-
Verfahren zur Änderung des Reflexionsvermögens optischer Gläser optischer
Gläser Wie bekannt, läßt sich die Reflexion, die leim Übertreten von Lichtstrahlen
aus Luft in einen durchsichtigen Gegenstand. insbesondere in dem Glasteil eines
glitschen Geräte: an der Außenfläche dieses Gegenstandes stattfindet, und ebenso
die Reflexion. die leim Übertreten von Lichtstrahlen aus einen durchsichtigen Gegenstand
in Luft stattfindet, dadurch vermindern, daß man auf den Gegenstand eine dünne Schicht
eine. Stoffes aufbringt, dessen Brechungszahl kleiner als die de:. Gegenstandes
ist. Bei geeigneter Wahl ihr Brechungszahl dieses Stoffes und der Dicke :einer Schicht
läßt sich die Reflexinn sogar praktisch vollständig beseitigen. Auch 11 es bekannt
zur Verminderung der Reflexion mehrere dünne Schichten anfzubrin_ gen. die dann
zweckmäßig nicht alle eine kleinere Drehungszahl als der Gegenstand erhalten. Die.
bisher bekanntgewordenen Verfahren zur Erzeugung solcher Schichten sind jedoch z.
L, deshalb unbefriedigend, weil die mit ihnen erzielten . Schichten chemischen oder
mechanischen Angriffen gegenüber wenig widerstandsfähig sind.
-
Nach der Erfindung lassen sich Schichtei von starker Wirkung und dabei
von hoher Widerstandsfähigkeit gegen chemische und mechanische Angriffe erzielen,
wenn man zu ihrer Erzeugung ein wasserarmes, gelartiges Oxydhydrat (allein oder
mit sonstigen Zusätzen) eines Elementes. das in Wasser schwer lösliche. kolloidale
Oxydhydrate zu bilden vermag, hei einer gleichzeitigen oder anschließenden Erhitzung
des betreffenden Gegenstandes auf eine Temperatur: die mindestens 503 unterhalb
seiner Erweichungstemperatur liegt, auf ihm niederschlägt, Statt eines einzigen
solchen Oxydhydrats kann man auch eine Mischung mehrerer solcher verwenden-.
das
Niederschlagen kann dabei in der versChiedensten Weise erfolgen. So kann man r.
11. (las betrettende Oxydhydrat aus Dämpfen niederschlagen oder mechanisch durch
Zerstäuben von Lösungen der Oxydhydrate aufbringen: auch kann man auf dein zu überzichenden
Gegenstand eine Haut der Lösung erzeugen indem plan ihn in die Lösung eintaucht.
-
Die Herstellung der Oxydhydrate kann in bekannter «'eise durch chemische
Zersetzung von falzen geschehen, in denen die betreffen-Ilcii Elemente als Säurebildner
auftreten, mit I H-lonen allspaltenden Stoffen, z. B. durch füllen von Natriumsilicatlösungen
mit Salz-.MIT oder durch Einwirkung voll Wasser oder anderen Hydroxylgruppen abspaltenden
Stoffen auf Halogenide oder andere auf diese Weise zersetzliche Verbindungen (z.13.
Ester) der in Frage kommenden Elemente. ' Löst man die gewonnenen Oxydhydrate in
Wasser oder organischen Flüssigkeiten kolloidal auf, so lassen sich die zu behandelnden
Gegenstände durch Eintauchen, Aufgießen. Aufspritzen usw. finit einer hei Verdunstung
des Lösungsmittels gallertartig erstarrenden Schicht von mehr oder weniger großer
Dicke Oder mit mehreren solchen Schichten überziehen. Durch. vorsichtiges Erwärmen
verlieren die Gallerten mehr oder weniger das von ihnen noch festgehaltene Lösungsmittel
und Hydratwasser und schrumpfen dabei in einer durch. Torversuche zahlenmäßig erfaßbaren
Weise zu mechanisch und chemisch gut haltbaren, sehr dünnen Schichten zusammen.
