DE1772846A1 - Verfahren und Filter zum Schutz von Schichten aus photochromen Substanzen - Google Patents

Description

Compagnie de Saint-Gobain, 62, Boulevard Victor Hugo, Neuilly-sur-Seine

Verfahren und Filter zum Schutz von Schichten aus photochromen Substanzen.

Die Erfindung bezieht sich auf den Schutz von Schichten aus photochromen, d.h. sich in Abhängigkeit von der auftreffenden Lichtenergie reversibel färbenden Spiro-Pyran-Substanzen welche Einschränkungen hinsichtlich ihrer Anwendungsgebiete und ihrer Leistung infolge einer Zersetzung mit Verlust ihrer photochromen Eigenschaften unter Einstrahlung unterliegen. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und eines Filters zur Verlangsamung der Alterung dieser Substanzen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß man zwischen die photochrome Schicht und die Strahlungsquelle ein für kurze Wellen lichtundurchlässiges optisches Filter solcher Ausbildung einsetzt, daß der vom Filter hindurchgelassene prozentuale Anteil des Lichtes mit der Wellenlänge λ.-j^300kleiner oder gleich ein Viertel des prozentualen

■ankkonle: Dr#»*i»f Bank AQ Hem· a» 431 · PoetKhecitkonto: Dortmund SM N · T«l»gramm«niohrlft: Bahrpiltnt· H*rn«wntfaf*n / Bibeüpat Mdnohan

Anteils des durchgelassenen Lichtes mit einer Wellenlänge λ.. _M+100 ist, wobei /^_M größer oder gleich 3.250

und die im betrachteten Milieu maximale Wellenlänge der ersten Absorbtionsbande im sichtbaren oder ultravioletten Licht, gerechnet von den großen Wellenlängen her, der zu schützenden photochromen Substanz in ihrem am wenigsten das sichtbare Licht absorbierenden Zustand ist. So wird beispielsweise eine photochrome Schicht, deren Maximum \y, der ersten Absorbtionsbande beginnend von den großen Wellenlängen her bei 3.260 S liegt, wirkungsvoll gemäß der Erfindung durch ein optisches Filtere geschützt, v/elches bei /V_M+100, d.h. 3.720 S," 78 Prozent des Lichtes durchläßt, und bei λ^-300, d.h. 3.320 Ä, nur 3 Prozent, wobei der zuletzt genannte prozentuale Anteil deutlich unter einem Viertel des prozentualen Anteils der Durchlässigkeit beT 3-720 & liegt.

Unter diesen Bedingungen wird die gemäß der Erfindung geschützte photochrome Schicht nur hauptsächlich durch Bestrahlung mit Wellenlängen über ca.· 3.5oo Ä erregt werden wodurch sich seine Lebensdauer um das 8- bis 10-fache gegenüber einer Schicht erhöht, die kein Schutzfilter gemäß der Erfindung aufweist.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird das oben erwähnte Filter für Wellenlängen unterhalb des Maximums der ersten Absorbtionsbande der photochromen Substanz,

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beginnend mit grossen Wellenlängen, vervollständigt durch ein zweites Filter, das so ausgewählt ist, dass es Licht absorbiert, dessen Wellenlänge zwischen A. _M und A_M+4OCKLiegt, der Art, dass der prozentuale Anteil der Absorbtion dieses Filters bei X. jj+4OOgrösser oder gleich der Hälfte des prozentualen Anteiles der Absorbtion bei Am ist.

Damit erhält man die Möglichkeit den gewünschten Wert der optischen Dichte, der sich aus der Zusammenstellung der photochromen Schicht und seiner Schutzfilter ergibt für eine gegebene StrahlungsinteBität, insbesondere für Sonnenlicht, zu regeln.

Die Erfindung soll- im folgenden anhand der Beispiele und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden.

Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 ein Beispiel einer Lichtdurchlässigkeitskurve für ein optisches Schutzfilter gemäss der Erfindung, wobei dieses Filter für die kurzen Wellenlängen undurchlässig ist und sich für eine photochrome Substanz eignet, deren /L „ bei 3.620 £ liegt; ,

Fig. 2 die Lichtdurchlässigkeitskurve für eine Zu-

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sammenstellung aus zwei optischen Schutzfiltern gemäss der Erfindung;

Pig. 3 die Lichtdurchlässigkeitskurve eines weiteren optischen Filters gemäss der Erfindung, von dem in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen Gebrauch gemacht wird; und in

Pig. 4 schematische Darstellungen von photochromen

Schichten, die gemäss der Erfindung durch Schutzfilter nach den nachfolgenden Ausführungsbeispielen geschützt sind.

Beispiel 1

Man bereitet eine Lösung aus 20 Gewichtsprozent Polystyrol (verkauft unter der Marke APCOLENE 666-100 von der Societe des Produits Chimiques Pfechiney-Saint-Gobain) in Toluol und gibt eine Menge von 1-Phenyl-3-3-Dimethyl-Indolino-2-Spiro-2·-6·-Nitro-8· Methoxy Benzo (1,2-b) Pyran entsprechend einer Konzentration von 10"^ Mol/Liter zu. Das homogenisierte Gemisch wird in eine Wanne 3 (Pig. 4) eingefüllt, deren beide Hauptflächen 2 und 4 durch gewöhnliche ebene Glasscheiben mit 1,1 mm Dicke gebildet sind, welche einen Abstand von 2 mm voneinander aufweisen. Vor die Platte 2 wird ein optisohee Filter gesetzt, das aus einer Glasplatte AIR der Societe SOYIBEL mit einer Dicke von 1 mm besteht.

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Pig. 1 zeigt die Änderungen des Durchlässigkeitskoeffizienten T dieses optischen Filters (auf der Ordinate) für die verschiedenen Wellenlängen Ti in 10.£ (auf der Abszisse).

Auf der Kurve A ist der Wert X _M entsprechend 3.620 die maximale Wellenlänge der Absorbtionsbande der angegebenen photochromen Substanz.

Bei Bestrahlung mit Sonnenlicht durch das Filter 1 verliert die photochrome Anordnung annähernd 8mal weniger schnell ihre photochromen Eigenschaften als die gleiche Anordnung ohne das durch die Platte 1 gebildete optische Filter.

Beispiel 2

Die photochrome Schicht (5) besteht hier aus einer Schicht 5 aus Polyvinylbutyral (SAFIiEZ von Monsanto) enthaltend als photochrome Substanz die selbe Spiro- Pyran-Substanz wie im Beispiel 1 mit einer Moleküldichte von 10"⁶ Mol/cm² Oberfläche. Diese Schicht hat eine Stärke von 0,3 mm und ist einerseits auf eine Glasscheibe 6 von 1,1 am Dicke aufgeklebt und andererseits auf einer Filteranordnung mit dem Filter 7 befestigt, welches von einer Platte mit 0,5 mm Dicke aus dem Glas AUV der Sooilte'Sovirel und einem Filter

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von 1 mm Dicke aus einer Glasplatte NG 11 der Societe JESAex Glaswerk Schott besteht. Die beiden optischen Filter 7 und 9 sind miteinander unter Zwischenlage einer Folie 9 aus Polyvinylbutyral (SAPIEX von Monsanto) mit 0,3 mm Stärke verklebt. Die Anordnung selbst erhält man nach üblichen Verfahren für die Herstellung von Schichtglas·

Wird ein solches Muster aus Schichtglas mit Sonnenlicht von der Seite der optischen Filter 7 und 8 her bestrahlt, dann verliert es seine photochromen Eigenschaften ungefähr 12mal weniger schnell als bei Bestrahlung von der Seite der Glasscheibe 6 her, was die Wirksamkeit des optischen Filtersystems zeigt.

Man erhält die gleichen Resultate, wenn man die relative Lage der optischen Filter 7 und 8 gegeneinander vertauscht.

Fig. 2 zeigt die lichtdurchlässigkeitskurven der Filter ATJV 7 der SociSte Sovirel (Kurve B) und des Glases 8 HG der JENAer Glaswerke Schott (Kurve C), während die Kurve D die resultierende Idchtdurohlässigkeit für die beiden übereinander gelegten Filter wiedergibt·

Beispiel 3

Die photochrome Schicht besteht nach Fig. 6 aus einer lolit

109824/0468 .7.

