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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Kunststofflinsen für Brillen
mit hohem Brechungsindex, die hervorragende Schlagfestigkeit haben.
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Hintergrund
der Erfindung
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Kunststofflinsen
für Brillen
haben verschiedene Eigenschaften, die Glaslinsen nicht aufweisen, sie
sind leicht, gehen nicht leicht zu Bruch und sind leicht färbbar. Bislang
wurden Acrylharze, Polycarbonatharze und ADC-Harze eingesetzt, um
solche Kunststofflinsen herzustellen. Derzeit werden Urethanharze
mit hohem Brechungsindex eingesetzt, um solche Linsen zu produzieren,
und Kunststofflinsen mit Brechungsindices von mehr als 1,60 sind
derzeit auf dem Markt. Minuslinsen mit Brechungsindices von 1,60
oder höher
können
selbst an ihren Rändern
dünner
gemacht werden, wobei solche dünnen Linsen
besser aussehen. Um jedoch das Gewicht von Kunststofflinsen zu verringern,
ist es wünschenswert,
ihre zentralen Teile so weit wie möglich dünner zu machen, während gleichzeitig
Bildfehler in den asphärischen
Bereichen entfernt werden, wodurch die Linsen an den Rändern noch
dünner
gemacht werden können.
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Da
sie gute optische Eigenschaften und andere hervorragende Eigenschaften
haben, sind Kunststofflinsen den Glaslinsen überlegen, ihre Kratzbeständigkeit
ist jedoch viel geringer als diejenige von Glaslinsen. Deshalb ist
es unverzichtbar, Kunststofflinsen für die Verwendung in Brillen
mit einer harten Überzugsschicht
zu beschichten.
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Um
ihre Kratzbeständigkeit
zu verbessern, können
Kunststofflinsen mit einer harten Überzugsschicht beschichtet
werden, die organische Siliciumverbindungen und Epoxyharze aufweisen.
Die harte Überzugsschicht
dieses Typs ist sehr vorteilhaft, wenn sie weiter mit einer dünnen Metallfolie überzogen
wird, um eine nichtblendende Schicht darauf zu bilden. Die Linsen
mit einem solchen Aufbau haben jedoch das erhebliche Problem, dass
wenn die harte Überzugsschicht
und die nichtblendende Schicht bei einem Aufprall aufbrechen, die
Grundlinse ebenfalls bricht, sodass dies häufig zu einem vollständigen Bruch
der Linse führt.
Wenn eine Kunststofflinse mit einer harten Überzugsschicht direkt überzogen
wird und wenn die harte Überzugsschicht
mit einer organischen Schicht aus beispielsweise TiO2,
ZrO2 oder SiO2 durch
Vakuumdampfabscheidung überbeschichtet
wird, hat die so beschichtete Linse im Allgemeinen schwache Schlagfestigkeit
und wird leicht zerbrochen, da die Schichten sehr spröde sind,
obwohl sie hart sind. Deshalb geht man davon aus, dass wenn solche
Schichten einfach auf einer Kunststofflinse gebildet werden, die
Schlagfestigkeit der beschichteten Linse auf etwa 1/20 oder weniger
der ursprünglichen
Schlagfestigkeit einer nicht-beschichteten Linse sinkt.
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Um
eine zuverlässige
Sicherheit von Brillen für
die Träger
sicherzustellen, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung umfangreiche
Untersuchungen durchgeführt,
um Kunststofflinsen für
Brillen zu entwickeln, die hohe Schlagfestigkeit haben, welche die
Erfordernisse für
die kommerzielle Verwendung erfüllen
und die so sicher wie möglich
sind. Als Ergebnis wurde gefunden, dass eine Kunststofflinse mit einer
Grundierschicht mit vorbestimmter Dicke, die zwischen dem Linsengrundmaterial
und der harten Überzugsschicht
gebildet wird, die Schlagfestigkeit verbessert.
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In
den Japanischen Patentveröffentlichungen
(Kokai) Nr. 63-87223
und 63-141001 werden Polyurethan-Grundiermaterialien offenbart,
die aus einem bestimmten Polyol oder einer Verbindung mit aktivem
Wasserstoff und einem Diisocyanat oder Polyisocyanat erhalten werden.
