DE102009015300A1 - Verfahren zum Verhindern von Oberflächenreflexion - Google Patents

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Abstract

Die Oberflächenreflexion wird durch Auftragen einer schwarzen Farbe auf ein Element, wie z.B. einer Objektiveinheit oder Objektivteilen, die ein optisches System bilden, im Speziellen auf eine Innenseite eines Kameraobjektivröhrenbereichs oder dem Endflächenbereich eines Objektivs oder dgl., verhindert. Auftragen der schwarzen Farbe auf das Element führt zu der Bildung eines schwarzen Beschichtungsfilms mit einem außergewöhnlich geringen Reflexionsvermögen von 0,35% bis 0,7% an der Oberfläche des Elements in einem weitreichenden Wellenlängenbereich von 380nm bis 780nm unabhängig von dessen Material.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern von Oberflächenreflexionen eines Elements, wie einem Kameraobjektiv und Kameraobjektivteilen, das ein Auftragen einer schwarzen Farbe auf eine Oberfläche des Elements aufweist. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer Farbe zum Verhindern von Oberflächenreflexionen von solch einem Element.
  • Im Allgemeinen werden Kameras gewöhnlich auf ihren Innenraumoberflächen Antireflexionsbehandlungen unterzogen, da von Objektiven einfallendes Licht, das an den Innenraumoberflächen reflektiert wird, einen Film während des Fotografierens belichtet und so Lichthofbildung oder Schattenstreifen erzeugt, oder da Licht von einer Lichtquelle an den Kamerainnenraumoberflächen reflektiert wird, in den Sucherstrahlengang eindringt und so dafür sorgt, dass das Sucherbild in einigen Fällen schlecht zu erkennen ist.
  • Aus der japanischen Patentanmeldung JP 05-341167 A ist eine Technik zur Antireflexionsbehandlung bekannt, die ein Tauchen der Oberfläche des Innenraums eines Objektivtubus, z. B. in eine Lösung von Fluorocarbonharz (z. B. das transparente Fluorocarbonharz ”CYTOP” (eingetragenes Warenzeichen, Asahi Glass Co., Ltd.; geringer Brechungsindex: 1,34)), oder ein Abscheiden von z. B. MgF2 (Brechungsindex: 1,38) auf der Oberfläche durch ein Aufdampfverfahren beinhaltet. Hierdurch wird eine Antireflexionsschicht als ein dünner Film mit einer optimal eingestellten Filmdicke gebildet und so der Brechungsindex der Antireflexionsfolie auf einen Wert, der geringer als der Brechungsindex des Harzmaterials, aus dem der Objektivtubus hergestellt ist, ist. Diese Materialien sind z. B. schwarzes Polycarbonat (Brechungsindex: 1,58), ein schwarzes Norylharz oder schwarzes Acrylnitril-Butadien-Styrol. Alternativ kann die Technik zur Antireflexionsbehandlung auch ein Anwenden von black alumite processing oder ein Auftragen einer schwarzen Acrylharzbeschichtung auf die Innenraumoberfläche enthalten, falls der Objektivtubus aus einem Metall, wie z. B. Aluminium, hergestellt ist.
  • Das japanische Patent JP 3934199 B beschreibt die Verwendung von Papier, synthetischem Papier, synthetischer Harzfolie und dgl. als Untergründe von z. B. Antireflexionsfolien, die an flexible gedruckte Platinen und die Innenraumwände von Kameras geklebt werden. Hierbei können Folien aus Polyolefin, Polyestern, Polyimiden und dgl. als synthetische Harzfolien verwendet werden, wobei zuvor schwarze Pigmente wie Ruß und Anilinschwarz in diesen Folien verknetet werden.
