DE10005121A1 - Lampenreflektor mit einer Sperrschicht aus einem Plasmapolymer - Google Patents
Lampenreflektor mit einer Sperrschicht aus einem PlasmapolymerInfo
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Abstract
Ein Kein-Basisüberzug-Fahrzeuglampenreflektor (10) kann verbessert werden durch eine Plasmaablagerungsschicht aus einem Siloxanmaterial. Die Siloxanschicht wirkt als eine Sperrschicht (14), die direkt auf dem Fahrzeugreflektor (12) gebildet wird. Der Fahrzeuglampenreflektor ohne Basisüberzug, aber mit Sperrschicht, ergibt ein Harzlampeninneres, das geschützt ist gegen Brüche in der Reflexionsschicht (18) und ausgasendes Kondensat. Der mit einem Plasmapolymerüberzug (26) aus Methanol beschichtete Lampenreflektor (12) ergibt einen Kunststofflampenreflektor (10), der widerstandsfähig ist gegen sich darauf bildende Kondensation und gegen einen Angriff durch Wasserdampf.
Description
Die Erfindung betrifft elektrische Lampen und insbesondere
Kunststoffreflektoren für elektrische Lampen. Speziell befaßt sich die
Erfindung mit einem Lampenreflektor aus einem Kunststoffkörper mit einer
schützenden Sperrschicht.
Scheinwerfer wurden gewöhnlich aus Glas hergestellt. Das Glas reagierte
selten chemisch mit den Lampenfüllmaterialien und steuerte selten, wenn
überhaupt, Stoffe zum Lampenprozeß bei, oder gaste dieselben aus.
Automobilscheinwerfer bestehen nunmehr vorherrschend aus Kunststoff und
der Trend geht dahin, für sämtliche Fahrzeuglampen Kunststoff zu verwenden.
Um die Materialkosten zu verringern, wird das Gehäusematerial mit billigeren
Materialien gestreckt oder gefüllt, wie Glimmer oder Glasfaser. Diese gefüllten
Harzmaterialien werden als Rohgießmassen bezeichnet (bulk molding
compounds oder BMC). Das Füllmaterial neigt dazu, eine rohe Oberfläche zu
erzeugen. Das Gehäuse wird deshalb häufig mit einem flüssigen Basisüberzug
zur Schaffung der reflektierenden Bereiche beschichtet, um einen hohen Grad
an Glätte zu erreichen. Diese Glättungsmaterialien, beispielsweise ein
Acrylurethan, fließen über die in der Oberfläche des Gehäuses verbliebenen
Spalte oder Risse und füllen diese aus. Die Rohgießmasse ist teuer. Ferner
kann es schwierig sein, den Basisüberzug richtig aufzubringen, da er dazu
neigt, zu laufen, zu tropfen und zu spritzen. Ferner können gegebenenfalls
Eintiefungen in dem Reflektorgehäuse von der Flüssigkeit zwar ausgefüllt,
jedoch lediglich so weit getrocknet werden, daß eine Oberflächenhaut entsteht.
Die innere Flüssigkeit bricht dann während der Evakuierung aus und hinterläßt
ein Oberflächenloch und verspritztes Material in der Anlage. Der
Basisüberzug kann außerdem auch ein für die Umwelt aggressives Material
sein. Das Fließbeschichtungsverfahren wird in der U.S. Patentschrift
5 493 483 eingehender beschrieben. Jedenfalls besteht ein genereller Bedarf an
einem Reflektor ohne einen Basisüberzug. Die harte, glatte
Basisüberzugsschicht wird sodann metallisiert, beispielsweise durch
Bedampfung oder Kathodenzerstäubung von Aluminium auf das Gehäuseinnere,
um einen spiegelähnlichen Reflektor zu bilden. Obgleich nicht unbedingt
notwendig, so wird doch die Reflexionsschicht sodann mit einer
Umweltversiegelung beschichtet, um Wasser oder andere Stoffe darin zu
begrenzen oder davon abzuhalten, die Spiegeloberfläche blind werden zu
lassen. Das Abdichtmittel ist allgemein Siliziummonoxid.
Es wurden sozusagen Kein-Basisüberzug-Reflektoren entwickelt. Verläßt man
sich auf eine Kombination aus gesteuerter Materialzusammensetzung,
Werkzeuggestaltung und Verfahren, lassen sich Reflektoren mit einer
ausreichend glatten Oberfläche herstellen, sodaß kein Basisüberzug
erforderlich ist, sogar wenn das Harzmaterial Füllstoffe aufweist. Die
Metallisierungsschicht wird dann direkt auf die ausgebildete Harzoberfläche
aufgebracht. Die Eliminierung des Basisüberzugs wird als eine signifikante
Verbesserung in der Reflektorherstellung angesehen. Unglücklicherweise kann
das Harzmaterial Lösungsmittel ausgasen oder auch andere Harzbestandteile
mit niedrigem Molekulargewicht, die dann frei in der inneren Höhlung driften.
Es ist für das rohe Kunstoffmaterial ein normales Charakteristikum, flüchtige
Lösungsmittel oder entsprechend flüchtige Komponenten aufzuweisen, die es
dem Material ermöglichen, für das Gießen weich und geschmeidig zu sein.
Nach dem Gießen ist das verbleibende Lösungsmittel oder gleichartiges
Material überflüssig und wird normalerweise ausgebacken bzw. man erlaubt
ihm, über die Zeit auszugasen. Diese ausgegasten Materialien können auf den
Innenflächen der Fahrzeuglinse, des Reflektors oder der Lampe kondensieren.
Das kondensierte Material vernebelt die Lichtquelle, den Reflektor und die
Linse und reduziert dabei den effektiven Lichtausgang. Das ausgasende
Material kann ferner die Adhäsion der Metallisierungsschicht verringern, was
zu Stiftlöchern, Delaminierungen, Falten und ähnlichen Reflektordefekten
führen kann, was in unkontrolliertem Licht oder Blendung resultieren kann, die
von der Lampe ausgehen. Es besteht somit ein Bedarf an einem
Fahrzeugscheinwerferreflektor ohne Basisüberzug, welcher dem Ausgasen aus
dem Gehäusematerial widersteht.
Aus gefüllten Rohgießmassen (BMC) hergestellte Scheinwerferreflektoren
wurden bei hohen Temperaturen vorgehärtet, um ausgasende Stoffe
auszutreiben. Das beansprucht Zeit und Energie. Alternativ dazu wurden
Reflektoren mit einem Basisüberzug fließbeschichtet, was die Wirkung eines
Abkapselns der Oberfläche hatte. Diese beiden Verfahren reduzierten das
Ausgasen der Scheinwerferreflektoren bei moderaten Betriebstemperaturen von
um die 350°F. Die neuerdings verwendeten kleineren Nebellampen und
Scheinwerfer verwenden Birnen höherer Leistung und erzeugen mehr Energie,
wodurch die in den Scheinwerferreflektorsystemen festgestellten maximalen
Betriebstemperaturen auf oberhalb 425°F angehoben werden, was zu einem
zusätzlichen Ausgasen führt. Die höheren Betriebstemperaturen erfordern eine
Überprüfung der Auswahl von Materialien für Scheinwerferreflektoren.
Während das Beschichten mit Basisüberzügen weiterhin als eine Abdichtung
funktionieren kann, ist es gleichwohl ein teueres und umweltmäßig
beanspruchendes Verfahren. Die Scheinwerferkonstruktion ohne
Basisbeschichtung verringert die Kosten der Herstellung eines dauerhaften
Scheinwerferreflektors dadurch, daß das Basisüberzugsmaterial, die
Ausrüstung für die Beschichtung und die VOC-Emissionskontrollen eliminiert
werden und daß die Konstruktionzykluszeiten verkürzt und der erforderliche
arbeitsmäßige Aufwand zur Durchführung des Verfahrens verringert werden.
