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Verfahren zur Herstellung von Skalen, Muster od. dgl. in Glas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Skalen, Mustern od. dgl. in Glas für beliebige Zwecke, insbesondere für die Verwendung bei optischen Instrumenten.
Das vorstehend genannte Verfahren gliedert sich in drei Verfahrensschritte :
1. Zuerst wird das gewünschte Muster in Metall oder einer Metallverbindung auf der Glasoberfläche erzeugt, z. B. vermittels photographischer Gravurtechnik, durch Einritzen durch einen Film aus Metall oder einer Metallverbindung hindurch, der auf der Glasoberfläche aufgebracht ist, oder durch Aufdampfen.
2. Von diesem Muster wird sodann im Inneren des Glases ein latentes Bild dadurch gebildet, dass man das Glas mit dem auf seiner Oberfläche befindlichen Muster in einer sauren oxydierenden Atmosphäre erhitzt oder einem elektrischen Potential aussetzt.
3. Das Glas mit dem im Inneren gebildeten latenten Bild wird dann in einer reduzierenden Atmosphäre, z. B. einer Wasserstoff- oder Kohlengasatmosphäre, erhitzt oder einem Elektronenbombardement ausgesetzt, wodurch das latente Bild im Glas entwickelt wird.
Die bisher bekannten Verfahren, die dem vorgenannten Verfahren in einigen Verfahrensstufen in geringem Masse ähneln, konnten keine befriedigenden Resultate erzielen, und es besteht die vorliegende Erfindung in Verbesserungen und in'der Entwicklung neuer, verbesserter Methoden.
Erfindungsgemäss wird die den ersten Verfahrensschritt bildende Herstellung des Bildes auf der Oberfläche des Glases in der Weise vorgenommen, dass die Skala, das Muster od. dgl. direkt auf die Glasoberfläche in Form eines ununterbrochenen Filmes eines Metalles oder einer Metallverbindung ohne Verwendung eines Bindemittels aufgebracht wird. Dies steht im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren, nach denen Metallpulver mit einem Klebemittel angerührt und hierauf auf das Glas aufgestrichen wurden und bei denen das Bindemittel die Metallteilchen vom Glas und voneinander trennt, was In verschiedener Hinsicht nachteilig ist und insbesondere die Bildung eines feinen Musters von guter Qualität verhindert hat.
Die erfindungsgemässe n Verbesserungen im zweiten Schritt im Verfahren, wie es vorstehend in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, besteht erstens in der Verwendung von Schwefeltrioxyd, welches die saure Atmosphäre erzeugt, die die Oxydation in an sich bekannter Weise bewirkt, oder zweitens in der Verwendung eines elektrischen Potentials, das die Oxydation bewerkstelligt.
Für den dritten Verfahrensschritt werden als besonders vorteilhaft erkannte Angaben hinsichtlich der angewandten Temperatur und der Dauer ihrer Anwendung gegeben und es hat sich ferner ein Elektronenbombardement zur Entwicklung des latenten Bildes im Glas als nützlich erwiesen.
Gatter (Netze) und andere Skalen und Muster, die nach diesen erfindungsgemässen Verfahren hergestellt sind, sind dauerhaft, da sie gegen Abschaben ebenso wie gegen Feuchtigkeit, Chemikalien, Dampf oder korrodierende Mittel oder Pilze geschützt sind. Sie müssen nicht mit einer eigenen Schutzschicht überzogen werden. Da das das Muster bildende Material ein integrierender Bestandteil des Glases ist, tritt die Frage der Adhäsion des Musters auf dem Glase nicht auf und es wird das Muster nur dann beschädigt, wenn das Glas selbst beschädigt wird. Es hat sich z. B. gezeigt, dass, wenn das Muster mit Silber, einem Metall, das gewöhnlich rasch durch konzentrierte Salpetersäure angegriffen wird, geformt
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ist, es trotz langem Eintauchen in konzentrierte Salpetersäure nicht angegriffen wird.
