DE3917752C2 - Glasform und Verfahren zur Herstellung - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glasform und ein Verfahren zur
Herstellung dieser Glasform. Insbesondere betrifft die
vorliegende Erfindung eine Glasform und ein Verfahren zur Herstellung dieser
Glasform, mit der ein geformter Glasartikel hoher
Präzision durch Preßformen erhalten werden kann, wobei
keine Nachbehandlung (z. B. Polieren) erforderlich ist.
Formen, die zur Herstellung eines geformten Glasartikels
mit hoher Präzision durch Preßformen ohne das Erfordernis
des Polierens verwendet werden, müssen chemisch inaktiv
gegenüber dem zu formenden Glas bei hohen Temperaturen
sein und dürfen keine Adhäsion des Glases an der Form nach
dem Preßformen bewirken, da das Preßformen
gewöhnlicherweise bei hohen Temperaturen, wie 300 bis
700°C, durchgeführt wird, obwohl die Formtemperatur in
Abhängigkeit von der Zusammensetzung des zu formenden
Glases differiert. Auch von den Materialien als Grundlage
für die Glasform wird gefordert, daß sie zu einer optisch
hochpräzisen Oberfläche verarbeitet werden, daß sie einer
Wucht, die während des Preßformens angewandt wird,
widerstehen, und daß sie keine thermische Verformung
bewirken, und damit müssen sie eine ausreichende
Hitzebeständigkeit, eine ausreichende thermische
Schockwiderstandsfähigkeit und eine ausreichende
mechanische Festigkeit besitzen.
Als Materialien für eine Glasform wurden üblicherweise WC
(Wolframcarbid), eine WC-Co-Legierung und verschiedene
Keramikmetallgemische verwendet. Diese Materialien
besitzen jedoch den Nachteil, daß sie durch Oxidation bei
hohen Temperaturen eine Oberflächenrauhigkeit bewirken. Als
ein Material für eine Glasform, das keine
Oberflächenrauhigkeit bei hohen Temperaturen bewirkt und
das in eine Form mit einer Spiegeloberfläche verarbeitet
werden kann, kann ein Material mit einem oberflächlichen
β-SiC-Film, der über ein CVD-Verfahren gebildet wurde,
genannt werden. Selbst dieses Material jedoch besitzt den
Nachteil, daß die daraus gebildete Form eine Adhäsion des
Glases daran bewirkt, wenn das Glas in der Form bei hohen
Temperaturen von 400°C oder höher preßgeformt wird.
Als ein Mittel, um die Adhäsion des Glases an der Form zu
verhindern, ist bekannt, einen Trennfilm aus Kohlenstoff
an der Oberfläche einer Form zu bilden. Als Trennfilm aus
Kohlenstoff sind ein Diamantfilm und ein diamantähnlicher
Kohlenstoffilm (im folgenden als i-Kohlenstoffilm
bezeichnet) in der JP-OS 2 81 030/1986 und 1 83 134/1986
offenbart. Jedoch besitzt jeder dieser Filme die folgenden
Probleme.
Zum Beispiel kann im Falle des Diamantfilmes, der sich als
polykristalliner Diamant mittels Raman-Spektroskopie und
SEM-Beobachtung erweist, der Film nicht so erhalten
werden, daß er eine glatte Oberfläche besitzt, und, um
daraus eine Glasform mit einer optisch guten, präzisen
Oberfläche zu erhalten, ist ein Polieren notwendig. Da
jedoch der Diamantfilm an sich sehr hart ist, ist das
Polieren sehr schwierig, und dementsprechend ist die
erhaltene Form sehr teuer und sehr unpraktisch
herzustellen. Im Falle der Glasform mit einem
diamantähnlichen Kohlenstoffilm (einem i-Kohlenstoffilm)
bewirkt der diamantähnliche Kohlenstoffilm, der eine
geringe Hitzebeständigkeit und Haltbarkeit aufweist, eine
Verschlechterung hinsichtlich der Eigenschaften im Laufe
der Zeit mit einem Abschälen des Filmes, wenn ein Glas in
der Form bei 500 bis 700°C heißgepreßt wird (selbst
wenn es in einer H₂-Gasatmosphäre bewirkt wird).
USP 44 34 188 betrifft ein CVD-Verfahren zur Herstellung
von Diamant, der frei von Graphit und nicht-diamantartigem
Kohlenstoff ist.
Derwent Abstract 87-2 33 137/33 zu JP-OS 62-1 58 864A offenbart
ein Verfahren zur Bildung eines harten Kohlenstoffilms auf einer
Matrixoberfläche. Der harte Kohlenstoffilm enthält eine kleine
Menge an Graphit.
