DE69710290T2

DE69710290T2 - Material für der Herstellung von dünner Schichten und dünne Schichten Herstellungsprozess

Info

Publication number: DE69710290T2
Application number: DE69710290T
Authority: DE
Inventors: Tomonori Aoki; Yoshikazu Miyazawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2017-11-12
Also published as: EP0842711B1; HK1010850A1; US6119626A; TW499492B; KR100297474B1; KR19980042381A; EP0842711A1; DE69710290D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Material, das zur Oberflächenbehandlung von Trägerelementen oder zur Beschichtung von auf Trägerelementen vorgesehenen Schichten eingesetzt wird, und auf ein Verfahren zur Erzeugung von Dünnschichten als solche Oberflächenbehandlung.

Beschreibung des verwandten Stands der Technik

Herkömmlicher Weise wird zur Oberflächenbehandlung verschiedener Trägerelemente oder Substrate eine Dünnschicht, die eine Beschmutzungssicherheit, eine Wasserdichtigkeit, Staubundurchlässigkeit, usw. zeigt und die aus organischen Materialien, usw. hergestellt ist, auf der Oberfläche der Trägerelemente derart erzeugt, dass die Oberfläche solche gleiche Eigenschaften erlangt. Zur Erzeugung einer solchen Dünnschicht offenbart zum Beispiel die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP- A-60-40254 ein Verfahren der direkten Auftragung einer in einem organischen Lösungsmittel verdünnt vorliegenden wasserabweisenden Substanz, auf eine auf einem Trägerelement erzeugten Grundierungsschicht, und offenbart zum Beispiel die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP-A-61-130902 ein Verfahren zum Eintauchen eines Trägerelements (Linse) in eine Lösung einer wasserabweisenden Substanz. Zusätzlich offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP-A-4-72055 ein Verfahren zur Erzeugung einer Schutzschicht auf einem Trägerelement durch Verdampfen einer in einem porösen keramischen Material imprägniert vorliegenden organischen Substanz in einer Vakuumkammer und dann das Abscheiden der verdampften Substanz auf dem Trägerelement, und es offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP-A-6-340966 ein Verfahren zur Erzeugung einer organischen Schicht auf einer anorganischen Beschichtungsschicht zur Verdampfung einer in einer faserartigen metallischen Masse imprägniert vorliegenden organischen Substanz in einer Vakuumkammer und dann das Abscheiden der verdampften Substanz auf der anorganischen Beschichtungsschicht.
Jedoch besitzen solche Schichterzeugungsverfahren die folgenden Probleme:
Durch das Verfahren der direkten Auftragung einer wasserabweisenden Substanz auf einem Trägerelement kann nicht immer eine genügend gleichförmige Beschichtungsschicht erhalten werden. Falls insbesondere eine wasserabweisende Substanz auf einer durch Vakuumverarbeitung wie etwa einer Vakuumabscheidung erzeugten anorganischen Dünnschicht aufgetragen wird, ist die Entfernung eines Trägerelements aus einer Vakuumkammer nach der Erzeugung einer anorganischen Schicht auf dem Trägerelement durch Vakuumabscheidung und dann das Unterwerfen des Trägerelements einem weiteren Schritt zur Beschichtung mit der wasserabweisenden Substanz notwendig. Folglich wird das Verfahren insgesamt kompliziert und es tritt leicht eine unebene Beschichtung auf. Daraus ergibt sich, dass das Erzielen einer gleichförmigen wasserabweisenden Dünnschicht schwierig ist.
Das Eintauchverfahren erfordert ein im Vergleich zu dem vorstehend direkten Auftragungsverfahren ähnlich kompliziertes Verfahren, insbesondere falls eine wasserabweisende Substanz auf einer durch Vakuumverarbeitung erzeugten anorganischen Dünnschicht aufgetragen wird. Da weiterhin die erforderliche Menge der verdünnten Lösung der wasserabweisenden Substanz viel größer als die wirkliche Beschichtungsmenge ist, ist eine zusätzliche Ausrüstung und Kosten für die flüssigen Abwässerlagerung notwendig.
Gemäß dem Verfahren der Verdampfung einer in einem keramischen Material imprägniert vorliegenden organischen Substanz sind Schritte wie etwa Pressbearbeitung und Hochtemperatursintern zur Erzeugung des keramischen Materials erforderlich, und ebenso muss die Porosität des keramischen Materials zur Steuerung der Menge der imprägnierten organischen Substanz fein eingestellt werden. Deshalb ist es notwendig, die Korngröße, die Sintertemperatur, die Reinheit, usw. des keramischen Materials streng zu steuern, und folglich wird das Verfahren zur Materialherstellung komplizierter und der Kostenaufwand erhöht sich. Zusätzlich werden häufig organische Bindemittel zur Herstellung von keramischen Materialien eingesetzt. Falls die organischen Substanzen (die organischen Bindemittel oder deren zersetzte Produkte) folglich in einem keramischen Material verbleiben, reagieren oder verdampfen sie mit dem in dem keramischen Material imprägniert vorliegenden Filmerzeugungsmaterial (z. B., einer wasserabweisenden Substanz wie etwa einem organischen Silikon oder einer perfluoralkylgruppenhaltigen Verbindung) und werden auf dem Objekt, d. h. dem Trägerelement, abgeschieden. Folglich weist die resultierende Dünnschicht verschlechterte Eigenschaften, wie etwa einen reduzierten Kontaktwinkel, auf und kann nicht die gewünschten Eigenschaften erzielen, wie etwa eine Staubundurchlässigkeit und Wasserdichtigkeit.
Das Verfahren zur Verdampfung eines in einer faserartigen metallischen Masse imprägniert vorliegenden organischen Materials ist einfacher als die vorstehend erwähnten anderen Verfahren. Insbesondere, falls Metalle mit einem Schmelzpunkt von 600ºC bis 800ºC wie etwa Kupfer und Aluminium eingesetzt werden, kann die metallische Masse jedoch unter bestimmten Erwärmungsbedingungen zu schmelzen beginnen oder das geschmolzene Metall selbst kann verdampfen und auf dem Trägerelement anhaften, wodurch sich für die Eigenschaften der resultierenden Dünnschicht ungünstige Effekte wie etwa eine Verfärbung oder ein reduzierter Kontaktwinkel ergeben. Da zusätzlich Metalle eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen, ist ihre Rate des Temperaturanstiegs signifikant hoch. Folglich muss in einigen Fällen die Verdampfung der imprägnierten organischen Substanz zielgerichtet eingestellt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dünnschichterzeugungsmaterial vorzusehen, durch welches eine gleichförmige Dünnschicht mit gewünschten Eigenschaften wie etwa einer Beschmutzungssicherheit, Wasserdichtigkeit, Staubundurchlässigkeit und Öldichtigkeit durch ein einfaches Verfahren zuverlässig auf einem Trägerelement erzeugt werden kann, und auf ein Verfahren zur Erzeugung einer solchen Dünnschicht.
Ein erfindungsgemäßes Dünnschichterzeugungsmaterial ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Dünnschichterzeugungssubstanz in einem eine kalthärtende Substanz umfassenden porösen Material imprägniert vorliegt.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Erzeugung einer Dünnschicht dadurch gekennzeichnet, dass eine Dünnschichterzeugungssubstanz, das in einem eine kalthärtende Substanz umfassenden porösen Material imprägniert vorliegt, verdampft wird, und so eine Dünnschicht auf einem Trägerelement zu erzeugen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die in einen Kunststoffbehälter gegossenen Gips zur Herstellung eines Dünnschichterzeugungsmaterials eines in der vorliegenden Erfindung umfassenden Beispiels veranschaulicht;
Fig. 2 zeigt eine Struktur eines Vakuumabscheidegeräts, das in den Beispielen der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.

DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Gemäß einem Dünnschichterzeugungsmaterial der vorliegenden Erfindung wird eine Dünnschichterzeugungssubstanz in einem porösen Material zurückbehalten und bevorzugt durch Verdampfung auf einem Trägerelement abgeschieden. Ein erfindungsgemäßes Dünnschichterzeugungsmaterial ist dadurch gekennzeichnet, dass eine kalthärtende Substanz für das poröse Material eingesetzt wird.
In der vorliegenden Erfindung bedeutet "kalthärtende Substanz" zum Beispiel ein Pulver, welches durch Zugabe von Wasser oder einem wasserhaltigen Alkohol, gefolgt von einer Verarbeitung (z. B., Erwärmung) bei einer Temperatur im Bereich von Raumtemperatur bis annähernd 100ºC ausgehärtet wird. Jedoch sind ebenso solche Substanzen in der "kalthärtende Substanz" mit eingeschlossen, dass die Substanzen während der Aushärtungsreaktion selbst Wärme erzeugen und die Temperatur des Härtungsverfahrens über 100ºC ansteigt.
Poröse Substanzen, die mittels Wasser (oder mittels eines wasserhaltigen Alkohols) ausgehärtet werden, werden bevorzugt als solche vorstehend erwähnten kalthärtenden Substanzen eingesetzt. Praktische Beispiele davon sind: klebrige anorganische Substanzen wie etwa Portlandzement und Aluminiumoxidzement; und poröse anorganische Substanzen wie etwa Gips (Calciumsulfat), Kalk (Calciumoxid oder Calciumhydroxid) und Zinkoxid. Von diesen ist Gips, insbesondere Gips mit einer Korngrößenverteilung von 1 bis 100 um, gemessen mittels eines Zentrifugalverfahrens, bevorzugt. Dies liegt daran, da Gips eine leichte Herstellung auf Grund seiner folgenden Eigenschaften erlaubt: er weist eine kurze Aushärtungszeit und eine einfache Zusammensetzung auf und seine Korngröße, welche die Porosität der ausgehärteten porösen Substanz beeinflusst, kann leicht gesteuert werden.
Die Dünnschichterzeugungssubstanz liegt in einer mittels Wasser ausgehärteten kaltgehärteten Substanz imprägniert vor. Falls jedoch die Dünnschichterzeugungssubstanz wasserlöslich ist und mit Wasser verdünnt werden kann, kann die kalthärtende Substanz direkt durch die Lösung der dünnschichterzeugenden Substanz ausgehärtet werden und während der gleichzeitigen Herstellung des dünnschichterzeugenden Materials mittels Imprägnieren der dünnschichterzeugenden Substanz in die kalthärtenden Substanz getrocknet werden. Falls ein Trägerelement, auf welchem eine Dünnschicht erzeugt wird (d. h., ein Trägerelement, das Oberflächenbehandelt werden soll) aus einem wasserempfindlichen Material hergestellt ist, ist es notwendig, die in die auf dem Trägerelement erzeugte Dünnschicht eingetragene Wassermenge zu reduzieren. Und das Dünnschichterzeugungsmaterial kann folgendermaßen hergestellt werden: eine kalthärtende Substanz wird mittels Wasser ausgehärtet, bei 150ºC bis 700ºC zur Verdampfung von Wasser getrocknet und dann mit der Dünnschichterzeugungssubstanz imprägniert, um so ein Dünnschichterzeugungsmaterial mit einem reduzierten Wassergehalt zu erzeugen.
Des weiteren kann das aus einer kalthärtenden Substanz bestehende poröse Material annähernd 70 Masse-% oder weniger an anderen nicht bei Raumtemperatur ausgehärteten Substanzen wie etwa ein anorganisches Pulver (z. B., Quarz) mit einer Korngröße von 0,5 mm oder weniger enthalten, um so die Porosität für das Zurückhalten der optimalen Menge an Dünnschichterzeugungssubstanz einzustellen.
Zur Verwendung als eine kaltaushärtende Substanz wird Gips bevorzugt folgendermaßen hergestellt: Kalzinierter Gips wird durch Zugabe von 40 Masse-% bis 150 Masse-% Wasser derart ausgehärtet, dass eine Porosität zum Zurückbehalten der erforderlichen Menge an Dünnschichterzeugungssubstanz erzielt wird.
Für ein erfindungsgemäßes Dünnschichterzeugungsmaterial verwendete Dünnschichterzeugungssubstanzen werden in Abhängigkeit der für die resultierenden Dünnschichten erforderlichen Eigenschaften ausgewählt. Zum Beispiel wird im Falle von zur Oberflächenbehandlung eines Trägerelements eingesetzten Dünnschichterzeugungsmaterialien eine Dünnschichterzeugungssubstanz zum Vorsehen einer wasserabweisenden Eigenschaft, Öldichtigkeit, Staubundurchlässigkeit und dergleichen verwendet, welche nach dem Erzeugen in Dünnschichten solche Eigenschaften aufweist.
