Optisches Element mit phototropem Überzug Optical element with phototropic coating
Technisches Gebiet Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Element mit einem phototropen Überzug, beispielsweise auf ein Sonnenschutz-Brillenglas.TECHNICAL FIELD The invention relates to an optical element with a phototropic coating, for example a sun protection spectacle lens.
Stand der Technik Optische Elemente mit phototropen Überzügen, d.h. Überzügen, deren Einfärbung sich entsprechend der Umgebungsbeleuchtung in Intensität und Farbeindruck ändert, sind beispielsweise aus der DE-OS 29 26 255 bekannt.State of the art Optical elements with phototropic coatings, i.e. Coatings, the coloring of which changes in intensity and color impression in accordance with the ambient lighting, are known, for example, from DE-OS 29 26 255.
In dieser Druckschrift sind zwei Wege beschrieben, wie ein phototroper Überzug auf einem optischen Element aufgebracht werden kann. Nach dem einen Verfahren wird eine Mischung aus der phototropen Substanz und einem optisch klaren Kunststoffmaterial, wie es auch für Kunststofflinsen verwendet wird, hergestellt und diese Mischung auf dem optischen Element aufgebracht. Bei dem anderen beschriebenen Verfahren wird die phototrope Substanz zunächst in einem Lösungsmittel gelöst; anschließend wird das optische Element mehrere Stunden in die Lösung eingetaucht.This document describes two ways in which a phototropic coating can be applied to an optical element. According to one method, a mixture of the phototropic substance and an optically clear plastic material, as is also used for plastic lenses, is produced and this mixture is applied to the optical element. In the other method described, the phototropic substance is first dissolved in a solvent; the optical element is then immersed in the solution for several hours.
Nachteilig bei den gemäß der DE-OS 29 36 255 aufgebrachtenA disadvantage of those applied according to DE-OS 29 36 255
Überzügen ist, daß die Überzüge entweder langwierig herzustellen sind, schlecht haften und/oder die optische Qualität des optischen Elements herabgesetzt wird.Coating is that the coatings are either lengthy to produce, adhere poorly and / or the optical quality of the optical element is reduced.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Element mit einem phototropen Überzug derart weiterzubilden, daß der einfach aufbringbare Überzug gut haftet und die optische Qualität des Elements nicht verschlechtert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Überzug aus einem Lack besteht, in den eine oder mehrere phototrope Substanzen eingebracht sind.The object of the invention is to develop an optical element with a phototropic coating in such a way that the easily applied coating adheres well and does not impair the optical quality of the element. This object is achieved in that the coating consists of a lacquer in which one or more phototropic substances are introduced.
Der Lack kann dabei auf die Vorder- und Rückseite des optischen Elements oder nur auf eine Seite aufgebracht sein.The lacquer can be applied to the front and back of the optical element or only on one side.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn als Lack ein Schutzlack verwendet wird, wie er üblicherweise zum Schutz von Kunststoffgläsern gegen mechanische und/oder sonstige Einwirkungen verwendet wird. Hierdurch ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß zum Aufbringen des phototropen Überzugs bei Kunststoffgläsern kein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich ist; vielmehr erhält das optische Element, beispielsweise ein Brillenglas, den phototropen Überzug durch das Aufbringen des in jedem Falle zum Schutz gegen äußere Einwirkungen erforderlichen Schutzlacks.In particular, it is advantageous if a protective lacquer is used as the lacquer, as is usually used to protect plastic glasses against mechanical and / or other effects. This has the additional advantage that no additional operation is required to apply the phototropic coating in plastic glasses; rather, the optical element, for example a spectacle lens, is given the phototropic coating by the application of the protective lacquer, which is in any case necessary to protect against external influences.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Developments of the invention are specified in the subclaims.
Gemäß Anspruch 2 kann der Lack mehrere Schichten aufweisen, deren phototrope Färbung unterschiedlich sein kann. Hierdurch können Mischfarben und/oder farbige Muster erzeugt werden. Zusätzlich können nach Anspruch 3 auch in das optische Element ein oder mehrere phototrope Substanzen eingebracht sein.According to claim 2, the lacquer can have several layers, the phototropic coloring of which can be different. Mixed colors and / or colored patterns can be generated in this way. In addition, one or more phototropic substances can also be introduced into the optical element.