Gleichzeitig ändert sieh ihre Brechungszahl, so daß für die genauere Herstellung
rcflexionsvermindernder Schichten ihre schließlich wirksame Brechungszahl bestimmt
werden muß. ' Die Verfestigung der Gallerten erreicht im allgemeinen praktisch ihren
Endzustand heitre Erhitzen auf nicht über 25o°. Es liegen dann wasserarme Oxydhydratschichten
der betreffenden Elemente vor. -Man kann diese Verfestigung auch während der Erzeugung
der Schichten dadurch erreichen, daß die Oxydhydrate oder eine Mischung von ihnen
:uff den mehr oder weniger erhitzten Gegenständen z. B. durch. Zerstäuben ihrer
kolloidalen Löstungen niedergeschlagen werden.
-
Das wohl einfachste Verfahren zur Hergleichmäßiger Schichten ist das
Ein- I bringen des Gegenstandes in einen -Nebel der niederzuschlagenden Substanz.
solche Nebel erhält man in besonders feiner Verteilung, wennn man einen Dampfstrom
.eitler finit Wasser zersetzlichen Verbindung, sich finit Wasserdampf mischen läßt.
etwa indem man das Halogenid aus eitler Düse auf Gleit in Zimmerluft befindlichen
Gegenstand aufbläst. 1)a man z. B. finit wasserhaltigen SiliciumoxN-dsclliclltcn
schon eine recht niedrige Brechungszahl erreicht, genügt oft die Aufbrinrung einer
einzigen Schicht zur ausreichenden Verminderung der Oberflächenreflexion. Ihre Wirkung
läßt sich dadurch weiter verbessern. daß während oder nach, dein --Niederschlagen
verdampfbare, zersetzliche oder durch chemische Mittel herauslösbare Stoffe, wie
z.13. Paraffine, organische Säuren oder deren Salze u. a., zur Einwirkung gebracht
und durch Erwärmen eingebaut werden. Durch stärkeres Erhitzen, durch chemische Zersetzung
oder sonstige Einwirkung können dann diese Stoffe oder Teile von ihnen wieder entfernt
werden, wodurch eine poröse Struktur der verfestigten Oxydhydratschicht und damit
eine verminderte Brechungszahl ohne Verminderung der mechanischen Widerstandsfähigkeit
entstellt.
-
Besonders widerstandsfähige Schichten finit einer Brechungszahl, die
ungefähr bis zu I4 hinunterreichen und -2,o noch übersteigen kann, lassen sich ei-zielen,
wenn man von den Oxydhydraten von Wolfram, Molybdän, Elementen der dritten Gruppe
des periodischen Systems, der vierten Gruppe außer Kohlen-Stoff oder der fünften
Gruppe außer Stickstoff ausgeht und dafür sorgt, dar) jede der schließlich erzeugten
Schichten mindestens zur Hälfte aus einen. Oxydhydrat eines dieser Elemente oder
aus einer Mischung solcher. besteht. Zur Erzeugung hochbrechender chichten gellt
man dabei zweckmäßig von den Oxydhydraten von Titan, Zirkon, Zinn ()der Blei und
zur Erzeugung niedrigbrechende r Schichten von den Oxydhydraten von Aluminium oder
Silicium aus. Lanthan. Tantal und Thorium sind ebenfalls zur Erzeugung hochbrechender
Schichten gut geeignet, kommen jedoch wegen ihres hohen Preises weniger in Betracht.
Beispielsweise sei erwähnt, daß eine wasserarme Siliciumhydroxydschicht eine Brechungszahl
von ungefähr I.45 und eine wasserarme Titanhydroxydschicht eine Brechungszahl von
ungefähr 2,5o hat.
-
Anstatt zur Vermnderung des Reflexionsvermögens können der Erfindung
entsprechende Schichtet. auch zu Blessen Erhöhung dienen. So kann man z. B. einet.
halbdurchlässigen Spiegel herstellen, indem man auf eine Glasplatte eine Schicht
von einer größeren Brechungszahl als chic des Glases aufbringt.
