WO2007051806A1 - Coating method and coated body - Google Patents

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WO2007051806A1
WO2007051806A1 PCT/EP2006/068001 EP2006068001W WO2007051806A1 WO 2007051806 A1 WO2007051806 A1 WO 2007051806A1 EP 2006068001 W EP2006068001 W EP 2006068001W WO 2007051806 A1 WO2007051806 A1 WO 2007051806A1
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WO
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coating
layer
producible
substance
plasma
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/068001
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German (de)
French (fr)
Inventor
Klaus-Dieter Vissing
Matthias Ott
Christopher DÖLLE
Gabriele Neese
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Priority claimed from DE200510052409 external-priority patent/DE102005052409B3/en
Priority claimed from DE200510056780 external-priority patent/DE102005056780B4/en
Application filed by Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Publication of WO2007051806A1 publication Critical patent/WO2007051806A1/en

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/14Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by electrical means
    • B05D3/141Plasma treatment
    • B05D3/145After-treatment
    • B05D3/147Curing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/62Plasma-deposition of organic layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50Multilayers
    • B05D7/52Two layers

Definitions

  • the invention relates to processes for coating a surface, mixtures suitable for these processes, coated bodies and the use of layers produced by the processes.
  • plasma coatings can be used to apply thin coatings with layer thicknesses on an nm scale to solid surfaces.
  • the surface properties obtainable by plasma polymerization include, for example, scratch protection, corrosion protection, UV protection, tarnish protection, adhesion-promoting properties, anti-adhesion properties and diffusion-barrier effects.
  • a gaseous substance containing at least carbon, silicon and / or sulfur atoms is excited in a plasma. Excitation causes the molecules of the gaseous substance, in particular a plasma-polymerizable precursor (often also called monomer) in the gaseous or vapor state, fragmented by the bombardment with electrons and / or high-energy ions. This produces highly excited radical or ionic molecular fragments which react with one another in the gas space and are deposited on the surface to be coated. In this deposited layer, the electrical discharge of the plasma and its intense ion and electron bombardment continuously, so that triggered in the deposited layer further reactions and a high degree of linkage of the deposited molecules can be achieved. The height structure, the relief and the topography of the surface to be coated remain largely intact. This is often described as a replica of the surface structure.
  • relatively sensitive functional components such as e.g. Dyes or generally organic compounds.
  • molecules and particles above a certain size are not suitable for use in a gas stream because of their weight, organic molecules and complex compounds are usually nonspecifically fragmented prior to incorporation into the coating.
  • the incorporation of organic molecules is not possible because in the plasma process, the deposition of molecular fragments or the fragmentation of molecules takes place before the deposition.
  • a disadvantage of conventional plasma polymerization but also of chemical vapor deposition (CVD) processes including plasma-assisted CVD processes is that the molecules, radicals and fragments thereof that are deposited hardly reach geometrically narrow structures, since the gas exchange is greatly reduced here .
  • CVD chemical vapor deposition
  • a common rule of thumb is that, for example, a bore with an aspect ratio of 1: 3 (Opening diameter to depth) is still well coated by plasma polymerization. In the case of small structures, in particular on a ⁇ m scale, this ratio becomes worse; in the case of large structures, in particular in the dm to m scale, this ratio improves.
  • the uses of plasma polymerization and CVD processes are therefore limited in practice to those surfaces which are substantially smooth and strong.
  • the coating produced by the method to be specified should at the same time make it possible to impart a variety of possible properties to a surface as desired.
  • Applied on metal surfaces should - A -
  • a further object of the invention was, additionally or alternatively, to impart to the coating a good sliding behavior of the coated surface and / or to enable as far as possible a free choice of further surface properties.
  • the main object of the invention was to create the ability to produce coatings that are suitable for a variety of different tasks. According to the invention, a coating method is therefore specified in a first alternative, characterized by the steps:
  • the mixture of the liquid layer is also part of the invention.
  • This mixture comprises a substance which can be crosslinked by plasma polymer, but this does not mean that it also has to be crosslinked by a plasma polymer process.
  • a substance in the context of this invention may be a pure substance or else a substance mixture.
  • Particularly preferred plasma polymer crosslinkable substances are silicone oils, saturated hydrocarbons, fatty acids, triglycerides, mineral oils or polyethers.
  • the crosslinkable substance can also be called liquid precursor, since it serves as a precursor for a layer.
  • the crosslinking can also be effected by cleavage of a single bond (preferably CC, Si-C, Si-O). It is preferred that the crosslinkable substance to ⁇ 50 wt .-%, preferably ⁇ 70 wt .-%, more preferably ⁇ 95 wt .-% not im Meaning of a classical polymerization and not in the sense of a classical polyreaction reacts.
  • a labeling substance is preferably selected from the group consisting of (I) dyes, (II) chromophores or other detectable groups which can be bound to the precursor, (IM) chromophores or other detectable groups which are soluble, dispersible or soluble in the liquid precursor (IV) magnetizable particles, (V) complexed nanoparticles, (VI) light-scattering substances, (VII) dye pigments and (VIII) phosphor pigments.
  • the desired detector system crucial.
  • markers can be used:
  • Dyes for example for monitoring with photodetectors
  • natural dyes such as alizarin or indigo
  • synthetic dyes such as azo, azine, anthraquinone, acridine, cyanine, oxazine, polymethine
  • Liquid precursors having chromophoric groups for example azo, azoxy, imino and / or quinone groups, for example directly bonded to the precursor molecules or to molecules which are soluble in the precursor.
  • liquid precursors having functional groups or other functional units for example directly bonded to the precursor molecules or to molecules which are soluble in the precursor or to solids which are suspended in the precursor or to molecules in
  • Liquids which are dispersed in the precursor are, for example:
  • olefinic groups, keto, imine or aldehyde groups (eg for UV detectors) functional groups which show an intensive and very characteristic adsorption of infrared light (eg with triple bonds such as nitriles or thiocyanates, with cumulated double bonds such as isocyanates or carbonyl carboxylic acid derivatives), (eg for IR detectors) - functional units which are luminescent, in particular photoluminescent Have properties (eg bis (azomethine)), functional groups or units containing characteristic elements that provide a clear distinction from the substrate material and the environment and show characteristic signals in optical emission spectrography (eg for optical spectroscopy on a laser-induced micro-plasma (LIBS))
  • the person skilled in the art will preferably mark the liquid precursor (mixture or chemical compound of the marking substance with the liquid precursor) in such a way that the density of marking substance or on nanomarkers, or on the detectable functional groups in the case of a homogeneous (precursor) ) Liquid, is sufficient for easy identification and on the other hand, the curing of the liquid precursor is not disturbed. Care must also be taken when selecting the marking substance be that the application method (dipping, spraying, spin coating, etc.) is easily possible. For example, if necessary by suitable measures, agglomeration of the particles of the marking substance must be prevented. This is most easily possible because the marking substance, eg.
  • a marking substance as a functional component can also be a nanomarker.
  • These may be very different substances (possibly in addition to those mentioned above), namely, for example, soluble dyes, pigments having a size of less than one micron (organic or inorganic), metal or metal oxide particles, metal clusters, semiconductor particles, photochromic or electrochromic substances, luminescent substances, salts, graphite, organic solids.
  • An important criterion for their selection is that a simple (quantifiable) detection is possible, so that it can be seen whether the impression layer has been completely detached from the surface.
  • Marking substance ZnS nanoparticles - ⁇ detection by luminescence
  • Part of the invention is also to select the marking substance so that it optionally fulfills a further function, namely the improvement of the crosslinking of the liquid precursor, and thus it brings about improved chemical and mechanical properties of the resulting layer.
  • a crosslinking nanomarker according to the invention can therefore also have functional groups that during the curing process of the liquid precursor it can build chemical bonds to it.
  • the mixture according to the invention can easily be selected by the person skilled in the art so that it is liquid under the particular desired crosslinking conditions.
  • the functional components may be present as solids, liquids or even gases, so that the mixture may be a liquid mixture, a solution, a suspension, an emulsion, etc., depending on the form in which the functional components are contained.
  • a functional component is to be understood as meaning a specifically added compound or a particle (in contrast to impurities), which serve to impart one or more desired properties to the resulting layer by virtue of the method according to the invention.
  • These properties can be different in nature, such as. B. imparting abrasion resistance to corrosion protection.
  • the person skilled in the art already extracts corresponding properties from the proposed functional components; further properties can be generated by the skilled person depending on the desired application by the suitable choice of functional components.
  • step b) the person skilled in the art can easily choose the crosslinking conditions in step b) so that the functional constituents of the resulting layer can impart the desired properties.
  • the functional components are not destroyed during crosslinking or are changed so that they can no longer fulfill their (desired) function.
  • Activation of the functional components is also possible in step b).
  • the crosslinking of the layer in step b) of the process according to the invention can be followed in a number of ways.
  • One possibility is to use a plasma process, other possibilities are the use of Gamma radiation, electron beam, thermal or chemical crosslinking and / or crosslinking by UV radiation or other radiation.
  • UV radiation is a particularly preferred variant.
  • UV radiation can be provided for crosslinking the crosslinkable substance by a plasma.
  • the layer which is applied in step a) of the process according to the invention is preferably in a liquid state before crosslinking.
  • a layer is liquid which is not more than 10 6 Pa s in viscosity, measured in a rotational viscometer.
  • the inventive mixture of the process according to the invention preferably comprises a crosslinkable substance which at 23 ° C. has a vapor pressure of ⁇ 0.5 mbar (0.05 kPa), preferably ⁇ 0.1 mbar (0.01 kPa), more preferably ⁇ 0.01 mbar (0.001 kPa).
  • Preferred novel mixtures of a process according to the invention comprise a crosslinkable substance which has ⁇ 50% by weight, preferably ⁇ 30% by weight, particularly preferably ⁇ 10% by weight, of molecules having a functional group selected from the group consisting of: acrylic or methacrylic acid esters, isocyanates, epoxides and alpha-olefins and / or selected from the group consisting of:
  • Acid esters acid anhydrides, epoxides, C-C double bond-containing groups, and nitrogen-containing functional groups.
  • the crosslinkable substance comprises or consists of 50 to 100% by weight of silicone oil, saturated hydrocarbon, fatty acid, triglyceride, mineral oil or polyether.
