Sichtglas und Verfahren zu seiner Herstellung Die vorliegende Erfindung betrifft ein mindestens einseitig mit einer transparenten Schutzschicht über zogenes Sichtglas und ein Verfahren zu seiner Her stellung.
Bei einer grossen Zahl technischer Arbeiten, deren Durchführung oder Überwachung gewisse Sicherheits- massnahmen für das Bedienungspersonal erfordert, werden Sichtgläser gebraucht, welche entweder als Fenster in Steuerkabinen und dergleichen oder ledig lich 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 Schweis- sen oder Schleifen 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 emp findlich sind, zieht man sie vielfach für solche Zwecke dem Silikatglas vor.
Dabei muss man allerdings den grossen Nachteil in Kauf nehmen, dass solche Stoffe keinerlei optische Qualitäten 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 hat ten, Sichtscheiben aus normalem Silikatglas zu ver wenden, das durch einen spritzerabweisenden Über zug gegen das Einbrennen der glühenden Teilchen ge schützt ist. Wegen des in dieser Hinsicht günstigeren Verhaltens von Kunststoffen, Kunstharzen und orga nischen Lacken war es naheliegend, Überzüge aus solchen Stoffen auf den zu schützenden Gläsern nie derzuschlagen. Die mangelhafte optische Qualität und geringe Abriebfestigkeit dieser Überzüge verhinderte jedoch in den meisten Fällen ihre praktische Anwen dung.
Nach einem weiteren Vorschlag wurde sodann empfohlen, wasserhaltige Kieselsäure- bzw. Alkalisili- katschichten unter Ausnutzung des LEYDEN- FROSTschen Phänomens zu demselben Zweck zu verwenden, wobei der beim Auftreffen eines glühen den Teilchens entwickelte Wasserdampf ein Schutz polster auf dem Glas bildete. Offenbar kann diese Wirkung aber nur solange bestehen, als genügend Wasser in der Schutzschicht enthalten ist.
Ausserdem ist mit zunehmender Entwässerung von Silikatschich- ten die Gefahr der Trübung und der Rissbildung ge geben.
Das erfindungsgemässe Sichtglas ist dadurch ge kennzeichnet, dass die Schutzschicht aus einem lö- sungsmittelfreien, bis mindestens 2500 C temperatur beständigen überzug von mindestens einer nur anor ganischen oxydischen Verbindung und einer Beimen- gung aus mindestens einer anorganisch-organischen Verbindung besteht.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung des Sichtglases ist dadurch gekennzeichnet, dass die zur Bildung der Schutzschicht dienenden Verbindun gen in. einem organischen Lösungsmittel gelöst und diese Lösung auf die Glasoberfläche aufgebracht wird, z. B. durch Aufschleudern oder Aufsprühen der Lö sung, worauf der entstandene Flüssigkeitsfilm getrock net wird und schliesslich das Lösungsmittel und die flüchtigen Reaktionsprodukte durch Erhitzen ausge trieben werden.
Nachfolgend wird das erfindungsgemässe Sichtglas sowie das Verfahren zu seiner Herstellung erläutert. Es wurde gefunden, dass das Problem in befrie digender Weise durch ein. Sichtglas mit einer norma lerweise optisch einwandfreien und äusserst beständi gen, abriebfesten Schutzschicht gelöst werden kann, wenn diese Schutzschicht aus einem lösungsmittel- freien,
bis mindestens 2500 C temperaturbeständigen Überzug von mindestens einer nur anorganischen oxy- dischen Verbindung und einer Beimengung aus min destens einer organisch-anorganischen Verbindung be steht. Während lösungsmittelfreie Oxydschichten im allgemeinen für sich allein keine oder nur eine sehr unbedeutende Schutzwirkung gegen Metallspritzer besitzen, zeigte sich, dass durch die Beimengung einer anorganisch-organischen Komponente ein hochela stisches Gefüge geschaffen werden kann,
bei dem offenbar infolge einer sehr weitgehenden gegenseitigen Absättigung aller Valenzkräfte ein Anhaften auftref fender Metallteilchen nicht mehr möglich ist. Ferner kann die Temperaturbeständigkeit des Schutzüberzu ges um 100-2000 C höher liegen als die der beige mengten anorganisch-organischen Komponente für sich allein. Die Schutzschichten ergeben ferner, im Gegensatz zu ihrem anorganisch-organischen Anteil allein, optisch homogene, klare Filme von beispiels weise einer Dicke bis zu 10 t4 und mehr und weisen ein vorzügliches Haftvermögen an der Glasoberfläche auf.