-
Iss ist bekannt. auf Glasgegenständen, die bis zur Erweichungstemperatur
erhitzt worden sind zu Zierzwecken Schichten. durch die Interfernzfarben hervorgerufen
werden (#w@u#il;tiititc iri:ieretl<lc I.ü@tcrf.trl>en). (111r(11 ZU ZU el'Il'ti''l#il,
(.lall 111:111 diese t Ila@egl'll-
s t, illik - Dämpfen
voll Metallsalzen :aussetzt oder auf sie l..hsungen von :Metallsalzen aua`-spritzt.
Von diesen' bekannten Verfahren t,iiter,clieiclet .ich das der l:riitl<lttth
entslirec@endc dadurch, daß es. Nv(e erwähnt. mindestens um 5o° unterhalb) der 1?r--Wcichungsteniperatur
des Glases durchgeführt wird. da andernfalls die zti behandelndennberilüchcn kür
cl)tisch'e Zwecke unhrauch-1rtr würden: ini allgemeinen kann inan das der 1?hndung
entsprechende Verfahren sogar durchführen, ohne auf Tclnperaturen von mehr als 25o°
zu gehen.
-
Iki der Durchführung des neuen Verfahrens können sich gewisse Schwierigkeiten
ergeben. 5o entstehen leicht statt der gewünschten klaren Schichten solche finit
mehr oder weniger ausgeprägtem difuseni Streucermiigen, d. h. die Flächen erscheinen
rauchig bis milchig getrübt. Dieser Fehler kalin sowohl beitü@ _-üfcl>i"itzcn voll
vernebelteil Kolloidlö sungen (besonders bei Titan und Kieselsäure) stark auftreten
als auch 1)2i der Zersetzung all feuchter Luft von solchen Halogeniden, die sehr
heftig mit ZVasserdampt reagieren, ivie z: B. Titantetrachlorid (TiCla) oder Altuni
ililnitricliloritl (AICb,). \Velin "ich dieser Fehler auch vermutlich durch genaue
Kontrolle des Feuclitigkeitsgehaks dr Luft und starke Verdünnung des Gas-.trc)Ilies
vermeiden hißt, so sind doch weit einfachere und zuverlässigere: Maßnahmen vorzuziehen.
So hat ein Zusatz eines reaktionsfähigen Ilalogenträgers zti TI Cl,-Datupf; z.11,
Siliciumtetraclilorid (SiClj, eine günstige \firl;ttng. Gasförmige :Sidzsäure wirkt
ihulich. Die Verwendung von Si Cl, hat den Vorteil, Ball es in flüssigem Zustand
in be-Iizhigein Verlialtnis mit TiCt, miselibar ist. \\'citer hat es sich als günstig
erwiesen, die allzu große Flüchtigkeit der IIalogenide oder ihrer Mischung dadurch
zu verringern, dal.i man sie in einem indi'Cerenten Lösungsmittel auflöst. Brauchbar
sind z.B. organische indifferenne lladgeni(1e, insbesondere Tetrachlorh-uitlenstnfi
(CCII Eine geeignete --Mischunb 1)esmht z. B. aus 3 Voluinteilen Ti Cl" i Volitlilteil
.Sicht und iöVolumteileliCCl,. Bläst tnan die,e Mischung aus einer IYise in Zinitnerluft
auf eine über ioo` crt@-ürmtc Platte, 1)ihh#t sich eine völlig' (bare Gelschichr
deren @lrcchung:iudc@ scl hoch liegt, (bah sie ))Ittl;tiscli keil Si enthalten
kann, o daß es
hol Bi ;e reine 1i C)MCschicht fit. Bei _\l 0, lic#"ett die
\'erhiltnisse ähnlich wie 1)c1 IM,
Eine andere Schwierigkeit besteht darin,
cla!@ gewisse 1-lalogeliide, i. (l, Siliciullitetrachl')ricl (Si (1,) undil-iciuintetraln-<)nlicl
1)c1 niedriger Temperatur (unter I(11) ) nur langsam in der gewltnselncn \\#eise.
