KR19990063693A - 접착성의, 적외선-투과성 중합체 층을 포함하는 적외선-투과성구조물 - Google Patents
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Abstract
적외선-투과성 구조물 (20)은, 3.6-7 ㎛ 파장 범위의 적외선을 투과시키는, 바람직하게는 황화 아연 비반사 코팅 (26)으로 도포된 제1 적외선-투과성 요소 (22) 및 제1 적외선-투과성 요소 (22) 위의 무용매 적외선-투과성 중합체 층 (30)을 포함한다. 중합체는 경화된 부가형 디메틸 실리콘과 같은 경화된 부가형 실리콘 및 3-글리시독시프로필트리에톡시실란과 같은 접착 촉진제로 형성된다. 중합체 층 (30)은 표면층이 될 수도 있고 또는 제1 적외선-투과성 요소 및 제2 적외선-투과성 요소 사이의 접착제로 사용될 수도 있다.
Description
본 발명은 적외선-투과성 구조물, 및 보다 특히 그 안에 접착제 또는 표면 코팅과 같은 중합체층을 갖는 적외선-투과성 구조물에 관한 것이다.
다성분 적외선-투과성 구조물은 각종 적외선 장치에 사용된다. 이 구조물은 예를 들어, 렌즈 및 창문과 같은 여러 형태가 될 수 있다. 이러한 구조물은 적외선에 대해 높은 광학 투명도 및 낮은 변형도를 가져야 하고, 또한 강도, 열적 부정합 (mismatches)으로 생기는 변형 및 손상에 대한 내성, 우수한 열 소산능 및 저질량과 같은 필수적인 기계적 및 물리적 성질을 갖추어야 한다. 부가적으로, 이 구조물은 쉽게 제조될 수 있어야 한다.
다성분 적외선-투과성 구조물의 가장 흥미로운 응용 중의 하나는, 이중 렌즈 또는 삼중 렌즈와 같은 다성분 렌즈이다. 2, 3, 또는 그 이상의 상이한 광학 렌즈들을 대향식으로 함께 접합하여 복합 렌즈를 만든다. 여러 응용에 있어서, 이러한 다성분 렌즈를 일-성분 렌즈 보다 더 우수한 광학 및 기계적 성질을 갖도록 디자인할 수 있다. 다성분 렌즈는 렌즈의 주변부만을 접합하여 렌즈 사이에 에어 갭 (air gap)이 생기도록 제작할 수 있다.
이론상, 대신에 이 다중 요소는 성분 쌍사이에 놓인 연속적인 접착제 층과 함께, 그 접착제가 광로에 놓이게 되도록 접착되어야 한다. 이러한 접착된 이중 렌즈 디자인에 있어서 접착제는 높은 적외선 투과율 및 낮은 적외선 광 변형도를 가져야 한다. 또한 접착제는 접합시킬 렌즈에 잘 부착되어야 하고, 어셈블리 (assembly)에 우수한 기계적 성질을 주어야 한다.
가시광-투과성 렌즈에 있어서는 이중 접착 렌즈가 알려져 있지만, 지금까지 적외선-투과성 렌즈에 있어서는 알려지지 않았었다. 이론적으로는 접착 디자인이 에어 갭 디자인보다 우수한 광학 및 기계적 성질을 갖지만, 실용적인 접착 디자인 렌즈를 만드는데 충분히 우수한 광학 및 기계적 품질의 적외선-투과성 중합체 접착제는 없었다. 따라서, 적외선-투과성 광학 성분들 사이의 접합제 또는 접착제로 사용될 수 있는 중합체 물질에 대한 개선의 여지가 남아 있다. 이 문제를 다성분 렌즈의 문제에 관해서만 설명했지만, 적외선-투과성 필름 및 표면 층과 같은 다른 응용에도 또한 관계가 있다.