Bsonders bevorzugte Beispiele von Dünnschichterzeugungssubstanzen mit einer wasserabweisenden Eigenschaft sind wasserabweisende organische Materialien wie etwa Organosiloxanverbindungen oder organische Silikon und perfluoralkylgruppenhaltige Verbindungen. Praktische Beispiele von solche Organosiloxanverbindungen sind Diethoxydimethylsilan und Triethoxydimethylsilan, zusätzlich zu Polyorganosiloxanen, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. JP-A-61-130902 offenbart sind. Praktische Beispiele der perfluoralkylgruppenhaltigen Verbindungen sind 2- (Perfluoroctyl)ethyltriaminosilan und 2- (Perfluorhexyl)ethyltriaminosilan, zusätzlich zu perfluoralkylgruppenhaltigen Verbindungen, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. JP-A-63-296002 offenbart sind. Silanverbindungen, wie etwa Chlortriethylsilan können ebenso eingesetzt werden. Diese Verbindungen können alleine oder in Kombination mit anderen eingesetzt werden.
Die vorstehend erwähnte Dünnschichterzeugungssubstanz, insbesondere die organischen Silikone und perfluoralkylgruppenhaltigen Verbindungen, werden im Allgemeinen in einer Form einer Rohlösung oder einer verdünnten Lösung bereitgestellt. Ein Dünnschichterzeugungsmaterial, in dem eine Dünnschichterzeugungssubstanz in einem eine kalthärtende Substanz umfassenden porösen Material zurückbehalten vorliegt, wird durch die folgenden Verfahren hergestellt: ein Verfahren des direkten Eintauchens eines eine kalthärtende Substanz umfassenden porösen Materials in eine Rohlösung oder eine verdünnte Lösung; ein Verfahren der tropfenweisen Zugabe der erforderlichen Menge einer Rohlösung oder einer verdünnten Lösung auf das poröse Material mittels einer Pipette, so dass die Lösung darin imprägniert vorliegt; und ein Verfahren der direkten Aushärtung der kalthärtenden Substanz durch Verwendung der Lösung, insbesondere in der Form einer wässrigen Lösung (falls die dünnschichterzeugende Substanz wasserlöslich ist).
Erfindungsgemäß wird eine in einem Dünnschichterzeugungsmaterial enthaltene Dünnschichterzeugungssubstanz auf einem Trägerelement durch Verdampfung abgeschieden, um eine Dünnschicht derart zu erzeugen, dass die Oberfläche des Trägerelements die gewünschten Eigenschaften erhält.
Zum Beispiel enthält ein Dünnschichterzeugungsmaterial eine wasserabweisende Substanz als eine Dünnschichterzeugungssubstanz. Die wasserabweisende Substanz wird unter Vakuum mittels Erwärmung verdampft und direkt auf die Oberfläche eines Trägerelements oder einer auf einem Trägerelement erzeugten Schicht, z. B. einer anorganischen Schicht, abgeschieden, um so die Oberfläche wasserabweisend zu machen.
Halogenlampenheizelemente oder Widerstandsheizelemente werden zur Verdampfung der Dünnschichterzeugungssubstanzen in die Atmosphäre oder unter reduzierten Druck eingesetzt. Bevorzugt wird ein Dünnschichterzeugungsmaterial in einem geschlossenem System wie etwa einer Vakuumkammer erwärmt.
Die Verdampfungsbedingungen unter Vakuum werden bevorzugt in Abhängigkeit der Arten und Bedingungen der Dünnschichterzeugungsmaterialien und der Trägerelemente bestimmt. Zum Beispiel liegt bei einer Abscheidung einer wasserabweisenden Substanz mittels Wärmeverdampfung auf eine optische Linse, die durch Erzeugung einer anorganischen Beschichtungsdünnschicht (z. B. SiO&sub2;) auf einem Kunststoffträgerelement hergestellt worden ist, der Grad des Vakuums bevorzugt auf 10&supmin;&sup6; bis 10&supmin;³ Torr eingestellt.
Erfindungsgemäß ist der mit einer Dünnschicht zu beschichtende Trägerelementtyp nicht besonders eingeschränkt. Falls beispielsweise eine wasserabweisende Dünnschicht aus einer wasserabweisenden Dünnschichterzeugungssubstanz erzeugt wird, kann jeder Trägerelementtyp eingesetzt werden, solange er eine anorganische Beschichtungsschicht als die oberste Schicht aufweist, und praktische Beispiele davon sind Glaslinsen, Kunststofflinsen, optische Filter, Windschutzscheiben von Automobilen und Displayfrontplatten mit jeweils einer anorganischen Antireflexionsschicht darauf.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Beispielen unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen ersichtlich. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.