Diese Grundiermaterialien werden auf Linsen aus Diethylenglycolbisallylcarbonat
oder dessen Copolymer aufgetragen, um die Anhaftung zwischen den
Linsen und den harten Überzugsschichten,
die auf den Linsen gebildet werden, zu verbessern. In der vorliegenden
Erfindung werden vorzugsweise Grundiermaterialien dieses Typs verwendet.
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Die
Dicke der zentralen Teile der Linsen, die in den vorstehend erwähnten Techniken
des Standes der Technik verwendet werden, ist 1,6 mm oder 1,2 mm.
Derzeit können
jedoch Linsen mit hohem Brechungsindex mit der Erhöhung ihrer
Brechungsindices noch dünner
gemacht werden. Beispielsweise kann die Dicke der zentralen Teile
solcher Linsen mit hohen Brechungsindices 0,7 mm bis weniger als
1,2 mm sein. Dementsprechend wurde es möglich, modische Minuslinsen
mit dünnen
Rändern
und modische Pluslinsen mit dünnen
zentralen Teilen bereitzustellen. Die Verringerung der Dicke der
Linsen führt
jedoch unvermeidlich zu einer deutlichen Verringerung der Schlagfestigkeit.
Deshalb hatten die Erfinder der vorliegenden Erfindung das Ziel,
Linsen bereitzustellen, die noch eine hohe Schlagfestigkeit haben, selbst
wenn ihre zentralen Teile wie vorstehend erwähnt dünner gemacht wurden.
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Die
Schlagfestigkeit von Linsen wird im Allgemeinen gemäß dem FDA-Standard
untersucht, bei dem eine Stahlkugel mit einem Gewicht von etwa 16,4
g und einem Durchmesser von etwa 16 mm auf eine Linse aus einer
Höhe von
127 cm fallen gelassen wird. In dem American National Standard Institute
(ANSI Z87.1 1989) wird ein Verfahren zum Testen der Sicherheit von
Brillen für
die kommerzielle Verwendung vorgeschrieben, bei dem eine Stahlkugel mit
einem Durchmesser von 25,4 mm auf eine Linse aus einer Höhe von 127
cm fallen gelassen wird. Dies dient zur Sicherstellung der Sicherheit
von Brillen für die
Träger.
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Um
die Schlagfestigkeit von Linsen zu untersuchen, wird ein Testverfahren
verwendet, bei dem eine Stahlkugel (16,4 g) wie in dem vorstehend
erwähnten
FDA-Standard vorgeschrieben, oder eine Stahlkugel, die n-mal schwerer
ist als die Stahlkugel für
den FDA-Standard, auf eine zu untersuchende Linse fallen gelassen
wird, und die so untersuchte Linse wird dann mit einem Sicherheitsgrad
von "n-mal FDA" bewertet. Wenn jedoch
in diesem Verfahren die Stahlkugel einen großen Durchmesser aufweisen muss,
ist die Kontaktfläche
zwischen der fallenden Ku gel und der zu untersuchenden Linse groß. Deshalb
zeigen die gemäß diesem
Verfahren erhaltenen Daten nicht die tatsächliche Schlagfestigkeit der
untersuchten Linsen. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben
anstelle dieses Verfahrens das BRUCETON-Verfahren eingesetzt, das
von der U.S. OLA anerkannt wird. In dem BRUCETON-Verfahren wurde
die Stahlkugel (16,4 g) wie in den FDA-Standard vorgeschrieben eingesetzt,
wobei jedoch die Fallgeschwindigkeit erhöht wurde, sodass die Stoßenergie
erzielt wurde, die erforderlich ist, um die Linsen zu brechen, sodass
der Grad der Sicherheit der Linse abgeschätzt werden konnte. In dem FDA-Standard
ist die Stoßenergie
mit 0,204 Joules (J) definiert. Deshalb ist die Schlagfestigkeit
der nach dem BRUCETON-Verfahren untersuchten Linse durch ein mehrfaches
des Wertes 0,204J dargestellt. Wie vorstehend dargestellt, ist andererseits
die Bildung einer harten Überzugsschicht
für Kunststofflinsen
unverzichtbar. Wenn jedoch der Brechungsindex des Linsengrundmaterials
höher als
1,60 ist, überschneidet
sich das Licht, das auf der Zwischenfläche zwischen der harten Überzugsschicht
und dem Linsengrundmaterial reflektiert wird, mit dem Licht, das auf
der Oberfläche
der harten Überzugsschicht
reflektiert wird, wodurch es oft zu Interferenzerscheinungen kommt.
