CH485609A - Verfahren zum Herstellen von Blendschutzgläsern für Brillen durch Aufdampfen von Oberflächenschichten im Vakuum - Google Patents

Description

  <B>Verfahren zum</B>     Herstellen   <B>von</B>     Blendschutzgläsern        für   <B>Brillen</B>  <B>durch Aufdampfen von Oberflächenschichten im Vakuum</B>    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen  von     Blendschutzgläscrn    für Brillen durch Aufdampfen  von Oberflächenschichten im Vakuum.  



  Zur Herstellung von     Blendschutzgläsern    ist es neben  der Verarbeitung von im Bad gefärbten Glasschmelzen       bekannt,    absorbierende Substanzen auf fertige Brillenglä  ser in dünner Schicht aufzudampfen. Die aufgedampfte  Schicht muss von grosser Härte und gegenüber chemi  schen Einflüssen resistent sein.  



  Hierbei wird bei bekannten Verfahren als     Aufdampf-          substanz    ein Gemisch verwendet, dessen eine Komponen  te eine schwach absorbierende Substanz, beispielsweise  Quarz, ist, während als stark absorbierende und färbende  Komponente beispielsweise Chromoxyd verwendet wird.  Die beiden Substanzen werden prozentual so aufeinander  abgestimmt, dass sich die gewünschte Absorption des       Blendschutzglases    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 Steue  rung der Reflexfarbe und die gleichzeitige     Konstanthal-          tung    der Absorption ist in der Praxis nicht durchführbar.  Dadurch wird die bei     Blendschutzgläsern    anzustrebende  bzw. erforderliche Paarung und Austauschbarkeit von  Gläsern aus verschiedenen Chargen ausserordentlich er  schwert.

   Die störenden  Farben dünner Blättchen  wer  den dadurch vermieden, dass grössere Schichtdicken, als  sie bei den bekannten     Methoden    üblich sind, aufge  dampft werden. Erst dickere Schichten ermöglichen die  Austauschbarkeit.  



  Aufgrund eigener Untersuchungen ist eine geometri  sche     Mindestschichtdicke    von 1,5     Mikron    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 Substan  zen mit einer genügend schwach absorbierenden Substanz  verdünnt werden. Die schwach absorbierende Substanz  ist im folgenden als Verdünnungssubstanz bezeichnet.    Bisher gab es keine wirklich geeignete Verdünnungs  substanz mit geringer Eigenabsorption, wobei hier nur  die Oxide wegen ihrer Härte in Frage kommen. Für die  Anwendung der Erfindung kommt in erster Linie das  Aufdampfen mittels Widerstandsheizung in Betracht, wie  es in konventionellen Anlagen ohne kostspielige Zusatz  einrichtungen üblich ist.  



  Das genannte Quarz als Verdünnungssubstanz ist  zwar im Ausgangszustand nicht absorbierend, wird aber  durch Reaktion mit dem heissen     Schiffchenmaterial     zersetzt und in einen absorbierenden Zustand überge  führt.  



       Quarz    verdampft in nennenswerter Menge erst bei  Temperaturen von     2000 C.    Es ist schwer, Quarz im       Aufdampfschiffchen    auf diese Temperatur zu bringen, da  die Wärme des Schiffchens sich mangelhaft auf die  Quarzsubstanz überträgt.  



  Quarz oder     Siliziumdioxid,    auch in     Verbindung    mit       Boroxid    als Verdünnungssubstanz, haben noch folgende  weitere Nachteile. Die Verdampfung erfolgt aus der  flüssigen Phase heraus bei einer verhältnismässig hohen  Temperatur. Hierbei ergibt sich ein hoher Verbrauch an  teuren Schiffchen, da das heisse flüssige     Siliziumdioxid     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 Fotometer 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     Aufdampfsub-          stanz    bewirkt, dass bei der weiteren Charge     reproduzier-          bare    Werte nicht erzielt werden können, weil die Rück  standssubstanz schon stark zersetzt ist.  



  Es wurde nun die überraschende Feststellung getrof  fen, dass sich hochwertige     Blendschutzgläser    herstellen  lassen, und dass der     Aufdampfprozess    unter Vermeidung  der genannten Schwierigkeiten durchgeführt werden  kann, indem - und darin besteht die Erfindung -           Siliziumdioxid    zusammen mit elementarem Bor oder  einer beim Erwärmen elementares Bor abgebenden Ver  bindung erhitzt und der erzeugte Dampf auf Brillengläser  niedergeschlagen wird. Der     Verdampfungssubstanz    kön  nen färbende Zusätze, wie Chrom bzw. Chromoxid,  beigegeben werden. Diesen färbenden Zusätzen gegen  über wirkt die neue     Verdampfungssubstanz    als Verdün  nungsmittel.  