Als geeignete nur anorganische Verbindungen in der Schutzschicht kommen beispielsweise durch hy- drolytische Umsetzung und Erhitzung auf dem Glas aus Estern von Säuren, beispielsweise Halogensäuren, der Metalle der 4. Gruppe des periodischen Systems erhaltene Oxyde in Betracht. Im Hinblick auf grosse Härte und Haftfestigkeit mit der Glasoberfläche be währen sich besonders Schichten mit SiO, und TiOo oder ZrO., die ausserdem den Vorteil bieten, dass ihre Lichtbrechung durch das Mischungsverhältnis der des Glases optimal angepasst werden kann.
Für die anorganisch-organische Beimengung eig nen sich zum Beispiel Verbindungen vom Typ R"-(-MeRR'O-)"---MeRR'R" bzw., R"-(-MeR0-),, -MeRR". Die Strukturformeln dieser Verbindungen sind folgende
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Hierbei bedeutet x den Polymerisationsgrad für die Gruppe in ( ), R, R' und R" können beliebige, auch gleiche organische Radikale sein, wobei minde stens R ein an Me gebundenes C-Atom aufweist und R' und R" vorteilhaft auch ein Halogenatom sein kann. Für 3-wertiges Me entfällt R'.
Besonders günstig sind die entsprechenden Ver bindungen des Al, Si, Sn oder Ti. Der prozentuale Anteil der anorganisch-organischen Beimengung soll zweckmässig zwischen 5 und 50%, vorzugsweise 5 bis 15%, bezogen auf die Gesamtmasse der Schutz schicht, betragen.
Das Aufbringen der Schutzschicht auf den Sicht gläsern erfolgt zweckmässig durch Tauchen der Glä ser in Lösungen der genannten Stoffe oder durch Auf schleudern oder Aufsprühen derselben. Als Lösungs mittel können verschiedene organische Lösungsmittel, vorzugsweise Alkohole oder Ester, verwendet werden, sofern die Ausgangsstoffe der beiden zum Schicht aufbau dienenden Stoffgruppen in ihnen gleichzeitig löslich sind.
Nach dem Aufbringen wird der Flüssig keitsfilm zunächst unter mässigem Erwärmen ge trocknet, wobei gegebenenfalls an der feuchten Luft die erwähnte hydrolytische Umsetzung der in Oxyde umzuwandelnden Ester erfolgen kann ; hierauf wird das beschichtete Glas bis zum Austreiben des Lö sungsmittels und der flüchtigen Reaktionsprodukte beispielsweise auf mindestens 250- C, erhitzt.
Die Zeichnung zeigt schematisch zwei beschich tete Sichtgläser.
Fig. 1 zeigt die Planscheibe 1 aus Glas, auf wel cher einseitig eine Schutzschicht 2 aufgetragen ist, in Seitenansicht, und Fig. 2 zeigt ein gekrümmtes Glas 1, wie es bei spielsweise für Schutzbrillen Verwendung finden kann und welches auf beiden Seiten Schutzschichten 2 auf weist.
Sight glass and method for its production The present invention relates to a sight glass coated at least on one side with a transparent protective layer and a method for its manufacture.
In the case of a large number of technical work, the implementation or monitoring of which requires certain safety measures for the operating personnel, viewing glasses are used, which are used either as windows in control cabins and the like or only as eye protection in the form of face guards or glasses.
