DE1696111A1

DE1696111A1 - Plastic objects with an antistatic layer

Info

Publication number: DE1696111A1
Application number: DE19681696111
Authority: DE
Inventors: Dislich Helmut Dipl-Chem Dr; Dutz Hubert Dipl-Chem Dr; Mulfinger Hans-Otto Dipl-Ch Dr
Original assignee: Jenaer Glaswerk Schott and Gen
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1968-01-27
Filing date: 1968-01-27
Publication date: 1972-01-13

Description

Mit antistatischer Schicht versehene Kunststoffgegenstände Die Erfindung bezieht sich auf Kunststoffgegenstände, die mit einer antistatischen, glasigen Schicht bedampft sind. Plastic articles provided with an antistatic layer. The invention refers to plastic items that have an antistatic, glassy layer are steamed.

Die sich aus der statischen Aufladung von Kunststoffen ergebenden Probleme sind hinreichend bekannt, als Beispiel sei nur die Staubanziehung von Kunststoffgegenständen erwähnt. Es sind zahlreiche Versuche bekannt, die statische Aufladung von Kunststoffen einzudämmen. Dabei gibt es grundsätzlich zwei verschiedene Wege. Der erste Weg besteht darin, antistatisch wirksame Stoffe, z. B. Metallpulver, Ruß oder Kohlenstaub, in die Masse der Kunststoffe einzubetten. Nach diesem Verfahren läßt sich zwar oft ein dauerhafter Schutz erzielen, jedoch werden die Eigenschaften des zu schützenden Stoffes in unerwünschter Weise verändert. Völlig unbrauchbar sind diese Verfahren naturgemäß, wenn es sich darum handelt, transparente Kunststoffe antistatisch auszubilden.Those resulting from the static charge on plastics Problems are well known, the only example being the attraction of dust to plastic objects mentioned. There are numerous known attempts to static electricity on plastics contain. There are basically two different ways of doing this. The first way is therein, antistatic substances such. B. metal powder, soot or coal dust, in embed the bulk of the plastics. This procedure can often be used Achieve permanent protection, however, the properties of the one to be protected Substance changed in an undesirable manner. These methods are completely useless of course, when it comes to making transparent plastics antistatic.

Der zweite Weg besteht darin, antistatische Stoffe auf die Oberfläche der Kunststoffe zu bringen. Diese Stoffe sind jedoch nicht fest mit der Oberfläche verbunden und können daher mit der Zeit unwirksam werden. Als Beispiel für Stoffe, die nach diesem " Oberflächenver fahren" verarbeitet werden, seien Chloride oder Phosphate q':ernärer Ammoniumbasen und langkettige Amine erwähnt. Die deutsche Auslegeschrift 1 243 381 gibt den Stand der Technik bei der Verwendung solcher bekannten antistatisch wirksamen Stoffe wieder.The second way is to apply antistatic materials to the surface to bring the plastics. However, these substances are not solid to the surface connected and can therefore become ineffective over time. As an example of fabrics, the after this "surface method" are processed Chlorides or phosphates q ': more ammonium bases and long-chain amines mentioned. The German Auslegeschrift 1 243 381 gives the state of the art in use such known antistatic substances again.

Allen diesen Stoffen ist gemeinsam, daß sie keine dauerhafte Antistatisierung zu erreichen gestatten, denn diese Stoffe werden üblicherweise aus Lösung aufgebracht und ihre Löslichkeit bedingt häufig eine Entfernung von der Oberfläche während des Gebrauchs. Auch das Abreiben von der Oberfläche bedeutet wegen der ungenügend festen Fixierung oft ein ernstliches Problem. Das Problem der dauerhaften Antistatisierung von Kunststoffgegenständen nach dem Oberflächenverfahren muß als ungelöst betrachtet werden.What all these substances have in common is that they do not have a permanent anti-static effect allow to achieve, because these substances are usually applied from solution and their solubility often involves removal from the surface during the Usage. Also rubbing off the surface means because of the insufficiently firm Fixation is often a serious problem. The problem of permanent antistatization of plastic objects after the surface process must be regarded as unsolved will.