Theoretisch führt
dies zu keinem Problem, wenn der Brechungsindex des Linsengrundmaterials
derselbe wie derjenige der harten Überzugsschicht ist. Tatsächlich gibt
es jedoch Differenzen von 0,1 oder höher zwischen beiden Materialien.
Es kann möglich
sein, die Ausbildung solcher Interferenzerscheinungen zu verhindern,
wenn die harte Überzugsschicht
viel dünner
ist. Die Wellenlänge der
sichtbaren Strahlen variiert jedoch in einem Bereich von 400 nm
bis 700 nm. Selbst wenn die harte Überzugsschicht so dünn wie möglich hergestellt wird,
ist dies daher immer noch problematisch, weil die dünne harte Überzugsschicht
nur Interferenzerscheinungen von Licht mit einer bestimmten Wellenlänge verhindern
kann, während
sie Interferenzerscheinungen von Licht anderer Wellenlängen nicht verhindern
kann, und es besteht weiterhin das Problem, dass die dünne harte Überzugsschicht
keine ausreichende Kratzbeständigkeit
hat.
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In
der Japanischen Patentveröffentlichung (Kokai)
Nr. 5-341239 haben
die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Vorteile von Kunsstofflinsen
für Brillen
mit hohem Brechungsindex, welche vermarktet worden sind, offenbart.
Nach dieser Offenbarung wurden weitere Untersuchungen durchgeführt, um die
Qualität
und die Herstellbarkeit verschiedener Kunststofflinsen für Brillen
zu verbessern und zu erhöhen,
sodass schließlich
die vorliegende Erfindung gemacht wurde. Genauer gesagt soll die
vorliegende Erfindung Linsen für
Brillen bereitstellen, die hohe Schlagfestigkeit haben und zu geringen
Interferenzerscheinungen führen.
Zudem wird erfindungsgemäß die Breite
der zulässigen
Modifikationen der Bedingungen für
die Oberflächenbehandlung
von Linsen erweitert, wodurch die Herstellbarkeit von Linsen stark
verbessert wird.
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Offenbarung
der Erfindung
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Wie
in Anspruch 1 definiert wird, ist in der vorliegenden Erfindung
das Harz des Linsengrundmaterials ein Polyurethanharz, das durch
Polymerisation mindestens einer Polyisocyanatverbindung und mindestens
eines Polythiols und/oder Schwefel-enthaltenden Polyols erhalten
wird. Vorzugsweise hat das Polyurethanharz einen Brechungsindex
von 1,59 oder höher.
Das Polyisocyanat kann aus aliphatischen, aromatischen oder alicyclischen
Diisocyanaten ausgewählt
sein und umfasst vorzugsweise beispielsweise m-Xylylendiisocyanat,
Isophorondiisocyanat, Tolylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat und
4,4'-Diphenylmethyldiisocyanat.
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Das
Polythiol für
die Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein
Dithiol oder Polythiol, einschließlich beispielsweise Di(2-mercaptoethyl)ether,
Pentaerythritoltetrakisthioglucolat, Pentaerythritoltetrakis(3-mercaptopropionat)
und 1,2-Bis[(2-mercaptoethyl)thio]3-mercaptopropan.
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In
der vorliegenden Erfindung wird die Oberfläche des Linsengrundmaterials
mit einer Grundierschicht überzogen,
die ein Polyurethanharz enthält und
eine Dicke aufweist, die für
das Abfangen von Stößen ausreicht.
Obwohl nicht eindeutig definiert, kann die Dicke der Schicht im
Allgemeinen 0,4 bis 6μ sein,
sie ist jedoch vorzugsweise 0,8 bis 3 μ. Wenn die Dicke geringer als
0,4 μ ist,
kann die Schicht die Stoßenergie,
die darauf ausgeübt
wird, nicht ausreichend abfangen, und sie kann deshalb die beschichtete
Linse nicht vor dem Brechen schützen.
Wenn sie jedoch größer als
6μ ist,
ist das Ausmaß der
Profilregelmäßigkeit
der Schicht gering, sodass die durch die beschichtete Linse übertragenen
Bilder oft deformiert sind.
