HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein
Lichtabschirmblatt, das zur Bewirkung einer
Hochgeschwindigkeitsbewegung erforderlich ist, wie etwa ein Verschlußblatt zur
Verwendung in einem Brennebenenverschluß oder einem
Objektivverschluß einer Kamera, oder einem Blendenblatt.
Stand der Technik
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Ein solches Lichtabschirmblatt ist bevorzugt zur Ausführung
einer Hochgeschwindigkeitsbewegung mit kleiner
Antriebskraft und hinreichend hoher Steifigkeit in der Lage, und aus
diesem Grund wird ein Lichtabschirmblatt von geringem Gewicht,
hoher Stabilität und hoher Steifigkeit benötigt. Zur
Verwendung in einem solchen Lichtabschirmblatt ist bereits - wie
in JP-A-59-61827 der Anmelderin beschrieben - ein
Plattenmaterial bekannt, das aus mehreren verstärkten
Kunststoffbögen besteht, die mit zusammenhängenden, in einer Richtung
ausgerichteten Kohlefasern verstärkt und bezüglich der
Mittelebene der Platte in Dickenrichtung auf eine solche
Weise laminiert sind, daß die Richtungen der Fasern
zwischen den benachbarten Bögen senkrecht oder im
wesentlichen senkrecht zueinander sind. Ein Lichtabschirmblatt
kann durch Schneiden des Plattenmaterials in eine
gewünschte Gestalt erhalten werden. Ein solches
Lichtabschirmblatt ist jedoch wegen der mit 60 bis 120 um
geringen Dicke mit Streuabschnitten verknüpft, denen
die Lichtabschirmfähigkeit fehlt, etwa sogenannten
"Pinholes".
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Aus diesem Grund ist es üblich gewesen, beide Oberflächen
des Lichtabschirmblattes mit schwarzen Beschichtungen mit
einer Dicke von 5 bis 10 um zu versehen. Diese schwarze
Beschichtung kann durch Aufbringen schwarzer Farbe, die
üblicherweise als "DRY LUBE" bezeichnet wird, und Härten
dieser Farbe durch Trocknen erhalten werden. Zusätzlich
zur Sicherung der Lichtabschirmeigenschaften dient diese
schwarze Beschichtung auch dem Reflexionsschutz, der
Verbesserung des Gleitverinögens und des
Erscheinungsbildes. Wie allgemein zu verstehen, sind solche schwarzen
Beschichtungen erforderlich, um jene Lichtbestandteile
abzuhalten, die aktinische Ereignisse in einer
lichtempfindlichen Oberfläche (einem Film) erzeugen würden,
die durch das vorliegende Lichtabschirmblatt zu schützen
ist. Das heißt, "schwarze Beschichtungen", von denen
nachfolgend gesprochen wird, müssen nicht wirklich schwarz
sein, solange sie die ihnen zugedachte Funktion ausführen
können.
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Das Lichtabschirmblatt mit solchen schwarzen Beschichtungen
ist jedoch mit den Nachteilen (1) einer hohen Defektrate
infolge der Biegung des Blattes nach der Beschichtung,
(2) einer hohen Defektrate im Hinblick auf die
Dickengenauigkeit als Folge signifikanter Ungleichmäßigkeiten
der Dicke und (3) einer ungenügenden Stabilität bei der
Hochgeschwindigkeitsbewegung behaftet gewesen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Im Hinblick auf das vorhin Gesagte ist es die Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, ein Lichtabschirmblatt
bereitzustellen, das eine hohe Produktionsausbeute gewährleistet
und eine ausgezeichnete Stabilität bei der
Hochgeschwindigkeitsbewegung sichert.
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Im Ergebnis intensiver Untersuchungen des Erfinders wurde
festgestellt, daß die Dicke der schwarzen Beschichtung
bis zu 5 bis 10 um (1) eine ausgeprägte Kontraktion beim
Härten, die unter Umständen zu einer Verbiegung des Blattes
führt, (2) Unebenheiten in der Beschichtung, die unter
Umständen zu Dickenschwankungen des Blattes führen, und
(3) eine unerwünschte Gewichtsschwankung die Folge der
Dickenschwankung des Blattes, die die Stabilität bei
der Hochgeschwindigkeitsbewegung verschlechtert, bewirkt.
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Die weitere Untersuchung hat zu dem Ergebnis geführt, daß
diese Nachteile durch Verringerung der Beschichtungsdicke
auf 0,1 bis 3 um vermieden werden können.
