AT225286B

AT225286B - Verfahren zum Aufbringen lichtstreuender Überzüge auf Quarz

Info

Publication number: AT225286B
Application number: AT792961A
Authority: AT
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1960-10-24
Filing date: 1961-10-20
Publication date: 1963-01-10

Description

Verfahren zum Aufbringen lichtstreuender Überzüge auf Quarz
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbringen lichtstreuender Überzüge auf Quarz und auf mit diesen Überzügen versehene, ganz oder teilweise aus Quarz bestehende Gegenstände.

Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Quarz machen dieses Material besonders geeignet zur Herstellung von Gegenständen, die hohen Temperaturen ausgesetzt werden.

Als Beispiel eines solchen Gegenstandes sei ein rohrförmiger Infrarotstrahler erwähnt, dessen Temperatur auf 800 - 9000 C ansteigen kann.

Für viele Anwendungen auf dem Gebiet der Beleuchtung sind lichtstreuende Überzüge auf der Quarzoberfläche erwünscht. Die hohen Betriebstemperaturen stellen jedoch besondere Anforderungen an diese Überzüge. Metallspiegel z. B. sind meist nicht geeignet. Bei einigen Anwendungen, z. B. bei rohrförmigen Lampen, ist es notwendig, den lichtstreuenden Überzug auf die Aussenseite der Lampe aufzubringen.

Unter diesen Umständen muss der lichtstreuende Überzug eine grosse Beständigkeit gegen mechanische, physikalische und chemische Einwirkungen aufweisen.

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung lichtstreuender Überzüge auf Quarz, die kratzfest und bis zu Temperaturen von der Grössenordnung von 10000 C physikalisch und chemisch stabil sind.

Es wurde gefunden, dass sich solche Überzüge gemäss der Erfindung dadurch erzieler lassen, dass bei einer Temperatur zwischen 1000 C und 1 5000 C eine Metallverbindung, deren Schmelz-oder Zcr- setzungstemperatur über der angewandten Sintertemperatur liegt, auf Quarz aufgesintert wird.

Lichtstreuende Überzüge gemäss diesem Verfahren lassen sich z. B. mit Metalloxyden, wie MgO, ZnO,
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Die Metallverbindung kann in Form einer Suspension in einer geeigneten Flüssigkeit auf die Quarzoberfläche aufgebracht werden. Es ist möglich, eine Suspension in Wasser herzustellen ; es hat sich jedoch herausgestellt, dass eine Suspension in einem organischen Lösungsmittel, das auch ein Bindemittel enthält, besonders geeignet ist. Geeignete Bindemittel sind z. B. Kollodium, Nitrozellulose, Polyvinylverbindungen, Polyoxyäthylenverbindungen u. dgl. Mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung lassen sich sowohl durchsichtige als auch im wesentlichen reflektierende Überzüge erzielen. Es ist z. B. möglich, mit ALO und/oder TiO Überzüge herzustellen, die 50 - 700/0 des auffallenden Lichtes reflektieren.

Für die Her- stellung von Spiegeln mit einer solchen Reflexion hat sich insbesondere ein Gemisch aus altos und Tri0" das mindestens 15 und höchstens 95 Gew.-% TiO enthält, bei Versuchen ausgezeichnet bewährt. Es stellt sich heraus, dass die Haftung dieser Gemische auf Quarz besser war als die jedes der einzelnen Metalloxyde.

Das Sintern kann z. B. in einem elektrischen Ofen oder mit einer Gasflamme durchgeführt werden.

Das Verfahren nach der Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Bei s pie 1 1 : 50 g Metalloxyd wurden 24 Stunden zusammen mit 250 ml Butylazetat und 6,6 g Nitrozellulose in einer Kugelmühle gemahlen. Die erhaltene Suspension wurde als Schicht mit einer Dicke von etwa 0,01 bis 0,05 mm auf eine Quarzoberfläche aufgebracht. Dann wurde bei 12000 C während etwa drei Minuten gesintert.

Ergebnisse dieses Verfahrens sind in der Tafel I angeführt.

Tafel I
EMI2.1

<tb>
<tb> Metalloxyd <SEP> Haftung <SEP> Lichtstreuungsgrad
<tb> MgO <SEP> genügend <SEP> durchsichtig
<tb> ZnO <SEP> genügend <SEP> satiniertes <SEP> Aussehen
<tb> ALO <SEP> gut <SEP> reflektierend
<tb> TiO <SEP> gut <SEP> reflektierend
<tb> ThO <SEP> gut <SEP> durchscheinend
<tb> ZrO, <SEP> genügend <SEP> mattes <SEP> Aussehen
<tb>

Eine bessere Haftung und ein undurchsichtigerer Überzug ergeben sich durch Erhöhen der Sintertemperatur. So wurden z. B. mit Metallverbindungen, die bei 12000 C einen durchsichtigen Überzug lieferten, bei 14000 C reflektierende Überzüge erhalten.