USP 46 06 750 offenbart als Oberfläche einer Form alpha-
SiC, amorphes SiC oder eine Mischung hiervon.
Wie oben im Detail beschrieben, sind der übliche
Diamantfilm und der diamantartige Kohlenstoffilm, die als
Trennfilm für eine Glasform verwendet werden, hinsichtlich
der Bildung einer optischen Spiegeloberfläche auf dem
Formrahmen, der Wärmebeständigkeit, der Haltbarkeit, der
Adhäsion an dem Formrahmen, der Produktivität
(Wirtschaftlichkeit) nicht zufriedenstellend.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deswegen
darin, eine Glasform und ein Verfahren zur Herstellung einer Glasform mit
einem Trennfilm, die all die oben genannten Erfordernisse
erfüllt, zu schaffen.
Weitere Aufgaben werden aus der folgenden Beschreibung und
den Zeichnungen ersichtlich.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Glasform
geschaffen, die einen Glasformrahmen mit einer Form, die
der eines durch Preßformen herzustellenden Glasartikels
entspricht, und einen auf dem Glasformrahmen gebildeten,
dünnen Film umfaßt, wobei der dünne Film aus Diamant
kristallen, Graphitkristallen und amorphem Kohlenstoff
besteht, eine maximale Oberflächenrauhigkeit von 20 nm
oder darunter besitzt, und eine Filmdicke von
1 µm oder weniger aufweist.
Die obige Glasform wird durch ein Verfahren geschaffen,
gemäß dem der dünne Film auf dem Glasformrahmen mittels
eines Plasma-CVD-Verfahrens oder eines thermisches
CVD-Verfahren, das ein Mischgas verwendet, das ein
organisches Gas und Wasserstoffgas umfaßt, wobei die
Konzentration des organischen Gases in dem Mischgas
mindestens 3 Mol.% beträgt, gebildet wird.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung,
die eine Mikrowellen-Plasma-CVD-
Anlage zeigt, die für die
Durchführung des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung geeignet ist;
Fig. 2 ist eine Darstellung, die einen
Formrahmenhalteteil der Anlage von
Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 ist ein Raman-Spektrum eines dünnen
Filmes, der gemäß dem Verfahren der
vorliegenden Erfindung gebildet
wurde;
Fig. 4 ist ein Röntgendiffraktionsspektrum
des obigen dünnen Filmes.
Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail beschrieben.
Bei der vorliegenden Erfindung kann als Material für den
Glasformrahmen, der eine Form aufweist, die der eines
durch Preßformen herzustellenden Glasartikels entspricht,
und auf dem ein dünner Film gebildet werden soll, SiC
(gesintert), Si, Si₃N₄, ZrO₂, TiN, TiO₂, TiC,
B₄C, WC, W, eine WC-Co-Legierung und verschiedene
Keramikmetallgemische verwendet werden. Dabei ist die
Verwendung von gesintertem SiC mit einem darauf durch ein
CVD-Verfahren gebildeten β-SiC-Film besonders bevorzugt.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Bildung eines
dünnen Filmes auf dem Glasformrahmen durch ein
Plasma-CVD-Verfahren und ein thermisches CVD-Verfahren
bewirkt werden. Das Plasma-CVD-Verfahren beinhaltet ein
Mikrowellen-Plasma-CVD-Verfahren, ein Rf (Radiofrequenz)-
Plasma-CVD-Verfahren, ein GS (Gleichstrom)-Plasma-CVD-
Verfahren. Das thermische CVD-Verfahren beinhaltet ein
Heizfaden-CVD-Verfahren, ein elektronenunterstütztes
Heizfaden-CVD-Verfahren.