Unglücklicherweise eliminiert das Eliminieren des Basisüberzugs auch die
Abkapselung, die die Lampen vor den ausgasenden Stoffen schützen. Somit
besteht ein Bedarf an einem praktischen Mittel zur Versiegelung von Gehäusen
bzw. Schalen gegenüber einem Ausgasen.
Ein gewöhnlicher schützender Flächenüberzug für die aluminisierte Schicht ist
eine Plasmabeschichtung aus Siliziummonoxid auf der Oberfläche, wie z. B.
Balzer's Protectyl BD 481 065 T oder Dow Corning's 200 fluid 0,65 CST. Das
Siliziummonoxid schützt die Aluminisierung gegenüber Wasserangriffen,
schützt jedoch nicht gegen auf der Oberfläche kondensierendes Wasser oder
gegen ausgasendes Harzmaterial, das sich auf dem Reflektor als eine Trübung
sammelt. Das Siliziummonoxid ist in seiner Aufbringung hinsichtlich des
Materials, des Arbeitsaufwandes und der Ausrüstung verhältnismäßig
preiswert. Somit besteht ein Bedarf an einem verbesserten
Oberflächenschichtmaterial zur Eliminierung des Ausgasens aus den
Trägerschichten und für den Schutz metallisierter Reflektorflächen gegen sich
ergebende Kondensierungen.
Ein verbesserter Kunststoffreflektor zur Verwendung mit einer elektrischen
Lampe läßt sich aus einem gegossenen Kunststoffreflektor herstellen, der aus
einer Rohgießmasse gemacht ist. Der Reflektor besitzt eine erste Schicht aus
einem plasmapolymerisierten Material, das an der Innenfläche unter Bildung
eines dünnen Films anhaftet, der die Oberfläche der vergossenen Rohgießmasse
glättet, ferner eine Metallschicht aus einem an der ersten Schicht anhaftenden
Metall, sowie schließlich eine schützende Überzugsschicht, die an der
abgelagerten Metallschicht haftet. Es zeigen:
Fig. 1
eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines
Lampenreflektors, der mit einem Plasmapolymer aus Methanol beschichtet ist;
Fig. 2 bis 10
schematische Querschnittsansichten der Schichten bevorzugter
Ausführungsformen von beschichteten Fahrzeugscheinwerferreflektoren.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines
Kunststofflampenreflektors, der mit einem als Plasmapolymerschicht
ausgebildeten Sperrüberzug beschichtet ist. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen
in den Zeichnungen und in der Beschreibung gleiche oder entsprechende Teile.
Der mit einer Sperrschicht überzogene Reflektor 10 wird aus einer
Kunststoffreflektorschale 12, einer inneren Sperrschicht 14, einer
Reflexionsschicht 18, einer optionalen äußeren Sperrschicht 22 und einer
zusätzlichen Schutzschicht 26 aufgebaut. Eine Linse und zugehörige
vervollständigende Ausrüstung für die Montage, das Ausrichten usw. kann
hinzugefügt werden, wie dies jeweils genehm und allgemein bekannt ist.
Die Reflektorschale 12 bzw. das Reflektorgehäuse kann aus einem
Kunstharzmaterial, wie einer Rohgießmasse (bulk molding compound (BMC)),
hergestellt sein und die allgemeine Form einer hohlen Schale 12 mit einer
Lichtprojektionsöffnung bilden. Das Rohmaterial für die Reflektorschale 12
besteht aus einem Kunstharzmaterial und kann eine oder mehrere flüchtige
Komponenten aufweisen, wie ein Lösungsmittel oder ein vergleichbar
verdampfungsfähiger Stoff, von dem jeder in Abhängigkeit von der Temperatur
und anderen Betriebsbedingungen im Laufe der Zeit ausgasen kann. Das
Gehäuse bzw. die Schale 12 besitzt eine eine eingeschlossene Höhlung 32
definierende Innenwand 30. Ein Abschnitt der Innenwand 30, der
Reflexionsbereich, kann derart ausgebildet sein, daß er eine Oberflächenschicht
besitzt oder einschließt, welche eine hochreflektive Oberfläche zur Verfügung
stellt. Das bevorzugte Harzmaterial ist eine Rohgießmasse. Der bevorzugte
Reflektor wird hergestellt entsprechend der Definition, gemäß welcher der
Reflektor keinen Basisüberzug aufweist, wie es im wesentlichen in 08/601,940
(eingereicht am 15. Feb. 1996 und derzeit gewährt) beschrieben worden ist und
wie es durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung eingeschlossen
wird.
Auf der Innenwand 30 wird eine innere Sperrschicht 14 gebildet. Die innere
Sperrschicht 14 kann aus einem Material hergestellt sein, das mit dem Material
des Gehäuses 12 verklebbar ist und auf ihm eine gasdichte Sperre bildet. Die
bevorzugte innere Sperrschicht 14 sorgt für eine niedrigere Oberflächenenergie
als diejenige der Innenwand 22 des Reflektors 12. Das hilft der Blockade gegen
einen Durchtritt von Stoffen und fördert eine glattere Metallisierungsschicht.
Die bevorzugte innere Sperrschicht 14 besitzt die allgemeine Form einer
dünnen Schicht, die ausreichend stabil ist, um das Ausgasen (falls vorhanden)
von Stoffen aus dem Reflektorgehäuse 12 und deren Wanderung aus dem
Reflektorgehäuse 12 in die eingeschlossene Höhlung 32 hinein zu stoppen. In
gleicher Weise kann bei einer bevorzugten Alternative die innere Sperrschicht
14 eine ausreichende Dicke 16 aufweisen, um die Wanderung von Sauerstoff in
die Reflektorschale 12 zu verhindern.
Die bevorzugte innere Sperrschicht überdeckt alles, was von dem Gehäuse
bzw. der Schale der inneren Höhlung ausgesetzt ist, um dadurch sämtliches
Ausgasen in die definierte Höhlung hinein zu verhindern. In der Praxis wird die
innere Sperrschicht 14 wahrscheinlich grob bis zu dem Grad wirksam sein, zu
dem die Innenwand 30 beschichtet worden ist; vollständige Effektivität wird
gewünscht und somit wird eine hundertprozentige Schicht bevorzugt. Es ist
jedoch klar, daß eine Abdeckung von 90% eine Reduktion von 90% an
ausgasendem Material ergeben sollte, und daß dies bei einigen Anwendungen
akzeptabel sein kann, und zwar im Vergleich mit den möglichen
Schwierigkeiten bei der Beschichtung der restlichen 10 Prozent der
Innenwand 30.
Die innere Sperrschicht 14 kann auch die Glätte der Innenwand 30 verstärken
und dadurch die Reflektivität des fertigen Lampenreflektors erhöhen. Bei der
bevorzugten Ausführungsform ist die innere Sperrschicht 14 eine
plasmadeponierte Schicht eines plasmapolymerisierten Materials vom Siloxan-
Typ. Die Dicke 16 der inneren Sperrschicht 14 sollte groß genug sein, um ein
Ausgasen aus dem Gehäuse 12 zu verhindern. Es kann auch bevorzugt werden,
daß sie dick genug ist, um über Defekte in dem Gehäuse 12 hinweg zu glätten
oder eine Eindringen von Sauerstoff in das Gehäuse 12 zu verhindern. Die
Dicke 16 sollte nicht so groß sein, daß sie die optische Auslegung des
Reflektors unterminiert. Die bevorzugte innere Sperrschicht 14 besitzt eine
Dicke 16 von etwa 0,1 Mikron bis etwa 0,5 Mikron.