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Das
Polyurethanharz, welches die Grundierschicht bildet, ist ein Hitze-härtendes
Polyurethan, wie eines derjenigen, die in der Japanischen Patentveröffentlichung
(Kokai) Nr. 3-109502 offenbart sind.
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Die
Oberfläche
der Grundierschicht wird mit einer harten Überzugsschicht vom Organosiloxan-Typ
mit einem Brechungsindex von 1,47 oder höher überzogen.
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Die
Zusammensetzung, welche die harte Überzugsschicht bildet, kann
eine härtbare
Zusammensetzung sein, die im Wesentlichen aus einem Siliciumharz
besteht. Beispielsweise wird auf eine Zusammensetzung Bezug genommen,
die ein Grundharz enthält,
das typischerweise von einer Silanolverbindung abgeleitet ist, die
mit einer Alkylgruppe, einer Alkenylgruppe, einer Allylgruppe, einer
Vinylgruppe oder einer Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Epoxygruppe,
einer Halogengruppe, einer Aminogruppe, einer Methacryloxygruppe
oder dergleichen, oder von einem Hydrolysat oder Teilhydrolysat
davon abgeleitet ist, und ein kolloidales Siliciumdioxid mit einer Teilchengröße von 1
bis 50 mμ,
das in dem Grundharz dispergiert ist. Um den Brechungsindex der Schicht
zu erhöhen,
kann feines teilchenförmiges
Zirkoniumoxid, Eisen oder dergleichen zu der Zusammensetzung gegeben
werden.
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Wenn
ein UV-Absorbtionsmittel zu dem Harz gegeben wird, welches die harte Überzugsschicht
bilden soll, ist es möglich
zu verhindern, dass das Harz des Grundmaterials, die Grundierung
und die harte Überzugsschicht
altern, und die Augen können
ebenfalls geschützt
werden. Als UV-Absorbtionsmittel werden vorzugsweise Benzophenonderivate,
Benzotriazolderivate und Cyanacrylatderivate verwendet.
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Die
Dicke der harten Überzugsschicht
kann im Allgemeinen 1 bis 8 μ,
vorzugsweise 2 bis 4 μ sein. Wenn
die Dicke geringer als 1 μ ist,
sind die Kratzbeständigkeit
und die Schlagfestigkeit der Schicht gering. Wenn die Dicke jedoch über 8 μ ist, wird
die Schicht uneben, sodass die Profilregelmäßigkeit gering wird. Natürlich muss
die harte Überzugsschicht, die
auf einer Linse gebildet wird, über
die gesamte Linse die selbe Dicke haben. Wenn dies nicht der Fall ist,
kommt es bei der Linse, die mit einer solchen unebenen harten Überzugsschicht überzogen
ist, zu unregelmäßigen Interferenzerscheinungen
und sieht daher nicht gut aus.
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Es
ist wünschenswert,
die harte Überzugsschicht
mit mindestens einer nichtblendenden dünnen Metallfolie zu überziehen.
Die dünne
Metallfolie ist vorzugsweise eine dünne Folie aus einem Metalloxid,
wie TiO2, SiO2,
ZrO2 oder dergleichen.
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Mit
der vorstehend dargestellten Zusammensetzung kann die erfindungsgemäße Linse
eine Beständigkeit
gegen starke Stöße aufweisen,
die nicht geringer ist als das vierfache der Stoßenergie von 0,204 J des FDA-Standards,
selbst wenn die Dicke des zentralen Teils der Linse 0,7 mm bis weniger
als 1,2 mm ist.
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Zudem
haben gewisse Unterschiede in den Bedingungen für die Oberflächenbehandlung
der Linse (bezogen auf die Dicke jeder Schicht), falls vorhanden,
geringen Einfluss auf die Qualität
der Linse, und deshalb wird die Bandbreite der geeigneten Bedingungen
für die
Oberflächenbehandlung
der Linse erhöht.
