Kunststoffe 26.10.2001, 17:31 Uhr

Entspiegelte Kunststoffbrillengläser hart wie Stahl

Kratzfeste Kunststoffgläser, die man mit Stahlwolle putzen kann, präsentieren die Forscher vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, Jena, auf der 15. Internationalen Kunststoffmesse „K 2001“ in Düsseldorf. Die Messebesucher können die plasmabeschichteten Exponate vom 25. Oktober bis 1. November in Halle 3 auf dem Stand E/91 sehen.

An den neuen mit „AR-hard“ vergüteten Oberflächen darf getrost gekratzt werden, denn die Kunststoffgläser „sind ungewöhnlich hart, lichtdurchlässig und temperaturbeständig“, wie Dr. Ulrike Schulz erklärt . „Zudem“, so die Leiterin der Arbeitsgruppe Niedertemperaturbeschichtungen am Jenaer Fraunhofer-Institut, „ist das Beschichtungsverfahren rationell.“ Brauchte man bisher zum Härten und Entspiegeln von Kunststofflinsen meist zwei Arbeitsgänge, kommen die Forscher jetzt mit einem aus.

Bei der neuen Beschichtungsmethode werden die dünnen Entspiegelungsschichten schon während der Herstellung in der Plasmaionenkammer in die Hartschichten integriert. Dabei verdampft ein Elektronenstrahl in der Beschichtungskammer die unterschiedlichen Materialien. Auf dem Substrat können sich dann so wechselweise dicke Glas- oder Polymerschichten und dünne Titanoxid- oder Tantalpentoxidschichten ablagern.

Auf diese Weise entstehen reflexfreie Beschichtungen. Der Trick: Die dünnen Schichten haben einen höheren Brechungsindex als die dicken. Dadurch wird ein Lichtstrahl, der durch das beschichtete Glas fällt, an den Grenzflächen immer wieder gebrochen. Ist der Abstand richtig gewählt, löschen sich die reflektierten Lichtstrahlen durch Interferenz gegenseitig aus. Insgesamt dringt mehr Licht durch die so beschichteten Linsen als durch die meisten herkömmlich gefertigten: Ohne reflexmindernde Schichten beträgt die Lichttransmission 92 %, mit „AR-hard“ lässt sie sich auf bis zu 99 % steigern. „Die Entspiegelung ist dabei unabhängig von der Dicke der Beschichtung“, ergänzt Schulz. „Eine 800-nm-dünne, siebenlagige Beschichtung reiche bereits aus. Wenn man, wie bei Brillen, robuste, 3 µm dicke Beschichtungen brauche, könnten mehr als zwei Dutzend Lagen übereinander gestapelt werden.“

Zum Aufbringen der Schichten verwenden die Fraunhofer-Forscher eine Plasma-Beschichtungsanlage von Leibold Optics. „Wir arbeiten gern mit industrietauglichen Beschichtungsanlagen, so können wir unsere Ergebnisse direkt in die Praxis übertragen“, erklärt die Arbeitsgruppenleiterin.

Das neue Verfahren hat sie bereits an unterschiedlichen Oberflächen getestet. Ergebnis: Grundsätzlich lassen sich alle Kunststoffgläser mit dem integrierten Antireflexions- und Härtungsverfahren „AR-hard“ beschichten. Klimakammer-Untersuchungen zeigen allerdings, dass es bei der Temperaturbeständigkeit Unterschiede gibt. Am besten schnitten Cycloolefin-Copolymere ab, die unter den Handelsnamen „Zeonex“ oder „Topas“ vertrieben werden: Hier verbindet sich die Beschichtung so gut mit dem Untergrund, dass die Gläser Temperaturschwankungen von –35 oC bis +100 oC standhalten.

Für die verarbeitende Industrie ergibt sich eine Fülle von Anwendungsmöglichkeiten. So sind die kratzfesten und harten Beschichtungen nicht nur für die Hersteller von Brillengläsern interessant, sondern auch für Produzenten von Displays, die im Automobilbau eingesetzt werden. Die Härtung und Entspiegelung eignet sich ferner für Kamera-, Endoskop- oder Mikroskoplinsen. JE/Si

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