DE3726189A1

DE3726189A1 - Brillengestelle und teile davon

Info

Publication number: DE3726189A1
Application number: DE19873726189
Authority: DE
Inventors: Guenter Czech
Original assignee: EYEMETRICS SYSTEMS AG
Current assignee: EYEMETRICS SYSTEMS AG
Priority date: 1987-08-06
Filing date: 1987-08-06
Publication date: 1989-02-16
Also published as: DE3726189C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Brillengestelle und Teile davon, wie Bügel, Backe und Brücke aus Kunststoff. Ins besondere sollen dünnwandige Brillengestelle und Teile davon für Korrektionsbrillen zur Verfügung gestellt werden.

Die Verwendung von thermoplastische Kunststoffen für die Herstellung von Brillengestellen und Teilen davon ist bekannt. So ist es bekannt, Brillengestelle und Teile davon aus Celluloseacetat und Cellulosebutyrat etwa durch Spritzgießen herzustellen. Solche Brillengestelle aus Celluloseacetat und Cellulosebutyrat lassen sich jedoch relativ leicht verformen.

In neuerer Zeit ist versucht worden, Brillengestelle und Teile davon aus anderen thermoplastischen Kunststoffen herzustellen. Hierzu werden spezielle Polyamide verwendet, die sich durch Spritzformen leicht verarbeiten lassen. Um diesen bekannten Polyamiden eine ausreichende Steifig keit und Flexibilität zu verleihen, enthalten die beanspruchten Teile, insbesondere die Bügel zum Teil Metalleinlagen.

Aus der DE-OS 34 29 074 sind Brillengestelle und Teile davon aus Polyätherimiden und Polyäthersulfonen bekannt. Diese Brillenwerkstoffe zeichnen sich durch eine hohe Festigkeit und ein hohes Federrückstellvermögen aus, selbst wenn sie keine stützenden Metalleinlagen aufweisen. Polyätherimide, die besonders geeignet sind, haben jedoch eine bernsteinfarbene Eigenfarbe. Bei Brillenfassungen sind jedoch manchmal vollständig farblose und transparente Werkstoffe aufgrund ihrer optischen Wirkung erwünscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Brillengestelle und Teile davon aus einem weitgehend transparenten und farblosen Kunststoff zur Verfügung zu stellen, die neben guten Festigkeitseigenschaften ein hohes Federrück stellvermögen haben und die in einfacher Weise durch Spritzgießen hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 genannten aromatischen Polyestercarbonate gelöst.

Polyestercarbonate zeichnen sich durch eine ausgezeichnete Kombination von Eigenschaften aus. Das Polyestercarbonat ist vollständig transpartent und farblos. Es hat ein hohes Federrückstellvermögen und eine ausreichend hohe Festigkeit, so daß Brillengestelle und Teile davon auch nach ständiger mechanischer Beanspruchung nicht bleibend verformt werden.

Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Polyestercarbonate sind an sich bekannte, thermoplastische Kunststoffe, wie sie beispielsweise in den US-PS 30 30 331, 31 69 121, 34 09 704, sowie den DE-OS 27 14 544, 27 58 030, 30 07 934, 32 23 980 und 35 35 663 beschrieben sind.

Bevorzugt sind aromatische Polyestercarbonate mit einer relativen Lösungsviskosität von 1,10 bis 2,0, insbesondere 1,2 bis 1,5 (gemessen in einer 0,5 Gew.-%igen Lösung in Dichlormethan bei 25°C). Das molare Verhältnis von Ester- zu Carbonatgruppen in dem Polyestercarbonat liegt zweck mäßigerweise bei 20:1 bis 1:20, vorzugsweise bei 10 :1 bis 1:10. Geeignete Polyestercarbonate enthalten Reste von Bisphenol-A, Phosgen, sowie Isophthalsäure und/oder Terephthalsäure, ggf. Kettenabbrechern und ggf. Verzweigungsmittel.

Geeignete aromatische Polyestercarbonate können gemäß der DE-OS 30 07 934 durch Reaktion von aromatischen Diolen, aromatischen zweibasigen Carbonsäuren bzw. Derivaten davon, Phosgen, Katalysatoren, ggf. Kettenabbrechern und ggf. Verzweigungsmitteln nach dem Zweiphasengrenzflächenver fahren erhalten werden. Geeignete aromatische Diole sind Bisphenol A, Tetramethylbisphenol A, 1,1-Bis-(4-hydro xyphenyl)-isobutan, 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan, 4,4-Dihydroxydiphenylsulfid, 4,4-Dihydroxydiphenylsulfon sowie deren di- und tetrahalogenierten Derivate, die vorzugsweise in Form ihrer wässrigen alkalischen Diphe nolatlösungen eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist Bisphenol A. Es können auch Mischungen der vorgenannten Bisphenole verwendet werden.