Erfindungsgemäß ist nämlich erkannt worden, daß zum Erzielen beispielsweise einer kosmetischen ansprechenden neutralgrauen oder braunen Einfärbung phototroper Brillengläser mindestens zwei verschiedene Substanzen erforderlich sind, deren physikalische Eigenschaften so aufeianander abgestimmt sein müssen, daß während der Aufhell- bzw. Eindunke
lungsphase keine Farbunterschiede sichtbar werden. Diese Anpassung des Gesamtsystems an die gewünschte Eigenschaften kann - wie ebenfalls erfindungsgemäß erkannt worden ist - durch geeignete Wahl und/oder Variation der jeweiligen Matrix, in die die verschiedenen phototropen Substanzen eingebettet sind, erfolgen.According to the invention, it has been recognized that in order to achieve, for example, a cosmetically appealing neutral gray or brown coloring of phototropic spectacle lenses, at least two different substances are required, the physical properties of which have to be coordinated with one another in such a way that during the lightening or darkening no color differences become visible. This adaptation of the overall system to the desired properties can - as has also been recognized according to the invention - take place by suitable choice and / or variation of the respective matrix in which the various phototropic substances are embedded.
Die Eigenschaften phototroper Verbindungen, wie beispielsweise Sättigungstransmission, Kinetik der Eindunkelung und Aufhellung, Temperaturabhängigkeit und Lebensdauer des phototropen Effekts, Transmission im aufgehellten Zustand und auch der Farbeindruck hängen nämlich in starkem Maße von der chemischen Umgebung der phototropen Verbindungen, d.h. der Matrix ab, in die phototrope Substanzen eingebracht sind.The properties of phototropic compounds, such as saturation transmission, kinetics of darkening and brightening, temperature dependence and lifespan of the phototropic effect, transmission in the brightened state and also the color impression depend to a large extent on the chemical environment of the phototropic compounds, i.e. the matrix into which phototropic substances are introduced.
Auf diese Weise ist es erfindungsgemäß möglich, durch Variation der phototropen Substanzen und/oder des Lacks, in den die phototropen Verbindungen eingebracht sind, verschiedene Einfärbungen und/oder eine unterschiedliche Kinetik der Aufhellung und Verdunklung zu erzielen.In this way it is possible according to the invention to achieve different colors and / or different kinetics of lightening and darkening by varying the phototropic substances and / or the lacquer in which the phototropic compounds are incorporated.
Überraschenderweise haben dabei die vielen phototropen Substanzen, wenn sie erfindungsgemäß in einen Lack eingebracht werden, eine größere Lebensdauer hinsichtlich des phototropen Effekts, als beim Einbringen beispielsweise in das Kunststoffmaterial des optischen Elements.Surprisingly, the many phototropic substances, if they are introduced into a lacquer according to the invention, have a longer service life with regard to the phototropic effect than when they are introduced, for example, into the plastic material of the optical element.
Das optische Element und/oder der Überzug können ferner nach Anspruch 4 zusätzlich in an sich bekannter Weise nicht-phototrop eingefärbt sein. Beispielsweise kann, wenn das optische Element ein Brillenglas ist, das Glas nicht optisch klar, sondern mit einer bestimmten "Anfangsabsorption" versehen sein.
Natürlich können sowohl die phototrope als auch die nicht-phototrope Einfärbung homogen oder partiell verlaufend sein.The optical element and / or the coating can further be colored according to claim 4 additionally in a manner known per se non-phototropically. For example, if the optical element is a spectacle lens, the lens may not be optically clear, but rather be provided with a certain "initial absorption". Of course, both the phototropic and the non-phototropic coloring can be homogeneous or partial.
Insbesondere bei Sonnenschutzgläsern kann die Einfärbung dabei graduell verlaufend sein und zwar beispielsweise so, daß die Einfärbung vom oberen Rand des Glases nach unten hin abnimmt. Bei photroper graduell verlaufender Einfärbung können die phototropen bzw. photochromen Substanzen entweder in dem Überzug oder in dem optischen Element selbst graduell verlaufend eingebracht sein.In the case of sun protection glasses in particular, the coloring can be gradual, for example in such a way that the coloring decreases from the top edge of the glass downwards. In the case of phototropic gradual coloring, the phototropic or photochromic substances can be introduced either gradually in the coating or in the optical element itself.
Im Anspruch 7 sind verschiedene vorteilhafte Schutzlacke angegeben. Durch die Wahl unterschiedlicher Lacksorten sowie durch die verschiedenen in Anspruch 8 angegebenen Einbringverfahren ist es - wie bereits erwähnt - möglich, bei gleieher phototroper Verbindung ein unterschiedliches Ansprechverhalten und sogar einen unterschiedlichen Farbeindruck zu erzielen.Various advantageous protective lacquers are specified in claim 7. The choice of different types of lacquer and the different application methods specified in claim 8 make it possible, as already mentioned, to achieve a different response behavior and even a different color impression with the same phototropic connection.
