ジム・デクー、Tru Vue社 R&Dマネージャー著
マグネトロンスパッタリングによってコーティングされた帯電防止アクリル板は、壊れやすい美術品を保護し、美しく展示します。 従来の多くの額装用製品が発生させる静電気は、木炭画、パステル画、繊細な表面を持つ作品、軽量の紙やテキスタイルなどの、脆い性質を持つ素材（フリアブル・メディア）にダメージを与えるのに十分な強さを持っています。 脆い素材は固着剤が最小限しか含まれていないため、適切な保護がないと、支持体から剥離したり、粉末状に崩れたりする恐れがあります。パステル画の微細な顔料のような小さく軽い粒子は、特に静電気の影響を受けやすい傾向にあります。
なぜ効果があるのか
Tru Vueの高性能な帯電防止額装用ガラス・アクリルを使用すると、電荷が即座に消散するだけでなく、その状態が持続します。 これらの帯電防止特性は製品自体に備わっている永続的なものです。クリーニングによって拭き取られることはなく、再度塗布する必要もありません。実際、この素材は埃や糸屑を寄せ付けないため、清掃の頻度を減らすことができます。
Tru Vueの帯電防止マグネトロンスパッタリング・コーティングは、原子レベルでアクリル板の基材と結合しています。 コーティング工程で使用されるガスを制御するため、真空状態で塗布されます。この帯電防止性能はTru Vueのスパッタリング工程における恒久的な特徴であり、基材の寿命が続く限り持続します。
生産工程
スパッタリング工程の最初のステップは、大気（空気）ガスを除去することです。全工程を通じて、真空ターボポンプによりチャンバー内から継続的に空気が排出されます。これは「ポンプダウン」と呼ばれ、これによりTru Vueはチャンバー内に存在するガスの種類と量を精密に管理することができます。
酸化スズ
Tru Vueは10年以上にわたり、反射防止スパッタリング・コーティングの成分として酸化スズを使用してきました。 酸化スズは透明導電膜業界（タッチパネルなど）では標準的ですが、低屈折率の反射防止コーティングには広く使われていません。 Tru Vueは酸化スズの帯電防止特性と、それが保存額装において有益であることに着目しました。 現在では、Tru Vueのすべての反射防止コーティングに使用されています。堆積される酸化スズ層の厚さは製品によって異なり、一部の製品に帯電防止機能を持たせています。
スパッタリング
Tru Vueのスパッタリング設備は、全長がアメリカンフットボールのコートを上回る規模です。素材の投入から検査まで、工程は完全に自動化されています。スパッタリング中、シリコン原子が長い金属管の表面に集まります。この原子の集合体は「ターゲット」と呼ばれ、数百万から数十億原子の厚さになります。このターゲットがアクリル板に堆積する材料となります。
管の内部には強力なマグネットバーが配置されています。ターゲットは冷却水で洗浄され、回転を始めます。磁石がターゲットを通過する磁場を作り出します。ターゲットに高電圧が印加されると、アルゴンガスがイオン化され、磁場に沿ってプラズマが形成されます。プラズマ内では、自由電子がアルゴン原子に衝突します。原子は正に帯電したイオンとなり、二次電子が生成されます。これらのイオンは、負に帯電したターゲット表面に向かって絶えず加速されます。
アルゴンイオンがターゲット表面に衝突し、運動エネルギーを転移させます。これにより、ターゲット材料の原子が弾き出されます。この原子の放出をスパッタリングと呼びます。放出された原子は、さまざまな角度でアクリル板の基材に向かって飛んでいきます。 そこで原子が凝縮し、アクリル板上に薄い層を形成します。
（スパッタリング工程のアニメーション動画を見る）
均一なコーティング
蒸着中に基材をスパッタリングチャンバー内で一定の速度で移動させることにより、アクリル板はターゲット材料で均一にコーティングされます。 アクリル板に加えられたこれらの層を総称して「コーティング・スタック」と呼びます。例えば、Optium Museum Acrylic®のコーティング・スタックは以下の通りです。
この配合は、Tru Vueの顧客に数十年にわたる確かな実績を提供してきました。酸化スズの混合物は非常に安定した素材を実現します。
性能の証明
酸化スズを使用することで、薄膜コーティング内で電子が移動できる「酸素欠陥」が生まれます。表面抵抗率は電子の移動度を測定し、静電気消散は電荷が中和されるまでの時間を測定します。 Tru VueのOptium Museum Acrylic®の帯電防止機能は、通常のアクリル板の2,000倍以上の速さで静電気を消散させるため、脆い素材にも安全で、清掃の手間を最小限に抑えられます。
この性能を評価するために、XNUMX種類のテストが行われます：静電気減衰時間と、静電気放電（ESD）表面抵抗です。
- 連邦テスト法標準No. 101C、テスト方法番号4046に基づく静電気減衰では、5000ボルトに帯電した物体が500秒以内に2.0ボルトまで電圧を下げることが規定されています。 Optium Museum Acrylic®が静電気を消散させるのにかかる時間は0.01秒で、実質的に瞬時です。
- ANSI/ESD S11.11に基づく表面抵抗は、材料表面の357点間の抵抗を測定し、オーム（Ω）で表されます。 ASTM DXNUMXによれば、抵抗率はオーム／スクエア（Ω/sq）で表されます。表面抵抗率が高いほど、材料の導電性は低くなります。したがって、値が低いほど優れた性能を示します。
湿度の影響
認定試験機関は、相対湿度12%（乾燥）から70%（湿潤）までの異なる湿度レベルで額装用素材の性能を検証します。水分量が増えると湿った粒子が電荷の蓄積を打ち消すため、表面抵抗率が低下するからです。湿度が低く乾燥した条件下では、静電気が蓄積しやすくなります。適切な選択をするためには、静電気減衰と表面抵抗の両方の試験報告書における相対湿度を注意深く確認する必要があります。例えば、ある反射防止合わせガラスは、1.0E+13 Ω/sqの導電レベルを持ち、十分な表面抵抗率を示していても、相対湿度12%では静電気減衰に11秒かかることがあり、これは損傷が発生するのに十分な時間です。 Tru VueのOptium Museum Acrylic®は、相対湿度0.01%、12%、50%の試験において、一貫して70秒の静電気減衰を維持しています。
長期使用への設計
Tru VueのOptium額装用製品は、反射防止、帯電防止、13% UVカット、および光透過率の耐久性についても試験されています。 試験の結果、長期間にわたって大幅な劣化は見られませんでした。最も古い物理サンプルは100年以上前に製造されたものですが、現在も性能に顕著な変化は見られません。加速劣化試験の結果もこれを裏付けており、Optiumアクリル板による保護の有効寿命はXNUMX年以上であることが示されています。