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Photochrome Sonnenschutzgläser Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf speicherstabile, von Sonnenlicht aktivierbare photochrome Filter für Brillen,
die bei arktischen und topischen Temperaturen wirksam sind, bei denen eine feste
Harz-atrix bestimmte multinukleare konjugierte aromatische Ringverbindungen in fester
Lösung enthalt, wobei diese Verbindungen photochrome Stoffe sind, welche eine Änderung
in ihrer Elektronenkonfiguration unter dem Einfluss einer aktivierenden Strahlung
derart durchführen, dass sie sich verfärben und in der Wirkung eine Farbabsorplvionskurve
erhalten, welche sie geeignet für eine Verwendung als Sonnenschutzglas macht. Wenn
zwei oder mehrere photochrome Stoffe verwendet sind, kann die Farbe der Abdunklung
gräulich, ru.ich oder in einer anderen erwünschten Farbe erscheinen.
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Die Dicke und das Gewicht der Sonnenlichtfilter müssen für den Benutzer
erträglich sein. Dies bedeutet eine maximale Filterd: e in der Grössenordnung von
einigen Millimetern, wobei jeglicher Filter, der eine Dicke aufweisen würde, welche
mehr als ungefähr 5mm beträgt, unerwünscht schwer und lästig wärs. Eine Dicke unter
1 mm ist für die photochrome Matrix bevorzugt. Für ein System, das vollständig aus
Harz besteht,
sind Dicken bis zu 3 mm am Linsenmittelpunkt annehmbar.
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Im Sprachgebrauch der Benutzer spricht man bei derartigen Brillen
immer von Sonnenschutzgläsern, gleichgültig, ob die Filter Glas schichten aufweisen,
oder ob die Filter insgesamt aus Kunststoff bestehen. Die Bezeichnung Sonnenschutzgläser
wird daher hier in der zweifachen Bedeutung der Pilterlinsen verwendet, gleichgültig,
ob diese zum Teil aus Glas oder vollständig aus Kunststoff bestehen. Wenn von einem
Filter gesprochen wird, besagt die Verwendung der unterscheidenen Bezeichnung Glas,
dass wenigstens eine Glasschicht vorhanden ist, während die unterscheidende Bezeichnung
Kunststoff angibt, dass sie vollständig aus Kunststoff, wenn auch nichtnotwendigerweise
aus einer Schicht oder Zusammensetzung besteht.
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Die Bezeichnung "helles Sonnenlicht" wird verwendet, um das normale,helle,direkte
von der Sonne ausgehende Licht zusätzlich dem Himmelslicht, gemessen mittags am
21. Juni in dem Breitengrad von Washington, D.C., an einem klaren Tag und 30 DtTinuten
nach Regen,zu bezeichnen, einen angenommenen Standardwert. Dies sind ungefähr 4,9
Milliwatt pro cm² zwischen 300 nms und 400 nms. Einem noch helleren Sonnenlicht
begegnet man in grossen Höhen, insbesondere -auf einem Schneefeld oder an einem
hellen weissen Sandstrand. Die Intensität des Sonnenlichts kann an einem nebeligen
bedeckten Tag sehr niedrig sein, da jedoch sowohl der aktivierende Teil des Sonnenlichts
(U.V.) als auch der sichtbare Teil an derartigen Tagen-in etwa proportlonal verkleinert
sind, besteht dann eine geringere Notwendigkeit für eine Abdunklung der Filterlinsen,
auch wenn cann noch ein gewisser Schutz wünschenswert ist.
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Die Intensität des Sonnenlichts im Ultravioletten ist vergleichsweise
begrenzt. So beträgt beispielsweise der Standardwert für nelles Sonnenlicht zusätzlich
Himmelslicht mittags unter bestimmten Bedingungen annähernd 4,9 mW/cm wie oben erwahnt
wurde. Dies entspricht ungefähr 9 x i015 Quanten/cm2 und
Sekunde.
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Da die Anzahl der aktivierenden Photonen vergleichsweise begrenzt
ist, konkurrieren die verschiedenen photochromen Stoffe, die in ihrem Grundzustand
vorliegen können; so dass die Extinktionsko effi zienten von verschiedenen Stoffen
derart sein müssen, dass die erhaltene Verdunklung annehmbar gleichförmig über das
Spektrum ist. Zusätzlich muss das Absorptionsspektrum im Triplettzustand derart
sein, dass die aktivierten Moleküle nicht unnötig für ultraviolette Strahlung konkurrieren.
Die (T'-T)-Absorptionsbanden, die in den Blau- und Violettbereichen des Spektrums
sind, können etwas in den Ultraviolettbereich übergreifen, da derartige Banden selbstverständlich
nicht vollständig scharf sind, so dass eine gewisse Konkurrenz für die ultraviolette
Strahlung auftritt. Für ein annehmbares Sonnenschutzglas ist jedoch das überlagerte
Spektrum der photochromen Stoffe im aktivierten Zustand derart, dass ein ausreichendes
Ausmass des aktivierenden Ultravioletts verwendbar ist, um Moleküle im Grundzustand
in den aktivierten Triplettzustand zu "pumpen". Die Verhältnisse der Beträge müssen
derart sein, dass in hellem Sonnenlicht eine ausreichende Anzahl von Molekülen in
den Triplettzustand gepumpt wird, um diejenigen zu ersetzen, welche von dem Triplettzustand
zurück in den Grundzustand fallen oder die einander vernichten und gleichzeitig
eine ausreichende Abdunklung von 30 bis 90 % oder eine Lichtdurchlässigkeit von
70 bis 10 % zu gewährleisten. Die Aktivität der Moleküle muss derart sein, dass
trotz der niedrigen Konzentration, die durch die Löslichkeit,der photochromen Stoffe
in der Matrix erzwungen ist und trotz der Strahlungscharakteristik der Moleküle
eine angemessene Anzahl von .Molekülen im Triplettzustand in einer Matrixschicht
überbleibt, die nicht dicker als 5 mm ist, um die erwünschte Abdunk'1mg zu liefern.
Die Aktivität sollte vorzugsweise derart se9n, dass eine polymere Matrix von weniger
als 1 mm für die en-rdnschte Abdunklung ausreicht, auch wenn für den Normalfall
eine 3 mm dicke Schicht annehmbar ist.
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Die vielfaltigen Beschränkungen und ihre Wechselwirkungen erweisen
sich dabei derart, dass es der vorliegenden nicht nahegelegten Auswahl von photochromen
Stoffen bedarf, um in ausreichendem Maße eine Aktivität, eine Stabilität sowie andere
annehmbare Eigenschaften, wozu Gewicht, Kosten, mechanische Festigkeit sowie optische
Klarheit und Gleichförmigkeit, um optische Korrekturen zuzulassen, gehören, zu gewährleisten.
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Der Grad der Abdunklung der Sonnenschutzgläser kann in prozentualer
Abnahme der Lichtdurchlässigkeit gemessen werden, wenn auch üblicherweise der Grad
der Abdunklung durch den Prozentsatz der Lichtdurchlässigkeit ausgedrückt wird.