i11'1ilStt@il'llilf,,`I:.III \Va.sse1` 1-eagll.'1'C'll,. rasch da-
gegen illit
flihs-lgeln. l';Telingt infolgedessen nicht leicht. eine Schicht auf einer Platte
zu eizctigetl, falls diese auf über loo", aber nicht über 400' erw:innt ist. Bei
Z.iinmnicntl)cratur dagegen bilden sich feilte Saizsüttrcntl)rl, di::: als K#ludensationskertte
für die Attsschciduug flüssigen \\'asser; zu dienen scheinen, da sich klare 1,:,ie>elgclscliicliten
auf Platten niederschlagen, wenn null sie in diesen _\721)e1 bringt. Da .es sich
liicrlxi jedoch uni Kondensation feiner Triipfchen handelt, so spielt die gleichmäßige
Denetzharkcit der Unterlage eine große Rolle, und es werden an, die Sauberkeit der
Unterlage grolle Allforderungen gestellt, da andernfalls flcel;gc, ungleichmäßige
Überzüge entstehen. Durch Beimischung von Phosphoroxychlorid, das vielleicht eine
kondensierende \Virkung 1)esitzt, liißt sich die Gleichmäßigkeit des ,\iederschlags
wesentlich verbessern. 2\uch eine Mischung N'011 erhitztem Sica,,-Danipf_ Illit
iiberhitzteni \\`asserdanipf war günstig. Bei all diesen Stoffen ist jedoch ihre
Ausnützung schlecht, weil der größte Teil der Halogeilidv in Dampfform. enttvcicht;
ri.ulenl sind diese dämpfe allgreifend und gesundheitsschädlich. Weiterhin ist:
es dabei nicht niöglicli, den iederschlag auf einer Platte zu erhaben, deren Temperatur
über- loo" ist. Letzteres statier erwünscht, wenirman TiÜ.=und SiU._ AI einen. Arbeitsgang
aufbringen und wo-
möglich. eine Mischung beider Substanzen ,rreichen will.
Eine weit bessere Lösung hesteht darin, daß Iran statt cncs Luftsinmw:" einen Strom
bl"e1121va1#Cr Gase benutzt und diesen heim Austritt aus der Düse entziind-t. Dadurch
wird die Reaktion auHerordendich beschleunigt, und es treten dickt, wcilk Mauchwolken
aua. Das verwendete Gas darf nicht rußen, deshalb ist z. B. \\'asser>tolt zweckmäßig.
Dabei kann' allerdings der oben behandelte Fehler wieder auftreten, cl. h. die Bildung
eines wolligen Beschlages. Durch Zuführen eines itidiftercnten Gases, i. L. \-,11i
Stickstoff=, wodurch sich die h@an@m@ntcnilleratur his auf Soo@ senken läßt, kann
nian jedoch einen klaren l.Tl)er-r_ttg erhalten. Aul.icrdeni ist eine Zufuhr g2riligel-
Mengen Saliclstof zweckmäßig, da Ulan dann die Flanitnenteinper<ttur, auch welle
sie 11111 weitere IM=' gesenkt wird, verhältnistnüllig gleichhalten und ein I?rlöschell
verhüteli kann. E5 gelingt x), einen SiOrN1e11er.Cchlag auf Platten 71,1
t2rzi(!len-. die übel" tc)o . waren sind, also die gleichen hcdüigutlgen wie 1)2i
"1'1U_ einzuhalten. is fit dann auch weiterhin möglich, die unanet;elnn Zu behandelnden
Ilalotrrllide zu vernlciclcn ttll,i als flüchtige Verbindungen orgtulisclic#.zu
wählen, da dercil 1 orWuliscltei- Anteil 1)z#1 den ci-@@:ilnitcti I#laiitntclitcml)eraturen
v@illi@# v:rl)r@#ntlt. @\Il;ylestc
#r, z. B. 1Lcthvl- und .#*#@tlivlcstel-
des Sili-@ltiiliz. -\cet\`lac.eto11-ate, -r.. B. Aluminium-.\cetyl;tcetalt<it,
sind gut geeignet.
