Wischgeschwindigkeit zunimmt. Ist die beim Wischen aufgebrachte Kraft zu gering, bleibt der Wischgegenstand auf dem Brillenglas haften. Hierdurch kann es zu einem Rutschen der Finger über den Wischgegenstand kommen. Dies wiederum beeinträchtigt den Putzvorgang. Im Ergebnis fühlt sich die Oberfläche des Brillenglases beim Putzen mit dem Wischgegenstand nicht ausreichend glatt an.In principle, sliding the wiping object over the surface of the spectacle lens requires a certain amount of effort, which also increases when the wiping speed increases. If the force applied when wiping is too low, the wiping object will stick to the lens. This can lead to the fingers slipping over the wiping object. This in turn affects the cleaning process. As a result, the surface of the lens does not feel sufficiently smooth when brushed with the wiping object.
Unter idealen Bedingungen erreicht man ein optimales Putzergebnis durch einmaliges Wischen mit einem sauberen Mikrofasertuch über die Oberfläche des Brillenglases, was auch als sogenannter „one wipe clean“ bezeichnet wird. Dennoch machen die meisten Brillenträger beim Putzen des Brillenglases mehrere alternierende Putzhübe in der Breitenrichtung des Brillenglas, d.h. alternierend von links nach rechts bzw. rechts nach links. In diesem Fall wird ein Brillenglas, dessen Oberfläche sich nicht ausreichend glatt anfühlt, als besonders störend wahrgenommen.Under ideal conditions, an optimal cleaning result can be achieved by wiping the surface of the lens once with a clean microfiber cloth, which is also known as “one wipe clean”. Nevertheless, most spectacle wearers make several alternating cleaning strokes in the width direction of the spectacle lens when cleaning the lens, i.e. alternating from left to right or right to left. In this case, a spectacle lens whose surface does not feel sufficiently smooth is perceived as particularly annoying.
Die im Stand der Technik bekannten Ansätze zur Vergütung eines Brillenglases mit einer funktionellen Beschichtung zielen typischerweise auf die Verbesserung der oleophoben und hydrophoben Eigenschaften ab, um so die Oberfläche des Brillenglases noch abweisender gegenüber Anhaftungen wie Schmutz und Wassertropfen zu machen. Demnach lag bei der Vergütung von Brillengläsern bislang der Fokus auf einer Verbesserung der schmutz- und wasserabweisenden Eigenschaften des Brillenglases und nicht etwa auf einem besonders leichtgängigen Wischen mit geringem Kraftaufwand.The approaches known in the prior art for coating a spectacle lens with a functional coating are typically aimed at improving the oleophobic and hydrophobic properties in order to make the surface of the spectacle lens even more repellent to adhesions such as dirt and water drops. Accordingly, when it comes to coating spectacle lenses, the focus has so far been on improving the dirt and water-repellent properties of the spectacle lens and not on particularly easy wiping with little effort.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein mit einer funktionellen Beschichtung vergütetes Brillenglas bereitzustellen, wobei dieses derart vergütet sein soll, dass neben der Abweisung von Schmutz und Wassertropfen ein besonders leichtgängiges Wischen mit geringem Kraftaufwand möglich ist.The present invention is therefore based on the object of providing a spectacle lens coated with a functional coating, whereby this should be coated in such a way that, in addition to repelling dirt and water droplets, particularly smooth wiping with little effort is possible.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gelöst.The above object is achieved by the embodiments of the present invention characterized in the claims.
Insbesondere wird erfindungsgemäß ein Brillenglas, aufweisend eine darauf aufgebrachte Beschichtung, bereitgestellt, wobei die auf das Brillenglas aufgebrachte Beschichtung ausgehend von der Oberfläche des Brillenglases die nachstehende Schichtfolge umfasst:
- gegebenenfalls eine Grundierungsschicht;
- gegebenenfalls eine Hartschicht;
- gegebenenfalls eine Interferenz-/Entspiegelungsschicht; und
- eine funktionelle Beschichtung,
- wobei die funktionelle Beschichtung aus einer Verbindung (1), umfassend einen perfluorierten Kohlenwasserstoffrest, welcher ein oder mehrere etherische Sauerstoffatome aufweist, und weiter umfassend mindestens eine Silylgruppe, welche mit einer oder mit mehreren hydrolysierbaren Gruppen substituiert sein kann, gebildet ist, mit der Maßgabe, dass die Verbindung (1) mindestens zwei hydrolysierbare Gruppen enthält, und wobei die Verbindung (1) durch die nachstehende Formel (A) dargestellt ist:
- optionally a primer layer;
- optionally a hard layer;
- optionally an interference/antireflection layer; and
- a functional coating,
- wherein the functional coating is formed from a compound (1) comprising a perfluorinated hydrocarbon radical which has one or more ethereal oxygen atoms and further comprising at least one silyl group which can be substituted with one or more hydrolyzable groups, with the proviso that that the compound (1) contains at least two hydrolyzable groups, and wherein the compound (1) is represented by the formula (A) below:
In der Formel (A) ist a 1 oder 2, bezeichnet Rf einen Perfluoralkyletherrest, wenn a 1 ist, oder einen Perfluoralkylenetherrest, wenn a 2 ist, bezeichnet X einen Rest mit mindestens einer Silylgruppe, welche mit einer oder mit mehreren hydrolysierbaren Gruppen substituiert sein kann, und bezeichnet Y einen optionalen Rest, welcher den Perfluoralkyl(en)etherrest Rf und den Rest X miteinander verknüpft.In formula (A), a is 1 or 2, Rf denotes a perfluoroalkyl ether radical when a is 1 or a perfluoroalkylene ether radical when a is 2, X denotes a radical having at least one silyl group substituted with one or more hydrolyzable groups and Y denotes an optional radical which links the perfluoroalkyl(ene)ether radical Rf and the radical X together.
Das erfindungsgemäße Brillenglas, welches mit einer spezifischen funktionellen Beschichtung, gebildet aus der Verbindung (1), beschichtet ist, erlaubt ein besonders leichtgängiges Wischen mit geringem Kraftaufwand. Zudem ist der Kraftaufwand bei zunehmender Wischgeschwindigkeit nur geringfügig erhöht. So fühlt sich die Oberfläche des erfindungsgemäßen Brillenglases beim Wischen besonders glatt an, was haptisch wiederum als sehr angenehm empfunden wird. Es wird damit als sehr hochwertig eingeschätzt. Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Brillenglas, bedingt durch die oleophoben und hydrophoben Eigenschaften der aus der Verbindung (1) gebildeten funktionellen Beschichtung, eine ausgezeichnete Schmutz- und Wasserabweisung und damit insgesamt eine ausgezeichnete Reinig- und Handhabbarkeit auf.The spectacle lens according to the invention, which is coated with a specific functional coating formed from compound (1), allows particularly easy wiping with little effort. In addition, the effort required increases only slightly as the wiping speed increases. The surface of the spectacle lens according to the invention feels particularly smooth when wiped, which in turn is perceived as very pleasant to the touch. It is therefore rated as very high quality. In addition, due to the oleophobic and hydrophobic properties of the functional coating formed from the compound (1), the spectacle lens according to the invention has excellent dirt and water repellency and thus overall excellent cleanability and handling properties.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Brillenglas mit der darauf aufgebrachten Beschichtung näher erläutert:
- Gemäß der vorliegenden Erfindung unterliegt das Brillenglas als solches keinen besonderen Einschränkungen. In Bezug auf seine geometrische Form etwa kann das Brillenglas grundsätzlich planparallel, bikonkav, plankonkav, konvexkonkav, konkavkonvex, plankonvex oder bikonvex sein. Typischerweise ist die Vorderfläche des Brillenglases konvex geformt, während die zum Auge liegende Rückfläche konkav geformt ist. Hierbei wird die geometrische Form bei Brillengläsern mit positiver Brechkraft als konkavkonvex und bei Brillengläsern mit negativer Brechkraft als konvexkonkav bezeichnet. Was die geometrische Form des Brillenglases anbelangt, sind weiterhin noch Gleitsichtgläser zu nennen. Diese werden im Stand der Technik auch als Progressivgläser bezeichnet.
- According to the present invention, the spectacle lens itself is not particularly limited. With regard to its geometric shape, for example, the spectacle lens can basically be plane-parallel, biconcave, plano-concave, convex-concave, concave-convex, plano-convex or biconvex. Typically, the front surface of the spectacle lens is convex in shape, while the back surface facing the eye is concave in shape. Here, the geometric shape is referred to as concave-convex for spectacle lenses with a positive refractive power and as convex-concave for spectacle lenses with a negative refractive power. As far as the geometric shape of the spectacle lens is concerned, progressive lenses should also be mentioned. In the prior art, these are also referred to as progressive lenses.
In Bezug auf das Grundmaterial ist das Brillenglas ebenfalls nicht weiter eingeschränkt. So kann das Brillenglas aus Mineralglas oder aus Kunststoffglas gefertigt sein. Kunststoffglas hat gegenüber Mineralglas den Vorteil, dass es eine geringere Dichte und damit ein geringeres Gewicht aufweist, was zu einem angenehmeren Tragegefühl führt. Weiterhin weisen aus Kunststoffglas gefertigte Brillengläser eine erhöhte Bruchsicherheit auf. Als Kunststoffmaterialien kommen vorliegend beispielsweise Polythiourethan, Polymethylmethacrylat, Polycarbonat, Polyacrylat oder Polydiethylenglycolbisallylcarbonat sowie Kombinationen hiervon in Frage, wobei prinzipiell auch andere transparente Kunststoffmaterialien verwendet werden können.With regard to the base material, the spectacle lens is also not further restricted. The spectacle lens can be made of mineral glass or plastic glass. Plastic glass has the advantage over mineral glass that it is less dense and therefore lighter, which makes it more comfortable to wear. Furthermore, spectacle lenses made of plastic glass are more break-resistant. In the present case, suitable plastic materials are, for example, polythiourethane, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyacrylate or polydiethylene glycol bisallyl carbonate and combinations thereof, although in principle other transparent plastic materials can also be used.
