DE3017880A1

DE3017880A1 - Brillenglas

Info

Publication number: DE3017880A1
Application number: DE19803017880
Authority: DE
Inventors: George D Bard; W Clifford Dawson; Bernard L Laurin; Luther W Smith
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: AO Inc 07950 SOUTHBRIDGE MASS US
Priority date: 1979-05-10
Filing date: 1980-05-09
Publication date: 1980-11-20
Also published as: JPS55151617A; FR2456332B1; CH647080A5; FR2456332A1; BR8002873A; US4417790A; CA1157713A; GB2049983A; MX153602A; GB2049983B

Description

PATENTAN WALT-DR. HbRMANN O. IH. O I E H L · D I P LO M P H Y S I K E R D-8000 MÜNCHEN 19- FLOGGENSTRASSE 17- TELEFON Ό89/1770β1

A 1324-D

Anmelder:

American Optical Corporation 14 Mechanic Street Southbridge, Massachusetts /USA

■Brillenglas

030047/0857

Pottachackkonto MOnchan Nr.94854407 Rautchalbank München (BLZ70030300) Konto Nr.423.11343 Telex 5215145 Zaus TateframmadreMe/Cable Adreii:Zeu*patent

PATENTANWALT-DR. HERMANN O. TH. DIEHL-DIPLOMPHYSIKER D-8000 MÖNCHEN 19- FLD GG E N ST RAS S E 17 - T E LE FO N: 0 8 9/1 7 70 61

A 1324-D

Anmelder:

American Optical Corporation

14 Mechanic Street
Southbridge/ Massachusetts / USA

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Brillenglas
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Die Erfindung betrifft ein Brillenglas, insbesondere die Nachbehandlung von geschnittenen bzw. gefrästen und/oder geschliffenen Brillenglasoberflächen.

Die Oberflächen von Brillengläsern, die zur Herstellung der rezeptgemäßen Durchbiegung mit Schneid- oder Fräswerkzeugen und/'oder losen Schleifmitteln bearbeitet werden zeigen Bearbeitungs- und/oder Schleifspuren, die den sogenannten "Graueffekt" verursachen, der durch eine weitere Bearbeitung der Gläser beseitigt werden muß.

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Die Beseitigung der bei der Bearbeitung entstehenden

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PotUcäuckkonto Münoh.n Nr. WI54-I07 Reuichtlbink Mönch«n (BLZ 70030300) Konto Nr. 423.113« Tt lex 8315145 Zaui TtltgrimmadrMM/Ciblt Adrau: Zautpittnt

Oberflächenrauhigkeit macht den Einsatz von Feinschleifvorgängen und Poliervorgängen notwendig, was die Herstellung der Brillengläser zeitraubend, langwierig und teuer und die Bereitstellung teurer Bearbeitungsvorrichtungen notwendig macht.Bei der Herstellung von Brillengläsern aus Kunststoff, die üblicherweise feingeschliffen und poliert werden ist es erwünscht, wenn nicht sogar notwendig, zusätzliche Bearbeitungszeit und zusätzliche Kosten aufzuwenden um die polierten Oberflächen mit einem zähen und optisch klaren Material zur Verbesserung der Kratzfestigkeit zu bedecken (siehe US-PS'en 3 986 997 und 4 127 697).

Aufgrund der hohen Ausrüstungskosten der unerwünscht langen Bearbeitungszeit und anderer hoher Kosten die bei der Nachbehandlung von maschinell bearbeiteten Oberflächen von Brillengläsern anfallen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Nachbehandlung einer Brillenglasoberfläche zur Verfügung zu stellen, bei dem die meisten, wenn nicht sogar alle üblichen Vorrichtungen und Verfahren für die Nachbehandlung eingespart werden können und wobei eine optimal optisch klare Brillenglasoberfläche mit sehr hoher Kratzfestigkeit auf einfache Weise, schnell und wirtschaftlich hergestellt wird. Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, maschinell bearbeitete Brillenglasoberflächen mit einer optisch klaren Oberflächenbeschaffenheit zur Verfügung zu stellen, ohne die Anwendung von Brillenglaspolierverfahren, wobei das Produkt gleichzeitig mit einer hohen Krätzfestigkeit ausgerüstet wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den unter- und nebengeordneten Ansprüchen beschrieben.

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ye -/11

Mit der Erfindung wird eine gefräste und/oder geschliffene Brillenglasoberfläche geschaffen, die eine optisch glatte und klare Oberflächenbeschaffenheit aufweist,und zwar durch die direkte Beschichtung mit einem durchsichtigen flüssigen Material, das zu einem klaren, zähen und bruchfesten Laminat aushärtbar ist.

