AT214674B - Oberflächenmäßig gefärbtes Glas und Verfahren zur Herstellung eines solchen - Google Patents

Description

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    Oberflächenmässig   gefärbtes Glas und Verfahren zur Herstellung eines solchen 
Die Erfindung betrifft ein mit einer Farbschicht versehenes Glas, wie es insbesondere als Sonnenschutz-Brillenglas Verwendung findet. 



   Neben den in der Masse gefärbten Gläsern und den mit einem farbigen Überfangglas verschmolzenen Gläsern sind solche bekannt, bei denen die Filterwirkung ganz oder überwiegend durch dünne metallische oder dielektrische Schichten gebildet werden, welche auf die Glasoberfläche aufgetragen sind. Bei diesen Schichten, die vorzugsweise eine Dicke unterhalb der Grösse einer Wellenlänge aus dem mittleren Teil des sichtbaren Spektrums haben und meistens aus zwei oder mehr Einzelschichten zusammengesetzt sind, beruht die Filterwirkung im wesentlichen auf Interferenzerscheinungen, zu denen häufig eine Eigenabsorption der Schichtmaterialien hinzutritt.

   Auf den Interferenzerscheinungen beruht der Umstand, dass derartige Gläser meist sehr lebhaft gefärbte Reflexe zeigen, und dass geringfügige Änderungen der Schichtdicke, wie sie schon durch Fingerabdrücke und ähnliche Verunreinigungen erzeugt werden, wiederum durch lebhafte Änderungen der reflektierten Farbe auffallen. Diese sehr störenden Effekte zu beseitigen, ist Aufgabe der Erfindung. 



   Die mit der Erfindung angestrebte Wirkung wäre theoretisch mit einem einheitlichen Farbstoff erzielbar, dessen Material selbst mindestens annähernd den gleichen Brechungsindex wie der Schichtträger besitzt. Einheitliche Stoffe in diesem Sinne sind beispielsweise Farblack, deren Lösungsmittel in erstarrtem Zustand etwa den gleichen Brechungsindex wie das Glas aufweisen. Solche Lackaufträge sind jedoch nicht brauchbar, weil sie weder die hinreichende Transparenz noch eine genügende Widerstandsfähigkeit gegen Witterungseinflüsse und mechanische Beschädigungen besitzen. Das gleiche gilt für bekannte Suspensionen anorganischer oder organischer Sole in Kanadabalsam oder flüssigen Kunstharzen, die zu festen Körpern erstarren. 



   Die eingangs erwähnten Interferenzfilter mit zusätzlicher Eigenabsorption bestehen aus intensiv gefärbten Metallverbindungen insbesondere Metalloxyden. Diese besitzen zwar die erforderliche Transparenz und Widerstandsfähigkeit, der ihnen eigene hohe effektive Brechungskoeffizient bringt jedoch die bei Brillengläsern als unschön empfundene, starke farbige Reflexion mit sich. Man war daher gezwungen, solche Interferenzfilter zusätzlich mit einer Reflexminderung dienenden Schichten anorganischer Verbindungen, insbesondere Fluoriden, zu beschichten, welche ein den üblichen optischen Gläsern ähnliches Brechvermögen besitzen. Diese Stoffe sind jedoch farblos und daher zur Herstellung von Gläsern mit nennenswerter Filter- oder Lichtschutzwirkung selbst nicht geeignet. 



   Ein Glas mit einer gefärbten Schicht nach der Erfindung zeichnet sich aus durch eine ein-oder beiderseitig auf die Oberfläche des Glases aufgetragenen Schicht aus einer Mischung mindestens zweier anorganischer Bestandteile von verschiedenem Brechungsvermögen, deren mindestens einer lichtabsorbierende Eigenschaften hat, und die in der Schicht so verteilt sind, dass mindestens an den Grenzflächen der Schicht gegen Glas einerseits und Luft anderseits ein effektives Brechungsvermögen herrscht, das min-' destens annähernd gleich dem des Glases ist. 