Das Grundmaterial des Brillenglases wird dabei so gewählt, dass das Brillenglas typischerweise einen Brechungsindex in einem Bereich von 1,45 bis 1,90, insbesondere in einem Bereich von 1,45 bis 1,55, in einem Bereich von 1,59 bis 1,68 oder in einem Bereich von 1,73 bis 1,75 aufweist. Es können somit Brillengläser aus Standardglas mit einem Brechungsindex von etwa 1,50, aus Qualitätsglas mit einem Brechungsindex von etwa 1,60 bzw. 1,67 oder aus Premiumglas mit einem Brechungsindex von etwa 1,74 verwendet werden.The base material of the spectacle lens is selected in such a way that the spectacle lens typically has a refractive index in a range from 1.45 to 1.90, in particular in a range from 1.45 to 1.55, in a range from 1.59 to 1, 68 or in a range of 1.73 to 1.75. Spectacle lenses made of standard glass with a refractive index of approximately 1.50, of quality glass with a refractive index of approximately 1.60 or 1.67 or of premium glass with a refractive index of approximately 1.74 can thus be used.
Wie eingangs erwähnt, kann auf das Brillenglas zunächst eine Hartschicht aufgebracht sein. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn das Brillenglas aus Kunststoffglas gefertigt ist, da es sich hierbei um ein vergleichsweise weiches Material handelt und somit die Anfälligkeit eines daraus gefertigten Brillenglases gegenüber Kratzern höher ist als bei Mineralglas. Die Hartschicht kann einen ein- oder mehrschichtigen Aufbau aufweisen. Zur Herstellung der Hartschicht können verschiedene Materialien und Verfahren eingesetzt werden, welche ein Fachmann in geeigneter Weise auswählt. Ebenfalls wählt ein Fachmann eine geeignete Dicke für die Hartschicht aus. Handelt es sich bei der Hartschicht um einen Hartlack, kann dieser beispielsweise mittels Tauch-, Sprüh- oder Spincoatverfahren auf das Brillenglas aufgebracht werden. Handelt es sich bei der Hartschicht hingegen um ein anorganisches Material, etwa um ein Material auf Quarzbasis, kann dieses mittels physikalischer oder chemischer Gasphasenabscheidung auf das Brillenglas aufgebracht werden.As mentioned at the outset, a hard layer can first be applied to the spectacle lens. This makes sense in particular when the spectacle lens is made of plastic glass, since this is a comparatively soft material and thus the susceptibility of a spectacle lens made from it against scratches is higher than with mineral glass. The hard layer can have a single-layer or multi-layer structure. Various materials and methods can be used to produce the hard layer, which a person skilled in the art selects in a suitable manner. Also, a person skilled in the art selects a suitable thickness for the hard layer. If the hard layer is a hard lacquer, this can be applied to the spectacle lens by means of a dipping, spraying or spin-coating method, for example. If, on the other hand, the hard layer is an inorganic material, such as a quartz-based material, this can be applied to the spectacle lens by means of physical or chemical vapor deposition.
Um die Anhaftung der Hartschicht zu begünstigen, kann das Brillenglas vorab einer Grundierungsbehandlung unterzogen werden. Auch kann zu diesem Zweck das Brillenglas mit einer Grundierungsschicht, auch Primerschicht genannt, versehen werden. Die Grundierungsschicht kann neben der Haftfestigkeit der Beschichtung auch die Bruchfestigkeit des Brillenglases erhöhen. Das Brillenglas lässt sich beispielsweise mittels Tauch-, Sprüh- oder Spincoatverfahren mit einer Grundierungsschicht versehen.In order to promote the adhesion of the hard coating, the lens can be subjected to a priming treatment beforehand. For this purpose, the spectacle lens can also be provided with a base layer, also called a primer layer. In addition to the adhesive strength of the coating, the primer layer can also increase the breakage resistance of the spectacle lens. The spectacle lens can be provided with a primer layer, for example, by means of dipping, spraying or spin-coating processes.
Auf das Brillenglas mit der gegebenenfalls vorhandenen Grundierungsschicht und der gegebenenfalls vorhandenen Hartschicht kann eine Interferenz-/Entspiegelungsschicht aufgebracht sein. Wie die Hartschicht kann auch die Interferenz-/Entspiegelungsschicht einen ein- oder mehrschichtigen Aufbau aufweisen. Einem Fachmann sind derartige ein- oder mehrschichtig aufgebaute Interferenz-/Entspiegelungsschichten bekannt, wobei im Falle einer mehrschichtig aufgebauten Interferenz-/Entspiegelungsschicht die Anzahl der Schichten grundsätzlich nicht weiter eingeschränkt ist. Bei einer mehrschichtig aufgebauten Interferenz-/Entspiegelungsschicht wird die Schichtfolge üblicherweise derart gewählt, dass an eine Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex bestimmter Dicke eine Schicht mit einem hohen Brechungsindex bestimmter Dicke angrenzt. In anderen Worten ist es für einen derartigen Aufbau bevorzugt, dass Schichten mit einem niedrigen Brechungsindex und Schichten mit einem hohen Brechungsindex alternierend aufgebracht sind. Entsprechende Materialien und Schichtdicken zur Realisierung eines solchen Aufbaus sind einem Fachmann bekannt. So kann die Interferenz-/Entspiegelungsschicht aus einer Abfolge verschiedener transparenter Materialien, darunter beispielsweise SiO2, SiO, Ta2O5, TiO2, ZrO2, Al2O3, Nd2O5, Pr2O3, PrTiO3, La2O3, Nb2O5, Y2O3, HfO2, InSn-Oxid (ITO), Si3N4, MgO, MgF2, CeO2 und ZnS, bestehen, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Unter diesen Materialien weisen einige, wie etwa SiO2, einen vergleichsweise niedrigen Brechungsindex auf, während wiederum andere, wie etwa Ta2O5, einen vergleichsweise hohen Brechungsindex aufweisen. Die jeweiligen Schichten der Interferenz-/Entspiegelungsschicht können ebenfalls mittels physikalischer oder chemischer Gasphasenabscheidung aufgebracht werden. Beispielhafte Verfahren für das Aufbringen mittels physikalischer Gasphasenabscheidung sind Elektronenstrahlverdampfen aus einem Tiegel, Widerstandsverdampfen aus einem Schiffchen und Plasmaunterstützung während des Verdampfens, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Das Brillenglas kann beim Aufbringen der Interferenz-/Entspiegelungsschicht geheizt werden.An interference/antireflection coating can be applied to the spectacle lens with the optionally present primer layer and the optionally present hard layer. Like the hard layer, the interference/antireflection coating can also have a single-layer or multi-layer structure. A person skilled in the art is familiar with such single-layer or multi-layer interference/anti-reflection coatings, in the case of a multi-layer interference/anti-reflection coating the number of layers is fundamentally not further restricted. In the case of a multi-layered interference/antireflection layer, the layer sequence is usually selected in such a way that a layer with a low refractive index of a specific thickness is adjoined by a layer with a high refractive index of a specific thickness. In other words, it is preferred for such a structure that layers with a low refractive index and layers with a high refractive index are applied alternately. Appropriate materials and layer thicknesses for realizing such a structure are known to a person skilled in the art. The interference/anti-reflection layer can be made from a sequence of different transparent materials, including, for example, SiO 2 , SiO, Ta 2 O 5 , TiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , Nd 2 O 5 , Pr 2 O 3 , PrTiO 3 , La 2 O 3 , Nb 2 O 5 , Y 2 O 3 , HfO 2 , InSn oxide (ITO), Si 3 N 4 , MgO, MgF 2 , CeO 2 and ZnS, exist, but are not limited to these. Among these materials, some, such as SiO 2 , have a relatively low refractive index, while still others, such as Ta 2 O 5 , have a relatively high refractive index. The respective layers of the interference/antireflection layer can also be applied by means of physical or chemical vapor deposition. Exemplary physical vapor deposition methods include, but are not limited to, electron beam crucible evaporation, resistance boat evaporation, and plasma assist during evaporation. The spectacle lens can be heated when the interference/anti-reflection coating is applied.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf das Brillenglas mit der gegebenenfalls vorhandenen Grundierungsschicht, der gegebenenfalls vorhandenen Hartschicht und der gegebenenfalls vorhandenen Interferenz-/Entspiegelungsschicht eine funktionelle Beschichtung aufgebracht. Diese weist sowohl oleophobe als auch hydrophobe Eigenschaften auf, wodurch sie eine Abweisung sowohl von Schmutz als auch von Wassertropfen auf der Oberfläche des Brillenglases ermöglicht. Die funktionelle Beschichtung ist erfindungsgemäß aus einer Verbindung (1), umfassend einen perfluorierten Kohlenwasserstoffrest, welcher ein oder mehrere etherische Sauerstoffatome aufweist, und weiter umfassend mindestens eine Silylgruppe, welche mit einer oder mit mehreren hydrolysierbaren Gruppen substituiert sein kann, gebildet, mit der Maßgabe, dass die Verbindung (1) mindestens zwei hydrolysierbare Gruppen enthält.According to the present invention, a functional coating is applied to the spectacle lens with the optionally present primer layer, the optionally present hard layer and the optionally present interference/antireflection layer. This has both oleophobic and hydrophobic properties, making it possible to repel both dirt and water droplets on the surface of the lens. According to the invention, the functional coating is formed from a compound (1) comprising a perfluorinated hydrocarbon radical which has one or more ethereal oxygen atoms and further comprising at least one silyl group which can be substituted by one or more hydrolyzable groups, with the proviso that that the compound (1) contains at least two hydrolyzable groups.
