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IHJB HATI05AL CASH REGISTER COHPAHYDayton« Ohio (V.St.Α..)
Patentanmeldung Nr. Unser As.: 783/ßerraany
LICHTPIUiEHKOUB !NATIONDi· Erfindung betrifft lichtfilterkmablnationon, dieduroh Tolles, unbehindertes Sonnenlichtdereine schwächere,innerhalb des Sonnenspektrums liegende Strahlungp die jedocheine starke ultraviolette Komponente besitz^, auB einemannähernd glasklaren durchsichtigen Zustand in einen Licht» filterungssustand gebracht werden könnon, in dem siefürdas Auge schädlioke Strahlung undurchlässig vier den, und dieferner duroh eine langwelligere Strahlung ©der in dar Dunkelheitautomatisch wieder in den annähernd glasklaren durch» Gichtigen Zustand surUckkehrt.
Die Erfindung findet besondere Verwendung für den Schute des «nsohllchen Auges gegen schädliches, ungeeohwäohtesSonnenlicht, wie es im Weltraum vorkommt, doch können damit selbetrerständiloh auch andere Gegenstände, diedurch eine Bestrahlung mit ungesohwächtem Sonnenlichtbeschädigt werden» geeohUtstt werden. Die erflndungegemäßePllterkoBbinatlon dient auch sum Schute gegen Sonnenlicht«das bereits b«i seinem Durohgang durch die Atmosphäre
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gefiltert wurde« und gegen künstlich erzeugte Strahlung ■ dee Sonnenopektrume oder auch gegen Strahlung geringererIntensität oder niederer Bandbreite»
Die Erfindung wird im folgernden an Hand einer einslgenFilterkombination beschrieben» JRskönnenjedoch swei dieserTilter eu einer Sehutebrille eusanstengefaQt werden«
Sine Schutebrille, in der photochrome Verbindungen ▼erwendet werden, ist in der deutschen PatentschriftIr. 1 148 351 beschrieben· Diese eich in flüssiger ©derfester Lösung befindlichen photochromen Verbindungen«erden durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht in denlichtabsorbierenden Zustand gebracht. Dieser Lichtabsorptionssustandhält an, solange das ultraviolette Licht ia der erforderliohen Menge vorhanden ist· Ist Jedoch kein odernloht genügend ultraviolettes Licht vorhanden, dann kehren diese Verbindungen infolge der Umgebungstemperatur in denniohtabsorbierenden oder lichtdurchlässigen Zustand surttok.Die in Lösung befindlichen photoohromen Verbindungen gehen ■olekülweiee von einen Zustand in den anderen Über, wobeidie auf ein Molekül der photochromen Verbindung auftreffendenultravioletten Strahlen dieses in den r.ichtabsorbierendenφ Zustand bringen, während durch Wärmeeinwirkung, durch α» Wärmeleitung oder tarne strahlung (langwelliges Licht, ine--» besondere Infrarotstrahlen) die Moleküle in den nioht-^ absorbierenden Zustand surttekgebraeht werden. Dae Vortnherrschen der in dem einen oder anderen der beiden Zuständebefindlichen Moleküleamrphotoohroiaen Verbindung beetlnmt
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den Llehtabaorptlonsgrad des optischen Filters.
Die molekularen Zustandsänderung ist, wie bereite erwähnt, von der temperatur abhängig. Je höher die Temperaturist* desto schneller erfolgt die Rückkehr der Moleküle der photochromeη Verbindung in den nicht absorbierendenZustand. Die Halbwertselt wird dabei durch ein Photometer gemessen. Somit ist die durch Infrarotstrahlung und Wärmeleitungeinwirkende Wärme bestrebt, das Filter aufzuhellen, wehrend ultraviolettes Lioht das Filter eu. verdunkelnsucht. In der Erfindung wird ein photochrome Element verwendet, das optisch hinter einem Interferenzfilterangebracht ist, das für sichtbares Licht durchlässig ist, jedoch einen großen Teil der auffallenden Infrarotstrahlungausfiltert· ohne selbst dadurch erwärmt su werden. Hinter dem photoohromen Element ist vorsugswelse ein Filterelementangeordnet« das für sichtbares lieht durchlässig ist, jedooheinen großen fell der Ultraviolettstrahlung auefiltert, dienioht absorbiert «erden kann und durch das Infrarotfilterund das photoohrome Element hindurchgeht.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Liohtflltervorrlohtungmit einem ersten Filterelement, das normalerweise sichtbare« Lieht durchläßt, das jedoch bei BestrahlungJ5J mit einer bestimmten Menge ultravioletten Lieh te β mindestensoo einen fell des letzteren absorbiert und einen Zustand an-
nimmt« In dem/das auffallende sichtbare Licht annäherndvollständig absorbiert.