  • In dem japanischen Patent JP 4002453 B ist ein schwarzes Pigment dafür verantwortlich, dass eine Folie durch Aufbringen einer mit dem Pigment geschwärzten Farbe letztendlich Lichtabsorption aufweist. Dabei können z. B. Eisenschwarz, Ruß, Titanschwarz und dgl. als schwarze Pigmente benutzt werden. Um eine ausreichende Lichtabsorptionsfähigkeit durch eine solche Licht absorbierende Folie zu erhalten, wird die Reflexionsdichte der Licht absorbierenden Folie auf 1,60 oder mehr, bevorzugt 1,65 oder mehr und mehr bevorzugt 1,70 oder mehr eingestellt. Hierzu wird das schwarze Pigment in einem Anteil von 5 Gewichtsteilen oder mehr, bevorzugt 6 Gewichtsteilen oder mehr und mehr bevorzugt 7 Gewichtsteilen oder mehr, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Trägerharzes zugemischt. Als Lösungsmittel wird bevorzugt ein organisches Lösungsmittel, das eine relativ hohe Verdampfungsrate aufweist, verwendet. Beispiele hierfür sind Ketone, wie z. B. Methylethylketon, Methylisobutylketon und Cyclohexanon, Ester, wie z. B. Methylacetat, Ethylacetat und Butylacetat, Ether, wie z. B. Methylcellosolve und Ethylcellosolve, Alkohole wie z. B. Methylalkohol, Ethylalkohol und Isopropylalkohol, und dgl. Als Substrat können alle dünnen und flexiblen Materialien in Frage kommen, solange sie nicht von ihren Eigenschaften her ausgeschlossen sind. Beispielsweise können Papier, synthetisches Papier, Plastikfolien und dgl. verwendet werden. Unter Berücksichtigung einer Verminderung der Abfallproduktion wird eine Vielzahl geeigneter Kunststoffe, wie z. B. Polyethylenterephthalat, Polycarbonat, Polypropylen, Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polyethylennaphthalat und Polystyrol verwendet. Als besonders geeignet werden hierbei geschwärzte Kunststoffe genannt.
  • Aus der japanischen Patentanmeldung JP 2006-145927 A ist darüber hinaus ein Spiegelkörper einer Kamera bekannt, der aus Fluor enthaltenden Polycarbonaten hergestellt ist und bei dem der Innenraum schwarz beschichtet, schwarz behandelt und mit schwarzem Klebeband abgeklebt ist. Ferner ist die Oberfläche eines Motors in der Kamera angeraut. Die Anwendung all dieser Punkte wird für das Erreichen einer geringen Lichtreflexion durchgeführt. Außerdem wird die ganze oder zumindest die äußere Peripherie des Gehäuses aus einem Material von geringem Reflexionsvermögen hergestellt, was insgesamt zu einem geringen Lichtreflexionsvermögen führt.
  • Die Nachteile der bekannten schwarzen Farben liegen darin, dass bei ihnen abhängig vom Substratmaterial keine ausreichenden Adhäsionseigenschaften erhalten werden. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass ein unerwünschtes Ablösen entsteht.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem die Farbe unabhängig von dem Material des Substrats und ohne die Notwendigkeit einer vorhergehenden Behandlung oder dgl. das Reflexionsvermögen des Substrats auf 1% oder weniger einstellt, indem sie auf dem Substrat einen schwarzen Beschichtungsfilm bildet, der gute Adhäsionseigenschaften aufweist und sich nicht ablöst.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein schwarzer Beschichtungsfilm, der ein außergewöhnlich niedriges Reflexionsvermögen von 0,35 bis 0,7% in einem weitreichenden Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm aufweist, gebildet wird, indem die schwarze Farbe auf die Oberfläche des Elements ungeachtet des Materials, aus dem die Oberfläche besteht, aufgetragen wird.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung weist die schwarze Farbe ein Harz als Basis und Ruß als ein Additiv auf. Solch eine Farbe wird auf eine Oberfläche eines Elements aufgebracht, so dass ein gleichförmiger schwarzer Beschichtungsfilm gebildet werden kann, unabhängig von dem Material des Elements, das das Beschich tungsziel darstellt. Diese Farbe weist gute Adhäsionseigenschaften für alle Materialien auf und löst sich nicht ungewollt ab.
  • Außerdem kann diese Art der Schwärzung im Gegensatz zu Folien ausgezeichnet verarbeitet werden und die Antireflexionsfähigkeit kann um den Faktor 2 oder mehr verglichen mit den bekannten Antireflexionsbehandlungen verbessert werden.
  • Dabei sind Beispiele für die Elemente eine Objektiveinheit und Objektivteile, die ein optisches System bilden, wie z. B. Innenräume von Objektivröhren für Kameraobjektive und Objektivendflächenbereiche einer Digitalkamera, einer Videokamera, eines optischen Zoomsystems für Mobiltelefone oder optische Abnehmer eines DVD-(eingetragenes Warenzeichen), eines HDDVD-(eingetragenes Warenzeichen) oder eines Blu-Ray-(eingetragenes Warenzeichen)Rekorders.