Bei der vorliegenden Erfindung wird bei der Bildung eines
dünnen Filmes durch das obige Plasma-CVD- oder thermische
CVD-Verfahren als Zuführgas ein Mischgas verwendet, das
ein organisches Gas und Wasserstoffgas umfaßt, wobei die
Konzentration des organischen Gases in dem Mischgas
mindestens 3 Mol.% beträgt. Als organisches Gas, das in
dem Zuführgas in einer Menge von mindestens 3 Mol.%
eingesetzt wird, ist Methan besonders bevorzugt. Bei der
Verwendung von Methan ist die Konzentration in dem
Zuführgas vorzugsweise 4 bis 50 Mol.%. Neben Methan können
auch andere Kohlenwasserstoffgase, wie Ethan, Ethylen,
Acetylen, genannt werden. Wenn diese Kohlenwasserstoffgase
verwendet werden, dann liegt ihre Konzentration in dem
Zuführgas bevorzugt bei 30 Mol.% oder weniger. Des
weiteren können auch z. B. aliphatische Alkohole, wie
Methanol, Ethanol, in Gasform verwendet werden, und ihre
Konzentration in dem Zuführgas liegt vorzugsweise bei
70 Mol.% oder weniger. Bei der Verwendung der
aliphatischen Alkohole in der Gasform liegt die untere
Grenze der Konzentration in dem Zuführgas vorzugsweise
über 3 Mol.% (z. B. 8 Mol.% oder höher). Wenn die
Konzentration des organischen Gases in dem Zuführgas
weniger als 3 Mol.% beträgt, dann erscheint eine automorphe
Form des Diamantes in dem gebildeten dünnen Film, bei der
die (111)- und (100)-Orientierung im Diamantkristall
vorwiegend vorliegt, wobei
ein Polieren notwendig wird, und die Adhäsion des Filmes
an dem Formrahmen wird herabgesetzt. Dies ist der Grund
für die Beschränkung der organischen Gaskonzentration auf
mindestens 3 Mol.%. Wenn die Konzentrationen an Methan,
anderen Kohlenwasserstoffen und aliphatischen Alkoholen in
der Gasform 50 Mol.%, 30 Mol.% bzw. 70 Mol.%
überschreiten, dann steigt der Gehalt an amorphem
Kohlenstoff in dem gebildeten dünnen Film an, wobei eine
Verschlechterung hinsichtlich der Haltbarkeit und der
Witterungsbeständigkeit des Filmes eintritt.
Das Zuführgas kann Wasserdampf zusätzlich zu dem
organischen Gas und dem Wasserstoffgas enthalten. Wenn das
Zuführgas Wasserdampf enthält, dann ist es notwendig, die
Konzentration der Kohlenstoffatome in dem Zuführgas um 10
bis 30% zu steigern, verglichen mit einem Nichteinsatz
von Wasserdampf.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise
durch ein Plasma-CVD-Verfahren bewirkt. Wenn die dünne
Filmbildung z. B. durch ein
Mikrowellen-Plasma-CVD-Verfahren bewirkt wird, wobei man
als Zuführgas Methangas und Wasserstoffgas verwendet, dann
sind die gewünschten Bedingungen wie folgt.
Fließrate des Zuführgases:
50 bis 500 cm³/min, vorzugsweise 100 bis 200 cm³/min.
50 bis 500 cm³/min, vorzugsweise 100 bis 200 cm³/min.
Konzentration an Methan [CH₄/(CH₄+H₂)]:
3 bis 50 Mol.%, vorzugsweise 5 bis 20 Mol.%.
3 bis 50 Mol.%, vorzugsweise 5 bis 20 Mol.%.
Druck des Zuführgases:
1,3 Pa bis 8,0·10⁴ Pa, vorzugsweise 133 Pa bis 2,6·10⁴ Pa.
1,3 Pa bis 8,0·10⁴ Pa, vorzugsweise 133 Pa bis 2,6·10⁴ Pa.
Elektrische Leistung bei der Mikrowelle:
200 bis 1000 W, vorzugsweise 300 bis 700 W.
200 bis 1000 W, vorzugsweise 300 bis 700 W.
Temperatur der Form:
700 bis 1100°C, bevorzugt 800 bis 950°C (ohne Verwendung einer Hilfsheizung).
700 bis 1100°C, bevorzugt 800 bis 950°C (ohne Verwendung einer Hilfsheizung).
Eine Anlage für Mikrowellen-Plasma-CVD, die unter den
obigen Bedingungen zur Bildung eines dünnen Filmes auf
einem Glasformrahmen verwendet wurde, ist in Fig. 1
gezeigt.
