DE3390170C2 - Verfahren zur Erzeugung eines abriebfesten ]berzugs auf einem festen Substrat sowie dessen Verwendung - Google Patents
Verfahren zur Erzeugung eines abriebfesten ]berzugs auf einem festen Substrat sowie dessen VerwendungInfo
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Description
Es gibt eine große Anzahl von Veröffentlichungen, die sich
auf die Herstellung eines abriebfesten Überzugs auf einem
festen Substrat wie einem Kunststoffmaterial beziehen. Im
Hinblick auf die verschiedenen Vorteile von Kunststoffmaterialien
wie leichtes Gewicht, niedrige Materialkosten
und leichte Formbarkeit, ist die Entwicklung von abriebfesten
Überzügen für Kunststoffmaterialien vom kommerziellen Standpunkt
aus äußerst wichtig. Hierzu gehört das Aufbringen einer flüssigen
Überzugsmasse auf ein festes Substrat und die Herstellung einer
Überzugsschicht unter Anwendung einer Plasmapolymerisation
eines Monomers auf der Oberfläche eines festen Substrats.
In der Vergangenheit sind verschiedene flüssige
Überzugsmittel, die für die erste Arbeitsweise geeignet
sind, und verschiedene Monomere, die zur Plasmapolymerisation
geeignet sind, offenbart worden. Es gibt auch Druckschriften,
die sich auf die Nachbehandlung einer überzogenen
Schicht beziehen, durch die deren Oberflächeneigenschaften
verbessert oder modifiziert werden.
Die US-PS 34 51 838 beschreibt ein Verfahren zum Überziehen
bzw. Beschichten von Kunststoffen mit einem Organosiloxan.
Danach können Organopolysiloxan-Verbindungen hergestellt
werden durch Hydrolyse und Kondensation einer Verbindung
der allgemeinen Formel T n Si Z4-n , in der T einen
Kohlenwasserstoffrest und Z eine hydrolysierbare Gruppe bedeutet.
Die US-PS 37 13 880 betrifft ein Verfahren zum Überziehen
der Oberfläche von transparenten thermoplastischen Harzen
mit einer Lösung eines Gemisches von Alkylsilicat, einem
Organosilan der Formel RSiX₃, R₂SiX₂ oder eines Gemisches davon, in der R
ein Kohlenwasserstoffrest und X eine hydrolysierbare Gruppe ist und einem
antistatischen Additiv und anschließende Wärmebehandlung des überzogenen Materials
ist.
In der US-PS 36 50 808 wird ein Verfahren zur Erzeugung
eines abriebfesten Überzugs auf einer Polycarbonatoberfläche
angegeben, umfassend das Grundieren der Polycarbonatoberfläche
mit einer Verbindung der Formel H₂NR₁Si(OR)₃,
in der R₁ eine Alkylengruppe und OR eine C₁-C₄-Alkoxygruppe
bedeutet, und anschließendes Aufbringen einer Überzugsflüssigkeit,
die hergestellt worden ist durch Erhitzen von
Methyltrialkoxysilan oder einem Gemisch von Methyltrialkoxysilan
und Phenyltrialkoxysilan, auf die Oberfläche und
anschließende partielle Kondensation davon.
Die US-PS 39 86 997 beschreibt ein pigmentfreies wäßriges
Überzugsmittel, umfassend eine Dispersion von kolloidaler
Kieselsäure in einer Lösung des partiellen Kondensats eines
Silanols der Formel RSi(OH)₃, in der R C₁-C₃-Alkyl,
Vinyl, 3,3,3-Trifluorpropyl, γ-Glycidoxydpropyl oder
q-Methacryloxypropyl ist in einer Lösung eines niederen
aliphatischen Alkohols und Wasser.
Die US-PS 39 53 115 betrifft ein Verfahren zum Aufbringen eines
haftenden optisch klaren abriebfesten Überzugs auf
Kunststoffsubstrate, umfassend (a) Bildung einer partiell
hydrolysierten Lösung eines Vinyltri(niederalkoxy)-silans
in einem mit Wasser mischbaren flüchtigen organischen
Lösungsmittel, (b) Aufbringen eines dünnen gleichmäßigen
Überzugs der partiell hydrolysierten Lösung auf eine saubere
Oberfläche der ophthalmischen Linsen, (c) Halten des
überzogenen Substrats in einer Umgebung hoher Feuchtigkeit
und vorzugsweise erhöhter Temperatur, bis das Silan
im wesentlichen vollständig hydrolysiert ist, und (d) Entwässern
(Härten) des überzogenen Substrats unter geringer
Feuchtigkeit und bei erhöhter Temperatur.
In den US-PS 42 77 287 und 42 98 655 wird eine
Überzugsflüssigkeit beschrieben, umfassend eine Dispersion
von kolloidaler Kieselsäure in einer Lösung des
partiellen Kondensats eines Silanols der Formel RSi(OH)₃,
in der R C₁-C₃-Alkyl oder Aryl ist, in einem aliphatischen
Alkohol und Wasser sowie eine kleine Menge eines Polysiloxan-
Polyether-Copolymers bzw. einer β-Dicarbonyl-Verbindung.
Die JP-PS 1839/1980 beschreibt ein Verfahren zur
Oberflächenbehandlung von Gegenständen, bei denen das Hydrolyseprodukt
einer Siliciumverbindung der allgemeinen Formel
R¹C(=CH₂)C(=O)OR²Si(OR³)₃
(R¹=H oder CH₃, R₂=C₁-C₆-Alkylen und
R³=C₁-C₈-Kohlenwasserstoff oder C₁-C₄-Acyl)
(R¹=H oder CH₃, R₂=C₁-C₆-Alkylen und
R³=C₁-C₈-Kohlenwasserstoff oder C₁-C₄-Acyl)
auf ein Substrat aufgebracht und anschließend durch
Elektronenbestrahlung gehärtet wird.
Die US-PS 42 25 631 betrifft ein Verfahren zur Erzeugung
eines abriebfesten Überzugs auf einem polymeren Substrat,
umfassend das Aufbringen einer Überzugslösung von hydrolysiertem
Vinyl(niederalkoxy)-silan in einem mit Wasser
mischbaren flüchtigen organischen Lösungsmittel, Härten
des überzogenen Substrats und anschließendes Behandeln des
gehärteten Substrats mit energiereicher Strahlung. Dabei
sind UV-Licht, energiereiche Elektronen und γ-Strahlen als
energiereiche Strahlung angegeben. Es wird vermutet, daß
die energiereiche Strahlung zu einer Vernetzung der Vinylgruppen
führt unter Bildung eines härteren Überzugs und
Verstärkung der chemischen Haftung zwischen dem Überzug
und dem Substrat.