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Eine derart verringerte Beschichtungsdicke gibt jedoch
Anlaß zu neuen Nachteilen eines verringerten
Lichtabschirmvermögens und einer verringerten Antireflexionsfähigkeit.
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Der Erfinder hat einen Weg gefunden, um diese Nachteile
zu beseitigen, indem Kohlenstoffschwarz nur in die
Oberflächenbögen
eingebaut wird, und er hat damit die
vorliegende Erfindung erreicht.
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Die vorliegede Erfindung betrifft ein Lichtabschirmblatt,
wie es in Anspruch 1 definiert ist.
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Das für das Lichtabschirmblatt verwendete Plattenmaterial
ist allgemein durch Laminieren mehrerer Prepreg-Bögen,
die das Ausgangsmaterial bilden, auf solche Weise, daß
die Faserrichtungen senkrecht oder im wesentlichen
senkrecht zueinander sind, und Härten des gesamten Laminates
durch Erhitzen unter Druck hergestellt werden. Die Prepreg-
Bögen werden durch Anordnen zusammenhängender
Kohlenstofffasern in eine Richtung in Form einer dünnen Platte,
anschließendes Tränken der Fasern mit einem warmhärtbaren,
flüssigen Harz, wie etwa ungehärtetem flüssigem Epoxidharz
oder ungesättigtem Polyester, die das Ausgangsprodukt
des Matrixharzes bilden, und Umwandeln des flüssigen Harzes
in die sogenannte B-Stufe, bei der das Harz sich in einem
teilweise verfestigten Zustand ohne erkennbare Fluidität
befindet und durch Erhitzen vollständig gehärtet werden
kann, präpariert.
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Zur Gewinnung des Plattenmaterials, das bei der vorliegenden
Erfindung verwendet wurde, müssen zwei Prepreg-Bögen, die
die Oberflächenschichten (die äußersten Schichten) bilden,
und mindestens ein Prepreg-Bogen für die Zwischenschicht
oder -schichten vorbereitet werden.
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Der Prepreg-Bogen, der als Oberflächenschicht verwendet
werden soll, wird entweder durch Dispergieren von
Kohlenstoffschwarz in Harzflüssigkeit, die den Ausgangsstoff
des Matrixharzes bildet, oder durch Pressen von flüssigem
Harz, das Kohlenstoffschwarz mit hoher Konzentration
enthält, in einen gewöhnlichen Prepreg-Bogen -
beispielsweise mit einem Walzenbeschichter - prapariert. Das
Kohlenstof fschwarz hat vorzugsweise eine mittlere
Teilchengröße von nicht mehr als 0,7 um und wird vorzugsweise in
einer Menge von 5 bis 15 Gewichtsteilen, bezogen auf 100
Gewichtsteile des Festgehaltes der Harzflüssigkeit,
zugefügt.
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Nachdem die Prepreg-Bögen, die die Kohlenstoffschwarz
enthaltenden Oberflächenschichten und die von
Kohlenstoffschwarz freie(n) Zwischenschicht(en) bilden, präpariert
sind, werden mindestens drei Prepreg-Bögen der beiden
genannten Arten symmetrisch in Dickenrichtung in solcher
Weise laminiert, daß die Richtungen der Kohlenstofffasern
in der Oberflächenschicht und der Zwischenschicht au
feinander senkrecht oder im wesentlichen senkrecht stehen, und
unter Druck aufgeheizt, um das Plattenmaterial zu erhalten,
in dem das Harz durch Vernetzung gehärtet ist.
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Das Kohlenstoffschwarz wird vorzugsweise in einer Menge von
5 bis 15 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des
Festgehaltes der Harzflüssigkeit, hinzugefügt, da eine
Menge von weniger als 5 Gewichtsteilen nicht zu einer
befriedigenden Lichtabschirmung und Reflexionsverhinderung
führt, während eine Menge von mehr als 15 Gewichtsteilen die
Faseranordnung verschlechtert, womit in unerwünschter
Weise die Ebenheit der Platte beeinträchtigt wird, und
weiterhin die Fluidität der Harzflüssigkeit
verschlechtert, wodurch innere Poren erzeugt oder ein Ablösen
zwischen den Schichten bewirkt werden.
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Der Harzgehalt im Prepreg-Bogen ist in vorteilhafter
Weise 10 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 38 bis 40 Gew.-%.
Ein niedrigerer Harzgehalt führt zu den folgenden
Nachteilen, wenn Kohlenstoffschwarz hinzugefügt wird.
