DE1621246B2

DE1621246B2 -

Info

Publication number: DE1621246B2
Application number: DE19681621246
Authority: DE
Inventors: Karl Dr. Dietzel; Guenter Dr. Peilstoecker
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1966-04-29
Filing date: 1968-02-09
Publication date: 1974-09-19
Also published as: SE325763B; GB1185790A; DE1621246A1; CH523335A; BE718991A; FR95379E; DE1621246C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abänderung des Verfahrens zum Oberflächenvergüten von Kunststoffen durch Bedampfen derselben mit SiOx, (Igxä2) im Hochvakuum (10~⁴ bis 10~⁶ Torr) unter Verwendung eines Elektronenstrahlverdampfers in Gegenwart von Sauerstoff bis zur Erreichung einer Schichtdicke von etwa 2 bis etwa 5 μ gemäß Patentanmeldung P 1 521 249.4-45. Bei diesem Verfahren werden Kunststoffe bedampft, die bei 120⁰C einen Dampfdruck von weniger als 10~⁵ Torr besitzen und deren Oberflächen zu höchstens 30% mit einer monomolekularen Schicht von organischen Fremdstoffen bedeckt sind. Dabei wird eine Elektronenstrahlenergiedichte von 5 bis 15 Kw/cm² bei einer effektiven Verdampfungsfläche von etwa 0,3 bis 0,6 cm² angewandt. Die Verdampfung erfolgt bei einem Partialdruck des SiO* von mindestens einmal 10~² Torr und einer mittleren Kondensationsrate von etwa 90 bis 110 A/sec in mindestens 50 aufeinanderfolgendenden Schichten.

In der deutschen Patentschrift 834 490 wird ein Verfahren zur Erzeugung dünner Schichten auf Glasoberflächen beschrieben, bei dem ein Gemisch von SiO₂ und Metallen oder Metalloxiden im Vakuum verdampft wird und das entstehende Reaktionsprodukt absublimiert. Es hat sich nun herausgestellt, daß das Aufdampfen von quarzhaltigen Schichten auf Kunststoffe ein wesentlich schwierigeres Problem darstellt und dementsprechend eine kompliziertere Technologie erforderlich macht als die Erzeugung dünner festhaftender Quarzschichten auf Glasoberflächen. Dabei spielt die qualitative und quantitative Zusammensetzung des zu verdampfenden Materials eine wichtige Rolle.

Es wurde nämlich gefunden, daß besonders widerstandsfähige Vergütungsschichten erzielt werden können, wenn man erfindungsgemäß an Stelle von reinem Quarz ein Gemisch aus etwa 95 bis etwa 98,5 Gewichtsprozent Siliziumdioxid und etwa 5 bis etwa 1,5 Gewichtsprozent Zinkoxid, Zirkonoxid oder Antimonoxid, bevorzugt jedoch Chromoxid, oder Gemischen dieser Oxide, verdampft, wodurch sich ein entsprechendes Gemisch auf den Oberflächen der Kunststoffe niederschlägt.

Durch diese Abänderung des Verfahrens gemäß Patentanmeldung 1 521 249 wird eine noch bessere

ίο Oberflächenvergütung der Kunststoffe, insbesondere hinsichtlich ihrer Beständigkeit gegenüber starken Temperaturwechseln, z. B. im Bereich zwischen +20 und +100° C, und gegenüber Schwefeldioxid enthaltender feuchter Luft, erreicht. So halten die nur mit einer Quarzschicht bedampften Oberflächenvergütungen gemäß dem Verfahren des Hauptpatents zwar den Beanspruchungen des Weather-O-Meter-Tests recht gut stand, bei wiederholter Einwirkung rascher Temperaturwechsel zwischen etwa 20^cC und etwa 100^;C kann es jedoch vorkommen, daß feine Haarrisse in der aufgedampften Schicht auftreten. Bei nach dem vorliegenden Abänderungsverfahren hergestellten Vergütungsschichten ist dies nicht der Fall.

Um die gewünschte Verbesserung der Oberflächenvergütung zu erzielen, sollte der Gegalt der genannten Metalloxide zum Siliziumoxid nicht unter etwa 1,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gemisch der Oxide, liegen. Andererseits treten bei Überschreitung dieses Gehalts von etwa 5 Gewichtsprozent Verschlechterungen der Eigenschaften der Oberflächenvergütungen ein.

Das erfindungsgemäß zu verdampfende Gemisch kann aus einer zweckmäßig zuvor auf eine Temperatur bis etwa 1000°C geglühten, physikalischen Mischung feinkörnigen Siliziumdioxids und feinkörniger Fremdoxide bestehen. Man kann das Pulvergemisch vor seiner Verwendung jedoch auch durch Erhitzen auf Temperaturen oberhalb etwa 1800° C zu einem Block verschmelzen.

Eine besonders innige Durchmischung des Siliziumdioxids mit den Fremdmetalloxiden kann man durch gemeinsames Fällen aus wäßrigen Lösungen, z. B. der entsprechenden Chloride, also z. B. des Siliziumtetrachlorids und des Chromchlorids, mit z. B. Ammoniak und Glühen bzw. Schmelzen der Niederschläge erreichen.

Beispiel

Man verfährt wie im Beispiel des Hauptpatents, verwendet jedoch statt des Quarzes ein Gemisch von 95 Gewichtsprozent Quarzsand und 5 Gewichtsprozent Chromoxid, deren maximale Teilchengröße bei etwa 50 bis etwa 100 μ liegt, das zuvor bei etwa 1000° C geglüht wurde. Die auf diese Weise auf die Oberfläche der Polycarbonatplatte aufgedampfte Vergütungsschicht ist völlig farblos, klardurchsichtig und hält z. B. folgenden Bedingungen stand:

1. der Temperaturwechselbeständigkeitspriifung nach DIN 52304,

2. einem 3maligen Erhitzen während 30 min auf 100⁰C und dazwischen 30 min langem Lagern bei 20⁰C,

3. der Prüfung nach DlN 50016 (Tropenwechselklima 7 Tage),

4. dem Kesternich-Test nach DIN 50018 (8 Stunden 4O⁰C 95% r. F. + 2 1 SO₂ auf 300 1 Luft).

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Oberflächenvergüten von Kunststoffen durch Bedampfen derselben mit SiO* (*^1>2) im Hochvakuum (ΙΟ"⁴ bis 10~⁶ Torr) in Gegenwart von Sauerstoff unter Verwendung eines Elektronenstrahlverdampfers, bei dem das Substrat relativ zur Verdampferquelle mit gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegt wird un-d Kunststoffe mit einem Dampfdruck von weniger als 10~⁵ Torr bei 12O⁰C bedampft werden, wobei eine Eiektronenstrahlenergiedichte von 5 bis 15 Kw/cm² bei einer effektiven Verdampfungsfläche von etwa 0,3 bis 0,6 cm² angewandt wird und die Verdampfung bei einem Partialdruck des SiO._c von mindestens einmal 10~² Torr und einer mittleren Kondensationsrate von etwa 90 bis 110 Ä/sec in mindestens 50 aufeinanderfolgenden Schichten erfolgt, nach Patentanmeldung P 1521249.4-45, dadurch gekennzeichnet, daß man an Stelle von Quarz ein Gemisch aus etwa 95 bis etwa 98,5 Gewichtsprozent Siliciumdioxid und etwa 5 bis etwa 1,5 Gewichtsprozent Zinkoxid, Zirkonoxid, Antimonoxid, bevorzugt jedoch Chromoxid oder Gemischen dieser Oxide, verdampft.