  • a mixture according to the invention is particularly preferred for a process according to the invention in which the silicone oil, the saturated hydrocarbon, the fatty acid, the triglyceride, the mineral oil or the polyether comprise none of the functional groups selected from the group consisting of acrylic or methacrylic acid esters, isocyanates, Epoxides, alpha-olefins, acid esters, acid anhydrides, epoxides, CC-capped groups, and nitrogen-containing functional groups.
  • the mixtures according to the invention enable the process according to the invention in its first embodiment, but they are also excellently usable for the process according to the invention in its second embodiment.
  • a layer is initially applied to a solid surface (substrate) to be coated by applying a liquid to the substrate. Therefore, a liquid first layer is applied to the solid surface to be coated.
  • the layer can then be fully or partially solidified. Preferably, however, it is at least liquid at the beginning of the implementation of step b).
  • An alternative method according to the invention comprises the steps:
  • step b) applying a second layer to the first layer by depositing and crosslinking a substance from a gaseous phase, wherein during the performance of step b) first crosslinking conditions and then deposition conditions are set.
  • This method according to the invention is particularly suitable for coating porous surfaces, wherein the desired surface properties of the coating can be produced by the layer deposited from the gas phase.
  • the mixtures according to the invention are used for the coating method according to the invention. In this way they create a variety of properties for the layer that can not be produced by vapor deposition alone.
  • Part of the invention is also a coating method of the first variant using a mixture according to the invention in which the crosslinking in step b) takes place as in the second variant of the inventive method, ie by applying a second layer to the first layer by depositing and crosslinking a substance a gas phase, and wherein during the implementation of step b) first crosslinking conditions and then deposition conditions are set.
  • the crosslinkable substance of the first, preferably liquid layer is preferably crosslinkable under the same conditions as the crosslinkable substance of the second layer.
  • the crosslinkable substance of the first layer need not be crosslinked by the same method as the crosslinkable substance of the second layer, for example, it may also be crosslinked thermally, chemically and / or preferably by UV radiation.
  • UV radiation may be provided for crosslinking the crosslinkable substance of the first layer by a plasma, as it is preferably used for generating crosslinking and deposition conditions (see below for details).
  • a second layer is applied on the first, preferably liquid layer.
  • the second layer is made by depositing a crosslinkable substance from the gas phase and crosslinking of the deposited substance.
  • the second layer is prepared by plasma polymerization, CVD or plasma enhanced CVD.
  • the crosslinking of the gas-phase deposited substance forming the second layer is preferably effected by applying a plasma to the second layer being formed.
  • a further crosslinkable substance is used in the process according to the invention.
  • This further crosslinkable substance is part of the first layer and promotes their crosslinking or forms the first layer.
  • the crosslinkable substance of the first layer is crosslinkable under the conditions in which the substance used to form the second layer is crosslinked in step b).
  • Particular preference is given to coatings produced in accordance with the invention in which, during or after carrying out step b), the first layer is partially or completely crosslinked with the second layer that forms.
  • first crosslinking conditions are set and then deposition conditions.
  • strong crosslinking of the crosslinkable substance of the first layer takes place as compared to depositing the crosslinkable substance of the second layer;
  • deposition conditions the crosslinking of the crosslinkable substance of the first layer is small compared to the deposition of the crosslinkable substance of the second layer.
  • ki v is the rate constant of the crosslinking reaction of the crosslinkable substance of the first layer under crosslinking conditions
  • k 2 v is the rate constant of the layer formation of the crosslinkable substance of the second layer under crosslinking conditions
  • k 1 a is the rate constant of the crosslinking reaction of the crosslinkable substance of the first layer under deposition conditions
  • k 2 a is the rate constant of the layer formation of the crosslinkable substance of the second layer under deposition conditions.
  • the speed of the layer formation can be determined, for example, by means of layer thickness measurements, for example by means of ellipsometry, if appropriate on reference samples (for example silicon wafers).
  • the determination of the speed of the crosslinking reactions can be carried out, for example, after mechanical destruction of the layers by extraction of the still uncrosslinked or, if appropriate, only weakly crosslinked, fractions of the crosslinkable substance of the first layer in suitable solvents.
  • the analysis of the extractable fractions can be carried out, for example, by means of matrix-assisted laser desorption ionization mass spectrometry (MALDI-TOF) or by means of gel permeation chromatography (GPC) or high-performance liquid chromatography (HPLC).
  • step b) the surface to be coated, ie the first layer and the second layer, as far as it has already formed, is subjected to a plasma.
  • the crosslinkable substances of the first and second layer can be crosslinked by the selected plasma.
  • the plasma preferably contains O 2 and / or H 2 and / or N 2 and / or a noble gas suitable for free radical formation and / or CO 2 and / or N 2 O and / or air, with an oxygen-containing plasma being particularly preferred.
  • an oxygen and hydrogen-containing plasma is particularly preferred.
  • a plasma is preferred which is based on O 2 and / or H 2 and / or CO 2 and / or N 2 O, an oxygen- and hydrogen-containing plasma being particularly preferred.
  • an oxygen- and hydrogen-containing plasma being particularly preferred.
  • the most favorable plasma composition and the energy input required in each case are selected by the person skilled in the art as a function of the reaction vessel used for the coating, the substrate to be coated and the respective crosslinkable substance of the first and second layer.
  • the person skilled in the art can be guided, in particular, by DE 100 34 737 A1, and there in particular by paragraphs 12 to 15, 28 and the examples.
  • At least one crosslinking of the crosslinkable substance of the first layer takes place after the setting of crosslinking conditions. Subsequently, deposition conditions are set in step b). Under deposition conditions, a significant deposition and crosslinking of the crosslinkable substance of the second layer takes place on the at least partially crosslinked first layer.
  • Deposition conditions according to the invention are particularly preferably prepared by carrying out a plasma polymerization or-optionally plasma-assisted-CVD.
  • These methods ensure an advantageously intimate connection of the first and second layers and make it possible to produce a particularly durable, dense and thin coating.
  • the plasma polymerization also makes it possible to choose the surface properties of the coating produced according to the invention largely free, the choice can be made largely independent of the composition of the applied in step a) first layer.
  • the combination of the properties of the layer made possible by the plasma-polymer method with those which are mediated by means of a mixture according to the invention make it possible to have a very large number of properties and thus also uses of the coating produced according to the invention.
  • a particular advantage of the use of plasma polymerization, CVD and plasma-assisted CVD is, moreover, that the process according to the invention results in an interaction with the first layer.
  • This interaction means that the coating produced according to the invention in the second variant or a preferred variant of the first variant of the method according to the invention adheres to the substrate surface surprisingly well.
  • the good, lasting adhesion of the first and second layer coating produced in step b) is based on the change between crosslinking and deposition conditions, so that not only an intimate connection between first and second layer is made, but the second layer and thus the entire Coating is firmly connected via a plurality of adhesive points with the substrate surface.
  • an atmospheric pressure or low pressure plasma polymerization process for applying the second layer, wherein the molar ratios in the second layer formed are further preferably (as measured on a reference substrate without prior implementation of step 1 to exclude any influence from the previous process step ): 1, 1: 1 ⁇ n (O): n (Si) ⁇ 2.6: 1,
  • DE 40 19 539 A1 discloses a method for producing a de-wetting surface, in which a 50 nm to 2 ⁇ m thick film of a silicone oil is applied to a solid surface to be de-netted and subsequently treated with an oxygen plasma in order to drain the liquid Prevent films from the surface.
  • this method no plasma polymerization takes place, in particular no gaseous precursor is deposited under the action of a plasma on the liquid film; rather, a plasma-induced crosslinking of the silicone oil film takes place. From the oxygen-containing plasma selected in said published patent application no second layer is deposited.
  • Silicone oils are, by conventional definition, linear polydimethylsiloxanes (PDMS) of the general structure
  • Hexamethyldisiloxane (H 3 C) 3 Si-O-Si (CH 3 ) 3 having a boiling point of 99.5 ° C is the smallest oligomeric dimethylsiloxane but is not yet a silicone oil.
  • the first variant of the method according to the invention is not disclosed in DE 40 19 539 A1:
  • the document gives no indication of the possibility of a functional component, d. H. by means of a mixture according to the invention of the layer to be produced to convey specifically desired properties.
  • it is also not disclosed to make use of mixtures of lighter and more difficult to crosslink substances.
  • the coatings produced by the process according to DE 40 19 539 A1 have not proved to be sufficiently durable in practice; in particular, they can be easily mechanically wiped off or rubbed off the solid surface (substrate surface) to be coated.
  • a preferably plasma-polymeric coating is applied to a liquid film, wherein there is an interaction with the liquid film during the plasma-polymeric coating process.
  • This interaction has the consequence that the liquid of the liquid film at least partially cross-linked and the entire coating, so preferably the plasma polymer layer (cover layer) and the original liquid layer applied in step a) has good adhesion to the substrate surface as a whole.
  • the method according to the invention avoids this disadvantage and makes it possible, in particular, to provide surfaces having a mean roughness R a ⁇ 350 nm, in particular with a mean roughness value of up to 10 ⁇ m, particularly preferably from 380 nm to 4 ⁇ m, with a continuous, resistant, thin and well-adhering anti-corrosion coating Mistake.
  • the method according to the invention therefore increases the quality of thin anticorrosive coatings and at the same time reduces their cost by eliminating the complete removal of even the smallest unevenness.
  • a broom-coating method according to the invention is preferred in which a second layer is applied to the first by depositing and crosslinking a substance from the gaseous phase, which is characterized in that the first, liquid layer of a substance having a vapor pressure of not more than 0.5 mbar at 23 ° C.
  • a mixture is used comprising or consisting of (i) a solvent having a vapor pressure of more than 0.5 mbar at 23 ° C. and (ii ) at least one under the conditions of step b) liquid substance having a vapor pressure of not more than 0.5 mbar at 23 ° C.
  • a substance with a low vapor pressure preferably as the crosslinkable substance
  • the use of a substance with a low vapor pressure, preferably as the crosslinkable substance has the advantage that during the coating process or during the crosslinking step, little of the substance to be crosslinked evaporates off. Accordingly, the combination with a solvent having a high vapor pressure which initially facilitates the deposition of the liquid layer but then can be removed from the mixture according to the invention by suitable measures is particularly preferred in this connection.
