Phototrope Brillengläser
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  Januar 2007: Rodenstock Colormatic - Übersicht

Die phototropen Rodenstock Brillengläser
Bereits seit dem frühen Mittelalter sind Brillengläser zur Korrektion von Fehlsichtigkeiten bekannt. Genauso weit lässt sich die Verwendung eingefärbter Gläser zum Lichtschutz in Form von Filter- oder Sonnenschutzgläsern zurückverfolgen.

Im Laufe der Jahrhunderte gewannen diese Gläser als wirkungsvoller Schutz der Augen vor der Sonne in eben dem Maße an Bedeutung, wie Hüte mit breiten Krempen oder Sonnenschirme für die Damenwelt aus der Mode kamen. Zugleich hatten auch die gestiegenen Sehanforderungen und die verbesserten technischen Möglichkeiten ein immer breiteres Angebot an qualitativ hochwertigen Brillengläsern zur Folge.

Das „selbsttönende Brillenglas", also ein Glasmaterial, das seine Lichtdurchlässigkeit in Abhängigkeit von der Lichtintensität in einem ermüdungsfreien und reversiblen Ablauf verändern kann, gehört hingegen zu den jüngsten und auch spektakulärsten Erfindungen auf dem Gebiet der Augenoptik.

Erst 1964 waren die Amerikaner Amistead und Stookey, beide Mitarbeiter der US-Firma Corning, mit einer entsprechenden Entwicklung erfolgreich. Im selben Jahr wurde für „The first photochromatic lens BESTLITE" ein Patent erteilt.

Venezianische Hornbrille

Venezianische Hornbrille aus dem 18. Jahrhundert – ein historisches Beispiel handwerklicher Fertigungskunst.

Colormatic – Innovation aus dem Hause Rodenstock

Bei Rodenstock hatte man die außerordentliche Bedeutung dieser Erfindung von Beginn an erkannt. So konnte Rodenstock bereits 1968 als erster europäischer Anbieter ein mineralisches Brillenglas mit variabler Tönung in sein Produktprogramm aufnehmen. Der Name dieses neuartigen Glases war Colormatic.

Was heute selbstverständlich ist, stellte damals geradezu eine Sensation dar: Zu beobachten, wie ein beinahe farbloses Glas bei Sonnenbestrahlung immer dunkler wurde, bis es die Dunkelung/Absorption eines Sonnenschutzglases erreicht hatte. Gemessen am heutigen Standard waren allerdings die Zeitdauer der Eindunkelung bzw. Wiederaufhellung und die Temperaturabhängigkeit noch unbefriedigend. Permanente Verbesserungen und immer vielfältigere Anforderungen an den Lichtschutz führten auch in dieser Hinsicht zu entscheidenden Fortschritten. Das Ergebnis ist ein Rodenstock Gläserprogramm, das dem Brillenträger genau das richtige phototrope Glas bietet, um seinen individuellen Anforderungen optimal gerecht zu werden.

Die phototropen Brillenglasmaterialien von Rodenstock

Mit den phototropen Gläsern von Rodenstock steht heute ein Produktangebot zur Auswahl, das den gestiegenen Anforderungen der Brillenträger in bezug auf gutes und komfortables Sehen umfassend Rechnung trägt.

  Rodenstock Colormatic - Übersicht

Zum phototropen Produktspektrum gehören Gläser in Einstärken-, Mehrstärken- und Gleitsicht-Ausführung. Sie sind sowohl als Komfort-Filterglas wie auch für den echten Sonnenschutz lieferbar.

Wissenswertes über die Herstellung phototroper Brillengläser und ihre Wirkungsweise

Mineralische phototrope Brillengläser

Das phototrope Glas setzt sich im wesentlichen aus den gleichen Bestandteilen zusammen wie normales Brillenkronglas. Zur Sensibilisierung werden der Schmelze jedoch während der Herstellung Silberhalogenide – Silberchlorid und Silberbromid – beigemengt.

Sie verändern sich bei Anregung durch vorwiegend ultraviolette Strahlung zwischen ca. 300 und 400 nm vom lichtdurchlässigen Zustand in metallisches, lichtabsorbierendes Silber; das Glas wird dunkler. Nach Ausbleiben der anregenden Strahlung bilden sich die Silberhalogenide in ihren transparenten Ausgangszustand zurück – das Glas wird wieder hell. Dieser Vorgang ist beliebig umkehrbar (reversibel) und zeigt aufgrund der stabilen Struktur des Mineralglases keinerlei Ermüdung.