Es ist somit ein wesentliches Erfordernis dieses Verfahrens,
daß der Hauptbestandteil der Ausgangs-Überzugs-Masse ein
trifunktionelles Silanmonomer mit einer an das Siliciumatom
gebundenen Vinylgruppe ist. Der Ausdruck "trifunktionell",
wie er hier verwendet wird, gibt an, daß an das zentrale
Siliciumatom 3 Gruppen gebunden sind, die Hydroxygruppen
oder zu Hydroxygruppen hydrolisierbare Gruppen wie Alkoxygruppen
oder Halogene sind. Bezüglich einer näheren Erklärung
dieser Ausdrücke sowie der Siliciumchemie, insbesondere
der Chemie der Siloxane, wird auf Standardarbeiten
verwiesen wie Rochow, "An Introduction to the Chemistry
of Silicon", 2. Aufl., John Wiley, New York (1951).
Wenn alle drei OH-Gruppen eines Organotrisilanols RSi(OH)₃
eine Kondensation mit OH-Gruppen eingehen, die an andere
Silanolmoleküle gebunden sind, führt das trifunktionelle
Silanol zu einer trifunktionellen Struktureinheit (T-Einheit)
des Polysiloxangerüstes(netzes). Diese T-Einheit kann
angegeben werden durch die Formel
Ähnlich führt ein difunktionelles Silanol der Formel R₂Si(OH)₂
zu einer difunktionellen Struktureinheit (D-Einheit) des
Polysiloxangerüsts und das tetrafunktionelle Silanol (Si(OH)₄)
führt zu einer tetrafunktionellen Struktureinheit (Q-Einheit)
des Polysiloxangerüsts.
Es ist bekannt, daß Hartbeschichtungen aus Organosiloxan
im allgemeinen aus flüssigen Organosilanolmassen hergestellt
werden, deren Hauptbestandteil trifunktionelles Organosilanol
oder ein partielles Kondensat davon ist, während
weichere Materialien, wie Siloxan-Trennmittel, im allgemeinen
aus Organosilanolen hergestellt werden, der Hauptbestandteil
ein difunktionelles Organosilanol ist.
Häufig werden Organosilanolmoleküle gebildet durch die
in-situ Hydrolyse der entsprechenden Organosilanmoleküle
wie Alkoxy-substituierter Organosilanmoleküle. Die in der
Überzugsflüssigkeit vorhandenen in-situ gebildeten
Organosilanolmoleküle erleiden üblicherweise eine gewisse
Kondensation, bevor die Überzugsflüssigkeit auf das Substrat
aufgebracht wird. Alle drei Formen werden in der Beschreibung
als einander äquivalent angesehen. So soll der Ausdruck
Organosilanol, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen
verwendet wird, die Vorstufe und das partielle Kondensationsprodukt
davon mitumfassen. Vorstufen von Tetrasilanolen
sind in der Definition eines Organosilanols nicht enthalten,
da sie zu einem vollständig anorganischen Molekül hydrolisieren.
Die US-PS 38 43 399 beschreibt eine metallisierte Videoscheibe
mit einer isolierenden Schicht darauf, wobei eine
Glimmentladung angewandt wird, um die leitende Videoscheibe
mit einem polymeren Film zu überziehen, um einen gleichmäßigen
zähen dielektrischen Überzug zu erhalten, der wiederholt
mit einem Stift mit Metallspitze berührt werden
kann, ohne daß er Schaden erleidet.
In der US-PS 40 18 945 wird ein Verfahren zur Verbesserung
der Langzeitbeständigkeit eines dielektrischen Polymerfilms
beschrieben, der auf einer Videoscheibe durch Glimmentladungs-
Polymerisation eines dielektrischen Polymervorläufers
wie Styrol abgeschieden worden ist, wobei das dielektrische
Polymer durch eine Glimmentladung in Gegenwart
eines sauerstoffhaltigen Gases nachbehandelt wird.
Die US-PS 39 01 994 betrifft eine metallisierte Scheibe
mit einem dielektrischen Überzug darauf, wobei ein Poly-p-
xylylen-Überzug auf die metallisierte Scheibe z. B. aufgedampft
und durch Einwirkung einer Glimmentladung gehärtet
worden ist.
Die US-PS 40 72 985 beschreibt eine Videoscheibe mit einer
dielektrischen Schicht, die gebildet worden ist durch Einwirkung
einer Glimmentladung auf Styrol unter Stickstoffatmosphäre.
Die dielektrische Schicht besitzt verbesserte
Alterungsbeständigkeit, Verschleißeigenschaften und Haftung
an eine leitende Metallschicht.
In der US-PS 41 23 308 ist ein Verfahren zur chemischen
Bindung eines Poly-p-xylylens an ein wärmehärtbares Harz
angegeben, wobei ein Niedertemperaturplasma angewandt wird,
um die Oberfläche des Poly-p-xylylens zu modifizieren, um
Sauerstoffatome in die Hauptkette des Polymers an seiner
Oberfläche einzubauen.
Die US-PS 41 37 365 beschreibt eine Sauerstoffplasma-
Nachbehandlung von Kunststoffoberflächen, die mit Plasma-
polymerisiertem Silanmonomer überzogen sind, wobei eine
Kunststoffoberfläche zunächst mit einem polymerisierten Organosilan
überzogen wird unter Anwendung eines Plasmapolymerisationsverfahrens,
das in der Dampfphase durchgeführt wird,
und wobei das Überzugsmaterial mit einem Sauerstoffplasma
nachbehandelt wird. Durch eine solche Sauerstoffplasmabehandlung
des Überzugs soll dessen Abriebfestigkeit verbessert
werden. Nach dieser Druckschrift ist der Silanüberzug
hergestellt worden durch eine Plasmapolymerisation
von polymerisierbarem Organosilanmonomer mit einem
ausreichenden Dampfdruck, um die Polymerisation in der
Dampfphase durchzuführen. Als Beispiele für Organosilane, die
für diese Arbeitsweise geeignet sind, werden erwähnt
Vinyltrichlorsilan, Tetraethoxysilan, Vinyltriethoxysilan,
Hexamethyldisilan, Tetramethylsilan, Vinyldimethylethoxysilan,
Vinyltrimethoxysilan, Tetravinylsilan, Vinyltriacetoxysilan
und Methyltrimethoxysilan. Durch die Nachbehandlung
mit Sauerstoffplasma sollen Sauerstoffatome in
das behandelte Polymer eingebaut werden. In dieser Patentschrift
findet sich jedoch kein Hinweis auf eine Plasmabehandlung
eines Überzugs, der erhalten worden ist aus
flüssigen Mitteln, umfassend Organosilanol-Verbindungen.
In der Tat steht die Lehre dieser Druckschrift der Verwendung
von flüssigen "Tauchüberzugsmitteln" entgegen, da
Probleme bei der Steuerung der Filmdicke auftreten, die
ihrerseits die Abriebfestigkeit und die optischen Eigenschaften
beeinflußt.