  • the thickness of the liquid layer in step a) at the beginning of the implementation of step b) is preferably ⁇ 5 ⁇ m. It is further preferred that the layer ⁇ 3 ⁇ m is again preferably ⁇ 2 ⁇ m thick.
  • a preferred coating method according to the invention is also one in which the liquid layer is applied to a surface having a mean roughness of from 350 nm to 10 ⁇ m roughness. Only through the method according to the invention, the effective and reliable coating of such surfaces is possible, so that only a few defects arise.
  • a component of the invention is also the process according to the invention, which is carried out in such a way that, when carrying out step b), a liquid depot of the liquid applied first is formed.
  • the coating produced according to the process variant 1 or preferred method of variant 2 according to the invention may contain, in addition to the crosslinkable substance, further substances (solids, liquids, gases). contained in an established depot and released again via release properties of the second layer:
  • the coating is applied to a rough substrate surface, it is possible, with suitable process control, to retain uncrosslinked (ie liquid) material in the valleys of the rough surface and to achieve complete crosslinking and bonding to the surface on the tips.
  • a partial cross-linking of the liquid layer in step a) takes place, but a large number of adhesion points of the preferably plasma-polymerized or CVD layer applied in step b), optionally over components of the process described in step a).
  • liquid layer formed bridges are created on the substrate surface. In this way, a liquid can be reliably deposited on a surface; Depots or reservoirs are created as it were.
  • step a) a mixture with at least one crosslinkable and at least one among the
  • step b) used non-crosslinkable substance. While the crosslinkable part of the mixture is crosslinked in step b) and preferably provides adhesion to the substrate surface, the non-crosslinkable part remains
  • Part of the crosslinkable substance in step b) are crosslinked.
  • the preferably plasma-polymer or CVD layer applied in step b) is preferably prepared in such a way that a gradual release of the deposited and largely unchanged liquid (even if the molecular weight distribution can widen significantly, for example) passes through the layer to the outer surface of the layer Coating can be done. In this way, a gradual, continuous delivery of very small amounts of liquid can be achieved. This is useful, for example, to influence the sliding properties of surfaces.
  • One possible field of application is the improvement of the flow behavior of thixotropic substances Liquids or improving the sliding of rubber or silicone materials.
  • a depot of such a coating produced or preparable according to the invention contains a surface-assisting substance such as, for example, an oil, in particular a silicone oil, and particularly preferably a polydimethylsiloxane (PDMS) having a kinematic viscosity at 25 ° C. of about 40-60 mm 2 / s and a molecular weight of 2800-3200 g / mol.
  • a surface-assisting substance such as, for example, an oil, in particular a silicone oil, and particularly preferably a polydimethylsiloxane (PDMS) having a kinematic viscosity at 25 ° C. of about 40-60 mm 2 / s and a molecular weight of 2800-3200 g / mol.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the substance contained in the depot which can be released to the outside through the second layer produced in step b) and preferably remains largely unchanged when step b) is carried out, is preferably selected from the group consisting of substances which assist in the sliding of surfaces (cf. top), antimicrobial agents, fungicides, insecticides, acaricides, algicides, viricides, pesticides, (bi) catalysts, enzymes, hormones, proteins, nutrients, pheromones, medically active substances, organoleptically active substances, in particular fragrances and flavorings, emulsifiers , Surfactants, growth factors such as growth regulators, in particular for bone growth, UV absorbers, photochromic and electrochromic substances, reflective substances, conductive substances, waxes, oils and lubricants, in particular metal soaps, organic soaps, sulfonated and sulfurized compounds, quaternary ammonium compounds, phosphatide en, amphoteric surfactants, betaines, fatty alcohols, prop
  • the coating is expediently such that the substance or substances contained in the depot can be released to the outside through the second layer produced in step b).
  • the second layer is porous, microporous and / or permitting solid phase diffusion.
  • a coating is porous if it contains channels that allow water to flow through the channels directly from one to the opposite side of the coating.
  • Microporous is a coating according to this invention, when the channels have a diameter of less than 2 nm.
  • a porous and a microporous layer according to the invention can be produced by introducing corresponding pores and / or micropores into the layer produced in step b) when carrying out step b).
  • a region of the surface to be coated is not treated under deposition and / or crosslinking conditions-for example, by covering it with a mask-so that a pore or micropore remains at the untreated point.
  • Pores and micropores containing coatings of the invention are particularly suitable for releasing substances having a molecular weight from 180 g / mol, in particular for releasing pharmaceutical agents.
  • particularly preferred according to the invention are non-porous coatings which permit solid-phase diffusion of the release substance contained in a depot through the coating.
  • Such coatings allow a substance to be released to be released evenly over a long period of time without the coating containing voids, such as channels or pores, which allow liquids to pass directly through the coating.
  • void-free coatings according to the invention which enable solid-phase diffusion are therefore especially adapted to realize the advantages of a corrosion-resistant coating according to the invention simultaneously with the advantages of a coating according to the invention which releases a substance or a substance mixture.
  • the coating produced or preparable according to the invention can, as described above, contain liquid-filled depots; However, the liquid layer applied in step a) can also be crosslinked to such an extent - in particular in step b) - that it no longer contains any depots. Nevertheless, the coating produced or producible according to the invention can also contain the substances which have been described above as depots in the present case. In the absence of depots, these substances are embedded in the coating.
  • the embedded substances may in preferred embodiments be released from the coating by solid phase diffusion. In other preferred embodiments, the embedded substances are fixed in the coating produced or producible according to the invention and are not or only to a negligible extent released from the coating by solid-phase diffusion.
  • substances are fixed in a thin layer on a surface by means of the invention by being embedded in the layer a).
  • embedded substances are particularly preferably UV absorbers, photochromic and electrochromic substances, reflective and partially reflecting substances, conductive substances, corrosion inhibitors, dyes, luminescent dyes, in particular electroluminescent, cathodoluminescent, chemiluminescent, bioluminescent, thermoluminescent, sonoluminescent, fluorescent and / or phosphorescent luminescent dyes, organic or inorganic color pigments, magnetic substances, organic or inorganic solid particles having primary particle sizes of up to 5 .mu.m, more preferably of up to 1 .mu.m, particularly preferably nanofillers ,
  • These include, for example, metals, metal alloys, semiconductors, metal oxides, nonmetals, nonmetal compounds, salts (eg salts of organic and inorganic acids, metal salts) and liquid crystals. Examples include: copper, zinc sulfide, magnetite, zinc
  • the depots formed can be laterally narrow areas, so that in the finished coating individual on all sides by cross-linked material bounded pockets uncrosslinked material present. Additionally or alternatively, the depots can also be formed so that a sponge-like network of interconnected chambers uncrosslinked material are made as a depot. Furthermore, the method according to the invention, again in addition or as an alternative to the aforementioned variants, can also be carried out in such a way that no chamber-like depots of uncrosslinked material are formed, but that individual molecules of uncrosslinked material are incorporated in the formed homogeneous coating as in a swollen polymer.
  • the desired type of depot formation can be adjusted by the choice of a suitable roughness of the substrate surface, the choice of suitable well crosslinkable and less well crosslinkable components of the liquid in step a) and their respective concentration, the choice of suitable process parameters during the plasma polymerization, in particular Choice of suitable precursor and by the choice of a suitable power input during plasma polymerization.
  • the arrangement of the pockets and depots can also be adjusted by the choice of suitable process conditions during step b); In particular, by UV radiation (for example via UV Eximer lamps), electron beams or by thermal and / or chemical Curing local adhesion points to the surface to be coated and / or the base layer formed and lying between the adhesion points lying areas to form depots.
  • a lubricious surface can easily be verified by a comparative hand experiment in that a sliding body is guided over the surface produced according to the invention as well as a surface produced according to the prior art and an improved sliding effect is determined.
  • this hand experiment can also be transferred to a measuring apparatus in which a defined sliding body, which may need to be replaced after each measurement, is moved over a surface to be examined, for example, the force required to start or maintain a defined movement of this
  • the quality of the layer produced by the method according to the invention can be checked by the fact that the resistance of the coating to manual rubbing must be ensured with a soft paper towel soaked with suitable solvents (which typically dissolve the liquid used).
  • the adhesion of the coating produced according to the invention can be tested by means of rubbing, drawing and / or immersion tests, in particular by a peel test and a cross-cut test.
  • a non-stick coating will be removed from the substrate for more than 65% of the area in a cross-hatch test according to DIN EN ISO 2409, which corresponds to a rating of GT5, while an adherent coating remains at least 35% of the area on the substrate and thus at least get a rating GT4.
  • a simple peel test can be carried out by the rapid removal of a strip of "budget" tape from TESA. Again, the non-adherent coating is completely peeled off, while the adherent remains at least partially on the substrate.
  • a coating should be referred to as non-sticky, if it can be wiped with a dry soft paper towel with moderate contact pressure by hand.
  • the liquid layer present in step a) may consist of or contain: saturated or unsaturated hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, alcohols, ethers, esters, ketones, organic acids or acid anhydrides, amines, amides, nitriles, thiols, urethanes, siloxanes, carbohydrates , Substances are assigned to several of the above classes, or a mixture of two or more of the substances mentioned.
  • Suitable substances are taken by the person skilled in the art, in particular DE 103 53 530 A1, the disclosure content of which is referred to insofar for the purposes of the present invention.
  • the liquid precursors disclosed therein serve to produce a non-adhesive coating, it has been found that by applying the method according to the invention well-adhering coatings can be produced, in particular anticorrosive coatings and coatings with improved sliding properties.
  • the liquid layer present in step a) has a low vapor pressure. If the required maximum vapor pressure for the desired groups of substances can normally only be achieved at a molecular weight at which the substances are present as solids, for example crystalline, it is also possible to resort to a homogeneous mixture of chemically non-uniform molecular chains, for example a broad molecular weight distribution (in particular MWD (M w / M n )> 3) or a low regio-, or stereoregularity or a high proportion of short-chain branching or copolymers.
  • MWD MWD
  • the first layer contains a substance having a vapor pressure at 23 ° C of not more than 0.5 mbar, preferably not more than 0.05 mbar.
  • a substance having a vapor pressure at 23 ° C of not more than 0.5 mbar, preferably not more than 0.05 mbar.
  • Substances with such low vapor pressures are advantageously suitable not to evaporate even during a low-pressure plasma polymerization, but to remain as a layer on the substrate surface.