  • Nebengeordnet wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Verwendung einer schwarzen Farbe zum Verhindern von Oberflächenreflexion, in einer bevorzugten Ausgestaltung durch Anordnen der schwarzen Farbe auf einer Oberfläche eines Elements, so dass ein schwarzer Beschichtungsfilm, der ein außergewöhnlich geringes Reflexionsvermögen von 0,35% bis 0,7% in einem weitreichenden Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm aufweist, ungeachtet des Materials, aus dem die Oberfläche besteht, gebildet wird, gelöst.
  • Dabei sind Beispiele für die Elementinnenseiten eines Kameraobjektivröhrenbereichs oder ein Objektivendflächenbereich wie zuvor beschrieben.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens oder der Verwendung bildet ein Acrylharz eine Basis für die schwarze Farbe und wird Ruß als ein Additiv zugegeben.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens oder der Verwendung bildet ein modifiziertes Vinylacetatharz eine Basis für die schwarze Farbe und wird Ruß als ein Additiv zugegeben.
  • In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens oder der Verwendung bildet ein bestimmtes Alkydmelaminharz eine Basis für die schwarze Farbe und wird Ruß als ein Additiv zugegeben.
  • In einer zusätzlichen bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens oder der Verwendung bildet ein Maleinsäureanhydridacryl-modifiziertes Polyolefinharz eine Basis für die schwarze Farbe und wird Ruß als ein Additiv zugegeben.
  • In weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind die Harze als Basis der Farbe, die Additive und das Verfahren der Anwendung wie im Folgenden.
    • (a) Folgende Harze bilden die Basis für die Farben: Acrylharze, Urethanharze, Melaminharze, Polyesterharze, Polypropylenharze, Alkydharze, Epoxyharze, Acrylurethanharze, bestimmte Alkydmelaminharze, Silikonharze, modifizierte Vinylacetatharze, Maleinsäureanhydridalkyl-modifizierte Polyolefinharze, Maleinsäureanhydrid-modifizierte chlorierte Polypropylenharze oder dgl.
    • (b) Folgende Additive können verwendet werden: Zusätzlich zur VALIFAST BLACK-Serie, zur OIL BLACK-Serie, zu BONJET BLACK CW-2 und MICROPIGMO WMBK-5 erhältlich von Orient Chemical Industries, Ltd. oder NEOZAPON BLACK erhältlich von Basf Japan Ltd., Ruß, Wasser enthaltendes Siliziumoxid, eine Vielzahl von organischen Lösungsmitteln, die ein Kohlenwasserstoffsystem enthalten, wie z. B. Ethylacetat, Butylacetat, Ethylbenzol, Trimethylbenzol, Testbenzin, Methylcyclohexan, Cyclohexan, Methylethylketon, Xylol, Toluol, Cyclohexan, Methylisobutylketon, Diacetonalkohol, Ethylenglycolmonomethylether und Ethylenglycolmonobutylether, Cycloolefin-basierte Verbindungen, ein Alkoholsystem, ein Acetonsystem, ein Ketonsystem oder ein Estersystem.
    • (c) Zusätzlich verwendet die vorliegende Erfindung bevorzugt ein Tauchbeschichtungsverfahren als ein Verfahren zum Auftragen der schwarzen Farbe. Dennoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt und als weitere Ausführungsbeispiele können auch ein Tauchverfahren, ein Spin-Coating-Verfahren, ein Rollrakelbeschichtungsverfahren (ein Lösungsbeschichtungsverfahren) und ein Bedampfungsverfahren verwendet werden.
  • 1 ist ein Graph, der zeigt, dass ein schwarzer Beschichtungsfilm, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ein geringes Reflexionsvermögen in einem weitreichenden Wellenlängenbereich aufweist. Auf der Abszisse ist die Wellenlänge (nm) und auf der Ordinate das Reflexionsvermögen (Prozent) aufgetragen.
  • Ein schwarzer Beschichtungsfilm, der aus einer schwarzen Farbe gebildet und durch eine Kombination eines Harzes und eines Additivs, wie zuvor in (a) bis (c) beschrieben, hergestellt wurde, verbessert die Antireflexionsfähigkeit um einen Faktor von 2 oder mehr, verglichen mit den bekannten Antireflexionsbehandlungen.
  • 1 zeigt Messergebnisse von Fällen, in denen das Oberflächenreflexionsvermögen eines Materials, das durch diese Kombination herstellbar ist, beispielhaft gemessen wurde.