Die erfindungsgemäßen Brillenglasoberflächen werden dadurch hergestellt, daß man die maschinell gefräste oder geschliffene Oberfläche eines Brillenglasträgermaterials mit einem flüssigen Material, z.B. einer pigmentfreien wässrigen Zusammensetzung, die in ein zähes, bruchfestes und hoch kratzfestes optisch klares Laminat aushärtet, beschichtet. Auf diese Weise wird die Oberflächenrauhigkeit der maschinell bearbeiteten Brillenglasoberfläche sowohl von Glas-Brillengläsern als auch von Kunststoff-Brillengläsern glatt mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet und so der Effekt der Lichtbrechung beseitigt und eine optimale Durchlässigkeit bzw. Transparenz erreicht.

Die beiliegenden Zeichnungen' dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
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Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines Brillenglases

mit einer maschinell bearbeiteten konkaven

Oberfläche, die optisch nachbehandelt werden

muß.
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Fig. 2 zeigt das gleiche Brillenglas nach der

erfindungsgemäßen Beschichtung.

Fig. 3 zeigt ein Brillenglas, das nur auf einer Seite gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren

beschichtet ist.

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K-

Fig. 1 zeigt ein Brillenglas 10 mit einer konkaven Oberfläche 12 dessen Durchbiegung gemäß Rezept maschinell hergestellt worden ist, z.B. durch Bearbeitung mit Schlagformmessern, durch ein Diamant-Werkzeug oder durch ein loses Oberflächenschleifmittel·. Aufgrund dieser Bearbeitung weist die Oberfläche 12 eine Rauhigkeit auf, die durch zufällige Zahl und Größe der Erhöhungen und Vertiefungen gebildet wird. Diese und andere Formen der Rauhigkeit, die durch das maschinelle Fräsen oder Schleifen verursacht werden, streuen das auffallende Licht, daß das Brillenglas durchscheinend macht und dem Brillenglas eine "graue" Oberflächenbeschaffenheit verleiht. Diese sogenannte "graue" Oberflächenbeschaffenheit, d.h. Durchsichtigkeit ist kein Zeichen optischer Qualität und derartige Brillengläser sind nur verwendbar, wenn sie entsprechend nachbehandelt werden und so eine optisch glatte Oberfläche mit einer optisch einwandfreien Durchsichtigkeit erhalten. Bei der vorliegenden Erfindung werden die üblichen Nachbehandlungsverfahren des Feinschliffs und des Polierens·eingespart, dafür wird eine optisch klare Beschichtung 14 auf die Oberfläche 12 mitttels eines Tauchverfahrens,durch Aufsprühen,durch Schleuder- bzw. Wirbelbeschichtung_/durch Aufräkeln oder durch eine andere Auftragungsweise aufgebracht.

Die Beschichtung 14 ist so zusammengesetzt, daß sie anfänglich als niedrig viskose Flüssigkeit auf die rauhe Oberfläche 12 auffließt und dann z.B. durch Anwendung von Wärme aushärtet zu einem optisch klaren, zähen und bruchfesten Laminat.

Fig. 2-zeigt ein Brillenglas, das durch Eintauchen in ein Bad beschichtet worden ist, wobei die Beschichtung

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14 das Brillenglasträgermaterial 16 umgibt.

Fig. 3 zeigt das Brillenglasträgermaterial 16, das auf der einen Oberfläche mit der Beschichtung 14' beschichtet ist und zwar durch Besprühen, Aufgießen, Fließ- oder Wirbelbeschichtung, Aufräkeln oder durch ein anderes Auftragsverfahren.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auf alle Brillenglasmaterialien anwenden und zwar sowohl auf wärmehärtbare und thermoplastische Materialien, wie Allyldiglykolcarbonat, Polymethylmethacrylat und Polycarbonat. Optisch einsetzbare Styrol-und Cellulosekunststoffe, z.B. Celluloseacetat und Cellulosepropionat können ebenfalls wie Glas erfindungsgemäß beschichtet werden.

