DE3534276C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein phototropes Material.

Durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung aus dem ultravioletten und sichtbaren Spektralbereich wird die Transmission von phototropen Gläsern in einem breiten Spektralbereich erniedrigt. Der Grund für die Transmissions­ erniedrigung liegt in den photochemischen Reaktionsproduk­ ten, die in den betreffenden Spektralbereichen absorbieren. Die Transmissionserniedrigung von scheibenförmigen Proben hängt dabei von der Dicke der Scheiben und der Intensität der Bestrahlung ab.

Für den praktischen Gebrauch phototroper Gläser als Sonnen­ brillen ist die Bestrahlungsintensität durch das Sonnen­ spektrum vorgegeben. Die Dicke der Scheiben ist bei der Verwendung als Sonnenbrille ohne Brechkraft frei wählbar. Die durchgezogene Kurve in Abb. 1 zeigt, auf welchen Wert die Transmission T _st im sichtbaren Spektralbereich bei einer Wellenlänge λ = 550 nm in Abhängigkeit von der Dicke eines phototropen Glases abgenommen hat, wenn das Glas bei Raumtemperatur von einer Seite mit einer Xe-Lampe mit einem Spektrum, das dem Sonnenspektrum ähnlich ist, hinreichend lange bestrahlt wird, so daß sich die Abdunklung nicht mehr ändert (stationärer Zustand). Bei extrem geringer Dicke von weniger als etwa 0,1 mm treten Transmissionsverluste praktisch nur infolge der Reflexionsverluste der beiden Glasoberflächen auf. Mit zunehmender Dicke der Gläser wirken sich die Transmissionsverluste auf Grund der photolytischen Reaktionsprodukte immer mehr aus, so daß bei einer Glasdicke von z. B. 5 mm die Transmission bei 550 nm nur noch 18% beträgt, eine Abdunkelung, die in einigen Fällen als zu stark angesehen werden muß.

Schaltet man die Bestrahlung, die die photochemischen Reaktionen in dem Glas hervorruft, ab, so steigt die Transmission mit wachsender Dauer wieder auf den ursprüng­ lichen Wert (zu Beginn der Bestrahlung) an.

Um die Regeneration der Gläser nach Beendigung der Bestrah­ lung für den praktischen Gebrauch zu charakterisieren, mißt man üblicherweise die Zeiten, die zum Erreichen einer vorgegebenen Transmission benötigt werden. Es ist zweck­ mäßig, hierfür z. B. die Zeit zwischen Abschalten der schwärzenden Strahlung im stationären abgedunkelten Zustand des Glases und dem Erreichen eines Transmissionsvermögens von 80% anzugeben. Diese Zeit wird im folgendem die Regenerationszeit τ 80 genannt.

In Abb. 2 zeigt die durchgezogene Kraft die Regenerations­ zeit τ 80 als Funktion der Glasdicke bei 23°C. Für geringe Glasdicken beträgt τ 80 nur wenige Minuten. Für größere Glasdicken steigt τ 80 mit der Glasdicke jedoch stark an und erreicht z. B. für das vorliegende phototrope Glas bei einer Glasdicke von 5 mm die relativ lange Zeit von über 30 Minuten.

Bei Brillengläsern mit großen absoluten Werten der Brech­ kraft, d. h. bei Konkav- und Konvexlinsen, treten große Unterschiede zwischen Mitten- und Randdicke auf. Sind diese Brillengläser aus phototropen Material, dann ist in den Bereichen mit großer Dicke die Transmission im abgedunkelten Zustand sehr viel geringer als in den Bereichen mit geringer Dicke. Die Ursache dafür liegt darin, daß ein Teil der elektromagnetischen Strahlung des Sonnenlichts tiefer in das phototrope Material mit großer Dicke eindringt und dort ebenfalls photochemische Reaktionsprodukte hervorruft. Die Regenerationszeit τ 80 für diese Phototropiezentren ist aber viel länger als die Regenerationszeit τ 80 für Bereiche geringer Dicke.

Diese beiden Effekte, d. h. die stärkere Abdunklung bei größerer Schichtdicke des phototropen Materials und die langsamere Regenerationszeit der tiefer liegenden Phototro­ piezentren, wirken sich negativ auf den Gebrauch von phototropen Konkav- und Konvexlinsen aus.

Ziel der Erfindung ist es ein phototropes Material zur Verfügung zu stellen, das diese Nachteile weitgehend vermeidet.

Diese Aufgabe wird mit einem phototropen Material mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.

Verfahren zur Herstellung phototroper Gläser mit einer verminderten Transmission im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums sind aus der US-PS 39 20 463, der US-PS 42 59 406, der US-PS 42 40 836, der EU 41 789 und der DE-OS 32 06 958 bekannt. Die DE-OS 32 06 958 beschreibt zum Beispiel ein Verfahren, bei dem eine einheitliche Durchfärbung dadurch erzielt wird, daß das Glas insgesamt zusätzlich 1 Gew.-% Nebengruppen-Metalloxide und/oder insgesamt 5 Gew.-% färbende Selten-Erdmetalloxide enthält.