  • Hierbei sind die Zusammensetzungen von A, B, C und D aus 1 wie folgt.
    • A: Das Harz, das die Basis der Farbe bildet, war ein Acrylharz. Als Additiv wurde die VALIFAST BLACK-Serie oder Ruß, erhältlich von Orient Chemical Industries, Ltd., zugegeben.
    • B: Das Harz war ein modifiertes Vinylacetatharz. Als Additiv wurde BONJET BLACK CW-2 oder Ruß zugegeben.
    • C: Das Harz war ein bestimmtes Alkydmelaminharz. Als Additiv wurde NEOZAPON BLACK oder Ruß, erhältlich von Basf Japan Ltd., zugegeben.
    • D: Das Harz war ein Maleinsäureanhydridacryl-modifiziertes Polyolefinharz. Als Additiv wurde die OIL BLACK-Serie oder Ruß, erhältlich von Orient Chemical Industries, Ltd., zugegeben.
  • 1 zeigt, dass jede der schwarzen Beschichtungsfolien von A bis D ein extrem geringes Reflexionsvermögen von 0,35% bis 0,7% in einem weitreichenden Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm aufweist.
  • Das Harz, das die Basis für eine der zuvor aufgeführten Farben bildet, wird mit dem Additiv in einem konstanten Mischungsverhältnis (z. B. Harz: 90 bis 95%, Additiv: 5 bis 10%) vermischt, um die schwarze Farbe herzustellen. Diese Farbe wird auf die Einheiten und alle Teile, die ein optisches System bilden, wie z. B. eine Objektivröhre oder eine Objektivendfläche einer Digitalkamera, einer Videokamera, eines optischen Zoomsystems für Mobiltelefone, optische Abnehmer eines DVD-(eingetragenes Warenzeichen), eines HDDVD-(eingetragenes Warenzeichen) oder eines Blu-Ray-(eingetragenes Warenzeichen)Rekorders oder dgl., aufgetragen. Dies ermöglicht es, ein ausgezeichnetes Schwärzen durchzuführen. Diese schwarze Farbe kann die Antireflexionsfähigkeit um einen Faktor 2 oder mehr verglichen mit bekannten Farben verbessern, wobei sie eine inhärente optische Leistungsfähigkeit aufweist. Diese schwarze Farbe kann eine mögliche Aufhellung und Schattenstreifen verhindern. Ferner kann sie auf Plastikobjektive oder dgl. aufgebracht werden. Außerdem kann diese schwarze Farbe auf einer Innen- und/oder Außenoberfläche einer Vielzahl von Elementen, wie z. B. auf Gehäusen von TV-Geräten, Desktop-artigen oder Notebook-artigen PCs, tragbaren Telefonen, Videorekordern und anderen vorgesehen werden.
  • Im Folgenden werden konkrete Ausführungsbeispiele der Verfahren und damit auch der Verwendung der Farben erläutert.
  • Beispiel 1
  • Eine schwarze Farbe wird durch Mischen eines Additivs in einem Anteil von 5 Gewichtsteilen oder mehr, bevorzugt 6 Gewichtsteilen oder mehr und mehr bevorzugt 7 Gewichtsteilen oder mehr, mit einer Lösung in einem Anteil von 100 Gewichtsteilen, die in ihr gelöst ein Acrylharz als eine Basis aufweist, und Rühren hergestellt. Als ein Verfahren zum Auftragen der schwarzen Farbe wird bevorzugt ein Tauchbeschichtungsverfahren verwendet. Alternativ hierzu eignen sich auch andere Verfahren, wie Nassverfahren, wie z. B. ein Tauchverfahren, ein Spin-Coating-Verfahren, ein Rollrakelbeschichtungsverfahren (Lösungsbeschichtungsverfahren) und ein Pinselstreichverfahren.
  • Beispiel 2
  • Eine schwarze Farbe wird durch Mischen eines Additivs in einem Anteil von 5 Gewichtsteilen oder mehr, bevorzugt 6 Gewichtsteilen oder mehr und mehr bevorzugt 7 Gewichtsteilen oder mehr, mit einer Lösung in einem Anteil von 100 Gewichtsteilen, die in ihr gelöst ein modifiziertes Vinylacetatharz als eine Basis aufweist, und Rühren hergestellt. Als ein Verfahren zum Auftragen der schwarzen Farbe wird bevorzugt ein Tauchbeschichtungsverfahren verwendet. Alternativ hierzu eignen sich auch andere Verfahren, wie Nassverfahren (Lösungsbeschichtungsverfahren) wie z. B. ein Tauchverfahren, ein Spin-Coating-Verfahren, ein Rollrakelbeschichtungsverfahren und ein Pinselstreichverfahren.