Eine pigmentfreie, wässrige Beschichtungszusammensetzung und eine Anzahl spezieller Beispiele, die als Beschichtungsmaterialien geeignet sind, sind in der US-PS 3 986 997 zusammen mit Verfahren für deren Anwendung beschrieben. Die Beschichtung besteht aus einer pigmentfreien, wässrigen Beschichtungszusammensetzung, die eine Dispersion einer kolloidalen Kieselerde einer Lösung des Teilkondensats eines Silanols der allgemeinen Formel RSi(OH)- in einem Gemisch aus einem niedrigen aliphatischen Alkohol- und Wasser enthält, wobei in der allgemeinen Formel RSi(OH)₃ R ausgewählt ist aus der Gruppe_/bestehend aus Alkylresten mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, dem Vinylrest, dem 3,3,3-Trifluorpropylrest, dem Ü -Glycidoxypropylrest und dem X -Methacryloxypropylrest, wobei wenigstens 70 Gew.-% des Silanols aus dem CH₃Si(OH)., bestehen. Diese Zusammensetzung enthält 10 bis 50 Gew.-% Feststoff, bestehend im wesentlichen aus 10 bis 70 Gew.-% kolloidaler Kieselerde und 30 bis 90 Gew.-% des Teilkondensates.

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Die beschichteten Brillengläser gemäß US-PS 3 986 schließen auch Verbandbeschichtungen ein, wie sie in der US-PS 4 127 697 beschrieben sind.

Weitere Grundier- und Beschichtungszusammensetzungen und Verfahren zu deren Anwendung sind in der DE-OS 29 15 066 beschrieben. Diese Überzugsmassen bzw. Beschichtungszusammensetzungen sind HydroIyseprodukte von etwa 35 bis 70 Gew.-% Tetraethylorthosilicat und 55 bis 20 Gew.-% eines Silans,ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Ethyltrimethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan und Mischungen davon und bis zu 20 Gew.-% eines Siloxans mit einer reaktiven polaren Gruppe.

Weitere geeignete Beschichtungszusammensetzungen sind beschrieben in den japanischen OffenlegungsSchriften 52-26109 und 53-111336. Diese Zusammensetzungen bestehen im wesentlichen aus einer Mischung aus einer Verbindung oder mehreren Verbindungen,ausgewählt aus der Gruppe von Verbindungen,enthaltend eine oder beide der folgenden Gruppen: Epoxidgruppe und Silanol- und/oder Siloxangruppe (vorausgesetzt, daß die Auswahl so getroffen ist, daß die Epoxidgruppe und die Silanol- und/oder Siloxangruppe in dem gleichen Molekül oder in verschiedenen Molekülen enthalten ist), Kieselerdeteilchen mit ■ einer Größe von 1 bis 100 μΐη und einer Aluminiumchelatverbindung der allgemeinen Formel

Al · XY, „
η 3-n

worin X für eine O-Niedrigalkylgruppe steht, Y wenigstens ein Rest ist,der sich von den Verbindungen der allge-

12 12 meinen Formel M COCH-COM , worin M und M für niedere . Alkylgruppen stehen ableitet und ein Rest ist, der sich

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- μ AS

von Verbindungen der allgemeinen Formel M COCH-COOM ,

3 4
worin M und M niedere Alkylgruppen sind ableitet und η 0,1 oder 2 ist.

Die Brillenglassubstrate bzw. -Trägermaterialien.aus Allyldiglykolcarbonat (CR39) können auch grundiert werden, um die Haftfestigkeit zur Beschichtung zu erhöhen, bevor die Beschichtungsmasse aufgebracht wird. Die Grundierung des Brillenglases kann z.B. dadurch vorgenommen werden, daß man das Glas in eine· wässrige Lösung von Natriumhydroxyd bei einer Temperatur von etwa 23 ⁰C eintaucht und das Glas anschließend an der Luft bei etwa 20 ⁰C trocknet. Diese Behandlung von Allyldiglykolcarbonat-Brillengläsern für die anschließende Beschichtung ist in der US-PS 4 127 682 beschrieben. In dieser US-Patentschrift ist auch eine Vorbehandlung von optischen Elementen aus Polycarbonat beschrieben.

Es wird eine optisch einwandfreie Oberflächenbeschaffenheit bei einer Stärke der Beschichtung 14,14', die etwa 10 mal so stark ist wie die Tiefe der durch die maschinelle Bearbeitung entstandenen Oberflächenrauhigkeit. Es wurde ein Brillenglas mit einer Oberflächenrauhigkeit von 0,8 μΐη unter Verwendung einer oder mehrerer der Beschichtungszusammensetzungen der US-PS 3 986 997 beschichtet, in dem man ein Brillenglas in die Beschichtungslösung bei Raumtemperatur eintauchte und das Brillenglas mit einer Geschwindigkeit von etwa 190,5 mm /min aus der Lösung herauszog und dann für etwa 15 min an der Luft trocknete.Danach wurde das Aushärten der Beschichtung durch eine Wärmebehandlung bei etwa 104,5 ⁰C für etwa 8 Stunden vervollständigt. Es wurde eine Beschichtung mit einer Stärke von etwa 4 μπι erhalten.