So würde beispielsweise eine 300/oige Abdunklung (Licht) einer 70%igen Lichtdurchlässigkeit
entsprechen. Technisch können derartige vierte bei einer spezifischen Wellenlänge
gemessen werden und für diese Wellenlänge bemessen werden. Wo jedoch eine Wellenlänge
nicht festgelegt ist, beziehen sich die angegebenen Werte auf die Lichtdurchlässigkeit
oder die Abdunklung, die über das gesamte sichtbare Spektrum von 400 bis 750 nm
integriert und derart gewichtet sind, dass sie die Lichtdurchlässigkeit angeben,
welche von einem Messfühler erhalten wird, der eine spektrale Empfindlichkeit aufweist,
welche vergleichbar mit der des menschlichen "Normalauges" in hellem Licht ist (sogenannte
spektrale Hellempfindlichkeitskurve).
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-Die photochrome Filterschicht kann durcheeine Kunststoff- oder Glasschicht
unterstützt werden, welche zusätzliche Filtereigenschaften aufweist. Pür einige
Verwendungszwecke kann eine polarisierende Schicht wunschenswert sein. Eine polarisierende
Schicht weist nützliche Eigenschaften auf, wenn man auf Spiegelungen im Wasser sieht,
bei Automobilwindschutzscheiben und ln anderen Situationen. Es ist auch oft angenehm,
ein Filter auf der näher dem Auge liegenden Seite einer photochromen Matrix angeordnet
zu haben, das sowohl ultraviolette als auch infrarote Strahlung absorbiert, um das
Auge von einer Schädigung durch nicht-sichtbare elektromagnetische Strahlung zu
schützen, ohne dass dabei die Beeinflussbarkeit der photochromen
Wirkung
des Filters unnötig beeinträchtigt wird.
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Es ist insbesondere wichtig, eine unnötige Durchlässigkeit nahe den
Enden des sichtbaren Spektrums zu vermeiden, in welchem das Auge eine geringe Empfindlichkeit
aufweist. In diesen Bereichen bewirkt die Strahlung kein Zusammenziehen der Iris
oder "Abblenden", obwohl sie die Retina beschädigen könnte.
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Alle diese Kombinationen liegen im Bereich der vorliegenden Erfindung.
Sie können dadurch erreicht werden, dass man Filterschichten auswählt, welche die
erwünschten zusätzlichen Eigenschaften aufweisen.
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Da sowohl die polymere als auch eine Glasmatrix ungefähr die gleichen
Brechungsindices und Dispersionskurven aufweisen, kann ein Matrix-Glasfilter in
Sandwichanordnung hergestellt werden, bei dem lediglich die Glasoberflächen, welche
mit tuft in Berührung stehen, auf die erwünschten optischen Präzisionswerte geschliffen
und poliert sind, welche die entsprechenden Krümmungen aufweisen,um die Refraktion
für Benutzer zu korrigieren, welche Korrektionslinsen benötigen.
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Bei Filtern, die vollständig aus Kunststoff bestehen, können die äusseren
Kunststoffschichten so geformt sein, dass sie jeweils ein Brechvermögen aufweisen,
das den jeweiligen Korrektionserfordernissen der einzelnen Benutzer angepasst ist.
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Diese Formung kann durch eine Verwendung von geeigneten Pressformen
erreicht werden. Es ist auch möglich, den Kunststoff zur Erreichung der optischen
Korrektion zu schleifen, was oft ein bevorzugtes Verfahren ist, wenn lediglich kleine
Mengen hergestellt werden. Auch andere übliche augenoptische Verfahren sind in Verbindung
mit der Herstellung des vorliegenden photochromen Filtersystems für den Benutzer
anwendbar.
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Dhotochrome Filter sind ausführlich in der US-PS 3 635 544 ber=l~ieben.
Die Wirkung der Deuterierung ist in dem kanadischen
Patent 781
707 beschrieben.
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Theoretische Gesichtspunkte des Triplettzustands, insbesondere, soweit
diese die Reaktionsmechanismen betreffen, sind ausführlich in "molekular Photochemistry",
N. J. Turro, W.A. Benjamin Inc., New York, 1967, Kapitel 5, beschrieben, wo intermolekulare
Energieübertragungen diskutiert werden.
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Die Moleküle von derartigen multinuklearen konjugierten aromatischen
Ringsystemen, welche die Erfordernisse erfüllen, dass sie in metastabilen Zuständen
eine brauchbare Absorption hervorrufen, werden bei Zimmertemperatur - ungefähr 200C
-und über einen Bereich, der wenigstens von arktischen bis zu tropischen Temperaturen
reicht, stabilisiert, indem sie in eine feste durchsichtige Matrix eingelagert werden,
die frei von reaktiven Stellen ist, welche mit Molekülen in dem sehr aktivierten
Triplettzustand reagieren würden und diese entaktivieren würden. Eine weitere Eigenschaft
dieser Matrix ist, dass sie freien molekularen Sauerstoff ausschliesst.
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Epoxyd oder Polycarbonatharze und ein polymeres Phenylsiloxanharz,
das von Owens, Illinois, als Glasharz 908 verkauft wird, bieten eine ausreichende
Festigkeit und lösen die vorliegenden photochromen Stoffe mit niedrigen, jedoch
wirksamen Konzentrationen.
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Für schnell verlaufende photochrome Wirkungen durch Triplett-Triplett-(T'-T)-Absorption
im vorliegenden Filter rührt das die Energie absorbierende Elektronensystem im Triplettzustand
daher, dass aus einer Singlettkonfiguration bei einer kürzeren aktivierenden Wellenlänge
Energie absorbiert wird, dass dann ein innerer Übergang in eine Triplettkonfiguration
erfclgt, die von Energieabsorption bei längeren Wellenlängen gefolgt ist. Der Wirkungsgrad
des inneren Übergangs von der irolekülstruktur, in der die Triplettkonfiguration
erwünscht wird, ist oft niedrig, so dass ein wirkungsvollerer innerer Übergang von
einer Singlett- zu einer Triplettelektronenkon
figuration erreicht
wird, indem man eine Molekülstruktur oder ein Chromophorensystem verwendet, um den
inneren tbergang vom Singlett- zum Triplettzustand zu erreichen. Hierauf folgt eine
Überführung der Triplettenergie auf eine weitere Molekülstruktur oder Chromophore,
welche eine vergleichsweise grosse Lebensdauer für den Triplettzustand und eine
wirkungsvolle Absorption bei der erwünschten Wellenlänge aufweist. Wenn die Energie
als Singlettenergie in der Molekülstruktur "D" absorbiert, in "D" durch inneren
Übergang in den Triplettzustand umgewandelt und anschliessend in die Struktur "A"
übergeführt wird, in der eine Absorption des gefilterten Lichts erfolgt, wird dieser
Vorgang Einzelenergieübertragung genannt.
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Wenn die Absorption durch "A", ein Übergang auf "D" als Singlettenergie,
ein innerer Übergang in "D" in Triplettenergie und anschliessend-in Rücküberführung
in "A" stattfindet, wird dieses Verfahren als zweifache Energieübertragung bezeichnet.
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Wegen der Kompliziertheit der chemischen und quantenmechanischen hierbei
auftretenden Vorgänge würde eine vollständige Liste aller bekannten Verbindungen,
welche Triplettabsorption im sichtbaren Bereich bei einer Aktivierung liefern, die
vorliegende Beschreibung unnötig ausdehnen. Für einige spezifische Moleküle wird
auf die US-PS 3 635 544 von Stamm et al verwiesen.