  • the first layer may contain the substance having the described preferred vapor pressure neat or dissolved in a vaporizable solvent.
  • the solvent has a vapor pressure at 23 ° C of more than 0.5 mbar, particularly preferably more than 5 mbar. Such solvents can be removed particularly well before or during the performance of step b) by evaporation.
  • the material may be coated beforehand to an intensive cleaning (if necessary plasma cleaning), so that a good wetting is made possible, as well as the possibility of a connection in the subsequent crosslinking reaction.
  • the surface can also be blasted, machined mechanically (in particular by machining, in particular by milling, sawing, grinding, etc.) or chemically (in particular electrochemically). Cleaning with liquid media is also possible. The cleaning can also be combined with the order of the first layer, if this seems technically and economically reasonable.
  • the first layer provided in step a) contains a crosslinkable substance.
  • Crosslinkable in the context of this invention are substances which crosslink, for example under the action of a plasma or under the action of radiation such as electron beams, UV or gamma radiation. Crosslinking takes place at least when the crosslinking density q 0 is greater than twice the decomposition density p 0 (see, for example, A. Henglein et al., Introduction to Radiation Chemistry, Verlag Chemie, Weinheim 1969, pages 330ff).
  • the first layer may be applied to the substrate surface by dipping, spraying, stamping, rubbing, steaming, or otherwise.
  • the average layer thickness of the first layer before carrying out step b) is preferably up to 5000 nm and also preferably at least 1 nm. Particularly preferred is an average layer thickness of 10 nm to 200 nm, wherein it is further preferred if the average layer thickness of in Step a) applied liquid immediately before performing step b) is ten times and in particular half of the R 3 - value of the surface to be coated.
  • the crosslinking process preferably by means of the plasma technique in step b) is carried out so that a sufficient adhesion to the material to be coated has been produced.
  • the person skilled in the art will make sure that the layer thickness of the first layer of the exposure time of the crosslinked effect, such as, for example, radiation etc., in particular of the plasma, is appropriate. It is preferable to work with thin coatings of the first layer in order to achieve the most uniform crosslinking possible in the depth and to be system-compatible with the subsequent plasma polymer coating.
  • the advantage of the plasma polymerization or CVD methods namely to produce layers on an nm scale, should not be nullified by over-application of the liquid layer.
  • high average liquid film thicknesses (> 2 ⁇ m) on a rough surface (eg blasted surface) would lead to significant
  • Liquid film thickness differences occur, so that possibly a very long exposure time of the subsequent plasma polymerization step is necessary. Ultimately, it would also cause z. B. would be delivered to high levels of lubricant.
  • crosslinkable substance of the second layer a substance which can be deposited by plasma polymerization, CVD and / or plasma-assisted CVD is preferably used.
  • Particularly preferred are silicone compounds, fluorinated silicone compounds, hydrocarbons or at least partially fluorinated hydrocarbons, with siloxanes being particularly preferred, and within the siloxanes in particular hexamethyldisiloxane (HMDSO) and octamethyltrisiloxane.
  • the transition from crosslinking to deposition conditions is preferably gradual.
  • the proportion of gases which are not suitable for layer deposition and optionally also the amount of CO 2 in the gas supply is preferably gradually reduced, more preferably by reducing the addition of oxygen (for example in the form of O 2 , CO 2 and / or N 2 O) and / or hydrogen.
  • the coating can be further processed to produce particular desired properties, in particular surface properties.
  • the coating can be hydrophobicized or hydrophilized and / or oleophobed and / or provided with an easy-to-clean surface.
  • a body is additionally provided which is provided with a coating that can be produced or produced by a method according to the invention in one of the ways described above.
  • a body realizes the advantages associated with the method according to the invention.
  • such a body may be provided with an anticorrosive coating and / or with a lubricious coating, as described above, or it may comprise an impression layer which images the surface and is intended to be separated again from the original coated surface.
  • such a layer can be marked, so that the success of the separation process after separation can be determined both on the originally coated surface and on the basis of the coating itself.
  • the coating produced or producible according to the invention is applied to an oxidation- and / or corrosion-susceptible body, in particular a liquid and / or gas line, in particular a water pipe, a radiator, a fitting, a cooling fin, a liquid and / or gas pump, a shaft, a rim, a cladding for aircraft, ships, automobiles, rail vehicles and in general an iron, aluminum, lead and / or copper-containing surface, such as cast iron, steel, brass or bronze.
  • the coating according to the invention is such in preferred embodiments dense, that the release rate of heavy metal ions from coated heavy metal-containing components, in particular from coated brass components (for example in faucets), compared to corresponding uncoated components is significantly reduced.
  • the coating produced or producible according to the invention is applied to a surface subject to friction or endangered by adhesion of undesired substances, for example a vessel for receiving viscous, pasty or thixotropic substances, in particular for foods such as mustard, honey, ketchup and / or mayonnaise, such as a bottle of glass or plastic, and a container for paints, ointments, creams, soaps, personal care products, but also friction surfaces of prostheses, syringes, guide rails, bearings and baking trays, and generally surfaces that allow easy sliding.
  • a vessel for receiving viscous, pasty or thixotropic substances in particular for foods such as mustard, honey, ketchup and / or mayonnaise
  • a container for paints, ointments, creams, soaps, personal care products but also friction surfaces of prostheses, syringes, guide rails, bearings and baking trays, and generally surfaces that allow easy sliding.
  • the coating produced or producible according to the invention to a surface through which the smallest amounts of substance are to be released over a long period of time.
  • Such coatings preferably have depots of the type described above.
  • the deposition of growth-promoting substances and / or antibiotics on implants such. Bone nails, stents, trauma products in general and internal fixation products.
  • X-ray contrast agents such as barium sulfate can be incorporated.
  • the production of antibacterial layers is possible. It is also possible to prepare layers based on DE 103 53 756 with non-cytotoxic properties.
  • the coating material which has been produced by the method described above is used to produce:
  • Partially reflecting surfaces in different wavelength ranges eg: IR, visible range, heat radiation
  • Surface coatings more porous Substrates porous materials, such as sintered magnets, can not be well protected by a conventional plasma polymer coating because the intermediate areas are not reached, and better access can be achieved by using liquid precursors.
  • Surfaces with improved drainage behavior for thixotropic substances Production / improvement of sliding and separating properties of surfaces; Odor-emitting textiles; Surfaces with improved UV protection properties; active corrosion protection coatings; passive anticorrosive coatings, in particular for materials with microstructured or nanostructured (- porous) surfaces; Surfaces with improved plasma polymer diffusion barrier properties to liquids, gases and vapors, especially for materials with microstructured or nanostructured (-porous) surfaces;
  • Protective coatings against chemicals eg detergents, solvents, acids, bases
  • Surfaces coated in accordance with the invention which enable a release of functional substances, can be used both in air, in liquid media and (if appropriate) in vivo.
  • a large number of applications are given for the use of these released substances, for example in the field of chemical or biotechnological Pharmaceutical production, analytics, agriculture, forestry, the production of consumer or capital goods, human or veterinary medicine (medical technology, pharmacology), food industry, the preservation of protected goods (works of art, archaeological finds, building fabric).
  • the coating according to the invention can be applied either directly to the desired objects or to carrier materials up to films (optionally coated as a web product) or powder.
  • a component of the invention is also the use of a mixture comprising a liquid and at least one further functional constituent, wherein the liquid consists of or comprises a substance which can be crosslinked by means of a plasma process, for introducing the functional constituent into a layer separating from the gas phase ,
  • the functional component preferably belongs to one of the substance groups or compounds described above.
  • This use makes it possible, as already indicated above, to impart to the deposited plasma polymer layer a multiplicity of desired properties which would not be achievable or could only be achieved with poorer deposition from the gas phase. This is due in particular to the fact that the functional components can be introduced into the layer in the first place by the method according to the invention or remain largely undisturbed.
  • the use according to the invention is particularly preferred in connection with the deposition from the gas phase in a plasma polymerization process, a CVD process or a plasma-assisted CVD process.
  • a component of the invention is also a use according to the invention, wherein the functional component is a marking substance for marking a separating layer.
  • the release layer can be produced by a method according to the invention. As already indicated above, by marking layers which are intended to be separated again from the coated surface, the separation process or the separation success can be optimally understood.
  • porous substrates porous materials, such as sintered magnets can by a conventional plasma polymer coating are not well protected because existing wells are not sufficiently covered by the deposited layer.
  • liquid precursors By using liquid precursors, a better protection is possible here
  • teilreflektierede surface in different wavelength ranges (for example: IR, visible range, heat radiation),
  • Oligonucleotides eg for medical diagnostics, water and environmental monitoring and / or food analysis
  • bio- catalysts e.g., enzymes, hormones, proteins, nutrients, pheromones, emulsifiers or surfactants, antimicrobials, medically active substances (active substances) , Growth substances for
  • Bone growth, odor and fragrance, pesticides, lubricants, edible oils / waxes can be carried out both directly and via adhesion promoters such as spacer molecules. It can be permanent as well as temporary.
  • Bio e.g. (Bio) catalysts, enzymes, hormones, proteins, nutrients, pheromones, emulsifiers or surfactants, antimicrobial substances, medically active substances (active substances), growth substances for
  • the coated support materials can be used both in air, in liquid media and (if appropriate) in vivo. For the use of these released substances a variety of applications are given, for example in the field of chemical, biotechnological or pharmaceutical production
  • the coating can be applied either directly to the desired objects or on carrier materials to films (possibly coated as a web material) or powder,
  • FIG. 1 shows illustrations of differently surface-treated steel sheets after exposure to sulfuric acid
  • FIG. 2 shows illustrations of differently surface-treated aluminum casting alloys after exposure to sulfuric acid
  • FIG. 3 shows a schematic cross section through a rough surface coated according to the invention
  • FIG. 4 shows the flow behavior of a ketchup strip of a coated according to the invention (above) and a conventional plastic bottle;
  • FIG. 5 shows a plan view of a coating according to the invention with embedded dye particles;
  • FIG. 6 shows a UV-Vis spectrum of a silver nanoparticle-containing coating according to the invention.
  • Example 1 Characterization of the coatings according to the invention in comparison with the prior art
  • the surface energy of a silicon wafer surface was increased by means of an oxygen plasma.