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- ys - ■ ■

Bei der Wiederholung des Beschichtungsverfahrens wird eine Schichtdicke der Beschichtung erhalten, die etwa dem 10-fachen Wert der Tiefe der Ausgangsrauhigkeit der Oberfläche entspricht, d.h. es wird eine endgültige Schichtstärke von-etwa 8 μπι erhalten.

Hinsichtlich der hier verwendeten Begriffe optisch glatt, optisch klar und optisch hochwertig bzw. optische Qualität wird auf die Ausführungen in "Optical Glassworking", F. Twyman, veröffentlicht 1955 durch Hilger und Watts Ltd., London (Seiten 144 ff.) verwiesen. Der hier verwendete Begriff Brillenglas erfasst alle Formen von Gläsern, z.B. auch Rohlinge mit nur einseitiger optischer Oberflächenbearbeitung, einer Oberflächenbearbeitung auf beiden Seiten und/oder Brillengläser, die auf die gewünschten Durchmesserdimensionen und Kantenformen zugeschnitten und/oder zugeschliffen sind.

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Claims

Patentansprüche

1J Brillenglas, gekennzeichnet durch ein Hauptbrillenglassubstrat mit einer maschinell bearbeiteten und unpolierten rauhen Oberfläche und einer darauf aufgebrachten Beschichtung aus einer ausgehärteten pigmentfreien, wässrigen Zusammensetzung, die optisch glatt, klar und kratzfest ist.
2. Brillenglas nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeic h ne t, daß die Schichtdicke der Beschichtung wenigstens etwa das 10-fache der Höhe bzw.der Tiefe der Rauhigkeit der unpolierten maschinell bearbeiteten Oberfläche beträgt.
3. Brillenglas nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Beschichtung aus mehreren Schichten der ausgehärteten pigmentfreien wässrigen Zusammensetzung besteht.
4. Brillenglas nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch geke η η zeichnet, daß die Beschichtung aus den folgenden Bestandteilen besteht:

a) pigmentfreie wässrige Beschichtungszusammensetzung bzw. Gemisch, enthaltend eine Dispersion kolloidaler Kieselerde in einer Alkohol(niedrig aliphatischer Alkohol)-Wasser-Lösung eines Teilkondensates

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eines Silanols der allgemeinen Formel RSi(OH)^» worin R ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkylresten mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen (insgesamt), einem Vinylrest, dem 3,3,3-Trifluorpropylrest, dem ^-Glycidoxypropylrest und dem ο -Methacryloxypropylrest, wobei wenigstens 70 Gew.-% des Silanols aus CH₃Si(OH)₃ bestehen und wobei die Zusammensetzung bzw. das Gemisch 10 bis 50 Gew.-% Feststoffe enthält, die im wesentliehen aus 10 bis 70 Gew.-% kolloidaler Kieselerde

und 30 bis 90 Gew.-% Teilkondensat bestehen, b) Hydrolyseprodukt von etwa 35 bis 70 Gew.-% Tetraethylorthosilicat und 55 bis 20 Gew.-% Silan ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyl- trimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Ethyltrimethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan und Mischungen davon und bis zu 20 Gew.-% eines Siloxans mit einer reaktiven polaren Gruppe und/oder

c) Mischung aus einer oder mehreren Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe von Verbindungen enthaltend eine oder beide der folgenden Gruppen: Epoxid-Gruppe und Silanol- und/oder Siloxangruppe (vorausgesetzt, daß die Auswahl scjgetroffen ist, daß die Epoxid-Gruppe und die Silanol- und/oder Siloxangruppe in dem gleichen Molekül oder in verschiedenen Molekülen enthalten ist), Kieselerdeteilchen mit einer Größe

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von 1 bis 100 μπι und einer Aluminiumchelatverbindung der allgemeinen Formel

^Al · ^Xn^Y3-n
05

worin X für O-Niedrigalkyl steht, Y wenigstens ein Rest ist, der sich von Verbindungen der

1 2 1 ? allgemeinen Formel M COCH-COM , worin M und M niedere Alkylgruppen sind und ein Rest ist, der sich von Verbindungen der allgemeinen Formel M³COCH₂COOM⁴ ableitet, worin M³ und M⁴ niedere Alkylgruppen sind und η 0,1 oder 2 ist, enthält.
5. Brillenglas nach Anspruch 4, dadurch g e kennzeichnet, daß die Schichtdicke der