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Bestimmte hochwirksame Verbindungen sind hier aufgeführt.
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Der photochrome Stoff wird in die optisch durchsichtige Matrix eingebettet,
welche selbst um das die Anregung bewirkende Licht im nshen W (300 bis 400 nm) nicht
mit der farblosen Ausführung des aktiven Stoffes in Wettbewerb tritt.Es kann dann
Acneelle und und reversible Farbentwicklung bewirkt~~werden wenn die Besetzung des
metastabilen Zustands durch Anwesenheit oder Abwesenheit einer optischenErregung,
die von einer Strahlung im nahen W von Sonnenlicht und Himmeislicht herrührt, gross
oder verschwindend klein gemacht werden kann.
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Es ist ausgesprochen wünschenswert, dass das Polymere-sowohl optisch
transparent als auch farblos ist.
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Eine Anwesenheit von einem ttberschuss oder einem Rückstand von Monomeren
in der polymeren Matrix ist ausgesprochen abträglich für die Erhaltung von einer
photochromen Wirkung, wenn diese -auf einem Mechanismus mit "T'-T"-Absorption beruht.
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Triplettmoleküle sind auch als Biradikale bekannt, da sie zwei ungepaarte
Elektronen enthalten, Als solche sind sie sehr reaktionsfreudig und sie können miteinander,
mit Sauerstoff oder mit jedem paramagnetischen Ion reagieren. Ein einzelnes ungepaartes
Elektron ist für die Aktivität des freien Radikals verantwortlich, womit die freien
Radikale für viele Polymerisierungsmechanismen verantwortlich sind. Ein Biradikal
könnte geeignet auch als doppelt freies Radikal bezeichnet werden. Die Triplettmoleküle
sind daher ausgesprochen reaktionsfähig, so dass sie in eine nicht-reaktionsfähige
Matrix eingeschlossen werden müssen, um ein rasches Reagieren derselben zu vermeiden.
Ein derart rasches Reagieren würde das erwünschte Auftreten der Photochromie verhindern.
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Es ist daher notwendig, eine Matrix mit guter optischer Klarheit zu
verwenden, die frei von Rückständen von Monomeren und Weichmachern sind. Weiterhin
darf die Matrix keine Atome, Moleküle, Ionen oder Molekülbruchstücke enthalten,
die in der Lage sind, heftig mit den Triplettmolekülen oder mit anderen Molekülen,
die sich in einem metastabilen elektronischen Zustand befinden, zu reagieren, welche
für die hier beschriebene photochrome Wirkung verantwortlich sind.
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Die Konzentrationen müssen kritisch eingehalten werden, damit man
die erwunschten Ergebnisse- bei Sonnenlicht erhäli. Die photochromen Mpleküle-müssen
in der Matrix löslich sein, auch wenn die Lösung übersättigt sein kanne Die Lösung
muss verdünrt sein, da-die Triplettmoleküle miteinander reagieren,
was
zu einer Triplett-Triplett-Vernichtung führen würde.
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Dünne Schichten aus Polyesterfilmen, Cellophan, hochacrylnitrilhaltigen
Polymeren, Poly-(vinylidenchlorid) und Poly-(vinylalkQhol) schliessen Sauerstoff
aus.Ein Polymeres ermöglicht die Verwendung von Linsen, die vollständig aus Kunststoff
bestehen, die jedoch getrennte Schichten für einen Schutz gegen Sauerstoff und für
eine erhöhte Kratzfestigkeit aufweisen können. Die Linsen können mit oder ohne optische
Korrektur, je nach den Bedürfnissen des einzelnen Benutzers gefertigt werden.
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Das vorliegende Filter kann in Abwesenheit von Luftsauerstoff oder
anderen molekularen Sauerstoffquellen bereitet werden oder der Sauerstoff kann durch
Evakuieren entfernt werden, so dass das Filter zur Zeit seiner Verwendung frei von
molekularem Sauerstoff bleibt.
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Das photochrome Filter kann von molekularem Sauerstoff durch Schutzschichten
ausG1as oder anderen Materialien, durch welche gasförmiger Sauerstoff nicht diffundiert,
geschützt werden.
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Dünne Schichten aus Poly-(vinylalkohol), Polyesterfilm, oi-(vinylidenchlorid),
Cellophan oder sauerstoffeste hochncrylnitrilhaltige Copolymere ergeben eine derartige
Schutz-Wirkung. Barex 210 (ein Verkaufsprodukt von Vistron Corporation) ist ein
im Handel erhältliches sauerstoffestes hochacrylnitrilhaltiges Polymeres. Unter
sauerstoffrei ist hierbei gemeint, dass die Menge von vorhandenem molekularem Sauerstoff
so klein ist, dass sie die photochrome Wirkung des Filters nicht unerwünscht beeinflusst.
Wenn die molare Konzentra--tion des Sauerstoffs klein ist, d.h. wenn sie beispielsweise
--efliger als 5 % der molaren Konzentration des photochromen Stoffes darstellt,
ist der Verlust klein genug, um noch anlehmbar zu sein. Selbst wenn die Filterschicht
ursprünglich nicht frei von Sauerstoff ist, kann durch ein Erhitzen im
Vakuum
ein Ausdiffundieren des Sauerstoffs erreicht werden, so dass man zur Zeit seiner
Verwendung ein sauerstofffreies Filter erhält.
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Wenn freier (molekularer) Sauerstoff vorhanden ist, oder wenn ein
Rückstand an Monomeren in reaktionsfähigen Mengen vorliegt, können die -T1-T-Absorption
und die Pilterwirkung vermindert werden, da die Triplettform anstatt Licht zu absorbieren,
reagiert.
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Für Untersuchungen der Photochromie wurde in der Vergangen--heit üblicherweise
eine Matrix aus einer bei 77 0K, der Temperatur des flüssigen Stickstoffs, gefrorenen
Lösung verwendet. Als Lösungsmittel dienten Methylcyclopentan, Tetrahydrofuran oder
gemischte Lösungsmittel. Bei 77 0K ist eine Diffusion von molekularem Sauerstoff
nicht problematisch.
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Das vorliegende Matrixsystem hält die photochromen Moleküle in einer
polymeren Matrix bei Raumtemperatur unbeweglich fest.
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Die vorliegenden Matrices bewirken eine Verlängerung der Bebensdauer
der Triplettzustände im Vergleich mit Polymethylmethacrylat (PIvXLA).
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Relative mittlere Bebensdauer von TriPlettzuständen in bestimmten
Matrices Temperatur Polycarbonat Epoxyd PWMA bei 77 0K 1 1 1 bei 250C 1 0,8 0,5
Für die Erzielung der oben genannten Ergebnisse waren die Systeme frei von molekularem
Sauerstoff und unpolymerisierten monomeren Teilen, welche mit den Molekülen im Triplettzustand
reagieren könnten.