   Eine Ausführungsform eines oberflächenmässig gefärbten Glases nach der Erfindung weist eine homogene Schicht aus Bestandteilen mit verschiedenem Brechungsvermögen in einer derartigen gleichmässigen 

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 Verteilung auf, dass die effektive Brechzahl der Schicht mindestens annähernd gleich der des Glases ist. 



  Als Bestandteile kommen beispielsweise in Betracht Magnesiumfluorid, das eine geringere Brechzahl als die üblichen optischen Gläser hat, und ein geeignet gefärbtes Metall oder Metalloxyd, das, wie alle diese Stoffe, eine höhere Brechzahl als die üblichen optischen Gläser hat. Als effektive Brechzahl in diesem Zusammenhang wird die Brechzahl bezeichnet, welche mit den üblichen refraktometrischen oder reflektometrischen Methoden ermittelt wird. Da solche Schichten, um ein einwandfreies Haftvermögen zu besitzen, nur in geringer Stärke, nämlich maximal in der Grössenordnung einer oder weniger Wellenlängen, aufgetragen werden dürfen, gewinnt man mit solchen homogenen Schichten Absorptionen bis etwa   20-30%.   



   Eine andere Ausführungsform eines oberflächenmässig gefärbten Glases nach der Erfindung kann auch eine hohe Absorption aufweisen. Sie ist gekennzeichnet durch eine inhomogene Schicht aus gefärbten und farblosen Bestandteilen von verschiedenem Brechungsvermögen in einer derartigen, sich über die Schichtdicke stetig ändernden Verteilung, dass die effektive Brechzahl der Schicht an ihren Grenzflächen gegen das Glas einerseits und Luft anderseits mindestens annähernd gleich der des Glases ist und zwischen den Grenzflächen in stetiger Änderung höhere Werte annimmt. 



   Durch erhöhte Konzentration der   gefärbten höherbrechenden Bestandteile zwischen den Grenzflächen   der Schicht erhält man hohe Absorptionswerte. Die Konzentration folgt einer stetig an- und absteigenden Verteilungskurve, so dass sprunghafte Änderungen der effektiven Brechzahl in der Schicht vermieden werden. 



   Die Herstellung einer homogenen Schicht im Sinne der Erfindung kann mit Hilfe an sich bekannter Verfahren erfolgen. Es werden beispielsweise die einzelnen Bestandteile der Schicht im Hochvakuum aus getrennten Verdampfern auf das Glas niedergeschlagen, wobei das zur Erzielung der angestrebten Wirkung erforderliche Mischungsverhältnis der Bestandteile durch geeignete Steuerung der Energiezufuhr zu den Verdampfern und gegebenenfalls durch geeignete Steuerung der Restgasatmosphäre erzielt wird. 



   Zur Herstellung einer inhomogenen Schicht im Sinne der Erfindung geht man im einfachsten Falle von zwei Bestandteilen aus, deren einer eine praktisch absorptionsfreie Verbindung sein kann, die bereits selbst einen Brechungsexponenten hat, der mindestens annähernd gleich dem des Schichtträgers ist, während als zweiter Bestandteil eine höher brechende, gefärbte, vorzugsweise metallische oder oxydische Substanz gewählt wird, welche die gewünschte Absorptionswirkung liefert. Es wird nun beispielsweise so vorgegangen, dass mit dem Auftrag allein der farblosen, niedrig brechenden Substanz begonnen wird, worauf in zunächst zu- und darauf abnehmendem Masse zusätzlich die höher   breehende. gefärbte S. ubstanz   und schliesslich wieder allein die niedriger brechende Substanz aufgetragen wird.

   Eine solche inhomogene Schicht baut sich also derart auf, dass in der Dicke der Schicht die effektive Brechzahl, ausgehend von der des Glases, ein Maximum durchläuft und schliesslich wieder den Anfangswert annimmt. Dabei kann je nach dem gewünschten Grad der Absorption die Höhe oder Breite des Maximums eine geringere oder grössere sein. Auch bei dieser Methode kann man sich des Vakuum-Aufdampfverfahrens bedienen und die einzelnen Bestandteile des Schichtmaterials aus getrennten Verdampfern auftragen oder aber auch eine Mischung der Bestandteile aus einem einzelnen Verdampfer aufdampfen.