<발명의 요약>
본 발명은 우수한 적외선 투과율, 특히 3.6-7 ㎛ 파장 범위 적외선의 우수한 투과율 및 또한 우수한 기계적 및 물리적 성질을 갖는 적외선-투과성 구조물을 제공한다. 이러한 구조는 적외선-투과성 다성분 구조물 및 또한 피막 및 표면 층을 갖는 적외선-투과성 물품에도 응용할 수 있다. 본 발명의 구조물은 더 우수한 확대력, 향상된 열 소산능, 감소된 열 응력을 가지며, 온도 변화로 인한 변형도가 낮은 광학 디자인의 접합된 광학 물품의 우수한 기계적 안정성을 향상시킨다. 총 내부 반사각이 감소되면, 광학 디자인 물품이 더 좋은 성능을 갖는다. 또한, 광학 정렬이 향상되고, 여러 경우에 시스템 질량이 저감되고, 생산성이 향상된다.
본 발명에 따르면, 적외선-투과성 구조물은 가장 바람직하게는 약 3.6 내지 약 7 ㎛의 파장 범위 ("3.6-7 ㎛ 파장 범위")의 적외선 에너지를 투과시키는 제1 표면을 갖는 제1 적외선-투과성 요소를 포함한다. 그 구조는 제1 적외선-투과성 요소의 제1 표면 위에 있는 무용매 중합체 물질 층을 추가로 포함한다. 바람직한 경우에 있어서 그 요소가 3.6-7 ㎛ 파장 범위를 투과시킬 때, 중합체 물질은 10 ㎛ 두께의 중합체 물질이 3.6-7 ㎛ 파장 범위의 적외선 에너지를 95 % 이상 투과 (프레넬 (Fresnel) 손실은 제외)시키는 적외선 투과율을 특징으로 한다.
바람직한 경우에 있어서, 중합체는 경화된 부가형 디메틸 실리콘, 디페닐 실리콘, 또는 메틸페닐 실리콘과 같은 경화된 부가형 실리콘으로 구성되고, 또한 접착 촉진제도 포함한다. 접착 촉진제로는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란이 바람직하다. 접착 촉진제는 유효량으로 존재하는데, 중합체 및 접착 촉진제의 총 중량의 약 1 내지 약 4 중량%가 바람직하다. 중합체 층은 두께가 약 0.000508 내지 0.00508 cm (0.0002 내지 0.002 인치)이다.
특히 흥미로운 하나의 실시 형태로, 그 구조물은 제1 적외선-투과성 요소의 제1 표면에 대향되게 배치된 제2 표면을 갖는 제2 적외선-투과성 요소를 추가로 포함한다. 중합체는 제1 표면과 제2 표면 사이에 배치되어 그에 접촉되며, 제1 및 제2 요소를 함께 부착시키는 접착제 및 접합제로서 작용한다. 이런 적외선 광학 이중 렌즈는 우수한 광학적, 기계적 및 물리적 성질을 갖는 복합 렌즈를 형성한다. 삼중 또는 더 많은 복합 렌즈를 형성하기 위해, 추가의 렌즈를 결합시켜 구조를 더 확장할 수 있다.
본 발명은, 제1 적외선-투과성 요소의 제1 표면이 예를 들면 황화 아연 상면층을 비롯한 비반사 코팅으로 피복되어 있는 경우와, 제2 요소가 있는 경우 제2 요소의 제2 표면에 비반사 코팅이 되어 있는 경우에 특히 유용하다. 접착 촉진제의 용도는 중합체 층 및 비반사 코팅 사이의 우수한 결합을 달성하도록 하는 것이다.
가장 바람직한 중합체 층 조성으로는, 총 중량의 약 1 내지 약 4 중량% 양의 경화된 부가형 디메틸 실리콘 및 3-글리시독시프로필트리메톡시실란이 특히 유용하며, 그 이유는 그 혼합물 중에 기포 등이 생긴다면 일그러진 기포 등을 형성하게하는 용매가 없고, 경화 중에 휘발성의 부산물을 생성하지 않으며, 경화 중에 및 후에, 가스 배출이 적기 때문이다. 이 조성물은 비교적 점도가 낮아 박막을 형성할 수 있고, 포획된 가스를 제거하기 위해 진공 탈기시킬 수도 있다. 부가-경화법은 제거하지 않으면 층 내의 변형을 일으키기 때문에 얇은 계면층으로부터 제거되어야만 하는 부산물을 생성시키지 않는다. 경화된 중합체는 낮은 탄성율을 가지므로 접합된 성분들 사이에서 또는 피막의 기능을 할 때 열 팽창 부정합을 조정할 수 있다.
