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menhang, dass eine poröse SiO 2 -Schicht bei nachfolgender Plasmabehandlung (also
einer UV-Bestrahlung unter Vakuumbedingungen) kein Haftungsversagen entwickelt
und damit als Schutz für die Grenzfläche während des weiteren Aufdampfprozesses
optischer Systeme auf PC ausreicht.
Für die haftfeste Anbindung der Beschichtungssysteme ist es demnach wichtig, die Diffusion
in der Grenzfläche zu ermöglichen und die Polymeroberfläche bereits im Prozess
vor dem Einfluss der energiereichen Plasmaionen zu schützen. Dies ist unabhängig von
einem innerhalb der Additivausrüstung des Polycarbonats vorhandenen UV-Stabilisator,
dessen An- oder Abwesenheit innerhalb dieser Arbeit keinerlei Auswirkungen auf die
Schichthaftung zeigte.
Die Untersuchungen zur Haftfestigkeit der Schichtsubstanzen auf Polycarbonat führen
zu der Schlussfolgerung, dass sich bei der Anbindung des Schichtmaterials an die Polycarbonatoberfläche
durch das Plasma-IAD-Verfahren vorrangig kovalente Bindungen
bilden. Zum einen sind die zur Enthaftung der schlecht haftenden Schichten benötigten
Abreißkräfte relativ hoch. Zum anderen befindet sich die Trennstelle dieses Schicht-
Substrat-Verbundes nicht zwischen Schicht und Substrat, sondern am Übergang zwischen
geschädigtem und unbeschädigtem Polycarbonat. Die Abreißkraft überwindet
demnach erst die herabgesetzte Bindung innerhalb der Polycarbonatmatrix nach deren
oberflächennaher Schädigung durch Kettenbruch-Prozesse. Dies sollte ein deutliches
Indiz dafür sein, dass sich zwischen Schicht und Substrat stärkere chemische Bindungen
befinden, die in ihrer Größenordnung folgerichtig denen einer intakten kovalenten Anbindung
entsprechen.
Zur Anbindung der Schichtsubstanzen kommen gemäß der Literatur sowohl direkte
Bindungen mit dem Polycarbonat in Frage als auch eine indirekte Anbindung über
adsorbierte Gase [48]. Das bedeutet am Beispiel der in dieser Arbeit untersuchten
Schichtsubstanzen SiO 2 und TiO 2 ein mögliches Vorhandensein folgender Bindungstypen:
Si – C bzw. Ti – C, Si – O – C bzw. Ti – O – C, von denen jedoch die zweite
aufgrund der hohen Reaktivität des Sauerstoffs und seiner reichlichen Verfügbarkeit im
Beschichtungsprozess wesentlich wahrscheinlicher ist.
Außerdem ermöglichen die Carboxylgruppen des Polycarbonats an dessen Oberfläche
die Ausbildung heteropolarer Bindungen mit Metallionen [70]. Auch eine Säure-Basen-
Interaktion zwischen der sauer wirkenden Carboxylgruppe und dem Beschichtungsmaterial
kommt für Polycarbonatoberflächen nach einer Argon-Plasmabehandlung in
Frage [53]. Des Weiteren besteht im speziellen Fall des SiO 2 die Möglichkeit, dass auch
Bindungen vom Typ Si-O-H vorhanden sind, da man ihnen haftungsvermittelnde
Wirkung zuschreibt und im Polycarbonat auf jeden Fall genügend chemisorbierte OH-
Gruppen vorhanden sind, die zur Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen zur Verfügung
stehen.
Der UV-Schutz von Polycarbonat beinhaltet sowohl den Schutz vor Vergilbung des
Werkstoffes als auch den Schutz vor UV-bedingtem Haftversagen an vor der Exposition
sehr gut haftenden Schichten. Der UV-bedingte Haftungsverlust der Schichten wird
durch andere Strahlungswellenlängen ausgelöst als die Vergilbung des Polycarbonatsubstrates.
Offenbar sind alle Wellenlängen unterhalb von 400 nm an Luft und
wahrscheinlich im Zusammenhang mit der Luftfeuchtigkeit grundsätzlich in der Lage,
ein nachträgliches Haftversagen der Schichten auszulösen. Aufgrund ihrer spektralen
Absorption ist keine der untersuchten hochbrechenden Schichtsubstanzen in der Lage,
allein die Schutzwirkung gegen die UV-induzierte Haftungsschädigung der Schichten
auf Polycarbonat zu gewährleisten.
Deshalb wird als Alternative im Bereich der optischen Beschichtungen die Anwendung
eines Bandpass-Designs vorgeschlagen, welches durch eine Erhöhung der Reflexion im
kurzwelligen Bereich eine mangelnde Absorption ausgleicht.