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Die Erfindung betrifft einen metallbedampften, insbesondere aluminiumbedampften optischen
Reflektor mit einer metallischen Reflexionsschicht und mit einer organischen Schutzschicht.
Bekannte Schutzschichten gegen Korrosionseinflüsse, wie sie bisher z. B. bei Reflektoren für
Kraftfahrzeugleuchten benutzt worden sind, wurden durch Verdampfen anorganischer Substanzen erzeugt. Das angewandte Verfahren sah so aus, dass sich in der Bedampfungsanlage ausser dem
Verdampfer zum Aufbringen der hochreflektierenden Metallschicht ein weiterer Verdampfer zum
Aufbringen der Schutzschicht befand. Diese kann z. B. aus aufgedampftem Magnesiumfluorid (MgF 2) bestehen oder durch reaktives Verdampfen von SiO in Sauerstoffatmosphäre erzeugt werden, wobei sich auf den Substraten ein Siliziumoxyd höheren Oxydationsgrades (sioux) bildet.
Schutzschichten dieser Art sind, falls sie wirtschaftlich in Grossserie hergestellt werden müssen, bei Reflektoren für Kraftfahrzeugleuchten erhöhten Qualitätsanforderungen nicht gewachsen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Beschichtung mit guten korrosions- schützenden und optischen Eigenschaften zu schaffen, insbesondere die Korrosionsschutzwirkung auf mit Aluminium bedampften Scheinwerferreflektoren zu verbessern. Die neuartigen Schutzschichten sollen eine hohe Lebensdauer des geschützen Teils gewährleisten, wobei für die Anwendung bei optisch wirksamen Geräten zusätzlich die Forderung nach möglichst vollständiger optischer Neutrali- tät zu stellen ist.
Es soll eine Beschichtung ermöglicht werden, welche mit wenigen Arbeitssehrit- ten und geringen Kosten die Erzeugung einer beständigen und hochwertigen Schicht in der Gross- serie gewährleistet, das Beschichtungsverfahren soll betriebssicher und einfach sein, so dass Fehler- quellen im Betrieb weitestgehend ausgeschlossen werden und der Fertigungsausschuss auf ein
Mindestmass reduzierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss in erster Linie dadurch gelöst, dass auf die metallische
Reflexionsschicht eine hydrophobe Schutzschicht aufgebracht ist und dass die Oberfläche der an sich hydrophoben Schutzschicht hydrophiliert ist.
Die Reflektoren werden einem monomeren Gas ausgesetzt, wobei die Schutzschicht durch Polymerisation aus der Gasphase abgeschieden wird. Hinsichtlich der optischen Neutralität, insbeson- dere nach längerem Betrieb des Reflektors hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die durch die Polymerisation auf dem Reflektor erzeugte hydrophobe Schutzschicht durch eine Nachbehandlung an ihrer Oberfläche hydrophiliert wird. Verfahrensmässig ist es dabei zweckmässig, wenn die Polymerisation unter dem Einfluss von Strahlung erfolgt und wenn die Strahlung während der Nachbehandlung zur Hydrophilierung der Oberfläche der Schutzschicht weiterhin wirksam bleibt.
Als Strahlung zur Polymerisation der Schutzschicht eignet sich insbesondere eine unselbständige Entladung mit Elektronen-Glühemission, es kann jedoch auch eine selbständige Glimmentladung vorgesehen werden. Ferner erhält man einen besonders einfachen Ablauf des Fertigungsverfahrens, wenn die Metallbedampfung zur Erzeugung der Reflexionsschicht, die Polymerisation der hydrophoben Schutzschicht auf der Reflexionsschicht und die anschliessende Hydrophilierung der Schutzschichtoberfläche im gleichen Rezipienten in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen durchgeführt werden
Als besonders vorteilhaft sowohl hinsichtlich der Herstellungsbedingungen wie auch hinsichtlich der Schutzwirkung haben sich als Ausgangssubstanzen siliziumorganische Verbindungen bewährt, jedoch versprechen auch rein organische Verbindungen, vorzugsweise ungesättigte,
niedermolekulare Kohlenwasserstoffe bei Polymerisation aus der Gasphase gute, gegen Korrosionseinflüsse wirksame Schutzschichten. Solche Verbindungen sind z. B.
