基于透明塑料或聚合物的镜面装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了由诸如聚甲基丙烯酸甲酯的合成热塑性或热固性树脂衬底制成的聚合物基镜，该镜可抗湿翘曲和抗变形。至少在树脂衬底的前表面上形成复合多层表面硬化层。该镜进一步包括复合多层反射涂层。在镜的后表面上沉积有背面保护涂层。可选择性地在聚合物基镜的前表面上施加多层耐候涂层，以增强镜的耐候性和耐久性。涂覆合成树脂衬底的各涂层的透湿性被选择为使基本相等量的湿气透过合成树脂衬底的前表面和后表面。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请本申请是2000年8月23日提交的美国临时专利申请60/227,194的继续申请。
技术介绍
专利
本专利技术总体上涉及基于塑料或聚合物的镜，具体地涉及抗翘曲的轻量耐用的合成树脂镜及其制造方法。相关技术说明镜通常具有多层结构。特别地，镜一般是通过在在玻璃衬底材料上选择性地沉积一系列化合物而形成的。这些层一般包括反射层和覆盖反射层的背面保护涂层。反射层通常由铝、铬、铑或银的薄膜形成。在工业应用中，铝因其高反射率和低成本经常代替银使用。背面保护涂层起多种作用，如保护反射层免受湿气。该功能是反射层所需要的，特别是如果反射层由铝制成，它很容易被湿气腐蚀。由于沉积反射层的衬底材料通常是可透湿的，因此为给反射层提供有效的外罩，背面保护涂层基本上不透湿是很重要的。背面涂层也对例如空中的特殊物质造成的冲击损害起屏障作用。因此，适当配置及应用背面涂层有助于提供耐用的镜。由于与玻璃镜相关的生产成本高，因此为开发使用合成树脂衬底材料的耐用、低成本塑料镜进行了大量的研究。另外，由于合成树脂的防碎性，为提高汽车的安全性优选将其用在汽车的传统玻璃镜上面。该项研究的主要中心点与动力稳定性和基本上光学透明的热塑性或热固性树脂如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)有关。努力的结果是，开发了一种在树脂衬底材料上顺序沉积铝反射材料和不透湿的背面涂层的方法。合成树脂镜存在的主要问题是由于热塑性或热固性树脂的吸湿性造成镜的翘曲或变形，使其使用寿命极为有限。与玻璃的等同物不同，由作为衬底材料的热塑性或热固性树脂制成的镜逐渐从周围环境中吸收水分。随时间推移，如此吸收的水分腐蚀反射层。另外，与其它气候条件变化相关联的吸水引起热塑性或热固性树脂的膨胀和收缩。与这些问题相联的是背面涂层通常不受湿气或其它气候条件的影响这样一个事实。因此背面涂层起防止热塑性或热固性树脂衬底的平稳线性膨胀和收缩。此外，在合成树脂衬底的两侧涂装的各种涂层的透湿性经常导致合成树脂衬底的相反面吸收的湿量不同，由此导致衬底两侧的膨胀和收缩不均匀。这些条件互相作用，使塑料镜的反射层产生的图像发生变形，以及相关的光学清晰度丧失。随着镜的老化，这种劣化只会变得更为严重。为降低合成树脂对吸湿作用的敏感性，提出了在沉积反射层之前在热塑性或热固性树脂衬底上施用硬化材料。有机硅聚合物是目前优选的硬化材料。这些聚合物之所以优选是因为当它们充分固化时，具有免受冲击损害的保护的能力及其高光学清晰度。尽管对此来说有机硅聚合物是最佳有效材料，但这些聚合物并不是完全地不透水。因此，尽管部分有效，但这些聚合物不能解决在镜面装置方面使用热塑性或热固性树脂衬底材料有关的所有问题。存在对于不具有前述缺点和限制的镜面反射装置的需要。特别是存在对于使用基本上不受周围环境条件影响的热塑性或热固性树脂衬底制成的镜面装置的需要。专利技术概述本专利技术提供一种耐由于气候和水动力条件的力学变形的聚合物基镜，消除了现有技术的前述不足和缺点。聚合物基镜包括由热塑性或热固性合成树脂，如聚甲基丙烯酸甲酯等制成的衬底或透明元件。树脂衬底具有前表面和后表面。在树脂衬底的所有暴露表面上通常施加有粘结层(tie-bond layer)。沉积粘结层后，至少在树脂衬底的前表面上涂布表面硬化层。该层可以由多种材料的一层或多层组成，这些材料形成基本上不透水的表面硬化层。已经发现由下面各层形成的表面硬化层为合成树脂衬底前表面提供了所需的透湿性水平500-1200埃SiO，优选750埃；300-1200埃SiO2，优选550埃；及600-1400埃Zv(iPv)2，优选725埃。也可在合成树脂衬底的后表面施加表面硬化层，此时后表面硬化层优选含有300-1200埃SiO2，优选550埃；及600-1400埃Zv(iPv)2，优选725埃。