  • a thin film of the silicone oil AK50 (Wacker Chemie GmbH, a trimethylsiloxy-terminated polymethylsiloxane (PDMS) with a kinematic viscosity of about 50 mm 2 / s at 25 ° C., a density of about 0.96, was subsequently spin-coated g / mL and an average molecular weight of about 3000 g / mol) applied to the wafer surface.
  • the AK50 was used as a 2% solution (wt .-%) in hexamethyldisiloxane (HMDSO). After evaporation of the HMDSO, a uniform, 90 nm thick liquid film of AK50 remained on the surface.
  • the wafer covered with AK50 was treated in low-pressure plasma with the aim of realizing a highly hydrophobic coating.
  • the details of the plasma processes are shown in Table 1 and Table 2.
  • the plasma polymer coating on the AK 50-covered wafer was no longer peelable from the wafer, the coatings are referred to below as coating A and coating B.
  • the contact angles of the coatings to water at 103 ° and 105 ° were determined.
  • the total layer thickness of the resulting layer was 88 nm and 89 nm, respectively.
  • the plasma processes were also coated with untreated silicon wafers as comparison, which are to be referred to as plasma polymer A and plasma polymer B. They showed a layer thickness of 26 nm and 27 nm.
  • Table 1 Process parameters of the plasma polymer treatment of coating A and plasma polymer A.
  • AK50 9971 17 °
  • AK35 1337125 °
  • DC Fluid CST50 927120 °
  • PDMS trimethylsiloxy-terminated polymethylsiloxane
  • Table 3 Crosslinked in oxygen plasma silicone oil (dewetting layers).
  • the right-hand column in Table 3 indicates the mechanical resistance to light rubbing with a soft cloth (KIMWIPES Lite 200 laboratory wipes).
  • the novel coating according to the invention it is possible to combine various requirements for the layer properties in a variety of ways.
  • the Coatings A and B show that it is possible to realize hydrophobic surfaces with good adhesion to mechanical abrasion by the combination of a liquid cross-linking process and a plasma polymer deposition process.
  • the coatings could not be wiped off with a paper towel or removed with a standard household adhesive tape (Tesa Adhesive Film »Budget«).
  • ellipsometric measurements were performed on silicon wafers at 65 °, 70 ° and 75 ° angles at wavelengths between 300 and 800 nm using a VASE ellipsometer (VB-400, JA Woollam Co., Inc.): the pure AK50 (Layer thickness 42 nm), of the plasma polymer A, of the coating A, of the dewetting layer ES 10 and of the dewetting layer ES 12 (for parameters, see Table 3).
  • the refractive indices n as a function of the wavelength of the light obtained by the curve fitting of the ellipsometer measurements are summarized in Table 4; the absorption constant k was calculated as zero.
  • the curve fitting of the coating A optical measurement gave a much better fit in assuming a homogeneous layer with the given optical constants than assuming two layers with the optical constants of AK50 and plasma polymer A.
  • Table 4 refractive indices n obtained by the curve fitting of the ellipsometer measurements as a function of the wavelength of the light; the absorption constant k was calculated as zero.
  • Glass bead blasted steel substrates (ST37) having an average roughness R a of 3.0 ⁇ 0.2 ⁇ m and an average roughness R z of 25.9 ⁇ 2.3 ⁇ m were immersed in a solution of 1 vol.% AK50 in HMDSO. After evaporation of the HMDSO, the samples were treated with the process parameters given in Table 5 in the plasma. This coating should be referred to as coating C.
  • Sheet metal with anticorrosive plasma polymer coating according to the state of the art after 3 minutes
  • Sheet metal with anti-corrosive plasma polymer coating according to the prior art after 6 minutes
  • the substrate surface showed a complete brown corrosion layer after two minutes.
  • brownish corrosion products appeared after 3 minutes, and flat corrosion was observed after 6 minutes.
  • the material AIMgSiO, 5 is used as a sample. It is pretreated in the same way, but it eliminates the combined pickling and electropolishing process. Accordingly, a mean roughness R a of 0.61 ⁇ m was found.
  • the coating described as coating C was applied to this surface.
  • the corrosion behavior of the thus processed aluminum surface became 25% Sulfuric acid at room temperature and 65 ° C and in 20% nitric acid at room temperature.
  • the samples proved to be consistent over the several hours of testing. There was no migration of the test liquid into the coating or even infiltration of the coating through the liquid. Release symptoms were not observed. Furthermore, they proved to be absolutely stable at 350 ° C under conditions prevailing in a condensing boiler heat exchanger.
  • casting alloys typically have pores, channels and grooves on the surface and also in the bulk material as a result of the production. Without further processing, a casting skin is found on the surface.
  • the aspect ratio of aperture diameter to depth of pores, channels, and cracks often exceeds 1: 3, so these flaws can not be closed without further surface sealing or densification with a conventional plasma polymer coating. At these defects, corrosion is therefore the first observed.
  • An improved, easy-to-apply corrosion protection can be achieved with the method according to the invention.
  • the applied polymer coatings were determined using Si wafers also coated in the processes and are between 300 and 400 nm.
  • the uncoated component KO and the coated components designated K1 to K3 were then tested for corrosion resistance with 25% sulfuric acid at a temperature of 65 ° C.
  • the untreated component KO showed extensive corrosion after only 5 minutes, see Figure 2.
  • the component K1 with conventional plasma polymer coating for corrosion reduction showed after 5 initial and up to 10 minutes extensive corrosion.
  • component K2 and for the coating according to the invention component K3, a comparable corrosion protection effect was observed. In both Cases showed limited localized corrosion after 15 minutes.
  • the coating can also be carried out as a corrosion-protective adhesion promoter layer if the required functional groups are made available in a final processing step.
  • a further significant improvement in the corrosion protection effect is achieved if the cast material is freed mechanically or chemically from the casting skin. Pores and voids, which additionally arise due to the different alloy composition and the resulting different processing properties, can be reliably covered.
  • the deposition of mobile AK50 within the plasma polymer matrix can improve the sliding behavior of surfaces.
  • the liquid precursors are applied to the cleaned surface and then treated in the plasma process.
  • a suitably controlled plasma process only a partial cross-linking of the precursor is brought about.
  • Remains of mobile precursor remain, which migrate through the plasma polymer matrix over a longer period of time and form a superficial sliding film.
  • a better adhesion of the coating according to the invention to the substrate can be achieved with an uneven application of the precursor.
  • the roughness of a surface can be exploited in order to realize an irregular precursor application. While the precursor can cover the rough surface closed, the precursor accumulates in the valleys of the surface profile with a higher layer thickness than on the tips of the profile.
  • a coating with improved sliding effect was produced.
  • three aluminum sheets (AI99.5), designation G1, G2 and G3, were first provided with a plasma polymer separating layer in order to reduce the adhesion forces of the surface.
  • the parameters of this plasma coating can be found in Table 9.
  • the aluminum sheet G2 was provided with an AK50 film and the precursor was treated in a further plasma process (for process parameters see Table 10).
  • the surface G3 was provided with a commercial release agent, NanoSilan GMK ChemiCom. All three surfaces were compared with a test for determining the sliding friction.
  • a standardized body with a smooth surface was placed on the surfaces and then pulled with a spring balance over the coatings G1, G2 and G3. If the active pulling on the standard body is ended via the spring balance, If the standard body continues to move over the tension of the spring balance until the spring tension corresponds exactly to the force that is at least required for sliding. This value is used as a reference for the sliding behavior.
  • a force of 38-4Og for the sliding of the standard body on the coating G1 a force of 38-4Og, for the coating G2 a force of 28-3Og and for the coating G3 a force of 28-3Og was found.
  • a force of 80-10Og was determined for G1, a force of 25-3Og for G2 and a force of 25-3Og for G3.
  • a force of 80-10Og was found for G1, a force of 25-3Og for G2 and a force of 80-10Og for G3.
  • the coating G1 had a force of 90-10Og, a force of 25-3Og for G2, and a force of 90-10Og for G3.
  • ketchup bottle plastic: PP
  • isopropanol A commercially available ketchup bottle (plastic: PP) was cut lengthwise and cleaned with isopropanol.
  • a solution of AK50 in HMDSO in the ratio 1: 100 was applied with a lint-free cloth by hand on the inside of the bottle halves.
  • the layer thickness could not be determined exactly, but interference colors can be seen with the eye. Due to the manual application process no homogeneous coating is given.
  • coating D On reference substrates, a layer thickness of about 220 nm was determined for the plasma process. The surface energy was determined to be about 21 mN / m.
  • ketchup sausage was applied to the inside of the coated and uncoated bottle halves, and the timing of the runoff is shown in Figure 4: top half of the bottle with coating D, bottom half of uncoated bottle, from left to right : directly after the order, after 5 minutes, after 10 minutes and after 15 minutes.
  • a red fatty dye (Clariant 5B 02) was taken up in a mixture of silicone oil AK50 in HMDSO (ratio 1: 100). The red liquid was separated from excess dye particles by filtration through a 0.2 ⁇ m membrane filter and spin-coated onto a glass surface whose surface energy had previously been increased by means of an oxygen plasma. The resulting film thickness was estimated to be below 100 nm. Subsequently, the sample was treated analogously to Example 5 as indicated in Table 1 1 in the plasma.
  • Figure 4 shows the magnification of a representative sample of the sample 1000 times. It was possible to observe a large number of red particles with a size of 1 to 2 ⁇ m. These particles, which an estimated 1, 5% of the surface covered, could not be wiped off with a laboratory wipe.
  • a dispersion of about 0.6 wt .-% nano-silver in silicone oil (NanoSilver BG, Fa. Bio-Gate) having a viscosity of 100-200 mPa and an average primary particle size between 5 and 50 nm was used as a mixture with HMDSO (1: 100) applied by spin coating on a glass surface whose surface energy had previously been increased by means of an oxygen plasma. Subsequently, the sample was treated analogously to Example 5 as indicated in Table 1 1 in the plasma. The result was a wipe-resistant coating in which no particles could be identified in the light microscope.