Durch das Vorhandensein mindestens zweier hydrolysierbarer Gruppen kann es prinzipiell zu einer zwei- bzw. dreidimensionalen Verknüpfung der Verbindung (1) untereinander sowie mit der Oberfläche des Brillenglases, einer gegebenenfalls darauf aufgebrachten Grundierungsschicht, einer gegebenenfalls darauf aufgebrachten Hartschicht oder einer gegebenenfalls darauf aufgebrachten Interferenz-/Entspiegelungsschicht kommen. Eine zweidimensionale Verknüpfung bedarf einer Verbindung (1) mit zwei hydrolysierbaren Gruppen, während eine dreidimensionale Verknüpfung einer Verbindung (1) mit mindestens drei hydrolysierbaren Gruppen bedarf. Die Verknüpfung der Verbindung (1) erfolgt durch Hydrolysereaktion der hydrolysierbaren Gruppen in der Gegenwart von Wasser, welches in Spuren beim Aufbringen der funktionellen Beschichtung vorhanden ist, gefolgt von einer Kondensationsreaktion, wobei sich schließlich eine Siloxanbindung ausbildet. Allerdings kann in der funktionellen Beschichtung die Verbindung (1) auch als solche vorliegen, d.h. ohne eine Hydrolysereaktion eingegangen zu sein. Demgemäß können in der funktionellen Beschichtung des erfindungsgemäßen Brillenglases noch hydrolysierbare Gruppen vorhanden sein. In anderen Worten ist die funktionelle Beschichtung des erfindungsgemäßen Brillenglases aus der Verbindung (1) gebildet bzw. von dieser abgeleitet.The presence of at least two hydrolyzable groups can in principle lead to a two- or three-dimensional linkage of the compound (1) to one another and to the surface of the spectacle lens, a primer layer optionally applied thereon, a hard layer optionally applied thereon or an interference/interference layer optionally applied thereon. anti-reflective coating come. A two-dimensional linkage requires a compound (1) having two hydrolyzable groups, while a three-dimensional linkage requires a compound (1) having at least three hydrolyzable groups. The linkage of the compound (1) is carried out by hydrolysis reaction of the hydrolyzable groups in the presence of water, which is present in trace amounts when the functional coating is applied, followed by a condensation reaction, finally forming a siloxane bond. However, the compound (1) can also be present as such in the functional coating, ie without having entered into a hydrolysis reaction. Accordingly, hydrolyzable groups can still be present in the functional coating of the spectacle lens according to the invention. In other In other words, the functional coating of the spectacle lens according to the invention is formed from compound (1) or derived from it.
Es ist bevorzugt, dass die Verbindung (1) mindestens drei hydrolysierbare Gruppen enthält, da es hierdurch, wie vorstehend erwähnt, prinzipiell zu einer dreidimensionalen Verknüpfung der Verbindung (1) kommen kann. Grundsätzlich wird durch eine dreidimensionale Verknüpfung die mechanische Stabilität der funktionellen Beschichtung und damit auch ihre Abriebbeständigkeit bzw. Langlebigkeit erhöht. In Bezug auf eine Obergrenze ist die Anzahl der hydrolysierbaren Gruppen gemäß der vorliegenden Erfindung nicht weiter eingeschränkt.It is preferred that the compound (1) contains at least three hydrolyzable groups since, as mentioned above, this can in principle lead to a three-dimensional linkage of the compound (1). Basically, a three-dimensional connection increases the mechanical stability of the functional coating and thus also its abrasion resistance and longevity. With regard to an upper limit, the number of hydrolyzable groups according to the present invention is not further restricted.
Die hydrolysierbaren Gruppen können jeweils unabhängig voneinander etwa aus einer Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, beispielsweise einer Methoxygruppe, einer Ethoxygruppe, einer Propoxygruppe oder einer Butoxygruppe, einer Alkoxyalkoxygruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, beispielsweise einer Methoxymethoxygruppe oder einer Methoxyethoxygruppe, einer Alkenyloxygruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, beispielsweise einer Isopropenoxygruppe, einer Acyloxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, beispielsweise einer Acetyloxygruppe, einer Aminogruppe oder einem Halogenatom, beispielsweise einem Chloratom, einem Bromatom oder einem lodatom, ausgewählt sein, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Unter diesen hydrolysierbaren Gruppen sind eine Methoxygruppe, eine Ethoxygruppe, eine Isopropenoxygruppe und ein Chloratom bevorzugt.The hydrolyzable groups may each independently be selected from, for example, an alkoxy group having from 1 to 10 carbon atoms, such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group or a butoxy group, an alkoxyalkoxy group having from 2 to 10 carbon atoms, such as a methoxymethoxy group or a methoxyethoxy group, an alkenyloxy group having from 2 to 10 carbon atoms, e.g. isopropenoxy, an acyloxy group having 1 to 10 carbon atoms, e.g. acetyloxy, an amino group or a halogen atom, e.g. chlorine, bromine or iodine. Among these hydrolyzable groups, a methoxy group, an ethoxy group, an isopropenoxy group and a chlorine atom are preferred.
Handelt es sich bei der hydrolysierbaren Gruppe beispielsweise um ein Halogenatom, wird infolge der Hydrolysereaktion das jeweilige Hydrogenhalogenid freigesetzt. Im Falle einer Alkoxygruppe wird der jeweilige Alkohol freigesetzt. Die hydrolysierbare Gruppe wird somit in ihrer protonierten Form freigesetzt.For example, when the hydrolyzable group is a halogen atom, the hydrolysis reaction liberates the respective hydrogen halide. In the case of an alkoxy group, the respective alcohol is released. The hydrolyzable group is thus released in its protonated form.
In der Verbindung (1) können alle hydrolysierbaren Gruppen identisch sein. Beispielsweise kann es sich bei den hydrolysierbaren Gruppen jeweils um eine Methoxygruppe oder um eine Ethoxygruppe handeln. Auch können in der Verbindung (1) die Silylgruppen vollständig mit hydrolysierbaren Gruppen substituiert sein, so dass die Verbindung (1) beispielsweise Trimethoxysilylgruppen oder Triethoxysilylgruppen aufweist, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Liegt keine Substitution mit hydrolysierbaren Gruppen vor oder ist die Substitution unvollständig, enthalten die Silylgruppen typischerweise noch Alkyl- oder Alkenylreste mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, etwa Methyl, Ethyl, Propyl oder Vinyl, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein.In the compound (1), all hydrolyzable groups can be identical. For example, each of the hydrolyzable groups can be a methoxy group or an ethoxy group. Also, in the compound (1), the silyl groups may be fully substituted with hydrolyzable groups such that the compound (1) has, for example, but not limited to, trimethoxysilyl groups or triethoxysilyl groups. In the absence or incomplete substitution with hydrolyzable groups, the silyl groups typically still contain alkyl or alkenyl radicals having from 1 to 3 carbon atoms, such as, but not limited to, methyl, ethyl, propyl, or vinyl.
Was den perfluorierten Kohlenwasserstoffrest anbelangt, unterliegt die Verbindung (1) keinen besonderen Einschränkungen, solange der perfluorierte Kohlenwasserstoffrest ein oder mehrere etherische Sauerstoffatome aufweist. Unter einem etherischen Sauerstoffatom wird vorliegend ein Sauerstoffatom verstanden, welches innerhalb des perfluorierten Kohlenwasserstoffrests eine Etherfunktionalität begründet. In Bezug auf eine Obergrenze ist die Anzahl der etherischen Sauerstoffatome gemäß der vorliegenden Erfindung nicht weiter eingeschränkt.As for the perfluorinated hydrocarbon group, the compound (1) is not particularly limited as long as the perfluorinated hydrocarbon group has one or more ethereal oxygen atoms. In the present case, an ethereal oxygen atom is understood as meaning an oxygen atom which forms an ether functionality within the perfluorinated hydrocarbon radical. With regard to an upper limit, the number of ethereal oxygen atoms according to the present invention is not further restricted.
Die Anzahl der Kohlenstoffatome im perfluorierten Kohlenwasserstoffrest kann von 2 bis 100, beispielsweise von 2 bis 50, von 5 bis 50, von 5 bis 25 oder von 10 bis 25 betragen, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Der perfluorierte Kohlenwasserstoffrest ist typischerweise gesättigt und enthält demnach keine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen. Ebenso ist der perfluorierte Kohlenwasserstoffrest typischerweise aliphatisch und enthält demnach keine aromatischen Einheiten. Der perfluorierte Kohlenwasserstoffrest kann verzweigt oder unverzweigt sein, wobei eine unverzweigte Struktur bevorzugt ist. Ebenso ist es bevorzugt, dass der perfluorierte Kohlenwasserstoffrest nicht ringförmig ist.The number of carbon atoms in the perfluorinated hydrocarbon radical can be from 2 to 100, for example from 2 to 50, from 5 to 50, from 5 to 25 or from 10 to 25, but is not limited thereto. The perfluorinated hydrocarbon radical is typically saturated and thus contains no carbon-carbon multiple bonds. Also, the perfluorinated hydrocarbon radical is typically aliphatic and thus contains no aromatic moieties. The perfluorinated hydrocarbon radical may be branched or unbranched, with an unbranched structure being preferred. It is also preferred that the perfluorinated hydrocarbon residue is non-cyclic.