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Als Beispiel für die Polycarbonate kann ein Produkt dienen, das von
der General Electric Company als "hexan" verkauft wird und ein Poly-(4,4'-dioxydiphenyl-2,2-propancarbonat
der folgenden Formel ist:
wobei n ungefähr 50 bis 200 ist. Dieses Polymere wird durch Kondensation von Bisphenol-A-(4,4'-dihydroxy-diphenyl-2,2-propan)
mit Phosgen in Anwesenheit eines HCl-Akzeptors, wie beispielsweise einer Aminbase,
bereitet. Der feinzerteilte photochrome Stoff kann mechanisch mit dem feinzerteilten
Polycarbonat gemischt werden, wonach die Mischung durch Pressverformung oder Spritzgussverfahren
weiterverarbeitet wird, was in einer Stickstoffatmosphäre zwecks Ausschluss von
Sauerstoff erfolgt, wenn dies gewünscht ist.
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Der photochrome Stoff kann auch dadurch eingebracht werden, dass sowohl
der photochrome Stoff als auch das Polycarbonat in einem gemeinsamen Lösungsmittel
, wie Tetrachloräthan oder Methylenchlorid, gelöst werden,und dass dann das Lösungsmittel
durch Gefriertropknung verdampft wird, so dass ein fein zerteiltes Presspulver entsteht,
das durch Pressverformung oder Spritzgussverfahren weiterverarbeitet werden kann.
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Polycarbonate haben eine hohe Durchlässigkeit für ultraviolette Strahlung,
ebenso wie eine hohe Durchlässigkeit im 8ic*-t;5aren Bereich, wobei sie im wesentlichen
farblos sind, was in der Matrix benötigt wird. Das Polycarbonat weist einen
hohen
Aktivierungsgrad bei Zimmertemperatur auf, da die mittlere Lebensdauer der Triplettmoleküle
bei Zimmertemperatur die gleiche ist, wie bei einer niedrigen Temperatur (780K)
so dass auf diese Weise eine grössere Konzentration von Tripletts in den Triplettzustand
gepumpt und dort gehalten werden kann, wenn man eine Lichtquelle (Sonnenlicht) mit
einem begrenzten W-Anteil verwendet.
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Polycarbonate sind ausreichend durchlässig für molekularen Sauerstoff.
Das in photochromen Stoffen enthaltene Polycarbonat muss daher gegen Luftsauerstoff
geschützt sein. Das photoeiner chrome Material in der Kunststoffmatrix ist geeignet
zweckes Abdichtung zwischen zwei Glasschichten oder anderen sauerstoffabhaltenden
Grenzflächen und anschliessendem Abdichten der Kanten angeordnet. Die Anordnung
kann fertiggestellt werden, worauf eine Abdichtung erfolgt, die in sauerstofffreier
Atmosphäre, wie einer Stickstoffatmosphäre, durchgeführt wird. Die Anordnung kann
jedoch auch nach ihrer Zusammensetzung in ein Vakuum gebracht werden und in diesem
Vakuum solange gehalten werden, bis der Sauerstoff aus dem Polycarbonat ausdiffundiert
ist, wobei man Stickstoff verwendet, um das Vakuum zu beenden. Dann erfolgt ein
Abdichten der Kanten mit einem sauerstoffundurchlässigen Abdichtmittel, wie Polyvinylalkohol,
um die Kanten des Filters rundum zu schützen.
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Das Glas kann hinsichtlich seiner Strahlungsdurchlässigkeitscharakteristiken
so gewählt sein, dass neben einem Schutz des photochromen Stoffes in der Polycarbonatmatrix
von dem Glas eine bestimmte Strahlung abgeschirmt wird. In vielen Fällen wird ein
Glas bevorzugt, das eine Ultrarotstrahlung ausfiltert. Als polymere sauerstoffundurchlässige
Grenzschicht können spezielle Kunststoffschichten zur Beeinflussung des durchgelassenen
Lichtes zugegeben werden.
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Epoxydharze stellen eine sich entwickelnde Klasse dar, in der verschiedene
organische Verbindungen mit einer Epoxydgruppe mit Säureanhydriden oder Polyaminen
reagiert werden, um einen festen Stoff zu bilden, der als Matrix für die photochromen
Stoffe
der vorliegenden Filter verwendet werden Die anhydridgehärteten Harze vergilben
weniger leicht und werden daher bevorzugt. Da bei den Epoxydharzen der Härter nicht
nur als Katalysator, sondern vielmehr als Reaktionstelnehmer und Katalysator wirkt,
werden die Verhältnisse und die Sorgfältigkeit der Mischung kritischer. Die am schnellsten
erhältlichen Epoxydharze basieren auf dem Diglycidyläther von Bisphenol-A, von der
Reaktion von Bisphenol-A und Epichlorhydrin. Ein typisches kaum gefärbtes Epoxydharz,
wie beispielsweise Dow Epoxy Resin 332, weist einen Gardner-Farbwert von 1, ein
Molekulargewicht von 340 bis 350, ein Epoxydäquivalent von 173 bis 179'sowie eine
Viskosität von 3600 bis 6400 cP bei 2500 auf. ttbliche und dem Pachmann wohlbekannte
Härtungsverfahren werden verwendet.
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Die Broschüre Anhydride Hardeners for Epoxy Resins", Plastic Division
Allied Chemical Co., r.o. Box 365, Morristown, New Jersey 07960, (1962), beschreibt
bemerkenswert detailliert Epoxydharze und Anhydridhärter.
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Eine weite Vielfalt von Epoxydharzen kann für die Matrix verwendet
werden. Wenn spezielle physikalische Eigenschaften erwünscht sind, beispielsweise
für die Festigkeit oder für andere Gründe, welche nicht die photochromen Eigenschaften
betreffen, wird ein Harz mit derartigen Eigenschaften ausgewählt.
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Ein Katalysator oder Reaktionsbeschleuniger ist zu einer rascheren
Härtung bei einer niedrigeren Temperatur nützlich.
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Ein selbsthärtendes Harz, d.h. ein Harz, das bei Zimmertemperatur
aushärtet, erspart die Kosten für ein die Aushärtung bewirkendes Erwärmen.
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Der photochrome Stoff wird zweckmässigerweise in der^Epoxydkomponente
derart aufgelöst, dass der photochrome Stoff, wenn die Epoxydkomponente mit dem
Härtemittel reagiert wird, in fester Lösung in der durchsichtigen Matrix vorliegt.
Die
Epoxydmatrix ist gegenüber molekularem Sauerstoff widerstandsfähiger
als die Polycarbonatmatrix. Sie kann daher durch ein Reagieren in Zuluft vernetzt
werden, wobei die Epoxyd harze zwischen Schutzglasschichten vor dem Härten eingebracht
werden. Das Epoxyd hält die Glasschichtenlzusammen und kann an den Kanten mit Polyvinylalkohol
abgedichtet werden, nachdem es in die gewünschte Größe geschnitten ist.
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Ein anderes Verfahren zur Kantenabdichtung besteht darin, dass die
geschliffenen Kanten der Glasschichten mit einer metallisierenden Schicht, wie aus
Platin, Kupfer oder -Silber, beschichtet werden, dassdfas freie Metall auf dem geschliffenen
Glas zur Verstärkung der Adhäsion durch Hitzeanwendung reduziert wird und dass anschliessend
die Kante der Glasschichtanordnung mit den ptotochromen Stoffen in der photochromen
Matrix mit einem Weichlot verlötet wird, um eine hermetisch abgedichtete Struktur
zu bilden.