  • Nano-TiO 2 powder (P25, Degussa) was taken up in a mixture of the silicone oil AK50 in HMDSO (in the ratio 1: 100). The liquid was separated from excess dye particles by filtration through a 0.2 ⁇ m membrane filter and spin-coated onto a glass surface whose surface energy had previously been increased by means of an oxygen plasma. The resulting film thickness was estimated to be below 100 nm. Subsequently, the sample was treated analogously to Example 5 as indicated in Table 11 in the plasma. In the light microscope no particles could be identified. The result was a wipe-resistant coating in which no particles could be identified in the light microscope. Under UV light influence a hydrophilization of the surface could be obtained. This property, which is typical of TiO 2 particles, is a clear indication that the coating will also be catalytically active.

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Abstract

The invention relates to methods for coating a surface and to bodies that have been coated accordingly.

Description

Beschichtungsverfahren und beschichtete Körper Coating process and coated body
Die Erfindung betrifft Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche, für diese Verfahren geeignete Mischungen, beschichtete Körper sowie die Verwendung durch die Verfahren erzeugter Schichten.The invention relates to processes for coating a surface, mixtures suitable for these processes, coated bodies and the use of layers produced by the processes.
Zum Einstellen und Verändern von Oberflächeneigenschaften werden seit jeher Beschichtungsverfahren angewendet. Beispielsweise können durch Plasmapolymerisation dünne Beschichtungen mit Schichtdicken im nm-Maßstab auf feste Oberflächen appliziert werden. Zu den durch Plasmapolymerisation erzielbaren Oberflächeneigenschaften gehören beispielsweise Kratzschutz, Korrosionsschutz, UV-Schutz, Anlaufschutz, haftvermittelnde Eigenschaften, Antihafteigenschaften und Diffusionsbarriere-Wirkungen.For adjusting and changing surface properties, coating methods have always been used. For example, plasma coatings can be used to apply thin coatings with layer thicknesses on an nm scale to solid surfaces. The surface properties obtainable by plasma polymerization include, for example, scratch protection, corrosion protection, UV protection, tarnish protection, adhesion-promoting properties, anti-adhesion properties and diffusion-barrier effects.
Bei der Plasmapolymerisation wird eine gasförmige Substanz, die mindestens Kohlenstoff-, Silicium- und/oder Schwefelatome enthält, in einem Plasma angeregt. Durch die Anregung werden die Moleküle der gasförmigen Substanz, insbesondere eines plasmapolymersierbaren Precursors (oft auch Monomeres genannt) in gas- oder dampfförmigem Zustand, durch den Beschuss mit Elektronen und/oder energiereichen Ionen fragmentiert. Dabei entstehen hochangeregte radikalische oder ionische Molekülfragmente, die miteinander im Gasraum reagieren und auf der zu beschichtenden Oberfläche abgeschieden werden. Auf diese abgeschiedene Schicht wirkt die elektrische Entladung des Plasmas und dessen intensiver Ionen- und Elektronenbeschuss fortwährend ein, so dass in der abgeschiedenen Schicht weitere Reaktionen ausgelöst und eine hochgradige Verknüpfung der abgeschiedenen Moleküle erzielt werden kann. Dabei bleiben die Höhenstruktur, das Relief und die Topographie der zu beschichtenden Oberfläche weitgehend erhalten. Dies wird oft als Nachbildung der Oberflächenstruktur beschrieben.In plasma polymerization, a gaseous substance containing at least carbon, silicon and / or sulfur atoms is excited in a plasma. Excitation causes the molecules of the gaseous substance, in particular a plasma-polymerizable precursor (often also called monomer) in the gaseous or vapor state, fragmented by the bombardment with electrons and / or high-energy ions. This produces highly excited radical or ionic molecular fragments which react with one another in the gas space and are deposited on the surface to be coated. In this deposited layer, the electrical discharge of the plasma and its intense ion and electron bombardment continuously, so that triggered in the deposited layer further reactions and a high degree of linkage of the deposited molecules can be achieved. The height structure, the relief and the topography of the surface to be coated remain largely intact. This is often described as a replica of the surface structure.
Nachteilig an der Plasmapolymerisation, aber auch an chemical vapor deposition (CVD)-Verfahren, einschließlich plasmaunterstützter CVD-Verfahren, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, ist, dass es nicht möglich ist, Moleküle oder Teilchen ab einem bestimmten Gewicht aus der Gasphase unversehrt abzuscheiden. Das Gleiche gilt auch für verhältnismäßig empfindliche Funktionsbestandteile wie z.B. Farbstoffe oder allgemein organische Verbindungen. Während Moleküle und Teilchen ab einer bestimmten Größe aufgrund ihres Gewichtes nicht für den Einsatz in einem Gasstrom geeignet sind, werden organische Moleküle und komplexe Verbindungen vor dem Einbau in die Beschichtung üblicherweise unspezifisch fragmentiert. Der Einbau von organischen Molekülen ist nicht möglich, da bei den Plasmaverfahren die Abscheidung von Molekülfragmenten bzw. die Fragmentierung von Molekülen vor der Abscheidung stattfindet.A disadvantage of the plasma polymerization, but also to chemical vapor deposition (CVD) methods, including plasma-assisted CVD method, as are known in the prior art, is that it is not possible, molecules or particles from a certain weight of the Separate gas phase intact. The same applies to relatively sensitive functional components such as e.g. Dyes or generally organic compounds. While molecules and particles above a certain size are not suitable for use in a gas stream because of their weight, organic molecules and complex compounds are usually nonspecifically fragmented prior to incorporation into the coating. The incorporation of organic molecules is not possible because in the plasma process, the deposition of molecular fragments or the fragmentation of molecules takes place before the deposition.
Nachteilig an der herkömmlichen Plasmapolymerisation, aber auch an chemical vapor deposition (CVD)-Verfahren einschließlich plasmaunterstützer CVD- Verfahren ist außerdem, dass die sich abscheidenden Moleküle, Radikale und deren Fragmente kaum in geometrisch enge Strukturen gelangen, da hier der Gasaustausch zu stark reduziert ist. Eine übliche Faustregel ist, dass beispielsweise eine Bohrung mit einem Aspektverhältnis von 1 : 3 (Öffnungsdurchmesser zu Tiefe) noch gut durch Plasmapolymerisation beschichtbar ist. Bei kleinen Strukturen, insbesondere im μm-Maßstab, wird dieses Verhältnis schlechter, bei großen Strukturen, insbesondere im dm- bis m-Maßstab wird dieses Verhältnis besser. Die Einsatzmöglichkeiten der Plasmapolymerisation und CVD-Verfahren sind in der Praxis daher auf solche Oberflächen eingeschränkt, die im Wesentlichen glatt und fest sind. Stark aufgeraute, poröse oder schwammartige Substrate werden erfahrungsgemäß nicht vollständig und fehlerfrei beschichtet und infolgedessen nicht zuverlässig abgedeckt. Dies gilt insbesondere auch für Hinterschneidungen. Entsprechende Nachteile gelten daher beim Erzeugen einer Korrosionsschutzbeschichtung für gestrahlte Oberflächen, mechanisch bearbeitete Metalloberflächen oder Gussmaterialien. Beispielsweise wird in der DE 197 48 240 A1 vorgeschlagen, Metalloberflächen vor dem Durchführen eines Plasmapolymerisationsverfahrens mechanisch, chemisch oder elektrochemisch zu glätten, um eine vollständige und möglichst fehlerfreie Beschichtung und damit einen wirksamen Korrosionsschutz zu erzielen. Erfahrungsgemäß können nur solche Festkörperoberflächen vollständig mit plasmapolymeren Beschichtungen bedeckt werden, die im Wesentlichen porenfrei bzw. glatt sind (Mittenrauhwert Ra < 350 nm). Für größere Rauhwerte sind beispielsweise Einschränkungen hinsichtlich der Korrosionsschutzqualität einer aufgebrachten plasmapolymeren Beschichtung hinzunehmen.A disadvantage of conventional plasma polymerization but also of chemical vapor deposition (CVD) processes including plasma-assisted CVD processes is that the molecules, radicals and fragments thereof that are deposited hardly reach geometrically narrow structures, since the gas exchange is greatly reduced here , A common rule of thumb is that, for example, a bore with an aspect ratio of 1: 3 (Opening diameter to depth) is still well coated by plasma polymerization. In the case of small structures, in particular on a μm scale, this ratio becomes worse; in the case of large structures, in particular in the dm to m scale, this ratio improves. The uses of plasma polymerization and CVD processes are therefore limited in practice to those surfaces which are substantially smooth and strong. Strongly roughened, porous or sponge-like substrates are not completely and error-free coated according to experience and consequently not reliably covered. This is especially true for undercuts. Corresponding disadvantages therefore apply when producing a corrosion protection coating for blasted surfaces, mechanically processed metal surfaces or cast materials. For example, it is proposed in DE 197 48 240 A1 to smooth out metal surfaces mechanically, chemically or electrochemically before carrying out a plasma polymerization process, in order to achieve a complete and as accurate as possible a coating and thus an effective corrosion protection. Experience has shown that only such solid surfaces can be completely covered with plasma polymer coatings which are essentially free of pores or smooth (average roughness R a <350 nm). For larger roughness values, for example, restrictions with regard to the corrosion protection quality of an applied plasma-polymer coating must be accepted.