이 중합체는 구성분을 혼합하고, 필요하면 탈기시키고, 그 혼합물을 얇은 층으로 도포함으로써 제조할 수 있다. 그 층을 자유 표면에 사용하거나 또는 제1 요소에 또 다른 요소를 결합하기 위한 접착제로 사용할 수 있다. 그 후에 중합체를 경화시키는데, 열 경화가 바람직하다.
본 발명의 다른 특징 및 잇점은, 실례로 본 발명의 원리를 설명하는 첨부 도면과 함께 다음의 바람직한 실시 형태에 대한 보다 상세한 설명을 통하여 명백하게 될 것이다. 그러나, 본 발명의 범위는 바람직한 실시 형태에 국한되지 않는다.
도 1은 제1 요소 및 그 위에 중합체 층을 갖는 적외선-투과성 구조물의 도식적인 단면도.
도 2는 제1 요소가 중합체 층에 의해 제2 요소와 접합되어 있는 적외선-투과성 구조물의 도식적인 단면도.
도 3은 에어 갭형 적외선 이중 렌즈의 도식적인 단면도.
도 4는 접착제로 결합된 적외선 이중 렌즈의 도식적인 단면도.
도 5는 도 2의 적외선-투과성 복합 구조물의 제조 방법에 대한 블록선도.
도 1은 3.6-7 ㎛ 파장 범위의 적외선 에너지를 투과시키는 제1 적외선-투과성 요소 (22)를 포함하는 적외선-투과성 구조물 (20)의 한 바람직한 실시 형태를 나타낸다. 요소 (22)는 임의적이지만 바람직한 제1 적외선-투과성 비반사 코팅 (26)을 갖는 제1 적외선-투과성 기재 (24)로서 제작된다. 따라서, 요소 (22)의 제1 (노출된) 표면 (28)은 코팅 (26)의 표면이다. 기재 (24)는 규소 또는 게르마늄이 바람직한데, 이 둘은 모두 3.6-7 ㎛ 범위에서 높은 투과율을 갖는다. 비반사 코팅 (26)은 기재 (24)와는 멀리 떨어진 상면층으로 황화 아연을 갖는 다층 구조가 바람직하다. 그러한 비반사 코팅 (26)은 당업계에서 잘 알려져 있다.
경화된 적외선-투과성 중합체 물질 층 (30)은 제1 표면 (28)과 접촉하도록 배치된다. 이 중합체 물질은 실리콘 전구체와 같은 경화성 부가 중합체 전구체의 중합 생성물이다. 바람직하게는, 중합체 물질은 경화된 부가형 디메틸 실리콘 및 접착 촉진제를 함유한다. 디페틸 실리콘 또는 메틸페닐 실리콘과 같은 다른 경화성 부가 중합체 전구체도 또한 사용할 수 있다. 층 (30)은 약 0.000508 내지 약 0.00508 cm (0.0002 내지 0.002 인치) 두께가 바람직하다. 경화된 부가형 디메틸 실리콘은 다음과 같은 화학식을 갖는다.
경화성 부가 중합체 전구체를 사용하는 것이 바람직하며, 이는 경화성 축합 중합체 전구체를 사용하는 것과는 구별될 것이다. 경화성 부가 중합체 전구체는 경화성 축합 중합체 전구체와는 달리, 경화 중에 반응 생성물을 만들지 않는다. 광학 이중 렌즈를 결합시킬 때, 축합 경화 반응의 이러한 반응 생성물이 층 (30) 안에 포획되어 광학 변형을 초래할 수 있다. 경화성 부가 중합체 전구체는 이러한 문제점이 생기지 않는다.
일반적으로 접착 촉진제는 알콕시실란이다. 효과적인 접착 촉진제는 다음과 같은 화학 구조를 갖는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란이다.
실질적인 양의 용매, 충전제, 또는 다른 이러한 작용제가 중합체 제제 또는 최종 경화된 생성물에는 존재하지 않는다.
프라이머 (primer)보다는 오히려 접착 촉진제를 사용한다. 프라이머란 접착성을 향상시키기 위해, 다른 제제를 표면에 접촉시키기 이전에 표면에 도포하는 물질이다. 접착 촉진제는 도포될 제제와 혼합한다. 제조 과정에서 광학 어셈블리의 표면에 프라이머를 적절하게 도포하는 것이 어렵고, 최종 제품이 광학적 및 기계적인 면에서 변할 수 있기 때문에 본 제제에서는 접착 촉진제를 사용했다. 이러한 가능성 있는 제조상의 어려움 및 가변성을 피하기 위해 특정 양의 접착 촉진제를 중합체 제제에 혼합시킨다.