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Wenn für die Abdichtung der Kanten Polyvinylalkohol verwendet wird,
ist es wünschenswert, die Glaskanten frisch zu schleifen, anschliessend die Kante
mit Aceton zu reinigen, dann sie mit Polyvinylalkohol zu überziehen und sie erhärten
zu lassen.
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Für Brillen ist es zweckmässig, die Anordnung in derselben Übergrössengestalt
wie die üblichen Brillenglasrohlinge zu gestalten und dann die Glas anordnung durch
Schneiden und Schleifen in die gewünschte Grösse und Form zu ringe¢, die Kanten
dann mit Aceton zu reinigen und sie mit Polyvinylalkohol zu überziehen, um eine
Polyvinylalkohol-Kantenabdichtung zu erreichen.
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Da die Polierkosten für Glasoberflächen beträchtlich sind, können
Glasschichten verwendet werden, welche fein geschliffen sind, an die die polymere
Matrix geheftet wird, wobei nach der Bildung des Filters lediglich die mit Luft
in Beruhrung tretenden Oberflächen soweit poliert werden, dass eine optisch
annehmbare
Oberfläche entsteht.
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Das Filter kann mit einem Korrekturschliff versehen sein, oder ohne
einen solchen für Personen, welche keine Korrektion benötigen. Mit polymeren sauerstoffundurchlässigen
Materialien können die Oberflächen gepresst oder auf eine ander Weise in die erwünschte
optische Krümmung gebracht werden.
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Zur Erzielung einer gleiehförmigen Abdunklung über das gesamte sichtbare
Spektrum von ungefähr 400 bis 750 nm verwendet man vorzugsweise drei photochrome
Komponenten. Diese enthalten: Komponente (A), einen photochromen Stoff, der im aktivierten
Triplettzustand gelb erscheint und daher im Blaubereich des Spektrums absorbiert
Komponente (B), einen photochromen Stoff, der im aktivierten Triplettzustand rosa
erscheint und daher im gelbgrünen Bereich des Spektrums absorbiert; Komponente (C),
einen photochromen Stoff, der im aktivierten Triplettzustand grün erscheint und
daher im orangen und roten Bereich des Spektrums absorbiert.
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Da die Absorptionsbanden breit sind, variieren die genauen Farben,
wobei jedoch der Gesamteffekt die erwünschte nahezu graue Abschattung der Abdunklung
ergibt. Wenn eine Abdunklung zu einer anderen Abschattung erwünscht ist, kann eine'bestimmte
Auswahl Konzentrationen vorgenommen werden, um dieses Ergebnis zu erhalten.
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Die folgende Tabelle zeigt Verbindungen, welche durch Sonnenlicht
aktivierbare photochrome Stoffe darstellen, mit den Werten für tm, der mittleren
Lebenszeit,und der photochromen Farbe für gegebene Grade der Deuterierung.
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Tabelle I Verbindung Grad der # m (sec) P.C. Farbe ~~~~~~~~~~~~~~~~
Deuterierung ~~~~~~~~~~~ 1,2,5,6-Dibenz- 90 % oder besser 7-,5 Rosa anthrac en Picen
90 % oder besser 10 Grau-Grün 3,4-Benzotetra- 90 oder besser 6,5 Purpur phen 1,2,6,7-Dibenzo-
90 oder besser 20 Rosa pyren 1,2,3,4,5,6-Tri- 90 % oder besser 19 Rosa benzanthracen
1,2-Benzocoronen 90 % oder besser 21 Blau-Grau 1,12,2,3,10,11- 0 7,5 lohfarben Tribenzdperylen
1,2,5,6-Dibenzo- 90 % oder besser 21 Grün coronen 1,2,3,4,5,6-Tri 90 % oder besser
6,5 Goldbenzocoronen lohfarben 1,2,3,4,6,7,12,13- 90 % oder besser 21 Grün Tetrabenzopentacen
1,2,3,4,5,6,7,8- 0 10,8 Rosa Tetrabenzanthracen 2-Phenyltri- 70 % oder besser Gelb
phenylen 2,7-Diphenyl- 70 % oder besser Rosa triphenylen
Tabelle
I (Fortsetzung) Verbindung Grad der < m(sec) P.C. Farbe Deuterierung 2-Xenyltriphenyl-
70 % oder besser Rosa en 2,2'-Bistri- 70 % oder besser Rosa phenyl 2-Xenyl-7-phenyl-
70 % oder besser Grün triphenylen 2-Paraterphenyl- 70 % oder besser Grün triphenylen
7-Phenyl-2,2'-Bis- 70 ffi oder besser Grün triphenyl 2-Phenylphen- 90 % oder besser
Gelb anthren 2,7-Diphenyl 90 % oder besser Rosa phenant ren 2-Xenylphen- 90 % oder
besser Rosa anthren 2,2'-Bisphen- 90 % oder besser Rosa anthryl 2-Xenyl-7-phenyl-
90 % oder besser Grün phenanthren 2-Paraterphenyl- 90 % oder besser Grün phenanthren
7'-Phenyl-2,2'- 90 % oder besser Grün bisphenanthryl p-Terphenyl 70 ffi oder besser
Gelb
Tabelle I (Fortsetzung) Verbindung Grad der Qm(sec) P.C. Farbe
~ Deuterierung ~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~ 4- (4-Paraterphenyl methyl)-benzophenon p-Quaterphenyl
70 % oder besser Rosa 4-(4-Paraquaterphenyl ,-.me thyl )-benzophenon p-Quinquephenyl
70 % oder besser Grün 4-(4-Paraquinquephenyl-methyl ) -benzophenon Naphthog2,3-a7-
100 % 3 Grün coronen Die oben genannten Verbindungen können kleinere Substituenten
haben, wie Pluor oder eine niedrige Alkylgruppe, wie beispielsweise eine Methylgruppe,
ohne dass dabei ihre photochromen Eigenschaften nachteilig beeinflusst würden. Derartige
Substituenten führen üblicherweise zu höheren Kosten, ohne dass sie jedoch Vorteile
bringen. 5-PluordibenzZã,h7-anthracen stellt beispielsweise eine Ausnahme dar und
ist insofern bevorzugt, als der Fluorsubstituent eine photochrome Wirkung erlaubt,
jedoch nicht krebs erzeugend ist. Die nichtfluorierte Komponente ist dagegen krebserzeugend.
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Bevorzugte Ausführungsformen dieser Verfahren werden im folgenden
in den Beispielen beschrieben, in denen alle Teile Gewichtsteile sind, wenn nicht
ausdrücklich anderes gesagt ist.