Die technisch beste Lösung wäre aus den oben erwähnten Gründen eine dauerhafte Oberflächenschicht, die überdies transparent sein sollte, um eine umfassende Anwendung auf allen, auch transparenten Kunststoffen zu ermöglichen. Es sind Verfahren bekannt, gewisse Einzeloxide im Aufdampfverfahren auf beliebige Substrate, auch Kunststoffe aufzubringen. Beispielsweise kann das Einzeloxid Quarzglas sein. Diese Schichten zeigen einen antistatischen Effekt.The technically best solution would be for the reasons mentioned above permanent surface layer, which should also be transparent in order to achieve a comprehensive Can be used on all plastics, including transparent ones. There are procedures known, certain individual oxides in the vapor deposition process on any substrates, too Apply plastics. For example, the single oxide can be quartz glass. These Layers show an antistatic effect.

Es ist ferner bekannt, auf Kunststoffscheiben Glasplatten aufzukleben. Auch hierbei wird ein antistatischer Effekt erreicht, jedoch sind nur geometrisch einfache Formen herstellbar und die mindestens 0,5 mm dicken, in der Regel aber 1-3 mm dicken Glasscheiben verändern die Eigenschaften des Kunststoffes entscheidend.It is also known to glue glass plates onto plastic panes. Here, too, an antistatic effect is achieved, but are only geometrical simple shapes can be produced and which are at least 0.5 mm thick, but as a rule 1-3 mm thick panes of glass change the properties of the plastic decisively.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung sind Kunststoffgegenstände, die mit einer antistatischen, glasigen Schicht bedampft sind und die sich allen bekannten Schichten gegenüber durch Porenfreiheit, gute Ritzhärte, Korrosionsschutz und andere Eigenschaften vorteilhaft unterscheiden.The object of the present invention are plastic objects, the are vaporized with an antistatic, glassy layer and which are known to everyone Layers opposite due to freedom from pores, good scratch hardness, corrosion protection and others Differentiate properties advantageously.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schicht aus einem alkalihaltigen Mehrkomponentenglas besteht.According to the invention, this object is achieved in that the layer consists of an alkaline multi-component glass.

Die glasige Schicht kann aus den Oxiden der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Hauptgruppe sowie Oxiden der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten, siebenten und achten Nebengruppe des periodischen Systems der Elemente, insbesondere aber aus denen von Lithium, Natrium, Kalium, Barium, Titan, Vanadin, Niob, Tantal, Bor, Aluminium, Gallium, Silizium, Germanium und Phosphor bestehen.The glassy layer can consist of the oxides of the first, second, third, fourth and fifth main group as well as oxides of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth subgroup of the periodic system of the Elements, especially those of lithium, sodium, potassium, barium, titanium, Vanadium, niobium, tantalum, boron, aluminum, gallium, silicon, germanium and phosphorus exist.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Schicht aus einem Alkaliborosilikatglas besteht.It has proven to be advantageous if the layer consists of an alkali borosilicate glass consists.