In Fig. 1 wurde als Formrahmen (12) ein Formrahmen
verwendet, der nach einem präzisen Bearbeiten in einer
gewünschten Form erhalten wurde, indem man ihn einer
Vorbehandlung mit Anwendung einer Ultraschallwelle (200 W
oder höher) in einer Aufschlämmung eines Diamantpulvers (5
bis 30 µm), das in einem organischen Lösungsmittel
(Alkohol oder Aceton) dispergiert wurde, unterzog. (Die
Dichte der Diamantkerne, die auf dem Formrahmen erzeugt
wurden, betrug 109 bis 1010 Kerne/m2.) Dieser
Formrahmen (12) wird auf einen Halter (7) gestellt. Mit
einem Zuführgas, das in eine Reaktionskammer (3) aus einer
Gaszuführeinheit (1) geleitet wird, wird eine
Druckkontrolleinheit (10) betrieben, wobei der Druck
innerhalb der Reaktionskammer (3) auf das gewünschte
Niveau geregelt wird. Das Bezugszeichen (2) zeigt einen
Vakuummesser für die Druckmessung. Eine Mikrowelle wird
durch einen Mikrowellenoszillator (4) erzeugt und in die
Reaktionskammer (3) über einen Wellenleiter (5) geführt,
um ein Plasma in dem Gebiet (8) der Reaktionskammer (3) zu
erzeugen und hierbei einen dünnen Film auf dem Formrahmen
(12) zu bilden. Das Bezugszeichen (6) zeigt einen Plunger
(eine Reflexionsplatte), um die Position der Plasmagegend
(8) einzustellen.
Das Plasma neigt dazu, sich z. B. auf den Rand des
Formrahmens (12) zu konzentrieren, was eine
ungleichförmige Temperaturverteilung in dem Rahmen (12)
bewirkt.
Um dies zu verhindern, wird vorzugsweise die Umgebung des
Formrahmens (12) mit einem Überzug (11) aus hochreinem
glasigen Kohlenstoff oder Graphit umgeben, wie es in Fig.
2 dargestellt ist. Durch Aufbringen des Überzuges (11) und
Rotieren des Halters (7) mit einem Drehmechanismus (9) ist
es möglich, einen gleichförmigen, dünnen Film auf der
wirklichen Oberfläche des Formrahmens zu bilden, der nach
der Filmbildung dem Preßformen unterzogen werden soll.
Wenn man den Formrahmen (12) der Filmbildung unter den
oben genannten Bedingungen für eine Zeitspanne von 5
Stunden oder weniger, vorzugsweise 20 Minuten bis
2 Stunden, unterzieht, dann kann man einen dichten und
glatten, dünnen Film mit einer maximalen
Oberflächenrauhigkeit von 20 nm oder darunter
erhalten. Dieser dünne Film hat eine Filmdicke von 1 µm
oder weniger.
Das Raman-Spektrum des dünnen Filmes, der gemäß dem
vorliegenden Verfahren erhalten wurde, ist in Fig. 3(a)
gezeigt und weist charakteristisch eine Raman-Linie,
bedingt durch eine Doppelbindung des Kohlenstoffes, bei
ungefähr 1550 cm-1, eine Raman-Linie, bedingt durch
ungeordnete Graphitkristalle, bei ungefähr 1360 cm-1 und
eine Raman-Linie, bedingt durch eine Polyenstruktur, bei
ungefähr 1150 cm-1 auf. Zum Vergleich sind die
Raman-Spektren eines i-Kohlenstoffilmes und eines
Diamantfilmes in den Fig. 3(b) und 3(c) gezeigt. Es ist
aus den Fig. 3(a), 3(b) und 3(c) offensichtlich, daß der
dünne Film, der gemäß dem vorliegenden Verfahren erhalten
wurde, sich deutlich von dem Raman-Spektrum des
i-Kohlenstoffilmes und des Diamantfilmes unterscheidet.
Während in der Fig. 3(a) die Raman-Linie, bedingt durch
Diamant, bei ungefähr 1333 cm-1 kaum zu sehen ist, zeigt
das Röntgendiffraktionsspektrum der Fig. 4 für den
gleichen dünnen Film, der gemäß dem vorliegenden
Verfahren erhalten wurde, deutlich eine Diffraktionslinie,
bedingt durch Diamantkristalle bei 2 Theta = 44°;
deshalb kann der dünne Film, der gemäß dem vorliegenden
Verfahren gebildet wurde, als eine Mischung aus
Diamantkristallen, Graphitkristallen und amorphem
Kohlenstoff identifiziert werden.
Der dünne Film, der auf dem Formrahmen gebildet wurde und
aus einer Mischung von Diamantkristallen,
Graphitkristallen und amorphem Kohlenstoff besteht, hat
eine maximale Oberflächenrauhigkeit von 20 nm oder
darunter und dementsprechend eine ausgezeichnete
Oberflächenglätte und darüber hinaus eine ausgezeichnete
Adhäsion zu dem Formrahmen. Deshalb ist der Film als
Trennfilm sehr geeignet.