Der perfluorierte Kohlenwasserstoffrest, welcher ein oder mehrere etherische Sauerstoffatome aufweist, kann beispielsweise die Struktureinheit -(CF2)x-O-(CF2)y- umfassen, wobei die Indizes x und y jeweils die Anzahl der Difluormethylen-Einheiten und damit auch die Anzahl der Kohlenstoffatome bezeichnen. An einer oder an beiden der äußeren Difluormethylen-Einheiten hiervon kann jeweils eine Silylgruppe, gegebenenfalls substituiert mit einer oder mit mehreren hydrolysierbaren Gruppen, gebunden sein. Ist an nur eine der beiden äußeren Difluormethylen-Einheiten eine Silylgruppe gebunden, ist an die andere der beiden äußeren Difluormethylen-Einheiten ein Fluoratom gebunden. Zusätzlich dazu kann auch ein Fluoratom der beiden äußeren oder der inneren Difluormethylen-Einheiten durch eine Silylgruppe, gegebenenfalls substituiert mit einer oder mit mehreren hydrolysierbaren Gruppen, ersetzt sein. Ferner kann sich zwischen einer Difluormethylen-Einheit und einer Silylgruppe ein weiterer perfluorierter Kohlenwasserstoffrest der vorstehenden Struktureinheit, welcher die Difluormethylen-Einheit und die Silylgruppe miteinander verknüpft, befinden. An einem solchen perfluorierten Kohlenwasserstoffrest können weitere Silylgruppen, gegebenenfalls substituiert mit einer oder mit mehreren hydrolysierbaren Gruppen, gebunden sein.The perfluorinated hydrocarbon radical, which has one or more ethereal oxygen atoms, can include, for example, the structural unit -(CF 2 ) x -O-(CF 2 ) y -, where the indices x and y each denote the number of difluoromethylene units and thus also the Denote number of carbon atoms. Attached to either or both of the outer difluoromethylene units thereof may be a silyl group optionally substituted with one or more hydrolyzable groups. If only one of the two outer difluoromethylene units has a silyl group attached, a fluorine atom is attached to the other of the two outer difluoromethylene units. In addition, a fluorine atom of the two outer or inner difluoromethylene units can also be replaced by a silyl group, optionally substituted with one or more hydrolyzable groups. Furthermore, between a difluoromethylene unit and a silyl group there may be another perfluorinated hydrocarbon residue of the above structural unit, which links the difluoromethylene unit and the silyl group together. Further silyl groups, optionally substituted with one or more hydrolyzable groups, can be bonded to such a perfluorinated hydrocarbon radical.
Die Verbindung (1) kann noch weitere Struktureinheiten umfassen, sofern die Verbindung (1) einen perfluorierten Kohlenwasserstoffrest, welcher ein oder mehrere etherische Sauerstoffatome aufweist, umfasst und weiter mindestens eine Silylgruppe, welche mit einer oder mit mehreren hydrolysierbaren Gruppen substituiert sein kann, umfasst, mit der Maßgabe, dass die Verbindung (1) mindestens zwei hydrolysierbare Gruppen enthält.The compound (1) can also comprise further structural units, provided that the compound (1) comprises a perfluorinated hydrocarbon radical which has one or more ethereal oxygen atoms and further comprises at least one silyl group which can be substituted with one or more hydrolyzable groups, with the proviso that the compound (1) contains at least two hydrolyzable groups.
Die Maßgabe, wonach die Verbindung (1) mindestens zwei hydrolysierbare Gruppen enthält, gilt für die Formel (A) dahingehend, dass, wenn der Rest X in der Formel (A) lediglich eine Silylgruppe enthält, welche mit einer einzigen hydrolysierbaren Gruppe substituiert ist, a dann zwingend 2 sein muss.The proviso that compound (1) contains at least two hydrolyzable groups applies to formula (A) in that when the radical X in formula (A) contains only one silyl group substituted with a single hydrolyzable group, a must then necessarily be 2.
Für den Perfluoralkyl(en)etherrest Rf in der Formel (A) gelten die Ausführungen, wie sie für die Verbindung (1) hinsichtlich des perfluorierten Kohlenwasserstoffrests allgemein getroffen worden sind, entsprechend mit der Einschränkung, dass der Perfluoralkyl(en)etherrest Rf keine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen sowie keine aromatischen Einheiten enthält. Ansonsten unterliegt der Perfluoralkyl(en)etherrest Rf keinen weiteren Einschränkungen.For the perfluoroalkyl(ene) ether radical Rf in the formula (A), the statements made in general for the compound (1) with regard to the perfluorinated hydrocarbon radical apply, correspondingly with the restriction that the perfluoroalkyl(ene) ether radical Rf is not a carbon -Contains multiple carbon bonds and no aromatic units. Otherwise, the perfluoroalkyl(ene) ether radical Rf is not subject to any further restrictions.
Der Rest X in der Formel (A) enthält mindestens eine Silylgruppe, wobei jede Silylgruppe mit einer oder mit mehreren hydrolysierbaren Gruppen substituiert sein kann. In dem Rest X liegen beispielsweise 2 bis 18, bevorzugt 2 bis 9 hydrolysierbare Gruppen vor. Liegen mehr als drei hydrolysierbare Gruppen vor, ist notwendigerweise mehr als eine Silylgruppe im Rest X vorhanden. Ansonsten gelten in Bezug auf die Silylgruppen und die hydrolysierbaren Gruppen die vorstehenden allgemeinen Ausführungen im Zusammenhang mit der Verbindung (1) entsprechend.The radical X in formula (A) contains at least one silyl group, where each silyl group can be substituted with one or more hydrolyzable groups. The radical X contains, for example, 2 to 18, preferably 2 to 9, hydrolyzable groups. When more than three hydrolyzable groups are present, there is necessarily more than one silyl group in the X moiety. Otherwise, with regard to the silyl groups and the hydrolyzable groups, the above general statements in connection with the compound (1) apply accordingly.
Der optionale Rest Y ist ein zweiwertiger Rest und verknüpft den Perfluoralkyl(en)etherrest Rf und den Rest X miteinander. Der optionale Rest Y, falls vorhanden, weist grundsätzlich keine hydrolysierbaren Gruppen auf. Bei dem optionalen Rest Y kann es sich um einen unsubstituierten oder substituierten Kohlenwasserstoffrest handeln. Der optionale Rest Y kann eine oder mehrere Strukturen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus -NR(CO)-, -O(CO)-, -O- und -SiR2-, enthalten, wobei R einen Alkyl- oder Alkenylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen darstellt, etwa Methyl, Ethyl, Propyl oder Vinyl, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Beispielsweise kann es sich bei dem optionalen Rest Y um einen Kohlenwasserstoffrest mit insgesamt 2 bis 12 Kohlenstoffatomen handeln, wobei der Kohlenwasserstoffrest eine oder mehrere der vorstehend genannten Strukturen enthalten kann.The optional group Y is a divalent group and links the perfluoroalkyl(ene) ether group Rf and the group X together. The optional radical Y, if present, generally has no hydrolyzable groups. The optional group Y can be an unsubstituted or substituted hydrocarbyl group. The optional radical Y can contain one or more structures selected from the group consisting of -NR(CO)-, -O(CO)-, -O- and -SiR 2 -, where R contains an alkyl or alkenyl radical R1 represents 1 to 3 carbon atoms such as, but not limited to, methyl, ethyl, propyl or vinyl. For example, the optional group Y can be a hydrocarbyl group having a total of from 2 to 12 carbon atoms, which hydrocarbyl group can contain one or more of the structures mentioned above.
Beispiele der Verbindung (1), welche im Einklang mit der Formel (A) sind, beinhalten Trimethoxysilan, Dimethoxysilan, Triethoxysilan, Triisopropenoxysilan, Trichlorsilan und Triaminosilan, wobei jedes dieser Silane einen Perfluoralkyletherrest umfasst. Insbesondere kann es sich bei dem Silan um Trimethoxysilan, welches einen Perfluoralkyletherrest umfasst, handeln.Examples of the compound (1) which are in accordance with the formula (A) include trimethoxysilane, dimethoxysilane, triethoxysilane, triisopropenoxysilane, trichlorosilane and triaminosilane, each of these silanes comprising a perfluoroalkyl ether group. In particular, the silane can be trimethoxysilane comprising a perfluoroalkyl ether radical.
Die funktionelle Beschichtung ist nicht notwendigerweise aus nur einer einzigen Verbindung (1) gebildet. Sie kann auch aus verschiedenen Verbindungen (1) gebildet sein. Bei der Bildung der funktionellen Beschichtung kann ferner eine Verbindung (2) beteiligt sein, welche sich von der Verbindung (1) lediglich dahingehend unterscheidet, dass die Verbindung (2) nur eine einzige hydrolysierbare Gruppe enthält. Hierdurch lassen sich Endpunkte der zwei- bzw. dreidimensionalen Verknüpfung absättigen, da die Verbindung (2) durch das Vorhandensein von nur einer hydrolysierbaren Gruppe keine zwei- bzw. dreidimensionale Verknüpfung eingehen kann.The functional coating is not necessarily formed from only a single compound (1). It can also be formed from different compounds (1). A compound (2) which differs from compound (1) only in that compound (2) contains only a single hydrolyzable group can also be involved in the formation of the functional coating. This makes it possible to saturate the end points of the two- or three-dimensional linkage, since the compound (2) cannot form a two- or three-dimensional linkage due to the presence of only one hydrolyzable group.
