DE3620989A1 - Optical absorption filter - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein optisches Absorptionsfilter, das Strahlung im Wellenlängenband von 280 bis 320 nm absorbiert. In dieses Gebiet gehören optische Bandpassfilter oder Bandsperr filter. Diese können entweder vom Interferenztyp oder vom Ab sorptionstyp sein. Optisches Absorptionsfilter haben gegenüber Interferenzfiltern im allgemeinen den Vorteil, daß deren Ab sorptions- oder Passband über die Wellenlängenskala auch dann nicht hinaus tritt, wenn der Lichteinfall schräg ist, das heißt nicht senkrecht auf die Filterfläche.The invention relates to an optical absorption filter, the Radiation in the wavelength band from 280 to 320 nm absorbed. Optical bandpass filters or bandstop belong to this area filter. These can either be of the interference type or from the Ab be sorption type. Optical absorption filters have opposite Interference filters generally have the advantage that their Ab sorption or pass band over the wavelength scale even then does not step out when the incidence of light is oblique, that is not perpendicular to the filter surface.
Eine in der Regel sehr wichtige Eigenschaft beim Absorptions filter besteht in dem Verhältnis zwischen der Transmission des Filters in dessen Passband und der Transmission des Filters in seinem Sperrband. Dieses Verhältnis muß so groß wie möglich sein, damit keine "falsche" Strahlungsart hindurchtritt. Im folgenden soll dieses Verhältnis das PS-Verhältnis (Pass-Sperr-Verhältnis = Durchlaß-Sperr-Verhältnis) genannt werden. Ein gutes Absorp tionsfilter kann ein PS-Verhältnis von mehr als zehntausend haben.A generally very important property in absorption filter is the ratio between the transmission of the Filters in its passband and the transmission of the filter in his barrier tape. This ratio must be as large as possible so that no "wrong" type of radiation passes through. Hereinafter is this ratio the PS ratio (pass-lock ratio = Pass-blocking ratio). A good absorb tion filter can have a horsepower ratio of more than ten thousand to have.
Eine weitere Eigenschaft des Filters ist dessen geometrische Abmessung, dessen Umweltverträglichkeit, dessen Preis sowie dessen Kompaktheit im Aufbau. Ein weiterer Vorteil kann darin liegen, daß das Filter nur aus einer einzigen absorbieren den Komponente bestehen muß. Another property of the filter is its geometric Dimension, its environmental compatibility, its price as well as its compactness in construction. Another advantage can be are that the filter absorb only one the component must exist.
Im sichtbaren Wellenlängenband befindet sich heute eine Vielzahl von Absorptionsfiltern auf dem Markt. Im Infrarotbereich gibt es nicht ganz so viel, und im ultravioletten Band noch weniger. Speziell im Gebiet von 220 bis 350 Nanometer gibt es so gut wie keine kommerziell verwertbaren Filter auf dem Markt.There is a large number in the visible wavelength band today of absorption filters on the market. In the infrared range it’s not quite as much, and even less in the ultraviolet band. Especially in the area of 220 to 350 nanometers there are almost no commercially available filters on the market.
Um zum Beispiel die Quecksilberlinie mit der Wellenlänge 245 nm isolieren zu können, bedarf es eines Filters, der in diesem Be reich eine Transmission oder Durchlässigkeit hat, der jedoch die Strahlung größerer oder geringerer Wellenlänge absperrt. Ein besonderes Problem besteht darin, die Strahlung mit größerer Wellenlänge, beispielsweise von 280 nm ab aufwärts zu absorbie ren.For example, the mercury line with a wavelength of 245 nm To be able to isolate, a filter is required, which in this case rich has transmission or permeability, however blocks the radiation of longer or shorter wavelengths. A particular problem is the radiation with larger Wavelength, for example from 280 nm upwards to absorb ren.
