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Verfahren zur Herstellung von Blendschutzgläsern, insbesondere Sonnenschutzgläsem
Zur Herstellung von Sonnenschutzgläsern ist es neben der Verarbeitung von im Bad gefärbten Glasschmelzen bekannt, absorbierende Substanzen auf fertige Brillengläser in dünner Schicht aufzudampfen.
Die aufgedampfte Schicht muss von grosser Härte und gegenüber chemischen Einflüssen resistent sein.
Hiebei wird bei bekannten Verfahren als Aufdampfsubstanz ein Gemisch verwendet, dessen eine Komponente eine schwach absorbierende Substanz, beispielsweise Quarz, ist, während als stark absorbierende und färbende Komponente beispielsweise Chrom verwendet wird. Die beiden Substanzen werden prozentual so aufeinander abgestimmt, dass sich die gewünschte Absorption des Sonnenschutzglases ergibt.
Den so hergestellten Gläsern haften insofern Mängel an, als die aufgedampften dünnen Schichten infolge von Interferenzerscheinungen farbige Reflexe zeigen. Diese unerwünschten Reflexe sind von Aufdampfcharge zu Aufdampfcharge verschiedenfarbig ; eine völlige Steuerung der Reflexfarbe und die gleichzeitige Konstanthaltung der Durchsichtfarbe ist in der Praxis nicht durchführbar. Dadurch wird die bei Blendschutzgläsern anzustrebende bzw. erforderliche Paarung und Austauschbarkeit von Gläsern aus verschiedenen Chargen ausserordentlich erschwert. Die störenden Tarben dieser Blättchen"werden dadurch vermieden, dass grössere Schichtdicken, als sie bei den bekannten Methoden üblich sind, aufgedampft werden. Erst dickere Schichten ermöglichen die Austauschbarkeit.
Erfahrungsgemäss ist eine Mindestschichtdicke von 1, 5 li erforderlich. Die sich durch Multiplikation mit dem Brechungsindex ergebende optische Dicke ist entsprechend grösser.
Damit nun bei diesen Schichtdicken die Gläser nicht zu stark gefärbt werden, müssen die färbenden Substanzen mit einer genügend schwach absorbierenden Substanz verdünnt werden. Die schwach absorbierende Substanz ist im folgenden als Verdünnungssubstanz bezeichnet.
Bisher gab es keine wirklich geeignete Verdünnungssubstanz mit geringer Eigenabsorption, wobei hier nur die Oxyde wegen ihrer Härte in Frage kommen. Quarz ist zwar im Ausgangszustand nicht absorbierend, wird aber durch Reaktion mit dem heissen Schiffchenmaterial zersetzt und in einen absorbierenden Zustand übergeführt. Hiebei kommt für die Anwendung der Erfindung in erster Linie das Aufdampfen mittels Widerstandsheizung der Schiffchen in Betracht, wie es in den heutigen konventionellen Anlagen ohne kostspielige Zusatzeinrichtungen üblich ist.
Quarz oderSiliziumdioxyd als Verdünnungssubstanz bzw. in Verbindung mit Boroxyd haben nochfolgende weitere Nachteile. Die Verdampfung erfolgt aus der flüssigen Phase heraus bei einer verhältnismässig hohen Temperatur. Hiebei ergibt sich ein hoher Verbrauch an teuren Schiffchen, da das heisse flüssige Siliziumdioxyd infolge seines innigen Kontaktes mit dem Schiffchen dieses stark angreift. Es ist ferner zu beachten, dass der Aufdampfprozess so lange durchgeführt werden muss, bis sich die mittels Photometer gemessene erwünschte Absorption einstellt. Dann wird der Aufdampfprozess unterbrochen, was ohne Rücksicht darauf geschehen muss, ob die gesamte Aufdampfsubstanz verbraucht ist. Die Rückstände im Schiffchen lassen sich nur sehr schwer entfernen, was ebenfalls zu Beschädigungen des Schiffchenmaterials führt.
Neu zugesetzte Aufdampfsubstanz bewirkt, dass bei der weiteren Charge reproduzierbare Werte nicht erzielt werden können, weil die Rückstandssubstanz schon stark zersetzt ist.