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Beispiel 1 Spoxydmatrix und Glasüberzüge Zur Verwendung in hellem
Sonnenlicht werden, um einen Schutz über den gesamten Bereich des sichtbaren Spektrums
zu geben, zwei oder mehrere photochrome Stoffe verwendet, so dass die maximale Absorption
von jedem dieser Stoffe in einem etwas anderen Bereich liegt, dass jedoch insgesamt
eine Absorption erreicht wird, die für das Auge angenehm ist. Ein Satz von derartigen
Gläsern wird bereitet, indem ein 2000 ml-Rundkolben mit einer kleinen Einsenkung
im Boden, welche als Ssmmlungstrog dient, mit 0,0473 g perdeuteriertes Benzo/a£/coronen
(das in anderer Numerierung 1,2-Benzocoronen bezeichnet wird), 0,0558 g perdeuteriertes
DibenzoLa,g7coronen (das in anderer Numerierung als 1,2-5,6-Dibenzocoronen bezeichnet
wird) und 0,0324 g TribenzoZb,n,pqr7perylen (das in anderer Numerierung als 1,12-2,3-10,11-Tribenzoperylen
bezeichnet wird), beschickt wird. Anschliessend erfolgt eine Zugabe von 200 g Monochlorbenzol,
das längs der Seitenwandungen des Kolbens eingegossen wird, so dass alle Kristalle
an den Boden geschwämmt werden.
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Die Mischung wird bis zum Sieden erhitzt und gerührt, bis eine klare
Lösung gebildet ist. Anschliessend werden 35,52 g Diglycidyläther von Bisphenol
A zugegeben und die Mischung anschliessend unter Drehung erhitzt, bis eine Lösung
eingetreten ist. Die Mischung wird auf ungefähr Zimmertemperatur gekühlt und langsam
evakuiert, um ein stossweises Sieden zu vermeiden. Der Kolben ist so ausgebildet,
dass er eine Drehung als"Shell Evaporator"ermöglicht und das gesamte Monochlorbenzol
wird unter einer Erwärmung-auf ungefähr 700C verdampft, was immer noch unter Vakuum
erfolgt, um einen vollständigen Entzug sicherzustellen.
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Der lösungsmittelfreien Mischung werden 14,98 g Vinylcyclohexendioxid
zugegeben, wobei der Kolben gedreht wird, um eine
gleichförmige
Mischung herzustellen. Eine Mischung aus 38,40 g von 1,2-Cyclohexandicarbonsäureanhydrid,
3,17 g Phthalsäureanhydrid und 2,88 g 1,1,1-Trimethylolpropan wird. zugegeben und
der Kolben wird anschliessend wieder gedreht, bisdie Mischung homogen ist.
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Die so gebildete Mischung kann direkt oder nach einem Filtrieren durch
eine Glasfritte verwendet werden.
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Eine Gruppe von sauber gereinigten Glaslinsen mit einer augenmässigen
Krümmung und Durchmesseravon 63 mm und 71 mm wurde mit der' distalen Linsenfläche
nach unten angeordnet, mit Abstandhaltern um die Kante, 0,0495 cm (0,0195 inch)
dick.
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1,52 g der Mischung wurden auf die 63 mm-linsen und 2,12 g auf die
71 mm-linsen aufgebracht. Anschliessend wurde die körpernahe Glasschicht derselben
Grösse vorsichtig nach unten auf die Abstandhalter herabgelassen, wobei die vorsichtige
Durchführung erfolgte, um Luftblasen zu vermeiden. Die Linsen wurden zusammengehalten,
während eine Temperatur von 120°C 16,5 Stunden aufrechterhalten wurde, 13500 4 Stunden,
145°C 20 Stunden und dann 16500 1/2 Stunde. Anschliessend wurden sie auf Raumtemperatur
über 3 Stunden abgekühlt.
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Eine Auswahl von Korrektionskurven wird getroffen, welche hinsicht
sich ihrer Stärke und Achsen dem Rezept eines Patienten entsprechen, dann wird die
Filteranordnung bezüglich Grösse und Gestalt so geschnitten, dass sie in ein ausgewähltes
Gestell passt, die Kanten werden mit 600 mesh Sandpapier geschliffen, mit Aceton
gewaschen, mit einer 10%igen Polyvinylalkoholwassermischung beschichtet, getrocknet
und ausgehärteo bei 55°C 1/2 Stunde, 750C 1/2 Stunde und 100°C 1 Stunde.
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Um beim Abdichten der Kante eine maximale Haftung des Polyvinylalkohols
an der Kante der Filteranordnung zu erreichen, wird die Kante der Anordnung frisch
geschliffen, vorzugsweise mit ungefähr einem Schleifstaub von 600 mesh, wobei der
Schleifvorgang
beide Glasschichten und d-ie polymere Matrix umfasst. Die Kante wird mit einem flüchtigen
hydrophilen organischen Lösungsmittel gewaschen, wie Aceton, Äthanol, Methanol oder
Dioxan oder Mischungen derselben und an Zuluft getrocknet.
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Es wird ein Lösungsmittel benötigt, das frei von hydrophoben Rückständen
ist. Aceton p.A. gibt ausgezeichnet Ergebnisse und ist leicht erhältlich. Die Kanten
werden anschliessend mit einer 1 a'igen Polyvinylalkohol-in-Wassermischung überzogen,
man lässt sie an Zuluft trocknen oder trocknet sie in einem Ofen, worauf die Anordnung
gebrauchsfertig ist. Während die Polyvinylalkoholschicht allein gegenüber einem
Eindiffundieren von Sauerstoff widerstandsfähig ist, wie von Oster, in Nature 196,
1089 bis 1090 (15. Dezember 1962) gezeigt wurde, und der Schleifvorgang und das
Waschen mit einem Lösungsmittel notwendig, um ein ausreichendes Haften an den Kanten
der Pilteranordnung zu gewährleisten.
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Matrixfilter aus Polycarbonat und polymeren Phenylsiloxanen bedürfen
eines grösseren Schutzes gegen Sauerstoff als solche aus Spoxyden.
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Die Linse wird anschliessend in einem Gestell befestigt.
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Die Linse hatte eine Splitterfestigkeit (shatter-resistant characteristics)
wie von Sicherheitsglas, eine augenoptische Qualität sowie die gewählten durch Rezept
vorgegebenen Korreaktionen.
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Verwendet man klare Glaslinsen, so beträgt die Durchlässigkeit im
sichtbaren Spektrum bei niedrigen Beleuchtungsstärken über 90 %. In heller Junisonne,
mittags in Stamford, Connecticut, fällt die Lichtdurchlässigkeit bis auf 40 %.
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Es kann eine körpernahe Linse mit einer gründlichen oder gräulichen
Farbe und einer Lichtdurchlässigkeit von ungefähr 50 ffi
verwendet
werden, wenn eine niedrigere Durchlässigkeit gewünscht ist. Eine dickere Schicht
des photochromen Stoffs mit geeigneten Konzentrationsänderungen kann verwendet werden,
wenn eine grössere photochrome Abdunklung erwünscht ist.
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Für Sonnenschutzgläser beträgt die Konzentration der photochromen
Stoffe vorzugsweise ungefähr 5 x 10-5 bis 1 x -2 Mol/titer der polymeren Matrix.
Bei höheren Konzentrationen vermindern Triplett-Triplett-Auslöschu-ngen den Wirkungsgrad,
bei niedrigeren Konzentrationen muss die Matrixschicht unerwünscht dick sein. Falls
sie nicht isomorph sind, versucht die Anwesenheit von jedem photochromen Stoff die
Löslichkeit der anderen zu erhöhen.