Den bekannten Schichten gegenüber besitzen die aus alkalihaltigem Mehrkomponentenglas bestehenden aufgedampften Schichten folgende Vorteile: Sie erlauben eine große Variation der physikalischen Eigenschaften, je nach ihrem Verwendungszweck. So kann je nach Zusammensetzung des Mehrkomponentenglases die elektrische Volumen- und Oberflächenleitfähigkeit in gewissen Grenzen variiert werden. So können beispielsweise auch halbleitende Schichten hergestellt werden. Ferner hat man es in der Hand, die thermische Ausdehnung in weiten Grenzen zu variieren und so die Differenz der thermischen Ausdehnung von Kunststoff und aufgedampfter Mehrkomponentenglasschicht zu verringern. Ein weiterer Vorteil der Mehrkomponentenglasschicht ist ihre größere Ritzhärte. Schließlich sind die Schichten aus Mehrkomponentenglas leichter porenfrei herzustellen als die aus Einzeloxiden und sind damit dichter und bewirken so einen guten Schutz der bedampften Oberfläche gegen Korrosion. Was die Mehrkomponentenglasschicht allen anderen überlegen macht, ist die mögliche Kombination von antistatischer Wirkung mit Härte, Korrosionsschutz und gewünschter thermischer Ausdehnung.Opposite the known layers have those made of alkaline Multi-component glass existing vapor-deposited layers have the following advantages: They allow a wide variation in physical properties depending on their intended use. Depending on the composition of the multi-component glass, the electrical volume and surface conductivity can be varied within certain limits. For example semiconducting layers can also be produced. Furthermore you have it in your hand thermal expansion to vary within wide limits and so the difference in thermal To reduce the expansion of plastic and vapor-deposited multi-component glass layer. Another advantage of the multi-component glass layer is its greater scratch hardness. Finally, the layers of multi-component glass are easier to produce pore-free than those made of individual oxides and are therefore more dense and cause one good Protection of the vaporized surface against corrosion. What the multi-component glass layer What makes it superior to all others is the possible combination of antistatic effects with hardness, corrosion protection and desired thermal expansion.

Gegenstände gemäß der Erfindung sind dauerhaft antistatisch, die Glasschicht kann nicht abgerieben werden, sie ist in den in der Praxis vorkommenden Lösungsmitteln unlöslich und kann wegen ihrer Transparenz auch auf die weit verbreitete Klasse der durchsichtigen Kunststoffe angewandt werden. Der techni--sche Fortschritt gemäß der Erfindung ergibt sich bei Mehrkomponentengläsern auch dadurch, daß durch die verschiedenen Zusammensetzungen weitere technisch günstige Eigenschaften mit der Antistatik wirkungsvoll kombiniert werden können. Diese sind, wie oben schon erwähnt, thermische Ausdehnung, Porenfreiheit, Ritzhärte und Korrosionsschutz.Objects according to the invention are permanently antistatic, the glass layer cannot be rubbed off, it is in the solvents that occur in practice insoluble and, because of their transparency, can also affect the widespread class the transparent plastics can be used. The technical progress according to the invention results in multi-component glasses also in that by the different compositions further technically favorable properties with the Antistatic can be effectively combined. As mentioned above, these are thermal expansion, freedom from pores, scratch hardness and corrosion protection.

So können beispielsweise durchsichtige Scheiben, z. B. Fensterscheiben aus Polymethylmethacrylat, durch Bedampfen mit Glas antistatisiert werden, und die elektrische Anziehung der Staubteilchen entfällt.For example, transparent panes, e.g. B. Window panes made of polymethyl methacrylate, antistatic by vapor deposition with glass, and the there is no electrical attraction of the dust particles.

Von einer gewissen Dicke der Glasschicht an ergibt sich der weitere Vorteil der Erhöhung der Ritzhärte der bedampften Kunststoffe. Unter anderem ergeben sich bei Kunststoffgegenständen gemäß der Erfindung beachtliche Vorteile bei der Verwendung von derart bedampften Kunststoffen im optischen Bereich.From a certain thickness of the glass layer the further one results Advantage of increasing the scratch hardness of the vaporized plastics. Among other things, surrendered in plastic objects according to the invention considerable advantages in Use of such vaporized plastics in the optical sector.

