<B>Mit bei Dunkelheit selbstleuchtenden Markierungen versehener Körper</B> Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein mit bei Dunkelheit selbstleuchtenden Mar kierungen versehener Körper, insbesondere ein Uhrzifferblatt, ein Uhrzeiger, ein Uhren glas oder dergleichen.
Ausser ausgesprochenen Militär- und Sport uhren sind heute die meisten Uhren mit Zif ferblättern ausgerüstet, deren Markierungen bei streng geometrischen Umrissformen und glatten Oberflächenstrukturen entweder mit Metallbelägen bedeckt sind oder dann ausge- sproehen satte und ansprechende Farben zei gen. Weil die heute bekannten Leuchtfarb- markierungen bei Tageslicht eine wenig ge fällige, gelbliche oder gelbgrüne Farbe und vor allem eine unregelmässige Oberflächen struktur aufweisen, wird aus rein ästhetischen Gründen auf ihre Anwendung verzichtet, ob wohl damit der Vorteil der Ablesbarkeit im Dunkeln verlorengeht.
Die vorliegende Erfin dung zeigt Mittel und Wege, wie trotz An wendung von Leuchtmassen die eingangs er wähnten Anforderungen an das ästhetische Aussehen eines Uhrzifferblattes erfüllt werden können.
Dieses Erfindungsziel kann dadurch er reicht werden, dass die Markierungen scharfe Umrisslinien und glatte Sichtflächen zeigen und dass die Tageslichtfarbe ihrer Siehtflä- ehen durch eine für das Eigenlicht der Mar kierungen teilweise durchlässige Deckschicht verdeckt ist.
Als Deckschichten der genannten Art kön nen beispielsweise halbdurchlässige Metall spiegelschichten (Gold, Chrom, Rhodium oder auch andere Metalle) oder nichtmetallische, halbdurchlässige Beläge, insbesondere Inter- ferenzspiegelschichten (Kryolith oder andere Fluoride, Zinksulfid usw.), deren selektiver Durchlassbereich dem Hauptemissionsspek- trum der selbstleuchtenden Markierungen ent spricht, verwendet werden.
Verschiedene Ausführungsbeispiele des Er findungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt.
Fig.1 zeigt eine Metallplatte 10, beispiels weise ein Uhrzifferblatt, die an der Front seite mit Vertiefungen versehen ist, welche mit Leuchtfarbmasse 20 ausgelegt sind. Die Sichtfläche der durch Leuchtfarbmasse gebil deten, scharf umrissenen Markierung ist glatt geschliffen und mit einer halbdurchlässigen Deckschicht 30 versehen, die aus einer durch- siehtigen Glanzlackunterlage und einer halb durchlässigen Metallspiegelschicht oder einer Interferenzspiegelschicht besteht.
Die Um gebung der scharf umrissenen glatten Deck schicht, die bei Tageslicht ein metallisch oder farbig glänzendes Aussehen zeigt und bei Dunkelheit das Eigenlicht der Leuchtmasse 30 mindestens teil-weise austreten lässt, ist mit einer Kontrastschicht 40, beispielsweise einer matten Metallschicht oder einer Farbschicht, bedeckt. Fig. 2 stellt einen Ausschnitt aus Fig. 1 in grösserem Massstab dar, so dass der mehr schichtige Aufbau der halbdurchlässigen Deckschicht besser sichtbar ist. Die Unterlage 31 besteht aus einer durchsichtigen Glanz- Lackschicht, die auf der glattgeschliffenen Sichtfläche der Leuchtfarbmasse 20 aufgetra gen ist.
Darüber ist eine halbdurchlässige Me- tallspiegelsehicht 32, beispielsweise Gold, Rho- dium oder Chrom, aufgedampft, die ihrerseits durch eine lichtdurchlässige Schutzschicht 33, z. B. aus Thoriumfluorid, gegen äussere An griffe geschützt ist. Die halbdurchlässige Schicht 32 kann auch eine Interferenzspiegel- schicht sein.