Die US-PS 40 96 315 beschreibt ein Verfahren zum Überziehen
eines optischen Kunststoffsubstrats, umfassend die
Behandlung des Substrats mit einem ersten Plasma, das
Hydroxylgruppen auf der Oberfläche des Substrats erzeugt,
Durchführung einer Plasmapolymerisation unter Verwendung
eines siliciumhaltigen Monomers und erneuter Behandlung
des Substrats mit Plasma in Gegenwart eines Gases, das
ausgewählt ist aus Edelgasen, Sauerstoff, Stickstoff oder
Luft. Als Beispiele für geeignete, Silicium enthaltende
Monomere, die in der Plasmapolymerisationsstufe angewandt
werden können, werden in der Patentschrift Vinyltrimethylsilan,
Vinyltrimethylethoxysilan, Vinyldimethylethoxysilan
und Hexamethyldisilan verwendet.
In Kapitel 4 einer Arbeit "Thin Film Process", herausgegeben
von Vossen und Kern, Academic Press, New York (1978),
geht Yasuda auf die bei der Plasmapolymerisation von drei
Arten von Kohlenwasserstoffmolekülen auftretenden chemischen
Vorgänge ein. Aus dieser Erklärung des Plasmapolymerisations-
Verfahrens folgt, daß, wenn ein vinylgruppenhaltiges
Silanmonomer wie Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan
oder Vinyldimethethoxysilan durch Plasma polymerisiert
wird, eine wesentliche Menge Kohlenstoff/Kohlenstoff/
Polymer-Hauptkette gebildet wird anstelle von Siloxan-
artigen Bindungen.
Die US-PS 36 32 386 betrifft eine oxidative Behandlung,
z. B. elektrische Entladung (Korona) oder Flammenbehandlung
einer Trennfläche aus einem Siliconpolymer, wodurch die
Trenneigenschaften verringert werden. In dieser Patentschrift
ist angegeben, daß angenommen wird, daß die Siliconpolymer-
Trennmittel die folgende Formel besitzen:
wobei R ein einwertiger Kohlenwasserstoffrest ist, d. h.
daß das siliciumhaltige Polymer im wesentlichen linear
und unvernetzt ist. Diese Druckschrift ist nicht auf
abriebfeste Überzüge gerichtet und es wird nichts über die
Abriebfestigkeit der überzogenen Oberfläche erwähnt.
In der US-PS 2 78 793 ist die Herstellung von Silicon-
Elastomeren mit Hilfe einer stillen Entladung beschrieben.
Bei dieser stillen Entladung handelt es sich um eine
Behandlung, bei der ein elektrischer Strom bei hoher Spannung
durch das Elastomer fließt. Diese stille Entladung dient
zur Vernetzung von Siliconkautschuk, um dessen Zugfestigkeit
zu verbessern, ohne daß die Transparenz des Kunststoffs
wesentlich beeinträchtigt wird. Auf die Möglichkeit,
die Abriebfestigkeit eines bereits vernetzten
Organosiloxanüberzugs zu verbessern, findet sich hier kein
Hinweis.
Es ist festzustellen, daß keine der obenerwähnten
Veröffentlichungen sich auf eine Glimmentladungs-Behandlung
von Organosiloxanüberzügen bezieht, die erhalten worden
sind durch Aufbringen einer Organosilanol-Überzugsflüssigkeit
auf ein festes Substrat, um dessen Abriebfestigkeit
zu erhöhen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, mit einem Organosiloxanüberzug
beschichtete Gegenstände herzustellen, die eine sehr
gute Kratzfestigkeit besitzen. Ein solcher abriebfester
Überzug ist von besonderer Bedeutung für optische Linsen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das in den Patentansprüchen
gekennzeichnete Verfahren. Die Erfindung betrifft auch die
Verwendung der beschichteten Gegenstände zur Herstellung
von optischen Linsen.
Der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielte abriebfeste
Überzug wird manchmal als "Hartbeschichtung" bezeichnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders
geeignet zur Herstellung von verbesserten abriebfesten
Brillengläsern.
Es hat sich gezeigt, daß, wenn ein Organosiloxan-Überzug,
der hergestellt worden ist aus einer üblichen Organosilanol-
Überzugsflüssigkeit, umfassend trifunktionelle Organosilanolmoleküle
der Formel RSi(OH)₃, wobei R ein Kohlenwasserstoffrest
ist oder ein partielles Kondensationsprodukt
davon, durch eine Glimmentladung nachbehandelt wird,
indem das überzogene Substrat vorzugsweise in den positiven
Säulenbereich der Glimmentladung eingebracht wird, die
Abriebfestigkeit der Überzugsschicht auf einen überraschend
hohen Wert verbessert wird, der ziemlich oft denjenigen
von einem üblichen Glas erreicht. Diese große Verbesserung
der Abriebfestigkeit über diejenige von Organosiloxan-
Überzügen hinaus, die aus solchen Organosilanol-Überzugsflüssigkeiten
durch übliche Härtungsverfahren wie Trocknen
und/oder Erhitzen ohne Glimmentladungs-Nachbehandlung
erhalten worden sind, ist wirklich unerwartet.
Die bei der Erfindung angewandte flüssige
Überzugsmasse umfaßt als einen Hauptbestandteil
Organosilanolmoleküle, wobei zumindest 90 Mol-% der
Organosilanolmoleküle trifunktionelle Organosilanolmoleküle der
Formel RSi(OH)₃ oder ein partielles Kondensationsprodukt
davon sind, wobei R einen Kohlenwasserstoffrest bedeutet,
und zumindst 50 Mol-% der trifunktionellen Organosilanole,
ein Alkyltrisilanol mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise
einem, oder ein Phenyltrisilanol sind. Insbesondere
sollten zumindest 70 Mol-% des Trisilanols Methyltrisilanol
sein. So kann eine kleinere Menge von anderen Organosilanolmolekülen
wie difunktionellen Organosilanolmolekülen
oder eines partiellen Kondensationsprodukts davon vorhanden
sein. Das erfindungsgemäß angewandte flüssige Überzugsmittel
kann andere Bestandteile enthalten. Ein typisches Beispiel
für solche anderen Bestandteile ist kolloidale Kieselsäure
oder Tetrasilanol oder sein Vorläufer. Siehe z. B.
die obenerwähnten Patentschriften von Clark, Frye und Kray.
Üblicherweise ist die kolloidale Kieselsäure in einer
Lösung von einem niederen aliphatischen Alkohol und Wasser
des partiellen Kondensats von Organosilanolmolekülen
dispergiert. Geeignete Beispiele für derartige niedere
aliphatische Alkohole umfassen Methanol, Ethanol, Isopropanol
und tert.-Butanol. Isopropanol ist besonders bevorzugt.