Es war deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Beschichtungsverfahren anzugeben, mit dem auch raue und/oder poröse Oberflächen mit einer dünnen Beschichtung von vorzugsweise einer maximalen Schichtdicke von 5 μm, bevorzugt 2 μm, weiter bevorzugt 1 μm zuverlässig und vollständig bedeckt werden kann. Die mit dem anzugebenden Verfahren erzeugte Beschichtung sollte es gleichzeitig ermöglichen, einer Oberfläche je nach Wunsch eine Vielzahl von möglichen Eigenschaften zu vermitteln. Gleichzeitig war es Aufgabe der Erfindung eine gute Haftung der hergestellten Beschichtung an der zu beschichtenden Oberfläche und ausreichende Beständigkeit gegenüber mechanischem Abrieb zu erzielen, so dass beispielsweise ein Entfernen durch leichtes Wischen nicht möglich ist. Aufgebracht auf metallenen Oberflächen sollte - A -It was therefore an object of the invention to provide a coating method with which even rough and / or porous surfaces with a thin coating of preferably a maximum layer thickness of 5 .mu.m, preferably 2 .mu.m, more preferably 1 .mu.m can be reliably and completely covered. The coating produced by the method to be specified should at the same time make it possible to impart a variety of possible properties to a surface as desired. At the same time it was an object of the invention to achieve good adhesion of the coating produced on the surface to be coated and sufficient resistance to mechanical abrasion, so that, for example, removal by light wiping is not possible. Applied on metal surfaces should - A -
die Beschichtung vorzugsweise einen verbesserten Korrosionsschutz bieten können. Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es, zusätzlich oder alternativ dazu der Beschichtung ein gutes Gleitverhalten der beschichteten Oberfläche zu vermitteln und/oder eine möglichst weitgehend freie Wahl weiterer Oberflächeneigenschaften zu ermöglichen. Hauptaufgabe der Erfindung war es die Möglichkeit zu schaffen, Beschichtungen zu erzeugen, die für eine Vielzahl unterschiedlichster Aufgaben geeignet sind. Erfindungsgemäß wird in einer ersten Alternative daher ein Beschichtungsverfahren angegeben, gekennzeichnet durch die Schritte:the coating may preferably provide improved corrosion protection. A further object of the invention was, additionally or alternatively, to impart to the coating a good sliding behavior of the coated surface and / or to enable as far as possible a free choice of further surface properties. The main object of the invention was to create the ability to produce coatings that are suitable for a variety of different tasks. According to the invention, a coating method is therefore specified in a first alternative, characterized by the steps:
a) Aufbringen einer flüssigen Schicht aus einer Mischung, umfassend eine Flüssigkeit sowie wenigstens einen weiteren Funktionsbestandteil, wobei die Flüssigkeit aus einer Substanz besteht oder diese umfasst, die vernetzbar ist mit Hilfe eines Plasmaverfahrens und wobei der Funktionsbestandteil ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend ausa) applying a liquid layer of a mixture comprising a liquid and at least one further functional component, wherein the liquid consists of or comprises a substance which is crosslinkable by means of a plasma process and wherein the functional component is selected from the group consisting of
(i) markierenden Substanzen, (ii) Trenn- oder Gleitmitteln,(i) marking substances, (ii) separating agents or lubricants,
(iii) Gleiten von Oberflächen unterstützenden Substanzen, antimikrobiellen Wirkstoffen, Fungiziden, Insektiziden, Akariziden, Algiziden, Viriziden, Pestiziden, (Bio-) Katalysatoren, Enzymen, Hormonen, Eiweißen, Nährstoffen, Pheromonen, medizinisch wirksamen Stoffen, organoleptisch aktiven Stoffen, insbesondere Riech- und Aromastoffen, Emulgatoren, Tensiden, Wuchsstoffen wie Wachstumsregulierern insbesondere für Knochenwachstum, UV-Absorbern, photochromen und elektrochromen Substanzen, reflektierenden Substanzen, leitfähigen Substanzen, Wachsen, Ölen und Schmiermitteln, insbesondere Metallseifen, organischen Seifen, sulfonierten und sulfurierten Verbindungen, quartäre Ammonium-Verbindungen, Phosphatiden, Amphotensiden, Betainen, Fettalkoholen, Propylenglykolmonostearat, partiellen Fettsäureestern mehrwertiger Alkohole mit gesättigten Fettsäuren, Polyoxyethylenester von Fettsäuren, Polyoxyethylenether von Fettsäuren und Polymerisationsprodukten aus Ethylenoxid und Propylenoxid bzw. Propylenglycol, Feststoffpartikeln mit Primärpartikelgrößen von bis zu 200 nm, insbesondere Silber- oder Titanoxid- Partikel, leitfähige Substanzen, Korrosionsschutzinhibitoren, Farbstoffe, Lumineszenzfarbstoffe, insbesondere elektrolumineszente, kathodolumineszente, chemielumineszente, biolumineszente, thermolumineszente, sonolumineszente, fluoreszente und/oder phosphoreszente Lumineszenzfarbstoffe, organische oder anorganische Farbpigmente, magnetische Stoffe, organische oder anorganischen Feststoffpartikel mit Primärpartikelgrößen von bis zu 5 μm, besonders bevorzugt von bis zu 1 μm, besonders bevorzugt Nanofüllstoffe, insbesondere Metalle wie Silber, Kupfer, Nickel, Aluminium, Metalllegierungen, Halbleiter, Metalloxyde, wie von Titan, Zinn, Indium, Zink oder Alluminium, Nichtmetalle, Nichtmetallverbindungen, Salze (z.B. Salze organischer und anorganischer Säuren, Metallsalze) und Flüssigkristalle wie Kupfer, Zinksulfid, Magnetit, Siliciumoxid, Bornitrid, Graphit, organische Feststoffe, bevozugt Nanofüllstoffe mit einer Vielzahl von Vernetzungspunkten, Kohlenstoffpartikel(iii) surface-aiding agents, antimicrobials, fungicides, insecticides, acaricides, algicides, viricides, pesticides, (bi) catalysts, enzymes, hormones, proteins, nutrients, pheromones, medically active substances, organoleptically active substances, in particular olfaction and flavorings, emulsifiers, surfactants, growth factors such as growth regulators, in particular for bone growth, UV absorbers, photochromic and electrochromic substances, reflective substances, conductive substances, waxes, oils and lubricants, in particular metal soaps, organic soaps, sulfonated and sulfurized compounds, quaternary ammonium Compounds, phosphatides, amphoteric surfactants, betaines, fatty alcohols, propylene glycol monostearate, partial fatty acid esters of polyhydric alcohols with saturated fatty acids, polyoxyethylene esters of fatty acids, polyoxyethylene ethers of fatty acids and polymerization products of ethylene oxide and propylene oxide id or propylene glycol, solid particles having primary particle sizes of up to 200 nm, in particular silver or titanium oxide. Particles, conductive substances, corrosion inhibitors, dyes, luminescent dyes, in particular electroluminescent, cathodoluminescent, chemiluminescent, bioluminescent, thermoluminescent, sonoluminescent, fluorescent and / or phosphorescent luminescent dyes, organic or inorganic color pigments, magnetic substances, organic or inorganic solid particles having primary particle sizes of up to 5 μm , particularly preferably up to 1 micron, more preferably nanofillers, in particular metals such as silver, copper, nickel, aluminum, metal alloys, semiconductors, metal oxides, such as titanium, tin, indium, zinc or aluminum, non-metals, non-metal compounds, salts (eg salts organic and inorganic acids, metal salts) and liquid crystals such as copper, zinc sulfide, magnetite, silica, boron nitride, graphite, organic solids, preferably nanofillers with a variety of cross-linking points, carbon particles
b) Vernetzen der flüssigen Schicht, so dass eine feste Schicht entsteht.b) crosslinking of the liquid layer, so that a solid layer is formed.
Dabei ist die Mischung aus der die flüssige Schicht gebildet wird ebenfalls Bestandteil der Erfindung. Diese Mischung umfasst eine Substanz die plasmapolymer vernetzbar ist, was aber nicht bedeutet, dass sie auch über ein plasmapolymeres Verfahren vernetzt werden muss. Dabei kann eine Substanz im Rahmen dieser Erfindung ein Reinstoff oder auch ein Stoffgemisch sein. Besonders bevorzugte plasmapolymer vernetzbare Substanzen sind dabei Silikonöle, gesättigte Kohlenwasserstoffe, Fettsäuren, Triglyceride, Mineralöle oder Polyether.In this case, the mixture of the liquid layer is also part of the invention. This mixture comprises a substance which can be crosslinked by plasma polymer, but this does not mean that it also has to be crosslinked by a plasma polymer process. In this case, a substance in the context of this invention may be a pure substance or else a substance mixture. Particularly preferred plasma polymer crosslinkable substances are silicone oils, saturated hydrocarbons, fatty acids, triglycerides, mineral oils or polyethers.
Die vernetzbare Substanz kann auch flüssiger Precursor genannt werden, da sie als Vorstufe für eine Schicht dient.The crosslinkable substance can also be called liquid precursor, since it serves as a precursor for a layer.
Die Vernetzung kann auch durch Spaltung einer Einfachbindung (bevorzugt C-C, Si-C, Si-O) erfolgen. Bevorzugt ist dabei, dass die vernetzbare Substanz zu ≥ 50 Gew.-%, bevorzugt ≥ 70 Gew.-% besonders bevorzugt ≥ 95 Gew.-% nicht im Sinne einer klassischen Polymerisation und nicht im Sinne einer klassischen Polyreaktion reagiert.The crosslinking can also be effected by cleavage of a single bond (preferably CC, Si-C, Si-O). It is preferred that the crosslinkable substance to ≥ 50 wt .-%, preferably ≥ 70 wt .-%, more preferably ≥ 95 wt .-% not im Meaning of a classical polymerization and not in the sense of a classical polyreaction reacts.
Eine markierende Substanz (Marker) ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (I) Farbstoffen, (II) chromophoren oder anderen detektierbaren an den Precursor bindbaren Gruppen, (IM) chromophoren oder anderen detektierbaren Gruppen, die an im flüssigen Precursor lösliche, dispergierbare oder suspendierbare Moleküle bindbar sind, (IV) magnetisierbaren Partikeln, (V) komplexierten Nanopartikeln, (VI) lichtstreuenden Substanzen, (VII) Farbstoffpigmenten und (VIII) Leuchtstoffpigmenten.A labeling substance (marker) is preferably selected from the group consisting of (I) dyes, (II) chromophores or other detectable groups which can be bound to the precursor, (IM) chromophores or other detectable groups which are soluble, dispersible or soluble in the liquid precursor (IV) magnetizable particles, (V) complexed nanoparticles, (VI) light-scattering substances, (VII) dye pigments and (VIII) phosphor pigments.
Für die Auswahl der markierenden Substanz ist z. B. das gewünschte Detektor- System ausschlaggebend. Als Marker können verwendet werden:For the selection of the marking substance is z. B. the desired detector system crucial. As markers can be used:
1. Farbstoffe (z.B. zur Überwachung mit Photodetektoren), beispielsweise natürliche Farbstoffe wie Alizarin oder Indigo oder synthetische Farbstoffe wie Azo-, Azin-, Anthrachinon-, Acridin-, Cyanin-, Oxazin-, Polymethin -,1. Dyes (for example for monitoring with photodetectors), for example natural dyes such as alizarin or indigo or synthetic dyes such as azo, azine, anthraquinone, acridine, cyanine, oxazine, polymethine,
Thiazin- oder Triarylmethan-Farbstoffe.Thiazine or triarylmethane dyes.