Aus der US-PS 39 20 463, der US-PS 42 59 406 und der US-PS 42 40 836 sind photochrome Gläser bekannt, die durch reduzierende Wärmebehandlung in der Oberflächenschicht eine Absorptionskante im Bereich von 430 nm bis 580 nm enthalten und deshalb bereits im unbelichteten Zustand gefärbt sind. In der EU 41 789 werden photochrome Gläser beschrieben, die nahezu keine Transmission unterhalb einer bestimmten Grenz­ wellenlänge haben (440 nm, 550 nm). Diese Absorptionskante wird ebenfalls durch eine reduzierende Wärmebehandlung der Oberfläche erreicht. Diese bekannten Oberflächenschichten befinden sich auf beiden Seiten der phototropen Linse. Je nach Verwendungszweck kann diese Beschichtung ganz oder teilweise auf einer Seite der Linse entfernt werden. Für diese in der EU 41 789 beschriebenen Schichten ist es von Vorteil, daß sie sich nur auf der Rückseite der Linse befinden (d. h. auf der Seite, die bei Gebrauch der Sonne abgewandt ist), damit das photochrome Verhalten nicht verschlechtert wird. Bei den erfindungsgemäßen phototropen Materialien müssen sich im Gegensatz dazu die Reflexions- und/oder Absorptionsschichten auf der Vorderseite des Materials befinden. Die oben genannten Materialien weisen außerdem breite Absorptionsbanden auf, während in der vorliegenden Erfindung eine relativ schmale Absorptionsbande bei 380-430 µm vorhanden ist. Deshalb ist eine Absorption im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums bei der vorliegenden Erfindung nicht notwendigerweise zu beobachten.

Bei dem erfindungsgemäßen phototropen Glas (demselben Glas, das auch für die Untersuchungen der Abhängigkeit der Transmission T _st und der Regenerationszeit τ 80 von der Dicke der Glasprobe verwendet wurde) dringt elektromagne­ tische Strahlung zwischen 380 nm und 430 nm besonders tief in das Glas ein und trägt zur Schwärzung bei. Es wurde daher als Ausführungsbeispiel eine Reflexions- Interferenzschich­ tenfolge mit einem Verlauf der Transmission nach Abb. 3 gewählt und auf Proben unterschiedlicher Dicke dieses phototropen Glases aufgedampft. Für die beschichteten Proben wurde anschließend T _st und τ 80 gemessen. Die Beschichtung war auf der Oberfläche der Proben, die der Strahlungsquelle zugewandt war. Die Ergebnisse von T _st und τ 80 als Funktion der Glasdicke sind durch die gestrichelten Kurven von Abb. 1 und 2 dargestellt. Man erkennt, daß für große Glasdicken die Transmission bei 550 nm und bei 23°C relativ nicht mehr so stark abnimmt und - was viel wichtiger ist - daß τ 80 beträchtlich kürzer ist im Vergleich zur unbeschichteten Probe. Bei einer Dicke von 5 mm beträgt τ 80 nur noch etwa 20 Minuten anstelle von 30 Minuten.

Die Reflexions-Interferenzschicht mit dem Transmissions­ vermögen, das in Abb. 3 als Funktion der Wellenlänge dargestellt ist, stellt nur ein spezielles Anwendungsbei­ spiel dar. Interferenz und Reflexionsschichten gehören zum Stand der Technik und können auf vielfältige Weise und mit unterschiedlichen Materialien hergestellt werden. Bei der Wahl der Reflexions-Interferenzschicht ist es wichtig darauf zu achten, daß bei den zu beschichtenden phototropen und photochromen Systemen jeweils der Teil der anregenden Strahlung abgeschnitten wird, der mit großer Eindringtiefe in diesen Systemen zur Phototropie oder Photochromie beiträgt. In Kombination mit diesen Schich­ ten läßt sich die Eindringtiefe der anregenden Strahlung und damit die Regenerationszeiten durch färbende Zusätze in den phototropen und photochromen Medien vermindern. Dies gilt nicht nur für die silberhalogenidhaltigen phototropen Gläser, sondern für alle phototropen und photochromen Systeme, bei denen die Regenerationszeit von der Eindring­ tiefe der anregenden Strahlung abhängt.

Die erfindungsgemäßen Interferenzschichten bieten darüber hinaus den Vorteil, daß man folgende weitere Verbesserungen mit ihnen erzielen kann:

• 1. man kann die Regenerationszeit τ 80 noch mehr verkürzen, wenn die Schichtenfolge so gewählt wird, daß das phototrope Medium im Maximum der Augenempfindlichkeit entspiegelt ist;
• 2. durch eine geeignete Schichtenfolge kann man erreichen, daß auch die Transmission von Strahlung aus dem roten, infraroten und anderen Spektralbereichen, die für das menschliche Auge schädlich sein können, erniedrigt wird.

Claims (5)

1. Phototropes Material, dadurch gekennzeichnet, daß es Reflexions- und/oder Absorptionsschichten oder Schichten­ folgen, deren Transmissionsminimum zwischen 380 nm und 430 nm liegt, auf der der Einwirkung der elektromagnetischen Strahlung ausgesetzten Seite aufweist.

2. Phototropes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schichten oder Schichtenfolgen auf einem Glas, das mit Silber- und/oder Cadmium und/oder Kupfer und/oder Halogenionen dotiert ist, oder auf einem phototro­ pen Kunststoff aufgebracht sind.

3. Phototrope Materialien nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Reflexions- und/oder Absorptionsschichten oder Schichtenfolgen auf einem phototropen Glas oder Kunststoff aufgebracht sind, dem Farbstoffe oder färbende Ionen zugesetzt sind.

4. Phototrope Materialien nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Reflexions- und/oder Absorptionsschichten oder Schichtenfolgen auf optischen Linsen mit großer Brechkraft aufgebracht sind.

5. Phototrope Materialien nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese Reflexions- und/oder Absorptionsschichten oder Schichtenfolgen eine Färbung hervorrufen und/oder einen zusätzlichen Teil aus dem Spektrum elektromagnetischer Strahlung herausschneiden.