Geeignete aromatische zweibasige Carbonsäuren sind Terephthalsäure und/oder Isophthalsäure, die vorzugsweise im Gemisch verwendet werden. Ein geeignetes Verhältnis von Isophthalsäure zu Terephthalsäure liegt bei 7:3 bis 3:7, vorzugsweise bei 1:1. Als Kettenabbrecher können beispielsweise durch verzweigte Alkylreste mit 8 bis 9 C-Atomen substituierte Phenole und Benzoylchloride verwen det werden. Geeignete Kettenabbrecher sind p-Isooctylphenol und p-Isononylphenol.

Ein bevorzugtes aromatisches Polyestercarbonat wird erhalten, indem man lösungsmittelhaltige Mischungen aromatischer Polyester und aromatischer Polycarbonate durch Temperaturerhöhung von 150° bis 420°C unter Eindampfen und Abzug des Lösungsmittels und unter Einwir kung von Scherkräften erhitzt, bis das Reaktionsprodukt nur noch eine Glasübergangstemperatur aufweist. Die Lösungen enthalten 5 bis 80 Gew.-% vorzugsweise 20 bis 70 Gew.-% eines organischen Lösungsmittels, wobei die Reaktionsmischung vorzugsweise beginnend in einem Temperaturbereich von 150° bis 280°C, insbesondere 200° bis 260°C und dann auf eine Temperatur von 300° bis 420° C, vorzugsweise 310° bis 360°C unter Aufrechterhaltung des flüssigen Zustandes erhitzt wird. Dieses Verfahren läßt sich vorteilhaft in einen Kneter oder Ausdampf extruder durchführen.

Geeignete aromatische Polyester enthalten Iso- und/oder Terephthalsäurereste, Diphenolreste, Reste von Ketten abbrechern und ggf. Verzweigungsmitteln und haben eine relative Viskosität von 1,10 bis 2,0, vorzugsweise 1,2 bis 1,5. Vorzugsweise wird ein Gemisch von Isophthalsäure und Terephthalsäure im Molverhältnis 7:3 bis 3:7, vorzugsweise 1:1 eingesetzt. Geeignete Diphenole sind die vorstehend erwähnten aromatischen Diole, insbesondere Bisphenol-A.

Das aromatische Polycarbonat wird durch Umsetzung von Diphenolen, Phosgen, Kettenabbrechern und ggf. Verzweigungsmitteln erhalten. Geeignete Polycarbonate haben ein als Gewichtsmittel bestimmtes Molekulargewicht von 10000 bis 200000, vorzugsweise 20000 bis 80000, ermittelt durch Lichtstreuung.

Bevorzugte organische Lösungsmittel sind beispielsweise Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorethan, Trichlor ethylen, Tetrachlorethylen, Chlorbenzol, Dichlorbenzol, Toluol, Xylol, Anisol oder deren Mischungen.

Geeignete Polyestercarbonate sind im Handel erhältlich und werden beispielsweise in den anwendungstechnischen Informationen Nr. 460/83 und 538 der Firma Bayer AG beschrieben. Die dort beschriebenen Anwendungen als Scheinwerferreflektoren, Autosicherungen, Leuchtenreflek toren, Steckerleisten, Frisierstäben, Microwellengeschirr, Hohlkammerplatten, Lötösenleisten, Gehäuse für Schalter, Steckerleisten und Spulenkörper zeigen keine erkennbaren Berührungspunkte zu Brillengestelle und Teilen davon.

Die erfindungsgemäß verwendeten Polyestercarbonate haben im wesentlichen ein ähnliches Rückstellvermögen wie Poly estersulfone liefern jedoch im Bereich stark beanspruchter Teile Vorteile, wie aus aus folgendem ergibt:

Teile der Brille, wie Bügel, Backe und Brücke werden aus einem Stück spritzgeformt. Hierbei ist z.B. das Scharnier auge, das die Backe mit dem Bügel verbindet, einstückig mit dem Bügelteil verbunden. Das Scharnierauge kann bei den hier angestrebten dünnwandigen Brillenteilen bei starker Beanspruchung einer Spannungsrißbildung unter liegen. Es hat sich herausgestellt, daß auch bei dünnwan digen Teilen, beispielsweise im Bereich des Scharnierauges bei hoher Beanspruchung Risse vollkommen vermieden werden können, wenn als Brillenwerkstoffe aromatische Polyester carbonate verwendet werden, die eine Kerbschlagzähigkeit a _k von mindestens 22, insbesondere mindestens 25 kJ/m² (ge messen nach ISO 179 bzw. DIN 53453 bei 23°C) haben. Das Polyestercarbonat kann mit Glas-, Aramid- oder Kohlenstoff fasern verstärkt sein, jedoch ist es vorzugsweise nicht verstärkt.

Das Polyestercarbonat kann Zusätze, wie Metallpulver, op tische Aufheller und/oder Farbpigmente enthalten, so daß daß Brillengestelle oder seine Teile mit einem gewünschten Farbton eingefärbt bzw. vollkommen farblos und transparent gemacht werden können.

Die Oberfläche der Brillenteile kann eingefärbt oder me tallisiert sein oder durch Wirbelsintern beschichtet werden. Die Metallisierung kann durch Galvanisierung, Plattierung oder Metallaufdampfung erfolgen. Ein geeignetes Wirbel sinterverfahren ist in der DE-OS 35 17 453 beschrieben.