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Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
von Kunststofflinsen für Brillen
mit hohem Brechungsindex, worin mindestens eine der Zwischenflächen zwischen
dem Linsengrundmaterial und der Grundierschicht, der Zwischenfläche zwischen
der Grundierschicht und der harten Überzugsschicht, der Zwischenfläche zwischen
der harten Über zugsschicht
und der dünnen Metallschicht
und der Zwischenfläche
zwischen der harten Überzugsschicht
und Luft so bearbeitet wird, dass feine Erhebungen und/oder Absenkungen
mit jeweils einem Radius der Rundung von 15 nm bis 150 nm entstehen,
wodurch eine inhomogene Schicht erzeugt wird. Interferenzerscheinungen,
die von reflektierten Strahlen verursacht werden, treten bei Linsen
dieses Typs nicht auf. Dementsprechend wird in diesem zweiten Aspekt
der vorliegenden Erfindung eine nichtblendende Schicht einer mehrschichtigen
dünnen
Metallfolie nicht benötigt.
Stattdessen kann eine einschichtige dünne Metallfolie auf der harten Überzugsschicht
gebildet werden, um die Kratzbeständigkeit der Schicht zu verbessern.
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Die
inhomogene Schicht mit solchen feinen Erhebungen und/oder Absenkungen
auf der Oberfläche
kann nach Wunsch mit einem Fluorbeschichtungsmittel überzogen
werden, welches die Wasserabstoßung
und die Beständigkeit
der Fleckenbildung auf der Linse verbessert. Da der Film aus diesem
Mittel einen niedrigen Brechungsindex von 1,36 hat, dient er zusätzlich dazu
zu verhindern, dass die Linse spiegelt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine graphische Querschnittsansicht, die eine Kunststofflinse (1)
für Brillen
mit hohem Brechungsindex gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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2 ist
eine graphische Querschnittsansicht, welche eine Kunststofflinse
für Brillen
mit hohem Brechungsindex gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der eine inhomogene
Schicht (7) gebildet ist und die feine Erhebungen und/oder
Absenkungen auf der Oberfläche des
Linsengrundmaterials (6) aufweist.
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3 ist
eine graphische Querschnittsansicht, die eine Kunststofflinse für Brillen
mit hohem Brechungsindex zeigt, bei der eine inhomogene Schicht
(11) mit feinen Erhebungen und/oder Absenkungen auf der
Oberfläche
der harten Überzugsschicht
(10) gebildet ist.
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4 ist
ein Graph, der die Lichtspiegelungseigenschaften einer inhomogenen
Schicht mit feinen Erhebungen und/oder Absenkungen auf deren Oberfläche zeigt.
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Beste Ausführungsformen
der Erfindung
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Die
erfindungsgemäßen Kunststofflinsen
für Brillen
mit hohem Brechungsindex, die in den 1 bis 3 gezeigt
sind, werden gemäß dem nachstehend
beschriebenen Verfahren hergestellt.
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Beispiel 1
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Lösung A und
Lösung
B von MR-7 (Handelsname, hergestellt von Mitsui Toatsu Chemical)
wurden in einem äquivalenten
Verhältnis
von 1:1 gemischt, dann wurde ein Katalysator zugegeben, vollständig gerührt und
vom Gas befreit, um ein Polyurethanharz herzustellen, welches eine
Polyisocyanatverbindung und ein Polythiol enthält. Die so hergestellte Harzzusammensetzung
wurde in eine vorbestimmte Gießzelle
für Minuslinsen
gegossen, in einem dunklen und kalten Raum gelagert und einen ganzen
Tag spontan entgast.
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Unmittelbar
nach dem Herausnehmen aus dem dunklen kalten Raum wurde die Zelle
geschlossen und in einen Heizer gegeben, worin die Zelle allmählich von
Raumtemperatur auf 100°C über einen Zeitraum
von etwa 20 Stunden erhitzt wurde. Dann wurde die Zelle gebrochen,
und das gehärtete
Harzteil wurde herausgenommen. Um den verbleibenden, nicht umgesetzten
Rest davon zu entfernen, wurde das gehärtete Harzteil 2 Stunden bei
120°C gehärtet, wodurch
es vollständig
gehärtet
wurde. Auf diese Weise wurden 2 Kunststofflinsen (2) erhalten.
Der Schlitz der Gießzelle
wurde so eingestellt, dass die Dicke des zentralen Teils jeder Linse
0,7 mm oder 1,0 mm sein konnte.