Auch in anderem Zusammenhang ist es vorteilhaft, ein Material zu finden, das im Wellenlängenbereich von 280 bis 320 nm erheb lich absorbiert. Dies gilt beispielsweise für Filter für die Fluoreszenzmessung und für sogenannte Sonnenschutzmittel, in welchem letzteren Falle man Filter für die Absorption der für die Haut am gefährlichsten Sonnenstrahlen benötigt, das heißt mit einer Wellenlänge von weniger als 320 nm.It is also advantageous in another context to use a material to be found in the wavelength range from 280 to 320 nm Lich absorbed. This applies, for example, to filters for the Fluorescence measurement and for so-called sunscreens, in which latter case one uses filters for the absorption of the for the skin most need sun rays, that is with a wavelength of less than 320 nm.
Für die Anwendung bei einem Sonnenschutzpräparat gilt, daß die ultraviolette Sonnenstrahlung, die die Erdoberfläche bei Tages anbruch erreicht, in den UVA-Typus (320-400 nm) und den UVB- Typus (290-320 nm) unterteilt wird. Strahlung mit kürzerer Wellenlänge (UVC-Typus) wird vollständig durch den Ozongehalt der Atmosphäre abgesperrt und gelangt nicht zur Erdoberfläche.For use with a sunscreen preparation, the ultraviolet solar radiation that hits the earth's surface during the day dawn reached, in the UVA type (320-400 nm) and the UVB Type (290-320 nm) is divided. Radiation with shorter Wavelength (UVC type) is completely due to the ozone content blocked off from the atmosphere and does not reach the earth's surface.
In früheren Jahren war man stets darauf bedacht, die Gefahr des Entstehens von Hautkrebs zu vermeiden, der dann auftreten kann, wenn die Haut übermäßiger Sonnenbestrahlung ausgesetzt wird. Die für die Haut gefährlichste Strahlung ist die kurzwellige, das heißt die UVB-Strahlung, da diese dem DNA der Hautzellen schaden kann, was allmählich zur Entstehung von Krebs führen kann. Die Braunfärbung, die auf den Sonnenbrand folgt und die auf der Bildung von Melanin in der Haut beruht, entsteht eben falls, wenn die Haut lediglich den weniger gefährlichen UVA- Strahlen ausgesetzt wird.In previous years one was always careful to avoid the danger of To avoid developing skin cancer, which can then occur when the skin is exposed to excessive sunlight. The most dangerous radiation for the skin is the short-wave, that is the UVB radiation, since this is the DNA of the skin cells can harm, which can gradually lead to the development of cancer can. The brown color that follows the sunburn and the is based on the formation of melanin in the skin if, if the skin only contains the less dangerous UVA Exposed to radiation.
Aus diesem Grund versucht man, ein neuartiges Sonnenschutzmittel zu schaffen, das die UVB-Strahlen in einem höheren Maße als seit her absorbiert. Dies erreicht man in der Regel dadurch, daß man auf zweckmäßige Weise mehrere chemische Substanzen miteinander vermischt, die eine starke Absorption aufweisen, und zwar vor allem jener Strahlung mit einer Wellenlänge im Intervall von 290 bis 310 Nanometer.For this reason, people are trying to use a new type of sunscreen to create the UVB rays to a greater extent than since absorbed here. This is usually achieved by: expediently several chemical substances together mixed, which have a strong absorption, namely before all that radiation with a wavelength in the interval of 290 to 310 nanometers.
Ein Maß für die Wirksamkeit von Sonnenschutzpräparaten besteht in dem sogenannten Sonnenschutzfaktor. Diese Zahl, die in der Regel zwischen 2 und 30 liegt, gibt an, eine um wieviel mal längere Zeitspanne man in der Sonne mit aufgebrachtem Sonnen schutzpräparat zubringen kann, bis eine bestimmte Hautrötung entsteht, im Verhältnis zu jenem Zustand, daß keinerlei Schutz creme oder -präparat angewandt wird.There is a measure of the effectiveness of sun protection products in the so-called sun protection factor. This number, which in the Rule between 2 and 30 indicates one by how many times longer periods of time in the sun with angry sun protective preparation can bring up to a certain reddening of the skin arises, in relation to that state, that no protection cream or preparation is applied.