Die erfindungegemäfie »iltervorri chtttng ist gekenn-«»ichrwt »ItirchGinüweitee Element„daa in besug auf die
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«off«Head· Strahlung τογ dem ersten Filterelement angeordnet wird.und aus einem festen Infrarotfilter besteht,das eichtbaree und ultraviolettes Lloht durchlast, jedochInfrarotstrahlung nicht durchläßt.
tie bereite erwähnt, enthält das erfindungsgemäeeFilter suaindest eine photochrome Verbindung, d.h. eineohemlsohe Verbindung, die mindestens swei molekular©Formen beeitst. Befinden eich die Moleküle dieser Verbindungin dem einen Zustand, dann absorbieren sie ein relativ breites Band des sichtbaren Spektrums, während sie in!Area anderen Zustand dieses Btrahlungsband nicht absorbierten.Ua das menschliche Auge gegen eine Torübergehende Blindheit su Benützen, die auftritt, wenn das Auge su lange einemstarken sichtbaren Licht ausgeeetst 1st, muß das photochromeSlement das ganse sichtbare Spektrum bis sum ultra» Tioletten Bereich erfassen. Zu diesem Zweck kennen sweloder mehr miteinander rermleohte photochrome Verbindungenverwendet werden. Ss können auch mehrere Schichten dieser verschiedenen Verbindungen verwendet werden, so daß, fallsdas Absorptionsband im farbigen Zustand der einen Verbindungnicht das ganse sichtbare Spektrum umfaßt, die andere oder anderen Verbindungen in dieser Beslehung komplementär wirken.Dies bedeutet» daß der photochrome Augensohutsstoff aus einerAnsahl susamoenwirkender photoohromer Verbindungen bestehenkmna. Von diesen photoohromen Stoffen steht eins großeAasaal sur Auswahl sur Verfügung. Die Auewahl erfolgt unterBerücksichtigung des Temperaturbereiches, in dem der Augen-
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schutz verwendet werden soll, und unter Berückeichtigungder gewünschten Filterwirkung gegenüber Ultraviolett- und Infrarotstrahlung. Die für eine Verwendung im Weltraumbevorzugten Stoff« gewährleisten einen starken Schutz gegen volles, ungeeohwächteo Sonnenlicht, das jedoch aucheinen starken Anteil der die photochrome Verbindung in den nicht absorbierenden Zustand au schalten suchendenInfrarotstrahlung enthält. Da jedoch das Umschalten in den hellen, nicht absorbierenden Zustand -auch in Abwesenheitdieser Strahlung in dem für das menschliche Leben erforderlichen Temperaturbereich erfolgt, wird das photochromeElement durch das Infrarotfilter geschützt, um sein schnelles Umschalten in den dunklen lichtabsorbierendenZustand nicht zu behindern. Ferner schützt das Infrarotfilter nicht nur den photochromen Stoff, sondern auch diemenschlichen Augen selbst.
Dl· Erfindung wird nachfolgend an Hand von Zeichnungennäher beschrieben»
Fig. 1 zeigt ein Schutzbrillengestell 20, In dessenÖffnungen 21 sich jeweils eine Kombination aus drei optisohen Filtern befindet, und zwar ein Infrarotinterferenzfilter 22,das naoh Belleben farblos oder farbig sein kann, ein photochrome» Filter 23» das naoh Belleben farblos oder farbigsein kann und durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht in einen siohtbares Licht absorbierenden Zustand gebrachtwerden kann, jedoch in seinen farblosen oder gefärbten Zustand zurückkehrt, wenn die Bestrahlung mit ultraviolettem
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BAD ORIGINALLicht naohläßt oder aufhört oder wenn Löachwärme zugeführtwird, sowie «In farbloses oder gefärbtes Ultraviolettbreitbandfilter24» das bei sehr starker Ultraviolettstrahlung die vom in Abeorptionszustand befindlichen photcchromenFilterelement 23 nicht absorbierte Ultraviolettstrahlung unwirksam macht.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt längs der Linie 2-2 der flg. 1, der das als Flüssigkeitszelle auegebildetephotochrome Filter 23a zeigt. Die photochrome Verbindungbzw. die photochromen Verbindungen sind in einer Flüssigkeit gelöst und in der Flüssigkeitszelle eingeschlossen.Photochrome Verbindungen lassen sieh sowohl in flüssiger als auch in fester Lösung leicht in ihren jeweils anderenmolekularen Zustand schalten. Demzufolge kann das photoohroMElement entweder, wie bei 23 in Fig. 1 gezeigt, eine feste Platte aus Filmmaterial eein, in dem der photoohromeStoff gelöst ist, oder es kann aus einer flüssigen photoohrooen Lösung bestehen, die in einer flachen Zelleenthalten 1st, wie bei 23a in Flg. 2 gezeigt. Schließlichkann auch eine Kombination dieser beiden Arten verwendet werden.
Flg. 3 zeigt eine typische Kurve, die das Abklingen der optischen Dichte des bevorzugten photochromen ElementesInfolge des Einflusses der Umgebungstemperatur veranschaulicht, nachdem kein ultraviolettes Licht mehr auffällt, das voneiner zur Nachahmung von Sonnenbestrahlung verwendeten Xenonlampe geliefert wurde.
