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Sichtglas und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf ein-oder beiderseitig mit transparenten Schutzschichten überzogene
Sichtgläser.
Bei einer grossen Anzahl technischer Arbeiten, derenDurchführung oder Überwachung gewisse Sicher- heitsmassnahmen für das Bedienungspersonal erfordert, werden Sichtgläser gebraucht, welche entweder als
Fenster in Steuerkabinen u. dgl. oder lediglich als Augenschutz in Form von Gesichtsschützern oder Brillen zur Verwendung kommen. Solche Gläser sind vor allem in metallverarbeitenden Betrieben einem starken
Verschleiss unterworfen, da glühende Metallspritzer, die in Giessereien oder beim Schweissen oder Schlei- fen meist unvermeidlich sind, sich an der Glasoberfläche festsetzen bzw. einbrennen und dadurch das Glas oft schon nach wenigen Stunden als Sichtglas unbrauchbar machen. Da Kunststoffe und organische Gläser in dieser Hinsicht weniger empfindlich sind, zieht man sie vielfach für solche Zwecke dem Silikatglas vor.
Dabeimuss man allerdings den grossen Nachteil in Kauf nehmen, dass solche Stoffe keinerlei optische
Qualität besitzen, sondern mehr oder minder unebene, leicht verkratzbare Oberflächen aufweisen, welche eine erhebliche Behinderung für exaktes Arbeiten hervorrufen.
Zur Vermeidung dieses Nachteils wurden schon mehrfach Vorschläge gemacht, welche zum Ziele hatten, Sichtscheiben aus normalem Silikatglas zu verwenden, das durch einen spritzerabweisenden Überzug gegen das Einbrennen der glühenden Teilchen geschützt ist. Wegen des in dieser Hinsicht günstigeren Verhaltens von Kunststoffen, Kunstharzen und organischen Lacken war es naheliegend, Überzüge aus solchen Stoffen auf den zu schützenden Gläsern niederzuschlagen. Die mangelhafte optische Qualität und geringe Abriebfestigkeit dieser Überzüge verhinderte jedoch in den meisten Fällen ihre praktische Anwendung.
Nach einem weiteren Vorschlag wurde sodann empfohlen, wasserhaltige Kieselsäure- bzw. Alkalisilikatschichten unter Ausnutzung des Leydenfrost'schen Phänomens zu demselben Zweck zu verwenden, wobei der beim Auftreffen eines glühenden Teilchens entwickelte Wasserdampf einen Schutzpolster auf dem Glase bildete. Offenbar kann diese Wirkung aber nur so lange bestehen, als genügend Wasser in der Schutzschicht enthalten ist ; ausserdem ist mit zunehmender Entwässerung von Silikatschichten die Gefahr der Trübung und der Rissbildung gegeben.
Gemäss der deutschen Patentschrift Nr. 944264 wird ein Verfahren vorgeschlagen, nach welchem poröse Schichten erhalten werden sollen. Dies wird damit erreicht, dass leicht flüchtige Stoffe, wie Tetrahydronaphthalin oder Jod, zunächst zugesetztund dann wieder entfernt werden ; in der porösen Schicht sind diese ursprünglich zugesetzten Stoffe demnach nicht mehr enthalten.
In der Schweizer Patentschrift Nr. 259354 wird ein Verfahren beschrieben, nach welchem eine Mischung aus siliziumorganischen Verbindungen und mindestens einer anorganischen Verbindung eines der Elemente der 4. oder 5. Gruppe des periodischen Systems zur Beschichtung von Glas verwendet wird. Hiebei werden jedoch ausschliesslich Stoffe verwendet, die sämtlich nicht über 2500C temperaturbeständig sind. Es handelt sich in jedem Fall um. einwertige Kohlenwasserstoffreste, wie Alkyle, Phenyle oder Aralkyle.
Bei Versuchen, das Problem in befriedigender Weise zu lösen, wurde nun überraschend gefunden, dass man Sichtgläser mit optisch einwandfreien und äusserst beständigen, abriebfesten Schutzschichten erhält, wenn diese aus einem lösungsmittelfreien, bis mindestens 2500C temperaturbeständigen Überzug von an-
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organischen oxydischen Verbindungen und einer metall- bzw. metalloidorganischen Beimengung bestehen, wobei die in überwiegender Menge vorhandenen anorganischen Verbindungen aus Oxyden bestehen, welche durch hydrolytische Umsetzung und Erhitzung aus Estern von Säuren, beispielsweise Halogensäuren der Metalle der 4.