Eines der bei den heutzutage vorliegenden Präparaten auftreten den Probleme besteht darin, daß die für die Absorption von UVB- Strahlen aktiven Substanzen verhältnismäßig komplexe chemische Stoffe sind, die völlig neu sind. Es gibt zwar meist Allergie tests oder Toxizitätstests; dennoch ist es auch möglich, daß diese Substanzen auf lange Sicht bei Kontakt mit der Haut un zuträglich sind. Dies kann insbesondere bei überdurchschnittlich empfindlicher Haut der Fall sein.One of the ones that occur with the preparations available today The problem is that the UVB absorption Radiation active substances are relatively complex chemical Are substances that are completely new. There is usually an allergy tests or toxicity tests; nevertheless it is also possible that these substances in the long run when in contact with the skin are beneficial. This can be especially true when above average sensitive skin.
Ein wichtiger Faktor ist derjenige, daß die Anzahl der bei einem solchen Präparat beteiligten Komponenten so gering wie möglich ist. Der Grund hierfür liegt vor allem darin, daß die beteilig ten Stoffe bei Einwirkung von Wärme und Strahlung miteinander reagieren können. Die Anzahl der sodann möglichen Reaktionen ist abhängig von der Anzahl der beteiligten Komponenten entspre chend dem Verhältnis S=2n-1. Gehen zum Beispiel drei verschie dene Stoffe ein, so können sodann im Grunde sieben verschiedene Reaktionen stattfinden und eine gleichgroße Anzahl neuer Stoffe bilden. Dies gilt natürlich vor allem dann, wenn das Präparat der Bestrahlung ausgesetzt wird, insbesondere energiereicher UV-Bestrahlung. Wenn somit der ursprüngliche Stoff geprüft und gemäß dieser Prüfung als ungefährlich erkannt wurde, so kann sich dennoch das neu entstehende Reaktionsprodukt als weniger gut erweisen.An important factor is that the number of components involved in such a preparation is as small as possible. The main reason for this is that the substances involved can react with each other when exposed to heat and radiation. The number of possible reactions depends on the number of components involved and the ratio S = 2 n -1. For example, if three different substances are involved, then basically seven different reactions can take place and form an equal number of new substances. Of course, this is especially true when the preparation is exposed to radiation, in particular high-energy UV radiation. If the original substance has thus been tested and, according to this test, identified as harmless, the newly formed reaction product can nevertheless prove to be less good.
Bei typischen Sonnenschutzpräparaten liegen fünf bis zehn un gleiche Stoffe vor, die somit 30 bis 1000 denkbare verschiedene chemische Reaktionen miteinander ausführen können. Ein Sonnen schutzmittel, das so wenig Komponenten wie möglich enthält, ist deshalb erstrebenswert. Am besten sind die beteiligten Kompo nenten deshalb einfach und möglichst natürlich, das heißt solcher Art, die die Haut selbst enthält oder die als gewebefreundlich bekannt sind.In typical sun protection products there are five to ten un same substances, which are 30 to 1000 different conceivable can perform chemical reactions with each other. A sun protectant that contains as few components as possible therefore desirable. The compos involved are the best therefore simple and as natural as possible, that is, such Type that contains the skin itself or that is tissue-friendly are known.