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aus Polyvinylbutyral (SAPLEX von Monsanto) mit einer Moleküldichte von 2,1O^-"⁷ Mol/cm² an 1,5,3-Trimethyl-5-Chloro-Indolino-2 Spiro-2¹,e'-Nitro-e'-Methoxy-Benzo (b) Pyran. Diese Schicht aus plastischen Material mit einer Stärke von 0,3 mm sichert die Haftung zwischen einer Glasscheibe 11 von 1,1 mm Stärke und einem optischen Filter 12 aus dem Glas NG 5 von JENAer Glaswerke Schott mit einer Stärke von 1 mm.

Pig. 3 zeigt die Lichtdurchlässigkeitskurve E dieses Glases NG 5 bei einer Stärke von 1 mm.

Diese photochrome Schichtglasprobe wird derart bestrahlt, dass das einfallende Licht in die photochrome Schicht 10 eindringt, nachdem es das Pilter 12 passiert hat. Dieses Pilter 12 stellt für sich allein die beiden charakkteristisehen Punktionen gemäss der Erfindung sicher, die im vorhergehenden Beispiel durch die Zuordnung der Pilter 7 und 8 erreicht wurden.

Venn die Schichtglasprobe von der Seite des Glases 11, d. h. ohne Schutz durch das optische Pilter bestrahlt wird, verliert sie ihre photochromen Eigenschaften ungefähr 6mal schneller als im gegenteiligen Pail.

Um eine für den Durchgang von Sonnenlicht unterschiedlich empflindliche Verglasung zu erreichen, verwendet man ge-

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wohnlich verhältnismässig bedeutende Konzentrationen an photochromer Substanz, die derart ausgewählt ist, dass die erste Absorbtionsbande beginnend von grossen Wellenlängen zu den kürzeren Wellenlängen, zwischen 3.300 Ϊ und 4.000 £ liegt.

Bei solchen Verglasungen besitzt das zweite charakteristische Merkmal der Erfindung, d.h. die Absorbtion eines Anteiles, bestimmt durch Strahlung mit der Wellenlänge oberhalb einer maximalen Wellenlänge von >t_M der verwendeten photochromen Substanz, eine grosse Bedeutung, denn dieses Merkmal ermöglicht die Regulierung der optischen Dichte, die die Verglasung unter dem Einfluss von Sonnenlicht annimmt,

Beispiel 4

Man stellt eine Mehrfachverglasung entsprechend derjenigen »nach Beispiel 1 (Pig. 4) her mit dem Unterschied, dass die Konzentration der photochromen Substanz in der Schicht 3 3x10""' Mol/liter beträgt.

Andererseits gibt man zwischen die Glasplatte 2 und das optische Filter eine Folie aus Polyvinylbutyral von 0,3 mm Dicke mit einer Moliküldichte von 4x1 <f Mol/cm² an Nitro-Anthracen, Das optische Filter hat die Aufgabe, die Absorbtion von Strahlungen mit einer Wellen-

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länge über yt jj (3.600 S) in einem Anteil von ca. 50 Prozent sicher zu stellen.

Die derart geschützte photochrome Substanz versetzt sich annähernd 8mal weniger schnell als bei Bestrahlung ohne Zwischenschaltung des Filters.

Beispiel 5

Auf eine Glasscheibe NG 5 der JENAer Glaswerke Schott deren Durchlässigkeitskurve in Pig. 3 wiedergegeben ist, bringt man eine photochrome Schicht durch Verdampfung einer Lösung von Polyvinylbutyral (Ehovinal 90/18 der Societe Bhone-PaiLenc) mit 10 Gewichtsprozent in Primär-Butanol enthalten 5*10~⁵ Mol/Liter 1-Phenyl-3,3-Dimethyl Indolino-2 Spiro-2¹ Nitro-6¹ Benzo (b) Pyran auf.

Die derart geschützte photochrome Substanz zersetzt sich ca. 12mal weniger schnell als bei Bestrahlung ohne Zwischenschaltung des Filters.