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Die
so erhaltenen zwei Kunststofflinsen wurden unter Einsatz einer Ultraschallwaschmaschine mit
reinem Wasser gewaschen und dann in eine Grundierlösung getaucht,
die Polyurethanharz enthält,
wodurch eine Grundierschicht (3) (3-1) mit einer Trockendicke
von 0,8 μ für die Linse
mit einer Dicke des zen tralen Teils von 0,7 mm oder 2 μ für die Linse mit
einer Dicke des zentralen Teils von 1,0 mm gebildet wurde. Nachdem
die Grundierschicht (3) (3-1) gebildet worden
war, wurden die Linsen in eine Lösung zur
Bildung eines harten Überzugs
vom Organosiloxan-Typ getaucht, wobei die Überzugsbedingungen so kontrolliert
wurden, dass die harte Überzugsschicht
(4) (4-1) durchgehend eben mit einer Trockendicke
von 2,6 μ gebildet
werden konnte.
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Über die
so gebildete harte Überzugsschicht wurde
eine 5-schichtige,
nichtblendende dünne
Metallfolie (5) mittels Dampfabscheidung gebildet. Die auf
die Linsen ausübbare
Stoßenergie
vor dem Brechen, wenn sie gemäß dem BRUCETON-Verfahren gemessen
wurde, war 0,86 Joules für
die Linse mit einer Dicke des zentralen Teils von 0,7 mm oder 1,56 Joules
für die
Linse mit einer Dicke des zentralen Teils von 1,0 mm, was den 4,2-fachen
bzw. 7,5-fachen der Stoßenergie
gemäß dem FDA-Standard entsprach.
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Zu
der hier eingesetzten Lösung
zur Bildung der harten Überzugsschicht
wurde ein UV-Absorbtionsmittel, das ein Benzophenonderivat enthielt,
in einer Menge von etwa 2 Gew.-% gegeben. Dadurch wurden UV-Strahlen
von 380 nm oder kürzer
durch die harte Überzugsschicht
vollständig
zurückgehalten,
und die Lichtbeständigkeit
der Lösung
wurde dadurch verbessert. Zusätzlich
wurde dadurch die Alterung des Linsengrundmaterials und der harten Überzugsschicht
verhindert, und die Linsen konnten die Augen schützen.
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Vergleichsbeispiel 1
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Es
wurde eine Linse mit einer harten Überzugsschicht und einer nichtblendenden
Schicht auf die selbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass
die Dicke des zentralen Teils der Linse 0,5 mm war und die Dicke
der Grundierschicht 0,1 μ war.
Die auf die Linse vor ihrem Bruch ausübbare Stoßenergie, gemessen gemäß dem BRUCETON-Verfahren, war
0,20 Joules und damit identisch mit der Stoßenergie gemäß dem FDA-Standard.
Somit war die Sicherheit der Linse nicht zufriedenstellend.
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Vergleichsbeispiel 2
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Auf
die selbe Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Linse aus Diethylenglycoldiallylcarbonat (CR-39)
mit einer Dicke des zentralen Teils von 1,1 mm mit einer Grundierschicht
mit einer Dicke von 0,8 μ und
mit einer harten Überzugsschicht
mit einer Dicke von 2,5 μ,
auf der eine nichtblendende Schicht gebildet war, beschichtet. Die
auf die so hergestellte Linse vor ihrem Bruch ausübbare Stoßenergie,
gemessen gemäß dem BRUCETON-Verfahren,
war 0,16 Joules, die Linse brach.
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Beispiel 2
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Dieses
Beispiel zeigt eine Ausführungsform mit
einer inhomogenen Schicht in der Zwischenfläche zwischen dem Linsengrundmaterial
(2), der Grundierschicht (3), der harten Überzugsschicht
(4) und Luft. Eine inhomogene Schicht wird in der Zwischenfläche zwischen
dem Linsengrundmaterial (2) und der Grundierschicht (3)
gebildet. Dazu wurde eine Gießzelle
eingesetzt, in der eine Oberfläche
der Gussform, welche die Objektseitige Oberfläche einer Linse ergeben soll,
so ausgebildet wird, dass sie feine Erhebungen und Absenkungen,
bezogen auf die Anordnung der ultrafeinen Teilchen von SiO2 oder dergleichen, aufweist, und diese angerauhte
Oberfläche
der Form wird auf die Oberfläche
einer zu gießenden
Linse übertragen,
wodurch die Linse eine inhomogene Schicht auf der Objekt-seitigen
Oberfläche
bildet.