Die funktionelle Beschichtung lässt sich mittels geeigneter Aufdampftechniken auf das Brillenglas mit der gegebenenfalls vorhandenen Grundierungsschicht, der gegebenenfalls vorhandenen Hartschicht und der gegebenenfalls vorhandenen Interferenz-/Entspiegelungsschicht aufbringen, wie weiter unten im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren näher beschrieben.The functional coating can be applied to the spectacle lens with the optionally present primer layer, the optionally present hard layer and the optionally present interference/antireflection layer by means of suitable vapor deposition techniques, as described in more detail below in connection with the production method.
In Bezug auf die Dicke ist die funktionelle Beschichtung nicht weiter eingeschränkt. So kann die Dicke der funktionellen Beschichtung in einem Bereich von 1 nm bis 1000 nm liegen. Bevorzugt liegt die Dicke der funktionellen Beschichtung in einem Bereich von 1 nm bis 100 nm und noch mehr bevorzugt in einem Bereich von 1 nm bis 20 nm. Beispielhaft ist hier ein Wert von etwa 10 nm für die Dicke der funktionellen Beschichtung genannt. Die Dicke der funktionellen Beschichtung kann beispielsweise durch die Dauer des Verdampfens und die Aufdampfrate eingestellt werden.In terms of thickness, the functional coating is not further restricted. The thickness of the functional coating can be in a range from 1 nm to 1000 nm. The thickness of the functional coating is preferably in a range from 1 nm to 100 nm and even more preferably in a range from 1 nm to 20 nm. A value of about 10 nm for the thickness of the functional coating is mentioned here as an example. The thickness of the functional coating can be adjusted, for example, by the duration of the vaporization and the vapor deposition rate.
Grundsätzlich können die vorstehenden Schichten einseitig oder beidseitig auf das Brillenglas aufgebracht werden, wobei ein beidseitiges Aufbringen zumindest der funktionellen Beschichtung auf der Vorder- und Rückfläche des Brillenglases bevorzugt ist.In principle, the above layers can be applied to one side or both sides of the spectacle lens, with preference being given to applying at least the functional coating to the front and rear surfaces of the spectacle lens on both sides.
Aufgrund der spezifischen funktionellen Beschichtung, welche aus der Verbindung (1), wie vorstehend beschrieben, gebildet ist, weist die Oberfläche des erfindungsgemäßen Brillenglases einen besonders niedrigen dynamischen Reibungskoeffizienten auf. Dieser kann als ein Maß für die gefühlte Glattheit, mit der die Oberfläche des Brillenglases wahrgenommen wird, aufgefasst werden. Der dynamische Reibungskoeffizient bezieht sich hierbei auf die Reibungskraft, welche zu überwinden ist, um eine Bewegung des Wischgegenstandes auf der Oberfläche des Brillenglases, wie etwa beim Putzen des Brillenglases mit einem Mikrofasertuch oder dergleichen, auszuführen. Grundsätzlich ist der dynamische Reibungskoeffizient abhängig von der Geschwindigkeit der Wischbewegung. Gelegentlich wird er daher auch als geschwindigkeitsabhängiger dynamischer Reibungskoeffizient bezeichnet. Im Grunde genommen bedeutet dies, dass der dynamische Reibungskoeffizient kontinuierlich bis zur maximalen Geschwindigkeit der Wischbewegung bestimmt werden müsste, um die gefühlte Glattheit messtechnisch exakt abzubilden. Wie von Seiten der Erfinder herausgefunden wurde, lässt sich die messtechnische Abbildung der gefühlten Glattheit jedoch stark vereinfachen, wie nachstehend im Zusammenhang mit der Bestimmung des dynamischen Reibungskoeffizienten erläutert:
- Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschreibt die Bewegung zur messtechnischen Bestimmung des dynamischen Reibungskoeffizienten einen Kreis um die Mitte des Brillenglases. Die Geschwindigkeit, auf die sich der dynamische Reibungskoeffizient bezieht, ist tangential zum beschriebenen Kreis sowie tangential zur Oberfläche des Brillenglases. Sie wird daher gelegentlich auch als tangentiale Geschwindigkeit bezeichnet. Als praxisrelevant für die Geschwindigkeit ist hierbei ein Bereich von 0,005 m/s
bis 0,4 m/s anzusehen, da das Putzen eines Brillenglases typischerweise mit einer Geschwindigkeit in eben diesem Geschwindigkeitsbereich erfolgt. Wie durch Messungen festgestellt werden konnte, liegt die maximale Geschwindigkeit der Wischbewegung typischerweise bei einemWert von 0,2 m/s.
- Within the scope of the present invention, the movement for the metrological determination of the dynamic coefficient of friction describes a circle around the center of the spectacle lens. The speed to which the dynamic coefficient of friction refers is tangential to the described circle and tangential to the surface of the lens. It is therefore sometimes also referred to as tangential speed. A range of 0.005 m/s to 0.4 m/s is to be regarded as relevant for the speed in practice, since the cleaning of a spectacle lens typically takes place at a speed in precisely this speed range. As could be determined by measurements, the maximum speed of the wiping movement is typically at a value of 0.2 m/s.
Bei der Bestimmung des dynamischen Reibungskoeffizienten wird vorliegend ein Mikrofasertuch des Typs „Savina MX“, hergestellt von „kbSeiren“, Osaka, Japan, mit den nachstehenden Eigenschaften verwendet:
Hierbei wird mit dem Mikrofasertuch in einer rotierenden Bewegung um die Mitte des Brillenglases mit der darauf aufgebrachten funktionellen Beschichtung gewischt. Beim Wischen mit dem Mikrofasertuch muss sichergestellt sein, dass vorab keinerlei reibende Aktion auf der Oberfläche des Brillenglases ausgeführt wurde, welche deren Eigenschaften verändern könnte. Der Andruck des Mikrofasertuchs auf die zu messende Oberfläche des Brillenglases geschieht durch einen elastischen Stempel mit ringförmiger Auflagefläche und beträgt etwa 8380 N/m2. Bei einem Innenradius von 17,5 mm und einem Außenradius von 20,5 mm der ringförmigen Auflagefläche entspricht dies einer Andruckkraft von 3 N. Im Querschnitt betrachtet weist der elastische Stempel eine rechteckige Form mit einer Höhe von 3 mm auf. Der elastische Stempel ist aus Silikon gefertigt und besitzt eine Shore-Härte A von 40.The microfiber cloth is wiped in a rotating motion around the center of the lens with the functional coating applied to it. When wiping with the microfiber cloth, it must be ensured that no rubbing action has been carried out on the surface of the spectacle lens beforehand, which could change its properties. The microfiber cloth is pressed onto the surface of the lens to be measured by an elastic stamp with a ring-shaped contact surface and is approximately 8380 N/m 2 . With an inner radius of 17.5 mm and an outer radius of 20.5 mm for the ring-shaped contact surface, this corresponds to a pressing force of 3 N. Viewed in cross section, the elastic stamp has a rectangular shape with a height of 3 mm. The elastic stamp is made of silicone and has a Shore A hardness of 40.
Im Bereich der ringförmigen Auflagefläche des elastischen Stempels bewegt sich das Mikrofasertuch relativ zur Oberfläche des Brillenglases. Um der Geschwindigkeitsabhängigkeit des dynamischen Reibungskoeffizienten Rechnung zu tragen, wird der dynamische Reibungskoeffizient zweckmäßigerweise in dem vorstehend genannten Geschwindigkeitsbereich von 0,005 m/s bis 0,4 m/s bestimmt, wobei mit der Geschwindigkeit, wie vorstehend erwähnt, die tangentiale Geschwindigkeit gemeint ist. Ausgehend von einem Anfangswert wird die Geschwindigkeit stufenweise erhöht.In the area of the ring-shaped contact surface of the elastic stamp, the microfiber cloth moves relative to the surface of the spectacle lens. In order to take account of the speed dependency of the dynamic coefficient of friction, the dynamic coefficient of friction is expediently determined in the aforementioned speed range of 0.005 m/s to 0.4 m/s, the speed, as mentioned above, meaning the tangential speed. Starting from an initial value, the speed is gradually increased.