  • Beispiel 3
  • Eine schwarze Farbe wird durch Mischen eines Additivs in einem Anteil von 5 Gewichtsteilen oder mehr, bevorzugt 6 Gewichtsteilen oder mehr und mehr bevorzugt 7 Gewichtsteilen oder mehr, mit einer Lösung in einem Anteil von 100 Gewichtsteilen, die in ihr gelöst ein bestimmtes Alkydmelaminharz als eine Basis aufweist, und Rühren hergestellt. Als ein Verfahren zum Auftragen der schwarzen Farbe wird bevorzugt ein Tauchbeschichtungsverfahren verwendet. Alternativ hierzu eignen sich auch andere Verfahren, wie Nassverfahren (Lösungsbeschichtungsverfahren), wie z. B. ein Tauchverfahren, ein Spin-Coating-Verfahren, ein Rollrakelbeschichtungsverfahren und ein Pinselstreichverfahren.
  • Beispiel 4
  • Eine schwarze Farbe wird durch Mischen eines Additivs in einem Anteil von 5 Gewichtsteilen oder mehr, bevorzugt 6 Gewichtsteilen oder mehr und mehr bevorzugt 7 Gewichtsteilen oder mehr mit einer Lösung in einem Anteil von 100 Gewichtsteilen, die in ihr gelöst ein Maleinsäureanhydridacryl-modifiziertes Polyolefinharz als eine Basis aufweist, und Rühren hergestellt. Als ein Verfahren zum Auftragen der schwarzen Farbe wird bevorzugt ein Tauchbeschichtungsverfahren verwendet. Alternativ hierzu eignen sich auch andere Verfahren, wie Nassverfahren (Lösungsbeschichtungsverfahren), wie z. B. ein Tauchverfahren, ein Spin-Coating-Verfahren, ein Rollrakelbeschichtungsverfahren und ein Pinselstreichverfahren.
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 05-341167 A [0003]
    • - JP 3934199 B [0004]
    • - JP 4002453 B [0005]
    • - JP 2006-145927 A [0006]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Antireflexionsbehandlung eines Elements zum Verhindern von Oberflächenreflexion, das ein Auftragen einer schwarzen Farbe auf eine Oberfläche des Elements aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein schwarzer Beschichtungsfilm, der ein außergewöhnlich niedriges Reflexionsvermögen von 0,35% bis 0,7% in einem weitreichenden Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm aufweist, gebildet wird, indem die schwarze Farbe auf die Oberfläche des Elements ungeachtet des Materials, aus dem die Oberfläche besteht, aufgetragen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Acrylharz eine Basis für die schwarze Farbe bildet und Ruß als ein Additiv zugegeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein modifiziertes Vinylacetatharz eine Basis für die schwärze Farbe bildet und Ruß als ein Additiv zugegeben wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein bestimmtes Alkydmelaminharz eine Basis für die schwarze Farbe bildet und Ruß als ein Additiv zugegeben wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maleinsäureanhydridacryl-modifiziertes Polyolefinharz eine Basis für die schwarze Farbe bildet und Ruß als ein Additiv zugegeben wird.
  6. Verwendung einer schwarzen Farbe zum Verhindern von Oberflächenreflexion.
  7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die schwarze Farbe auf einer Oberfläche eines Elements angeordnet wird, so dass ein schwarzer Beschichtungsfilm, der ein außergewöhnlich geringes Reflexionsvermögen von 0,35% bis 0,7% in einem weitreichenden Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm aufweist, auf der Oberfläche des Elements ungeachtet des Materials, aus dem die Oberfläche besteht, gebildet wird.
  8. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Acrylharz eine Basis für die schwarze Farbe bildet und Ruß als ein Additiv zugegeben wird.
  9. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein modifiziertes Vinylacetatharz eine Basis für die schwarze Farbe bildet und Ruß als ein Additiv zugegeben wird.
  10. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein bestimmtes Alkydmelaminharz eine Basis für die schwarze Farbe bildet und Ruß als ein Additiv zugegeben wird.
  11. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maleinsäureanhydriacryl-modifiziertes Polyolefinharz eine Basis für die schwarze Farbe bildet und Ruß als ein Additiv zugegeben wird.
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