Es ist nicht notwendig zu sagen, daß Gemische solcher Alkohole
angewandt werden können. Gegebenenfalls können kleinere
Mengen anderer mit Wasser mischbarer polarer Lösungsmittel
wie Aceton in der Überzugsflüssigkeit vorhanden sein.
Der Ausdruck "Organosilanol-Überzugsflüssigkeit", wie er im
Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet
wird, soll das Überzugsmittel, wie oben definiert, dispergiert
oder gelöst in einem geeigneten Lösungsmittel bedeuten.
Beispiele für derartige Überzugsflüssigkeiten sind in
verschiedenen Druckschriften offenbart, z. B. US-PS 39 86 997,
42 77 287 und 42 98 655. Auf die Offenbarung dieser drei
Druckschriften wird hierdurch verwiesen. Der Ausdruck
"Organosiloxan-Überzug", wie er im Zusammenhang mit der
vorliegenden Erfindung verwendet wird, soll einen abriebfesten
Überzug bezeichnen, der aus dieser Überzugsflüssigkeit
erhalten worden ist.
Kunststoffsubstrate, die für das erfindungsgemäße Verfahren
geeignet sind, umfassen aliphatische und aromatische
Polycarbonate wie Allyl-diglykol-carbonat und Poly(bisphenol-
A-carbonat), Acryl-Harze wie Poly(methylmethacrylat),
Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid
und Cellulose-ester wie Cellulose-acetat-butyrat (CAB).
Für die Anwendung für Sonnenbrillen sind Polycarbonat
und Acrylharze besonders geeignet.
Das allgemeine Verfahren der Glimmentladung ist bekannt.
Bei dieser Erfindung ist das Gasmedium, das für die
Glimmentladung angewandt wird, nicht auf irgendein spezielles
Gas beschränkt. Es hat sich erfindungsgemäß gezeigt,
daß das Restgas, das nach dem Auspumpen des Systems in der
Entladungskammer verbleibt, bequem als solches verwendet
werden kann, ohne ein spezielles Gas wie Sauerstoff zu
dem System zuzuführen. Wie oben erwähnt, bedeutet dies
einen wesentlichen wirtschaftlichen Vorteil, da es die
Notwendigkeit umgeht, ein zusätzliches Gas zu dem System
zuzuführen und dadurch die Belastung der Pumpe verringert
und folglich die Kosten der Vorrichtung. Es hat sich auch
gezeigt, daß Glimmentladungs-Behandlungen unter Sauerstoff,
Stickstoff, Luft, Kohlendioxid und Wasserdampf im allgemeinen
zu im wesentlichen der gleichen Verstärkung der
Abriebfestigkeit des Überzugsmaterials führen. Der Dampfdruck
des Gases in der Glimmentladungskammer kann 6,6 bis
200 µbar betragen, vorzugsweise im Bereich von 6,6 bis
66,5 µbar und insbesondere im Bereich von 6,6 bis 40 µbar
liegen.
Die Entladung kann sowohl mit Hilfe von Gleichstrom als auch
mit Hilfe von Wechselstrom durchgeführt werden, es ist
jedoch bequemer Gleichstrom anzuwenden. Dabei beträgt die
typische Spannung 1 bis 5 kV. Die zu behandelnden Kunststoffgegenstände
sollten vorzugsweise in den positiven Lichtbereich
eingebracht werden. Die für die Glimmentladung
erforderliche Zeit variiert in Abhängigkeit von verschiedenen
Faktoren wie dem Abstand zwischen benachbarten Gegenständen
und dem Druck des Gases innerhalb der Kammer. Bei einer
typischen Behandlung beträgt die Zeit 5 bis 60 min.
Die Arbeitsbedingungen, die erforderlich sind, um die
erfindungsgemäße Wirkung zu erzielen, können variieren in
Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Apparatur. Faktoren,
die in diese Apparaturvariablen eintreten, umfassen die
Geometrie der Elektrode, den Gasdruck innerhalb der Kammer,
die Weglänge für die Entladung, die angelegte Spannung, die
wiederum abhängig ist von den elektrischen Konstanten der
Stromzuführung und der Anzahl der Gegenstände oder der
Größe der zu behandelnden Oberfläche. Eine zusammenfassende
Diskussion der elektrischen Entladungen in Gasen bei niederem
Druck ist zu finden in "Vacuum Deposition of Thin Films",
L. Holland, F. Inst. P. (John Wiley+Sons Inc., New York
1958). Der Ausdruck "Glimmentladung" ist so zu verstehen,
daß er eine elektrische Entladung im Vakuum bei einem Druck
von etwa 6,6 bis 200 µbar bezeichnet. Der Ausdruck
"Glimmentladungs-Behandlung" oder "behandelt in einer
Glimmentladung" ist so gemeint, daß er die Behandlung eines
Gegenstandes in einer Glimmentladung, vorzugsweise in dem
positiven Säulenbereich davon, während einer wirksamen Zeit
bezeichnet.
In einer Labor-Vakuumkammer, wie sie hier verwendet worden
ist, hat es sich gezeigt, daß eine optimale Abriebfestigkeit
erzielt wurde, wenn eine überzogene Acryllinse einer Glimmentladung
bei einer Spannung von 1,5 kV einem Strom von etwa
40 mA einem Druck von 6,6 bis 27 µbar während einer Zeit
von 5 min ausgesetzt wurde. Es wurde ein Planeten-Substrathalter,
der sich ungefähr 22,9 cm von der Kathode entfernt befand,
angewandt. In der Labor-Kammer hat es sich gezeigt, daß
der Druck zwischen 6,6 und 200 µbar beträchtlich verändert
werden konnte, wobei über den gesamten Bereich verbesserte
Ergebnisse erzielt werden konnten. Aus Gründen der einfachen
Arbeitsweise sollte der Arbeitsdruck jedoch nicht
höher als etwa 60 µbar sein.
In einer größeren Einheit hat es sich gezeigt, daß ein
Arbeitsdruck von 13 µbar zu den besten Ergebnissen führt,
wenn das Kunststoffsubstrat einer Wasserdampf-Glimmentladung
bei einer Arbeitsspannung von 1,5 kV und einem Strom von
400 bis 500 mA ausgesetzt wird.