Während der rotierenden Bewegung des Mikrofasertuchs wird mit Hilfe eines Rheometers das Drehmoment ermittelt. Dieses ist über den effektiven Radius der ringförmigen Auflagefläche des elastischen Stempels mit der Reibungskraft, welche das Mikrofasertuch für eine gleichförmige Bewegung relativ zur Oberfläche des Brillenglases überwinden muss, wie folgt verknüpft:
Der effektive Radius lässt sich mit dem mittleren Radius annähern. Dieser entspricht dem gemittelten Radius der ringförmigen Auflagefläche des elastischen Stempels und lässt sich wie folgt berechnen:
Der dynamische Reibungskoeffizient, abgekürzt als µd, ist mit dem Drehmoment über den effektiven Radius und die Andruckkraft wiederum wie folgt verknüpft:
Für jede Geschwindigkeit v ergibt sich ein individuelles Drehmoment(v), bedingt durch eine individuelle Reibungskraft(v), und damit auch ein individueller dynamischer Reibungskoeffizient(v), abgekürzt als µd(v):
Um die gefühlte Glattheit messtechnisch abzubilden, ist es entscheidend, wie bei einem Putzhub die Geschwindigkeit v auf den Weg s über die Oberfläche des Brillenglases während der Zeit t verteilt ist. Untersuchungen unter Verwendung einer Kamera mit hoher Bildfrequenz zeigen, dass sich bei einem Putzhub die Geschwindigkeitsverteilung entlang des Wegs, den der Wischgegenstand hierbei zurücklegt, sehr gut mit einer harmonischen Schwingung annähern lässt, wobei der Wischgegenstand an den Umkehrpunkten zum Stillstand kommt. Aufgrund der Symmetrie der Wischbewegung als harmonische Schwingung ist es ausreichend, dass die Geschwindigkeitsverteilung lediglich für einen 1/4-Putzhub betrachtet wird, d.h. von der Mitte des Brillenglases mit der Position s = 0 beim Zeitpunkt t = 0, wo die Wischbewegung ihre Maximalgeschwindigkeit vmax erreicht, zum Umkehrpunkt mit der Position s = smax beim Zeitpunkt t = T/4, wo die Wischbewegung zum Stillstand kommt. T bezeichnet hierbei die Dauer eines gesamten Putzhubs, entsprechend einer vollständigen Schwingungsperiode. Für den Weg eines 1/4-Putzhubs als Funktion der Zeit ergibt sich folgender Zusammenhang:
Aufgelöst nach der Zeit ergibt sich folgender Ausdruck:
Leitet man den Weg nach der Zeit ab, erhält man die Geschwindigkeit als Funktion der Zeit:
Durch Ersetzen der Zeit mit dem vorstehenden Ausdruck erhält man schließlich die Geschwindigkeit als Funktion des Wegs:
Die Geschwindigkeit als Funktion des Wegs ist in
Setzt man für vmax einen Wert von 0,2 m/s ein, wie er für die maximale Geschwindigkeit der Wischbewegung typisch ist, erhält man für den gewichteten mittleren dynamischen Reibungskoeffizienten:
Der gewichtete mittlere dynamische Reibungskoeffizient wird, da er ein Maß für die gefühlte Glattheit ist, auch als haptischer Glattheitskoeffizient HGK bezeichnet. Entsprechend gilt:
Je kleiner der haptische Glattheitskoeffizient HGK, desto größer die gefühlte Glattheit der Oberfläche des Brillenglases. Messtechnisch entspricht der haptische Glattheitskoeffizient also dem gewichteten mittleren dynamischen Reibungskoeffizienten, welcher unter speziellen Parametern, etwa in Bezug auf das verwendete Mikrofasertuch und die Messgeometrie, wie vorstehend erläutert, ermittelt wird. Überraschenderweise reicht die Bestimmung des dynamischen Reibungskoeffizienten bei drei Geschwindigkeiten, nämlich bei 0,20 m/s, 0,15 m/s und 0,07 m/s, bereits aus, um die gefühlte Glattheit messtechnisch abzubilden.The smaller the haptic smoothness coefficient HGK, the greater the perceived smoothness of the surface of the lens. In terms of measurement technology, the haptic smoothness coefficient therefore corresponds to the weighted average dynamic coefficient of friction, which is determined under special parameters, for example in relation to the microfiber cloth used and the measurement geometry, as explained above. Surprisingly, the determination of the dynamic coefficient of friction at three speeds, namely at 0.20 m/s, 0.15 m/s and 0.07 m/s, is already sufficient to metrologically depict the perceived smoothness.
Das erfindungsgemäße Brillenglas, welches mit einer spezifischen funktionellen Beschichtung, gebildet aus der Verbindung (1), beschichtet ist, weist einen haptischen Glattheitskoeffizienten HGK von höchstens 0,28, bevorzugt von höchstens 0,25 auf.The spectacle lens according to the invention, which is coated with a specific functional coating formed from compound (1), has a haptic smoothness coefficient HGK of at most 0.28, preferably at most 0.25.
Mit dem haptischen Glattheitskoeffizienten HGK lässt sich die gefühlte Glattheit messtechnisch abbilden. Die sensorisch mit dem Finger ertastete Glattheit lässt sich messtechnisch noch besser abbilden, wenn man die Beschleunigungsphase in der Nähe des Umkehrpunkts miteinbezieht. Zu diesem Zweck wird zusätzlich ein dynamischer Reibungskoeffizient, welcher bei einer vergleichsweise geringen Geschwindigkeit bestimmt wird, berücksichtigt. Eine sehr gute Vergleichbarkeit zwischen empirischen Versuchen zur Glattheit und der Beschreibung der Glattheit mittels Reibungskurven erzielt man dadurch, wenn man bei einer Geschwindigkeit von 0,01 m/s, welche nahe am Stillstand liegt, den dynamischen Reibungskoeffizienten bestimmt und unter Multiplikation mit einem Gewichtungsfaktor von 3 zum haptischen Glattheitskoeffizienten HGK addiert. Der so erhaltene haptische Glattheitskoeffizient R_HGK lautet dann wie folgt:
Das erfindungsgemäße Brillenglas, welches mit einer spezifischen funktionellen Beschichtung, gebildet aus der Verbindung (1), beschichtet ist, weist einen haptischen Glattheitskoeffizienten R_HGKvon höchstens 0,85, bevorzugt von höchstens 0,80 auf.The spectacle lens according to the invention, which is coated with a specific functional coating formed from compound (1), has a haptic smoothness coefficient R_HGK of at most 0.85, preferably at most 0.80.
Das vorstehend beschriebene Messverfahren zur Bestimmung der beiden haptischen Glattheitskoeffizienten HGK und R_HGK ist nicht auf die funktionelle Beschichtung beschränkt. Es kann grundsätzlich auf jede Art von beschichteter oder unbeschichteter (Brillenglas-)Oberfläche angewendet werden. Mit Hilfe der beiden haptischen Glattheitskoeffizienten HGK und R_HGK lassen sich beispielsweise verschiedene Oberflächenbeschichtungen unterscheiden und in ihrer Qualität objektiv bewerten. Auf diese Weise können Grenzwerte für unterschiedliche Qualitätsstufen definiert werden.The measurement method described above for determining the two haptic smoothness coefficients HGK and R_HGK is not limited to the functional coating. In principle, it can be applied to any type of coated or uncoated (spectacle lens) surface. With the help of the two haptic smoothness coefficients HGK and R_HGK, for example, different surface coatings can be distinguished and their quality can be objectively evaluated. In this way, limit values for different quality levels can be defined.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Brillenglases bereitgestellt. Das Herstellungsverfahren umfasst dabei die nachstehenden Schritte:
- Bereitstellen eines Brillenglases; und
- Aufbringen einer Beschichtung auf das Brillenglas, wobei die auf das Brillenglas aufgebrachte Beschichtung ausgehend von der Oberfläche des Brillenglases die nachstehende Schichtfolge umfasst:
- gegebenenfalls eine Grundierungsschicht;
- gegebenenfalls eine Hartschicht;
- gegebenenfalls eine Interferenz-/Entspiegelungsschicht; und
- eine funktionelle Beschichtung,
- wobei die funktionelle Beschichtung aus der vorstehend beschriebenen Verbindung (1) gebildet wird.
- providing a spectacle lens; and
- Application of a coating to the spectacle lens, the coating applied to the spectacle lens comprising the following layer sequence starting from the surface of the spectacle lens:
- optionally a primer layer;
- optionally a hard layer;
- optionally an interference/antireflection layer; and
- a functional coating,
- wherein the functional coating is formed from compound (1) described above.
Im Folgenden wird das Herstellungsverfahren, mit dem das erfindungsgemäße Brillenglas erhalten werden kann, näher erläutert:
- Im ersten Schritt wird zunächst ein Brillenglas bereitgestellt. Wie bereits vorstehend näher ausgeführt, unterliegt das Brillenglas als solches keinen besonderen Einschränkungen. Die vorstehenden Ausführungen, wie sie diesbezüglich im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brillenglas getroffen worden sind, gelten für das Herstellungsverfahren entsprechend.
- In the first step, a spectacle lens is provided. As already explained in more detail above, the spectacle lens as such is not subject to any particular restrictions. The above statements, as they have been made in this regard in connection with the spectacle lens according to the invention, apply accordingly to the manufacturing process.
Im daran anschließenden Schritt wird auf das Brillenglas eine Beschichtung aufgebracht, wobei die Beschichtung gegebenenfalls eine Hartschicht, gegebenenfalls eine Interferenz-/Entspiegelungsschicht und eine funktionelle Beschichtung umfasst. Wie vorstehend erwähnt, können die Hartschicht und die Interferenz-/Entspiegelungsschicht, sofern vorgesehen, mittels Tauch-, Sprüh- oder Spincoatverfahren bzw. mittels physikalischer oder chemischer Gasphasenabscheidung aufgebracht werden. In the subsequent step, a coating is applied to the spectacle lens, the coating optionally comprising a hard layer, optionally an interference/antireflection coating and a functional coating. As mentioned above, the hard layer and the interference/antireflection layer, if provided, can be applied by means of immersion, spraying or spin coating processes or by means of physical or chemical vapor deposition.
Das Brillenglas kann zudem vorab einer Grundierungsbehandlung unterzogen oder mit einer Grundierungsschicht versehen werden. Auch hier gelten die vorstehenden Ausführungen, wie sie diesbezüglich für das erfindungsgemäße Brillenglas getroffen worden sind, entsprechend.In addition, the lens may be subjected to a primer treatment in advance or provided with a primer layer. Here, too, the above statements, as they have been made in this regard for the spectacle lens according to the invention, apply accordingly.