Gruppe des periodischen Systems erhalten sind.Während lösungsmittelfreie Oxydschichten für sich allein keine oder nur eine sehr unbedeutende Schutzwirkung gegen Metallspritzer besitzen, zeigte sich, dass durch den Einbau der metallorganischen Komponente ein hochelastisches Gefüge geschaffen werden kann, bei dem offenbar infolge einer sehr weitgehenden gegenseitigen Absättigung aller Valenzkräfte ein Anhaften auftreffender Metallteilchen nicht mehr möglich ist. Dass es sich dabei um nicht blosse additive Mischungen zweier oder mehrerer Stoffe handelt, geht auch daraus hervor, dass die Temperaturbeständigkeit der erfindungsgemässen Schutzüberzüge um 100 bis 2000C höher liegen kann als die der eingebauten organischen Komponente für sich allein.
Die Schichten lassen sich ferner im Gegensatz zu ihrem-organischen Anteil als optisch homogene, klare Filme von einer Dicke bis zu 10 u und mehr niederschlagen und weisen ein vorzügliches Haftvermögen an der Glasoberfläche auf.
Im Hinblick auf grosse Härte und Haftfestigkeit mit der Glasoberfläche bewähren sich als organische
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TiCHiebei bedeutet x den Polymerisationsgrad für die Gruppe in der Klammer. R, R' und R"können belie- bige, auch gleiche, organische Radikale sein, wobei mindestens R ein an Me gebundenes C-Atom aufweist und R* und R"vorteilhaft, teilweise durch ein Halogen ersetzt sein kann. Für 3-wertiges Me entfällt R'.
Besonders günstig sind die entsprechenden Verbindungen des Al, Si, Sn oder Ti. Der prozentuale Anteil der metallorganischen Beimengung soll zweckmässig zwischen 5 und 500/0, vorzugsweise zwischen 5 und 150go, bezogen auf die Gesamtmasse der fertig aufgebrachten Schicht, betragen.
Das Aufbringen der Schutzschicht auf den Sichtgläsern erfolgt zweckmässigdurch Taucheii der Gläser in Lösungen der genannten Stoffe oder durch Absenken, Aufschleudern oder Aufsprühen derselben. Als Lösungsmittel können verschiedene organische Lösungsmittel, vorzugsweise Alkohole oder Ester, verwendet werden, sofern die Ausgangsstoffe der beiden zum Scl1ichtenauìhau dienenden Stoffgruppe in ihnen gleichzeitig löslich sind. Nachdem Aufbringen wird der Flüssigkeitsfilm zunächst unter mässigem Erwärmen getrocknet, wobei gegebenenfalls an der feuchten Luft die erwähnte hydrolytische Umsetzung der in Oxyde umzuwandelnden Ester erfolgen kann, und hierauf das beschichtete Glas bis zum Austreiben des Lösungsmittels und der etwa flüchtigen Reaktionsprodukte, d. h. mindestens auf 2500C erhitzt.
Die Zeichnung zeigt schematisch zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Die Fig. 1 zeigt die Planscheibe 1 aus Glas, auf welcher einseitig eine Schutzschicht 2 gemäss der Erfindung aufgetragen ist, in Seitenansicht, in der Fig. 2 ist ein gekrümmtes Glas 1 dargestellt, wie es bei-
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spielsweise für Schutzbrillen Verwendung finden kann und welches auf beiden Seiten Schutzschichten 2 gemäss der Erfindung aufweist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ein- oder beidseitig mit transparenter Schutzschicht überzogenes Sichtglas, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (en) aus einem lösungsmittelfreien, bis mindestens 250 C temperaturbeständi- gen Überzug von anorganischen oxydischen Verbindungen und einer metall-bzw. metalloidorganischen Beimengung besteht (bestehen), wobei die in überwiegender Menge vorhandenen anorganischen Verbindun- gen aus Oxyden bestehen, welche durch hydrolytische Umsetzung und Erhitzung aus Estern von Säuren, beispielsweise Halogensäuren der Metalle der 4. Gruppe des periodischen Systems erhalten sind.
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Sight glass and process for its manufacture
The invention relates to one or both sides coated with transparent protective layers
Sight glasses.
In the case of a large number of technical work, the implementation or monitoring of which requires certain safety measures for the operating personnel, sight glasses are needed, which are either
Windows in control cabins and Like. Or just as eye protection in the form of face guards or glasses for use. Such glasses are particularly strong in metalworking companies
Subject to wear and tear, since glowing metal splatters, which are usually unavoidable in foundries or when welding or grinding, stick or burn in on the glass surface, often rendering the glass unusable as a sight glass after just a few hours. Since plastics and organic glasses are less sensitive in this regard, they are often preferred to silicate glass for such purposes.