Die Abriebfestigkeit eines Kunststoffs ist eine wichtige
Eigenschaft für verschiedene Anwendungen wie Gläser von
Sonnenbrillen und Verglasungen. Die Abriebfestigkeit einer
Oberfläche kann auf viele Weisen bestimmt werden. Auf dem
Gebiet der Sonnenbrillengläser besteht eine übliche Arbeitsweise
darin, auf eine konvexe Oberfläche einer Sonnenbrillenlinse
einen Körper aufzulegen, der eine konkave
Oberfläche besitzt, die mit der konvexen Oberfläche der
Linse übereinstimmt. Ein Reibepulver wird zwischen die beiden
Oberflächen gegeben und die konkave Oberfläche um eine
vertikale Achse unter einer vorgeschriebenen Last bewegt. Das
simuliert das Abwischen einer Linse mit einem Tuch, das
Staub oder Schmutzteilchen enthält, was die Hauptursache
für Kratzer an Sonnenbrillen oder Augenlinsen ist. Im
allgemeinen nimmt, wenn die Anzahl der Bewegungszyklen zunimmt,
das Ausmaß der Trübungsbildung auf der Oberfläche ebenfalls
zu. Ein übliches Verfahren besteht darin, das Ergebnis des
Tests in Werten für die prozentuale Zunahme der Trübung
nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen anzugeben.
In der optischen Industrie wird der oben angegebene
Abriebbeständigkeitstest durchgeführt unter Anwendung von
Vorrichtungen, die als Reibekissen-Schleifer und Trübungsmesser
bekannt sind. Der hier angewandte Trübungsmesser
ist in ASTM D1003-52 beschrieben und seine Arbeitsweise
ist unten beschrieben.
Die prozentuale Zunahme der Trübung ist die Differenz
zwischen der prozentualen Trübung nach einer bestimmten
Anzahl von Schleifzyklen und vor Beginn der Messung.
In der Vergangenheit war es sehr schwierig, wenn nicht
unmöglich, Kunststoffgegenstände mit einer Abriebfestigkeit
zu erhalten, die nahe bei derjenigen von üblichem Glas lag.
Zur Beurteilung der Vorteile der Erfindung dienen die
folgenden typischen Abriebfestigkeits-Werte, die gemessen
worden sind mit Hilfe eines Reibekissen-Schleifinstruments
und angegeben sind als Anzahl von Schleifzyklen, die auf
die Oberfläche des Teststückes ausgeübt werden und die
erforderlich ist, um eine Zunahme von 3% absolut für den
Trübungswert des Teststückes hervorzurufen, ausgedrückt
als Prozentsatz des gestreuten Lichtes, in dem Licht, das
durch das Teststück hindurchgeht. 3% Trübung ist der Grad,
bei dem eine Trübung in einer Linse für den Verbraucher
(Träger) bemerkbar und störend wird.
Es hat sich erfindungsgemäß gezeigt, daß die Glimmentladungs-
Behandlung der Überzugsschicht, die hergestellt worden ist
aus einer Organosilanol-Überzugsflüssigkeit, zu einer
überraschenden Zunahme der Abriebfestigkeit führt. Die
erhaltenen hart-beschichteten Kunststoffgegenstände besitzen
eine Abriebfestigkeit, die wesentlich größer ist als die
typische Abriebfestigkeit, die erhalten wird durch das
Tauchüberziehen von Kunststoffgegenständen mit Organosiloxan-
Überzugsflüssigkeit allein. Die Verbesserung der
Abriebfestigkeit ist so groß, daß die erhaltene Abriebfestigkeit
derjenigen von üblichem Glas nahe kommt. Darüber hinaus
ist die Abriebfestigkeit von Kunststoffgegenständen, die
durch die Erfindung erzielt wird, wesentlich größer als
diejenige, die erzielt wird durch ein Verfahren, umfassend
eine Plasmapolymerisation eines Organosilans oder
Kohlenwasserstoffmonomeren auf der Oberfläche eines
Kunststoffgegenstandes und eine Sauerstoffnachbehandlung der
Überzugsschicht.
Es hat sich erfindungsgemäß auch gezeigt, daß verspiegelte
Kunststoffgegenstände mit einer verbesserten Abriebfestigkeit
erhalten werden können, wenn das Verspiegelungsverfahren
anschließend an das Überziehen der Kunststoffgegenstände
mit einer Organosilanol-Überzugsflüssigkeit, Härten
und Glimmentladungs-Behandlung durchgeführt wird. Die
erhaltene Abriebfestigkeit ist wesentlich höher als diejenige,
die erhalten wird, wenn man einen nicht überzogenen
Kunststoffgegenstand einer Glimmentladungs-Behandlung und einem
Verspiegelungsverfahren unterwirft.
Das Verfahren zum Aufbringen einer Spiegelschicht auf feste
Gegenstände wie Kunststoffe ist bekannt. Der Ausdruck
"Spiegel" ist dem Fachmann, besonders dem Fachmann auf dem
Gebiet der Sonnenbrillen- und Kunststoffindustrie geläufig.
Er bedeutet einfach eine dünne Schicht eines lichtreflektierenden
Materials als Überzug auf einem Substrat wie
einer Plastikfolie. Typische Beispiele für ein solches
lichtreflektierendes Material umfassen u. a. verschiedene
Metalle und Metalloxide. Geeignete Beispiele für solche
Metalle umfassen Chrom, Nickel, Titan und Aluminium, wobei
Chrom und Nickel besonders bevorzugt sind. Es können auch
verschiedene Legierungen verwendet werden, wobei ein
besonders bevorzugtes Beispiel Cr-Ni-Legierung ist. Ein
geeignetes Beispiel für Metalloxid ist Chromoxid. Solche
lichtreflektierenden Materialien besitzen hohe Brechungsindices,
verglichen mit solchen üblicher Substrate wie Kunststoffe.
Die Spiegelschicht braucht natürlich nicht vollständig
reflektierend zu sein. Tatsächlich ist sie nur bei
Sonnenbrillen teilweise reflektierend. Das Verspiegelungsverfahren
wird innerhalb einer Vakuumkammer durchgeführt.
Das Spiegelmaterial wird verdampft, z. B. durch Beschuß mit
Elektronen oder Widerstandsheizung. Die zu verspiegelnden
Gegenstände werden an geeigneten Stellen innerhalb der
Vakuumkammer angeordnet, um eine wirksame und gleichmäßige
Abscheidung des Verspiegelungsmaterials im Vakuum zu erzielen.
Das folgende allgemeine Glimmentladungs-Behandlungs-
Verfahren wurde in den Beispielen dieser Anmeldung angewandt.
Abweichungen von diesem Verfahren sind in den speziellen
Beispielen angegeben. Es wurden 4 Vakuumkammern angewandt,
um die tauchbeschichteten Substrate der Beispiele zu behandeln.