Photochemische Umwandlung Schematische Darstellung der photochemischen Umwandlung eines Silberatoms vom aufgehellten in den gedunkelten Zustand durch UV-Bestrahlung.
Brillengläser mit solchen „selbsttönenden" Eigenschaften sind im eigentlichen Sinne photochrome Gläser. Sie werden aber allgemein branchenüblich phototrope Gläser genannt. Die Bezeichnung „phototrop" bedeutet in der wörtlichen Übersetzung „lichtwendig" und begegnet uns vorwiegend im Sprachschatz der Botaniker. Der Forscher Marckwald verwendete den Ausdruck 1899 in einer Veröffentlichung in der Zeitschrift für Wissenschaftliche Chemie. Darin beschrieb er erstmalig einen von ihm entdeckten Effekt, wonach sich viele kristalline chemische Verbindungen in fester oder flüssiger Form unter Lichteinfluss verfärben und bei Dunkelheit wieder in ihren Ausgangszustand zurückkehren.

Trotz Beimengung der Silberhalogenide zu den übrigen Glasbestandteilen erhält man nach dem Verschmelzen noch lange kein brauchbares phototropes Brillenglas. Erst in einer nachfolgenden Temperaturbehandlung bei ca. 600 °C und einem speziellen Abkühlprozeß kommt es zur Aktivierung der Phototropie. Dabei werden auch die Farbe, die Reaktionsgeschwindigkeit und der Dunkelungsgrad mitbestimmt.

Bezüglich der optischen Daten und der Weiterverarbeitung verhält sich phototropes Glas weitgehend wie das farblose Brillenkronglas bzw. die höherbrechenden High-Crown-Gläser.

Organische phototrope Brillengläser

Als Rodenstock 1986 mit Perfalit Colormatic erstmalig ein wirklich funktionelles phototropes Kunststoffglas präsentierte, war der Grundgedanke nicht unbedingt neu. Schließlich lag es nahe, eine Synthese aus den Vorteilen des Kunststoffglases und den komfortablen Eigenschaften einer phototropen Tönung anzustreben. Technisch innovativ war jedoch die von Rodenstock vorgenommene Umsetzung dieses Gedankens in ein gebrauchstüchtiges Brillenglas.

Die Herstellungsprozesse für phototrope Silikatgläser sind aus vielerlei Gründen nicht auf Kunststoffverbindungen übertragbar. So erweist es sich beispielsweise als unmöglich, eine homogene Verteilung der Silberhalogenide im Kunststoff zu erreichen. Hier galt es, völlig neue Wege zu beschreiten.

Bei den ersten am Markt angebotenen phototropen Kunststoffgläsern mussten entsprechend noch zahlreiche elementare Nachteile in Kauf genommen werden. Z. B. war der Regelbereich zu gering, die Aufhellungsgeschwindigkeit entschieden zu langsam, und dieser Vorgang war nicht ermüdungsfrei; im Laufe der Tragezeit unterlag er weiteren negativen Veränderungen, und die Gläser hellten nicht mehr ausreichend auf.

Erst Rodenstock gelang es nach mehrjähriger Forschungsarbeit und langen Experimentalreihen, eine organische, lichtempfindliche Substanz mit dem Kunststoffmaterial so zu verbinden, dass gebrauchstüchtige Eigenschaften erzielt werden konnten.

 

Organisch phototroper Effekt Der organische phototrope Effekt
Hierbei handelte es sich um Indolinospironaphtoxazine (ISN), deren photoaktiver Teil sich ebenfalls durch Anregung mit langwelliger UV-Strahlung chemisch verändert. Auch hier wird dann Licht absorbiert, und bei fehlender UV-Anregung erfolgt durch die Wärmebewegung der Moleküle wieder eine Rückkehr in den Ausgangszustand.

Entnommen: "Technische Brillenglas-Informationen" und "PDF-Colormatic-Beratungskarte" mit freundlicher Genehmigung der Firma Rodenstock, München

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