СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УПРОЧНЯЮЩЕГО ТЕПЛООТРАЖАЮЩЕГО ПРОСВЕТЛЯЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ПРОЗРАЧНЫХ ПЛАСТИКОВЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2015 года по МПК C23C14/08 C23C14/20 C23C14/35 

Описание патента на изобретение RU2541227C1

Изобретение относится к вакуумной технологии, а именно к технологии изготовления многослойных функциональных покрытий для органических подложек, в том числе упрочняющих теплоотражающих просветляющих покрытий для прозрачных пластиковых изделий, например для экранов средств индивидуальной защиты, методом магнетронного распыления. Прозрачные пластиковые изделия под действием внешней среды теряют свою прозрачность, срок службы изделий из прозрачных пластиков можно увеличить нанесением упрочняющих покрытий.

Известен способ нанесения неотражающего нейтрального оптического фильтра электронно-лучевым способом в высоком вакууме, заключающийся в том, что на подложку, представляющую собой стеклянный экран, на одну из сторон наносят слой из титана толщиной h=50 Å и диэлектрический слой поверх него из оксида алюминия с показателем преломления n=1,62 и оптической толщиной, равной четверти длины волны 0,45 мкм, на другую сторону которой наносят слой титана толщиной h=30 Å. (П.П. Яковлев. Антибликовые покрытия для защитных экранов дисплеев. Оптический журнал, 1998, т.65, 3, с.83-84).

Недостатками известного способа получения неотражающего нейтрального оптического фильтра являются:

- низкая 3-я группа механической прочности на истирание по ОСТ 3-1901-95 для прозрачных пластиковых изделий (выдерживает не более 1000 оборотов на СМ-55);

- низкое интегральное пропускание фильтра (среднее отражение в видимой области спектра (450-650 нм) около 30%);

- необходимость нанесения оптических слоев на две поверхности (лицевую и тыльную), что удлиняет технологический процесс изготовления неотражающего нейтрального оптического фильтра.

Известно техническое решение по патенту РФ №2186414 «Способ получения неотражающего нейтрального оптического фильтра», включающий нанесение на прозрачную в спектральном диапазоне 0,4-0,7 мкм подложку частично пропускающего свет слоя титана толщиной 0,028-0,03 мкм и антиотражающего свет слоя. В качестве антиотражающего свет слоя наносят оксид титана TiOx при 1<x<2, где x степень окисления оксида титана, с показателем поглощения, равным 0,17-0,2, и геометрической толщиной 0,04-0,045 мкм путем распыления оксида титана TiO2. Покрытия наносят в разрядной камере высокочастотного индукционного разряда с помощью струйного высокочастотного индукционного плазмотрона в динамическом вакууме при давлении 0,1-100 Па.

Недостатками известного способа получения неотражающего нейтрального оптического фильтра являются,

- низкая 3-я группа механической прочности на истирание по ОСТ 3-1901-95 для прозрачных пластиковых изделий (выдерживает не более 1000 оборотов на СМ-55);

- невысокий коэффициент пропускания в видимой области спектра (450-650 нм) - около 10%;

- невысокий коэффициент отражения в инфракрасной области - около 30%.

Наиболее близким по назначению и совокупности совпадающих признаков с заявленным техническим решением является способ получения упрочняющего теплоотражающего просветляющего покрытия на прозрачные пластиковые изделия, который заключается в нанесении подслоя диоксида кремния SiO2 химическим способом или электронно-лучевым испарением на подложку, затем нанесение проводящего слоя оксида олова SnO2 химическим способом, затем нанесение просветляющего слоя SiO2 электронно-лучевым испарением (Бубис И.Я. Справочник технолога оптика: Справочник / И.Я. Бубис, В.А. Вейденбах, И.И. Духопел и др.; под общ. ред. С.М. Кузнецова и М.А. Окатова. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. - 414 с.; стр 328). Указанное покрытие обеспечивает коэффициент пропускания в видимой области спектра (450-650 нм) до 94%.

Недостатком данного способа получения упрочняющего теплоотражающего просветляющего покрытия является низкая 3-я группа механической прочности на истирание по ОСТ 3-1901-95 для прозрачных пластиковых изделий (выдерживает не более 1000 оборотов на СМ-55).

