SE453737B - Forfarande for framstellning av en optisk komponent med spegelreflekterande egenskaper - Google Patents

Description

45s 7s7_ klart eller opakt plastmaterial, vanligen akrylnitril- butadien-styren-polymerer. Denna metod är mycket dyrbar och är förenad med produktionstekniska problem. Den leder också till en spegelliknande produkt med sämre reflektionsförmåga än som âstadkommes med hjälp av kon- ventionella silver- eller aluminiumytor. Trots använd- ning av ett relativt inert underlagsmaterial av plast för spegeln kan förfarandet för anbringande av flera metallskikt genom elektroplätering ge upphov till besvär- liga elektrolytiska korrosionsproblem då spegeln utsättes för skadliga miljöbetingelser.' Vid en annan teknik förångas aluminium termiskt på baksidan av ett redan överdraget, genomsynligt plastmaterial, vars beläggning är nötningsbeständig till viss grad och tidigare pâförts genom ett separat och dyrbart vâtkemiskt förfarande.

Föremål framställda genom denna teknik begränsas av de överdragna plastunderlagsmaterialens storlek, form och konfiguration, varvid dessa material vanligen utgöres av planalster, och blir dyrbara på grund av att fram- ställningsförfarandena inbegriper flera steg.

Vakuumunderstödd utfällning av metall på icke be- handlat plastmaterial, som åtföljes av ett vâtkemiskt förfarande för att åstadkomma nötningsbeständighet, är också känd, men är dyrbar och leder till optiska fel- aktigheter.

Ett ändamål med uppfinningen är att komma från de ovan angivna nackdelarna.

Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning omfattar ett förfarande för framställning av en optisk komponent med spegelreflekterande egenskaper från ett motsvarande plastmaterialstycke åtgärderna att man underkastar plast- materialstycket avfettning medelst fluorkolvätelösnings- medelsànga, därpå överför plastmaterialstycket till en med ultraljud vibrerad, upphettad lösning av samma lösnings- medel, utför molekylär rening, efter överföring av mate- rialstycket i ett vakuumkärl anbringar ett ytskikt bestå- 453 737 3 i* ende av glas eller oxid av ett spegelreflekterande ämne och därefter genom magnetron-förstoftning påför en be- läggning av det spegelreflekterande ämnet med en tjock- lek av intill 5,0 mikron.

Ytskiktslagret av oxider kan påföras genom magnetrön- förstoftning i ett vakuumkärl i en atmosfär av syre och argon vid ett tryck i omrâdet 2 x 10-3 mbar.

Omedelbart efter molekylarreningen kan trycket i vakuumkärlet minskas till 1 x 10_5 föras, tills trycket när värdet 5 x 1o'4 syrgas tillföras, tills trycket stigit till 2 X 10' mbar.

Nyckelskiktet anbringas därefter genom magnetron- mbar och argongas in- mbar, varvid 3 förstoftning med användning av ett mål av den metall som skall avsättas på nyckelskiktslagret. Det senares tjock- lek är företrädesvis av storleksordningen 0,5 - 1,0 mikron.

Beläggningen av reflekterande material kan sedan på- föras direkt på nyckelskiktslagret och i så fall kan det reflekterande materialet anbringas genom likströms- magnetronförstoftning. ' Vid en utföringsform utgöres beläggningen av spegel- reflekterande material av krom, varvid nyckelskiktslag- ret företrädesvis är ett tunt skikt av kromoxider med en tjocklek mellan 0,5 och 1,0 mikron.

Vid en alternativ utföringsform utgöres beläggning- en av spegelreflekterande material av aluminium, i vil- ket fall nyckelskiktslagret företrädesvis är ett tunt lager av aluminiumoxider med en tjocklek mellan 0,5 och 1,0 mikronf I sistnämnda fallet kan även en hård nöt- ningsbeständig beläggning anbringas på aluminiumet och i detta fall kan ett ovanskikt påföras med hjälp av ett lager av dielektrisk oxid med en tjocklek mellan 0,5 och 5,0 mikron.

Vid en annan alternativ utföringsform av uppfin- ningen kan ytskiktet bildas genom framställning av glas 453 737 in situ, varvid man under plasmaaktiverade betingelser reagerar typiska glasbildande ämnen såsom ett kalcium- karbonat, natriumkarbonat och oxider av kisel med varand- ra. Dylika ämnen kan överföras i reaktivt tillstànd genom bombardemang med ett elektronknippe med hög energi.