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Ein niedriger Harzgehalt stört die Anordnung der
Kohlenstofffasern und verschlechtert somit die Verteilung der
inneren Spannungen der Oberflächenschicht. Im Ergebnis
dessen wird die Ebenheit verschlechtert, was extrem die
Ausbeute von verwendbaren Produkten verringert. Weiterhin
erscheinen auf der äußeren Oberfläche Poren und kleine
Risse, was die Beschichtungseigenschaft in unerwünschter
Weise beeinflußt. Weiterhin entstehen auf der Oberfläche
Unregelmäßigkeiten, was die Abriebfestigkeit, die
Gleiteigenschaften und das Erscheinungsbild beeinträchtigen.
Weiterhin können, wenn der Harzgehalt niedrig ist,
Streifen im Harzfluß auftreten, was das Erscheinungsbild
verschlechtert.
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Die Dicke des Plattenmaterials ist im Hinblick auf die
Anwendung für ein Lichtabschirmblatt innerhalb des
Bereiches von 60 bis 120 um gewählt. Infolge dessen hat ein
Prepreg-Bogen eine Dicke von 10 bis 60 um, oder es enthält
10 bis 60 g/cm² Kohlenstofffasern. Die Prepreg-Bögen müssen
nicht dieselbe Dicke haben, sondern sie können
unterschiedliche Dicken oder unterschiedliche
Kohlenstofffaser-Gehalte haben, solange sie bezüglich der
Mittelebene spiegelsymmetrisch sind. Solange die Dicke des
Plattenmaterials innerhalb des angegebenen Bereiches
gehalten werden kann, wird die Dicke oder
Kohlenstofffaser-Gehalt der Zwischenschicht oder Zwischenschichten
vorzugsweise größer als die/der der Oberflächenschichten
(einer Schicht auf jeder Oberfläche) gemacht, um die
Biegesteifigkeit des Materials der ganzen Platte zu
erhöhen.
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Das Plattenmaterial, das auf diese Weise erhalten wird,
wird (üblicherweise durch Stanzen) in die gewünschte
Gestalt des Lichtabschirmblattes geschnitten, und eine
schwarze "DRY LUBE"-Beschichtung wird auf beide
Oberflächen und die Schnittflächen aufgetragen. Die "DRY
LUBE"-Beschichtung selbst ist bereits bekannt, aber sie
wird - als eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung
- mit einer Dicke von 0,1 bis 3 um, vorzugsweise von 0,5
bis 2 um (nach dem Härten durch Trocknen) aufgebracht.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist aus den folgenden
Gründen Kohlenstoffschwarz nicht in den Zwischenschichten
enthalten, wie bei JP-A-63-17435:
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(1) Da Kohlenstoffschwarz relativ schlecht im
Matrixharz dispergierbar ist, erhöht eine exakte Steuerung
der Dicke die Produktionskosten des Prepreg-Bogens.
Auch wird der Kohlenstoffschwarz enthaltende Prepreg-
Bogen nur für spezielle Zwecke verwendet und ist daher
teuer.
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(2) Der Prepreg-Bogen mit vorbestimmter Dicke ist schwer
herzustellen, aber ein Prepreg-Bogen einer Dicke
außerhalb des angegebenen Bereiches kann nicht verwendet
werden, weil die Laminierung solcher Prepreg-Bögen in
drei oder mehr Schichten den Dickenfehler weiter
vergrößern würde. Jedoch kann ein Kohlenstoffschwarz
enthaltender Prepreg-Bogen einer Dicke außerhalb des
speziellen Bereiches verwendet werden, wenn ein leichter
herstellbarer natürlicher (von Kohlenstoffschwarz freier)
Bogen einer geeigneten Dicke gewählt und als
Zwischenschicht verwendet wird.
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(3) Der Einschluß von Kohlenstoffschwarz in die
Zwischenschichten ist im Hinblick auf einen
Antireflexionseffekt ohne Bedeutung.
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(4) Der Einschluß von Kohlenstoffschwarz in die
Zwischenschichten verringert die Zähigkeit des
Lichtabschirmblattes.