Die bevorzugte innere Sperrschicht 14 ist ein Plasmapolymer eines
Siloxanmaterials, wie Hexamethyldisiloxan (HMDSO), das hochgradig oxidiert
ist (Siliziumdioxid mit reduziertem Kohlenstoffgehalt). Tetramethyldisiloxan
(TMDSO) ist eine Alternative. Es gibt zahlreiche andere Organosilikone, die
ebenso gut arbeiten mögen. Die Dicke des Film, der am besten auf einem
aktuellen FN-10-Fahrzeuglampenreflektor zu funktionieren scheint, befindet
sich im Bereich von 0,1 Mikron bis 0,5 Mikron. Man nimmt an, daß das
Plasmapolymermaterial von jeder anderen Beschichtung verschieden ist, die in
der Vergangenheit auf Automobilreflektoren abgelagert worden ist. Während
eine einzige innere Sperrschicht 14 beschrieben wurde, sollte doch klar sein,
daß an dieser Stelle eine multiple Aufbringung des gleichen Materials
durchgeführt werden kann, bzw. alternierende Schichten von verschiedenen
Materialien aufgebracht werden können. Die Dicke der inneren Sperrschicht 14
sollte groß genug sein, um ein Ausgasen aus dem Basisreflektor zu verhindern.
Ferner kann bevorzugt werden, daß sie dick genug ist, um über Defekte in dem
Basisreflektor hinweg zu glätten oder das Eindringen von Sauerstoff in den
Basisreflektor zu verhindern. Die innere Sperrschicht verbessert die
Reflektivität der Reflexionsschicht 18 durch Reduktion des Ausgasens während
des Vakuumverfahrens, erlaubt den Aluminiumpartikeln, die Oberfläche besser
(glatter) zu benetzen und sorgt für eine weniger verunreinigte Oberfläche
(sauberer und glatter).
Die Reflexionsschicht 18 kann mit einer Aluminisierungsschicht hergestellt
werden, oder mit einer in gleicher Weise dünnen, reflektierenden Metallschicht.
Kathodenzerstäubung ist das bevorzugte Verfahren zur Aufbringung der
Reflexionsschicht 18 auf der inneren Sperrschicht 14, doch funktioniert auch
Bedampfung. Manchmal wird Silber verwendet, und es werden auch andere
Metalle benutzt. Allgemein ist man der Meinung, daß Aluminium die beste
Reflexion bei niedrigsten Kosten ergibt. Gewöhnlich ist die Reflexionsschicht
18 aus Aluminium weniger als 1000 Ångström dick. Die bevorzugte
Aluminiumdicke liegt zwischen etwa 450 und 900 Ångström, wobei 600
Ångström für am besten gehalten wird. Idealerweise besitzt die
Reflexionsschicht 18 eine glatte und hochreflekierende Oberfläche mit einem
spiegelartigen Finish. Die innere Sperrschicht 14 stützt die
Reflexionsschicht 18 direkt oder indirekt (beispielsweise dort, wo eine
Zwischenschicht vorhanden ist, wie eine verstärkte Klebschicht). Die
Reflexionsschicht 18 mag oder mag nicht die Gesamtheit der Innenwand 30
überdecken. Im Falle, daß die Reflexionsschicht 18 nicht die gesamte
Innenwand 30 abdeckt, wird es gleichwohl bevorzugt, daß die innere
Sperrschicht 14 die Gesamtheit der Innenwand 30 abdeckt. Die
Reflexionsschicht wirkt selber als eine Sperrschicht und hilft bei der
Verhinderung des Ausgasens und der Penetration durch Sauerstoff.
Über die Reflexionsschicht 18 kann eine optionale äußere Sperrschicht 22
aufgebracht werden. Die äußere Sperrschicht 22 kann ebenfalls als ein
Plasmaniederschlag aus Siloxanmaterial ausgebildet sein, wieder beispielsweise
als Siliziummonoxid (Plasil). Die äußere Sperrschicht 22 ist dafür ausgelegt,
Wasser fernzuhalten und dadurch die Reflexionsschicht 18 gegen Trübung oder
Korrodieren zu schützen. Siliziummonoxid wird gewöhnlich auf die
Reflexionsschicht 18 plasmaabgelagert, als eine äußere Sperrschicht 22. Die
äußere Sperrschicht 22 besitzt eine Dicke 24 von gewöhnlich etwa 100
Nanometern und erstreckt sich zumindest über die Reflexionsschicht 18
zumindest im Reflexionsbereich.
Es wird nun eine Schutzschicht 26 über die Reflexionsschicht 18 aufgebracht,
oder auch eine optionale äußere Sperrschicht 22, je nachdem. Die auf der
Reflexionsschicht 18 ausgebildete Schutzschicht 26 sorgt für einen klaren,
schützenden und hydrophoben Überzug auf der Reflexionsschicht 18. Die
Schutzschicht 26 kann durch Plasmapolymerisation eines
Kohlenwasserstoffgases oder -dampfes hergestellt werden, wie Methanol
(Methylalkohol), aber auch Methan und zahlreiche andere
Kohlenwasserstoffgase oder -dämpfe können verwendet werden. Die
Plasmapolymerisation dieser Gase oder Dämpfe resultiert in einer über der
äußeren Sperrschicht 22 ausgebildeten dünnen Kohlenwasserstoffpolymer-
Aggregatschicht. Erneut erstreckt sich die bevorzugte Schutzschicht 26 über
den Reflexionsbereich, um die optisch wertvollen Abschnitte der
Spiegeloberfläche zu schützen, die auf der Innenwand 30 des Gehäuses 12
ausgebildet sind. Die bevorzugte Schutzschicht 26 besitzt eine Dicke 28 von 10
bis 1000 Nanometern. Es wird angenommen, daß das abgelagerte Methanol
durch Deponierung von Extra-Sauerstoffatomen auf die von der äußeren
Sperrschicht 22 gebildete Siliziummonoxidschicht funktioniert. Wird die
Verfahrenszeit abgekürzt, dann wird die Schutzschicht 26 dünner und die
Oberflächenenergie des beschichteten Gehäuses bzw. der Schale ist nicht
ausreichend verändert, um den gewünschten Antischleierschutz zu
gewährleisten. Wird die Verfahrenszeit verlängert, dann beeinträchtigt die
aufgebrachte Schutzschicht 26 die äußere Sperrschicht 22, was zu einem
schlechten Widerstand gegen Wasser führt. Die äußere Sperrschicht 22 und die
Schutzschicht 26 sind gasdurchlässiger als die innere Sperrschicht 14 und die
Reflexionsschicht 18 und tragen deshalb nicht signifikant zu der Blockade von
ausgasendem Styren oder anderen Bestandteilen bei.
Das bevorzugte Verfahren zur Herstellung des Scheinwerfers besteht in der
Verwendung einer Plasmaaufbringungsmaschine mit einer einzelnen
Vakuumkammer, jedoch mit mehrfachen Aufbringungs- bzw.
Ablagerungsstationen. Die Anmelderin verwendet eine Leybold DynaMet 4 V
Maschine, die vier Plasmaablagerungsstationen in einer einzigen evakuierten
Kammer besitzt. Die Maschine wurde dahingehend modifiziert, daß sie eine
zusätzliche Diffusionspumpe (eine konventionelle Rotationspumpe konnte
verwendet werden) an der zweiten Station aufweist, um bei Aufrechterhaltung
eines speziellen Drucks das Polymergas durch das Vakuum zu bewegen. Eine
weitere Modifikation bestand in zusätzlicher Hardware zur Handhabung der
zusätzlichen Polymergase an der zweiten Station. Eine dritte Modifikation
bestand in der Hinzufügung von Steuerungs- und Softwareänderungen, um die
Maschine mit geeigneter Funktionsfolge und geeignetem Timing zu betreiben.