Die erste Vakuumkammer war eine Laboreinheit, die mit einer
Diffusionspumpe und einer mechanischen Vakuumpumpe, die in
Reihe miteinander verbunden waren, ausgerüstet war. Überzogene
Substrate wurden in einem Halter angeordnet, der sich
etwa 10,2 bis 25,4 cm von der Kathode entfernt befand. Die
Vakuumkammer wurde auf einen Druck in der Größenordnung
von 6,6 bis 200 µbar evakuiert und an die Elektrode eine
Spannung von 1 bis 5 kV angelegt, um eine Glimmentladung
hervorzurufen. In dieser Laboreinheit wurden Behandlungszeiten
von 2 bis etwa 30 min angewandt, und es wurde festgestellt,
daß eine 5 min lange Behandlung zu einem zufriedenstellenden
Produkt führte mit einer Abriebfestigkeit von
etwa 1000 Zyklen, was nahe an Glas herankommt. Bei diesem
Versuch betrug die Spannung etwa 1,5 kV und der Strom etwa
45 mA. Die optimale Entfernung des Substrats von der Kathode
wurde zu etwa 11,4 cm bestimmt, wobei die Stelle innerhalb
des positiven Glimmbereichs des Plasmas lag.
In einer zweiten Einheit wurden Versuche im größeren
Maßstab durchgeführt, um die Arbeitsparameter des Verfahrens
zu bestimmen. Diese Einheit besaß eine Aufnahmefähigkeit
entsprechend 6000 Linsenrohlingen, die auf Böden angeordnet
waren, die wiederum auf einem Trägerteil befestigt waren.
Neun stabförmige Kathoden waren im Abstand parallel zueinander
zwischen den Linsenrohlingen und dem Träger angeordnet,
über dem sie befestigt waren. Der Träger diente als Anode
und die horizontale Oberfläche, auf der die die Linsenrohlinge
enthaltenen Träger auflagen, war mit einem Drahtgitter
abgedeckt. Die Innenwand der Vakuumkammer und alle anderen
darin vorhandenen Teile waren aus korrosionsbeständigem
Stahl hergestellt. Diese Einheit war mit einem Gebläse
versehen, das Reihe mit einer mechanischen Stokespumpe
verbunden war. In dieser Einheit wurden die Linsenoberflächen
senkrecht zu der Längsachse der Kathode angeordnet.
Die Einheit zum Arbeiten im großen Maßstab wurde mit Hilfe
einer mechanischen Pumpe evakuiert, um den Großteil des
Dampfes aus der Vakuumkammer zu entfernen. Nachdem ein Druck
von etwa 26,6 mbar erreicht war, wurde das Gebläse angestellt
und die beiden Einheiten arbeiteten in Reihe, bis
ein Druck von etwa 26,6 µbar erreicht war. Die Glimmentladung
wurde dann begonnen und die Substrate wurden 0,25 bis 1 h
der Glimmentladung ausgesetzt.
Die dritte Einheit war eine kleine glockenartige Vakuumkammer
und die vierte Einheit war eine zylindrische Vakuumkammer
mit einem Durchmesser von etwa 91,4 cm.
Die folgenden Beispiele sind zum Zwecke der Erläuterung
der Erfindung angegeben. In den folgenden Beispielen, soweit
nicht ausdrücklich anders angegeben, das Medium für die
Glimmentladungs-Behandlung das Restgas oder die Restgase (in
erster Linie ein Gemisch aus Luft und Wasserdampf), die in
der Kammer nach dem Evakuieren auf den Arbeitsdruck verbleiben.
Der Ausdruck "Linsen" wird hier in einem allgemeinen Sinn
verwendet und umfaßt Linsen, die eine die Sicht korrigierende
Wirkung besitzen oder nicht. Sonnenbrillen-Linsen besitzen
üblicherweise keine die Sicht korrigierende Wirkung.
Eine Anzahl von handelsüblichen Linsen wurde auf die
Abriebfestigkeit untersucht unter Verwendung des Reibekissen-
Schleifer- und Trübungsmesser-Tests. Die prozentuale
Zunahme der Trübung wurde an den abgeschliffenen Proben im
allgemeinen nach 150 Zyklen gemessen. Die Ergebnisse waren
die folgenden:
Diese Beispiele zeigen, daß Allyl-diglykol-carbonat-Harz
(ein verbreitet angewandtes Material für Sonnenbrillen und
Augenlinsen) eine wesentlich bessere Abriebfestigkeit
besitzt als Acryl-Harz. Die unterschiedlichen Überzüge, die
auf Acryl-Harz erhältlich sind, erhöhen im allgemeinen die
Abriebfestigkeit des Substrats auf etwa diejenige von
Allyldiglykol-carbonat-Harz, keines kommt jedoch in irgendeiner
Weise Glas nahe.
Linsen aus Polycarbonat, Acryl-Harz und Allyl-diglykol-
carbonat-Harz wurden durch Eintauchen mit einer Organosilanol-
Überzugsflüssigkeit überzogen, an der Luft getrocknet
und dann bei 85°C gehärtet. Die thermisch gehärteten Linsen
wurden dann in eine Labor-Vakuumkammer gegeben und mit einer
Glimmentladung unter den folgenden Bedingungen behandelt.
TemperaturRaumtemperatur
Druck53 µbar
Zeit5 min
Spannung1,5 kV
Strom35 mA
Die Glimmentladung besaß eine purpurne Färbung, die darauf
hindeutet, daß das Medium aus dem in der Kammer nach dem
Evakuieren auf den Arbeitsdruck verbleibenden Wasser und
Luft bestand. Die Linsen mit den durch Glimmentladung
behandelten Organosiloxan-Überzügen wurden dann auf die
Abriebfestigkeit untersucht und die prozentuale Zunahme der
Trübung gemessen.
Die Ergebnisse waren wie folgt:
Ein Vergleich der obigen Ergebnisse mit denjenigen des
Vergleichsbeispiels 1 zeigt eine deutliche Zunahme der
Abriebfestigkeit, die erreicht worden ist durch die
Glimmentladungs-Nachbehandlung, entsprechend dem
erfindungsgemäßen Verfahren. Ein Vergleich der obigen Ergebnisse,
besonders des dritten Werts in der Tabelle mit der oben
erwähnten Tabelle I zeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren
Überzüge ergibt mit einer Abriebfestigkeit, die derjenigen
von üblichem Glas nahekommt.
Acryl-Linsen mit einem Organosiloxan-Überzug wurden in der
Laborvakuumkammer mit unterschiedlichen Gasen als
Hauptbestandteil behandelt. Alle Versuche wurden bei einem
Kammerdruck von 26,6 µbar innerhalb von 5 min durchgeführt. Die
Ergebnisse sind angegeben in Werten für die Zunahme der
prozentualen Trübung nach 125 Abriebzyklen.
Die oben angegebenen Ergebnisse zeigen, daß Stickstoff,
Luft und Wasserdampf zu vergleichbaren Verbesserungen führen,
wenn sie als Medium für die Glimmentladungs-Behandlung
angewandt werden.