경화성 부가 디메틸 실리콘으로는 카스탈 (Castall)사 제품의 카스탈 S-1332가 시판중이고, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란으로는 다른 것들 중에서도 특히, 다우 코닝 (Dow Corning)사의 Z-6040 또는 유나이티드 케미칼 테크놀로지스 (United Chemical Technologies)의 G-6720이 시판중이다. S-1332의 반사율은 나트륨 D 선의 파장, 0.589 ㎛에서 1.410이고, 같은 파장에서 Z-6040의 반사율은 1.428이다.
본 발명에서 상기 바람직한 중합체 제제는 다른 가능한 중합체 제제를 능가하는 중요한 잇점이 있다. 약 20 %의 톨루엔 용매를 갖는 메틸페닐 실리콘과 같이 용매를 함유하는 중합체를 사용하여 연구를 수행하였다. 이런 제제는 용매가 증발될 때의 기포 형성으로 인해 성공적으로 탈기시킬 수 없었기 때문에, 최종 경화된 중합체 중에 기포가 존재했다. 이러한 기포가 어떤 용도에서는 수용할 수 있는 반면, 광학 투과율 및 무변형이 중요한 곳에서는 수용할 수 없다. 이런 물질을 사용하여 적외선 광학 이중 렌즈를 제조할 때, 중합체는 입상이었고, 수용할 수 없었다. 또한 기계적 강도도 낮았다. 이러한 연구로부터, 얇은 층으로부터는 용매를 쉽게 제거할 수 없기 때문에 중합체는 용매가 없어야 한다는 결론을 내렸다. 용매는 없지만 각종 형태의 촉매가 있는 에폭시 수지로 추가의 연구를 수행하였다. 이런 필름의 적외선 투과율은 10 ㎛의 후막에 대해 92-93 % 범위로 낮았고, 결과적으로 만족스럽지 못했다. 시아노아크릴레이트 중합체를 용매 없이 사용하는 추가의 연구를 수행하였다. 이런 물질은 너무 빠르게 경화되어서 광학 이중 렌즈를 정렬하기 어렵고, 탄성율이 높기 때문에 수용할 수 없었다. 경화된 축합형 실리콘 중합체를 시도해서, 이런 방법이 두 개의 렌즈가 함께 이중 렌즈를 형성하도록 하는 결합에 대해 실행할 수 없다는 것을 발견했는데, 왜냐하면, 축합 반응의 휘발성 생성물이 두 개의 투과 요소 사이의 얇은 필름으로부터 빠져 나갈 수 없기 때문이다.
본 발명의 바람직한 중합체 제제는 본 발명의 용도에 매우 적당한 조합 성질을 갖는다. 본 발명의 중합체 제제는 -54 ℃ 내지 +100 ℃의 온도 범위에 걸쳐서, 10 ㎛의 후막에 대해 99 % 이상의 적외선 투과율 (프레넬 손실은 제외)을 갖고, 공지된 일관된 반사율을 갖는다. 본 발명의 중합체 제제는 용매를 갖지 않으며, 탈기시킴으로써 포획되어 있는 공기를 제거할 수 있다. 본 발명의 중합체 제제는 요소를 조립하고 경화 전에 층 안에 있는 기포를 제거하는 것을 가능하게 하는 점도를 가지고 있다. 이 제제는 허용 시간 안에 박막 형태로 경화하며, 경화 중에는 가스가 배출되지 않는다. 경화는 공기로부터의 수분을 필요로 하지 않는 축합 메카니즘으로 수행되는데, 이것은 경화를 수행하는 결합선으로 확산되어야 했다. 그것은 황화 아연 같은 적외선-투과성 비반사 층에 사용된 물질 뿐만 아니라 규소 및 게르마늄과 같은 적외선-투과성 물질에도 우수한 접착성을 갖는다. 이 방법은 프라이머가 필요하지 않아서 광학 부품들을 조립하는 작업자의 건강상 위험도가 적다.