Ein spezieller Vorteil des vorliegenden Maschinenaufbaus besteht darin, daß
die Plasmaaufbringung der inneren Sperrschicht 14 mit der gleichen Setzarbeit
und in derselben Vorrichtung durchgeführt werden kann, mit welcher die
Reflexionsschicht 18 aufgebracht wird, und ferner auch die äußere
Sperrschicht 22 und die Schutzschicht 26. Das Herstellungsverfahren besteht
demnach darin, das Kunststoffreflektorgehäuse 12 zu gießen, und das
bevorzugte Gießverfahren entspricht dem Kein-Basisüberzug-Verfahren. Die
gegossene Plastikschale 12 wird sodann in eine Aufspannvorrichtung gesetzt
und in eine Plasmaaufbringungskammer verbracht. Die bevorzugte Kammer
besitzt eine Mehrzahl von durch flexible Abteiler getrennte Unterkammern. Das
Verfahren zur Herstellung des Kunststofflampenreflektors, der gegenüber
Kondensation auf ihm widerstandsfähig ist, wies die folgenden Schritte auf:
Zuerst wurde ein Kein-Basisüberzug-Scheinwerferreflektor aus einem BMC-
Material hergestellt, und zwar im wesentlichen entsprechend dem in der US-
Anmeldung mit dem Aktenzeichen 08/640,902 beschriebenen Verfahren. Es
sollte klar sein, daß dies das bevorzugte Verfahren zur Erzielung einer glatten,
reflektierenden Oberfläche ist, daß jedoch andere Gießverfahren benutzt
werden können und daß allgemein jedwede gegossene BMC oder anderweitige
Reflektormaterialien bei dem vorliegenden Aufbau und Verfahren verwendet
werden können. Um den Sperrfilm zu verstärken, besitzt der bevorzugte Kein-
Basisüberzug-Reflektor eine Oberflächenzusammensetzung von etwa 57%
Carbon, 37% Sauerstoff und 6% Silizium. Die Schale 12 wird derart
gegossen, daß sie die Form einer dünnen Wandung aufweist, die eine Höhlung
innerhalb einer Innenwand 30 definiert. Die gegossene Schale 12 wird sodann
in einer Plasmabeschichtungskammer positioniert. Bei einer Ausführungsform
besaß die Beschichtungskammer einen einzelnen evakuierten Hohlraum mit
einer Vielzahl von Beschichtungsstationen. Beispielsweise kann die
Reflektorschale 12 innerhalb der evakuierten Kammer von Station zu Station
rotiert werden, ohne daß das Vakuum unterbrochen würde.
Die erste Station sorgt für das Einladen und Ausladen der Kunststoffschale 12
in die bzw. aus der Kammer. Durch mechanische Vakuumpumpen und ein
Rootsgebläse kann ein anfängliches Vakuum geschaffen werden.
Das Kunststoffgehäuse 12 wird sodann in die zweite Station repositioniert
(erste Unterkammer), so daß ihr Reflexionsbereich mit einer reaktiven
Plasmabeschichtung behandelt wird, um eine innere Sperrschicht 14 zu bilden.
An der zweiten Station wird somit eine innere Sperrschicht 14 auf der
Innenwand 30 plasmadeponiert. Die innere Sperrschicht 14 kann jedes einer
Vielzahl von Siloxanmaterialien umfassen, die eine Verstärkung der Oberfläche
ergeben und das Ausgasen von Gasen durch die innere Sperrschicht 14
unterdrücken und dadurch die Reflexionsschicht 18 schützen. Das bevorzugte
Material für die Sperrschicht 14 ist ein hochgradig oxidiertes Siloxan, wie
HMDSO. Es wurde festgestellt, daß eine Aufbringungszeit von etwa dreißig
Sekunden die dünnste innere Sperrschicht 14 ergab, welche funktionierte.
Aufbringungszeiten von mehr als einer Minute resultierten in Oberflächen, die
nicht glänzend waren, vielmehr weiße Schleiereffekte nach der Metallisation
aufwiesen. Während eine einzige innere Sperrschicht 14 beschrieben wird,
sollte doch deutlich sein, daß eine mehrfache Aufbringung des gleichen
Materials an dieser Station durchgeführt werden kann, oder auch abwechselnde
Schichten verschiedener Materialien aufgebracht werden können. Die Dicke der
Schicht sollte groß genug sein, um ein Ausgasen aus der Kunststoffschale 12
zu verhindern. Es kann auch bevorzugt werden, daß die innere Sperrschicht 14
dick genug ist, um die Oberflächenenergie zu ändern und die
Reflexionsschicht 18 besser zu benetzen als das Material der
Reflektorschale 12. Die innere Sperrschicht 14 kann auch über Defekte in der
Kunststoffschale 12 hinweg glätten oder Penetration von Sauerstoff in die
Kunststoffschale 12 hinein abschrecken. Die Dicke 16 sollte natürlich nicht so
groß sein, daß sie die optische Auslegung des Reflektors unterminieren würde.
Die bevorzugte innere Sperrschicht 14 ist plasmadeponiertes
Hexamethyldisiloxan (HMDSO) mit einer Dicke 16 von etwa 0,1 bis 0,5
Mikron.
Die Schale 12 wird sodann zur nächsten Unterkammer rotiert bzw.
weitergereicht, indem sie die flexible Abtrennung dazwischen passiert. Die
Abtrennung ist derart ausgelegt, daß sie das Plasmamaterial an einem Passieren
zwischen benachbarten Unterkammern hindert. Die nunmehr in der zweiten
Unterkammer positionierte Kunststoffschale 12 wird mit einer
Plasmaablagerung aus dem Material der Reflexionsschicht 18 behandelt. Das
bevorzugte reflektive Material ist Aluminium. Das Aluminium wird auf der
inneren Sperrschicht 14 abgelagert. Das bevorzugte Verfahren zur Aufbringung
des Aluminiums is Kathodenzerstäubung, und zwar infolge von
Aluminiumpartikeln höherer Energie, die einen gleichmäßigen Film über der
vorhergehenden inneren Sperrschicht 14 aufbauen.
Die Kunststoffschale 12 wird sodann erneut durch eine flexible Absperrung
weiterrotiert in eine dritte Unterkammer für die Plasmaablagerung einer
schützenden äußeren Umweltsperre 22. Die bevorzugte äußere Sperre 22 ist
eine resultierende Siliziummonoxidschicht (Markenname Plasil), die dazu
verwendet wird, um das aufgebrachte Aluminium gegen Wasser und andere
oxidierende Materialien abzuschirmen, die das Aluminium mit der Zeit trüben
könnten. Das Verfahren zur Erzeugung der äußeren Sperre 22 kann als eine
Polymerisation in einer Glühentladung beschrieben werden, oder als Bindung
von zwei oder mehr Monomeren zur Erzeugung eines Polymers. Elektronen aus
der Glühentladungselektrode (Kathode) an 4 kV negativer Hochspannung
bewegen sich in Richtung auf das Substrat (Anode), welches Erdpotential
besitzt. Die Elektronen kollidieren mit den neutralen Gasmolekülen des
Startmaterials (HMDSO, Markenname Protectyl), brechen chemische
Bindungen und initiieren die Polymerisation des speziellen Silikonöls.