Kunststoffsubstrate mit Organosiloxan-Überzügen wurden
erhalten aus unterschiedlichen Quellen und einer Glimmentladungs-
Behandlung unter den in Beispiel 2 angegebenen
Bedingungen unterworfen. Die Wirksamkeit der Glimmentladungs-
Behandlung zur Erhöhung der Abriebfestigkeit der Organosiloxan-
Überzüge ist unten in Werten für die prozentuale
Zunahme der Trübung nach 125 Zyklen für das Schleifen der
Oberfläche mit Hilfe des Reibekissen-Schleifertests angegeben.
Nichtpolarisierende Folien mit anderen organischen abriebfesten
Überzügen wurden der Glimmentladungs-Behandlung
unterworfen und die Abriebfestigkeit auf die gleiche Weise
wie in Teil (A) getestet. Die von 2 verschiedenen Quellen
erhaltenen polarisierten Folien besaßen eine zentrale
Polyvinylalkoholschicht und auf beiden Seiten davon eine
Celluloseacetat-butyratschicht.
Die Ergebnisse von Teil (A) zeigen, daß alle der
Organosiloxan-Überzüge bezüglich der Abriebfestigkeit verbessert
wurden nach der Glimmentladungs-Behandlung, während die
Ergebnisse von Teil (B) zeigen, daß die Abriebfestigkeit
der organischen Überzüge nicht verbessert wurde nach der
Glimmentladungs-Behandlung.
Auf geformte Acryl-Linsen wurden im Vakuum Poly-p-xylylen-
Überzüge im wesentlichen in Übereinstimmung mit dem Verfahren
der US-PS 39 01 994 abgeschieden. Die Linsen wurden
mit 2 unterschiedlichen Dicken überzogen (a) 2 µm (Linsen
C und D) und (b) 4 µm (Linsen C und E). Proben jeder
Beschichtungsdicke wurden der in Beispiel 1 angegebenen
Glimmentladungs-Behandlung unterworfen. Die Abriebfestigkeit
dieser Proben (Zunahme der Trübung nach 125 Abriebzyklen)
ist unten angegeben. Probe A ist eine Acryl-Linse,
die überzogen ist mit einer Organosilanol-Überzugsflüssigkeit
und an der Luft und thermisch gehärtet ist, wie in Beispiel
1 beschrieben. Die Probe B ist eine Acryl-Linse, die
mit der gleichen Flüssigkeit überzogen und an der Luft
und thermisch gehärtet und durch Glimmentladung behandelt
worden ist, wie in Beispiel 1 beschrieben. Das Medium war
das restliche in der Kammer nach dem Evakuieren auf den
Arbeitsdruck verbliebene Gas.
Die oben angegebenen Ergebnisse zeigen, daß die Poly-p-
xylylen-Überzüge selbst nach der Glimmentladungs-Behandlung
im allgemeinen geringere Abriebfestigkeit besitzen
als diejenige eines üblichen Organosiloxan-Überzugs, der
aus einer der Organosilanol-Überzugsflüssigkeit hergestellt,
aber nicht mit der Glimmentladung nachbehandelt worden ist.
Sieben Acryl-Linsen wurden mit Vinyltrimethoxysilan überzogen
unter Anwendung eines Radiofrequenz-Plasmapolymerisations-
Verfahrens im wesentlichen in Übereinstimmung mit
dem in der US-PS 41 37 365 angegebenen Verfahren. Die Zeit
und der Druck des Plasmapolymerisations-Verfahrens wurden
verändert, um mehrere Ergebnisse zu erzielen. Nur drei der
Proben besaßen eine Überzugsdicke, die vergleichbar war
mit der beschriebenen. Diese drei Proben wurden halbiert,
eine Hälfte wurde auf die Abriebfestigkeit untersucht und
die andere Hälfte wurde 5 min in einer Glimmentladung in
planetarischer Anordnung unter einem Druck von 26,6 µbar
und einer Spannung von 2 kV untersucht und ihre Abriebfestigkeit
gemessen. Die Ergebnisse waren wie folgt:
Zum Vergleich betrug die prozentuale Zunahme der Trübung
bei einer Acryl-Linse mit einem Organosiloxan-Überzug von
1,5 bis 2,0 µm Dicke, die mit einer Glimmentladung
behandelt worden war, 0,1%. Eine nicht überzogene Acryl-Linse,
die dem gleichen Abriebtest unterworfen wurde, zeigte eine
prozentuale Zunahme der Trübung von 13,4%. Diese Ergebnisse
zeigen, daß, obwohl eine gewisse Verbesserung der
Abriebfestigkeit von Plasma-polymerisiertem Vinyltrimethoxysilan
erzielt werden kann, das Ergebnis nicht dasjenige
der durch Glimmentladung behandelten Organosiloxan-Überzüge
erreicht.
Acryl-Linsen wurden mit der in Ansatz (B) des Beispiels 3
verwendeten Überzugsflüssigkeit (US-PS
39 86 997) überzogen und die Einwirkung der Härtungszeit
auf die Abriebfestigkeit untersucht. Diese Linsen wurden
getempert, überzogen und 2 h, 4 h, 8 h, 12 h und 16 h
gehärtet. Die Proben wurden zu einem Zeitpunkt getestet
und dann einige Tage später erneut getestet, um die
Ergebnisse der ursprünglichen Abriebfestigkeit zu bestätigen.
Die Ergebnisse sind wie folgt:
Ein ähnlicher Versuch wurde auch durchgeführt unter Verwendung
einer anderen Organosilanol-Überzugsflüssigkeit. Nach
4 h langer Härtung wurde keine deutliche Verbesserung der
Abriebfestigkeit beobachtet.
Die oben angegebenen Ergebnisse zeigen, daß in Abwesenheit
der Glimmentladungs-Behandlung nach der Erfindung eine
gewisse Grenze für die Abriebfestigkeit besteht, die erhalten
wird durch die Organosiloxan-Überzüge, ungeachtet der
Härtungszeit, und daß das erfindungsgemäße Verfahren eine
Abriebfestigkeit ergibt, die wesentlich besser ist als
diejenige, die nach einem derartigen üblichen Verfahren erhalten
wird.
Dieses Beispiel zeigt, wie man die Arbeitsbedingungen für
die Glimmentladung verändern und Überzüge mit verbesserter
Abriebfestigkeit nach der Erfindung erhalten kann.
Acryl-Linsen mit einem Organosiloxan-Überzug wurden in die
oben erwähnte große Vakuumkammer eingebracht. Nur eine
kleine Menge Linsen wurde für diese Versuche eingebracht,
etwa 2 volle Träger oder 480 Linsen. Von jedem Versuch wurden
nach der Glimmentladung beliebige Proben entnommen und
auf die Abriebfestigkeit untersucht. Die Arbeitsbedingungen
und Ergebnisse sind unten zusammengefaßt:
Diese Daten zeigen, daß in dieser Vorrichtung der optimale
Arbeitsdruck zwischen 6,6 und 13,3 µbar liegt.