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Zuerst
wurde die hier eingesetzte Gussform auf die nachstehend beschriebene
Weise mit einer angerauhten Oberfläche hergestellt.
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Ethylensilicat
[Si(OC2H5)4] wurde in Ethanol aufgelöst, und
dann wurden H2O für die Hydrolyse und HNO3 als Katalysator zugegeben. Zu der erhaltenen
Lösung
wurden ultrafeine Teilchen aus SiO2 mit einer
Teilchengröße von 120
nm in einer Menge von 10 Gew.-% gegeben. Nachdem der pH-Wert in
geeigneter Weise eingestellt worden war, wurde das erhaltene Gemisch
vollständig
dispergiert.
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Eine
Form wurde in die so hergestellte Dispersion getaucht und mit einer
Rate von 5 mm/s vertikal herausgezogen. Nachdem die flüchtigen
Komponenten eingedampft worden waren, wurde die Form 30 Min bei
200°C gehalten,
sodass die Überzugsflüssigkeit
getrocknet wurde. Als Ergebnis wurde eine einzelne Schicht aus ultrafeinen
Teilchen aus SiO2 auf der formenden Oberfläche der
Form gebildet, während
sie daran fest fixiert wurde.
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Unter
Verwendung der so verarbeiteten Form wurde eine Linse mit einem
hohen Brechungsindex für
Brillen auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Da das
Harz zur Bildung des Linsengrundmaterials in der thermischen Polymerisationsstufe
schrumpft, wurde die Form unter Druck gut kontrolliert, um jegliches
frühes
Freisetzen des gehärteten
Harzes von der Form zu verhindern. Nach dem vorbestimmten Polymerisationszeitraum
wurde das gehärtete
Harz aus dem Heizofen genommen und dann durch Stehenlassen auf Raumtemperatur
abgekühlt.
Die Zelle wurde zerbrochen, und die Linse (6) wurde herausgenommen.
Gekrümmte
Oberflächen,
die jeweils dem Radius der Teilchengröße der ultrafeinen Teilchen
entsprachen, wurden auf die Objekt-seitige Oberfläche der
so hergestellten Linse überführt, und
die so aufgerauhte Oberfläche
der Linse war dann die inhomogene Schicht (7) (2).
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Die,
Linse wurde mit reinem Wasser unter Einsatz von Ultraschall gewaschen,
getrocknet und dann mit einer Grundierlösung unter Bildung einer vorbestimmten
Grundierschicht (8) (8-1). Dann wurde diese mit
einer harten Überzugsschicht
und einer dünnen
Metallfolienschicht in dieser Reihenfolge überzogen, wobei die Linse (9)
als Endprodukt erhalten wurde. Die so erhaltene Linse (9)
war dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Oberfläche der Linse
(6) reflektierende Licht auf nur 0,3% oder weniger verringert
wurde, und dass das Licht, das mit dem von der Oberfläche der
harten Überzugsschicht
reflektierten Licht interferiert, minimiert wurde, wodurch keine
sichtbaren Interferenzerscheinungen auftraten. Die Dicke des zentralen
Teils der Linse war 1,1 μm, und
die auf die Linse vor ihrem Brechen ausübbare Stoßenergie war 1,56 Joules, was
dem 7,5-fachen des FDA-Standards entsprach.
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Wenn
ein Metallstempel aus der in diesem Beispiel verwendeten Form gebildet
wird, der eine Einzelschicht aus ultrafeinen Teilchen darauf fest
fixiert aufweist, kann eine große
Anzahl von Formen mit dem selben Profil unter Verwendung des Metallstempels
hergestellt werden. Kurz gesagt wird eine Nickelschicht auf die
Oberfläche
der in diesem Beispiel eingesetzten Form durch Vakuumdampfabscheidung
plattiert, und ein Metallstempel wird aus der so platzierten Form
durch Elektrogießen
hergestellt, welches die Nickelschicht als Elektrode einsetzt. Unter
Einsatz diese Metallstempels als erste Vorlage wird eine zweite
Vorlage erhalten, auf die das Profil der ursprünglichen Vorlage übertragen
wird. Diese zweite Vorlage muss dasselbe Profil wie die ursprüngliche
Vorlage haben.