Polyestercarbonate lassen sich leicht durch Spritzformen verarbeiten vorzugsweise bei einer Temperatur von 300° bis 380°C.

Ein bevorzugtes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Brillengestelle und deren Teile auch in dünn wandigen Ausführungen keine stützenden Metalleinlagen benötigen.

Nachstehend wird die Erfindung durch ein Beispiel näher erläutert.

Beispiel:

Es wurden Brillenbügel ohne Metalleinlage aus den in der Tabelle 1 angegebenen Werkstoffen mit gleichen Dimensions abmessungen hergestellt. Die Wandstärke des Brillenbügels war etwas stärker dimensioniert als diejenige eines ent sprechenden Metallbügels.

Tabelle 1

Kunststoff-Werkstoffe

Es wurde das Verformungs- und Rückstellverhalten der Werk stoffe untersucht. Hierzu wurden an je zwei Proben 3-Punkt-Biegeversuche unter den nachstehenden Bedingungen durchgeführt:

- Auflageabstand: 25 mm
- Prüfgeschwindigkeit: 50 mm/m
- Haltezeit bei einer Durchbiegung von 4,2 mm:1 Sekunde
- vollständige Entlastung

Es wurden die maximale Kraft bei einer Durchbiegung von d = 4,2 mm und die bleibende Rückstellkraft nach Redu zierung der Durchbiegung von 2 mm, d.h. bei d = 2,2 mm, bestimmt.

Die gemessenen Maximal- und Rückstellkräfte sind in der Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 2

Aus den Untersuchungen ergibt sich, daß das Polyestercar bonat ein vergleichbares Federrückstellvermögen wie das bekannte Polyäthersulfon zeigt.

Ferner wurde die Elastizität des Brillenbügels in einem Belastungstest untersucht. Hierzu wurde der Bügel im Be reich des Scharnierauges eingespannt, und das hintere Ende des Bügels wurde um 6 cm aus der Horizontalen ausge lenkt und in dieser ausgelenkten Stellung bestimmte Zeit spannen gehalten. Nach bestimmten Zeitspannen wurde der Bügel zurückfedern gelassen. Es zeigte sich, daß im Be reich des Scharniers bei Brillenbügeln aus Polyestercarbo naten keine Riße beobachtet wurden. Hingegen neigten Bril lenbügel aus anderen Werkstoffen, wie aus Polyäthersulfon und Polycarbonaten im Bereich des Scharnierauges manchmal zur Rißbildung.

Claims

1. Brillengestell und Teile davon aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein aromatisches Poly estercarbonat ist.

2. Brillengestell und Teile davon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyestercarbonat eine relative Lösungsviskosität (gemessen in einer 0,5-gew.-%igen Lösung in Dichlormethan bei 25°C) von 1,10 bis 2,0, vorzugsweise 1,2 bis 1,5 besitzt.

3. Brillengestell und Teile davon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyestercarbonat eine Kerb schlagzähigkeit a_k von mindestens 22 kJ/m² insbesondere mindestens 25 kJ/m² (gemessen nach ISO 179 bzw. DIN 53453 bei 23°C) hat.

4. Brillengestell und Teile davon nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis von Ester- zu Carbonatgruppen bei 20:1 bis 1:20, vorzugsweise bei 10:1 bis 1:10 liegt.

5. Brillengestell und Teile davon nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Poly estercarbonat durch Reaktion aromatischer Diole, aromati scher zweibasiger Carbonsäuren bzw. Derivaten davon, Phosgen, Katalysatoren, ggf. Kettenabbrechern und ggf. Verzweigungs mitteln durch ein Zweiphasengrenzflächenverfahren erhalten worden ist.

6. Brillengestell und Teile davon nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß das Polyestercarbonat erhalten worden ist indem man lösungsmittelhaltige Mischungen aromatischer Polyester und aromatischer Polycarbonate unter Eindampfen und Abzug des Lösungsmittels durch Temperaturerhöhung von 150° bis 420°C unter Einwirkung von Scherkräften erhitzt, bis das Reaktions produkt nur noch eine Glasübergangstemperatur aufweist.

7. Brillengestell und Teile davon nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyestercarbonat bei Temperaturen von 300° bis 380°C spritzgeformt worden ist.

8. Brillengestell und Teile davon nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyestercarbonat nicht verstärkt ist.

9. Brillengestell und Teile davon nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyestercarbonat mit Glas-, Aramid- oder Kohlenstoffasern verstärkt ist.

10. Brillengestell und Teile davon nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyestercarbonat Metallpulver, optische Aufheller und/oder Farbpigmente enthält.

11. Brillengestell und Teile davon nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Polyestercarbonats eingefärbt oder metallisiert oder durch Wirbelsintern beschichtet ist.

12. Brillengestell und Teile davon nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell und dessen Teile keine stützenden Metalleinlagen enthält bzw. enthalten.

13. Verwendung von aromatischem Polyestercarbonat nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von Brillengestellen und Teilen davon, insbesondere Bügel, Bac ken und Brücken.