Bei gewissen Anwendungsgebieten, beispielsweise bei Sonnengläsern im sichtbarem Bereich, ist es wünschenswert, sehr rasch eine bedeutende optische Dichte unter dem Einfluss der Sonneneinstrahlung zu erzielen. Das erste charakteristische Merkmal gemäss der Erfindung,

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d. h. die Absorbtion der kurzen Wellenlängen nahe bei ultraviolett, ist dabei ausschlaggebend. Dagegen kann das zweite Merkmal, d. h. die Absorbtion der Strahlung mit Wellenlängen über X „ für die betrachtete photochrome Substanz gegebenenfalls ausser Betracht bleiben·

Beispiel 6

Man stellt ein Schichtglassystem entsprechend demjenigen nach Beispiel 3 (Fig. 6) her, in welchem das Filter 12 ein Glas AIH der Societe Sovirel ist und eine Sicke von 1 mm aufweist· Bei der in der Schicht 10 aus Polyvenylbutyral enthaltenen photochromen Substanz handelt es sich um 1,3,3-Srimethyl-5-Methoxy Indolino-2 Spiro-2¹ Nitro Naphto (2,1-b) Pyran mit einer Dichte von 2x10 Mol/cm . Die optische Dichte eines solchen Schichtglases bei Einstrahlung von Sonnenlicht erreicht nach einigen Sekunden 0,7 für Wellenlängen von 5.800 £ .

Beispiel 7

Man stellt eine photochrome Anordnung analog derjenigen nach Beispiel 1 her, in der jedoch die Flächen der Wanne nicht eben sind und die Form von Augengläsern aufweisen, und wo die photochrome Substanz eine Benzol-

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lösung yon 1,3^3 Trimethyl-Indolino-2 Spiro-2¹ Nitro-6 Benzo (b) Pyran mit einer Konzentration von 2x10 Mol/Liter ist. Die optische Dichte einer solchen Anordnung bei Sonnenbestrahlung nimmt nach einigen Sekunden den Wert von 1,2 bei 6.050 & an. Eine solche Anordnung eignet sich für die Herstellung von Sonnenaugengläsern.

Unter einer photochromen Substanz versteht man eine sich in Abhängigkeit von der auftreffenden Lichtenergie reversiebel verfärbende Substanz. ·.

Patentansprüche:

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4/07,68

Claims (5)

1. M OO 966

   Patentansprüche :

   Υ. Verfahren zum Schutz von Schichten aus photochromen Spiro-Pyran-Substanzen, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen die photochrome Schicht und die Strahlungsquelle ein für kurze Wellenlängen lichtundurchlässiges optisches Filter solcher Ausbildung eingesetzt wird, daß der vom Filter hindurchgelassene prozentuale Anteil des Lichtes mit der Wellenlänge Aj/f^OOkleiner oder gleich ein Viertel des prozentualen Anteiles des durchgelassenen Lichtes mit einer Wellenlänge"Am⁺^00 ist, wobei Am größer oder gleich 3.250 ?i und die im betrachteten Milieu maximale Wellenlänge der ersten Absorbtionsbande im sichtbaren oder ultravioletten Licht, gerechnet von den großen Wellenlängen her, der zu schützenden photochromen Substanz in ihrem am wenigsten das Licht absorbierenden Zustand ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Schütze von photochromen Substanzen, · deren maximales Am &er ersten Absorbtionsbande beginnend von den großen Wellenlängen her bei 3.620 ?i liegt, dadurch gekennzeichnet, daß man ein optisches l?il"i?arer verwendet, welches bei Avr+^OO, d.h. 3.720 1 , 78 Prozent des Lichtes und bei ^-30O₁ d.h. 3.320 £ nur 3 Prozent des Lichtes durchläßt.

   109824/0 4 68- "¹"~

   BAD ORiGiNAL
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η - / ζ e i chne t-, daß dem ersten Schutzfilter ein "zweites Schutzfilter zugeordnet wird, das Licht absorbiert, dessen Wellenlänge zwischen A™ "¹¹¹¹^-Am ⁺ 400 liegt, der Art, daß die prozentuale Absorbtion des Filters bei/L,+ 400 größer oder gleich der Hälfte der prozentualen Absorbtion bei

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4. 4. !lach dem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 hergestellte Sonnengläser.
5. 5. ITach dem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 hergestellte Verglasungen. ..

   1 0 9 8 7 kl Π l, 6 8