Olefine : Äthylen, Propylen und deren höhere Homologe,
Aromate : Benzol, Toluol, Xylol usw.
Vinyl verbindungen : Styrol, Acrylsäureester, Vinylhalogenide,
Vinylalkoholester und Fluor-substituierte
Kohlenwasserstoffe wie Tetrafluoräthylen.
Die siliziumorganischen Schichten haben den Vorteil, dass sie besonders temperaturbeständig und gegen Einflüsse wie Alterung und Verfärbung wenig empfindlich sind. Ferner ist die Geruchbelästigung gegenüber den meisten rein organischen Substanzen geringer, während diese wieder zum Teil höhere Polymerisationsgeschwindigkeiten aufweisen.
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welche zylinderförmige Gestalt haben und sich einerseits um die Achse des Rezipienten und ander- seits um ihre eigene Achse drehen. Auf den Trägern --14-- sitzen Substrate --15--, die mit einer gegen Korrosionseinflüsse wirksamen Schutzschicht bedeckt werden sollen.
Bei dem in Fig. 1 darge- stellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Substraten um Reflektoren von Kraftfahrzeug- leuchten, die zunächst mit einer spiegelnden Schicht aus Aluminium bedampft werden und an- schliessend zum Schutz der Aluminiumschicht eine Schutzschicht erhalten.
Zur Aluminiumverdampfung ist ein Verdampferdraht --16-- vorgesehen, der aus Wolfram besteht und zunächst auf eine für die Verdampfung des Aluminiums ausreichende Temperatur erhitzt wird.
Die erzeugte siliziumorganische Schicht ist chemisch inaktiv, temperaturbeständig und schwer löslich ; insbesondere ist sie resistent gegen die beispielsweise durch Streusalz im Strassenver- kehr auftretenden Korrosionseinflüsse, weshalb sie sich besonders gut als Schutzschicht eignet für aluminiumbedampfte Reflektoren von Kraftfahrzeugen. Die Schutzschicht ist ausserdem klar, farbbeständig und mechanisch fest, was ihre Eignung für Kraftfahrzeugleuchten weiter steigert, da sie somit einerseits optisch neutral ist und anderseits auch bei einer Reinigung nicht be- schädigt wird. Niedermolekulare Substanzen eignen sich besonders gut wegen ihres hohen Dampfdruckes, der für die Beflutung der Anlage über das Dosierventil --13-- ohne zusätzliche Hilfsmittel ausreichend ist.
Die zuvor genannten Stoffe Hexamethyldisiloxan und Vinyltrimethylsilan sind besonders niedermolekular und daher besonders gut geeignet. Dabei ergibt Hexamethyldisiloxan eine chemisch etwas stabilere Schicht als Vinyltrimethylsilan, während letzteres den Vorteil besitzt, dass die Polymerisation wesentlich schneller abläuft, so dass man eine höhere Aufwachsrate und somit grössere Produktionsziffern erreichen kann.
Das Aufbringen der durch Polymerisation erzeugten Schutzschicht erfolgt im gleichen Vakuum- - Rezipienten --10-- wie die Metallbedampfung. Dabei wird eine dauernde Durchströmung des Rezipienten --10-- mit monomerem Gas erzielt, indem der durch den Anschluss des Rezipienten an eine Vakuumpumpe entstehende Druckabfall über das Dosierventil --13-- für das monomere Gas ausgeglichen wird.
Ein besonders einfaches Beschichtungsverfahren erhält man, wenn man zur Polymerisation der Schutzschicht eine Glühkathode benutzt. In dem Rezipienten wird der Wolfram-Verdampferdraht - während des Aufbringens der hydrophoben Schutzschicht als Glühkathode geschaltet. Dies geschieht entsprechend dem in Fig. 2 dargestellten Prinzipschaltplan derart, dass der Verdampferdraht --16-- einerseits an die isolierte Sekundärwicklung eines regelbaren Hochstromtransformators - und anderseits während des Aufbringens der Schutzschicht über einen Begrenzungswiderstand --Rv-- an den negativen Pol einer Gleichspannungsquelle --Ug-- gelegt wird, deren positiver Pol auf Masse liegt. Die Spannung an der Primärseite des Transformators --21-- ist mit --Up--, die Spannung auf seiner Sekundärseite mit --Us-- bezeichnet.