实质性耐水组合物的反射层沉积在树脂元件的后侧。该反射层含有顺序沉积在经处理的树脂衬底的后表面上的一系列材料。由下面各层形成的反射层具有本专利技术聚合物基镜所需的反射率、透湿性和耐久性500-1200埃SiO，优选750埃；700-1500埃铝，优选1200埃；500-1200埃SiO，优选750埃；600-1400埃Zv(iPv)2，优选725埃；及300-1200埃SiO2，优选550埃。本专利技术的反射层优选通过真空沉积技术在合成树脂衬底上形成。然后在反射层上沉积背面保护涂层，用以包封反射膜层的外表面。当在树脂衬底的后表面上也施加有表面硬化层时，背面涂层也可包住表面硬化层以及反射层。可以选择性地在聚合物基镜的前表面上施加多层耐天候老化性涂层，以提高镜的耐候性和耐久性。总得来说，本专利技术的聚合物基镜具有多层结构，包括顺序沉积的有机和无机材料层。与传统的涂铝、涂铬和涂铑的镜相比，本专利技术的聚合物基镜具有优良的耐湿性。本专利技术还提供了易于制造且制造成本低的镜。附图简要说明被认为有新颖性的本专利技术特征在附带的权利要求书中详细阐明。通过参照下面的说明连同附图，可以最好地理解本专利技术的组织和实施方式与进一步的优点，附图中的参考数字在所有附图中代表同样的部分，其中附图说明图1是本专利技术聚合物基镜的优选实施方式的横截面图；图2是本专利技术的聚合物基镜的另一优选实施方式的横截面图；图3是本专利技术的聚合物基镜的又一优选实施方式的横截面图；图4是用图表示根据本专利技术制成的具有第一涂层的六个镜的反射率试验结果；图5是用图表示根据本专利技术制成的具有第二涂层的六个镜的反射率试验结果；图6是用图表示根据本专利技术制成的具有第三涂层的六个镜的反射率试验结果；图7是本专利技术的聚合物基镜的另一个优选实施方式的横截面图。优选实施方案详述下面的说明用于使本领域的普通技术人员实施及使用本专利技术，并阐明了由实施专利技术的本专利技术者预期的最佳方式。但是对本领域的普通技术人员来说各种变化仍是显而易见的，因为本文已经特别定义了本专利技术提供聚合物基镜的基本原则。本专利技术的目的是提供了具有多种形状的聚合物基镜。例如，如对几幅附图所讨论的，本专利技术的聚合物基镜可以具有楔形、曲面形、环面形、平面形或其他形状。所述聚合物基镜可以用作汽车的内后视镜和外后视镜。但是，可以理解本专利技术的聚合物基镜也可以用于其他镜应用。本专利技术的聚合物基镜在质量和外观上可与玻璃镜匹敌，但是由于量轻和耐用设计而较玻璃优越。设计本专利技术的聚合物基镜以使其不显著地吸湿。因此，本专利技术的聚合物基镜不具有明显的翘曲或其他机械变形。在多变的气候条件下，本专利技术的聚合物基镜保持动态稳定。本专利技术的镜也很耐用。下述的表面硬化层使对来自例如空中物体的机械损伤具有显著地抵抗力。因此，本专利技术的镜具有卓越的稳定性，从而符合与例如内部或外部安装的后视镜有关的汽车工业试验标准。参照图1，图示了为车辆的内部后视镜设计的聚合物基镜10优选实施方案的横截面图。透明镜体14通常由光学透明度高的合成树脂衬底如热塑性或热固性树脂制成。优选的合成树脂是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂。通过注射成型法或压力成型法，可以很容易地成型合成树脂衬底14。PMMA由甲基丙烯酸甲酯聚合而成，实际上在聚合反应时用于形成树脂衬底14的所有的甲基丙烯酸甲酯都发生反应，形成PMMA。某些未反应的单体确实残留在树脂衬底14的前表面12和后表面16上，以及树脂衬底14的核心部分。树脂衬底14内部的这些单体通常使成型工艺后最靠近本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物基镜，包括：透明合成树脂衬底，具有前表面和后表面；多层耐磨涂层，在邻接所述合成树脂衬底的所述前表面形成，其中至少一层所述多层耐磨涂层包含氧化锆；多层反射涂层，邻接所述合成树脂衬底的后表面和所述耐磨涂层之一而 形成，其中至少一层所述多层反射涂层包含氧化锆；和背面保护涂层，在所述反射涂层的外表面上形成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴维A理查德，
申请(专利权)人：VTEC技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]