Ebenso kann die halbdurchläs sige Schicht 32 aus einer übereinanderanord- nung einer halbdurchlässigen Metallspiegel- schicht und einer Interferenzspiegelschicht be stehen, wobei die eine oder die andere Schicht die äussere sein kann.
Fig. 3 zeigt mit 10 ebenfalls eine undurch sichtige Metallplatte, beispielsweise ein Uhr zifferblatt, auf welcher ein metallischer Re liefkörper 11 als Markierung aufgesetzt ist, der in seiner Sichtfläche eine Vertiefung auf weist, die mit Leuchtfarbmasse 20 ausgelegt ist. Die Sichtfläche des Reliefkörpers 1.1 ist glattgeschliffen und mit einer halbdurchläs sigen glänzenden Deckschicht 30 bedeckt. Die Feinstruktur der Deckschicht 30 kann dem Ausführungsbeispiel nach den Fig.1 und 2 entsprechen.
Bei Tageslicht entspricht der Re liefkörper 11 einer metallisch glänzenden Re liefmarkierung, wie sie für Uhrzifferblätter sehr beliebt ist, und bei Dunkelheit schimmert das Eigenlicht der Leuchtfarbmasse 20 durch die Deckschicht 30.
Gemäss Fig. 4 ist auf eine Metallplatte 10 eine Reliefmarkierung 12 aus durchsichtigem Material, beispielsweise Polystyrol, aufgesetzt, deren Sichtflächen mit einer glänzenden, halbdurchlässigen Deckschicht 30 bedeckt sind. Eine Vertiefung auf der Unterseite des Reliefkörpers 12 ist mit Leuchtfarbmasse 20 ausgelegt, deren Licht bei Dunkelheit durch die Deckschicht 30 durchschimmert. Bei Ta geslicht entspricht auch ein derartiger Relief körper einer metallischen Reliefmarkierung.
In den Fig. 5, 6 und 7 sind auf einer lIe- ta.llplatte 10 bzw. 1.3 (Fig. 7) selbstleuchtende Reliefkörper 21 bzw. 22 bzw. 23 aufgesetzt, die aus einer Kunstharzmasse, z. B. Polysty rol, und darin dispers verteilten Luminophor- partikeln, z. B. Zinksulfidkristallen, bestehen.
Die scharf umrissenen Sichtflächen dieser selbstleuchtenden Reliefmarkierungen sind mit einer glanzglatten, halbdurchlässigen Deckschicht 30 bedeckt, welche die Tages lichtfarbe der selbstleuchtenden Reliefkörper verdeckt und bei Dunkelheit deren Eigenlicht durchschimmern lässt.
Der selbstleuchtende Reliefkörper 21. ge mäss Fig. 5 enthält, dabei ausser den Lumino- phorpartikeln auch radioaktive Strahler, so dass er von innen heraus zum Leuchten an geregt wird, während gemäss Fig. 6 vorgese hen ist, dass die Klebstoffschicht 51 solche radioaktive Strahler enthält. Gemäss Fig. 7 ist eine radioaktive Masse 52 unterhalb der Trä gerplatte 13 aufgebracht, deren Erregerstrah len, vorzugsweise ss-Strahlen, durch die Platte 13 in den Reliefkörper 23 eindringen und die sen zum Leuchten anregen.