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Beispiel 2 Polycarbonatmatrix Eine Lösung von 0,0473 g perdeuteriertem
Benzo/a7coronen, 0,0358 g perdeuteriertem Dibenzogã,g7coronen und 0,0324 g TribenzoZb,n,pqr7perylen
in Benzol wurde gefriergetrocknet, so dass man als Ausbeute eine Mischung von einem
amorphen und mischkristallinen Produkt erhielt. Diese wurde innig mit 95 g eines
feinpulverigen Lexanpolycarbonats in einer Atmosphäre von getrocknetem Stickstoff
gemischt, Die erhaltene Mischung wurde in einer trockenen Stickstoffatmosphäre zu
klaren Scheiben pressverformt, welche einen Durchmesser von 5,07 cm (2") und eine
Dicke von 2 mm aufwieseo3ine dieser Scheiben wurde zwischen zwei Pyrexglasscheiben
mit einem Durchmesser von 5,07 cm (2") und einer jeweiligen Dicke von 1,5 mm dichtend
eingeschlossen, um den Kunststoff vor Luftsauerstoff und Wasserdampf zu schützen.
Bei einer Prüfung bei normalem EvnstRaumlicht ist diese Scheibe nahezu farblos.Bei
einer Belichtung mit hellem Sonnenlicht, mittags im Juli und am 41. nördlichen Breitengrad,
sowie an einem klaren Tag, zeigt die Filteranordnung eine Abdunklung auf ungefähr
35 % Lichtdurchlässigkeit.
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Beispiel 3 Hkrstellung von höher Ubersättigten Lösungen Die Löslichkeit
der photochromen Stoffe in den in Matrix bildenden Komponenten stellt eine Begrenzung
für die Konzentration bei der Herstellung von photochromen Filtern dar. Die vielfachen
Benzolringe machen tatsächlich die Verbindungen immer ähnlicher dem Ringsystem,
von dem man glaubt, dass es in bestimmten Kohlenformen existiert und vergleichsweise
auch entsprechend unlöslich. Wegen der grossen Wirksamkeit ist jedoch eine niedrige
Konzentration des photochromen Stoffs ausreichend. In einigen Fällen ist jedoch
ein dünnes Filter mit einer höheren Dichte erwünscht, was eine höhere Konzentration
notwendig macht. Manchmal ist auch eine Konzentration erwünscht,die-entwederüber
den lösiichkeitsgrenzen des photochromen Stoffes liegt, oder eine, welche eine lange
Zeit benötigt, um die Stoffe in die Matrixkomponenten aufzulösen.
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Durch ein Auflösen des photochromen Stoffs sowie auch einer Komponente
der Kunststoffmatrix in einem gemeinsamen Lösungsmittel und durch Verdampfung des
Lösungsmittels lassen sich gesättigte und auch übersättigte Lösungen leicht herstellen,
Sowohl Benzol oder ein substituiertes Benzol, wie Monochlorbenzol oder Dichlorbenzol
oder Toluol, stellen ein Lösungsmittel für den photochromen Stoff und für eine polymere
Komponente, wie Diglycidyläther von Bisphenol A, dar.
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Die erwünschte Menge des photochromen Stoffs wird in einer ausreichenAen
Menge von Benzol p.a. aufgelöst, um den photochromen Stoff vollständig zu lösen.
Für ein kleines Filter sind 3 bis 10 ml Benzol ausreichend, wobei im Zweifelsfalle
ein kleiner tberschuss verwendet werden sollte, um sicher zu gehen, dass der gesamte
photochrome Stoff vollständig aufgelöst wird, so dass ein Ubrigbleiben-von Rückstandskernen
ver-Sieden wird, welche eine Kristallisation unterstützen würden.
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Nach dem Auflösen des photochromen Stoffs in Benzol, das zur
Beschleunigung
des Lösungsvorganges erwärmt werden kann, werden 0,5325 g Diglycidyläther von Bisphenol
A (EPON 332) zugegeben. Die Mischung wird anschliessend gerührt, bis sie homogen
ist. Unter Verwendung eines Rotationsverdampfers wird die Lösung dann auf 150C abgekühlt,
wobei während der Drehung des Behälters ein Vakuum angelegt ist. Der Behälter ist
zweckmässigerweise ein kleiner Rundkolben, der eine kleine Ausnehmung aufweist,
welche in dem Bodenteil eingeblasen ist, und als Ansammlungspunkt für das Konzentrat
dient. Während eines langsam erfolgenden Erhitzens, was geschieht, um ein Sieden
und damit auch ein Spritzen oder Siedestossen zA vermeiden, ist ein Vakuum angelegt
und das Benzollösungsmittel wird abgezogen. Sobald die Lösung viskos wird, wird
für 5 Minuten voll evakuiert, worauf,während zur Entfernung der letzten Benzolspuren
eine kontinuierliche Wärmezufuhr erfolgt, der Kolben in warmem Wasser auf ungefähr
1000C erhitzt ist. Auf diese Weise wird eine übersättigte Lösung des photochromen
Stoffs in dem Epoxyd erzeugt.
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Es wird eine Mischung hergestellt aus 0,408 g Hexahydrophthalsäureanhydrid
und 0,013 g Phthalsäureanhydrid, eine Mischung, die bei Zimmertemperatur schmilzt,
und anschliessend dem Epoxyd zugegeben. Dann wurden 0,028 g Trimethylolpropan zugegeben
und die Mischung solange umgerührt, bis sie homogen war, was unter Vakuum erfolgte,
um eine Einführung von Luftblasen zu vermeiden.
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Auf einem ebenen Mikroskopdurchziehglas wurde ein 0,05Q7 cm (Q,02C
inch) dicker Polyearbonatdichtungsring angeordnet. Die geschmolzene Mischung des
den photochromen Stoff enthaltenden Polymeren wurde in die Mitte des Durchziehglases
gebracht, wobei eine Bildung von Blasen vermieden wurde und irgendwelche auftretenden
Blasen mit einer spitzen Edelstahlnadel aufgebrochen wurden. Ein zweites Durchziehglas
wurde über das erste Durchziehglas gebracht und so abgesenkt, dass ein Auftreten
von Blasen zwischen den beiden vermieden wurde. Die Platten wurden anschliessend
zusammengeklemmt, wobei ein Polyearbonatdichtungsring
als Abstandhalter
diente und anschliessend bei 12O0C für 24 Stunden gehärtet. Anschliessend wurde
eine Nachhärtung bei 145°C für 10 Minuten durchgeführt, wonach man die Probe abkühlen
liess. Die auf diese Weise gebildete Probe wies ungefähr einen Durchmesser von 2,54
cm (1 inch) auf und konnte direkt zur Untersuchung ihrer Eigenschaften oder als
Filter verwendet werden.
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Es erfolgte eine Zugabe von Mengen der. gleichen photochromen Stoffe
wie in Beispiel 1, wobei jedoch ein 40 % deuteriertes Tribenzo/5,n,pqr7perylen verwendet
wurde, um die gleichen Kon--zentrationen wie in Beispiel 1 zu liefern.
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Es zeigte sich, dass das Filter stärker abdunkelte, als das in Beispiel
1 gezeigte Xilter,und in hellem Sonnenlicht lediglich eine Lichtdurchlässigkeit
von ungefähr 25 % aufwies, sowie, dass es etwas langsamer wieder aufhellte.