Beispiel 1

Zu 50 g Gips mit der Korngrößenverteilung von 5 bis 50 um ("PLASTER OF PARIS", hergestellt von SAN ESU GYPSUM CO., LTD.) wurden 25 g Wasser hinzugegeben und 1 Min. langgründlich gerührt. Die Mischung wurde in einen in Fig. 1 gezeigten Kunststoffbehälter 1 mit einem Durchmesser von 18 mm und einer Tiefe von 10 mm gegossen, gefolgt von einer Trocknung bei Raumtemperatur für 1 Stunde. In den im Behälter 1 enthaltenen Gips wurden 1 ml einer 3%ige Lösung von n-C&sub8;F&sub1;&sub7;CH&sub2;CH&sub2;Si(NH&sub2;)&sub3;, d. h., eine perfluoralkylgruppenhaltige Verbindung, verdünnt mit Metaxylolhexafluoride, mittels einer Pipette als eine Lösung für eine wasserabweisende Behandlung imprägniert. Der Gips wurde dann bei 70ºC für 20 Minuten getrocknet, um Gips 2, der die dünnschichterzeugende Substanz zurückbehält, zu erhalten. Der Gips 2 wurde aus dem Behälter 1 entfernt und in einer Vakuumkammer 4 eines in Fig. 2 gezeigten Vakuumverdampfungsgeräts 3 (VACUUM THIN FILM COATER VE800, hergestellt von SHINCRON CO., LTD) platziert. In dem Vakuumverdampfungsgerät 3 wurde eine Widerstandsheizelementplatte 6 zwischen den Widerstandserwärmungselektroden 5, die innerhalb der Vakuumkammer 4 vorgesehen waren, installiert und der Gips 2 wurde, wie in Fig. 2 gezeigt ist, auf der Widerstandserwärmungsplatte 6 platziert.
Als zu beschichtende Trägerelemente wurden Linsen 7, die aus einem synthetischem Harz, das Diethylenglykolbisallylcarbonatharz umfasst, hergestellt sind, in die Vakuumkammer 4 gesetzt. Die Abscheidung wurde mittels Elektronenstrahlverdampfung folgendermaßen durchgeführt: ein Elektronenstrahl 11 wurde auf die Abscheidungsmaterialien aus ZrO&sub2; 9 und SiO&sub2; 10 aus einer gegenüber den Linsen 7 liegenden Elektronenstrahlerzeugungsvorrichtung 8 bestrahlt, so dass abwechselnd SiO&sub2;-Dünnschichten und ZrO&sub2;- Dünnschichten auf den einzelnen Linsen 7 erzeugt wurden. Daraus resultiert, dass die Linsen 7 jeweils mit einer Antireflexionsschicht derart beschichtet wurden, dass eine annähernd 3 um dicke SiO&sub2;-Dünnschicht, eine annähernd 0,015 um dicke ZrO&sub2;-Dünnschicht, eine annähernd 0,02 um dicke SiO&sub2;-Dünnschicht, eine annähernd 0,1 um dicke ZrO&sub2;-Dünnschicht und eine annähernd 0,08 um dicke SiO&sub2;-Dünnschicht in der vorstehenden Reihenfolge auf der Linsenseite erzeugt wurden.
Nach Erzeugung der Antireflexionsbeschichtung wurden die Linsen 7 innerhalb der Vakuumskammer 4 belassen. Der die Dünnschichterzeugungssubstanz, d. h. das Dünnschichterzeugungsmaterial, zurückbehaltende Gips 2, der auf der Widerstandserwärmungsplatte 6 platziert worden war, wurde bei annähernd 500ºC für 3 Minuten erwärmt, so dass die perfluoralkylgruppenhaltige Verbindung zur Abscheidung einer wasserabweisenden Dünnschicht auf der Antireflexionsbeschichtung der Linsen 7 verdampft wurde.
Nach der Abscheidung wurden die Linsen 7 aus der Vakuumkammer 4 entfernt, um die Oberflächenbedingungen zu untersuchen und die Kontaktwinkel in Bezug auf Wasser mittels eines CONTACT ANGLE METER MODEL CA-Z (hergestellt von KYOWA INTERFACE SCIENCE CO., LTD.) zu messen. Nach der Messung wurde die Oberfläche der Linsen 7 für 50 Zyklen mit einem acetonhaltigen Linsengewebetuch zurück und vor gerieben, während eine Last von annähernd 1 kg Masse darauf einwirkte. Der Kontaktwinkel der Linsen 7 wurde dann wiederum gemessen, um den Effekt des Reibens auszuwerten. Zusätzlich wurde die Oberflächenbeobachtung und die Kontaktwinkelmessung (vor und nach dem Reiben der Oberfläche der Linse) wiederum ähnlich zu dem Vorstehenden durchgeführt, nachdem die Linsen 7 in der Atmosphäre für eine Woche belassen worden waren. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.