Nach Fig. 8 ist auf der Unterseite einer transparenten Scheibe 14, die beispielsweise dazu bestimmt ist, auf ein Uhrwerk als Deck scheibe aufgelegt zu werden, eine Leuchtfarb- schicht 20 aufgetragen, deren Eigenlicht durch ein auf der Oberseite der Scheibe 14 in einer undurchsichtigen Parbsehicht 41 aus gespartes Fenster 42 dringt. Entweder zwi schen der Leuchtfarbschicht 20 und der Scheibe 14 oder vorteilhafterweise nur im Fenster 42 ist eine halbdurchlässige Spiegel glanzschicht 30 angebracht, welche die Tages lichtfarbe der Leuchtfarbmasse 20 verdeckt.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ent spricht weitgehend demjenigen nach Fig.8, nur ist hier vorgesehen, dass. sich die Fenster partie 44 reliefartig von der sie umgebenden Farbschicht 43 abhebt. Auch hier kann die halbdurchlässige Spiegelsehieht 30 entweder auf der Siehtfläehe der Fensterpartie oder unter der durchsichtigen Scheibe 15 aufge bracht sein. Gemäss Fig. 10 ist die Umfangspartie eines im Zentrum gewölbten Uhrenglases 16 aus durchsichtigen Material auf der der Uhrwerk deckplatte 60 zugekehrten Unterseite mit Re liefeinprägungen versehen.
Der dem Beschauer zugekehrte Grund ist mit einer halbdurch lässigen Spiegeldeckschicht 30 bedeckt und im übrigen mit Leuchtfarbmasse 20 ausgelegt. Eine derartige Markierung hat bei Tag je nach Art der Spiegelschicht ein metallisch oder farbig glänzendes Reliefaussehen, wäh rend bei Dunkelheit das Eigenlicht der Leuchtfarbmasse 20 sichtbar wird.
Die Uhr zeiger sind mit 61 und 62 bezeichnet, In Fig.1.1 ist in grösserem Massstab eine Reliefeinprägung auf der Rückseite eines durchsichtigen Kunstharzträgers 17 darge stellt, deren Grund mit einer aus mehreren Teilschichten 34, 35 und 36 zusammengesetz ten halbdurchlässigen Spiegelschicht belegt ist und im übrigen mit Leuchtfarbmasse 20 ausgelegt ist.
Fig.12 entspricht der Fig,11 grundsätz lich vollkommen, nur ist die ganze Rückseite der durchsichtigen Scheibe 17 mit einer Kon- trastfarbschicht 45 bedeckt, so dass die Scheibe 17 als Zifferblatt verwendet werden kann.
Gemäss den Fig. 13 und 14 ist ein. Uhrzei ger 1.8 an der Sichtfläche mit einer Rille ver sehen, die mit Leuchtfarbmasse 20 ausgelegt ist. Genau gleich wie gemäss den Fig.1 bis 3 ist die Sichtfläche der Leuchtfarbmasse glatt geschliffen und mit einer halbdurchlässigen Spiegelschicht 30 bedeckt.
Wenn Markierungen aus üblichen Leucht farben mit halbdurchlässigen Deckschichten, beispielsweise aufgedampften Metallschichten, bedeckt werden, so entstehen oft rauhe, min destens aber matte Oberflächenstrukturen. Um die Leuchtmarkierungen mit glatten, wenn möglich glänzenden Oberflächen ver sehen zu können, ist vorgesehen, dass die auf getragenen Leuchtfarbmarkierungen nachdem Trocknen mit einer transparenten Lack schiebt überzogen werden, wobei vorher oder nachher noch ein Glattschleifen der Aussen flächen vorgenommen werden kann.
Wenn anschliessend die nun glatt strukturierten Leuchtmassenflächen mit halbdurchlässigen Metallschichten überdampft werden, so ent stehen spiegelblanke Oberflächen, die bei Dunkelheit von innen her selbst leuchten. Es ist dabei möglich, in örtliche Vertiefungen der zu markierenden Zifferblätter auch von zu markierenden Zeigern und von auf die Zifferblätter aufzuklebenden Reliefkörpern Leuchtfarbmassen einzulegen, wobei diese örtlichen Vertiefungen im Umriss kleine Kreis punkte, schmale Rechtecke oder sonstwie gra phisch gestaltete Ziffern und Zeichen darstel len können.