Fragmente, welche selber polymerisiert werden, bilden Polymeride, die auf der
Oberfläche des Substrats kondensieren. Die resultierende äußere Sperre 22 ist
eine amorphe, organische, gegen die Umwelt schützende Schicht, die
gegenüber chemischen Einflüssen sehr resistent ist und Temperaturen von
zumindest 200°C widersteht. Das Hexamethyldisiloxan lagert nach der
Polymerisation des Materials unterschiedliche Formen von Siliziumoxiden auf
der Oberfläche ab. Die primäre Chemikalie, die über dem die äußere Sperre 22
bildenden zerstäubten Aluminium ausgebildet wird, ist Siliziummonoxid mit
komplexerer Substanz, die unter bestimmten Verfahrensbedingungen
Siliziumdioxid ist. Der Film ist jedoch relativ weich und gegenüber
mechanischen Beschädigungen wie Kratzern nicht widerstandsfähig. Sodann
wird auf der Aluminiumreflexionsschicht 18 die äußere Sperrschicht 22
plasmadeponiert. Das derzeitige Verfahren der Anmelderin verwendet einen
Hochfrequenzgenerator. Die Hochfrequenzquelle erzeugt eine Leistungsdichte
von 2000 bis 2500 Watt innerhalb der Arbeitsumgebung von 4,25 ft2. Die
Anmelderin erwartet, daß dies bezüglich einer Hochfrequenzquelle verstärkt
wird, die eine Leistungsdichte von etwa 3500 bis 6000 Watt innerhalb der
Arbeitsumgebung von 4,25 ft2 erzeugt. Während eine einzige äußere
Sperrschicht beschrieben wird, sollte doch deutlich sein, daß an dieser Station
eine mehrfache Aufbringung des gleichen Materials durchgeführt werden kann.
Die Dicke dieser äußeren Sperrschicht 22 sollte groß genug sein, um das
Aluminium gegenüber Beschädigungen durch Umwelteinflüsse zu stützen, die
infolge einer Reaktion von Wasser mit dem hochreinen Aluminium auftreten
können. Die bevorzugte äußere Sperrschicht 22 aus Siliziummonoxid besitzt
eine Dicke 24 von 0,02 bis 1,5 Mikron.
Die Kunststoffschale 12 bzw. das Gehäuse verbleibt für die Aufbringung einer
Schutzschicht 26 in der gleichen Stellung. Für die bevorzugte Schutzschicht 26
sorgt ein klares, hydrophobes Material niedriger Oberflächenenergie, das auf
die äußere Sperrschicht 22 aufgebracht wird. Das hydrophobe Material kann
durch Plasmaablagerung in der Gegenwart eines Kohlenwasserstoffgases, wie
Methanol, zur Ausbildung einer Plasmapolymerschicht gebildet werden. Es
wurde festgestellt, daß die Plasmapolymerisation von Methylalkohol die
Oberflächenenergie des Reflektors reduziert und dadurch der Kondensation von
Wasserdampf und anderen Stoffen widersteht. Die Schale 12 wird dann aus der
Ablagerungskammer entnommen und der weitere Zusammenbau durch bekannte
Verfahren, wie die Anbringung einer Linse und der Anschlußhardware
vervollständigt. Das plasmapolymerisierte Methanol sorgt für eine klare,
schützende und hydrophobe Beschichtung der Reflexionsschicht 18 oder der
äußeren Sperrschicht 22, je nachdem. Es versteht sich, daß die beschriebene
Polymerschicht bei mit einem Basisüberzug versehenen Lampenstrukturen
verwendet werden kann, zusammen mit den unterschiedlichsten
Versiegelungen, Metallisierungen und anderen Unterschichten, und gleichwohl
von der offenbarten, gegen Kondensation resistenten Polymerschicht
profitieren kann. Die Plasmapolymerisationsschicht bildet eine klare
hydrophobe Oberflächenschicht niedriger Oberflächenenergie auf der
aluminisierten Schicht, um Kondensationen auf derselben zu verhindern.
Die Kammer wird dann auf die Station 1 gedreht, wo die Kammer geöffnet und
der Reflektor zurückgewonnen wird. Die verschiedenen Ablagerungen werden
aufeinanderfolgend in einer einzigen Kammer unter ständigem Vakuum
vorgenommen. Das Verfahren ist sowohl sauber als auch schnell. Es versteht
sich, daß Vakuumbeschichtungssysteme für Partien verwendet werden können,
um die verschiedenen Schichten zu schaffen. Es wird angenommen, daß
Beschichtungssysteme für Partien weniger effizient wären, und zwar infolge
der langen Beschichtungszeiten von 30 bis 45 Minuten. Partienbeschichtung ist
somit ein weniger bevorzugtes Verfahren zur Durchführung des
Beschichtungsprozesses. Es versteht sich, daß die Vervollständigung des
Scheinwerferreflektors in üblicher Weise fortgesetzt werden kann durch die
Hinzufügung einer Linse, von Hardware zur Halterung und Einstellung, durch
äußere Überzüge usw., wie dies allgemein bekannt ist. Während gezeigt und
beschrieben wurde, was derzeit als die bevorzugten Ausführungsformen der
Erfindung angesehen wird, wird es für Fachleute doch offensichtlich sein,
daß verschiedene Änderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden
können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er durch die
beigefügten Ansprüche definiert ist.
Fig. 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Schichten einer
bevorzugten alternativen Ausführungsform eines beschichteten
Fahrzeugscheinwerferreflektors. Ein alternativ bevorzugter Aufbau besteht in
der Hinzufügung einer die Haftung fördernden Schicht aus
Tetramethyldisiloxan (TMDSO). Unmittelbar auf dem Reflektor 12
plasmaabgelagert, wird die Adhäsionsschicht 34 aus TMDSO mit der inneren
Sperrschicht 14 überzogen. Die verbleibenden Reflexions-, äußere Sperr- und
Schutzschichten 18, 22 und 26 folgen sodann einander. Die
Adhäsionsschicht 34 bedeutet einen zusätzlichen Kostenfaktor bei dieser
Auslegung. Es ist zu bemerken, daß die Adhäsionsschicht 34 aus
plasmaabgelagertem TMDSO auf diese Art und Weise als eine zusätzliche
Schicht in jedem der folgenden Schichtmuster (Fig. 4 bis 9) benutzt werden
kann, sowie für Diskussionszwecke als bloß ein alternativer Weg zur
Präparation des Reflektors 12 vor dem Weiterschreiten zu irgendeiner der
nachfolgenden Beschichtungen betrachtet werden kann.
Fig. 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Schichten einer
bevorzugten alternativen Ausführungsform eines beschichteten
Fahrzeugscheinwerferreflektors. Eine weitere Alternative ist es, die äußere
Sperrschicht 22 aus HMDSO unter Verwendung des verhältnismäßig hohen
Plasmaenergiepegels zu bilden. Auf der äußeren Sperrschicht 22 wird eine erste
Umweltschutzschicht 36 gebildet, die ebenfalls eine Plasmaablagerung von
HMDSO ist. Die erste Umweltschutzschicht 36 wird jedoch mit etwa der Hälfte
des Plasmaenergiepegels vervollständigt, wie er bei der Bildung der äußeren
Sperrschicht 22 verwendet wird. Während das Ausgangsmaterial HMDSO das
gleiche ist, resultiert die Änderung der Plasmaenergie in einer
unterschiedlichen Struktur der Schicht, welche den Widerstand gegen
Kondensation auf der endgültigen Oberfläche unterstützt. Es versteht sich, daß
der Plasmaenergiepegel bei der Bildung dieser beiden Schichten kontinuierlich
von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel verstellt werden kann,
wodurch wirkungsvoll eine Einbereichsschicht anstelle von zwei distinkten
Schichten (Fig. 5) gebildet wird.