도 2는 제2 기재 (46)에 제2 적외선-투과성 코팅 (44)를 갖는 제2 적외선-투과성 요소 (42)를 추가한 것을 제외하고는 구조물 (20)과 같은 요소를 갖는, 본 발명의 또 다른 실시 형태인 구조물 (40)을 나타낸다. 제2 적외선-투과성 코팅 (44)는 제1 표면 (28)과 대향되는 제2 표면 (48)을 형성한다. 층 (30)은 요소 (22)와 (42) 및 그의 대향면 (28)과 (48) 사이에 놓인다. 여기서 층 (30)은 두 요소 (22) 및 (42) 사이의 접착제 및 결합제로 쓰인다. 요소 (22) 및 (42), 및 경우에 따라 그의 비반사 코팅은 적외선 에너지를 투과시켜야 하지만 동일 조성 또는 물리량 (physical dimensions)을 갖을 필요는 없다.
도 1 및 2는, 적외선-투과성 요소 (22) 및 (42)의 추가적인 물리적 특성 또는 기능을 상술하는 것 없이, 일반적인 형태를 설명하고 있다. 도 3 및 4는 그러한 요소 (22) 및 (42), 및 본 발명의 특별한 응용을 보인다. 도 3은 렌즈 모양을 갖는 적외선-투과성 요소 (22) 및 (42)로 만들어진 적외선-투과성 이중 렌즈 (60)이다. 도 3의 이중 렌즈 (60)에서는 두 요소 (22) 및 (42) 사이에 에어 갭 (62)가 있다. 도 3은 본 발명의 범위에 속하지 않지만, 실시 가능한 적외선-투과성 중합체 제제가 없을 때 쓸 수 있는 방법이다.
한편, 도 4는 도 2의 구조물 (40)의 한 실시 형태인 적외선-투과성 이중 렌즈 (40a)를 나타낸다. 대향면 (28) 및 (48)을 그 구조물의 기능에 따라서 보통 순응 방식으로 굽힌다. 요소 (22) 및 (42)는 그들의 대향면 및 멀리 떨어진 표면을 비반사 코팅으로 피복하는 것이 바람직하지만, 설명의 명확함을 위해 비반사 코팅을 도 4에서 추가로 나타내지는 않는다. 중합체 층 (30)은 두 개의 요소 (22) 및 (42) 사이에 놓여서 그것들을 함께 결합시킨다. 많은 용도에 있어서, 접착된 이중 렌즈 (40a)는 도 3의 에어 갭 이중 렌즈 (60)보다 우수한 광학 및 기계적인 성능을 갖는다.
도 5는 구조 (40) [또는 (40a)]의 바람직한 제조법의 블록선도이다. 제1 요소 (22) 및 제2 요소 (42)는 각각 숫자 (70) 및 (72)에서 설명된다. 요소 (22) 및 (42)는 자신의 기능에 맞는 조성, 형상 및 코팅을 갖는다. 앞에 설명된 중합체 혼합물은 숫자 (74)에서 설명된다. 카스탈 S-1332 수지의 10 부와 그것의 추천된 실란 경화제 1 부를 혼합하고, 이 혼합물을 (총량의) 1 내지 약 4 중량%의 Z-6040 접착 촉진제와 혼합하는 것이 바람직한 혼합법이다. 부품들을 컵에서 함께 혼합하고, 혼합물을 탈기시킴으로써 혼합 중에 형성된 기포를 제거한다. 1 mmHg 미만의 진공에서 3-4 분, 또는 기포가 사라질 때까지 탈기 시키는 것이 바람직하다.
그 구조물을 조합한다 [숫자 (76)]. 과량의 혼합물을 요소 (22) 또는 (42) 중 하나의 중심에 도포한다. 그 혼합물이 요소 (22) 및 (42) 사이에 놓이도록 제2 요소를 가한다. 원형으로 두 렌즈를 부드럽게 이동시켜서 혼합물을 분배시키는데 이것은 또한 남아 있는 기포를 외곽으로 가게하는 경향이 있다. 혼합물이 어셈블리의 가장자리로부터 압출되기 시작할 때까지 계속 분배시킨다. 요소 (22) 및 (42) 사이에서 추가의 혼합물을 압출시키기 위해서와 층 (30)의 바람직한 두께, 바람직하게는 약 0.000508 내지 0.00508 cm (0.0002 내지 0.002 인치)를 달성하기 위해 어셈블리의 cm2의 면적 당 약 0.07 내지 약 0.35 kg (1 내지 5 pound/inch2)의 분동을 가한다. 어셈블리의 기계적 변형을 막기 위해 하중을 고르게 분배한다. 그 후에, 요소 (22) 및 (42)를 임의로 적당한 공구를 사용하여 정렬시키는데 이것은 정렬을 하는 시간 동안 혼합물이 경화되지 않은 채로 있기 때문에 가능하다.