-
l:in besonderer Vorteil des soeben geschildertcn Verfahrens liegt
darin, daß mal. mit ihn imstande ist. Schichten zu erzeugen. deren Brechungszahl
beliebig zwischen detl Brechungszahlen zweier Stoffe lieft. Dies kann man
nämlich dadurch erreichen, da13 lnan <elir dünne Schichten zweier Stoffe voll
#;erschiedelier Brechungszahl abwechseln.(( aufbringt. Legt man z. B. den zu behandelnden
Gegenstand auf eine sich drehende Scheibe und läl3t ihn hintereinander unter einer
Düse für die Si O,haltigen und einer Düse für (li(f TiO,halti-en Schichten hindurchlaufen.
so entstellt eine vielfache Aufeinan(erfolge (li:innster S.10=- u11(1 TiO_haltiger
Schichten. Da die Gesamtdicke der Schichten z. B. nach Zoo Ihn(Irehungen nur :t«-a
(1,t (( ist, so ist die Dicke einer Pinzel-;cllicht slttr etwa ;_1°, d. h. von der
Grüßenor(1nnnf einer ., olel:elschicht. Es ist nun anzunAmen. (1a13 in Wahrheit
nicht gleichntäl3ige Matten solcher Dicke entstehest. sondern da13 an einzelnen
Stellen gar keine, an andern mehrere 'Molekelschichten niedergeschlagen werden.
Es wird also eine Struktur entstehen, (sie jedenfalls einer wahren Mischung sehr
nahe kommt. Selbst wollt nian aber eine scharfe Schichtung annehmen müßte, so würde
(sie Wirkung einer solchen :Aufeinanderfolge optisch ähnlich der einer Mischung
sein: sie Nilfit sich angenähert nach (leg Mischungsregel als die einer mittleren
Brechungszahl jf berechnen, (sie sich aus der Gleichung-
ergibt. Hierin bedeutet p (gen Prozentgehalt der ,CSanlten Schichten a11
dellt Stoa' -Oll den'
Brechungszahl n, un(l ff, (sie Brechungszahl
(ges andern Stoffes. Man kann auf diese Weise auch Schichten erzeugen, die dieselbe
Brechungszahl wie der zu iiberziehende Gegen stan(I haben, also völlig unsichtbare
Churzüge sind.
-
Als Beispiel Für (sie Reßexionsvermindertlit##, die
"ich 1111t (1e111 ertlll(Itlllfs#''elllaßen Verfahren erzielen. lüUt, seien bilfmr(le
an-@(-@el>rtt.
-
(',ringt man atit eine Glasplatte von (leg Ilrechungszahl t,sq eine
Schicht S111.,, so läl.lt >ich durch @ecign etc Beniessunf (leg Dicke @lie.(r Schicht
für (sie hetlexion, (sie bei unnl@@#ri@@genei- Glaspla te fast toi;" betragen murde.
.leg \\'(#1't o,3 °." f111- eilte @or@@e@c@t'icl-(-tte \\'ellenliinfe, z. 1i. für
48; In r( (grünt Clr(ichen. Für die ihrifen ist lab;i (sie kellexiom etwas höher
und 1),#triigt z..B. für 3<,o in ,(( (gelb) t °/". Trat (sie Glaplatte
eilte Brechungszahl von 1,50, so liilit ,sich bei derselben Behandlung (sie Reflexion
gün.tifstetlf;tlls auf 2,()°/n herabsetzen. Bringt man jedoch auf eilte Glasplatte
von der Bre-Aungszahl I .,;o zuwhhst eine Schicht "fi 0, und auf diese Schicht Si
0.,,. ;o läflt sich (sie l.eflexion für eine v(» -feschriehene Wellenlänge praktisch
vollkommen zum \`erschwinden bringen.