Beispiel 2

Zu 50 g Gips mit der Körngrößenverteilung von 5 bis 50 um ("PLASTER OF PARIS", hergestellt von SAN ESU GYPSUM CO., LTD.) wurden 25 g Wasser hinzugegeben und für 1 Min. gründlich gerührt. Die Mischung wurde in den in Fig. 1 gezeigten Kunststoffbehälter 1 mit einem Durchmesser von 18 mm und einer Tiefe von 10 mm gegossen, gefolgt von einer Trocknung für 1 Stunde bei Raumtemperatur und einer weiteren Stunde bei 200ºC in einem Ofen zur Verdampfung von Wasser. In den in dem Behälter 1 enthaltenen Gips wurde 1 ml einer 3%igen Lösung von n-C&sub8;F&sub1;&sub7;CH&sub2;CH&sub2;Si(NH&sub2;)&sub3;, d. h. einer perfluoralkylgruppenhaltigen Verbindung, verdünnt mit Metaxylolhexafluorid mittels einer Pipette als eine Lösung zur wasserabweisenden Behandlung imprägniert. Der Gips wurde dann bei 70ºC für 20 Min. getrocknet, um den die dünnschichterzeugende Substanz zurückbehaltenden Gips 2 zu erhalten. Ähnlich zu Beispiel 1 wurde der Gips 2 aus dem Behälter 1 entfernt und auf der Widerstandserwärmungsplatte 6 in der Vakuumskammer 4 des in Fig. 2 gezeigten Vakuumverdampfungsgeräts 3 platziert.
Den gleichen Verfahrensschritten wie denen aus Beispiel 1 folgend, wurde eine Antireflexionsbeschichtung (zusammengesetzt aus SiO&sub2;-Dünnschichten und ZrO&sub2;- Dünnschichten) auf den Linsen 7 mittels Vakuumverdampfung erzeugt und dann wurde eine wasserabweisende Dünnschicht mittels Vakuumverdampfung aus dem Gips 2, d. h. dem Dünnschichterzeugungsmaterial, das auf der Widerstandserwärmungsplatte 6 platziert worden war, abgeschieden. Die Oberfläche der Dünnschichtseite der Linsen 7 wurde der Oberflächenbeobachtung und der Kontaktwinkelmessung bezüglich Wasser ähnlich zu Beispiel 1 unterzogen (beides unmittelbar nach der Erzeugung der wasserabweisenden Schicht und nachdem sie für eine Woche in der Atmosphäre belassen worden waren). Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.

Beispiel 3

Zu 50 g Gips mit der Körngrößenverteilung von 5 bis 50 um ("PLASTER OF PARIS", hergestellt von SAN ESU GYPSUM CO., LTD.) wurden 25 g einer 3%igen wässrigen Lösung von CF&sub3;(CH&sub2;)&sub2;SiCl&sub3; hinzugegeben und für 1 Min. gründlich gerührt. Die resultierende Mischung wurde in den in Fig. 1 gezeigten Kunststoffbehälter 1 mit einem Durchmesser von 18 mm und einer Tiefe von 10 mm gegossen, gefolgt von einer Trocknung bei Raumtemperatur für 1 Stunde, um den die Dünnschichterzeugungssubstanz zurückbehaltenden Gips zu erhalten. Ähnlich zu Beispiel 1 wurde der getrocknete Gips 2 aus dem Behälter 1 entfernt und auf der Widerstandserwärmungsplatte 6 in der Vakuumkammer 4 des in Fig. 2 gezeigten Vakuumverdampfungsgeräts 3 platziert.
Den gleichen Verfahrensschritten wie denen aus Beispiel 1 folgend wurde die Antireflexionsbeschichtung (bestehend aus SiO&sub2;-Dünnschichten und ZrO&sub2;-Dünnschichten) auf den Linsen 7 mittels Vakuumverdampfung erzeugt und dann wurde eine wasserabweisende Dünnschicht mittels Vakuumverdampfung aus dem auf der Widerstandserwärmungsplatte 6 platzierten Gips 2, d. h. dem Dünnschichterzeugungsmaterial, erzeugt. Die Dünnschichtseitenoberfläche der Linsen 7 wurde der Oberflächenbeobachtung und der Kontaktwinkelmessung bezüglich Wasser ähnlich zu Beispiel 1 unterzogen (beides unmittelbar nach Erzeugung der wasserabweisenden Schicht und nachdem sie in der Atmosphäre für 1 Woche belassen worden waren). Die Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.

Beispiel 4

Zu 50 g Gips mit der Körngrößenverteilung von 5 bis 50 um ("PLASTER OF PARIS", hergestellt von SAN ESU GYPSUM CO., LTD.) wurden 25 g Wasser hinzugegeben und für 1 Min. gründlich gerührt. Die Mischung wurde in den in Fig. 1 gezeigten Kunststoffbehälter 1 mit einem Durchmesser von 18 mm und einer Tiefe von 10 mm gegossen, gefolgt von einer Trocknung für 1 Stunde bei Raumtemperatur und einer weiteren Stunde bei 200ºC in einem Ofen zur Verdampfung von Wasser. In den in dem Behälter 1 enthaltenen Gips wurden 0,5 ml n-C&sub8;F&sub1;&sub7;CH&sub2;CH&sub2;Si(OCH&sub3;)&sub3;, d. h. einer perfluoralkylgruppenhaltigen Verbindung, mittels einer Pipette ohne Verdünnung imprägniert. Der Gips wurde dann aus dem Behälter entfernt und bei 70ºC für 20 Min. getrocknet, um den die dünnschichterzeugende Substanz zurückbehaltenden Gips 2 zu erhalten. Ähnlich zu Beispiel 1 wurde der Gips 2 auf der Widerstandserwärmungsplatte 6 in der Vakuumskammer 4 des in Fig. 2 gezeigten Vakuumverdampfungsgeräts 3 platziert.
Den gleichen Verfahrensschritten wie denen aus Beispiel 1 folgend, wurde eine Antireflexionsbeschichtung (zusammengesetzt aus SiO&sub2;-Dünnschichten und ZrO&sub2;- Dünnschichten) auf den Linsen 7 mittels Vakuumverdampfung erzeugt und dann wurde eine wasserabweisende Dünnschicht mittels Vakuumverdampfung aus dem Gips 2, d. h. dem Dünnschichterzeugungsmaterial, das auf der Widerstandserwärmungsplatte 6 platziert worden war, erzeugt. Die Oberfläche der Dünnschichtseite der Linsen 7 wurde der Oberflächenbeobachtung und der Kontaktwinkelmessung bezüglich Wasser ähnlich zu Beispiel 1 unterzogen (beides unmittelbar nach der Erzeugung der wasserabweisenden Schicht und nachdem sie für eine Woche in der Atmosphäre belassen worden waren). Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.