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Bei dieser Bildung, bei der die Reaktion des Epoxyds durch Wärme unterstützt
wird, ist atmosphärischer Sauerstoff effektiv unlöslich, so dass die Matrix als
solche sauerstofffrei polymerisiert. Nach einem Abkühlen dringt Sauerstoff langsam
in die Matrix ein. Er wird jedoch durch eine Erwärmung im Vakuum entfernt, wobei
es für Versuchs zwecke zweckmässig ist, die Polymerisationswärme zu verwenden und
die photochromen Stoff in fester Lösung im Epoxydharz enthaltende Matrix im Vakuum
aufzubewahren.
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Epoxyde zeigen eine hohe Durchlässigkeit für ultraviolette Strahlung
von einer aktivierenden Wellenlänge (300 bis 400 nm) und für den sichtbaren Bereich
(400 bis 700 nm).
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Epoxyde sind auch mechanisch fest, so dass bei Umwelttemperaturen
unterhalb annähernd 70°C eine Triplett-Triplett-Vernichtung minimal gehalten wird.
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Das Epoxyd weist einen Brechungsindex auf, der nahe dem von augenoptisch
verwendeten Gläsern ist, so dass eine minimale zusätzliche Brechung auftritt, wenn
das Licht durch die Glas-Epoxydberühungsflächen hindurchgeht Zwei vorher geschliffene
und polierte Glasschichten, welche Linsen sein können, lassen sich miteinander befestigen,
um eine endgültige Filteranordnung von aúgenoptischer Genauigkeit zu liefern. Die
Schicht, welche am nächsten zu dem Auge liegt, oder die körpernächste Schicht ist
zweckmässigerweise konkav gegen das Auge ausgebildet, während die distale oder äussere
Schicht konvex ist. Die zwei miteinander verbundenen Flächen der Glasschichten werden
fest an ihrer Stelle gehalten und sie müssen lediglich fein geschliffen werden,
wogegen ein Polieren zur Bildung eines Linsenrohlings, der eine augenoptische Güte
aufweist, nicht notwendig' ist, Die äusserenl Oberflächen der Linsenrohlinge können
entsprechend einer Korrektionsvorschift geformt werden,was nach dem terbinden der
Glasschichten oder zuvor möglich ist. Dies lässt sich offensichtlich einfacher durchführen,
wenn zwei dicke Linsenrohlinge zur Bildung einer;Sandwichanordnung verwendet sind.
Bifokale oder trifokale Korrektionen lassen sich ebenso rasch in ein dreischichtiges
Filter einschleiffen wie in einen festen Glasrohling, und zwar mit der gleichen
hervorragenden optischen Genauigkeit.
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Die Epoxydmatrix mit den beiden an ihr befindlichen äusseren Glasschichten
bildet ein Sicherheitsglas, das die Gefahr einer Augenverletzung bei einem Stoss
minimal macht.
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Epoxyde, die mit einem Säureanhydridhärter reagiert sind, haben das
Bestreben klarer zu sein als solche, bei denen Aminhärter verwendet sind, welche
mit der Zeit einen unerwünschten gelben Belag bekommen. Die anhydridgehärteten Harze
haben auch das Bestreben härter zu sein, so dass sie eine festere Matrix für die
feste Lösung bilden. Ein kleiner Teil
von Trimethylolpropan dient
als Katalysator und auch als Weichmacher, so dass thermische und mechanische Stösse
weniger leicht zu einem Zerbrechen der Epoxydschicht führen.
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Die am nächsten dem Auge befindliche Glasgchicht kann aus einem Glas
gefertigt sein, welches Ultrarot- und/oder Ultraviolettfiltereigenschaften aufweist.
Die distale Glasschicht muss jedoch das aktivierende Ultraviolett hindurchlassen,
sie kann jedoch aus einem Glas gefertigt sein, welches die ultrarote Strahlung ausfiltert.
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BeisPiel 4 Das in Beispiel 2 beschriebene Verfahren wurde durchgeführt,
wobei jedoch 40%iges deuteriertes Tribenzo ,n,pqr7perylen und die doppelte Menge
von feinverteiltem Polycarbonat (190 g) verwendet wurden. Es wurden Filter gebildet,
bei denen eine 1 mm dicke photochrome Schicht verwendet wurde. Die Lichtdurchlässigkeit
in hellem Sonnenlicht betrug weniger als 25 %.
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Beispiel 5 Ein Zweikomponenten-Tinsensystem in Epoxyd wurde unter
Verwendung des in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens hergestellt, wobei 1 X 10
M/L von jeder von einer rot absorbierten Komponente, insbesondere ein perdeuteriertes
1,2,5,6-Dibenzocoronen und als ein Blau-Grün-Absorptionsmittel, 50 % deuteriertes
3-Phenyl-1,12 2,3 10,11-Tribenzoperylen verwendet wurde.
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Das Filtersystem zeigte in 0,5 mm-Schichten eine ansprechende gelbgrüne
Farbe bei durchgelassenem Licht und eine Lichtdurchlässigkeit von ungefähr 60 %.
Das Filtersystem erwies sich jedoch angenehm für die Augen, da das Licht in den
für den Sehvorgang weniger wirksamen Bereichen, das jedoch in der Hervorrufung von
störenden Einflüssen gleich intensiv ist, auf einen Minimalwert gebracht wurde.
Ein zusätzliches konstantes
Filter im fernen Rot bis Infrarot
und im nahen UV benachbart zur Farbe vergrössert für den Benutzer das Wohlbehagen.
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Beispiel 6 Weitere wirksame Linsen werden hergestellt, indem man als
rotabsorbierende Komponente ungefähr 1 x 10 ) M/S der folgenden perdeuterierten
Verbindungen verwendete: 1,2, 5,6-Dibenzocoronen, 1,2,3,4,6,7,12,13-Tetrabenzopentacen,
Picen, 2-Xenyl-7-phenyltriphenylen, 2-Paraterphenyltriphenylen; 7-Phenyl-2,2'-bistriphenyl,
2-Xenyl-7-phenylphenanthren, 2-Paraterphenylphenanthren, 7' -Phenyl-2, 2' -bisphenanthryl,
4- (4-Paraquinquephenylmethyl )-benzophenon, Naphtho/, 3-a7 coronen. Als Orange-Rot-Absorptionsmittel
diente eine der folgenden deuterierten Verbindungen: Phenanthren (C16D10), 2',3',1,2-Naphthopyren
(C22D14), 9-Methyl-1,2,3,4-Dibenzophenanthren (C23D16), 4-(p-Terphenyl-4-ylaminomethyl)-benzophenon
(C32H25NO), 3-Phenyl-1,12,2,3,10,11-tribenzoperylen (C36H20), 1 ,2,3,4,5,6,10,11-Tetrabenzanthanthren
(C36H18). Ein wirksamer Augenschutz wurde mit einer Mischung aus je einer der obigen
Gruppe erreicht.
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Die vorstehenden Beispiele sind lediglich illustrativer Natur, und
es können jegliche photochromen Stoffe vom Triplett-Triplett-Typ und Mischungen
derselben in der vorliegenden Matrix bereitgestellt werden.