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения упрочняющего теплоотражающего просветляющего покрытия, повышающего механическую прочность на истирание до наивысшей 0-й группы механической прочности на истирание по ОСТ 3-1901-95 для прозрачных пластиковых изделий (выдерживает более 3000 оборотов на СМ-55).

Заявленное техническое решение поясняется следующими материалами.

На фиг.1 схематически представлено упрочняющее теплоотражающее просветляющее покрытие на пластиковом изделии, полученное заявляемым способом: 1 - подложка (прозрачный пластик); 2 - упрочняющий адгезионный слой оксида кремния SiOx (1,5≤x<2,0); 3 - теплоотражающий слой оксида олова SnO2; 4 - просветляющий слой диоксида кремния SiO2.

На фиг.2 представлен спектр пропускания упрочняющего теплоотражающего просветляющего покрытия, полученного заявляемым способом, в видимой области спектра.

Решение технической задачи заключается в том, что на упрочняемую поверхность прозрачного пластикового изделия магнетронным распылением в среде аргона и кислорода наносятся упрочняющий адгезионный слой оксида кремния SiOx, при 1,5≤x<2,0, где x - степень окисления оксида кремния, проводящего слоя оксида олова SnO2 и просветляющего слоя диоксида кремния SiO2.

Изготовление покрытия осуществляют в вакуумной камере. Формирование на прозрачном пластиковом изделии упрочняющего адгезионного слоя оксида кремния, теплоотражающего слоя оксида олова и просветляющего слоя диоксида кремния осуществляют магнетронным распылением в среде аргона и кислорода. Перед помещением прозрачного пластикового изделия в вакуумную камеру его предварительно обезжиривают.

В вакуумную камеру при остаточном давлении 2,6·10-3 Па осуществляют напуск аргона до давления 0,2-0,3 Па, затем прозрачное пластиковое изделие закрывают заслонкой и зажигают разряд на магнетроне с мишенью из кремния для удаления оксидной пленки с поверхности мишени в течение 5 минут горения разряда, после чего добавляют кислород. Далее заслонку убирают и напыляют на прозрачное пластиковое изделие упрочняющий адгезионный слой оксида кремния SiOx оптической толщиной (2,7-3,3)∗λ0/4, где λ0=550 нм. При меньшей толщине упрочняющего адгезионного слоя оксида кремния резко уменьшаются прочностные характеристики покрытия, при большей толщине ухудшаются оптические свойства. По окончании формирования на прозрачном пластиковом изделии упрочняющего адгезионного подслоя оксида кремния зажигают разряд на магнетроне с мишенью из олова и на поверхности упрочняющего адгезионного подслоя оксида кремния формируют теплоотражающий слой оксида олова SnO2 оптической толщиной (3,6-4,4)∗λ0/4. При меньшей толщине слоя оксида олова резко уменьшается коэффициент отражения в инфракрасной области, при большей толщине ухудшаются оптические свойства. По окончании формирования теплоотражающего слоя оксида олова зажигают разряд на магнетроне с мишенью из кремния и на поверхности теплоотражающего оксида олова слоя формируют просветляющий слой диоксида кремния SiO2 оптической толщиной (0,9-1,1)∗λ0/4. При толщинах, отличных от диапазона, ухудшаются оптические свойства покрытия.

Решение технической задачи позволяет увеличить механическую прочность на истирание - покрытие обладает наивысшей 0-й группой механической прочности на истирание по ОСТ 3-1901-95 для прозрачных пластиковых изделий (выдерживает более 3000 оборотов на СМ-55).

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного исполнения.

Пример 1. Способ получения упрочняющего теплоотражающего просветляющего покрытия для прозрачных пластиковых изделий, нанесенного магнетронным распылением в среде аргона и кислорода, с нанесенным упрочняющим адгезионным слоем из оксида кремния SiOx, степенью окисления x=1,8, оптической толщиной 3∗λ0/4, теплоотражающим слоем оксида олова SnO2, оптической толщиной 4∗λ0/4, просветляющим слоем диоксида кремния SiO2, оптической толщиной λ0/4.

Покрытие, выполненное заявленным способом, обладает наивысшей 0-й группой механической прочности на истирание по ОСТ 3-1901-95 для прозрачных пластиковых изделий (выдерживает более 3000 оборотов на СМ-55), интегральным коэффициентом пропускания в видимой области спектра (450-650 нм) более 94% (фиг.2) и коэффициентом отражения в видимой области спектра (450-650 нм) менее 2%, коэффициентом отражения в инфракрасной области спектра более 80%.