  Durch     Zumischung    des an sich stark absorbierenden  elementaren Bors zum Quarz wird die Absorption des  Niederschlages überraschenderweise nicht erhöht, son  dern im Gegenteil als Folge gegenseitiger     chemischer     Einwirkung der erhitzten Partner erniedrigt. Die Auf  dampftemperatur liegt bei 1300 C und damit erheblich  niedriger als bei Quarz mit oder ohne     Boroxidzusatz.     Das Gemisch verdampft schneller und bei     niedrigerer     Temperatur als die einzelnen Partner für sich allein.  Durch die geringe Eigenabsorption der neuen Verdün  nungssubstanz ergibt sich der Vorteil, dass die neue  Verdünnungssubstanz in weiten Grenzen regelbare Ab  sorptionswerte herzustellen ermöglicht.

   Ohne Änderung  der Zusammensetzung der Verdünnungssubstanz lassen  sich lediglich durch die Wahl der Menge des färbenden       Zusatzes        Absorptionswerte        von        25%        bis        90%        einstellen,     und zwar bei Schichtdicken von etwa 1,5     Mikron.    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 ver  dampfte 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     Verdampfungs-          geschwindigkeit    erhöht.  



  Statt elementarem Bor kann erfindungsgemäss auch  eine bei der Erwärmung Bor freigebende Substanz ver  wendet werden, vorzugsweise ein     Metallborid.    Die<B>Wir-</B>  kung ist die gleiche wie beim Bor. Die     Schiffchenaufhei-          zung    kann aber schneller erfolgen, ohne ein Heraussprit  zen der Substanz befürchten zu müssen, da die     Metallbo-          ride    Bor sanft freigeben und infolge des grösseren  spezifischen Gewichtes ruhig im Schiffchen liegen.  



  Gegenüber     Siliziumoxydschichten,    die als     Aufdampf-          schichten    und Verdünnungsschichten bekannt sind, ha  ben die neuen Schichten bei der angestrebten<B>Dicke von</B>  1,5     Mikron    den Vorteil einer geringeren Eigenfärbung  und eines geringeren Gelbstiches, auch dann noch,<B>wenn,</B>  wie es üblich ist, die     Siliziummonoxidschichten    langsam  aufgedampft werden. Die neuen Schichten lassen sich  ohne Nachteil schnell aufdampfen.  



  Die Aufbringung einer reflexmindernden Schicht ist  bei den neuen     Blendschutzbelägen    vorteilhaft, desglei  chen eine Nachbehandlung durch     Temperung.     



  Im Gegensatz zu den bekannten Methoden zur Her  stellung     farbreflexfreier    Absorptionsbeläge mit Hilfe von  bezüglich des Brechungsindexes     inhomogenen    Schichten  wird bei den neuen Schichten zur Erzielung der     Farbre-          flexfreiheit    von der bekannten     physikalischen    Erkenntnis  Gebrauch gemacht, dass das an zwei Grenzflächen  reflektierte, sich überlagernde weisse Licht bei<B>hohem</B>  Gangunterschied keine sichtbaren     Interferenzfarben     zeigt. Eine     Inhomogenität    ist nicht erforderlich und nicht  vorhanden.

   Die erfindungsgemäss reproduzierbar her  stellbaren Schichten werden den     inhomogenen    Schichten    gegenüber in einem einfacheren Verfahren aufgedampft  und sind von einer gesteigerten Härte, da harte Oxide  zur Anwendung kommen.  



  Die Durchführung des     Aufdampfprozesses    erfolgt in  an sich bekannten Vorrichtungen unter Hochvakuum  und bei der relativ niedrigen Temperatur von etwa       1300 C.    Die     Beheizung    der Schiffchen erfolgt ebenfalls  in an sich bekannter Weise,     praktischerweise    mittels  Widerstandsheizung.  



  Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungs  beispielen erläutert:       Beispiel   <I>7</I>  Fünf Gewichtsteilen     Siliziumdioxid    wird ein Ge  wichtsteil elementares Bor hinzugemischt und wird diese       Aufdampfsubstanz    in einem     Hochvakuum    in einem soge  nannten     Aufdampfschiffchen    aus     Molybdän    auf etwa  1300 C erwärmt. Die     Aufdampfsubstanz    geht leicht in  den dampfförmigen Zustand über und wird auf den im  Hochvakuum befindlichen fertig geschliffenen Brillen  gläsern niedergeschlagen.  