경화된 중합체 층 (30)을 형성하기 위해, 최소 4 시간 동안 85 ℃로 어셈블리를 가열해서 혼합물을 경화시킨다 [숫자 (78)]. 이런 경화 단계는 결합된 요소 또는 중합체의 적외선 투과 성능을 손상시키지 않으며, 사실상 적외선 성능을 향상시킨다.
하기의 실시예들은 본 발명의 여러 면을 설명하지만, 이것이 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 이런 연구를 수행하기에 앞서, 앞에서 설명했듯이 수용할 수 없는 후보 성분들은 고려 대상에서 제외시켰다.
<실시예 1>
황화 아연, 즉 클리어트란 (Cleartran) (가공된 황화 아연 물질) 및 중합체 물질과 접촉하는 황화 아연의 상면층을 갖는 비반사 코팅으로 피복된 렌즈로 이루어진 기재를 결합시키기 위해서, 카스탈 S-1332 및 Z-6040 표본을 앞서 토론된 과정에 따라서 여러 비율로 혼합시켰다. 함께 결합된 여러 물질들의 결과는 사실상 같았다. 결합된 샘플들은 다양한 기재 위의 혼합물의 도트 (dot)였다.
Z-6040이 0, 0.5, 1.0, 2.0, 및 3.0 중량%이고, 잔량은 카스탈 S-1332인 일련의 제제를 제조하여 기재 표면에 대한 도트 표본 형성에 사용했다. 소정의 도구를 이용하여 그 도트를 기계적으로 조사하여 그의 접착력을 정성적으로 평가했다. Z-6040가 0, 0.5 또는 1.0 중량%인 도트 표본은 접착력 불량으로 쉽게 떨어지는 반면, 2.0 및 3.0 중량%인 것들은 기재에 대한 우수한 접착력을 보였지만, 대신 응집 파괴로 인해 불량했다. 접착 촉진제는 중합체 및 접착 촉진제 혼합물 중의 약 1 내지 약 2 %의 양으로 최소량만이 있어야 한다. 접착 촉진제의 첨가를 최소화하기 위해, Z-6040이 2.0 중량%이고, 잔량은 카스탈 S-1332인 제제를 선택하는 것이 바람직하다.
<실시예 2>
기계적 시험용의 표본을 제조하여 시험했다. 비개질 카스탈 S-1332, 및 Z-6040 2.0 중량% 및 잔량의 카스탈 S-1332의 바람직한 제제를 이용하여 지름 2.54 cm의 황화 아연 디스크를 함께 결합시켰다. 비개질 카스탈 S-1332를 이용하여 함께 결합시킨 디스크는 시험 기계에 놓자마자 분리되서 떨어졌다. 정량적인 강도 데이터를 얻을 수는 없었지만, 전단 강도는 0.703 kg/cm2(10 psi) 미만인 것으로 측정되었다. 바람직한 제제를 이용하여 함께 결합시킨 디스크는 10.41 kg/cm2(148 psi)의 파괴 전단 강도를 보였다. 이러한 파괴 양태는 유의한 응집 파괴를 나타내는 것이며 결합된 요소들 사이의 강한 접착성 결합을 의미한다.
<실시예 3>
열 반복 시험에 사용하기 위해 황화 아연의 표본을 본 발명에 따른 제제 또는 비개질 카스탈 S-1332를 사용하여 보로실리케이트 유리에 결합시켰다. 보로실리케이트 유리는 성분용으로 해당되는 적외선-투과성 물질은 아니지만, 가시광선을 투과시키므로 반복 표본의 결합선을 가시적으로 검사할 수 있다. 황화 아연과 보로실리케이트 유리 사이의 열 팽창 계수 차인 1 ℃당 4.2 ppm (parts per million)은 규소와 게르마늄 (일반적으로 이중 렌즈로 사용됨) 사이의 열 팽창 계수 차인 1 ℃당 3.3 ppm과 비슷하지만, 사실 약간 더 크다.