Im nächsten Schritt wird die funktionelle Beschichtung auf das Brillenglas mit der gegebenenfalls vorhandenen Grundierungsschicht, der gegebenenfalls vorhandenen Hartschicht und der gegebenenfalls vorhandenen Interferenz-/Entspiegelungsschicht aufgebracht. Das Aufbringen der funktionellen Beschichtung kann durch geeignete Aufdampftechniken erfolgen, wobei die zu beschichtende Oberfläche bei Bedarf vorab einer Plasmabehandlung unterzogen werden kann. Ohne hierauf beschränkt zu sein, kann die funktionelle Beschichtung unter Verwendung einer die Verbindung (1) enthaltenden Quelle durch Verdampfen in einer Vakuumkammer aufgebracht werden. Hierbei wird die als Ausgangsmaterial dienende Verbindung (1), gegebenenfalls zusammen mit einer weiteren Verbindung, etwa der Verbindung (2), verdampft. Der so entstehende Dampf bewegt sich in Richtung des Brillenglases und scheidet sich auf der Oberfläche des Brillenglases durch Kondensieren unter Bildung der funktionelle Beschichtung ab. Man spricht sinngemäß auch von einem Aufdampfen der Verbindung (1). Der Einfachheit halber wird hier lediglich auf die Verbindung (1) Bezug genommen, was jedoch die Anwesenheit einer weiteren Verbindung, etwa der Verbindung (2), nicht ausschließen soll.In the next step, the functional coating is applied to the spectacle lens with the optionally present primer layer, the optionally present hard layer and the optionally present interference/antireflection layer. The functional coating can be applied using suitable vapor deposition techniques, in which case the surface to be coated can be subjected to a plasma treatment beforehand if required. Without being limited to this, the functional coating can be applied by evaporation in a vacuum chamber using a source containing compound (1). Here, the compound (1) serving as the starting material is vaporized, optionally together with another compound, for example the compound (2). The resulting vapor moves in the direction of the lens and is deposited on the surface of the lens by condensing to form the functional coating. Analogously, one speaks of a vapor deposition of the compound (1). For the sake of simplicity, only compound (1) is referred to here, but this is not intended to exclude the presence of another compound, such as compound (2).
Das Aufdampfen ist eine hochvakuumbasierte Beschichtungstechnik und zählt zu den Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung. Typische Prozessdrücke liegen in einem Bereich von 10-7 bis 10-4 mbar. Das zu verdampfende Ausgangsmaterial wird hierbei auf Temperaturen nahe am Siedepunkt erhitzt. Durch die Anwesenheit von Wasser in der Vakuumkammer, welches in geringen Mengen beim Beschichten oder danach vorhanden ist, kann es zu einer Hydrolysereaktion der hydrolysierbaren Gruppen, gefolgt von einer Kondensationsreaktion, kommen, wodurch es prinzipiell zur Ausbildung einer zwei- bzw. dreidimensionalen Verknüpfung der aufgedampften Verbindung (1) kommen kann.Vapor deposition is a high-vacuum-based coating technique and is one of the physical vapor deposition processes. Typical process pressures range from 10 -7 to 10 -4 mbar. The starting material to be evaporated is heated to temperatures close to the boiling point. The presence of water in the vacuum chamber, which is present in small amounts during coating or afterwards, can lead to a hydrolysis reaction of the hydrolyzable groups, followed by a condensation reaction, which in principle leads to the formation of a two- or three-dimensional linkage of the vapor-deposited Connection (1) can come.
Bei der die Verbindung (1) enthaltenden Quelle kann es sich um eine Tablette oder Pille, welche die Verbindung (1) in gebundener Form enthält, handeln. Vorliegend verwendbare Tabletten können beispielsweise aus einem keramischen Grundkörper, welcher ein hohes Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis aufweist, gebildet sein. Vorliegend verwendbare Pillen können beispielsweise aus Kupfertiegeln, welche mit Stahlwolle gefüllt sind, gebildet sein. Der keramische Grundkörper bzw. die Stahlwolle ist dabei mit dem zu verdampfenden Ausgangsmaterial getränkt. Entsprechende Tabletten oder Pillen sind kommerziell erhältlich.The source containing compound (1) may be a tablet or pill containing compound (1) in bound form. Tablets that can be used here can be formed, for example, from a ceramic body which has a high surface-to-volume ratio. Pills that can be used here can be formed, for example, from copper crucibles filled with steel wool. The ceramic body or the steel wool is impregnated with the starting material to be evaporated. Corresponding tablets or pills are commercially available.
Die Temperatur während des Verdampfens wird so gewählt, dass es einerseits zu einer ausreichenden Freisetzung des zu verdampfenden Ausgangsmaterials kommt, andererseits jedoch nicht zu dessen Zersetzung. Das Verdampfen erfolgt typischerweise mit einer Aufdampfrate in einem Bereich von 0,05 nm/s bis 3 nm/s, wobei für die maximale Aufdampfrate ein Bereich von 0,1 nm/s bis 1 nm/s bevorzugt ist und ein Bereich von 0,25 nm/s bis 0,45 nm/s noch mehr bevorzugt ist. Die Aufdampfrate hängt unter anderem von der Verdampfungstemperatur ab. Zusammen mit der Dauer des Verdampfens lässt sich hierdurch die Dicke der auf das Brillenglas aufzubringenden funktionellen Beschichtung einstellen.The temperature during the vaporization is chosen so that, on the one hand, there is sufficient release of the starting material to be vaporized, but, on the other hand, it does not decompose. The evaporation typically takes place at an evaporation rate in a range from 0.05 nm/s to 3 nm/s, with a range from 0.1 nm/s to 1 nm/s being preferred for the maximum evaporation rate and a range from 0. 25 nm/s to 0.45 nm/s is even more preferred. The evaporation rate depends, among other things, on the evaporation temperature. Together with the duration of the evaporation, this allows the thickness of the functional coating to be applied to the spectacle lens to be adjusted.
Das Verdampfen kann beispielsweise mittels Elektronenstrahlen, Lichtbogen oder Laser erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Verdampfen mit Hilfe eines thermischen Verdampfers, beispielsweise mit Hilfe eines Widerstandsverdampfers. Der notwendige Energieeintrag geschieht hierbei durch Erhitzen eines Materialbehälters. In diesem kann sich die Tablette oder Pille, welche die Verbindung (1) in gebundener Form enthält, befinden. Bei dem Materialbehälter kann es sich um ein Schiffchen aus Molybdän, Wolfram oder Tantal, aber auch um ein Schiffchen aus keramischen Materialien handeln. Typischerweise liegt der Schiffchenstrom in einem Bereich von 0,1 A bis 10 A, wobei ein Bereich von 1,0 A bis 7,0 A bevorzugt ist und ein Bereich von 3,0 A bis 6,0 A noch mehr bevorzugt ist. Der thermische Verdampfer wird mit einer Wechselspannung von 230 V betrieben. Die theoretische Leistungsaufnahme des thermischen Verdampfers lässt sich wie folgt berechnen:
Die durch Verdampfen erhaltene funktionelle Beschichtung bedarf keiner speziellen Nachbearbeitung. Das mit dem beschriebenen Herstellungsverfahren erhaltene Brillenglas mit der darauf aufgebrachten Beschichtung kann somit unmittelbar eingesetzt werden.The functional coating obtained by evaporation does not require any special post-processing. The spectacle lens obtained with the described production method with the coating applied thereto can thus be used directly.
Die vorliegende Erfindung erlaubt die Bereitstellung eines Brillenglases mit verminderten Reibungseigenschaften. Erreicht wird dies durch eine spezifische funktionelle Beschichtung, welche aus der Verbindung (1), wie vorstehend beschrieben, gebildet ist. Aufgrund der oleophoben und hydrophoben Eigenschaften der funktionellen Beschichtung weist das erfindungsgemäße Brillenglas, welches mit dem beschriebenen Herstellungsverfahren erhältlich ist, zudem eine ausgezeichnete Schmutz- und Wasserabweisung und damit insgesamt eine ausgezeichnete Reinig- und Handhabbarkeit auf.The present invention makes it possible to provide a spectacle lens with reduced friction properties. This is achieved by a specific functional coating formed from compound (1) as described above. Due to the oleophobic and hydrophobic properties of the functional coating, the spectacle lens according to the invention, which can be obtained using the production method described, also has excellent dirt and water repellency and therefore overall excellent cleanability and handling.
Figurenlistecharacter list
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1 zeigt eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Geschwindigkeit und Weg bei der Wischbewegung über ein Brillenglas für einen 1/4-Putzhub. Im Vergleich zur Kurve auf der linken Seite sind bei der Kurve auf der rechten Seite zusätzlich drei Balken eingefügt, deren Fläche jeweils der Fläche unter dem dazugehörigen Kurvenabschnitt entspricht.1 shows a graphic representation of the relationship between speed and distance in the wiping movement over a spectacle lens for a 1/4 cleaning stroke. Compared to the curve on the left side, the curve on the right side has three additional bars whose area corresponds to the area under the associated curve section. -
2 zeigt den dynamischen Reibungskoeffizienten in Abhängigkeit der Wischgeschwindigkeit für die beschichteten Kunststoffbrillengläser aus Beispielen 1 und 2 sowie aus dem Vergleichsbeispiel. Die Kurven sind durch Bestimmung der dynamischen Reibungskoeffizienten bei Geschwindigkeiten von 0,0002 m/s, 0,002 m/s, 0,01 m/s, 0,03 m/s, 0,07 m/s, 0,15 m/s, 0,20 m/s und 0,40 m/s sowie anschließende Interpolation anhand der bei diesen Geschwindigkeiten bestimmten dynamischen Reibungskoeffizienten erhalten worden. Die für die Berechnung relevanten Stellen (0,01 m/s, 0,07 m/s, 0,15 m/s und 0,20 m/s) sind durch Markierungen gekennzeichnet.2 shows the dynamic coefficient of friction as a function of the wiping speed for the coated plastic spectacle lenses from Examples 1 and 2 and from the comparative example. The curves are obtained by determining the dynamic coefficients of friction at speeds of 0.0002 m/s, 0.002 m/s, 0.01 m/s, 0.03 m/s, 0.07 m/s, 0.15 m/s , 0.20 m/s and 0.40 m/s and subsequent interpolation using the dynamic coefficients of friction determined at these speeds. The points relevant for the calculation (0.01 m/s, 0.07 m/s, 0.15 m/s and 0.20 m/s) are marked.