Darüberhinaus ist es möglich, beispielsweise durch Härtung des Lacks mit ionisierender Strahlung, in Gegenwart von Initiatorsystemen oder durch Photoinitiatoren sowie durch Wärmeeinwirkung bzw. UV-Strahlung die Matrix der phototropen Verbindung und damit die Eigenschaften der phototropen Verbindung, beispielsweise hinsichtlich der Kinetik der Einfärbung, Lebensdauer, Sättigungstransmission, Farbe etc. zu beeinflussen.In addition, it is possible, for example by curing the lacquer with ionizing radiation, in the presence of initiator systems or by photoinitiators and by the action of heat or UV radiation, the matrix of the phototropic compound and thus the properties of the phototropic compound, for example with regard to the kinetics of the coloring, life To influence saturation transmission, color etc.
Insbesondere ist es gemäß Anspruch 9 möglich, dem phototropen Lack Stabilisatoren beizufügen, die eine photooxidative und/oder eine photolytische Alterung bzw. Zerstörung der in den Lack und/oder das optische Element eingebrachte phototropen Verbindungen beispielsweise durch den Luftsauerstoff und/ oder UV-Strahlen verhindern oder zumindest hinauszögern. Die Stabilisatoren können dabei UV-Absorber der üblichen Art, wie Benzophenon-, Benzotriazol-
Acrylsäurederivate sein. Ferner können beispielsweie die in der DE-OS 33 10 388 beschriebenen Stabilisatoren verwendet werden.In particular, it is possible, according to claim 9, to add stabilizers to the phototropic lacquer which prevent photooxidative and / or photolytic aging or destruction of the phototropic compounds introduced into the lacquer and / or the optical element, for example by atmospheric oxygen and / or UV rays or at least delay it. The stabilizers can UV absorbers of the usual type, such as benzophenone, benzotriazole Be acrylic acid derivatives. Furthermore, the stabilizers described in DE-OS 33 10 388 can be used, for example.
In den Ansprüchen 10 und 11 sind verschiedene mögliche Materialien für das optische Element gekennzeichnet.Various possible materials for the optical element are characterized in claims 10 and 11.
Natürlich können als phototrope bzw. photochrome Verbindungen bzw. Substanzen die verschiedensten Verbindungen verwendet werden, wie sie beispielsweise in den US-PSen 3 562 172 und 3 578 602 oder in der DE-OS 29 36 255 beschrieben sind. Besonders vorteilhaft hinsichtlich Temperaturstabilität und Lebensdauer sind jedoch die phototropen Verbindungen gemäß Anspruch 12.Of course, a wide variety of compounds can be used as phototropic or photochromic compounds or substances, as described, for example, in US Pat. Nos. 3,562,172 and 3,578,602 or in DE-OS 29 36 255. However, the phototropic compounds according to claim 12 are particularly advantageous with regard to temperature stability and service life.
Weg zur Ausführung der ErfindungWay of carrying out the invention
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Vergleichen mit optischen Elementen, deren phototrope Wirkung auf herkömmliche Weise erzeugt worden ist, näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of comparisons with optical elements, the phototropic effect of which has been generated in a conventional manner.
Vergleich 1Comparison 1
Planglasscheiben aus CR 39 mit einer Dicke von 2mm sind mit der aus der US-PS 2 953 454 bekannten phototropen SubstanzFlat glass panes made of CR 39 with a thickness of 2 mm are made with the phototropic substance known from US Pat. No. 2,953,454
1,3,3,-Trimethyl-8'-methoxy-6'nitro-2'H-1'bezopyran einmal in konventioneller Tauchfärbung (analog DE-OS 2 347 018) und einmal mit einem erfindungsgemäßen Überzug auf Polysiloxanbasis mit einer Schichtdicke von ca 3μm phototrop eingefärbt worden.1,3,3, -trimethyl-8'-methoxy-6'nitro-2'H-1'bezopyran once in conventional dip dyeing (analogous to DE-OS 2 347 018) and once with a polysiloxane-based coating according to the invention with a layer thickness of about 3μm phototropically colored.