표본을 85 ℃에서 16 시간 동안 경화시켜서 층 (30)의 두께는 15±5 ㎛가 되었다. 비개질 카스탈 S-1332로 결합된 표본은 경화 후, 바깥쪽 주위에 약간의 기포를 갖지만, 본 발명에 따른 제제는 기포를 갖지 않았다.
두 표본을 분당 10 ℃의 가열/냉각 속도로 -54 ℃ 내지 +90 ℃ 사이에서 100 회 열순환시키고, 매 20 회 주기 마다 조사했다. 100 회 반복 후, 바람직한 제제로 결합된 표본은 기포, 층분리, 또는 다른 이상을 보이지 않았다. 카스탈 S-1332로 결합된 표본은 기존 기포가 성장하여 초기의 층분리를 일으킴을 보였지만, 파괴의 징후는 보이지 않았다.
<실시예 4>
비개질 카스탈 S-1332 및 바람직한 제제 (Z-6040가 3 중량%임)의 적외선 투과율을 측정했다. 측정할 수 있는 결과를 얻기 위하여 두께 185 ㎛의 비교적 두꺼운 필름을 사용했다. 이 측정으로부터 10 ㎛ 두께의 바람직한 제제 층 3.6-7 ㎛ 파장 범위에서 99.2 % (프레넬 손실 제외)의 적외선 투과율을 갖는 것으로 측정되었다.
<실시예 5>
바람직한 중합체 혼합물 제제를 사용하여 적외선-투과성 성분을 시아네이트 에스테르, 인바르 (Invar) 36, 비반사 코팅으로 피복된 불화 칼슘, 비반사 코팅으로 피복된 아연 셀레니드, 또는 티타늄으로 구성된 다른 구조물을 결합시키는 것을 연구하였다. Z-6040의 사용은 결합 강도를 향상시키지도 열화시키지도 않는다. 결합 강도는 티타늄을 제외하고, 모든 경우에 우수하다. 티타늄에 대한 결합에 대해, 프라이머의 사용은 수용할 수 있을 정도로 결합 강도를 향상시킨다.
적외선-투과성 성분과 다양한 비투과성 구조물과의 결합을 가능케하는 바람직한 제제의 능력은 전형적인 적외선계에서 매우 다양한 결합 응용에 대해 단일 제제의 사용을 가능케 하는 것이다. 이로써 산업 규모의 경화에서 결합 절차를 간소화시킬 수 있다.
설명을 위해 본 발명의 특별한 실시 형태를 자세하게 설명하였지만, 다양한 변형 및 개선이 본 발명의 취지 및 범위 내에서 가능하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구 범위에 의한 것을 제외하고는 제한되지 않는다.
Claims (20)
- 제1 표면을 갖는 제1 적외선-투과성 요소, 및제1 적외선-투과성 요소의 제1 표면 위에 배치되는 무용매 중합체 물질의 층을 포함하는 적외선-투과성 구조물.
- 제1항에 있어서, 상기 중합체 물질은 두께 10 ㎛의 중합체 물질이 3.6-7 ㎛ 파장 범위의 적외선 에너지를 95 % 이상 투과시키는 적외선 투과율을 특징으로 하는 것인 구조물.
- 제1항에 있어서, 상기 중합체 물질이 경화된 부가형 실리콘 및 접착 촉진제를 포함하는 구조물.
- 제3항에 있어서, 상기 경화된 부가형 실리콘이 경화된 부가형 디메틸 실리콘인 구조물.
- 제3항에 있어서, 상기 접착 촉진제가 알콕시실란인 구조물.
- 제3항에 있어서, 상기 접착 촉진제가 3-글리시독시프로필트리메톡시실란인 구조물.
- 제3항에 있어서, 상기 혼합물이 약 1 내지 약 4 중량%의 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 및 잔량의 디메틸 실리콘을 포함하는 구조물.