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(5) Weiterhin verschlechtert der Einschluß von
Kohlenstoffschwarz in die Zwischenschichten die
Ermüdungsbeständigkeit.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung durch
Ausführungsformen genauer beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
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Figur 1 ist eine teilweise geschnittene perspektivische
Darstellung einer Ausführungsform des
Lichtabschirmblattes, und
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Figur 2 ist eine Draufsicht eines Lichtabschirmblattes
in einem Zustand während der Präparation.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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(1) Ein Prepreg-Bogen A mit einem Kohlenfasergehalt von
20 g/cm² und einem Harzgehalt von etwa 43 Gew.-%
wurde durch Tränken von unidirektionalen
Kohlenstoffasern mit flüssigem Epoxidharz, dem
Kohlenstoffschwarz mit einer mittleren Teilchengröße von
0,02 um in einer Menge von 10 Gewichtsteilen,
bezogen auf 100 Gewichtsteile, des Festgehaltes des
Harzes zugefügt wurde, das hinreichend eingemischt
wurde, und Umwandeln des Harzes in die oben erwähnte
B-Stufe präpariert.
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(2) Ein Prepreg-Bogen B mit demselben Kohlenfasergehalt,
mit einem Harzgehalt von etwa 40 Gew.-% wurde auf
diese Weise wie nach (1) präpariert, jedoch ohne
Hinzufügung von Kohlenstoffschwarz.
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(3) Zwei Prepreg-Bögen A und zwei Prepreg-Bögen B wurden
spiegelsymmetrisch in der Reihenfolge A/B/B/A und mit
Faserrichtungen von 0º/90º/90º/0º laminiert. Das
erhaltene Laminat wurde für ein bis zwei Stunden bei
einer Temperatur von 130 ºC unter einem Druck von
4,9 10&sup5; - 1,47 10&sup6; Pa (5 bis 15 kg/cm²) gehärtet
und dann langsam abgekühlt, um ein Plattenmaterial
10 einer Dicke von 90 bis 100 um zu erhalten, wie es
in Figur 1 gezeigt ist. In Figur 1 wird bezeichnet
die Bezugsziffer 1 Kohlenstofffasern.
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(4) Das Plattenmaterial 10 wurde durch Preßstanzen in eine
Gestalt gestanzt, wie sie in Figur 2 gezeigt ist, und
"DRY LUBE"-Beschichtung wurde mit einer Dicke von 1 um
auf beide Oberflächen aufgebracht, womit ein
Lichtabschirmblatt 20 erhalten wurde. Die Bezugsziffern
21 bezeichnen Befestigungslöcher.
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(5) Das auf diese Weise erhaltene Lichtabschirmblatt 20
erwies sich bei einem Test über 400.00facher
Betätigung eines Hochgeschwindigkeitsverschlusses als
beständig, was die ausreichende Hochgeschwindigkeits-
Bewegbarkeit und Stabilität bei
Hochgeschwindigkeitsbewegung beweist.
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Die Zwischenschicht kann aus einer oder drei oder mehreren
Prepreg-Bögen B desselben oder eines unterschiedlichen
Kohlenstoffasergehaltes oder aus zwei Prepreg-Bögen - wie
oben erläutert - aufgebaut sein. In dem Falle, daß die
Zwischenschicht aus zwei oder mehr Prepreg-Bögen aufgebaut
ist, müssen die jeweiligen Kohlefaserrichtungen so bestimmt
werden, daß sich Spiegelsymmetrie ergibt.
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Wie oben erläutert, verringert die Verwendung einer
schwarzen Beschichtung mit einer auf 0,1 bis 3 um
verringerten Dicke die Defektrate, die sich aus einer
Biegung der Platte nach einer bestimmten Richtung
ergibt, sie verringert weiter die Ungleichmäßigkeit der
Dicke der Platte, und sie verbessert die Stabilität
bei einer Hochgeschwindigkeitsbewegung. Weiterhin werden
ausreichende Lichtabschirmeigenschaften und
Antireflexionseigenschaften gewährleistet, da eine Verschlechterung in
diesen Eigenschaften, die sich aus der verringerten Dicke
der schwarzen Beschichtung ergibt, durch den Einschluß von
Kohlenstoffschwarz in die Oberflächenschichten verhindert
wird.
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Bei der herkömmlichen Technologie wird die Beschichtung
infolge des Kanteneffekts um die Befestigungslöcher übermäßig
dick, was zu einer Schwankung in der Befestigungsstärke
führt oder die Hochgeschwindigkeitsbeweglichkeit infolge
der Gewichtsschwankung beeinträchtigt. Die Verwendung
einer dünneren Beschichtung vermeidet diese Nachteile und
verringert die Defektrate. Da diese Nachteile in der
Endstufe des Herstellungsprozesses auftreten, trägt die
Vermeidung dieser Nachteile wesentlich zur
Kostenreduzierung bei der Massenproduktion bei.