Пример 2. Способ получения упрочняющего теплоотражающего просветляющего покрытия для прозрачных пластиковых изделий, нанесенного магнетронным распылением в среде аргона и кислорода, с нанесенным упрочняющим адгезионным слоем из оксида кремния SiOx, степенью окисления x=1,6, оптической толщиной 3∗λ0/4, теплоотражающим слоем оксида олова SnO2, оптической толщиной 3.6∗λ0/4, просветляющим слоем диоксида кремния SiO2, оптической толщиной 0,9∗λ0/4.

Покрытие, выполненное заявленным способом, обладает наивысшей 0-й группой механической прочности на истирание по ОСТ 3-1901-95 для прозрачных пластиковых изделий (выдерживает более 3000 оборотов на СМ-55), интегральным коэффициентом пропускания в видимой области спектра (450-650 нм) более 93% и коэффициентом отражения в видимой области спектра (450-650 нм) менее 3%, коэффициентом отражения в инфракрасной области спектра более 70%.

Пример 3. Способ получения упрочняющего теплоотражающего просветляющего покрытия для прозрачных пластиковых изделий, нанесенного магнетронным распылением в среде аргона и кислорода, с нанесенным упрочняющим адгезионным слоем из оксида кремния SiOx, степенью окисления x=1,9, оптической толщиной 3∗λ0/4, теплоотражающим слоем оксида олова SnO2, оптической толщиной 4,4∗λ0/4, просветляющим слоем диоксида кремния SiO2, оптической толщиной. 1,1∗λ0/4.

Покрытие, выполненное заявленным способом обладает наивысшей 0-й группой механической прочности на истирание по ОСТ 3-1901-95 для прозрачных пластиковых изделий (выдерживает более 3000 оборотов на СМ-55), интегральным коэффициентом пропускания в видимой области спектра (450-650 нм) более 93% и коэффициентом отражения в видимой области спектра (450-650 нм) менее 3%, коэффициентом отражения в инфракрасной области спектра более 70%.

Таким образом, заявленное техническое решение является оптимальным для использования в средствах индивидуальной защиты работников химической промышленности и сотрудников спасательных служб, устраняющих последствия техногенных катастроф и аварий на химических предприятиях, за счет того, что обладает наивысшей 0-й группой механической прочности на истирание по ОСТ 3-1901-95 для прозрачных пластиковых изделий (выдерживает более 3000 оборотов на СМ-55), интегральным коэффициентом пропускания в видимой области спектра более 93% и коэффициентом отражения в видимой области спектра менее 3%, коэффициентом отражения в инфракрасной области спектра более 70%, то есть позволяет обеспечить реализацию заявленных целей. Упрочняющий слой повышает срок службы всего средства индивидуальной защиты, т.к. без упрочняющего слоя прозрачный пластиковый экран быстро теряет свои функциональные свойства - прозрачность. При этом теплоотражающий слой позволяет кратковременно находиться около источников высокой температуры без последствий для человека, а просветляющий слой обеспечивает хорошую видимость.

Похожие патенты RU2541227C1

название год авторы номер документа
УПРОЧНЯЮЩЕЕ ТЕПЛООТРАЖАЮЩЕЕ ПРОСВЕТЛЯЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ 2013
  • Галяутдинов Рафаэль Тагирович
  • Кашапов Наиль Фаикович
RU2530495C1
ОПТИЧЕСКОЕ ИЗДЕЛИЕ, СОДЕРЖАЩЕЕ ПРОСВЕТЛЯЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ В ВИДИМОЙ ОБЛАСТИ, ДЛЯ УСЛОВИЙ НИЗКОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ 2015
  • Хёфенер Конрад
  • Стайн Торстен
RU2684919C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НИТРИДНОГО СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕГО ДИОДА 2019
  • Марков Лев Константинович
  • Павлюченко Алексей Сергеевич
  • Смирнова Ирина Павловна
RU2721166C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕПЛООТРАЖАЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ НА СТЕКЛЕ 1999
  • Сергеев В.П.
  • Яновский В.П.
RU2165998C2
СТЕКЛОИЗДЕЛИЕ С ПОКРЫТИЕМ ИЗ ОКСИДА ЦИНКА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2007
  • Варанаси Срикант
  • Стриклер Дейвид А.
RU2447032C2
НИЗКОЭМИССИОННОЕ ПОКРЫТИЕ 2006
  • Галяутдинов Артур Рафаэлевич
  • Галяутдинов Рафаэль Тагирович
  • Кашапов Наиль Фаикович
RU2339591C2
ПРОСВЕТЛЕННЫЕ ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННЫЕ ИЗДЕЛИЯ ДЛЯ ЗАСТЕКЛЕНИЯ 2006
  • Варанаси Срикант
  • Стриклер Дейвид А.
RU2406703C2
ЛИСТ ИЗ ПРОЗРАЧНОГО СТЕКЛА С ПОКРЫТИЕМ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ, СТЕКЛЯННАЯ ПАНЕЛЬ 1999
  • Терне Робер
  • Тиксон Эрик
RU2233812C2
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ 2009
  • Березин Николай Михайлович
  • Богатов Валерий Афанасьевич
  • Крынин Александр Геннадьевич
  • Хохлов Юрий Александрович
RU2420607C1
ПАНЕЛЬ ОСТЕКЛЕНИЯ 2005
  • Роквини Филипп
  • Депо Жан-Мишель
RU2410340C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 541 227 C1