Durch ein Hochregeln des Transformators wird nach dem Abschluss der Aluminiumbedampfung der isoliert eingebaute Wolframdraht --16-- auf eine Temperatur von zirka 1800 C erhitzt. Bei der eine Glühelektronen-Emission erfolgt. Dann wird das monomere Gas in die Anlage eingelassen und ein Druck von zirka 5. 10 - 6 bar eingestellt. Um die den Glühdraht umgebende Raumladung abzubauen und die Elektronen in Richtung der auf Masse liegenden Substrate --15-- zu beschleunigen, wird zusätzlich der Verdampferdraht --16-- über einen Schalter --S-- an die Gleichspannungsquelle --Ug-- ange- schlossen und so auf ein negatives Potential von etwa 300 V gegen Masse gelegt. Zur Stabilisierung der Entladung ist zusätzlich ein Vorwiderstand --Rv-- geeigneter Grösse zugeschaltet.
Die Grösse des Vorwiderstandes und der Gleichspannung müssen der jeweiligen Anlage angepasst werden.
Die erzeugten und beschleunigten Elektronen erfahren im Gasraum eine Vervielfachung durch ionisierende Stösse, so dass ein verstärkter Ladungsstrom die Substrate --15-- trifft und seine Energie die Vernetzung der adsorbierten Gasmoleküle ermöglicht. Die in einer Betriebsanlage erreichten Aufwachsraten lagen unter den geschilderten Bedingungen bei 2 bis 8 nm/min. Es ist selbstverständlich, dass das erfindungsgemässe Verfahren auch dahin abgewandelt werden kann, dass zur Erzeugung der Glühelektronen-Emission ein separater Draht verwendet wird oder dass freie Elektronen auf andere Weise, beispielsweise durch eine Elektronenstrahlkanone, erzeugt werden.
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Zur Erzielung der hydrophilen Oberfläche der Schutzschicht wird unmittelbar nach der Poly- merisation der hydrophoben Schutzschicht eine Nachbehandlung mit Sauerstoff durchgeführt, indem das Ventil --13-- für die Monomergas-Zuführung geschlossen und ein 0.-Ventil-17-geöffnet wird, während die zur Polymerisation verwendete Glühemissions-Elektronenstrahlung des Verdampferdrahtes --16-- weiterhin wirksam bleibt. Die Nachbehandlungszeit zur Hydrophilierung der Ober- fläche beträgt etwa 30% der zur Herstellung der Polymerschicht notwendigen Zeit bei einem 0.-Druck von etwa 1/3 des Monomergas-Druckes. Bei diesem Vorgang wird an der Oberfläche der
Polymerschicht Sauerstoff chemisch gebunden, was zur Bildung von Hydroxyl- und Carboxyl- - Gruppen führt, und die Hydrophilierung der Oberfläche bewirkt.
Neben der eingangs bereits geschilderten vorteilhaften optischen Wirkung der hydrophilen
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Wolframcarbid oder einer andern Wolframverbindung überziehen, der nach einer gewissen Be- schickungszahl des Rezipienten ein Austauschen der Drähte notwendig macht. Die Lebensdauer der Drähte --16-- ist bei einer Nachbehandlung mit Sauerstoff nur durch die mechanische Haltbar- keit begrenzt, wodurch eine Verlängerunf der Standzeit der Drähte --16-- um das Zwei- bis Drei- fache erreicht wird. Durch die 0,-Nachbehandlung wird das Wolframcarbid oxydiert, wobei der
Kohlenstoff durch seine Bindung an Sauerstoff aus dem Belag verdrängt und als Gas abgesaugt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Metallbedampfer, insbesondere aluminiumbedampfter optischer Reflektor mit einer metalli- schen Reflexionsschicht und mit einer organischen Schutzschicht, dadurch gekennzeichnet, dass auf die metallische Reflexionsschicht eine hydrohobe Schutzschicht aufgebracht ist und dass die Oberfläche der an sich hydrophoben Schutzschicht hydrophiliert ist.