Fig. 6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Schichten einer
bevorzugten alternativen Ausführungsform eines beschichteten
Fahrzeugscheinwerferreflektors. Die Schichtenstruktur in Fig. 6 ist die gleiche
wie die in Fig. 4 (alternativ Fig. 5) mit der äußeren Sperrschicht 22 aus
HMDSO und der ersten Umweltschutzschicht 36 aus HMDSO. Die
Schichtenstruktur ist mit der weiteren Hinzufügung einer zweiten oder
abschließenden Umweltschutzschicht 26 aus einem Plasmapolymer aus
Methanol vollständig, die auf die erste Umweltschutzschicht 36 aufgebracht
wird.
Fig. 7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Schichten einer
bevorzugten alternativen Ausführungsform eines beschichteten
Fahrzeugscheinwerferreflektors. Eine anderweitige Alternative ist es, den
Reflektor 12 mit der inneren Sperrschicht 14, der Reflexionsschicht 18 und
dann einer Umweltschutzschicht 38 entsprechend einer Plasmaablagerung
geringerer Energie von HMDSO zu beschichten.
Fig. 8 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Schichten einer
bevorzugten alternativen Ausführungsform eines beschichteten
Fahrzeugscheinwerferreflektors. Der Reflektor 12 ist mit der inneren
Sperrschicht 14, der Reflexionsschicht 18 und dann einer Schicht eines
Plasmapolymers aus Methanol 26 überzogen. Dies wird als eine etwas
funktionelle Schichtenstruktur angesehen, obgleich die
Methanolpolymerschicht 26 einige Chemikalien durchlassen könnte, die mit der
Zeit die darunterliegende Reflexionsschicht beeinträchtigen könnten.
Nichtsdestoweniger zeigt die Struktur die unabhängige Nützlichkeit der
Methanolpolymerschicht 26 auf.
Fig. 9 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Schichten einer
bevorzugten alternativen Ausführungsform eines beschichteten
Fahrzeugscheinwerferreflektors. Der Reflektor 12 ist mit der
Reflexionsschicht 18 und dann einer Schicht eines Plasmapolymers aus
Methanol 26 überzogen. Dies wird als etwas weniger funktionell angesehen, da
der Schutz durch die innere Sperrschicht gegen Ausgasen eliminiert worden ist,
und erneut können einige Chemikalien die Methanolpolymerschicht 26
passieren, die mit der Zeit die darunterliegende Reflexionsschicht
beeinträchtigen könnten. Nichtsdestoweniger zeigt die Struktur die
unabhängige Nützlichkeit der Methanolpolymerschicht 26 auf.
Fig. 10 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Schichten einer
bevorzugten alternativen Ausführungsform eines beschichteten
Fahrzeugscheinwerferreflektors. Der Reflektor 12 ist mit der
Adhäsionsschicht 34, der Reflexionsschicht 18 und dann einer Schicht eines
Plasmapolymers aus Methanol 26 beschichtet. Dies wird als eine etwas
funktionelle Schichtenstruktur angesehen, nachdem der Schutz gegen Ausgasen
mit der Adhäsionsschicht 34 partiell erreicht wird und erneut die
Methanolpolymerschicht 26 von einigen Chemikalien passiert werden kann, die
die darunterliegende Reflexionsschicht mit der Zeit beeinträchtigen könnten.
Nichtsdestoweniger zeigt auch dieser Aufbau die Verwendung der
Adhäsionsschicht 34 und die unabhängige Nützlichkeit der
Methanolpolymerschicht 26 auf.
Die Anmelderin bringt derzeit die innere Sperrschicht auf der äußeren
Oberfläche des Reflexionssbereichs auf. Infolge der Ausrichtung der
Maskierung wickelt sich etwas von der inneren Sperrschicht in Richtung auf
die Rückseite (außen) herum, aber größtenteils ist nur wenig der verbleibenden
Rückseite beschichtet. Nichtsdestoweniger wurden 60 bis 70 Prozent des
Ausgasens durch die innere Sperrschicht eliminiert.
Es wurden Muster eines existierenden Reflektors (FN-10) unter Verwendung
eines Kein-Basisüberzug-Reflektormaterials hergestellt und mit der inneren
Sperrschicht, der kathodenzerstäubten Aluminiumschicht, der äußeren
Sperrschicht (Siliziummonoxidschicht wie Plasil) und der Schutzschicht,
beispielsweise aus plasmareagiertem Methanol, hergestellt. Die
plasmapolymerisierte Schicht wurde durch das Hineingeben von Methanol in
die Plasmakammer während der Plasmaerzeugung ausgebildet. Das Plasma
fragmentierte und polymerisierte das Methanol, was in einer dünnen
Polymeraggregation von verschiedenen Methanolsegmenten resultierte.
Es wurde festgestellt, daß die innere Sperrschicht die Reflektivität der
darüberliegenden Reflexionsschicht verbessert, und zwar infolge der
Reduzierung der Ausgasens beim Vakuumaluminisierungsverfahren. Es wird
angenommen, daß das ausgasende Material sich mit der Basisfläche, der
Aluminisierungsfläche und der Oberfläche der Aluminisierungsfläche vermengt .
und generell dieselben stört. Das Abblocken bzw. Sperren des Ausgasens
verbessert somit alle diese Aspekte. Die innere Sperrschicht verstärkt auch das
Benetzen der Aluminiumpartikel, was zu einer glatteren Reflexionsschicht
führt. In Kombination sorgen diese Aspekte für eine Reflexionsschicht mit
größerer Reflektivität. Es wurde durch Photometrie festgestellt, daß die
maximale Anzahl der Candelas für den mit der inneren Sperrschicht
beschichteten Kein-Basisüberzug-Reflektor um 25 Prozent über die maximale
Candela-Intensität für gleichartige Kein-Basisüberzug-Scheinwerfer hinaus, die
ohne die innere Sperrschicht hergestellt wurden, erhöht war. Es ist evident,
daß die plasmadeponierte innere Sperrschicht aus Siloxan die Reflektivität der
Kein-Basisüberzug-Scheinwerferreflektoren in hohem Maße vergrößert. Ein
solches Ausmaß an Verbesserung des photometrischen Verhaltens wurde für
Keine-Basisüberzug-Reflektoren mittels eines Sperrschichtenprozesses nicht
erwartet. Die Verstärkungsbeschichtung bringt die Keine-Basisüberzug-
Oberflächenqualität auf die Höhe der gleichen Reflexionseigenschaften wie die
der ultraviolettgehärteten herkömmlichen Beschichtungsverfahren für
Automobilbeleuchtungen.
Es wurde festgestellt, daß Nebelleuchten, die in gleicher Weise mit einer
inneren Sperrschicht aus plasmadeponierten Siloxan hergestellt wurden, eine
Reduktion von 50 bis 60 Prozent bezüglich des Schleiermaterials aufwiesen,
das nach der Lampenfertigstellung auf der Reflexionsfläche gebildet wurde.
Das plasmadeponierte Siloxan bildet eine Schicht niedriger Energie auf der
Oberfläche des Kunstharzes, von der angenommen wird, daß sie eine Migration
der Harzkomponente durch Ausgasen blockiert. Es ist evident, daß die
plasmadeponierte innere Sperrschicht das Ausgasen von Material aus der
Reflektorschale im wesentlichen blockiert.