Es wurde nun die überraschende Feststellung getroffen, dass sich hochwertige Blendschutzgläser
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herstellen lassen, und dass der Aufdampfprozess unter Vermeidung der genannten Schwierigkeiten durchgeführt werden kann, indem-und darin besteht die Erfindung - einerSiliziumdioxyd enthaltenden Substanz elementares Bor oder eine bei der gemeinsamen Erwärmung elementares Bor abgebende Bor-Verbindung zugesetzt und diese Substanz aufgedampft wird. Der Verdampfungssubstanz können färbende Zusätze, wie Chrom bzw. Chromoxyd, beigegeben werden. Diesen färbenden Zusätzen gegenüber wirkt die Verdampfungssubstanz als Verdünnungsmittel.
Durch den Zusatz des an sich stark absorbierenden elementaren Bors wird die Absorption überraschenderweise nicht erhöht, sondern im Gegenteil erniedrigt. Durch diese geringe Eigenabsorption der neuen Verdünnungssubstanz ergibt sich der Vorteil, dass die neue Verdünnungssubstanz in weiten Grenzen regelbare Absorptionswerte herzustellen ermöglicht. Ohne Änderung der Zusammensetzung der Verdünnungssubstanz lassen sichAbsorptionswerte von 25% bis 90% einstellen, u. zw. bei Schichtdicken von etwa 1, 5 fl. Diese Schichtdicken ermöglichen Aufdampfschichten, welche frei von schillernden Interferenzfarben sind. Die neuen Substanzen sublimieren aus der festen Phase heraus und greifen die Schiffchen nur geringfügig an. Nicht verdampfte Rückstände sind aus dem Schiffchen leicht entfernbar.
Daher kann auch vor jeder neuen Charge das Schiffchen mit neuer unverbrauchter Substanz gefüllt werden, eine Vorbedingung dafür, dass von Charge zu Charge gleiche Aufdampfbedingungen vorliegen und sich austauschbare Sonnenschutzgläser herstellen lassen. Durch den Borzusatz wird ausserdem die Verdamp- fungsgeschwindigkeit erhöht.
Statt elementarem Bor kann erfindungsgemäss auch eine bei der Erwärmung elementares Bor abgebende Substanz verwendet werden, vorzugsweise ein Metallborid. Die Wirkung ist die gleiche wie beim Bor. Die Schiffchenaufheizung kann aber schneller erfolgen, ohne ein Herausspritzen der Substanz befürchten zu müssen, da die Metallboride Bor sanft abgeben und infolge des grösseren spezifischen Gewichtes ruhig im Schiffchen liegen.
Gegenüber Siliziummonoxydschichten, die als Aufdampfschichten und Verdünnungsschichten bekannt sind, haben die neuen Schichten bei der angestrebten Dicke von 1, 5/l den Vorteil einer geringeren Eigenfärbung und eines geringeren Gelbstiches, auch dann noch, wenn, wie es üblich ist, die Siliziummonoxydschichten langsam aufgedampft werden. Die neuen Schichten lassen sich ohne Nachteil schnell aufdampfen. Sie sind in der Durchsicht klar und zeigen keine Maserungen, wie sie bei dickeren Siliziummonoxydschichten häufig zu beobachten sind.
Die Aufbringung einer reflexmindernden Schicht ist bei den neuen Blendschutzbelägen vorteilhaft, desgleichen eine Nachbehandlung durch Temperung.
Im Gegensatz zu den bekannten Methoden zur Herstellung farbreflexfreier Absorptionsbeläge mit Hilfe von inhomogenen Schichten oder Schichten mit glasgleichem Brechungsindex wird bei den neuen Schichten zur Erzielung der Farbreflexfreiheit von der bekannten physikalischen Erkenntnis Gebrauch gemacht, dass weisses Licht bei hohem Gangunterschied keine sichtbaren Interferenzfarben zeigt. Eine Inhomogenität oder ein glasgleicher Brechungsindex ist nicht erforderlich und nicht vorhanden. Die erfindungsgemäss reproduzierbar herstellbaren Schichten werden den inhomogenen Schichten gegenüber in einem einfacheren Verfahren aufgedampft und sind von einer gesteigerten Härte, da harte Oxyde zur Anwendung kommen.