Beispiel 5

Den gleichen Verfahrensschritten wie denen aus Beispiel 1 folgend wurde die Antireflexionsbeschichtung (bestehend aus SiO&sub2;-Dünnschichten und ZrO&sub2;-Dünnschichten) auf den Linsen 7 mittels Vakuumverdampfung erzeugt. Die resultierenden Linsen 7 wurden aus der Vakuumkammer 4 entfernt und dann direkt mit einer 3%igen verdünnten Lösung von n-C&sub8;F&sub1;&sub7;CH&sub2;CH&sub2;Si(NH&sub2;)&sub3;, d. h. einer perfluoralkylgruppenhaltigen Verbindung, in Metaxylolhexafluorid als einer Lösung für die wasserabweisende Behandlung mittels einer Bürste beschichtet. Die Dünnschichtseitenoberfäche der Linsen 7 wurde der Oberflächenbeobachtung und der Kontaktwinkelmessung bezüglich Wasser ähnlich zu Beispiel 1 unterzogen (beides unmittelbar nach Erzeugung der wasserabweisenden Schicht und nachdem sie in der Atmosphäre für 1 Woche belassen worden waren). Die Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
Die Oberfläche der Linsen 7 aus Beispiel 5 wurde nach einer einwöchigen Lagerung teilweise undurchsichtig beziehungsweise opak und konnten nicht als Linsen für Brillen verwendet werden. Dieses Phänomen scheint dem Folgenden zuzuschreiben zu sein: Da die wasserabweisende Substanz mittels einer Bürste aufgetragen worden war, wurde die Substanzschicht unerwünscht dick, so dass die funktionellen Gruppen in der Substanz mit Feuchtigkeit in der Atmosphäre reagierten und dass sie undurchsichtig wurden.

Beispiel 6

Den gleichen Verfahrensschritten wie denen aus Beispiel 1 folgend wurde die Antireflexionsbeschichtung (bestehend aus SiO&sub2;-Dünnschichten und ZrO&sub2;-Dünnschichten) auf den Linsen 7 mittels Vakuumverdampfung erzeugt. Die resultierenden Linsen 7 wurden aus der Vakuumkammer 4 entfernt und direkt in eine 3%ige verdünnten Lösung von n-C&sub8;F&sub1;&sub7;CH&sub2;CH&sub2;Si(NH&sub2;)&sub3;, d. h. einer perfluoralkylgruppenhaltigen Verbindung, in Metaxylolhexafluorid eingetaucht. Die Dünnschichtseitenoberfläche der Linsen 7 wurde der Oberflächenbeobachtung und der Kontaktwinkelmessung bezüglich Wasser ähnlich zu Beispiel 1 unterzogen (beides unmittelbar nach Erzeugung der wasserabweisenden Schicht und nachdem sie in der Atmosphäre für 1 Woche belassen worden waren). Die Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
Die Oberfläche der Linsen 7 aus Beispiel 6 wurde nach einer einwöchigen Lagerung teilweise undurchsichtig beziehungsweise opak und konnten nicht als Linsen für Brillen verwendet werden. Dieses Phänomen scheint dem Folgenden zuzuschreiben zu sein: Da die wasserabweisende Substanz in die Lösung eingetaucht worden war, wurde die Schicht der wasserabweisenden Substanz unerwünscht dick, so dass die funktionellen Gruppen in der Substanz mit Feuchtigkeit in der Atmosphäre reagieren und dass sie undurchsichtig werden.

Beispiel 7

In eine in einen Kupferbehälter mit einem Durchmesser von 18 mm und einer Tiefe von 10 mm gestopfte Stahlwolle wurde 1 ml einer 3%igen verdünnten Lösung von n- C&sub8;F&sub1;&sub7;CH&sub2;CH&sub2;Si(NH&sub2;)&sub3;, d. h. einer perfluoralkylgruppenhaltigen Verbindung, in Metaxylolhexafluorid mittels einer Pipette als eine Lösung zur wasserabweisenden Behandlung imprägniert. Die Stahlwolle wurde dann bei 70ºC für 20 Min. getrocknet und auf der Widerstandserwärmungsplatte 6 in der Vakuumskammer 4 des in Beispiel 1 verwendeten Vakuumverdampfungsgeräts 3 (siehe Fig. 2) platziert.
Den gleichen Verfahrensschritten wie denen aus Beispiel 1 folgend, wurde eine Antireflexionsbeschichtung (zusammengesetzt aus SiO&sub2;-Dünnschichten und ZrO&sub2;- Dünnschichten) auf den Linsen 7 mittels Vakuumverdampfung erzeugt und dann wurde eine wasserabweisende Schicht mittels Vakuumverdampfung unter Verwendung des auf der Widerstandserwärmungsplatte 6 platzierten Dünnschichterzeugungsmaterials, d. h. der mit n- C&sub8;F&sub1;&sub7;CH&sub2;CH&sub2;Si(NH&sub2;)&sub3; imprägnierten Stahlwolle, erzeugt. Die Oberfläche der Dünnschichtseite der Linsen 7 wurde der Oberflächenbeobachtung und der Kontaktwinkelmessung bezüglich Wasser ähnlich zu Beispiel 1 unterzogen (beides unmittelbar nach der Erzeugung der wasserabweisenden Schicht und nachdem sie für eine Woche in der Atmosphäre belassen worden waren). Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
Nach Erzeugung der wasserabweisenden Schicht mittels Vakuumverdampfung haftete eine geringe Kupfermenge an der Widerstandserwärmungsplatte. Diese Phänomen ist anscheinend der Tatsache zuzuschreiben, dass eine geringe Menge des Kupferbehälters schmolz.