Uppfinningen kan utövas på olika sätt och en spe- cifik utföringsform kommer nu att beskrivas i form av ett exempel.

I detta exempel omfattar underlagsmaterialet av plast en polykondensatpolymer framställd genom omsätt- ning av en polyhydroxiförening med ett karbonsyraderivat, i det typiska fallet reaktionsprodukten mellan bis-fenol- A och antingen fosgen eller difenylkarbonat, som finns tillgängligt kommersiellt under varumärket "Lexan"-poly- karbonat och tillverkas av General Electric Co-, USA.

Passande form och storlek kan erhållas antingen genom ett vanligt förfarande för sprutning av termoplast eller genom skärning till en given, önskad profil ur ett precisionstillverkat, extruderat ark.

Underlagsmaterialet ângavfettas i fluorkollösnings- medel, i det typiska fallet "Arklon" P (ICI) i tre 453 737 <* minuter, överföres sedan till en ultraljudvibrerad, upp- värmd lösning av samma lösningsmedel ytterligare tre minuter för rengöring. Det kan vara lämpligt att genom- föra ângavfettningen under tre minuter. Plastmaterialet överföres sedan till en lämplig lokaliseringsjigg i ett processvakuumkärl, varvid operationen utföres under mycket stränga krav på renhet.

Vakuumkärleš tillslutes och evakueras till ett mbar. trycket uppnår värdet 1 x 10- Sedan införes argongas, tills 1 mbar. av 1,5 kilovolt appliceras sedan på elektroder i vakuum- tryck av 1 x 10- En växelspänning kärlet och i omedelbar närhet av ytan av det underlags- material av plast som skall behandlas. Den sålunda ini- tierade glimurladdningen upprätthâlles under en period av upp till 20 min, under vilken plastytan undergår "molekylarrening“, vilken behandling, även om den med avseende på verkan är en rening, åstadkommer en yta som lämpar sig bättre för att mottaga det nedan beskrivna överdragsskiktet.

Efter molekylarreningen utföres en reaktiv oxida- tionsprocess i syfte att åstadkomma ett nyckelskikts- ytlager på följande sätt. Kärlet evakueras på nytt till 1 x 10-5 mbar tryck och argongas införes, tills trycket når 5 x 10-4 mbar. tills trycket stigit till 2 X 1o'3 mbar.

Därefter initieras en magnetronförstoftning med Syrgas tillföres sedan, användning av ett mål av krom i vakuumkärlet, så att de laddade kromatomerna samverkar reaktivt med syre för avsättning av nyckelskiktsytlagret av kromoxider på ytan av det intilliggande polykarbonatet. Detta lager består av en eller flera oxider av krom och möjligen också själva metallen. Lagret har företrädesvis en tjocklek av 0,5 - 1,0 mikron.

Syretillförseln avbrytes sedan och konventionell magnetronförstoftning med likström av krom igångsättes 453 737 vid måleffekttäthetsnivåer, som successivt ökar från 4 W/cm” till 12 W/cnß. krom är känsliga för antingen tryck- eller sträckpåkän- Det är känt att tunna lager av ningar och att försiktighet är nödvändig på detta sta- dium. I det typiska fallet anbringas ett reflekterande lager i en tjocklek av 0,5 till 5,0 mikron. Även om uppfinningen beskrivits under hänvisning till kromoxider och ett system av flera kromlager, är den icke begränsad härtill.

En bättre reflekterande aluminiumspegel kan fram- ställas på liknande sätt med ett reaktivt förstoftnings- skikt av aluminium, som skulle likna kromskiktet och bestå av aluminiumoxider och eventuellt själva alumi- niummetallen, följt av ett skikt av aluminiummetall.

I fråga om en mjukare metall såsom denna kan det bli nödvändigt att påföra ett hårt nötningsresistent över- drag av en dielektrisk oxid såsom en oxid av kisel, som antingen förstoftats med hjälp av ett radiofrekvent fält eller en elektronknippeförångning. Båda tekniker- Ett typiskt tjockleks- område för detta överdragsskikt skulle vara 0,5 till 5,0 na är välkända bland fackmännen. mikron.