Beispieleexamples
Die nachstehenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein.The examples below serve to further illustrate the present invention, but are not limited thereto.
Beispiel 1example 1
Als Substrat für die Beschichtung diente ein kreisförmiges Kunststoffbrillenglas mit den nachstehenden Eigenschaften:
Mit Hilfe eines Tauchverfahrens wurde zunächst eine Hartschicht auf das Brillenglas aufgebracht. Auf diese wurde wiederum mit Hilfe eines ionengestützten physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahrens eine Interferenz-/Entspiegelungsschicht aufgebracht. Nach Aufbringen der letzten Schicht der Interferenz-/Entspiegelungsschicht wurde die Oberfläche einer Plasmabehandlung unterzogen, bevor hierauf die funktionelle Beschichtung aufgedampft wurde. Zu diesem Zweck wurde eine Pille des Typs „Surfclear 100M“, welche die Verbindung (1) enthielt, in einer Vakuumkammer per Widerstandsverdampfer mit einem Schiffchenstrom von 5,4 A erhitzt. Dabei wurde eine aus der Verbindung (1) gebildete funktionelle Beschichtung mit einer Dicke von 9 nm auf der Interferenz-/Entspiegelungsschicht erhalten. Die maximale Aufdampfrate betrug 0,45 nm/s bei einer Beschichtungszeit von 52 Sekunden. Nach dem Aufbringen der funktionellen Beschichtung wurde der Beschichtungsprozess beendet und die Vakuumkammer wurde belüftet.A hard coating was first applied to the lens using a dipping process. An interference/anti-reflection coating was applied to this in turn using an ion-assisted physical vapor deposition process. After the last layer of the interference/anti-reflection coating was applied, the surface was subjected to a plasma treatment before the functional coating was vapor-deposited on it. For this purpose, a "Surfclear 100M" type pill containing compound (1) was heated in a vacuum chamber by a resistance evaporator with a boat current of 5.4 A. In this case, a functional coating formed from the compound (1) was used a thickness of 9 nm on the interference/antireflection layer. The maximum evaporation rate was 0.45 nm/s with a coating time of 52 seconds. After applying the functional coating, the coating process was terminated and the vacuum chamber was vented.
Das Brillenglas wurde nach der Beschichtung keiner weiteren Behandlung unterworfen, insbesondere keiner reibenden Aktion ausgesetzt, die über eine übliche Reinigung durch Wischen hinausgeht.After the coating, the spectacle lens was not subjected to any further treatment, in particular it was not subjected to any rubbing action that goes beyond the usual cleaning by wiping.
Zur Messung des dynamischen Reibungskoeffizienten wurde das so beschichtete Brillenglas zunächst mittels einer Halterung in einem Rheometer des Typs „Haake Mars iQ Air“ mittig auf der unteren Auflage der Messvorrichtung fixiert, sodass die funktionelle Beschichtung, welche auf der konvexen Seite des Brillenglases aufgebracht war, in Richtung des Rotors der Messvorrichtung zeigte. Die Mitte des Brillenglases kam dabei genau unter der Mitte des Rotors zu liegen. Auf die Oberfläche des Brillenglases wurde sodann ein Mikrofasertuch des Typs „Savina MX“, hergestellt von „kbSeiren“, Osaka, Japan, mit Abmessungen von 45 mm × 45 mm platziert. Der Rotor der Messvorrichtung war so ausgelegt, dass sich an dessen unterem Ende eine kreisförmige Platte befand, auf der wiederum mittig ein Silikonring mit einem Innenradius von 17,5 mm, einem Außenradius von 20,5 mm und einer Höhe von 3 mm angebracht war. Der Silikonring besaß eine Shore-Härte A von 40.To measure the dynamic coefficient of friction, the spectacle lens coated in this way was first fixed in the center of the lower support of the measuring device using a holder in a "Haake Mars iQ Air" rheometer, so that the functional coating, which was applied to the convex side of the spectacle lens, was in direction of the rotor of the measuring device. The center of the lens came to lie exactly under the center of the rotor. A microfiber cloth of the type "Savina MX" manufactured by "kbSeiren", Osaka, Japan, with dimensions of 45 mm × 45 mm was then placed on the surface of the lens. The rotor of the measuring device was designed in such a way that at its lower end there was a circular plate on which a silicone ring with an inner radius of 17.5 mm, an outer radius of 20.5 mm and a height of 3 mm was attached in the middle. The silicone ring had a Shore A hardness of 40.
Zur Messung des dynamischen Reibungskoeffizienten wurde der Rotor auf die konvexe Seite des Brillenglases abgesenkt. Mit Hilfe des Silikonrings des Rotors wurde das Mikrofasertuch mit einer Andruckkraft von 3 N senkrecht auf die Oberfläche des Brillenglases gedrückt. Durch Rotieren des Rotors wurde das Mikrofasertuch relativ zur Oberfläche des Brillenglases für eine bestimmte Zeitdauer, die vier Umläufen des Mikrofasertuchs auf der Oberfläche des Brillenglases entsprach, gleichmäßig bewegt, wobei dies mit einer Geschwindigkeit von 0,01 m/s tangential zum Außenradius des Silikonrings erfolgte. Durch die Messvorrichtung wurde zeitgleich das Drehmoment, welches zur Bewegung des Mikrofasertuchs relativ zur Oberfläche des Brillenglases erforderlich war, ermittelt. Hieraus ließ sich schließlich der dynamische Reibungskoeffizient für die Geschwindigkeit von 0,01 m/s bestimmen. Die Bestimmung des dynamischen Reibungskoeffizienten für die Geschwindigkeiten von 0,07 m/s, 0,15 m/s und 0,20 m/s erfolgte analog hierzu. Dabei wurde die Anzahl der Umläufe an die jeweilige Geschwindigkeit unter Berücksichtigung einer Beschleunigungsphase zum Erreichen einer gleichmäßigen Geschwindigkeit angepasst und betrug zwischen vier und acht Umläufen.To measure the dynamic coefficient of friction, the rotor was lowered onto the convex side of the lens. With the help of the silicone ring of the rotor, the microfiber cloth was pressed vertically onto the surface of the spectacle lens with a pressure force of 3 N. By rotating the rotor, the microfiber cloth was moved uniformly relative to the surface of the lens for a specified period of time, which corresponded to four revolutions of the microfiber cloth on the surface of the lens, with a speed of 0.01 m/s tangential to the outer radius of the silicone ring . At the same time, the torque required to move the microfiber cloth relative to the surface of the spectacle lens was determined by the measuring device. From this, the dynamic coefficient of friction for a speed of 0.01 m/s could finally be determined. The dynamic coefficient of friction for speeds of 0.07 m/s, 0.15 m/s and 0.20 m/s was determined in the same way. The number of revolutions was adjusted to the respective speed, taking into account an acceleration phase to achieve a uniform speed, and was between four and eight revolutions.
Aus den so bestimmten dynamischen Reibungskoeffizienten ergaben sich ein HGK von 0,249 und ein R_HGK von 0,568.The dynamic coefficients of friction determined in this way resulted in an HGK of 0.249 and an R_HGK of 0.568.
Beispiel 2example 2
Ein baugleiches Kunststoffbrillenglas wurde ähnlich wie in Beispiel 1 beschichtet, wobei die Beschichtungsparameter wie folgt gewählt wurden:
Nach dem Beschichten erfolgte auch hier die Messung der dynamischen Reibungskoeffizienten bei Geschwindigkeiten von 0,01 m/s, 0,07 m/s, 0,15 m/s und 0,20 m/s, wie im Zusammenhang mit Beispiel 1 beschrieben.After coating, the dynamic coefficients of friction were measured at speeds of 0.01 m/s, 0.07 m/s, 0.15 m/s and 0.20 m/s, as described in connection with example 1.
Aus den so bestimmten dynamischen Reibungskoeffizienten ergaben sich ein HGK von 0,276 und ein R_HGK von 0,678.The dynamic coefficients of friction determined in this way resulted in an HGK of 0.276 and an R_HGK of 0.678.
Vergleichsbeispielcomparative example
Im Vergleichsbeispiel wurde ein handelsübliches Brillenglas, welches bezüglich seines Substrats baugleich zu den Kunststoffbrillengläsern aus Beispiel 1 und Beispiel 2 war, verwendet.In the comparative example, a commercially available spectacle lens, which was structurally identical to the plastic spectacle lenses from example 1 and example 2 in terms of its substrate, was used.
Auch hier erfolgte die Messung der dynamischen Reibungskoeffizienten bei Geschwindigkeiten von 0,01 m/s, 0,07 m/s, 0,15 m/s und 0,20 m/s, wie im Zusammenhang mit Beispiel 1 beschrieben.Here too, the dynamic coefficients of friction were measured at speeds of 0.01 m/s, 0.07 m/s, 0.15 m/s and 0.20 m/s, as described in connection with Example 1.
Aus den so bestimmten dynamischen Reibungskoeffizienten ergaben sich ein HGK von 0,473 und ein R_HGKvon 1,77.The dynamic coefficients of friction determined in this way resulted in an HGK of 0.473 and an R_HGK of 1.77.
Zusammenfassungsummary
Wie sich
Claims (7)
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