Hier ist bekannt - und diese Verfahren werden in großem Maße ausgeübt - daß zahlreiche Gegenstände aus Kunststoffen für optische Zwecke rationell gefertigt werden können. Einer der Hauptnachteile dieser Gegenstände ist bisher jedoch neben der statischen Aufladung die gegenüber Gläsern wesentlich geringere Ritzhärte. Dieser Nachteil kann, z. B. bei Kunststoffbrillengläsern, durch eine transparento glasige Aufdampfschicht gleichzeitig mit der lästigen elektrostatischen Aufladung beseitigt werden. Brillengläser aus Kunststoffen gemäß dieser Erfindung erhalten somit den gleichen Gebrauchswert wie Brillengläser aus Glas, sind jedoch, was wichtig ist, leichter.Here is known - and these procedures are practiced on a large scale - That numerous objects made of plastics for optical purposes are efficiently manufactured can be. However, one of the main disadvantages of these items so far is next to the static charge, the significantly lower scratch hardness compared to glasses. This Disadvantage can, for. B. with plastic glasses, through a transparento Vitreous vapor deposition at the same time as the annoying electrostatic charge be eliminated. Obtained plastic spectacle lenses according to this invention thus have the same utility value as glasses made of glass, but what is important is easier.

Durch an sich bekannte Zusätze können die Schichten mit optisch wirksamen Eigenschaften, wie Färbung, UV- Absorption etc. ausgestattet sein.The layers can be made with optically effective additives by means of additives known per se Properties such as coloration, UV absorption, etc. be equipped.

Das Aufdampfen der Schichten erfolgt nach einem bereits vorgeschlagenen Verfahren, bei welchem die alkalihaltigen Mehrkomponentengläser allein oder in Lösung in einem anderen schwer verdampfbaren Glas im Hochvakuum, insbesondere in Elektronenstrahlöfen verdampft werden.The vapor deposition of the layers takes place according to one already proposed Process in which the alkaline multi-component glasses alone or in solution in another hard-to-evaporate glass in a high vacuum, especially in electron beam ovens be vaporized.

In der Auswahl der Gläser ist man nicht eng begrenzt. Wenn auch viele Gläser nur eine geringe Volumenleitfähigkeit haben, wird eine antistatische Wirkung dennoch erzielt, die vermutlich auf der Hydrophylie der Glasoberfläche, die bei den meisten Gläsern gegeben ist, beruht. Eine antistatische Wirkung kann auch durch Aufdampfen von halbleitenden Glasschichten erzielt werden.There is no strict limit to the choice of glasses. Even if many Glasses only have a low volume conductivity, will have an antistatic effect nevertheless achieved, which is presumably due to the hydrophyly of the glass surface, which is caused by most glasses is based. An antistatic effect can also be achieved Vapor deposition of semiconducting glass layers can be achieved.

Beispiel: Eine Hostaphanfolie ist auf der einen Seite mittels Elektronenstrahl mit einem Alkaliborosilikat-Aufdampfglas beschichtet. Die Probe wird auf der nichtbeschichteten Seite mit einem Nyltestlappen gerieben und über Zigarettanasche gehalten. Die Probe zieht die Zigarettenasche an. Die beschichtete Seite der Probe zieht nach heftigem Reiben mit einem Nyltestlappen die Zigarettenasche nicht an.Example: A Hostaphan film is on one side by means of an electron beam coated with an alkali borosilicate vapor deposition glass. The sample is on the uncoated Rubbed the side with a nylon test cloth and held it over the cigarette ash. The sample attracts the cigarette ash. The coated side of the sample pulls violently Do not rub the cigarette ash with a nylon test cloth.

Claims

Claims: 1. Vaporized with an antistatic, glassy layer Plastic objects, characterized in that the layer consists of an alkaline Consists of multi-component glass.

2, plastic objects according to claim 1, characterized in that that the vitreous layer of the oxides of the first, second, third, fourth and fifth main group as well as oxides of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth subgroups of the periodic system of elements, but especially from those of lithium, sodium, potassium, barium, titanium, vanadium, It consists of niobium, tantalum, boron, aluminum, gallium, silicon, germanium and phosphorus.

3. Plastic objects according to claims 1 and 2, characterized in that that the layer consists of an alkali borosilicate glass.