Alternativt kan de översta överdragsskikten av glas bildas på ett flertal olika sätt, t.ex. genom bildning av glas in situ, varvid typiska glasbildande ämnen såsom kalciumkarbonat, natriumkarbonat och kisel- oxider bringas att reagera med varandra under plasma- aktiverande betingelser. Genom denna metod kan man framställa konventionellt kalcium-natrium-kisel-glas på ytan av plastmaterialet. Alternativt kan också alumi- niumoxid-kisel-glasfilmer och blyglasfilmer framställas på liknande sätt. En annan metod att avsätta ett glas- skikt är genom direkt förångning i vakuum av ett redan bildat glas, t.ex. borsilikat, under användning av elek- tronknippen eller konventionella elektriska upphettnings- 453 737 t v 7 ._ anordningar för att inducera förångning.

Det är även möjligt att använda s.k. utdrygade plaster såsom med glas, talk och krita eller andra mine- ralutdrygade polypropenmaterial. Även om dessa fyll- medel i första hand är avsedda att nedbringa kostnaderna och förbättra egenskaperna, kan även fyllmedelskomponen- ten samreagera med ämnen i ett vakuumkärl för att för- bättra den glasförankrande beläggningens bindning.

Claims (15)

1. 453 '_7§7 8 w Patentkrav_ J. Förfarande för framställning av en optisk komponent med spegelreflekterande egenskaper från ett motsvarande plastmaterialstycke, k ä n n e t e c k n a t av att man underkastar plastmaterialstycket avfettning medelst fluor- kolvätelösningsmedelsånga, därpå överför plastmaterial- stycket till en med ultraljud vibrerad, upphettad lösning av samma lösningsmedel, utför molekylär rening, efter över- föring av materialstycket i ett vakuumkärl anbringar ett ytskikt bestående av glas eller oxid av ett spegelreflek- terande ämne och därefter genom magnetron-förstoftning pâ- för en beläggning av det spegelreflekterande ämnet med en tjocklek av intill 5,0 mikron.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att ytlagret anbringas till en tjocklek mellan 0,5 och 1,0 mikron.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a t av att beläggningen av spegelreflekterande material har en tjocklek mellan 0,5 och 5,0 mikron.

4. Förfarande enligt något av krav 1-3, k ä n n e - t e c k n a t av att ytlagret bildas genom påförande av en beläggning av oxider av det material som användes för att åstadkomma de spegelreflekterande egenskaperna, varvid be- läggningen av oxider anbringas i ett vakuumkärl i en atmos- fär av syre och argon.

5. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att beläggningen av oxider påföres genom magnetron-förstoft- ning i ett vakuumkärl i en atmosfär av syre och argon vid ett tryck i omrâdet 2 x 10-3 mbar.

6. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av omedelbart efter den molekylära reningen trycket i vakuum- kärlet sänkes till 1 x 10-5 mbar och argongas införes, tills 453 737 ¶ U: trycket når värdet 5 x 10-4, varefter syre tillföres, tills trycket har stigit till 2 x 10-3 mbar. - '

7. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av skiktet av oxider bygges upp till nämnda tjocklek mellan 0,5 och 1,0 mikron genom magnetronförstoftning med använd- ning av ett mål av den metall, som skall bringas att avsätta sig för att bilda nämnda metall.

8. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att beläggningen av reflekterande material anbringas direkt på nämnda skikt.

9. Förfarande enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av det att det reflekterande materialet anbringas genom lik- strömsmagnetronförstoftning under användning av mâleffekt- täthetsnivåer,som successivt ökas från 4 W/cm2 till 12 W/cmz, till en skikttjocklek av 0,5 till 5,0 mikron uppnås.

10. Förfarande enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t av att beläggningen av spegelreflekterande material är av krom och har en tjocklek av 0,5 till 5,0 mikron.

11. Förfarande enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t av att beläggningen av spegelreflekterande material är av alu- minium.

12. Förfarande enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a t av att ett hårt nötningsbeständigt ovanskikt anbringas på alu- miniumet med hjälp av ett radiofrekvent fält.

13. Förfarande enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a t av att ett hårt nötningsbeständigt ovanskikt anbringas på alu- miniumet genom elektronknippeförångning.

14. Förfarande enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a t av att ovanskiktet omfattar ett skikt av dielektrisk oxid med en tjocklek mellan 0,5 och 5,0 mikron. 453 737 _' 10 _:

15. Förfarande enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a t av att skiktet av glas anbringas i ett vakuumkärl génøm elektron- knippeförångning.