   Da die Mindesttemperaturen, bei denen die Verdampfung der verschiedenen Bestandteile einsetzt, im allgemeinen verschieden hoch sind, kann durch geeignete Steuerung der Energiezufuhr zum Verdampfen und gegebenenfalls Steuerung der Restgasatmosphäre das Mischungsverhältnis zeitlich verändert werden. 



   Für die Herstellung von Schichten nach der Erfindung eignen sich einerseits als ungefärbte   V : 3rbin-   dung Ceriumfluorid, Thoriumfluorid, Magnesiumfluorid und Siliziumdioxyd, als gefärbte Bestandteile anderseits insbesondere solche Metalle, welche keine übermässige Affinität gegenüber dem Anion des andern Bestandteiles haben, beispielsweise Nickel, Eisen, Mangan und Chrom sowie die niederen Oxyde von Niob, Tantal und Titan. 



   Farbgläser nach der Erfindung sind mit Bezug auf die Härte und Widerstandsfähigkeit ihrer Schicht den besten der bekannten beschichteten Farbgläser mindestens gleichwertig, zeichnen sich ihnen gegen- über jedoch dadurch aus, dass die Reflexerscheinungen nur denen eines in der Masse gefärbten Glases entsprechen, das bei diesen gewohnte Mass also nicht überschreiten, und dass Fingerabdrücke und ähnliche geringfügige Verunreinigungen kaum sichtbar werden. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Oberflächenmässig gefärbtes Glas, insbesondere Sonnenschutzglas, mit einer ohne Interferenzwirkung lichtschwächenden dünnen Oberflächenschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht auf <Desc/Clms Page number 3> dem farblosen Träger aus einer Mischung mindestens zweier anorganischer Bestandteile von verschiedenem Brechungsvermögen besteht, deren mindestens einer lichtabsorbierende Eigenschaften hat, und die in der Schicht so verteilt sind, dass mindestens an den Grenzflächen gegen das Glas einerseits und gegen Luft anderseits ein effektives Brechungsvermögen herrscht, das mindestens annähernd gleich dem des Glases ist.

   2. Oberflächenmässig gefärbtes Glas nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine homogene Schicht aus Bestandteilen von verschiedenem Brechungsvermögen in einer derartigen gleichmässigen Verteilung, dass die effektive Brechzahl der ganzen Schicht mindestens annähernd gleich der des Glases ist.

   3. Oberflächenmässig gefärbtes Glas nach Anspruch l. gekennzeichnet durch eine inhomogene Schicht aus Bestandteilen von verschiedenem Brechungsvermögen in einer derartigen, sich über die Schichtdicke stetig ändernden Verteilung, dass die effektive Brechzahl der Schicht an ihren Grenzflächen mindestens annähernd gleich der des Glases ist und zwischen ihnen in stetiger Änderung höhere Werte annimmt.

   4. Oberflächenmässig gefärbtes Glas nach den Ansprüchen 1. 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht eine praktisch absorptionsfreie Substanz mit einer der Brechzahl des Schichtträgers mindestens annähernd gleichen Brechzahl und eine die Absorption liefernde, höher brechende, vorzugsweise metallische oder metalloxydische Substanz enthält.

   5. Oberflächenmässig gefärbtes Glas nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die im wesentlichen farblosen Bestandteile von relativ niedrigem Brechungsvermögen aus Fluoriden von Magnesium, Silizium, Thorium und Cer, und die überwiegend absorbierenden Bestandteile von relativ hohem Brechungsvermögen aus Nickel, Eisen, Mangan und Chrom sowie den niederen Oxyden von Niob, Tantal und Titan bestehen.

   6. Verfahren zur Herstellung eines oberflächenmässig gefärbten Glases nach den Ansprüchen l, 3,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftragen der Schicht zeitlich der Anteil des Bestandteiles mit höherer Brechzahl kontinuierlich gesteigert und nach Erreichen eines Maximums wieder vermindert wird, derart, dass ihre Konzentration beiderseits des Maximums an den Grenzflächen der Schicht hinreichend geringe Werte aufweist.