Nach dem Auslegen der Vertie fungen mit Leuchtfarbmasse und dem Trock nen können die Flächen, in denen die Vertie fungen angebracht sind, überschliffen wer den, so dass ausser den Vertiefungen alle an dern Stellen frei von Leuchtfarbmasse wer den und diese selbst eine einigermassen glatte Oberflächenstruktur erhalten. Erst anschlie ssend, eventuell nach einer vorhergehenden Lackierung mit transparentem Lack zur Er zeugung von Hochglanz, sind dann die betref fenden Flächen bzw. Körper mit halbdurch lässigen Metallschichten zu überdampfen.
Da solche örtliche Vertiefungen sehr klein gehalten werden können (Breite bzw. Durch messer 0,1. = 05 mm, Tiefe 0,2 mm) ist es mög lich, spezifisch hellste, das heisst stärkstakti- vierte Leuchtfarben zu verwenden, ohne dass Gefahr besteht, dass die radioaktive Gesamt abstrahlung des auf diese Weise leuchtfarb- markierten Zifferblattes für den Träger der Uhr zur gesundheitsschädlichen Gefahr wird. Anderseits sind kleine Leuchtflächen spezi fisch höchster Leuchtdicke bei Dunkelheit mindestens ebenso deutlich sichtbar wie grö ssere Leuchtflächen spezifisch geringerer Leuchtkraft.
Ein besonderes Problem, nämlich die Brü chigkeit von Polystyrol oder andern Kunst stoffplatten mit eingebetteten Luminophor- partikeln, wie sie weiter vorn als Materialien zur Herstellung von selbstleuchtenden Kör pern vorgeschlagen worden sind, welches be sonders beim Ausstanzen von kleinen Relief stäbchen-Ziffern und andern Markierungen auftritt, kann dadurch gelöst werden, dass die betreffenden, etwas brüchigen Platten mit einer Unterlagsfolie aus zähem Material, z. B. Polyvinylkunststoffen oder Metallfolien, ver bunden werden.
In diesem Falle bildet das Ausstanzen, Ausschneiden, Schleifen und Polieren der ge nannten selbstleuchtenden Reliefmarkierungen kein Problem mehr, indem die Unterlagsfolie jedes Ausbrechen verhindert. Besondere modische Effekte können da durch erzielt werden, dass über oder unter halbdurchlässige Metallspiegelbeläge Inter- ferenzbeläge aufgedampft werden. Je nach Einfallsrichtung des Lichtes und der Betrach tungsrichtung glänzen derartig beschichtete Körper metallisch oder in wechselnden Farb tönen.
In vielen Fällen werden überhaupt an Stelle von metallischen Spiegelbelägen Inter- ferenzbeläge treten können, deren Zusammen setzung und Dicke so gewählt ist, dass sie bei Tageslicht die Leuchtmassen verdecken und deren Eigenlicht bei Dunkelheit doch sicht bar werden lassen.
Die Lage und Breite der spektralen Durch lassbereiche der genannten Interferenzspiegel- schichten hängen von der Dicke dieser Schich ten und vom Material ab, wobei beispielsweise Kryolith, Sulfide, Thoriumfluoride oder Quarz verwendet werden können, die meistens wie Metallspiegelbeläge im Vakuum aufgedampft werden.
Wenn auf die farbig irisierenden Effekte derartiger Deckbeläge verzichtet wird, können Beläge der genannten Art dicker aufgetragen werden und dann zum Beispiel lediglich als durchsichtige Schutzbeläge für freiliegende, halbdurchlässige Metallspiegelschichten die nen, um diese gegen mechanischen Abrieb und chemische Korrosion zu schützen.