Реферат патента 2015 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УПРОЧНЯЮЩЕГО ТЕПЛООТРАЖАЮЩЕГО ПРОСВЕТЛЯЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ПРОЗРАЧНЫХ ПЛАСТИКОВЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к вакуумной технологии, а именно к технологии изготовления многослойных функциональных покрытий для органических подложек, в том числе упрочняющих теплоотражающих просветляющих покрытий для прозрачных пластиковых изделий, например для экранов средств индивидуальной защиты, методом магнетронного распыления. Способ получения упрочняющего теплоотражающего просветляющего покрытия для прозрачного пластикового изделия включает формирование подслоя, нанесение теплоотражающего слоя оксида олова SnO2 и нанесение просветляющего слоя диоксида кремния SiO2. Упомянутые слои наносят магнетронным распылением в среде аргона и кислорода. В качестве подслоя наносят упрочняющий адгезионный слой оксида кремния SiOx, при 1,5≤x<2,0, толщной (2,7-3,3)·λ0/4, где λ0=550нм, теплоотражающий слой оксида олова SnO2 наносят толщиной(3,6-4,4)·λ0/4 и просветляющий слой диоксида кремния SiO2 - толщиной (0,9-1,1)·λ0/4. Обеспечивается повышение механической прочности на истирание упрочняющего теплоотражающего просветляющего покрытия. 2 ил., 3пр.

Формула изобретения RU 2 541 227 C1

Способ получения упрочняющего теплоотражающего просветляющего покрытия для прозрачного пластикового изделия, включающий формирование подслоя, нанесение теплоотражающего слоя оксида олова SnO2 и нанесение просветляющего слоя диоксида кремния SiO2, отличающийся тем, что упомянутые слои наносят магнетронным распылением в среде аргона и кислорода, при этом в качестве подслоя наносят упрочняющий адгезионный слой оксида кремния SiOx, при 1,5≤x<2,0, толщной (2,7-3,3)·λ0/4, где λ0=550нм, теплоотражающий слой оксида олова SnO2 наносят толщиной(3,6-4,4)∙λ0/4 и просветляющий слой диоксида кремния SiO2 - толщиной (0,9-1,1)·λ0/4.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2541227C1

Кузнецов С.М
и др
Справочник технолога-оптика, Ленинград, Машиностроение, Ленинградское отделение, 1983, с.328, с.321, с.257, с.67, абзацы 2-1 снизу
Устройство для измерения расхода газов и жидкостей 1948
  • Низэ Б.Э.
SU79556A1
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ 2009
  • Березин Николай Михайлович
  • Богатов Валерий Афанасьевич
  • Крынин Александр Геннадьевич
  • Хохлов Юрий Александрович
RU2420607C1
ПАНЕЛЬ ОСТЕКЛЕНИЯ 2005
  • Роквини Филипп
  • Депо Жан-Мишель
RU2410340C2
US 6284382 B1, 04.09.2001
EP 854202 B1, 02.04.2003

RU 2 541 227 C1

Авторы

Галяутдинов Рафаэль Тагирович

Кашапов Наиль Фаикович

Лучкин Александр Григорьевич

Даты

2015-02-10Публикация

2013-07-18Подача