Eine kleine Glockenkammer wurde angewandt, um einen
Vergleich zwischen den Wirkungen einer Wechsel- und einer
Gleichspannung zu erhalten. Die Wechselspannungsquelle
war ein Transformator mit einer Leistung von 23 mA bei 10 kV.
Die Steuerung dieses Transformators war schwierig. Die
Gleichspannung wurde erhalten von der Kraftzufuhr der kleinen
Vakuumkammer-Einheit, wie oben beschrieben. Die Atmosphäre
in der Kammer war das restliche Gas, das nach Evakuieren
der Kammer auf den Arbeitsdruck noch vorhanden war und
war hauptsächlich Wasserdampf. Bei diesem Versuch wurden
Acryl-Linsen, die mit einer Organosilanol-Überzugsflüssigkeit
überzogen waren, angewandt.
Die Ergebnisse zeigen, daß das Verfahren sowohl mit Wechsel- als
auch mit Gleichstrom arbeitet, wobei jedoch Gleichstrom bevorzugt
ist.
Es wurde eine Reihe von Versuchen durchgeführt, um die
Abriebfestigkeit von verspiegelten Kunststofflinsen zu
bestimmen. Acryl- und Polycarbonat-Linsen wurden mit einer
Organosilanol-Überzugsflüssigkeit überzogen, an der Luft und
thermisch in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise gehärtet.
Die gehärteten Linsen wurden durch Glimmentladung
in einer zylindrischen Kammer mit einem Durchmesser von
etwa 91,4 cm unter einem Druck von 13,3 bis 20 µbar eines
Gases (Wasser und Luft) 3 min mit einer Gleichspannung
von 2,5 kV behandelt. Die nachbehandelten Linsen wurden
dann einem Elektronenabscheidungs-Verspiegelungs-Verfahren
unterworfen, das in der gleichen Vakuumkammer durchgeführt
wurde, die für die Glimmentladungs-Behandlung angewandt
wurde. Chrommetall wurde als Verspiegelungsmaterial verwendet
und die Elektronenstrahlungsabscheidung unter einem Vakuum
von 1,33×10-4 bis 1,33×10-5 mbar etwa 5 min
durchgeführt, um eine von zwei unterschiedlichen Dicken zu
erhalten: Eine als "normaler Spiegel" bezeichnete mit einer
Dicke von etwa 15 nm und andere als "leichter Spiegel"
bezeichnete mit einer Dicke von etwa 6 nm. Zum Vergleich wurde
die Abriebfestigkeit eines verspiegelten Glases, das
durch eine Elektronenstrahlabscheidung von Chrom auf ein
Glas hergestellt worden war, ebenfalls bewertet. Ebenfalls
wurde zum Vergleich die Abriebfestigkeit von verspiegelten
Linsen bewertet, die erhalten worden waren, indem
nicht überzogene Acryl-, Polycarbonat- und Allyl-diglykol-
carbonat-Linsen der Glimmentladungs-Behandlung und dem
Verspiegelungs-Verfahren, wie oben beschrieben, unterworfen
worden waren. Die Ergebnisse sind in der Tabelle unten
angegeben, wobei der Ausdruck "überzogen" ein Tauchbeschichten
mit der oben erwähnten Überzugsflüssigkeit, Härten
an der Luft und thermisch und Glimmentladungs-Behandlung
in der oben beschriebenen Weise bedeutet.
Die Ergebnisse dieses Versuchs zeigen, daß die Organosiloxan-
Überzüge, die gemäß der Erfindung behandelt worden
sind, zu besseren verspiegelten Linsen führen. Es ist zu
beachten, daß nicht überzogene Acryl-Harz-, Polycarbonat-
und Allyl-diglykol-carbonat-Linsen keine solche Verbesserung
zeigen.
Es wurde festgestellt, daß ebenso wie die Glimmentladungs-
Behandlung von nicht überzogenen Acryl-, Polycarbonat- und
Allyl-diglykol-carbonat-harzen nicht zu einer wesentlichen
Verbesserung der Abriebfestigkeit führt, keine wesentliche
Verbesserung der Abriebfestigkeit erzielt wird, wenn
man diese Kunststoffmaterialien einer Glimmentladungsbehandlung
und einem Verspiegelungsverfahren unterwirft, soweit die
Materialien nicht vorher mit einem Organosiloxan-Überzug überzogen worden sind.
Acryl-Linsen, die in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise
überzogen worden waren, wurden einer Glimmentladungs-
Behandlung unter unterschiedlichen Gasatmosphären unterworfen.
Die Labor-Vakuumkammer wurde für diese Versuche
angewandt und ein freier Durchstrom des Gases durch die
Kammer während des Versuchs aufrechterhalten. Alle Versuche
wurden bei einer Spannung von 2 kV durchgeführt und mit
Ausnahme von Versuch A bei einem Druck von 26,6 µbar. Der
Versuch A wurde bei einem Druck von 13,3 µbar durchgeführt.
Nach der Glimmentladungs-Behandlung wurden die Proben auf
die Abriebfestigkeit untersucht durch Abreiben, bis eine
3%ige Zunahme der Trübung beobachtet wurde. Die Anzahl
von erforderlichen Zyklen, um diese prozentuale Zunahme
der Trübung zu erreichen, und die Arbeitsbedingungen für
diese Versuche sind unten angegeben.
Diese Versuche zeigen, daß ein beliebiges Gas als Medium
für die Glimmentladung angewandt werden kann und daß die
Abriebfestigkeit der behandelten Linsen derjenigen von
üblichem Glas nahekommt.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von mit einem Organosiloxan-
Überzug beschichteten Gegenständen durch Aufbringen einer
Überzugsflüssigkeit, umfassend als einen
Hauptbestandteil Organosilanol-Moleküle, wobei zumindest
90 Mol-% trifunktionelle Silanole sind mit der Formel
RSi(OH)₃, in der R ein Kohlenwasserstoffrest ist und
zumindest 50 Mol-% der trifunktionellen Silanole, ein
Alkyltrisilanol mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder Phenyltrisilanol
sind, oder einen Vorläufer davon oder ein partielles
Hydrolyseprodukt davon, auf ein festes Substrat und
Vernetzen des erhaltenen Überzugs, dadurch gekennzeichnet,
daß man den Überzug anschließend einer
Glimmentladungs-Behandlung bei einem Druck von 6,6 bis
200 µbar unterwirft.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Glimmentladungs-Behandlung
unter einem Druck im Bereich von 6,6 bis 66 µbar durchführt.
3. Verwendung der nach den Ansprüchen 1 oder 2 beschichteten
Gegenstände zur Herstellung von optischen Linsen.
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