In den obigen Ausführungen wurde das vorliegende Verfahren
zur Herstellung einer Glasform für den Fall der Verwendung
eines Mikrowellen-Plasma-CVD-Verfahrens erläutert. Die
Verwendung eines anderen Plasma-CVD-Verfahrens oder eines
thermischen CVD-Verfahrens kann auch einen dünnen Film
erzeugen, der aus einer Mischung aus Diamantkristallen,
Graphitkristallen und amorphem Kohlenstoff besteht, und
eine ausgezeichnete Oberflächenglätte und Adhäsion zu dem
Formrahmen besitzt. Die Bedingungen für die anderen
Plasma-CVD-Verfahren oder das thermische CVD-Verfahren
sind im wesentlichen die gleichen wie die für das obige
Mikrowellen-Plasma-CVD-Verfahren, und sie können geeignet
festgelegt werden.
Das Verfahren zur Herstellung einer Glasform gemäß der
vorliegenden Erfindung wird im folgenden im Detail anhand
von Beispielen erläutert.
Als Rahmen für die Glasform wurde ein Formrahmen
verwendet, der erhalten wurde, indem man über ein
CVD-Verfahren einen β-SiC-Film mit einer (111)
Ebenenorientierung auf gesintertem SiC mit einer Form, die
der eines herzustellenden Glasartikels entspricht, durch
Preßformen bildet. Auf die Oberfläche des Formrahmens
wurden Schallwellen 2 Stunden lang in einer Dispersion
eines Diamantpulvers von 10 bis 20 µm in Ethanol
angewandt, um eine Behandlung zur Steigerung der Dichte an
erzeugten Kernen zu bewirken. Der erhaltene Formrahmen
(12) wurde auf einen gegebenen Träger (7) in einer
Mikrowellen-Plasma-CVD-Anlage der oben erwähnten Fig. 1
gegeben. Eine Reaktionskammer (3) wurde vorab einer
Entgasung bis 1,3·10³ Pa oder darunter unterzogen.
Anschließend wurden Methangas und Wasserstoffgas in die
Reaktionskammer (3) mit einer Gesamtgasfließrate von
100 cm³/min gegeben, wobei die Methangaskonzentration
[CH₄/(CH₄+H₂)] auf einem konstanten Niveau von
8,0 Mol.% geregelt wurde, und der Druck innerhalb der
Kammer (3) wurde konstant bei 5,3·10³ Pa durch Entgasung
gehalten. Anschließend wurde eine Mikrowelle in die
Reaktionskammer (3) durch einen Wellenleiter (5)
eingegeben, um ein Plasma zu erzeugen. Die
Mikrowellenleistung wurde auf 500 W kontrolliert. Zu
dieser Zeit lag die Temperatur des Formrahmens (12)
konstant bei 870°C. Eine Reaktion wurde 45 Minuten lang
unter den obigen Bedingungen bewirkt, um auf dem
Formrahmen (12) einen dünnen Film zu bilden, der aus
Diamantkristallen, Graphitkristallen und amorphem
Kohlenstoff besteht. Der gebildete, dünne Film hatte eine
Filmdicke von 20 nm und eine maximale
Oberflächenrauhigkeit von 3 nm. Unter Verwendung
der so erhaltenen Glasform wurde BK 7-Glas
(Borsilikatglas, Tg = 565°C, Zs = 625°C) 10 000mal
bei einer Preßtemperatur von 645°C in einer
Stickstoffgasatmosphäre druckgeformt. Auf der Oberfläche
der Glasform wurde nach dem Glasformen weder eine
Abschälung noch ein Bruch des Filmes beobachtet. Des
weiteren besaß der geformte Glasartikel eine maximale
Oberflächenrauhigkeit von 3 nm oder kleiner und
dementsprechend eine gute Oberflächenglätte.
Es wurde der gleiche Formrahmen wie in Beispiel 1
verwendet, auf den die gleiche Ultraschallbehandlung wie
in Beispiel 1 angewendet wurde. Als Anlage wurde die
gleiche Mikrowellen-Plasma-CVD-Anlage wie in Beispiel 1
verwendet. Unter den Bedingungen einer Gesamtgasfließrate
von 150 cm³/min und einer Methangaskonzentration
[CH₄/(CH₄+H₂)] von 15 Mol.%, wurden ungefähr 0,5 cm³/min
Wasserdampf (Dampfdruck = 2,6·10³ Pa bei 25°C) mit
Wasserstoff, das als Trägergas verwendet wurde,
eingeleitet. Der Druck innerhalb der Reaktionskammer wurde
auf 5,3·10³ Pa geregelt, und die Mikrowellenleistung wurde
bei 550 W kontrolliert. Zu dieser Zeit betrug die
Temperatur des Formrahmens 900°C. Eine Reaktion wurde
1 Stunde lang unter diesen Bedingungen durchgeführt, um
auf dem Formrahmen einen dünnen Film zu bilden, der aus
Diamantkristallen, Graphitkristallen und amorphem
Kohlenstoff bestand und eine Filmdicke von 500 nm
und eine maximale Oberflächenrauhigkeit von 10 nm
besaß. Unter Verwendung der so erhaltenen Glasform wurde
BK 7-Glass 10 000mal bei einer Preßtemperatur von
645°C in einer Stickstoffgasatmosphäre preßgeformt. Auf
der Oberfläche der Glasform wurde nach dem Preßformen
weder ein Abschälen noch ein Bruch des Filmes beobachtet.