Die Durchführung des Aufdampfprozesses erfolgt in an sich bekannten Vorrichtungen unter Hochvakuum und bei der relativ niedrigen Temperatur von etwa 13000 C. Die Beheizung der Schiffchen erfolgt ebenfalls in an sich bekannter Weise.
Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen erläutert : Beispiel l : Fünf Gew.-Teilen Siliziumdioxyd wird ein Gew.-Teil elementares Bor hinzugesetzt und wird diese Aufdampfsubstanz in einem Hochvakuum in einem sogenannten Aufdampfschiffchen aus Molybdän auf zirka 13000 C erwärmt. Die Aufdampfsubstanz geht leicht in den dampfförmigen Zustand über und wird auf den im Hochvakuum befindlichen fertig geschliffenen Brillengläsern niedergeschlagen.
Der Absorptionsgrad wird gleichzeitig durch ein Photometer gemessen und die Verdampfung unterbrochen, sobald der erwünschte Absorptionsgrad erreicht ist.
Rückstände lassen sich nach Beendigung der Aufdampfung aus dem Schiffchen leicht entfernen. Das Schiffchen ist unbeschädigt und wiederholt verwendbar. Die Dicke der aufgedampften Schicht beträgt 1, 5 fl. Die Brillengläser sind schwach gelblich getönt und frei von farbigen Reflexen ; sie sind als Augenschutz für empfindliche Augen geeignet.
Beispiel 2 : In einen Hochvakuumverdampfungsbehälter wird ein Schiffchen aus Molybdän, enthaltend eine Verdünnungssubstanz gemäss Beispiel 1 und einen Anteil an Chromoxyd, eingebracht.
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Letzterer beträgt für eine Schicht mit einer Absorption von ? !) 250 mg zu 1 g Verdünnungssubstanz.
Für Gläser mit geringerer Absorption wird ein entsprechend geringerer Anteil an Chromoxyd zugesetzt, während die Verdünnungssubstanz in ihrer Zusammensetzung unverändert bleibt.
Die erhaltenen Gläser, die während des Verdampfungsprozesses über dem Schiffchen in Rotation gehalten werden, zeigen auf der ganzen Fläche eine völlig gleichmässige, schlierenfreie Durchsichtfarbe. Die aufgedampfte Schicht hat eine Dicke von 1, 5 p. Sie ist frei von störenden Interferenzerscheinungen und ohne Nachpolieren gebrauchsfertig. Die Schicht ist beim Gebrauch kratzfest. Die aufgedampften Gläser werden einer an sich bekannten Nachbehandlung (Temperung) bei 4000 C während einer Stunde unterworfen und zeigen dann eine als angenehm empfundene graubraune Durchsichtfarbe.
Rückstände lassen sich aus dem Schiffchen leicht entfernen.
Beispiel 3 : Die Aufdampfmethode gemäss Beispiel 2 wird in zwei getrennten Schiffchen durch- geführt, von denen das eine die Verdünnungssubstanz, das zweite Schiffchen die färbende Substanz enthält. Das. in Beispiel 1 angegebene Verhältnis vonSiliziumdioxyd und elementarem Bor in der Verdün- nungssubstanz erweist sich als besonders günstig. Bei Abweichung der Anteile ergibt sich ein grösserer Rückstand an unverbrauchten Anteilen. Die mit einer aufgedampften Absorptionsschicht versehenen Gläser werden anschliessend im gleichen Hochvakuumraum schichtseitig zusätzlich mit einer dünnen Schicht aus Quarz bedampft, die als reflexmindemde Schicht wirkt.
Beispiel 4 : DerVerdünnungssubstanz gemäss den Beispielen 1-3 wird statt elementarem Bor ein Metallborid, vorzugsweise Wolframborid, in einem dem höheren Molekulargewicht entsprechend gesteigerten Mengenanteil zugesetzt. Bei der Erwärmung wird das Bor abgegeben und die in den obigen Beispielen angegebene vorteilhafte Wirkung in gleichem Masse erreicht.