Die nachstehende Tabelle gibt die Veränderung der optischenThe table below gives the change in optical
Dichte OD (V -bewertet) sowie die Halbwertszeit HWZ der
Aufhellung bei verschiedenen Temperaturen nach einer 15-minütigen Belichtung mit einer 150 W XBO-Lampe mit einer Beleuchtungsstärke von 50 klux wieder:Density OD (V-weighted) and the half-life HWZ of Lightening at different temperatures after a 15-minute exposure with a 150 W XBO lamp with an illuminance of 50 klux again:
Temperatur Tauchfärbung Phototroper LackTemperature immersion dyeing Phototropic varnish
OD HWZ OD HWZOD HWZ OD HWZ
14ºC 0.172 >240 min 0.261 30 min 23ºC 0.202 > 80 min 0.299 10 min 30ºC 0.146 26 min 0.222 3,5 min14ºC 0.172> 240min 0.261 30min 23ºC 0.202> 80min 0.299 10min 30ºC 0.146 26min 0.222 3.5min
Trotz kleinerer Veränderungen der optischen Dichte des mit konventioneller Tauchfärbung hergestellten optischenDespite minor changes in the optical density of the optical produced with conventional dip dyeing
Elements benötigt die phototrope Substanz im Falle der üblichen Diffusionsfärbung des CR 39-Materials über acht mal solange, um auf die halbe Verdunkelung aufzuhellen als bei der erfindungsgemäßen Einbringung.Elements needs the phototropic substance in the case of the usual diffusion coloring of the CR 39 material over eight times as long to lighten up to half the darkening than when the inventive introduction.
Vergleich 2Comparison 2
Planglasscheiben aus CR 39 mit einer Dicke von 2mm sind mit der aus der US-PS 3 578 602 bekannten phototropen SubstanzFlat glass panes made of CR 39 with a thickness of 2 mm are made with the phototropic substance known from US Pat. No. 3,578,602
1,3,3,-Trimethyl-Spiro(indolin-2,3'naphth(2,1-6)(1,4)-oxazin) einmal in konventioneller Tauchfärbung (analog US-PS 3 5781,3,3, -trimethyl-spiro (indolin-2,3'naphth (2,1-6) (1,4) -oxazine) once in conventional dip dyeing (analogous to US Pat. No. 3,578
602) und einmal mit einem erfindungsgemäßen Überzug auf602) and once with a coating according to the invention
Polysiloxanbasis mit einer Schichtdicke von ca 3μm phototrop eingefärbt worden.Polysiloxane base with a layer thickness of approx. 3μm was colored phototropically.
Die nachstehende Tabelle gibt die Verdunkelung und Aufhel
lung bei 5°C wieder. Dabei wurde während einer 15- minütigenThe table below shows the blackout and the fill at 5 ° C again. It was during a 15 minute
Belichtung eine Beleuchtungsstärke von 50 klux eingehalten.Exposure an illuminance of 50 klux maintained.
Die angegebenen Transmissionswerte sind V -bewertet.The specified transmission values are V-weighted.
Verdunkelung T r a n s m i s s i o n beiDarkening T r a n s m i s s i o n bei
( Belichtunqszeit) Tauchfärbung phototroper Lack(Exposure time) Dip dyeing of phototropic varnish
0 92% 88,5% 30 sec 63% 45%0 92% 88.5% 30 sec 63% 45%
1 min 60% 36%1 min 60% 36%
< 2 min 51% 32%<2 min 51% 32%
5 min 42% 29,5%5 min 42% 29.5%
15 min 35% 28,5%15 min 35% 28.5%
AufhellungBrightening
(Aufhellzeit)(Lightening time)
30 sec 40% 45%30 sec 40% 45%
1 min 43,5% 56,5%1 min 43.5% 56.5%
2 min 47% 67,5% 5 min 55,5% 78,5%2 min 47% 67.5% 5 min 55.5% 78.5%
15 min 67,5% > 85%15 min 67.5%> 85%
In einer Minute werden bei der erfindungsgemäßen Einfärbung, bei der die phototrope Substanz in einen Lack eingebracht wird, über 94% der maximalen Verdunkelung erreicht, bei konventioneller. Färbetechnik dagegen nur 56%. Auch dieIn the case of the dyeing according to the invention in which the phototropic substance is introduced into a lacquer, over 94% of the maximum darkening is achieved in one minute, with more conventional. In contrast, dyeing technology only 56%. Also the
Aufhellung ist bedeutend schneller, eine Aufhellung auf 70% der maximalen Transmission wird bereits in 2,5 Minuten statt erst in 20 Minuten erreicht.Brightening is significantly faster, a brightening to 70% of the maximum transmission is achieved in 2.5 minutes instead of only in 20 minutes.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einbringung phototroperThe advantage of the phototropic introduction according to the invention
Substanzen liegt darin, daß bereits bekannte phototrope Verbindungen als Sonnenschutzfilter überhaupt oder auch bei tiefen Temperaturen Verwendung finden können.
Substances lie in the fact that already known phototropic compounds can be used as sun protection filters at all or even at low temperatures.