Aus den anfänglichen Tests ergibt sich, daß die Siloxan-Sperrschicht das
Ausgasen verringert und die Reflektivität der Kein-Basisüberzug-
Scheinwerferreflektoren aus BMC verstärkt. Die Sperrtechnologie hat weitere
vorteilhafte Ergebnisse. Erstens reduziert die innere Sperrschicht während des
Betriebs das Ausgasen von Styren, wie es in einem Kein-Basisüberzug-
Reflektor verwendet wird. Zweitens sorgt die Sperrschicht für eine verbesserte
Kein-Basisüberzug-Oberfläche vor der Ablagerung von kathodenzerstäubtem
Aluminium dadurch, daß (a) die ausgasenden Stoffe unter dem Siloxanfilm
behalten werden, und (b) dadurch, daß die Sperrschicht es den
Aluminiumpartikeln erlaubt, die Siloxanoberfläche auf gleichmäßige Art und
Weise zu benetzen, und zwar infolge Unterdrückung von reaktiven Molekülen
während des Ablagerungsprozesses, wodurch die Spiegelung seitens der
Oberfläche vergrößert wird. Ein dritter Vorteil der inneren Sperrschicht
besteht in der verbesserten Adhäsion des Aluminiums an dem Kein-
Basisüberzug-Substrat.
Die Sperrschichten (innere und äußere) widerstehen der Oxidation des
Basismaterials und erlauben es dem Kein-Basisüberzug-Material, bei höheren
Temperaturen zu funktionieren als es sonst ohne die Beschichtung der Fall
wäre. Die Sperrtechnologie hindert Sauerstoff daran, sich mit der Grundchemie
des Kunststoffs bei erhöhten Temperaturen zu verbinden, und stoppt derart die
Verschlechterung der strukturellen Leistung bzw. Gebrauchstauglichkeit.
Als weiteres Beispiel wurden Testlampen aus einem für die Herstellung von
Kein-Basisüberzug-Reflektoren ausgewählten gefüllten Harz (BMC Inc.
324-Serie) hergestellt. Es wurden Testlampen für NS-body-Nebellampen
gemacht. Eine dünne Schicht aus einem Siloxan (das tatsächliche Material ist
nicht bekannt) wurde in einem Vakuum auf die Reflektoroberflächen
plasmabeschichtet, zumindest in den zu metallisierenden Bereichen. Die
Reflektoren wurden in einer Hochenergiekammer großen Volumens (Leybold
DynaMet 4V) plasmabeschichtet. Der Sperrfilm wurde in etwa 35 Sekunden
abgelagert. Es wurde eine Sperrschicht von etwa zwischen 0,1 und 0,5 Mikron
deponiert. Die plasmabeschichteten Reflektoren wurden sodann metallisiert und
durch Standardprozeduren überzogen. Die sich ergebenden Lampen wurden
dann entsprechend den vier verschiedenen Fahrzeugherstellungs-
Materialprüfung-Spezifikationen getestet. Dabei handelt es sich um stringente
Dauerhaftigkeitstest bezüglich Hitze, Feuchtigkeit, mechanische Festigkeit
usw. Sämtliche der sperrbeschichteten Lampenreflektoren passierten sämtliche
Erfordernisse sämtlicher Hersteller (durch Labortestung). Es wurde
festgestellt, daß die Sperrschicht den sich auf dem Reflektor, nachdem die
Lampe in Betrieb genommen worden ist, bildenden Schleier um 50 bis 60
Prozent reduziert. Bei früheren Lampen wurde dieser Schleier als das Resultat
von Harzstoffen festgestellt, die aus der Reflektorschale ausgasen und dann auf
den Reflexionsflächen kondensieren. Es wurde ferner auch festgestellt, daß die
Sperrschicht einen positiven Effekt auf die Glätte der Reflektoroberfläche hat,
speziell bei Reflektoren, die ohne Basisüberzug hergestellt wurden. BMC-
Kunststoffmaterialien, wie dasjenige für die Kein-Basisüberzug-
Reflektoroberflächen, waren für einige Zwecke adäquat, waren jedoch nicht
derart hochreflektiv wie die besten der hergestellten basisbeschichteten
Reflektorerzeugnisse. Einer der unerwarteten Vorteile der Sperrschicht besteht
darin, daß festgestellt wurde, daß sie den Durchtritt von Sauerstoff in die
Plastikschale hinein blockiert. Dies suggeriert eine Plasmasperrbehandlung
anderer Kunststoffe zu deren Erhaltung. Dies könnte speziell für Kunststoffe
nützlich sein, die in Hochtemperaturumgebungen verwendet werden,
beispielsweise könnte ein preiswerter Kunststoff, der mit einer Sperrschicht
beschichtet ist, ein gleiches oder besseres Verhalten zeigen als ein teuerer,
jedoch unbeschichteter, Hochtemperaturkunststoff. Bei einer Probeherstellung
wurden die besten Reflektorbedingungen dahingehend ermittelt, daß die Kein-
Basisüberzug-Auslegung der BMC-Zusammensetzung, die kürzeste Zykluszeit
für die innere Sperrschicht (40 Sekunden), ein moderat dünner Reflexionsfilm
von etwas mehr als 800 Ångström Dicke und Teile, die für zwei Stunden bei
60°C vorgeheizt wurden, verwendet wurden. Die offenbarten Abmessungen,
Gestaltungen und Ausführungsformen sind lediglich Beispiele. Es sind andere
geeignete Konfigurationen denkbar.
Claims (29)
1. Lampenreflektor (10), der mit einer Schutzschicht aus einem Plasmapolymer
eines Kohlenwasserstoffgases überzogen ist, mit:
- a) einer eine Innenwand (30) aufweisenden Kunststoffreflektorschale (12), die eine Reflexionsfläche (18) mit einem Reflexionsbereich definiert,
- b) einer inneren Sperrschicht (14), die als ein Plasmapolymer eines Kohlenwasserstoffgases auf der Innenwand (30) ausgebildet ist, zumindest in dem Reflexionsbereich,
- c) einer Reflexionsschicht (18), die auf der inneren Sperrschicht (14) ausgebildet ist, zumindest im Reflexionsbereich,
- d) einer äußeren Sperrschicht (22), die auf der Reflexionsschicht (18) ausgebildet ist, zumindest im Reflexionsbereich, und
- e) einem Plasmapolymer eines Kohlenwasserstoffgases, das als eine schützende Antinebelschicht (26) ausgebildet ist und einen klaren, schützenden und hydrophoben Überzug vermittelt.
2. Lampenreflektor nach Anspruch 1, bei welchem die Reflektorschale (12) aus
einer Rohgießmasse (BMC) hergestellt ist und eine im wesentlichen glatte
Reflektorfläche aufweist, derart, daß ein anderweitiger Basisüberzug zwecks
Oberflächenglätte nicht erforderlich ist.
3. Lampenreflektor nach Anspruch 1, bei welchem die innere Sperrschicht (14)
als ein Plasmapolymer eines Siloxans ausgebildet ist.
4. Lampenreflektor nach Anspruch 1, bei welchem das Siloxan HMDSO ist.
5. Lampenreflektor nach Anspruch 1, bei welchem die äußere Sperrschicht (22)
als ein Plasmapolymer eines Siloxans ausgebildet ist.
6. Lampenreflektor nach Anspruch 5, bei welchem das Siloxan HMDSO ist.
7. Lampenreflektor nach Anspruch 1, bei welchem die schützende
Antinebelschicht (26) durch Plasmaablagerung eines Methanoldampfs gebildet
ist.
8. Lampenreflektor nach Anspruch 1, bei welchem zwischen dem Reflektor (12)
und der inneren Sperrschicht (14) eine Adhäsionsschicht vorgesehen ist.