Beispiel 2 : DerreflektierendeÜberzugwird auffolgendeWeiseerhalten : 40 g AIO und 10 g tri02 werden zusammen mit 250 ml Butylazetat und 6,6 g Nitrozellulose 24 Stunden in einer Kugelmühle gemahlen. Das Quarzrohr 1 der Fig. 1 wurde aussen auf der ganzen Länge zur Hälfte mit dieser Suspension in einer Schichtdicke von etwa 0,025 mm überzogen. Dann wurde der Überzug bei einer Temperatur von . 12000 C drei Minuten lang gesintert. Um zu verhüten, dass die Suspension auf unerwünschte Stellen gelangt, kann man z. B. eine Lehre verwenden oder diese Teile mit einem geeigneten Material bekleben oder lackieren.

Die Mehrausbeute an gerichtetem Licht wurde wie folgt ermittelt :
Die Energiemenge, die in einer Richtung senkrecht zur Längsachse des Spiegels und der Glühwendel abgestrahlt wird, wird gemessen und mit der Menge an abgestrahlter Energie einer entsprechenden Lampe, die nicht mit einem spiegelnden Überzug versehen war, verglichen. Die Strahlungsenergie der nicht behandelten Lampe wurde auf 100% angesetzt.

Die Tafel II gibt den gemessenen Wert und den Wert, der an Überzügen gemessen wurde, die lediglich aus ALO bestanden, jedoch auf die gleiche Weise hergestellt waren.

Tafel II
EMI2.2

<tb>
<tb> Metalloxyd <SEP> Lichtausbeute
<tb> Al/TiO <SEP> (80/20) <SEP> 170 <SEP> 0/0
<tb> Al <SEP> 165-167 <SEP> % <SEP>
<tb>
Beispiel 3 : Der Wärmeverlust von Hochdruckquecksilberdampflampen ist manchmal so gross, dass der Dampfdruck des Quecksilbers nicht den für einen guten Betrieb dieser Lampen erforderlichen Wert erreicht. Ein Versuch, den Wärmeverlust durch Anbringen eines Platin- oder Silberspiegels auf dem Quarzrohr zu verringern, misslang infolge der schlechten Haltbarkeit dieser Spiegel.

Wurden die Lampen mit einem reflektierenden Spiegel nach Beispiel 2 versehen, so stellte sich heraus, dass die Reflexion genügte, um dem Quecksilber den erforderlichen Dampfdruck zu erteilen.

Es sei bemerkt, dass es an sich bekannt ist, lichtstreuende Überzüge mit Hilfe von Metallverbindungen dadurch auf Glas aufzubringen, dass eine Suspension der Metallverbindung auf das Glas aufgebracht und das Ganze dann auf eine Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des Glases erhitzt wird.

Die so erhaltenen Überzüge sind jedoch meist nicht kratzfest, weil keine ausreichende Bindung mit der Glasoberfläche erzielbar ist. Wird nämlich so lange erhitzt, dass eine gute Bindung auftreten würde, so diffundiert ein erheblicher Teil der Metallverbindung in das Glas hinein, wodurch die Schicht zu durchsichtig oder sogar ganz klar wird, während ausserdem die mechanischen Eigenschaften des Glases beeinträchtigt werden. Aus diesem Grunde begnügt man sich üblicherweise mit einer kurzzeitigen Erhitzung und wird der Überzug bei Glühlampen auf der Innenseite angebracht.

Das Überraschende liegt darin, dass nunmehr gefunden wurde, dass bei Quarz eine kurze Sinterzeit genügt, um die Überzüge kratzfest aufzubringen, ohne dass die mechanische Festigkeit beeinträchtigt

wird. Hiedurch ist es möglich, die Überzüge auf der Aussenseite aufzubringen. Insbesondere bei rohrförmigen Lampen bedeutet dies einen erheblichen Vorteil, weil die Herstellung dieser Lampen hiedurch viel einfacher wird, während ein zuverlässiges Produkt erhalten wird.

PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Anbringen lichtstreuender Überzüge auf Quarz, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Temperatur zwischen 1 000 C und 15000 C eine Metallverbindung oder ein Gemisch aus Metall- verbindungen, deren bzw. dessen Schmelz-oder Zersetzungstemperatur über der angewandten Temperatur liegt, auf Quarz aufgesintert wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Aufbringen reflektierenderüberzüge, dadurch gekennzeichnet, dass ALO oder TiO, oder ein Gemisch aus Al2O3 und TiO2 Verwendung findet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch aus Al2O3 und TiO, Verwendung findet, das mindestens 15 Gew.-% und höchstens 95 Gew.-% TiO, enthält.