Des weiteren hatte der geformte Glasartikel eine maximale
Oberflächenrauhigkeit von 10 nm oder niedriger und
dementsprechend eine gute Oberflächenglätte.
Es wurde der gleiche Formrahmen wie in den Beispielen 1
und 2 verwendet, auf den man die gleiche
Ultraschallbehandlung wie in den Beispielen 1 und 2
anwendete, jedoch wurde im Gegensatz zu den Beispielen 1
und 2 eine Rf-Plasma-CVD-Anlage verwendet. Unter den
Bedingungen eines Gesamtgasstromes von 100 cm³/min, eines
Gasdruckes von 5,3·10³ Pa, einer Methangaskonzentration
[CH₄/(CH₄+H₂)] von 10 Mol.% und einer Rf-Leistung
von 500 W wurde eine Reaktion 45 Minuten lang
durchgeführt, um auf dem Formrahmen einen dünnen Film zu
bilden, der aus Diamantkristallen, Graphitkristallen und
amorphem Kohlenstoff bestand und eine Filmdicke von
250 nm und eine maximale Oberflächenrauhigkeit von
5 nm besaß.
Bei Verwendung der so erhaltenen Glasform wurde BK 7-Glas
10 000mal bei einer Drucktemperatur von 645°C in einer
Stickstoffgasatmosphäre preßgeformt. Es wurde keine
Verschlechterung auf der Oberfläche der Form nach dem
Preßformen festgestellt. Des weiteren hatte der geformte
Glasartikel eine maximale Oberflächenrauhigkeit von
5 nm oder weniger und dementsprechend eine gute
Oberflächenglätte.
Es wurde der gleiche Formrahmen wie in Beispiel 1
verwendet. Dieser wurde einer Polierbehandlung 20 Minuten
lang unterzogen, wobei man ein Diamantpulver von 2 bis
4 µm und Nylonleder verwendete, um eine Behandlung zur
Steigerung der Dichte der erzeugten Kerne zu bewirken.
Anschließend wurde der erhaltene Formrahmen einer
Reaktion 30 Minuten lang unterzogen, wobei man eine
Mikrowellen-Plasma-CVD-Anlage gemäß Fig. 1 und ein
Zuführgas verwendete, das aus Ethanolgas und
Wasserstoffgas bestand, wobei die Bedingungen einer
Gesamtgasfließrate von 100 cm³/min, einer
Ethanolgaskonzentration [C₂H₅OH/(C₂H₅OH+H₂)] von
20 Mol.%, eines Vakuums von 5,3·10³ Pa, einer
Mikrowellenleistung von 500 W und einer
Formrahmentemperatur von 870°C herrschten, wobei ein
dünner Film, der aus Diamantkristallen, Graphitkristallen
und amorphem Kohlenstoff bestand, auf dem Formrahmen
gebildet wurde. Der dünne Film hatte eine Filmdicke von
200 nm und eine maximale Oberflächenrauhigkeit von
4 nm. Bei Verwendung der so erhaltenen Form wurde
BK 7-Glass 10 000mal bei einer Preßtemperatur von
645°C in einer Stickstoffgasatmosphäre preßgeformt. Es
wurde keine Verschlechterung auf der Oberfläche der
Glasform nach dem Preßformen festgestellt. Des weiteren
besaß der geformte Glasartikel eine maximale
Oberflächenrauhigkeit von 4 nm oder weniger und
dementsprechend eine gute Oberflächenglätte.
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der
Ausnahme, daß die Ultraschallbehandlung 3 Stunden lang
durchgeführt wurde, und die Methankonzentration
[CH₄/(CH₄+H₂)] auf 40 Mol.% geändert wurde, um auf
dem Formrahmen einen dünnen Film zu bilden, der aus
Diamantkristallen, Graphitkristallen und amorphem
Kohlenstoff bestand. Der dünne Film hatte eine Filmdicke
von 400 nm und eine maximale Oberflächenrauhigkeit
von 18 nm.
