DE3007572C2

DE3007572C2 - Fotochromatische Brillenlinse aus organischem Werkstoff

Info

Publication number: DE3007572C2
Application number: DE3007572A
Authority: DE
Inventors: Bernard Saint-Maur Mignen
Original assignee: Essilor International Compagnie Generale dOptique SA
Current assignee: EssilorLuxottica SA
Priority date: 1979-02-28
Filing date: 1980-02-28
Publication date: 1982-12-23
Also published as: JPS55118014A; DE3007572A1; US4300821A; GB2043946B; FR2450469A1; FR2450469B1; GB2043946A

Description

Die Erfindung betrifft eine Brillenlinse aus organischem Material mit wenigstens einer Schicht aus fotochromatischem Mineralglas in der Masse, also eine Brillenlinse, deren Farbe bzw. Absorptionsspektrum sich in reversibler Weise unter der Einwirkung der empfangenen Strahlung, insbes. der Ultraviolettstrahlung verändert.

Bekanntlich bestehen Brillenlinsen aus Mineralglas oder organischem Material. Das am häufigsten verwendete organische Material ist ein Monomer, das unter der Handelsbezeichnung »CR 39« bekannt ist. Es handelt sich um Äthylenglycoldiallyldicarbonat, dessen Polymerisation mittels eines Katalysators erfolgt, z. B. mittels IsopropylpercarbonaL

Die aus einem solchen organischen Stoff geschaffenen Brillenlinsen haben gegenüber den Linsen aus Mineralglas den Vorteil, daß sie bei sonst gleichen Eigenschaften ein geringeres Gewicht aufweisen; vorteilhaft ist bei ihnen auch, daß sie unzerbrechlich sind.

Um solche Brillenlinsen aus organischem Material fotochromatisch zu machen, sind mehrere Verfahren bekannt.

Ein erstes Verfahren besteht darin, daß den Linsen, wie bei Brillenlinsen aus Mineralglas, fotochromatische Pigmente einverleibt werden. Da es sich aber um Brillenlinsen aus organischem Material handelt, kennte diese Lösung jedoch bisher im kommerziellen Maßstab nicht befriedigen; die bisher untersuchten fotochromatischen Pigmente behalten nämlich nach der Polymerisation des organischen Materials, dem sie einverleibt sind, nicht ihre fotochromatischen Eigenschaften, insbesondere wegen des für diese Polymerisation erforderlichen Katalysators, der ihre Funktion hemmt. Dieser erste Weg hat daher in der Praxis aus chemischen Gründen bisher nicht zu stabilen fotochromatischen Brillenlinsen aus organischem Material geführt.

Durch die DE-OS 25 07 656 sind eine Linse mit phototroper Schicht und ein Verfahren zu deren Herstellung bekannt. Bei dieser Linse aus Glas oder Kunststoff ist auf wenigstens einer Oberfläche eine dünne phototrope oder fotochrome Glasschicht aus

■to einer Glasmatrix mit Silberhalegenoid ausgebildet. Das Auftragen der Glasschicht auf den Linsenkörper erfolgt dort in einem Vakuujnofen. Nachteilig ist dort, daß bei Verwendung des herkömmlichen Monomers »CR 39« keine höheren Temperaturen als 100⁰C möglich sind. Außerdem ist es erforderlich, die Ausbildung der dünnen Schicht genauestens zu überwachen, damit die Verteilung der Silberhalegenoid-Kristalle in der Glasmatrix derart erfolgt, daß der gewünschte fotochromatische Effekt eintritt.

In der Praxis ist auch dieses Verfahren noch nicht zufriedenstellend beherrschbar.

Ein anderes Verfahren, um Brillenlinsen aus organischem Material fotochromatisch zu machen, besteht darin, in deren Masse eine Schicht aus fotochromatischem Mineralglas einzubetten.

Die in diesem Sinne bis heute unternommenen Versuche haben die Verwendung einer Schicht aus fotochromatischem Mineralglas zum Gegenstand, weiche die Form einer dünnen Folie aufweist, also eine Schicht mit massiver Struktur und einem wohlbestimmten Ausdehnungskoeffizient, der von der Art des verwendeten Mineralglases abhängt.