Diese Skalen und Muster können in verschiedenen Farben hergestellt sein, sind gefällig im Aussehen und zeigen keinen der Nachteile anderer Typen von Skalen und Mustern. Sie sind auch mit günstigem Erfolg aus verschiedenen Glasarten hergestellt worden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass man keine grosse Sorgfalt aufwenden muss, um die Verbreitung von Schäden, die in den das Muster umgebenden Flächen entstehen, zu verhindern, wie dies bei den meisten bestehenden Verfahren der Fall ist. Die Erfindung ermöglicht, das Gatter (Netz) u. dgl. wirtschaftlicher als bisher und im Rahmen einer Massenerzeugung herzustellen. Wird ein Netzmuster aus Silber hergestellt, so wurde gefunden, dass ein einziger ununterbrochener Überzug von Silber, nach dem "Brashear"-Verfahren unmittelbar auf die Glasoberfläche aufgebracht, zufriedenstellende Ergebnisse für die meisten Zwecke ergibt.
Unter diesen Umständen beträgt die Dicke der Silberauflage ungefähr 0, 1/1, Die Dicke der Auflage des Metalls oder der Metallverbindung kann den Erfordernissen entsprechend variiert werden.
Um eine für den ersten Schritt des Verfahrens günstige Atmosphäre bei Benützung des erstbeschriebenen Verfahrens zu schaffen, wird zweckmässig Schwefeldioxyd verwendet, das aus einem Zylinder in emen Luftstrom eingeführt wird (ungefähr 2% genügen). Nach Mischen und Trocknen werden die Gase durch platinierten Quarz geleitet, der auf einer Temperatur von 400 bis 5000 C gehalten wird, bevor sie in den Ofen gelangen, in dem der zweite Verfahrensschritt stattfindet. Der Ofen besteht aus einem elektrisch geheizten Silikarohr und der Katalysator befindet sich zweckmässig in einem zweiten Rohr innerhalb des Ofens.
Im folgenden werden an Hand von neun Beispielen die erfindungsgemässen Verfahren näher erläutert :
Beispiel I : Zwecks Herstellung von Gattern nach einer Variante des Verfahrens werden Silbermuster unter Benützung eines Abdeckmittel und Ferrinitrat auf ebenem Glas aufgebracht. Das Glas mit dem Silber darauf wird sodann in einem Luftstrom auf 450 C erhitzt. Während dieses Verfahrensschrittes wird Schwefeldioxyd zum Katalysatorrohr durch 10 Minuten zugeführt. die Temperatur wird bei 4500 C gehalten.
Der Schwefeldioxydstrom wird dann abgedreht und nach ungefähr einer Minute wird das Glas aus dem Ofen gezogen, durch Abwischen gereinigt und in Wasserstoff durch 25 Minuten bei 4000 C reduziert.
Dieser Vorgang ist zweckmässig für ziemlich grobe Muster und kann, falls gewünscht, durch entsprechende Erhöhung der Reduktionstemperatur abgekürzt werden.
Bei Verringerung der Zeit für den ersten Verfahrensschritt auf 30 Sekunden können Muster mit feinen Linien hergestellt werden, bessere Resultate werden aber durch das im nächsten Beispiel beschriebene Verfahren erzielt.
Beispiel II : Glas, überzogen mit einem Silbermuster wie im Beispiel I, wird in einer Schwefeltrioxyd enthaltenden Atmosphäre durch einen Zeitraum von 20 Minuten bei einer Temperatur von 3000C erhitzt.
Am Ende dieses Zeitraumes verbleibt kein Silber auf dem Glas.
Das Glas wird reingewischt und dann in einer Wasserstoffatmosphäre bei 4000 C durch 25 Minuten
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Anzahl von Silbermustem der gleichen Vorbehandlung unterzogen und dann bei verschiedenen Temperaturen von 150 bis 4700 C reduziert. Es wurde gefunden, dass bei Temperaturen von 4500 C oder darüber die Reduktion innerhalb zweier Minuten oder sogar weniger erfolgt ; für feine Muster wurden jedoch bessere Resultate erzielt, wenn man bei 4000 C durch längere Zeiträume, zwischen 15 und 20 Minuten, erhitzt. Bei noch tieferen Temperaturen ist die für die Reduktion benötigte Zeit länger und ist nicht immer von einer zufriedenstellenden Anhäufung reduzierter Metallatome begleitet.