Bei Verwendung der erhaltenen Form wurde BK 7-Glas in der
gleichen Weise wie in Beispiel 1 formgepreßt. Auf der
Oberfläche der Form wurde weder ein Abschälen des Filmes
noch ein Brechen, selbst nach 7000maligem Preßformen,
beobachtet. Des weiteren besaß der geformte Glasartikel
eine maximale Oberflächenrauhigkeit von 18 nm oder
weniger und dementsprechend eine gute Oberflächenglätte.
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der
Ausnahme, daß die Ultraschallbehandlung 3 Stunden lang
durchgeführt wurde, Ethan an die Stelle von Methan trat,
und die Ethangaskonzentration [C₂H₆/(C₂H₆+H₂)]
25 Mol.% betrug, und die Filmbildungszeit 30 Minuten lang
war, um auf dem Formrahmen einen dünnen Film zu bilden,
der aus Diamantkristallen, Graphitkristallen und amorphem
Kohlenstoff bestand. Der dünne Film hatte eine Filmdicke
von 200 nm und eine maximale Oberflächenrauhigkeit
von 12 nm.
Bei Verwendung der erhaltenen Glasform wurde BK 7-Glas in
der gleichen Weise wie in Beispiel 1 preßgeformt. Selbst
nach 10 000maligem Preßformen wurde weder ein
Filmabschälen noch ein Brechen auf der Oberfläche der
Form beobachtet. Des weiteren hatte der geformte
Glasartikel eine maximale Oberflächenrauhigkeit von
12 nm oder weniger und dementsprechend eine gute
Oberflächenglätte.
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der
Ausnahme, daß die Ultraschallbehandlung 3 Stunden lang
durchgeführt wurde, Ethylen an die Stelle von Methan trat,
und die Ethylengaskonzentration [C₂H₄/(C₂H₄+H₂)]
10 Mol.% war und die Filmbildungszeit 40 Minuten betrug,
um auf einem Formrahmen einen dünnen Film zu bilden, der
aus Diamantkristallen, Graphitkristallen und amorphem
Kohlenstoff bestand. Der dünne Film hatte eine Filmdicke
von 250 nm und eine maximale Oberflächenrauhigkeit
von 8 nm.
Bei Verwendung der erhaltenen Glasform wurde BK 7-Glas auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 1 preßgeformt. Selbst
nach 10 000maligem Preßformen wurde weder ein
Filmabschälen noch -brechen auf der Oberfläche der Form
beobachtet. Des weiteren hatte der geformte Glasartikel
eine maximale Rauhigkeit von 8 nm oder weniger und
dementsprechend eine gute Oberflächenglätte.
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der
Ausnahme, daß die Ultraschallbehandlung 3 Stunden lang
durchgeführt wurde, Methanol an die Stelle von Methan
trat, und die Methanolgaskonzentration
[CH₃OH/(CH₃OH+H₂)] 70 Mol.% betrug, um auf einem
Formrahmen einen dünnen Film zu bilden, der aus
Diamantkristallen, Graphitkristallen und amorphem
Kohlenstoff bestand. Der dünne Film hatte eine Filmdicke
von 350 nm und eine maximale Oberflächenrauhigkeit
von 22 nm.
Bei Verwendung der erhaltenen Form wurde BK 7-Glas auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 preßgeformt. Selbst nach
5000maligem Preßformen wurde weder ein Filmabschälen
noch -brechen auf der Oberfläche der Form beobachtet. Des
weiteren hatte der gebildete Glasartikel eine maximale
Oberflächenrauhigkeit von 22 nm oder niedriger und
dementsprechend eine gute Oberflächenglätte.
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der
Ausnahme, daß die Ultraschallbehandlung 3 Stunden lang
durchgeführt wurde, Ethanol an die Stelle von Methan trat,
und die Ethanolgaskonzentration
[C₂H₅OH/(C₂H₅OH+H₂)] 50 Mol.% betrug, um auf
einem Formrahmen einen dünnen Film zu bilden, der aus
Diamantkristallen, Graphitkristallen und amorphem
Kohlenstoff bestand. Der dünne Film hatte eine Filmdicke
von 300 nm und eine maximale Oberflächenrauhigkeit
von 20 nm.
Bei Verwendung der erhaltenen Form wurde BK 7-Glas auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 preßgeformt, selbst nach
5000maligem Preßformen wurde weder ein Filmabschälen
noch -brechen auf der Oberfläche der Form beobachtet. Des
weiteren hatte der geformte Glasartikel eine maximale
Oberflächenrauhigkeit von 20 nm oder weniger und
dementsprechend eine gute Oberflächenglätte.