Die Versuche haben bisher nicht zu Ergebnissen geführt, die aus kommerzieller Sicht befriedigen können, und zwar aufgrund der Möglichkeit, daß die Schicht aus fotochromatischem Mineralglas von der Masse des organischen Materials, in das sie eingebettet ist, abgespalten wird, insbesondere beim Frei-

werden von Spannungen, die unvermeidlich auftreten, wenn die so gebildeten Brillenlinsen zugeschnitten werden, um sie an die vorgesehenen Brillengestelle anzupassen. Diese Gefahr des Abspaltens beruht allgemein auf der Schrumpfung de.M organischen Materials bei seiner Polymerisation und auf den verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten dieses Materials und des verwendeten fotochromatischen Mineralglases.

Auch dieses Verfahren führt aus mechanischen Gründen in der Praxis bisher nicht zu stabilen fotochromatischen Brillenlinsen aus organischem Material.

Die im Handel erhältlichen fotochromatischen Augenlinsen sind daher stets aus Mineral glas.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Brillenlinse aus organischem Material mit einem praktikablen, kontrollierbaren Verfahren zu schaffen, die beständige und gute fotochromatische Eigenschaften und Stabilität gegenüber mechanische·/ Beanspruchungen aufweist.

Die erfindungsgemäße fotochromatische Brillenlinse aus organischem Material enthält in ihrer Masse wenigstens eine Schicht aus fotochromatischem Mineralglas und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht eine Faserstruktur aufweist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist diese Faserschicht ein Stoffstück, das aus fotochromatischen Mineralfasern gebildet ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform handelt es sich um eine einfädige Mattenstruktur oder irgendeine andere ungewebte Struktur.

Aufgrund ihrer Faserstruktur hat die gemäß der Erfindung verwendete Schicht aus fotochromatischem Mineralglas die vorteilhafte Eigenschaft, daß sie sich in drei Dimensionen verformt: sie kann sich in beiden Richtungen ihrer Ebene ausdehnen und zusammenziehen und kann sich in einer zu dieser Ebene senkrechten Richtung wölben.

Durch diese Verformbarkeit ist die fotochromatische Mineralglasschicht imstande, ohne die Gefahr des Abspaltens der Schrumpfung des organischen Materials nach dessen Polymerisation und dessen unterschiedlichen Ausdehnungen zu folgen.

Die erfindungsgemäße fotochromatische Brillenlinse aus organischem Material zeichnet sich also durch eine gute mechanische Stabilität aus. selbst beim Zuschneiden; da die fotochromatischen Pigmente, die sie enthält, in das Mineralglas eingebettet sind, weist sie ferner eine gute chemische Stabilität auf.

Außerdem ist die Stoßempfindlichkeit der erfindungsgemäßen Brillenlinse durch die innere Verstärkung, die durch die darin enthaltene Fnserstrukturschicht geschaffen wird, verbessert.

Das fotochromatische Mineralglas, aus dem die Fasern dieser Schicht gebildet sind, ist natürlich so ausgebildet, daß es einen Brechungsindex aufweist, der gleich demjenigen des organischen Materials ist. in das diese Schicht eingebettet ist, und zwar bezogen auf die Mitte des sichtbaren Spektrums und ferner so gewählt, daß es eine Abbesche Zahl aufweist, die derjenigen des organischen Materials äquivalent ist.

Auf diese Weise wird unabhängig von der Wellenlänge jegliche unerwünschte Beugung des Lichtes beim Durchgang durch die an der Oberfläche der verwendeten Fasern gebildeten Diopter aus organischem Material/Mineralglas vermieden, so daß diese Fasern nicht sichtbar in Erscheinung treten.

Für die Schaffung einer erfindungsgemäßen fotochromatischen Brillenlinse aus organischem Stoff wird nach einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Einbringen einer geeigneten Menge des organischen Materials in den Hohlraum einer geeigneten Form und vor der Polymerisation dieses organischen Materials ίο ferner in diesen HoMraum der Form eine Schicht aus einer fotochromatischen Mineralglasfaserstruktur eingebracht, die vorzugsweise gut mit dem organischen Material imprägniert wird.

Eine übliche Form mit einem aus zwei Formscha-Ien gebildeten Formhohlraum und einer zwischen den Fonnschalen an deren Umfang angeordneten Ringdichtung ist zur Herstellung der Linsen geeignet.

Die Form enthält ferner in ihrem Hohlraum Positionierungsmittel, die geeignet sind, die verwendete fotochromatische Mineralglasschicht festzuhalten.