Beispiel IV : Als Illustration für den Gebrauch einer Metallverbindung für die Herstellung der Endmuster wurde ein Muster im Glas durch Verdampfen von Silberchlorid im Vakuum hergestellt. Das in der ersten Stufe durch 5 Minuten bei 450 C und durch 25 Minuten in der zweiten Stufe angewendete Verfahren ergab ein dauerhaftes Muster im Glas. Ein so hergestelltes Muster bestand aus feinen klaren Linien auf einem grünen transparenten Untergrund.
Beispiel V : Als Beispiel für die Verwendung von Kupfer wurde ein Muster aus Kupfer auf Crystalexglas gebildet und die Verwendung des Verfahrens nach Beispiel IV ergab ein dunkles, kupferrotes Muster innerhalb des Glases.
Beispiel VI : Zur Illustrierung der verschiedenen Arten von Linien, die nach vorliegendem Ver-
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fahren gebildet werden können, wurden einige Muster von Silber auf bariurnhaltigem Flintglas aufgebracht und nach Beispiel IV behandelt.
Die Linien, die das Endmuster bildeten, waren sehr gefällig im Aussehen, sie bestanden aus einem mittleren transparenten Teil, der sehr hellgelb war, umgeben von einem sehr dunklen scharf begrenzten Rand.
Be is pie 1 VII : Bei einem weiteren Beispiel der Anwendung des Verfahrens auf verschiedene Glassorten wurden Muster aus Kupfer und Silber durch Aufdampfen auf Borsilicat-Kronglas, Barium-Flintglas und dichtem Blei-Flintglas erzeugt. Bei einem andern Versuch wurde ein Muster erzeugt durch Ätzen eines Silberfilmes, der auf"Pyrex-Glas"aufgebracht war.
In allen Fällen entstanden dauerhafte Muster innerhalb des Glases ; die Muster waren von verschiedener Farbe, einschliesslich tiefes Braun, helles Gelb-Braun, graues Grün und helles Kupferrot.
Beispiel VIII : Als Beispiel der Anwendung des Verfahrens für andere Zwecke als zur Herstellung von Gattern und Netzen wurden Gradeinteilungen in Silber auf Thermometerrohren aus Bleiglas oder Borsilicatglas hergestellt.
Bei Weiterbehandlung der Gläser nach Beispiel IVwurden dichte Gradeinteilungen auf Thermometerrohren ohne sichtbaren Effekt am Glaskörper erzielt. Die Gradeinteilungen waren unverändert nach Kochen in 14%iger kaustischer Pottasche oder konzentrierter Salzsäure und Belassung in dieser Lösung durch mehrere Wochen.
Beispiel IX : Eine Glasplatte, die auf jeder Seite ein Muster aus Silber hatte und auf einer Temperatur von ungefähr 4500 C gehalten'wurde, wurde durch 5 Minuten einem Potential von 50 V Wechselstrom ausgesetzt, Silber, das auf der Oberfläche des Glases verblieben war, wurde sodann durch Eintauchen in Salpetersäure entfernt.
Die Glasscheibe, die das latente Bild aufwies, wurde sodann in Wasserstoffgas reduziert, wobei sichtbare Bilder des ursprünglichen Musters im Inneren des Glases gebildet wurden.
An Stelle ein elektrisches Potential anzulegen, kann die Entwicklung der Skala, des Musters od. dgl. in den sichtbaren Zustand dadurch erreicht werden, dass man das Glas einem Elektronenbombardement aussetzt.
Dieses Elektronenbombardement wird vorteilhaft durch ungefähr 15 Minuten bei einer Temperatur von etwa 5000 C bewerkstelligt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Skalen, Muster od. dgl. in Glas, bei dem auf der GlÅasoberfläche die Skalen, Muster od. dgl. aus Metall oder Metallverbindung hergestellt werden und durch eine darauffolgende Behandlung ein metallisches Bild innerhalb des Glases gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Skala, das Muster od. dgl. direkt auf der Glasoberfläche in Form eines ununterbrochenen Filmes eines Metalles oder einer Metallverbindung ohne Verwendung eines Bindemittels aufgebracht wird.