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der
Ausnahme, daß die Methangaskonzentration
[CH₄/(CH₄+H₂)] auf 2 Mol.% geändert wurde, um einen
dünnen Film auf einem Formrahmen zu bilden. Der dünne Film
hatte eine Filmdicke von 100 nm und eine maximale
Oberflächenrauhigkeit von 30 nm.
Bei Verwendung der erhaltenen Form wurde BK 7-Glas auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 preßgeformt. Nach
20maligem Preßformen wurde ein Filmabschälen
und -brechen auf der Oberfläche der Form beobachtet.
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der
Ausnahme, daß die Methangaskonzentration
[CH₄/(CH₄+H₂)] auf 80 Mol.% geändert wurde, um
einen dünnen Film auf einem Formrahmen zu bilden. Der
dünne Film hatte eine Filmdicke von 500 nm und eine
maximale Oberflächenrauhigkeit von 25 nm.
Unter Verwendung der erhaltenen Form wurde BK 7-Glas auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 1 preßgeformt. Nach
1000maligem Preßformen verschwand der Film aufgrund
einer Oxidation.
Wie oben dargelegt, kann gemäß dem vorliegenden Verfahren
zur Herstellung einer Glasform eine Glasform erhalten
werden, die weder ein Filmabschälen noch -brechen, selbst
nach wiederholtem Preßformen, über eine lange Zeitspanne,
verursacht, und dementsprechend eine sehr hohe Haltbarkeit
und eine lange Lebenszeit durch die Bildung eines dünnen
Filmes, der aus Diamantkristallen, Graphitkristallen und
amorphem Kohlenstoff mit einer maximalen
Oberflächenrauhigkeit von 20 nm oder niedriger
besteht, auf der Oberfläche eines spezifischen Formrahmens
unter Verwendung eines Plasma-CVD-Verfahrens oder eines
thermischen CVD-Verfahrens besitzt. Des weiteren kann bei
Verwendung dieser Form durch Preßformen ein guter
Glasartikel erhalten werden, der sich sehr leicht von dem
dünnen Film der Form trennen läßt und der eine maximale
Oberflächenrauhigkeit besitzt, die ungefähr der der Form
entspricht.
Die Verwendung der gemäß dem vorliegenden Verfahren
erhaltenen Glasform führte zu einer bedeutenden
Produktivitätssteigerung und Kostenreduzierung.
Claims (8)
1. Glasform, umfassend einen Glasformrahmen mit einer
Form, die der eines durch Preßformen herzustellenden
Glasartikels entspricht, und einen auf dem Glasformrahmen
gebildeten, dünnen Film, der aus Diamantkristallen,
Graphitkristallen und amorphem Kohlenstoff
besteht, eine maximale Oberflächenrauhigkeit
von 20 nm aufweist, und eine Filmdicke von
1 µm oder weniger besitzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Material des
Glasformrahmens ein Material, ausgewählt aus der
Gruppe SiC (gesintert), Si, Si₃N₄, ZrO₂, TiN,
TiO₂, TiC, B₄C, WC, W, eine WC-Co-Legierung und
Keramikmetallgemische, ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das gesinterte SiC als
Material des Glasformrahmens oberflächlich einen
β-SiC-Film aufweist, der durch ein CVD-Verfahren
gebildet wurde.
4. Verfahren zur Herstellung einer Glasform nach einem
der Ansprüche 1 bis 3, gemäß dem der dünne Film auf
dem Glasformrahmen mittels eines Plasma-CVD-Verfahrens
oder eines thermischen CVD-Verfahrens gebildet wird,
wobei man ein Mischgas verwendet, das ein organisches
Gas und Wasserstoffgas umfaßt, und wobei die Konzentration
des organischen Gases in dem Mischgas mindestens
3 Mol.% beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das organische Gas
Methan ist und in dem Mischgas in einer Konzentration
von 4 bis 50 Mol.% enthalten ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das organische Gas
mindestens ein Kohlenwasserstoffgas, ausgewählt aus
Ethan, Ethylen und Acetylen, ist und in dem Mischgas
in einer Konzentration von 3 bis 30 Mol.%
vorliegt.
7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das organische Gas
ein aliphatischer Alkoholdampf ist und in dem Mischgas
in einer Konzentration von 3 bis 70 Mol.%
vorliegt.
8. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Mischgas weiterhin
Wasserdampf enthält.
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