Diese Positionierungsmittel können z. B. zu einem der Elemente Ringdichtung bzw. Formschale gehören.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren zur Schaffung der beschriebenen Brillenlinsen führt zu keinerlei zusätzlichen Komplikationen.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen fotochromatischen Brillenlinse;

Fig. 2 in größerem Maßstab Einzelheiten der in Fig. 1 gezeigten Linse aus einem Bereich II in Fig. 1;

Fig. 3A, 3B, 3C, 3D und 3E Axialschnitte zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens einer erfindungsgemäßen fotochromatischen Brillenlinse;

Fig. 4 eine Perspektivansicht der Faserstrukturschicht in getrennter Darstellung, wie sie bei dem Verfahren verwendet wird; und

Fig. 5 eine Ansicht analog Fig. 2 zur Darstellung einer anderen Ausführungsform.

Als Brillenlinse wird in diesem Zusammenhang allgemein das scheibenförmige Rohprodukt bezeichnet, das durch ein später erläutertes Herstellungsverfahren gewonnen wird, und zwar vor dem eventuellen Bearbeiten und dem Zuschneiden.

Eine solche Brillenlinse ist in Fig. 1 allgemein

so mit 10 bezeichnet. Sie enthält eine Vorderseite UA, eine Rückseite 11B und einen Umfangsrand 12. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Vorderseite 11/1 konvex, und die Rückseite HB ist konkav, diese Ausbildung hat jedoch keinerlei einschränkende Bedeutung für die Erfindung.

In der üblichen Weise können die eine oder andere Seite 11/4, HB einer solchen Brillenlinse direkt mit der gewünschten Krümmung geformt werden; die Brillenlinse 10 bildet dann in dem Falle ein Fertigprodukt, das dann nur noch zugeschnitten werden muß, um für das vorgesehene Brillengesiell passend gemacht zu werden.

Die Linse kann jedoch in ebenfalls üblicher Weise ein Halbprodukt darstellen, bei dem nur die eine Seite HA oder 11B, z.B. die Seite 11/1 mil der gewünschten Krümmung geformt wird, während die andere Seite noch bearbeitet werden muß, damit sie die gewünschte Krümmung erhält.

In beiden Fällen können die entsprechenden Krümmungen beliebig sein.

In an sich bekannter Weise besteht die Brillenlinse allgemein aus einem organischen Material, z. B. aus in geeigneter Weise polymerisiertem Äthylenglycoldiallyldicarbonat.

Die Linse enthält in ihrer Masse wenigstens eine Schicht 13 aus fotorchromatischem Mineralglas, und diese Schicht hat eine Faserstruktur. Bei der darge-

In beiden Fällen ist ihre Form allgemein an die Gestalt dieser Vorderseite UA angepaßt.

Aus nachstehend ersichtlich werdenden Gründen erhält die Brillenlinse 10 bei der gezeigten Ausfüh-5 rungsform an ihrem Umfangsrand 12 ferner eine Stufe 16 direkt über der Schicht 13.

Nach einem an sich bekannten Herstellungsverfahren kann die Brillenlinse 10 mittels einer Form hergestellt werden, die einen Formhohlraum 17 ent-

demjenigen des organischen Materials ist, aus dem die betreffende Brillenlinse gebildet ist, z. B. mit dem Wert 1,500 Polyäthylenglycoldiallyldicarbonat, und zwar für die Mitte des sichtbaren Spektrums.

vrf=

= 55,5.

Es ist daher nicht möglich mit dem Auge das Vorhandensein der Schicht 13 in der Brillenlinse 10 festzustellen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist

stellten Ausführungsform ist nur eine solche Schicht io hält, der durch zwei Formschalen 18Λ, 18ß gebilvorgesehen, und nur zur Vereinfachung der Beschrei- det ist, zwischen denen eine Ringdichtung 19 an bung ist sie in den Fig. 1 und 2 als sichtbar dargc- deren Umfang angeordnet ist (Fig. 3A bis 3E). stellt. In Wirklichkeit ist das Glas, aus dem die Fa- Die Formschale 18/1 enthält eine Formoberfläche

sern dieser Schicht 13 gebildet sind, so ausgewählt, 2OA mit dem Profil der Vorderseite 11/1, welche daß es einen Brechungsindex aufweist, der gleich 15 die gewünschte Brillenlinse 10 aufweisen soll; es handelt sich also bei der gezeigten Ausführungsform um eine konkave Formoberfläche.