Beschichtung wenigstens etwa dem 10-fachen der Höhe bzw. der Tiefe der Rauhigkeit der maschinell bearbeiteten und unpolierten Oberfläche des Glases entspricht.
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6. Brillenglas nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Beschichtung aus mehreren Schichten der Beschichtungsmischung besteht.
7. Brillenglas nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Brillenglas Trägermaterial aus einem wärmehärtbaren Material

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besteht, daß mit der Beschichtung gemäß Anspruch beschichtet ist.
8. Brillenglas nach Anspruch 7, dadurch g e kennzeichnet, daß das wärmehärtbare Material Allyldiglycolcarhonat ist.
9. Brillenglas nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Brillenglassubstrat aus einem thermoplastischen Material besteht, daß mit der Beschichtung gemäß Anspruch 4 beschichtet ist.
10. Brillenglas nach Anspruch 9, dadurch g ekennzeichnet, daß das thermoplastische Material ein Polycarbonat ist.
11. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Brillengläsern, die eine maschinell bearbeitete und unpolierte rauhe Oberfläche aufweisen, dadurch gekennzeichnet , daß man die rauhe Oberfläche mit einer flüssigen,pigmentfreien,wässrigen Zusammensetzung bzw. Gemisch beschichtet, die zu einer optisch glatten, klaren und hochkratzfesten Beschichtung aushärtbar ist und dann die Beschichtung aushärtet .
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die maschinell

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-S-

bearbeitete und unpolierte rauhe Oberfläche grundiert bevor man sie beschichtet.
13. Verfahren nach Anspruch 11 und/oder 12, dadurch g e k enn zeichnet , daß man die Oberfläche mit den folgenden Mischungen bzw. Zusammensetzungen beschichtet:

a) pigmentfreie, wässrige Beschichtungszusammensetzung, enthaltend eine Dispersion kolloidaler Kieselerde in einer Alkohol (niederer aliphatischer Alkohol) -Wasser-Lösung eines Teilkondensats eines Silanols der allgemeinen Formeln RSi(OH)_{3 /} worin R ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkylresten mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen (insgesamt), dem Vinylrest, dem 3,3,3-Trifluorpropylrest, dem Q-Glycidoxypropylrest und dem ά -Methacryloxypropylrest, wobei wenigstens 70 Gew.-% des Silanols aus CH₃Si(OH)₃ bestehen, und die Zusammensetzung bzw. das Gemisch 10 bis 50 Gew.-% Feststoffe, bestehend aus im wesentlichen 10 bis 70 Gew.-% kolloidaler Kieselerde und 30 bis 90 Gew.-% des Teilkondensats enthält,

b) Hydrolyseprodukt von etwa 35 bis 70 Gew.-% Tetraethylorthosilicat und 55 bis 20 Gew-% eines Silans,ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Ethyltrimethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Dimethyl-

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-S-

dimethoxysilan/ Dimethyldiethoxysilan und Mischungen davon und bis zu 20 Gew.-% eines Siloxans mit einer reaktiven polaren Gruppe und/oder

c) Mischung aus einer oder mehreren Verbindungen_/ ausgewählt aus einer Gruppe von Verbindungen, enthaltend eine oder beide der folgenden Gruppen: Epoxid-Gruppe und Silanol- und/oder Siloxangruppe (vorausgesetzt, daß die Auswahl so getroffen ist, daß die Epoxidgruppe und die Silanol- und/oder Siloxangruppe in dem gleichen Molekül oder in verschiedenen Molekülen enthalten ist), Kieselerdeteilchen mit einer Größe von 1 bis 100 μπι und einer Aluminiumchelat-Verbindung der allgemeinen Formel:

^Al * ^Xn^Y3-n

worin X eine O-Niedrigalkylgruppe ist, Y wenigstens ein Rest bzw. Ligand ist, der sich ableitet von

1 2 Verbindungen der allgemeinen Formel M COCH₂COM _f

12 ■

worin M und M niedere Alkylgruppen sind und

ein Ligand ist, der abgeleitet ist von Verbindungen allgemeinen Formel M³COCH₂COOM⁴, worin M³ und M⁴ niedere Alkylgruppen sind und η 0,1 oder 2 ist.

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14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß das Brillenglassubstrat aus Allydiglycolcarbonat besteht, wobei die rauhe Oberfläche des Glases durch eine Hydrolyse grundiert worden ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß das Brillenglas so beschichtet ist, daß die endgültige Schichtdicke größer ist als das 10-fache der Höhe bzw. der Tiefe der Rauhigkeit der maschinell bearbeiteten und unpolierten Brillenglasoberfläche.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekenn ze lehnet , daß die Verfahrensschritte der Beschichtung und die Verfahrensschritte des Aushärtens der Beschichtung wiederholt werden.

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