- 제1항에 있어서,제1 기재 표면을 갖는 제1 적외선-투과성 기재, 및제1 기재 표면의 제1 적외선-투과성 비반사 코팅을 포함하며,여기서 상기 중합체 물질 층이 적외선-투과성 비반사 코팅 위에 그와 접촉하도록 도포되는 제1 적외선-투과성 요소의 구조물.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 적외선-투과성 비반사 코팅이 황화 아연 상면층으로 이루어지는 구조물.
- 제1항에 있어서,제1 적외선-투과성 요소의 제1 표면과 대향식으로 배치되는 제2 표면을 갖는 제2 적외선-투과성 요소를 추가로 포함하며, 여기서 상기 중합체 물질은 제1 표면 및 제2 표면 사이에 배치되어 접촉되는 구조물.
- 제10항에 있어서,제1 적외선-투과성 요소는제1 표면을 갖는 제1 적외선-투과성 기재 및제1 표면에서의 제1 적외선-투과성 비반사 코팅을 포함하며, 여기서 중합체 물질 층이 제1 적외선-투과성 비반사 코팅 위에 놓여서 그와 접촉하고,제2 적외선-투과성 요소는제2 표면을 갖는 제2 적외선-투과성 기재 및제2 표면에서의 제2 적외선-투과성 비반사 코팅을 포함하며, 여기서 중합체 물질 층이 제2 적외선-투과성 비반사 코팅 위에 놓여서 그와 접촉하여,상기 중합체 물질은 제1 및 제2 적외선-투과성 기재의 각각의 비반사 코팅을 접촉시켜서 결합시키는 구조물.
- 제1 표면을 가지며, 3.6-7 ㎛ 파장 범위의 적외선 에너지를 투과하는 제1 적외선-투과성 요소,제2 표면을 가지며, 3.6-7 ㎛ 파장 범위의 적외선 에너지를 투과하는 제2 적외선-투과성 요소, 및제1 적외선-투과성 요소의 제1 표면 및 제2 적외선-투과성 요소의 제2 표면 사이에 배치되어 그를 접촉시키며, 두께 10 ㎛의 중합체 물질이 3.6-7 ㎛ 파장 범위의 적외선 에너지를 95 % 이상 투과하는 적외선 투과율을 특징으로 하는 것인 무용매 중합체 물질 층을 포함하는 적외선-투과성 구조물.
- 제12항에 있어서, 상기 제1 표면이 그 위에 제1 비반사 코팅을 갖고, 상기 제2 표면이 그 위에 제2 비반사 코팅을 갖는 구조물.
- 제12항에 있어서, 상기 제1 비반사 코팅 및 상기 제2 비반사 코팅 각각이 황화 아연의 상면층을 포함하는 구조물.
- 제12항에 있어서, 상기 중합체 물질이 경화된 부가형 실리콘을 함유하는 구조물.
- 제12항에 있어서, 상기 중합체 물질이 경화된 부가형 실리콘 및 접착 촉진제의 혼합물을 함유하는 구조물.
- 제12항에 있어서, 상기 중합체 물질이 약 1 내지 약 4 중량%의 3-글리시독시프로 필트리메톡시실란 및 잔량의 경화된 부가형 디메틸 실리콘을 포함하는 구조물.
- 제12항에 있어서, 상기 중합체 물질 층의 두께가 약 0.000508 내지 0.00508 cm (0.0002 내지 0.002 인치)인 구조물.
- 제12항에 있어서, 상기 제1 적외선-투과성 요소 및 상기 제2 투과성-요소 각각이 규소 및 게르마늄으로 구성된 군 중에서 선택된 물질로 제조되는 구조물.
- 3.6-7 ㎛ 범위의 적외선 에너지를 투과하고, 그 위에 제1 비반사 코팅을 갖는 제1 표면을 갖는 제1 적외선-투과성 요소,3.6-7 ㎛ 범위의 적외선 에너지를 투과하고, 그 위에 제2 비반사 코팅을 갖는 제2 표면을 갖는 제2 적외선-투과성 요소, 및제1 표면 및 제2 표면 사이에 배치되어 그를 접촉시키며, 약 1 내지 약 4 중량%의 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 및 잔량의 경화된 부가형 디메틸 실리콘을 포함하는 무용매 중합체 물질 층을 포함하는 적외선 투과성 구조물.
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