Die Formschale 18 ß enthält ferner eine Formoberfläche 20 B mit dem Profil der angestrebten

Das Glas wird ferner so ausgewählt, daß es eine 20 Rückseite 11 B der gewünschten Brillenlinse 10; es äquivalente Abbesche Zahl aufweist, die also gleich handelt sich also bei der dargestellten Ausführungs- _Λ form um eine konvexe Formoberfläche. Diese Form

schalen 18/4. 18ß sind z.B. aus Glas, insbesondere aus Hartglas.

Die Ringdichtung 19 ist in üblicher Weise aus synthetischem Material gebildet. Sie enthält allgemein einen Ring 21, in den die Formschalen 18/1. 18 B eingesetzt sind, wodurch diese zentriert werden und auf der Innenseite dieses Ringes vorstehend diese Schicht 13, die in Fig. 4 dargestellt ist, als 30 einen ringförmigen Vorsprung 22, der zum Abstüt-Stoffstück ausgebildet, das eine kreisförmige Gestalt zen der Formschalen geeignet ist. hat und aus fotochromatischen Mineralglasfasern Ferner sind in dem Formhohlraum 17 vorzugsgebildet ist. Es enthält also Schußfäden 14, die sich weise Positionierungsmittel vorgesehen, die geeignet mit Kettfäden 15 kreuzen. Diese Fäden oder Fasern sind, die Schicht 13 aus fotochromatischen Mineralwerden einfach durch Spinnen eines chromatischen 35 glas festzuhalten.

Mineralglases gewonnen; ihr Durchmesser kann z. B. Diese Positionierungsmittel können zu irgend-

zwischen 3 und 15 Mikron betragen, wenn es :>ich einem der Elemente Ringdichtung 19 oder Formum Silikon handelt, d. h. kontinuierliche Fasern, und schale 18/4 oder 18ß gehören. 1 bis 10 Mikron, wenn es sich um Glasstapelfasern Bei der gezeigten Ausführungsform sind diese Mithandelt, deren Länge zwischen 5 und 80 cm beträgt: 40 tel einfach durch eine innenseitige Schulter 23 des diese Werte sind jedoch keinesfalls als Einschrän- ringförmigen Vorsprungs 22 an der Ringdichtung 19

in der Nähe der Formschale ISA gebildet.

Wenn diese Formschale 18 A auf irgendeinen Träger aufgestellt ist, der nicht dargestellt ist, und die 45 Ringdichtung 19 darauf aufgesetzt ist. so wird in den so gebildeten Formhohlraum 17 ein erster Anteil 25 der Gesamtmenge des zu verwendenden organischen Materials eingebracht (Fig. 3A).

Dann wird in den Formhohlraum 17 die Faser-Z. B. handelt es sich um fotochromatische Mine- 50 strukturschicht 13 eingebracht, indem diese an ihrem ralgläser der Art. wie sie in der US-PS 3 208 860 Umfang auf der Schulter 23 der Ringdichtung 19 und in der FR-PS 1 517 795 beschrieben sind. aufliegt (Fig. 3ß).

Vorzugsweise befindet sich die Schicht 13 näher Diese Schicht 13 wird vorzugsweise im voraus auf

an der Vorderseite 11/1 der Brillenlinse 10 als an die Gestalt der Formoberfläche 20/4 der Formschale ihrer Rückseite 11B, damit die von außen einfal- 55 ISA gebracht; sie ist also bei der dargestellten Auslende Strahlung, wenn sie die Schicht erreicht, noch führungsform leicht gewölbt.

möglichst viel von ihrer Energie aufweist und somit Vorzugsweise ist ferner der erste Anteil 25 der zu

voll auf die fotochromatischen Pigmente darin ein- verwendenden Menge des organischen Materials so wirken kann. ausgewählt, daß nach dem Einbringen der Schicht

Darüber hinaus wird vorzugsweise davon abge- 60 13 in den Formhohlraum 17 der zwischen dieser sehen, in den verwendeten organischen Werkstoff Schicht 13 und der Formschale 18 A gebildete Raum irgendein Mittel einzubringen, das die Eigenschaft durch dieses organische Material allgemein ausgehat, die ultraviolette Strahlung auszufiltern. füllt ist und die Schicht 13 selbst imprägniert ist.

Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausfüh- Dann wird die Formschale 18B aufgesetzt (Fig.

rungsform hat die Schicht 13 einen geringen Abstand 65 3 C) und mittels einer Einspritzdüse 26. die zwischen von der Vorderseite HA der Brillenlinse 10; bei diese und die Ringdichtung 19 eingeführt ist (Fig. der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform befindet 3D), wird in den Formhohlraum 17 ein zweiter Ansie sich in deren unmittelbarer Nähe. teil 27 der zu verwendenden Mence des organischen

kungen zu verstehen. Vielmehr kann der Durchmesser dieser Fäden oder Fasern z. B. gesteigert werden, um den angestrebten fotochromatischen Effekt zu erzielen.

Die fotochromatischen Mineralgläser, die zur Anwendung bei der Erfindung geeignet sind, sind als solche bekannt und werden daher nicht weiter beschrieben.

Materials eingebracht, so daß der Formhohlraum vollständig ausgefüllt ist.

Dem verwendeten organischen Material wird natürlich in der geeigneten Weise ein Katalysator hinzugefügt, z. B. Isopropylpercarbonat, und zwar in der geeigneten Menge.

Es wird dann eine elastische Zange 28 auf die beiden Formschalen 18/4, 18B aufgesetzt, und zwar auf der Außenseite der durch diese gemeinsam mit der Ringdichtung 19 gebildeten Form (Fig. 3£), und diese Form wird in eine Vorrichtung, z. B. einen Heizschrank, eingebracht, die geeignet ist zur Ausführung des Polymerisationszyklus der darin eingeschlossenen organischen Substanz.

Da diese Maßnahmen wohlbekannt sind, werden sie hier nicht'weiter erläutert.

Nach der Polymerisation wird die gewonnene Brillenlinse ausgeformt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Brillenlinse mehrere Schichten mit Faserstruktur.

Eine solche Schicht kann außer aus einem Stoffstück auch aus einer mattenartigen Struktur oder irgendeiner anderen ungewebten Struktur bestehen.

Die Erfindung erstreckt sich auf Linsen mit einem oder mit mehreren Brennpunkten sowie auf progressive Linsen und ganz allgemein auf jegliche Art von Linsen bzw. Brillenlinsen.

Unter einem organischen Material wird irgendein synthetischer Stoff verstanden, unabhängig von seinen Wärmehärtungs- oder thermoplastischen Eigenschaften.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brillenlinse aus organischem Material mit wenigstens einer Schicht aus fotochromatischem Mineralglas in der Masse, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (13) eine Faserstruktur aufweist.

2. Brillenlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (13) aus fotochromatischem Mineralglas ein Stoffstück aus fotochromatischen Mineralglasfasern ist, die einen Brechungsindex und eine Abbesche Zahl aufweisen, die gleich denen des organischen Materials sind, aus dem die Linse gebildet ist.

3. Brillenlinse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus fotochromatischem Mineralglas näher an der Vorderseite der Linse als an ihrer Rückseite angeordnet ist.

4. Brillenlinse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus fotochromatischem Mineralglas sich in der unmittelbaren Nähe der Vorderseite der Linse befindet.

5. Verfahren zur Herstellung einer Brillenlinse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem nach Einbringen einer geeigneten Menge des organischen Materials in den Hohlraum einer Form die Polymerisation des organischen Materials ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Polymerisation des organischen Materials in den Hohlraum der Form ferner eine Faserstrukturschicht aus fotochromatischem Mineralglas eingebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Hohlraum der Form zuerst ein erster Anteil der erforderlichen Menge des organischen Materials eingebracht wird, dann die Schicht aus fotochromatischem Mineralglas eingebracht wird und schließlich ein zweiter Anteil der Menge des organischen Materials eingebracht wird.

7. Form zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5 oder 6, mit einem Formhohlraum, der aus zwei Formschalen gebildet ist, mit einer ringförmigen Dichtung zwischen den beiden Formschalen am Umfang derselben, dadurch gekennzeichnet, daß die Form ferner in ihrem Hohlraum Positioniermittel enthält, die geeignet sind zum Festhalten der zu verwendenden fotochromatischen Mineralglasschicht.

8. Form nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungsmittel zu einem der Elemente Ringdichtung und Formschale gehören.

9. Form nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungsmittel durch eine innenseitige Schulter der Ringdichtung gebildet sind.