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein optisches Filter vom Absorptionstyp zu schaffen, das eine starke optische Absorption im Bereich von 280 bis 310 Nanometer hat und das so gar in einer dünnen Schicht von zehn bis einhundert µm eine starke Absorption im genannten Band aufweist. Die absorbierende Substanz braucht nicht wasserlöslich zu sein und kann deshalb völlig ungiftig sein.The invention is therefore based on the object of an optical To create absorption type filters that have a strong optical Has absorption in the range of 280 to 310 nanometers and so even in a thin layer of ten to one hundred µm has strong absorption in the band mentioned. The absorbent Substance does not need to be water-soluble and can therefore be completely non-toxic.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung mittels der kennzeich nenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Hierbei geht man davon aus, daß das optische Absorptionsfilter die Strahlung vor allem im Bereich von 280 bis 320 Nanometer absorbiert und in diesem Band nur ein strahlungsabsorbierendes Medium aufweist, zusammen mit einer oder zwei konsistenzbewirkenden Trägersub stanzen. Gemäß der Erfindung geht dieses strahlungsabsorbierende Medium von Alphatokopherol aus, vorzugsweise von DL-Alphatoko pherol; die Trägersubstanz besteht aus irgendeinem Öl oder einem Alkohol. Die Trägersubstanz erfüllt demgemäß unter anderem die Funktion, daß das Tokopherol nicht erstarrt und somit nicht kristallisiert. Bei der Anwendung in der Sonne ergibt dies eine gute Konsistenz des Sonnenschutzmittels und macht dies leicht flüssig und streichfähig auf der Haut.This object is characterized by the invention resolved characteristics of the main claim. Here you go assume that the optical absorption filter pre radiation absorbed and in all in the range of 280 to 320 nanometers this band has only one radiation absorbing medium, together with one or two consistency-promoting carrier sub punch. According to the invention, this is radiation-absorbing Medium from Alphatocopherol, preferably from DL-Alphatoko pherol; the vehicle consists of any oil or one Alcohol. Accordingly, the carrier substance fulfills, among other things, that Function that the tocopherol does not solidify and therefore not crystallized. When used in the sun this results in a good consistency of the sunscreen and makes this easy liquid and spreadable on the skin.
Gemäß der Erfindung kann die Trägersubstanz beispielsweise von einem Erdnußöl ausgehen, das stabil ist und gute optische oder physiologische Eigenschaften hat. Alternativ läßt sich Äthylal kohol anwenden. ln diesem Falle verdunstet die Trägersubstanz bei der Anwendung im Sonnenschutzmittel sehr schnell und das reine Alphatokopherol bleibt auf der Haut zurück, was ein ab solutes Minimum möglicher sekundärer chemischer Reaktionen zu folge hat und damit ein äußerst geringes Risiko zum Bilden eines neuen unbekannten Stoffes. Außerdem ist das Erdnußöl äußerst stabil und reagiert kaum mit irgendeiner Substanz bei so nied rigen wie den hier vorkommenden Temperaturen.According to the invention, the carrier substance can be, for example, from a peanut oil that is stable and good optical or has physiological properties. Alternatively, ethylal use alcohol. In this case, the carrier evaporates when used in sunscreen very quickly and that pure alpha tocopherol remains on the skin, which a absolute minimum of possible secondary chemical reactions consequence and thus an extremely low risk of forming one new unknown substance. In addition, the peanut oil is extreme stable and hardly reacts with any substance at so low like the temperatures that occur here.