Beispiel 8

In eine in einen Kupferbehälter mit einem Durchmesser von 18 mm und einer Tiefe von 10 mm gestopfte Stahlwolle wurde 1 ml einer 3%igen verdünnten Lösung von n- C&sub8;F&sub1;&sub7;CH&sub2;CH&sub2;Si(NH&sub2;)&sub3;, d. h. einer perfluoralkylgruppenhaltigen Verbindung, in Metaxylolhexafluorid mittels einer Pipette als eine Lösung zur wasserabweisenden Behandlung imprägniert. Die Stahlwolle wurde dann bei 70ºC für 20 Min. getrocknet, aus dem Kupferbehälter entfernt und auf der Widerstandserwärmungsplatte 6 in der Vakuumskammer 4 des in Beispiel 1 verwendeten Vakuumverdampfungsgeräts 3 (siehe Fig. 2) platziert.
Den gleichen Verfahrensschritten wie denen aus Beispiel 1 folgend, wurde eine Antireflexionsbeschichtung (zusammengesetzt aus SiO&sub2;-Dünnschichten und ZrO&sub2;- Dünnschichten) auf den Linsen 7 mittels Vakuumverdampfung erzeugt und dann wurde eine wasserabweisende Schicht mittels Vakuumverdampfung unter Verwendung des auf der Widerstandserwärmungsplatte 6 platzierten Dünnschichterzeugungsmaterials, d. h. der mit n- C&sub8;F&sub1;&sub7;CH&sub2;CH&sub2;Si(NH&sub2;)&sub3; imprägnierten Stahlwolle, erzeugt. Die Oberfläche der Dünnschichtseite der Linsen 7 wurde der Oberflächenbeobachtung und der Kontaktwinkelmessung bezüglich Wasser ähnlich zu Beispiel 1 unterzogen (beides unmittelbar nach der Erzeugung der wasserabweisenden Schicht und nachdem sie für eine Woche in der Atmosphäre belassen worden waren). Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
In Beispiel 8 wanderte die Stahlwolle während der Erzeugung der wasserabweisenden Schicht durch den aus der Vakuumkammer 4 ausgestoßenen Luftstrom auf die Widerstandserwärmungsplatte 6 und konnte nicht stabil darauf gehalten werden. Deshalb konnte die sich ergebende Dünnschicht weder die gewünschte Dicke noch Gleichförmigkeit beziehungsweise Einheitlichkeit erfüllen.

Beispiel 9

Zu 50 g kommerziell erhältlichem Portlandzement mit der Korngrößenverteilung von 1 bis 30 um wurden 20 g Wasser hinzugegeben und für 1 Min. gründlich gerührt. Die Mischung wurde in den in Fig. 1 gezeigten Kunststoffbehälter 1 mit einem Durchmesser von 18 mm und einer Tiefe von 10 mm gegossen, gefolgt von einer Trocknung für 1 Stunde bei Raumtemperatur und einer weiteren Stunde bei 200ºC in einem Ofen zur Verdampfung von Wasser. In den in dem Behälter 1 enthaltenen Zement wurde 1 ml einer 3%igen Lösung von n-C&sub8;F&sub1;&sub7;CH&sub2;CH&sub2;Si(NH&sub2;)&sub3;, d. h. einer perfluoralkylgruppenhaltigen Verbindung, verdünnt mit Metaxylolhexafluorid mittels einer Pipette als eine Lösung zur wasserabweisenden Behandlung imprägniert. Der Zement wurde dann bei 70ºC für 20 Min. getrocknet, um den die dünnschichterzeugende Substanz zurückbehaltenden Zement 2 zu erhalten. Ähnlich zu Beispiel 1 wurde der Zement 2 aus dem Behälter 1 entfernt und auf der Widerstandserwärmungsplatte 6 in der Vakuumskammer 4 des in Fig. 2 gezeigten Vakuumverdampfungsgeräts 3 platziert.
Den gleichen Verfahrensschritten wie denen aus Beispiel 1 folgend, wurde eine Antireflexionsbeschichtung (zusammengesetzt aus SiO&sub2;-Dünnschichten und ZrO&sub2;- Dünnschichten) auf den Linsen 7 mittels Vakuumverdampfung erzeugt und dann wurde eine wasserabweisende Dünnschicht mittels Vakuumverdampfung aus dem Zement 2, d. h. dem Dünnschichterzeugungsmaterial, das auf der Widerstandserwärmungsplatte 6 platziert worden war, abgeschieden. Die Oberfläche der Dünnschichtseite der Linsen 7 wurde der Oberflächenbeobachtung und der Kontaktwinkelmessung bezüglich Wasser ähnlich zu Beispiel 1 unterzogen (beides unmittelbar nach der Erzeugung der wasserabweisenden Schicht und nachdem sie für eine Woche in der Atmosphäre belassen worden waren). Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.

