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Adhesion is a key functionality for any kind of coating/substrate system. For optical applications, metallic and dielectric coatings are of major interest, in particular for crucial materials such as silver and gold on glass or metals and dielectrics on polymers. Adhesive strength is defined as the tensile force per area upon delamination. There are only two tensile testing procedures available, the single-sample pull-off test in a tensile testing machine and the multiple-sample test within a centrifuge. Both tests require bonded test stamps on top of the coating. After testing, a microscopic inspection is required in order to determine the failure pattern according to ISO 10365 such as adhesive failure (AF), delamination failure (DF), and cohesive failure (CF). There are remarkable effects of the substrate thickness and the plasto-elastic properties of the substrate on the measured adhesive strength. This fact is in general unavoidable as adhesion is a system property and testing of adhesion is a destructive stress test of the entire coating/substrate system. Various material combinations such as Al on polypropylene (PP), SiO₂ on CR39 polymer, protected layers of Au and Ag on glass have been investigated. Delamination failure (DF) could be divided into DF-R (delamination of metallic reflector) and DF-D (delamination of dielectric protection). Plasto-elastic properties and different thicknesses of the substrate yield to an uneven bending of these substrates during the test. As a result, unavoidable material-induced shear forces are produced, e.g. in dependence on substrate thickness, which is simulated by means of “inverse” the filmdoctor software usually applied to compressive stress conditions. From the first results this might give access to the adhesive strength as calculated independent of the substrate thickness.
Die quantitative Bestimmung der Haftfestigkeit von Beschichtungen ist von entscheidender Bedeutung sowohl für die Entwicklung als auch für die Qualitätssicherung. In einer Vergleichsstudie zur Haftfestigkeit von optischen und ophthalmischen Schichten wurde mit Hilfe der Zentrifugentechnologie der Einfluss verschiedener Parameter (Substratdicke, Oberflächenvorbehand-lung, Haftvermittler) auf die Haftfestigkeit optischer Schichten auf silikatischen und ophthalmischer Schichten auf polymeren Substraten untersucht.
Zur Bestimmung der Haftfestigkeit in der physikalisch korrekten Dimension Kraft pro Fläche im Stirnabzug stehen die Ein-Proben-Prüfung mit der Zugprüfmaschine und die Mehr-Proben-Prüfung mittels Zentri- fugentechnologie zur Verfügung. Die Zentrifugentechnologie wurde ausgewählt, da die Prüfung von bis zu acht Proben unter nahezu identischen Versuchsbedingungen und somit eine statistisch gesicherte Bestimmung der Haftfestigkeit möglich sind.
Es konnte nachgewiesen werden, dass die Substratdicke einen erheblichen Einfluss auf die gemessene Haftfestigkeit hat. Dies entspricht den Erwartungen, da es sich bei der Haftfestigkeit um eine System- eigenschaft des Schicht-Substrat-Systems handelt. Bei den Delaminationsbrüchen (DF) konnte zwischen Delamination des metallischen Reflektors (DF-R) und Delamination des Dielektrikums (DF-D) unter- schieden werden. Im Fall hinreichender Haftfestigkeit der Beschichtung traten auch Adhäsionsbrüche am Interface zum und Kohäsionsbrüche im Klebstoff auf. Nachfolgende Untersuchungen werden sich mit alternativen Klebstoffen und weiterentwickelten Fügestrategien befassen.