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fig· 4 β β igt eine Lichtdurchläseigkeiteicurre eineefarblosen festen Infrarotinterferenefilters (Bausch 4I*mb-Filter B£ 90-3-560).
Fig. 5 eeigt eine LichtdurchläsHigkeitsfcarve einesfarblosen ultraviolettfilter« (Jene CG'4A-?ilter).
Fig. 6 ist eine graphische Barstellung der Lichtübertragungseigenschafteneines mit einer m*% Xenonlampe belichteten photochromen Filters (FX-1), wobei die"optische Dichte" der Briggsehe Logarithmus des Kehrwertesder Durchlässigkeit des Filters ist.
Das bevorzugte Aueführungsbeispiel der Erfindung enthält ein vorderes und ein hinteres Filter mit etwa den inden Fig· 4 und 5 gezeigten Durohlässigkeitselgensehaften,so daß ein Liehtdurohlässigkeitsbereioh zwischen 500 und650 myu ergibt, der durch das .pittiere photochrome Filterelementebenfalle liehtundurchlässig gemacht werden kann,wenn dieses durch ultraviolettes licht entgegen der Umkehrwirkung einer üRgebungstemperatur von 20 bis 250C in denfarbigen Zustand gebracht wird. Dieses mittlere photochrome Filterelement ist ein getrockneter Film aus einer lösungphotoohromer Farbstoffe in Folymethylmethakrylat und wirddurch Trocknen der folgenden Lösung hergestellt:
| Farbstoff X | Gewichteteile |
m
photoehromer | Farbetoff XX | 0,70 |
| photochromer | 09812/0351 | 0,70 |
| 9 | | |
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|
| photoohrooer | Farbstoff | III | 0 | ,70 |
| Akryloid B72 | | | 50 | ,00 |
| Toluol | | | 67 | ,90 |
100,00
Die·· Lösung wird auf ein durcheichtigeβ Trägerblattaufgetragen und zu einem Film TQn 0*025 mm Dicke getrocknet
Die Farbstoffe I, IZ und III sind Derivate der Verbindung
BI H2
Dabei bedeutet! | »1 | CH, | V | H4 | V | »6 |
| I | OEU | n-pxopyl | Phenyl | Br | MO2 | OCH, |
| II | Phenyl | (H, | CH3 | H | KO2 | H |
| II | CH5 | Phenyl | H | HO2 | OCH. |
|
"Akryloid B72" ist ein Polyester ron Akryl- undJfeth&krylsäuren alt eines spezifischen Gewicht τοη 1,19-Ineiner 40 ^igen Lösung in Toluol hat Akryloid B72 eineViskosität von 500 bis 1100 Cent!poise bei 300C.
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Bei den farbstoffen, bei denen sämtliche Substituenten Rder Grundverbindung Wasserstoff sind, 1st eine Färbung durchultraviolettes Licht nur bei einer Temperatur unterhalb von - 600C möglich, da oberhalb dieser Temperatur dieUmkehrgeschwindigkeit größer als die 3Srbungsgoaohwindigokeit.ist«. Die ausgewählten Subetltuenten verlangeamen dieseUi&ehrgesohwindlgkelt so weit, daß in dem gewünschtenTemperaturbereich das Gleichgewicht mit der Färbungsgesohwlndigkeltgewährleistet ist, damit auch eine Absorption des durch die beiden festen äußeren Filter nicht ausgefiltertenSpektrums möglich ist. Außer den im Zusammenhang mit den Farbstoffen I, II und II genannten können auch nochandere Substituenten aus der großen Zahl der in der eingangsgenannten deutschen Patentschrift Hr. 1 148 351 ausgewähltwerden, um durch Versuche eine Kombination bestimmter Filtereigensohaften und Farbdichten eu ersielen, um fürdie jeweils auffallende Strahlung die gewünschten Gesamtfiltereigensohaftenau erreiohen.
. Wird dl· erfindungsgemäfie als Augenschutz; dienend· 'Filterkombination umgekehrt getragen, dann wird sunäonst
das ultraviolett· Licht aus dem auffallenden Licht ausgefiltert,woduroh die Filterkombination für den sichtbaren Bereich des Spektrum· durchlässig bleibt. Somit kann die8ohut*brille so lange umgekehrt getragen werden, bis si· für Ihren normalen Filtersweck; benötigt wird.
Dl· Erfindung ist nicht durch eine Kombination bestimmterphotoohromer Farbstoffe begrenst, wie βie beispielsweise für da
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- ίο ->
beschriebene bevorzugte Ausfuhrungebeispiel angegebenolnd9 sondern sie bestehtganzallgemein in der Verwendungeines aus photochrome η Farbe toff on b^toüsnian Filterelementsfür das sichtbar® Spektrum, das eich in be£i;gauf das BU filternde auffallende Licht hinter einem festenInfrarotabsorptionefilter und gegebc^safalla vor einer*.festen Ultraviolettfilter befindet. Sie Filterkombisiai'onIpuur auch ohne Ultraviolettfilter verwendet werden, falls•in susätsllcher Schute gegen ultraviolettes Licht nichterforderlich ist.
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