Beispiel 10

Zu 50 g Gips mit der Körngrößenverteilung von 5 bis 50 um ("PLASTER OF PARIS", hergestellt von SAN ESU GYPSUM CO., LTD.) und 10 g pulverigem Siliciumdioxid mit der Korngrößenverteilung von annähernd 35 um oder weniger ("Siliciumoxid", hergestellt von KISHIDA CHEMISTRY CO., LTD.) wurden 25 g Wasser hinzugegeben und für 1 Min. gründlich gerührt. Die Mischung wurde in den in Fig. 1 gezeigten Kunststoffbehälter 1 mit einem Durchmesser von 18 mm und einer Tiefe von 10 mm gegossen, gefolgt von einer Trocknung für 1 Stunde bei Raumtemperatur und einer weiteren Stunde bei 200ºC in einem Ofen zur Verdampfung von Wasser. In den in dem Behälter 1 enthaltenen Gips wurde 1 ml einer 3%igen Lösung von n-C&sub8;F&sub1;&sub7;CH&sub2;CH&sub2;Si(NH&sub2;)&sub3;, d. h. einer perfluoralkylgruppenhaltigen Verbindung, verdünnt mit Metaxylolhexafluorid mittels einer Pipette als eine Lösung zur wasserabweisenden Behandlung imprägniert. Der Gips wurde dann bei 70ºC für 20 Min. getrocknet, um den die dünnschichterzeugende Substanz zurückbehaltenden Gips 2 zu erhalten. Ähnlich zu Beispiel 1 wurde der Gips 2 aus dem Behälter 1 entfernt und auf der Widerstandserwärmungsplatte 6 in der Vakuumskammer 4 des in Fig. 2 gezeigten Vakuumverdampfungsgeräts 3 platziert.
Den gleichen Verfahrensschritten wie denen aus Beispiel 1 folgend, wurde eine Antireflexionsbeschichtung (zusammengesetzt aus SiO&sub2;-Dünnschichten und ZrO&sub2;- Dünnschichten) auf den Linsen 7 mittels Vakuumverdampfung erzeugt und dann wurde eine wasserabweisende Dünnschicht mittels Vakuumverdampfung aus dem Gips 2, d. h. dem Dünnschichterzeugungsmaterial, das auf der Widerstandserwärmungsplatte 6 platziert worden war, abgeschieden. Die Oberfläche der Dünnschichtseite der Linsen 7 wurde der Oberflächenbeobachtung und der Kontaktwinkelmessung bezüglich Wasser ähnlich zu Beispiel 1 unterzogen (beides unmittelbar nach der Erzeugung der wasserabweisenden Schicht und nachdem sie für eine Woche in der Atmosphäre belassen worden waren). Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse. Tabelle 1
Aus den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen ist es verständlich, dass Schwankungen in den Kontaktwinkeln bezüglich Wasser aufgrund der externen Einflüsse, in andern Worten ausgedrückt, die Schwankungen der wasserabweisenden Eigenschaft, in den wasserabweisenden Dünnschichten der Beispiele 1 bis 4, 9 und 10, die auf der Oberfläche der synthetisierten Harzlinsen (mit einer Antireflexionsbeschichtung darauf) mittels Vakuumverdampfung erzeugt worden sind, reduziert sind. In andern Worten ausgedrückt, weisen die wasserabweisenden Dünnschichten der Beispiele 1 bis 4, 9 und 10 stabile Eigenschaften auf.
Zusätzlich können die Dünnschichterzeugungsmaterialien der Beispiele 1 bis 4, 9 und 10 während des Vakuumabscheidungsverfahrens leicht in dem Gerät platziert sein, weil ein eine kalthärtende Substanz umfassendes poröses Material die Dünnschichterzeugungssubstanzen beständig zurückbehält.
Wie vorstehend erwähnt wurde, wird erfindungsgemäß ein Dünnschichterzeugungsmaterial zur Verfügung gestellt, in dem eine Dünnschichterzeugungssubstanz in einem eine kalthärtende Substanz umfassenden porösen Material zurückbehalten wird. Aus einem solchem Dünnschichterzeugungsmaterial kann eine hochqualitative Dünnschicht auf einem Trägerelement mit niedrigem Kostenaufwand durch ein einfaches Verfahren erzeugt werden.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Beispiele, Variationen und Modifikationen beschränkt.

Claims

1. Dünnschichterzeugungsmaterial, das eine Dünnschichterzeugungssubstanz umfasst, die in einem eine kalthärtende Substanz umfassenden porösen Material zurückbehalten ist.

2. Dünnschichterzeugungsmaterial gemäß Anspruch 1, wobei die Dünnschichterzeugungssubstanz eine wasserabweisende organische Substanz umfasst.

3. Dünnschichterzeugungsmaterial gemäß Anspruch 2, wobei es sich bei der wasserabweisenden organischen Substanz um organische Silikonverbindungen oder Perfluoralkylgruppenhaltige Verbindungen handelt.

4. Dünnschichterzeugungsmaterialgemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die kalthärtende Substanz durch Wasser ausgehärtet ist.

5. Dünnschichterzeugungsmaterial gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die kalthärtende Substanz einen Zement umfasst.

6. Dünnschichterzeugungsmaterial gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die kalthärtende Substanz Gips umfasst.

7. Dünnschichterzeugungsmaterial gemäß Anspruch 6, wobei der Gips eine Korngrößenverteilung von 1 bis 100 um aufweist.

8. Dünnschichterzeugungsmaterial gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das aus der kalthärtenden Substanz bestehende poröse Material 70 Masse-% oder weniger einer nicht bei Raumtemperatur aushärtenden Substanz umfasst.

9. Verfahren zur Erzeugung eines Dünnschichterzeugungsmaterials gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das die kaltaushärtende Substanz umfassende poröse Material aushärtet, während es Wasser oder eine wasserlösliche wasserabweisende Substanz enthält.

10. Verfahren zur Erzeugung einer Dünnschicht, das einen Schritt zur Erzeugung einer Dünnschicht auf einem Trägerelement mittels Verdampfung einer Dünnschichterzeugungssubstanz umfasst, die in einem eine kaltaushärtende Substanz umfassenden porösen Material zurückbehalten ist.

11. Verfahren zur Erzeugung einer Dünnschicht gemäß Anspruch 10, wobei die Dünnschichterzeugungssubstanz eine wasserabweisende organische Substanz umfasst und eine wasserabweisende Dünnschicht auf dem Trägerelement erzeugt wird.

12. Verfahren zur Erzeugung einer Dünnschicht gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die Dünnschicht auf einer auf dem Trägerelement vorgesehenen anorganischen Schicht erzeugt wird.

13. Verfahren zur Erzeugung einer Dünnschicht gemäß irgendeinem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Dünnschicht in einer Vakuumkammer erzeugt wird.

14. Verfahren zur Erzeugung einer Dünnschicht gemäß Anspruch 12, wobei die anorganische Schicht auf dem Trägerelement in einer Vakuumkammer erzeugt wird und eine wasserabweisende Dünnschicht auf der anorganischen Schicht in der gleichen Vakuumkammer erzeugt wird.

15. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das Trägerelement eine Linse oder ein anderes optisches Bauteil ist und die Dünnschicht ein Teil einer Anti-Reflexionsbeschichtung ist oder einen Teil davon bindet.