Die Menge an Alphatokopherol braucht 5% nicht zu überschreiten, um die angestrebten Filtereigenschaften zu erhalten. Vorzugswei se beträgt die Konzentration an Alphatokopherol zwischen 10% und 70%. Das Alphatokopherol ist leicht löslich sowohl in Öl als auch in Alkohol, nicht jedoch in Wasser. Dies hat zur Folge, daß das Filter, das in der Sonne angewandt wird, beim Baden oder Duschen nicht verschwindet, oder wenn der Anwender ins Schwitzen kommt, weshalb es über einen längeren Zeitraum hinweg wirksam bleibt und deshalb ausgiebig und kostengünstig ist. Wird das Filter als optische Komponente angewandt, so ist dies vorteil haft, daß man es als dünne Schicht zwischen zwei optischen planen Scheiben einbringt. Diese Scheiben können aus Quarz bestehen, das eine gute UV-Durchlässigkeit hat, wobei das Passband des Filters ausgenutzt wird (siehe Fig. 1). Die Scheiben können außerdem selbst vom optischen Absorptionsfilter-Typus sein und beispielsweise aus Farbfiltern in einem Quarzträger oder einem monokristallinen Material bestehen wie Nickel- oder Kobaltsulfat. Durch eine solche Kombination läßt sich ein kombiniertes opti sches Absorptionsfilter mit breiterem Sperrband erhalten. Das Filter kann eventuell auch durch eine Interferenzschicht zum selben Zwecke ergänzt werden.The amount of alpha tocopherol need not exceed 5% in order to maintain the desired filter properties. The preferred concentration of alphatocopherol is between 10% and 70%. Alphatocopherol is easily soluble in both oil and alcohol, but not in water. As a result, the filter used in the sun does not disappear when bathing or showering or when the user sweats, which is why it remains effective over a long period of time and is therefore extensive and inexpensive. If the filter is used as an optical component, this is advantageous in that it is introduced as a thin layer between two optical flat disks. These discs can be made of quartz, which has good UV transmission, using the passband of the filter (see Fig. 1). The disks can also themselves be of the optical absorption filter type and, for example, consist of color filters in a quartz carrier or a monocrystalline material such as nickel or cobalt sulfate. With such a combination, a combined optical absorption filter with a wider stop band can be obtained. The filter can possibly also be supplemented by an interference layer for the same purpose.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:The invention is explained in more detail with reference to the drawing. In this the following is shown in detail:
Fig. 1 veranschaulicht die Durchlässigkeitseigenschaften einer dünnen Schicht Alphatokopherol; Figure 1 illustrates the permeability properties of a thin layer of alpha tocopherol;
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung ein komplettes Filter in Gestalt einer optischen Komponente; Fig. 2 shows a schematic representation of a complete filter in the form of an optical component;
Fig. 3 veranschaulicht schließlich das Filter als Sonnenschutz filter. Fig. 3 finally illustrates the filter as a sun protection filter.
In Fig. 1 ist die Absorption bei 10 µm (Kurve A) und 100 µm (Kurve B) starker Schicht aus reinem DL-Alphatokopherol darge stellt, und zwar als Funktion der Wellenlänge. Wie man sieht, ist die Skala eine Lineare und die Absorption ist außerordent lich groß im Bereich von 290 bis 310 nm.In Fig. 1, the absorption at 10 microns (curve A ) and 100 microns (curve B ) thick layer of pure DL-Alphatocopherol is Darge, as a function of wavelength. As you can see, the scale is linear and the absorption is extraordinarily large in the range from 290 to 310 nm.
Fig. 2 zeigt ein komplettes optisches Filter gemäß der Erfindung. Das Alphatokopherol ist in einer dünnen Schicht 1 zwischen zwei Scheiben 2, 3 eingebracht. Diese Scheiben sind zum Beispiel in sich eigene optische Absorptionsfilter und haben dabei, insbe sondere bei einer Aufgabe von Alphatokopherol bis zu einer gleich dicken Schicht 1, auch die Aufgabe, eventuell das Sperr band des kompletten Filters zu erweitern. Es ist außerdem mög lich, die Flächen der Scheiben 2, 3, die entweder gegen die dünne Schicht 1 oder gegen die Luft gewandt sind, mit einer lnter ferenzschicht 14, 15 bzw. 4, 5 zu versehen, was ebenfalls das Sperrband des gesamten Filters erhöht. Gegebenenfalls ist es denkbar, daß die Scheiben um ihre Außenkanten mit einer zweck mäßigen Einfassung versehen sind, sodaß das Alphatokopherol in der dünnen Schicht zurückbleibt. Diese Einkapselung ist nicht dargestellt. Fig. 2 shows a complete optical filter according to the invention. The alpha tocopherol is introduced in a thin layer 1 between two disks 2 , 3 . These discs are, for example, inherent optical absorption filters and have the task, in particular in particular of a task of alphatocopherol up to a layer 1 of the same thickness, of possibly expanding the stop band of the complete filter. It is also possible to provide the surfaces of the panes 2 , 3 , which either face the thin layer 1 or the air, with an interferential layer 14, 15 or 4, 5, which also the barrier band of the entire filter elevated. If necessary, it is conceivable that the disks are provided with a suitable border around their outer edges, so that the alpha tocopherol remains in the thin layer. This encapsulation is not shown.