Schichten dieser Art können aber auch wesentlich sein als Sperrschichten zwischen einer halbdurchlässigen Metallspiegelschicht und einer dahinter aufzutragenden Leucht- farbmasse. Besonders wenn direkt auf halb durchlässige Metallspiegelschichten, welche zum Beispiel Einkerbungen auf der Hinter seite von Scheiben aus durchsichtigem Kunst glasmaterial oder Polystyrol auskleiden, Leuchtfarbmassen aufgetragen werden, welche als Bindemittel Nitrolacke mit Acetonv erdün- ner enthalten, zeigt es sich,
dass solche Lacke durch die Metallspiegelschichten hindurchtre- ten und ein teilweises Abschuppen derselben von ihrer Haftfläche verursachen, indem sie das Material der Haftfläche, z. B. Polystyrol, anzugreifen vermögen.
Solche Schädigungen von Metallspiegel- schichten können dadurch vermieden werden, dass vor dem Auftragen der Leuchtfarbmasse auf die Metallspiegelschicht eine Sperrschicht. aus Thoriumfluorid aufgedampft wird, weil durch derartige Sperrschichten die üblichen Lösungsmittel der Leuchtfarbe-Bindemittel (Nitrozelluloselacke) nicht durchtreten kön nen. An Stelle von Thoriumfluorid können zur Bildung einer durchsichtigen Sperrschicht durchsichtige Lacke verwendet werden, die vom Lösungsmittel der Leuchtfarbmasse nicht angegriffen werden.
Insbesondere Lacke, die zähelastisch, wenn auch relativ weiche Schich ten bilden, können, sofern sie zwischen der halbdurchlässigen Metallspiegelschicht und dem Kunstharzkörper, auf welchen diese auf gedämpft ist, angebracht werden, eine doppelt nützliche Funktion ausüben, indem sie an sich ein besseres Haften und einen schöneren Glanz der Metallspiegelschicht bewirken und zugleich den Kunstharzträger vor schädlichen Beeinflussungen der Leuchtfarbmasse schüt zen.
Eine andere Möglichkeit zur Vermeidung der erwähnten Schäden besteht in der Verwen dung von Leuchtfarbmassen mit andern Bindemitteln als Nitrolack, z. B. wasserlös- liebe Methylcellulose oder Gummi arabicum, wasserhaltige Emulsionen von Alkydharzen und Vinylharzen. Besonders wichtig scheint es auch, aufgedampfte Metallspiegelschichten zur Erhöhung der Haftfestigkeit einer Wärme behandlung zu unterziehen.
Wie im folgenden dargelegt wird, ermög licht die Verwendung von Leuchtfarbmassen mit reinen ss-Strahleratomen als Erregerstrah- lungsquellen, dass bei Dunkelheit das Eigen leuchten der Leuchtstoffmasse genügend stark ist.
Es hat sieh zum Beispiel gezeigt, dass teil weise durchlässige Goldschichten zum Ver edeln von selbstleuchtenden Körpern oder Markierungen nur etwa 20-40% des Eigen- leuchtens austreten lassen, wenn sie wirklich bei Tageslicht als Goldspiegelschicht wirken soll.
Da nun für Zifferblätter und Zeiger von Taschen- und Armbanduhren und Markierun gen von Bordinstrumenten bei Dunkelheit eine Leuchthelligkeit von mindestens 0,16 Lux gefordert wird, wenn sie als nachtleuchtend bezeichnet werden, so müssen die Leuchtmas- sen selbst mindestens eine Leuchtstärke von etwa 0,5 Lux aufweisen, wenn nach Überdek- kung derselben durch eine Goldschicht noch mindestens 0,16 Lux erzielt werden sollen.
Leuchtstoffmassen mit verdreifachter Leuchtkraft müssen mindestens dreimal so stark, praktisch vier- bis fünfmal so stark er regt werden, das heisst vier- bis fünfmal mehr radioaktive Erregerstrahlungsatome enthal ten.