9. Lampenreflektor nach Anspruch 8, bei welchem die Adhäsionsschicht ein
Plasmapolymer aus TMDSO ist.
10. Mit Plasmapolymer beschichteter Lampenreflektor (10) mit:
- a) einer Reflektorschale (12), die eine Innenwand (30) mit einer Reflexionsbereich aufweist,
- b) einer inneren Sperrschicht (14), die als ein Plasmapolymer eines Kohlenwasserstoffgases ausgebildet ist, abgelagert zumindest auf der Innenwand (30) des Reflektors (12) im Reflexionsbereich,
- c) eine Reflexionsschicht (18), die zumindest auf der inneren Sperrschicht (14) ausgebildet ist, und
- d) einer Schutzschicht (26), die über der Reflexionsschicht (18) zumindest im Reflexionsbereich ausgebildet ist, wobei die Schutzschicht ein aus einem Kohlenwasserstoffgas gebildetes Plasmapolymer ist.
11. Lampenreflektor nach Anspruch 10, bei welchem die innere Sperrschicht (14)
aus einem Siloxan gebildet ist.
12. Lampenreflektor nach Anspruch 10, bei welchem die Schutzschicht (36) eine
äußere Sperrschicht (22) einschließt, die aus einem auf der
Reflexionsschicht (18) abgelagerten Siloxanplasmapolymer gebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher der Reflektor (12) aus einer
Rohgießmasse (BMC) hergestellt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher das Siloxan HMDSO ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher die Schutzschicht (26) ein
Plasmapolymer aus Methanol ist.
16. Kunststoffreflektor zur Verwendung mit einer elektrischen Lampe, mit:
- a) einem gegossenen Kunststoffreflektor (12), hergestellt mit einem Kunstharzmaterial (BMC), das bei normaler Lampenbetriebstemperatur oxidierbar ist,
- b) einer ersten Sperrschicht (14) aus plasmapolymerisiertem Material, das an der Innenfläche (30) anhaftet und eine ausreichend dicke Schicht bildet, um den Durchtritt von Sauerstoff bei der normalen Lampenbetriebstemperatur zu blockieren und dadurch Oxidation des Harzmaterials zu verhindern,
- c) einer Reflexionsschicht (18) aus an der ersten Sperrschicht (14) anhaftendem, abgelagertem Metall, und
- d) einer an der Reflexionsschicht (H1) anhaftenden, schützenden Überdeckungsschicht (26, 36).
17. Reflektor nach Anspruch 16, bei welchem das Material der ersten
Sperrschicht (14) ein plasmapolymerisiertes Siloxan ist.
18. Reflektor nach Anspruch 17, bei welchem das Siloxan HMDSO ist.
19. Lampenreflektor nach Anspruch 16, bei welchem die schützende
Überdeckungsschicht (26, 36) eine Schicht aus plasmapolymerisiertem
Methanoldampf ist.
20. Lampenreflektor (10) mit Sperrschicht und
- a) einer Kunststoffreflektorschale (12) mit einer einen Reflexionsbereich definierenden Innenfläche,
- b) einer aus einem Plasmapolymer eines Siloxans gebildeten Adhäsionsschicht (34), die direkt auf den Reflexionsbereich aufgebracht ist,
- c) einer auf der Adhäsionsschicht (34) zumindest im Reflexionsbereich ausgebildeten inneren Sperrschicht (14),
- d) einer Reflexionsschicht (18), die zumindest im Reflexionsbereich auf der inneren Sperrschicht (14) ausgebildet ist, und
- e) einer äußeren Einbereichs-Sperr- und Umweltschutzschicht (22, 36), die auf der Reflexionsschicht (18) als Plasmapolymerisierung eines Siloxans ausgebildet ist, und zwar zuerst mit einem ersten Energiepegel, sodann bei kontinuierlicher Weiterausbildung bei einem fortschreitend niedrigeren Plasmaenergiepegel.
21. Lampenreflektor nach Anspruch 20, der ferner eine äußere
Umweltschutzschicht (26) auf der äußeren Einbereichs-Sperr- und
Umweltschutzschicht (22, 36) besitzt, und zwar als eine Plasmapolymerisation
eines Kohlenwasserstoffgases, die einen klaren, schützenden und hydrophoben
Überzug ergibt.
22. Lampenreflektor nach Anspruch 21, bei welchem das Kohlenwasserstoffgas ein
Methanoldampf ist.
23. Lampenreflektor (10) mit Sperrschicht (14) und
- a) einer Kunststoffreflektorschale (12) mit einer einen Reflexionsbereich definierenden Innenfläche (30),
- b) einer auf dem Reflektor zumindest in der Reflexionszone ausgebildeten inneren Sperrschicht (14),
- c) einer zumindest in der Reflexionzone auf der inneren Sperrschicht ausgebildeten Reflexionsschicht (18), und
- d) einer gegen die Umwelt schützenden Schicht (38), die auf der Reflexionsschicht (18) als eine Plasmapolymerisation eines Siloxans bei niedrigem Energiepegel ausgebildet ist, um einen klaren, schützenden und hydrophoben Überzug zu schaffen.
24. Lampenreflektor nach Anspruch 23, bei welchem das Siloxan HMDSO ist.
25. Lampenreflektor (10) mit Sperrschicht (14) und
- a) einer Kunststoffreflektorschale (12) mit einer einen Reflexionsbereich definierenden Innenfläche (30),
- b) einer zumindest in dem Reflexionsbereich auf der inneren Sperrschicht (14) ausgebildeten Reflexionsschicht (18), und
- c) einer Schutzschicht (38) gegen Umwelteinflüsse, die auf der Reflexionsschicht (18) ausgebildet ist, und zwar als eine Plasmapolymerisation eines Methanoldampfs, die einen klaren, schützenden und hydrophoben Überzug schafft.
26. Lampenreflektor nach Anspruch 25, welcher ferner zwischen dem Reflekor (12)
und der Reflexionsschicht (18) eine Adhäsionsschicht (34) besitzt.
27. Lampenreflektor nach Anspruch 26, bei welchem die Adhäsionsschicht (34) ein
Plasmapolymer aus TMDSO ist.
28. Verfahren zur Herstellung eines Kunststofflampenreflektors (10), der gegen
anhaftende Kondensation resistent ist, mit folgenden Schritten:
- a) Bildung einer Reflektorschale (12) mit einer Wand, die eine Höhlung (32) mit einer Innenfläche (30) definiert,
- b) Anordnung der Reflektorschale (12) in einer Plasmaablagerungskammer,
- c) Plasmaablagerung eines Plasmapolymers aus Siloxan auf der Innenfläche (30) als eine innere Sperrschicht (14),
- d) Plasmaablagerung einer Reflexionsmetallschicht (18) auf der inneren Sperrschicht (14),
- e) Plasmaablagerung eines Plasmapolymers aus Siloxan als eine äußere Sperrschicht (22) auf der Reflexionsschicht,
- f) Plasmaablagerung einer klaren, hydrophoben Oberflächenschicht (26, 36) niedriger Oberflächenenergie auf der äußeren Sperrschicht (22), und
- g) Wiedergewinnung des Reflektors (10) aus der Plasmaablagerungskammer.
29. Verfahren nach Anspruch 28, bei welchem der Schritt der Plasmaablagerung
einer klaren, hydrophoben Oberflächenschicht niedriger Oberflächenenergie auf
der äußeren Sperrschicht (22) die weiteren Schritte der Zufuhr eines
Kohlenwasserstoffgases zu der Plasmakammer und der Verursachung der
Plasmaablagerung einer Plasmapolymerschicht auf der äußeren
Sperrschicht (22) umfaßt.
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