However, one has to accept the major disadvantage that such fabrics do not have any optical appearance
Have quality, but have more or less uneven, easily scratchable surfaces, which cause a considerable hindrance to precise work.
To avoid this disadvantage, proposals have already been made several times with the aim of using viewing panels made of normal silicate glass, which is protected against the burning-in of the glowing particles by a splash-repellent coating. Because of the more favorable behavior of plastics, synthetic resins and organic paints in this respect, it was obvious to deposit coatings of such substances on the glasses to be protected. The poor optical quality and poor abrasion resistance of these coatings, however, prevented their practical use in most cases.
According to a further proposal, it was then recommended to use water-containing silica or alkali silicate layers for the same purpose, taking advantage of the Leydenfrost phenomenon, whereby the water vapor developed when a glowing particle hit the glass formed a protective cushion. Obviously this effect can only exist as long as there is enough water in the protective layer; in addition, with increasing dewatering of silicate layers, there is a risk of cloudiness and cracking.
According to German Patent No. 944264, a method is proposed according to which porous layers are to be obtained. This is achieved by first adding volatile substances such as tetrahydronaphthalene or iodine and then removing them again; These originally added substances are therefore no longer contained in the porous layer.
The Swiss patent specification No. 259354 describes a method according to which a mixture of organosilicon compounds and at least one inorganic compound of one of the elements of the 4th or 5th group of the periodic table is used for coating glass. However, only materials that are not temperature-resistant above 2500C are used here. In any case, it is. monovalent hydrocarbon radicals, such as alkyls, phenyls or aralkyls.
In attempts to solve the problem in a satisfactory manner, it has now surprisingly been found that viewing glasses with optically perfect and extremely durable, abrasion-resistant protective layers are obtained if these are made of a solvent-free coating of at least 2500C temperature-resistant.
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organic oxidic compounds and an organometallic or metalloid-organic admixture, the inorganic compounds present in predominant amounts consisting of oxides which, through hydrolytic conversion and heating, form esters of acids, for example halogen acids of the metals of the 4th
While solvent-free oxide layers on their own have no or only a very insignificant protective effect against metal splashes, it was found that a highly elastic structure can be created through the incorporation of the organometallic components, which apparently results from a very extensive mutual saturation of all valence forces, it is no longer possible for metal particles to adhere. The fact that these are not just additive mixtures of two or more substances is also evident from the fact that the temperature resistance of the protective coatings according to the invention can be 100 to 2000C higher than that of the incorporated organic component alone.
In contrast to their organic component, the layers can also be deposited as optically homogeneous, clear films with a thickness of up to 10 μm and more and have excellent adhesion to the glass surface.
With regard to great hardness and adhesive strength with the glass surface, they prove to be organic
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TiCHiebei x means the degree of polymerization for the group in brackets. R, R ′ and R ″ can be any organic radicals, including those of the same type, where at least R has a carbon atom bonded to Me and R * and R ″ can advantageously be partially replaced by a halogen. For 3-valued Me, R 'is omitted.
The corresponding compounds of Al, Si, Sn or Ti are particularly favorable. The percentage of the organometallic admixture should expediently be between 5 and 500/0, preferably between 5 and 150%, based on the total mass of the completely applied layer.
The protective layer is expediently applied to the sight glasses by dipping the glasses in solutions of the substances mentioned or by lowering them, spinning them on or spraying them on. Various organic solvents, preferably alcohols or esters, can be used as solvents, provided that the starting materials of the two groups of substances used for building up the substance are simultaneously soluble in them. After application, the liquid film is first dried with moderate heating, and the mentioned hydrolytic conversion of the esters to be converted into oxides can optionally take place in the moist air, and then the coated glass is removed until the solvent and any volatile reaction products are expelled, i.e. H. heated to at least 2500C.
The drawing shows schematically two exemplary embodiments of the invention.
Fig. 1 shows the face plate 1 made of glass, on which a protective layer 2 according to the invention is applied on one side, in side view, in Fig. 2 a curved glass 1 is shown, as it is
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for example, can be used for protective goggles and which has protective layers 2 according to the invention on both sides.
PATENT CLAIMS:
1. Sight glass coated on one or both sides with a transparent protective layer, characterized in that the protective layer (s) consists of a solvent-free, up to at least 250 C temperature-resistant coating of inorganic oxide compounds and a metal or. Metalloid-organic admixture consists (exist), the inorganic compounds present in the predominant amount consisting of oxides which are obtained by hydrolytic conversion and heating from esters of acids, for example halogen acids of the metals of the 4th group of the periodic table.