Leuchtfarben derartig hoher Leuchtstärke mit natürlich radioaktiven Erregerstrahlungs- atomen, also Radium- oder Thoriumatomen, haben nun aber die unangenehme Eigenschaft, dass ihre Leuchtkraft sehr rasch abnimmt. Derartig stark aktivierte Leuchtmassen übli- eher Art haben hinsichtlich ihrer Leucht- stärke eine Halbwertszeit von drei bis vier Monaten, so dass schon nach etwa 11/2 Jahren eine Leuchtfarbmarkierung der erwähnten Art praktisch kein Leuchten mehr zeigen würde.
Ausserdem greifen die a-Strahlen sol eher natürlich radioaktiver Massen die Lack schichten usw. in grossem Mass an, so dass auch der angestrebte Tageslichteffekt, näm lich die Goldglanzschicht, in kurzer Zeit ver lorengeht. Damit hätte man also bei Verwen dung üblicher Leuchtmassen schon nach ein bis zwei Jahren nach der Herstellung der leuchtenden und goldglänzenden Zifferblätter- und Zeiger weder nachtleuchtende noch bei Tageslicht goldglänzende Markierungen.
Ausserdem sind grössere Mengen Leucht- farbmassen, als sonst notwendig wären, aufzu tragen. Dabei würde sich bei Verwendung von mit natürlich radioaktiven Elementen aktivierten Leuchtfarbmassen eine entspre chend sechzehn- bis zwanzigfache Radioaktivi tät ergeben, wobei ein wesentlicher Anteil der radioaktiven Strahlungsenergie als harte y-Strahlung praktisch unabschirmbar austre ten würde.
Für den Träger einer in der beschriebenen Weise mit selbstleuchtenden Markierungen ausgerüsteten Uhr würden sich dann y-Strah- lungsdosen ergeben, welche das nach der Lon doner Empehlung 1951 zulässige Höchstmass weit überschreiten und mit Sicherheit gesund heitliche Schädigungen verursachen würden.
Ganz anders liegen die Verhältnisse, wenn Leuchtfarben verwendet werden, die mit rei nen ss-Strahleratomen, z. B. Promethium 14 (Halbwertszeit: 4,4 J<B>)</B>, aktiviert sind. Die ss-Strahlen von Promethium haben eine Ener gie von etwa 0,22 MeV und werden durch 0,2 mm Messingblech oder 0,5 mm Kunstglas praktisch vollständig absorbiert, so dass auch bei höchster Aktivierung keine gesundheit lichen Schädigungen auftreten.
Ausserdem zeigen auch starke leuchtende Leuchtmassen mit reiner ss-Strahlungserregung praktisch keine Leuchtkraftabnahme. Endlich ist die Verarbeitung von Leuchtfarbmassen, die mit Promethium 147 aktiviert sind, wesentlich ge fahrloser, weil dieses Element im Gegensatz zu Radium oder Thorium sehr rasch aus dem menschlichen Körper ausgeschieden wird.
Da auch keine Schädigung der halb durchlässigen Goldspiegelschiehten durch die ss-Strahlen zu befürchten ist, hat die Verwen dung von Leuchtfarbmarkierungen, die mit reinen ss-Strahleratomen, z. B. Promethium 147, Nickel 63 oder Kohlenstoff 14, bei denen die Strahlungsenergie je wesentlich unter 0,5 MeV liegt, im Zusammenhang mit halb durchlässigen Metallspiegelschichten zur Ver- deckung der Tageslichtfarbe ausserordentlich wichtige Vorteile.
Dabei kann eventuell nur die erforderliche zusätzliche Aktivierung der Leuchtfarbmasse durch solche ss-Strahleratome erfolgen, wäh rend eine Grunderregung durch natürlich radioaktive Elemente vorgesehen sein kann.
An sich ist es auch möglich, auf einem Uhrzifferblatt in bisher üblicher Weise Leuchtfarbmarkierungen aufzutragen und diese Leuchtfarbmarkierungen mit halbdurch lässigen Deckschichten, vorzugsweise halb durchlässigen Metallspiegelschichten, zu über decken. Zur Erzielung geometrisch strenger Umrissformen können unter anderem Schablo nen verwendet werden.