Such glasses are subject to heavy wear, especially in metalworking companies, because glowing metal splashes, which are usually unavoidable in foundries or during welding or grinding, stick or burn in on the surface of the glass and the glass often becomes a sight glass after a few hours to make something useless. 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 materials have no optical qualities, but rather have more or less uneven, easily scratchable surfaces, which cause a considerable hindrance for precise work.
To avoid this disadvantage, several proposals have been made, which had the goal 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 lacquers in this regard, it was obvious to never strike coatings made of such substances on the glasses to be protected. However, the poor optical quality and poor abrasion resistance of these coatings prevented their practical application in most cases.
According to a further suggestion, it was then recommended to use water-containing silica or alkali silicate layers for the same purpose using the LEYDEN-FROST phenomenon, the water vapor developed when a glowing particle hit the glass forming a protective cushion on the glass. 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.
The sight glass according to the invention is characterized in that the protective layer consists of a solvent-free, temperature-resistant up to at least 2500 C coating of at least one inorganic oxide compound and an addition of at least one inorganic-organic compound.
The method according to the invention for producing the sight glass is characterized in that the compounds used to form the protective layer are dissolved in an organic solvent and this solution is applied to the glass surface, e.g. B. by spinning or spraying the solution, whereupon the resulting liquid film is getrock net and finally the solvent and the volatile reaction products are expelled by heating.
The sight glass according to the invention and the method for its production are explained below. It has been found that the problem has been satisfactorily addressed by a. Sight glass with a normally optically perfect and extremely durable, abrasion-resistant protective layer can be removed if this protective layer consists of a solvent-free,
up to at least 2500 C temperature-resistant coating of at least one inorganic oxide compound and an admixture of at least one organic-inorganic compound. While solvent-free oxide layers generally have no or only a very insignificant protective effect against metal splashes on their own, it was found that a highly elastic structure can be created by adding an inorganic-organic component,
in which apparently as a result of a very extensive mutual saturation of all valence forces, adherence of metal particles is no longer possible. Furthermore, the temperature resistance of the protective coating can be 100-2000 C higher than that of the added inorganic-organic component on its own. In contrast to their inorganic-organic component alone, the protective layers also result in optically homogeneous, clear films of, for example, a thickness of up to 10 4 and more and have excellent adhesion to the glass surface.
Suitable only inorganic compounds in the protective layer are, for example, oxides obtained by hydrolytic conversion and heating on the glass from esters of acids, for example halogen acids, of the metals of the 4th group of the periodic table. With regard to great hardness and adhesive strength with the glass surface, layers with SiO, and TiOo or ZrO., Which also offer the advantage that their light refraction can be optimally adapted to that of the glass through the mixing ratio, are particularly beneficial.
Compounds of the type R "- (- MeRR'O -)" --- MeRR'R "or, R" - (- MeR0-) "-MeRR", for example, are suitable for the inorganic-organic admixture Structural formulas of these compounds are as follows
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Here, x denotes the degree of polymerization for the group in (), R, R 'and R "can be any organic radicals, including the same, with at least R having a carbon atom bonded to Me and R' and R" advantageously also a halogen atom can be. R 'is omitted for 3-valued Me.
The corresponding compounds of Al, Si, Sn or Ti are particularly favorable. The percentage of the inorganic-organic admixture should be between 5 and 50%, preferably 5 to 15%, based on the total mass of the protective layer.
The protective layer is expediently applied to the sight glasses by dipping the glasses in solutions of the substances mentioned or by 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 to build up the layer are simultaneously soluble in them.
After application, the liquid film is first dried with moderate heating, it being possible for the mentioned hydrolytic conversion of the ester to be converted into oxides to take place in the moist air; then the coated glass is heated to, for example, at least 250 ° C. until the solvent and the volatile reaction products are driven off.
The drawing shows schematically two coated sight glasses.
Fig. 1 shows the face plate 1 made of glass, on wel cher one side a protective layer 2 is applied, in side view, and Fig. 2 shows a curved glass 1, as it can be used in example for safety glasses and which protective layers 2 on both sides shows.