  Der Absorptionsgrad wird gleichzeitig durch ein  Fotometer gemessen und die Verdampfung unterbro  chen, sobald der     erwünschte    Absorptionsgrad erreicht  ist.  



  Rückstände lassen sich nach Beendigung der Auf  dampfung aus dem Schiffchen leicht entfernen. Das       Schiffchen    ist unbeschädigt und wiederholt verwendbar.  Die Dicke der aufgedampften Schicht beträgt 1,5     Mikron.     Die Brillengläser sind schwach     getunt    u. frei von farbigen  Reflexen; sie sind als Augenschutz für empfindliche  Augen geeignet.    <I>Beispiel 2</I>  In einen     Hochvakuumverdampfungsbehälter    wird ein  Schiffchen aus     Molybdän,    enthaltend eine Verdünnungs  substanz gemäss Beispiel 1 und einen Anteil an Chrom  oxid, eingebracht. Letzterer beträgt für eine Schicht mit  einer Absorption von<B>750,7,</B> 250 mg zu 1 g Verdünnungs  substanz.

   Für Gläser mit geringerer Absorption wird ein  entsprechend geringerer Anteil an Chromoxid zugesetzt,  während die Verdünnungssubstanz in ihrer Zusammen  setzung unverändert bleibt.  



  Die erhaltenen Gläser, die während des     Verdamp-          fungsprozesses    über dem Schiffchen in Rotation gehal  ten werden, zeigen auf der ganzen Fläche eine völlig  gleichmässige,     schlierenfreie        Durchsichtfarbe.    Die aufge  dampfte Schicht hat eine Dicke von 1,5     Mikron.    Sie ist  frei von störenden     Interferenzerscheinungen    und ohne  Nachpolieren gebrauchsfertig. Die Schicht ist beim Ge  brauch kratzfest.

   Die aufgedampften Gläser werden einer  an sich bekannten Nachbehandlung     (Temperung)    bei       400 C    während einer Stunde     unterworfen    und zeigen  dann eine als angenehm empfundene graubraune Durch  sichtfarbe. Rückstände lassen sich aus dem Schiffchen  leicht entfernen.  



       Beispiel   <I>3</I>  Die     Aufdampfmethode    gemäss Beispiel 2 wird in zwei  getrennten Schiffchen durchgeführt, von denen das eine  die Verdünnungssubstanz, das zweite Schiffchen die  färbende Substanz enthält. Das in Beispiel 1 angegebene  Verhältnis von     Siliziumdioxid    und elementarem Bor in  der Verdünnungssubstanz 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 Hochvakuum  raum schichtseitig zusätzlich mit einer dünnen Schicht  aus Quarz bedampft, die als reflexmindernde Schicht  wirkt.  



  <I>Beispiel 4</I>  Der Verdünnungssubstanz gemäss den Beispielen 1  bis 3 wird statt elementarem Bor ein     Metallborid,     vorzugsweise     Wolframborid,    in einem dem höheren Mo  lekulargewicht entsprechend gesteigerten Mengenanteil  zugesetzt. Bei der Erwärmung wird das Bor freigegeben  und die in den obigen Beispielen angegebene vorteilhafte  Wirkung in gleichem Masse erreicht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zum Herstellen von Blendschutzgläsern für Brillen durch Aufdampfen von Oberflächenschichten im Vakuum, dadurch gekennzeichnet, dass Siliziumdioxid zusammen mit elementarem Bor oder einer beim Erwär- men elementares Bor abgebenden Verbindung erhitzt und der erzeugte Dampf auf Brillengläser niedergeschla gen wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass dem Siliziumdioxid eine bei der gemeinsa men Erwärmung elementares Bor freigebende Bor-Ver- bindung zugemischt wird. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Bor freige bende Verbindung ein Metallborid verwendet wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch und den Unteran sprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorptionsbelag in einer störende Interferenzfarbreflexe ausschliessenden Dicke aufgedampft wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch und den Unteran sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfungssubstanz färbende Zusätze, wie Chrom bzw. Chromoxid. zugesetzt werden.

   <I>Anmerkung des</I> Fidg. <I>Amtes für</I> geistiges Eigentum: Sollten Teile der Beschreibung mit der im Patentan spruch gegebenen Definition der Erfindung nicht in Einklang stehen, so sei daran erinnert, dass gemäss Art.<B>51</B> des Patentgesetzes der Patentanspruch für den sachlichen Geltungsbereich des Patentes massgebend ist.