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Beispiel 3
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Ultrafeine
Teilchen von SiO2 werden auf die Oberfläche einer
Glasschicht mit der selben Rührung wie
diejenige der Oberfläche
der herzustellenden Linse aufgebracht. Unter Einsatz dieser Glasschicht werden
auf dieselbe Weise wie vorstehend beschrieben ein Metallstempel
und zweite und dritte Vorlagen erhalten, auf die dessen Profil überführt worden
ist. Unter Einsatz dieses Metallstempels und der Vorlagen kann eine
harte Überzugsschicht
einer Linse so gebildet werden, dass sie feine Erhebungen und/oder
Absenkungen auf ihrer äußeren Oberfläche aufweist.
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Kurz
gesagt wird eine Lösung
zur Bildung eines harten Überzugs
auf ein mit Grundiermaterial beschichtetes Linsengrundmaterial aufgetragen,
um darauf eine harte Überzugsschicht
(10) mit einer Dicke von etwa 2,5 μ zu bilden. Unter Einsatz eines thermischen
Laminators, der unter vermindertem Druck erhitzt werden kann, wird
der auf die selbe Weise wie vorstehend beschrieben hergestellte
Metallstempel gegen diese Linse gedrückt, wodurch die erhaltene
Linse eine aufgerauhte Oberfläche
mit feinen Erhebungen und Absenkungen mit einem Radius der Rundung
von jeweils 60 nm aufweisen kann. Wie in 3 gezeigt
wird, ist diese aufgerauhte Oberfläche eine inhomogene Schicht
(11), die als nicht-blendende Schicht wirkt.
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Die
in Beispiel 2 eingesetzte Vorlage kann auch in diesem Beispiel eingesetzt
werden, und die in diesem Beispiel eingesetzte Vorlage kann auch
in Beispiel 2 verwendet werden. Aufgrund der inhomogenen Schichtstruktur,
die in der Linse dieses Beispiels gebildet wird, variieren die Brechungsindices der
Linse kontinuierlich von dem Brechungsindex durch Luft zu demjenigen
durch die Substanz (in diesem Fall zu dem Brechungsindex von 1,47
der harten Überzugsschicht).
Wie in 4 gezeigt wird, sind deshalb die Spiegeleigenschaften
der Linse so, dass ihr Rückstrahlvermögen etwa
1% bei 400 nm, 0,3% bei 550 nm (das Licht bei 550 nm ist das für Menschen
stimulierendste) und 0,4 % bei 700 nm ist. Anders ausgedrückt ist
das Rückstrahlvermögen der Linse
innerhalb des gesamten Bereichs des sichtbaren Lichts fast dasselbe.
Dementsprechend erfordert die Linse mit der inhomogenen Schichtstruktur
keine zusätzliche
mehrschichtige dünne
Metallfolie, die als nicht-blendende Schicht wirkt. Wenn sie jedoch
gebildet wird, ist die dünne
Metallfolie zur Verbesserung der Kratzbeständigkeit der Linse hilfreich.
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Es
ist auch ein anderes Verfahren einsetzbar, bei dem die Oberfläche der
Vorlage zuerst mit einer Lösung,
die eine Überzugsschicht
bilden kann, beschichtet wird und dann die so beschichtete Oberfläche der
Vorlage gegen die auf einer Linse gebildete Grundierschicht gedrückt wird,
während
jeglicher Überschuss
der Lösung,
die eine harte Überzugsschicht
bildet, herausgequetscht wird. Bei diesem Verfahren ist es wünschenswert,
einen Abstandshalter in einem Reservebereich um die Linse herum
anzuordnen, um die Dicke der zu bildenden harten Überzugsschicht
zu kontrollieren. Bei diesem Verfahren ist es jedoch erforderlich,
darauf zu achten, dass keine Luftblasen in die zu bildende Schicht
während der
Anpressstufe eingeführt
werden.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
erfindungsgemäßen Linsen
für Brillen mit
hohem Brechungsindex haben hohe Schlagfestigkeit von nicht weniger
als das 4-fache der Auftreffenergie nach dem FDA-Standard, obwohl
sie dünn sind
und in einem zentralen Teil eine Dicke von 0,7 mm bis weniger als
1,2 mm aufweisen. Die Linsen sind leicht und erzeugen wenige Interferenzringe. Deshalb
werden diese Linsen für
sichere und modische Brillen bevorzugt eingesetzt.