Damit das Filter auch bei niedrigeren Temperaturen seine Wirkung nicht verliert, ist das Alphatokopherol gemischt, entweder mit einem Öl oder mit einem Alkohol. Dies beeinträchtigt jedoch nicht die Absorptionseigenschaften des Alphatokopherol.So that the filter works even at lower temperatures does not lose, the alpha tocopherol is mixed, either with an oil or an alcohol. However, this does not affect the absorption properties of alphatocopherol.
In Fig. 3 ist das erfindungsgemäße optische Absorptionsfilter als Sonnenschutzmittel dargestellt. Hierbei wird Alphatokopherol mit seiner Trägersubstanz auf einer Haut 7 aufgetragen, wobei eine dünne Schicht 6 auf der Haut gebildet wird. Ist die Träger substanz Äthylalkohol, so verdunstet dieser innerhalb einiger weniger Minuten, worauf eine gleichmäßige und stabile Schicht aus Alphatokopherol zurückbleibt. Besteht die Trägersubstanz aus einem oder gegebenenfalls zwei Ölen, so bleibt diese zusammen mit dem Alphatokopherol zurück.In Fig. 3, the optical absorption filter according to the invention is shown as a sunscreen. Here, alpha-tocopherol with its carrier substance is applied to a skin 7 , a thin layer 6 being formed on the skin. If the carrier substance is ethyl alcohol, it evaporates within a few minutes, leaving an even and stable layer of alpha-tocopherol. If the carrier substance consists of one or possibly two oils, this remains together with the alpha tocopherol.
Die Trägersubstanz erbringt keine optischen Filtereigenschaften, das heißt bezüglich dessen Absorptionsvermögens bezüglich der UVB-Strahlung. Die Sonnenschutzeigenschaften des Filters gemäß der Erfindung wurden klinisch erprobt und haben sich als tadel los erwiesen. Alphatokopherol, auch als Vitamin E bekannt, ist ebenfalls dafür bekannt, daß es Lipide auf der Haut aufbaut; es hat sich bei der Behandlung von Brandschäden als gut erwiesen. Es sind keine nachteiligen Wirkungen bekannt geworden, nicht einmal beim Verzehr großer Mengen. Durch das Anwenden einer Trä gersubstanz, die entweder schnell verdunstet oder in Form eines stabilen Öls wie Erdnußöl vorliegt, werden sämtliche Formen sekundärer chemischer Reaktionen minimiert.The carrier substance has no optical filter properties, that is, in terms of its absorbency, in terms of UVB radiation. The sun protection properties of the filter according to The invention has been clinically tested and has been blamed proven. Alphatocopherol, also known as Vitamin E, is also known to build lipids on the skin; it has proven to be good in treating fire damage. No adverse effects have come to light, either once when consuming large amounts. By applying a tear substance that either evaporates quickly or in the form of a Stable oil like peanut oil is present in all forms minimized secondary chemical reactions.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß man bei der Anwendung im Sonnenschutzmittel geringe Mengen irgendeines ätherischen Öls zusetzt, um dem Mittel einen für das Produkt typischen Geruch zu verleihen.It is within the scope of the invention that when used in Sunscreen small amounts of any essential oil adds a smell typical of the product to the product to rent.
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1986
- 1986-06-23 DE DE19863620989 patent/DE3620989A1/en not_active Withdrawn
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