2. flüssige Precursoren mit chromophoren Gruppen (z.B. Azo-, Azoxy-, Imino- und/oder Chinon-Gruppen), beispielsweise direkt gebunden an die Precursor-Moleküle oder an Moleküle, die im Precursor löslich sind.2. Liquid precursors having chromophoric groups (for example azo, azoxy, imino and / or quinone groups), for example directly bonded to the precursor molecules or to molecules which are soluble in the precursor.
3. flüssige Precursoren mit funktionellen Gruppen oder anderweitige funktionelle Einheiten beispielsweise direkt gebunden an die Precursor- Moleküle oder an Moleküle, die im Precursor löslich sind oder an Feststoffe, welche im Precusor suspendiert werden, oder an Molekülen in3. liquid precursors having functional groups or other functional units, for example directly bonded to the precursor molecules or to molecules which are soluble in the precursor or to solids which are suspended in the precursor or to molecules in
Flüssigkeiten, welche im Precusor dispergiert sind. Mögliche funktionelle Gruppen sind beispielsweise:Liquids which are dispersed in the precursor. Possible functional groups are, for example:
olefinischen Gruppen, Keto-, Imin- oder Aldehydgruppen, (z.B. für UV- Detektoren) funktionellen Gruppen, die eine intensive und sehr charakteristische Adsorption von Infrarotlicht zeigen (z.B. mit Dreifachbindungen wie Nitrile oder Thiocyanate, mit kumulierten Doppelbindungen wie Isocyanate oder Carbonylen Carbonsäurederivate), (z.B. für IR-Detektoren) - funktionellen Einheiten, die lumineszente, insbesondere Photo- lumineszente Eigenschaften aufweisen (z.B. Bis(azomethin)), funktionelle Gruppen oder Einheiten, die charakteristische Elemente enthalten, die eine klare Abgrenzung gegenüber dem Substratmaterial und der Umgebung darstellen und charakteristische Signale bei der optischen Emissions-Spektrographie zeigen (z.B. für optische Spektroskopie an einem laserinduzierten Mikroplasma (LIBS))olefinic groups, keto, imine or aldehyde groups, (eg for UV detectors) functional groups which show an intensive and very characteristic adsorption of infrared light (eg with triple bonds such as nitriles or thiocyanates, with cumulated double bonds such as isocyanates or carbonyl carboxylic acid derivatives), (eg for IR detectors) - functional units which are luminescent, in particular photoluminescent Have properties (eg bis (azomethine)), functional groups or units containing characteristic elements that provide a clear distinction from the substrate material and the environment and show characteristic signals in optical emission spectrography (eg for optical spectroscopy on a laser-induced micro-plasma (LIBS))
4. Magnetisierbare Nanopartikel4. Magnetizable nanoparticles
5. Komplexierte Nanopartikel, wie z. B. in „Polydimethylsiloxane-magnetite nanoparticle complexes and dispersions in polysiloxane carrier fluids"; K.S. Wilson, J.D.Goff, J. S. Riffle, L.A. Harris, T.G. St Pierre; Polym. Adv. Technol. 2005; 16: 200-21 1 beschrieben.5. complexed nanoparticles, such. In "polydimethylsiloxane-magnetite nanoparticle complexes and dispersions in polysiloxanes carrier fluids"; K.S. Wilson, J. D. Goff, J. S. Riffle, L. A. Harris, T. G. St Pierre, Polym. Adv. Technol. 2005; 16: 200-21 1.
6. Dispersionen von Feststoffen oder Flüssigkeiten, die zu einer Lichtstreuung führen6. Dispersions of solids or liquids that cause light scattering
7. Farbstoffpigmente7. Dye pigments
8. Leuchtstoffpigmente8. Phosphorus pigments
Der Fachmann wird die Markierung des flüssigen Precursor (Mischung oder chemische Verbindung der markierenden Substanz mit dem flüssigen Precursor) vorzugsweise so vornehmen, dass die Dichte an markierender Substanz bzw. an Nanomarkern, bzw. an den detektierbaren funktionellen Gruppen im Falle einer homogenen (Precursor-)Flüssigkeit, für eine einfache Identifizierung ausreichend ist und andererseits das Aushärten des flüssigen Precursors nicht gestört wird. Bei der Auswahl der markierenden Substanz muss ferner darauf geachtet werden, dass das Auftragsverfahren (Tauchen, Sprühen, Spin-Coaten, etc.) problemlos möglich ist. Beispielsweise muss, gegebenenfalls durch geeignete Maßnahmen, eine Agglomeration der Partikel der markierenden Substanz verhindert werden. Dies ist am einfachsten dadurch möglich, dass die markierende Substanz, z. B. wie in „Polydimethylsiloxane-magnetite nanoparticle complexes and dispersions in polysiloxane carrier fluids"; K. S. Wilson, J.D.Goff, J.S. Riffle, L.A. Harris, T.G. St Pierre; Polym. Adv. Technol. 2005; 16: 200-211 beschrieben, an den flüssigen Precursor gebunden ist.The person skilled in the art will preferably mark the liquid precursor (mixture or chemical compound of the marking substance with the liquid precursor) in such a way that the density of marking substance or on nanomarkers, or on the detectable functional groups in the case of a homogeneous (precursor) ) Liquid, is sufficient for easy identification and on the other hand, the curing of the liquid precursor is not disturbed. Care must also be taken when selecting the marking substance be that the application method (dipping, spraying, spin coating, etc.) is easily possible. For example, if necessary by suitable measures, agglomeration of the particles of the marking substance must be prevented. This is most easily possible because the marking substance, eg. As described in "Polydimethylsiloxane-magnetite nanoparticle complexes and dispersions in polysiloxanes carrier fluids"; KS Wilson, JDGoff, JS Riffle, LA Harris, TG St Pierre; Polym. Adv. Technol. 2005; 16: 200-211 liquid precursor is bound.
Eine markierende Substanz als Funktionsbestandteil kann auch ein Nanomarker sein. Dabei kann es sich um sehr verschiedene Stoffe handeln (ggf. zusätzlich zu den oben genannten) nämlich um beispielsweise lösliche Farbstoffe, Pigmente mit einer Größe von unter einem Mikrometer (organische oder anorganische), Metall- oder Metalloxydpartikel, Metall-Cluster, Halbleiterpartikel, photochrome oder elektrochrome Stoffe, luminiszente Stoffe, Salze, Graphit, organische Feststoffe. Wichtiges Kriterium für ihre Auswahl ist, dass ein einfacher (quantifizierbarer) Nachweis möglich ist, so dass erkennbar wird, ob die Abformschicht vollständig von der Oberfläche gelöst wurde.A marking substance as a functional component can also be a nanomarker. These may be very different substances (possibly in addition to those mentioned above), namely, for example, soluble dyes, pigments having a size of less than one micron (organic or inorganic), metal or metal oxide particles, metal clusters, semiconductor particles, photochromic or electrochromic substances, luminescent substances, salts, graphite, organic solids. An important criterion for their selection is that a simple (quantifiable) detection is possible, so that it can be seen whether the impression layer has been completely detached from the surface.
Beispiele für markierende Substanzen/Nachweissysteme:Examples of labeling substances / detection systems:
Markierende Substanz: ZnS-Nanopartikel -ϊ Nachweis über LumineszenzMarking substance: ZnS nanoparticles -ϊ detection by luminescence
Markierende Substanz: Farbstoffnanopartikel -ϊ Nachweis über Lichtmikroskop (vergleiche weiter unten)Marking substance: Dye nanoparticles -ϊ detection by light microscope (see below)
Markierende Substanz Ag - Nanopartikel -^ Nachweis über GraufärbungLabeling substance Ag - nanoparticles - ^ detection by gray staining
Teil der Erfindung ist es auch die markierende Substanz so auszuwählen, dass sie ggf. eine weitere Funktion erfüllt, nämlich die Verbesserung der Vernetzung des flüssigen Precursors, und sie somit verbesserte chemische und mechanische Eigenschaften der entstehenden Schicht bewirkt. Auch ein erfindungsgemäßer vernetzender Nanomarker kann daher über funktionelle Gruppen verfügen, so dass er während des Aushärtungsprozesses des flüssigen Precursors chemische Bindungen zu diesem aufbauen kann.Part of the invention is also to select the marking substance so that it optionally fulfills a further function, namely the improvement of the crosslinking of the liquid precursor, and thus it brings about improved chemical and mechanical properties of the resulting layer. A crosslinking nanomarker according to the invention can therefore also have functional groups that during the curing process of the liquid precursor it can build chemical bonds to it.
Die erfindungsgemäße Mischung kann durch den Fachmann leicht so gewählt werden, dass sie unter den jeweils gewünschten Vernetzungsbedingungen flüssig ist. Dabei können die Funktionsbestandteile als Feststoffe, Flüssigkeiten oder sogar Gase vorliegen, so dass die Mischung eine Flüssigkeitsmischung sein kann, eine Lösung, eine Suspension, eine Emulsion usw., je nachdem in welcher Form die Funktionsbestandteile enthalten sind.The mixture according to the invention can easily be selected by the person skilled in the art so that it is liquid under the particular desired crosslinking conditions. In this case, the functional components may be present as solids, liquids or even gases, so that the mixture may be a liquid mixture, a solution, a suspension, an emulsion, etc., depending on the form in which the functional components are contained.
Unter einem Funktionsbestandteil ist in diesem Zusammenhang eine gezielt hinzugefügte Verbindung oder ein Partikel zu verstehen (im Gegensatz zu Verunreinigungen), die dazu dienen, aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens der entstehenden Schicht eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften zu verleihen. Diese Eigenschaften können unterschiedlicher Natur sein, wie z. B. Verleihen einer Abriebsfestigkeit bis zum Korrosionsschutz. Entsprechende Eigenschaften entnimmt der Fachmann bereits aus den vorgeschlagenen Funktionsbestandteilen, weitere Eigenschaften kann der Fachmann je nach erwünschter Anwendung durch die geeignete Wahl von Funktionsbestandteilen erzeugen.In this context, a functional component is to be understood as meaning a specifically added compound or a particle (in contrast to impurities), which serve to impart one or more desired properties to the resulting layer by virtue of the method according to the invention. These properties can be different in nature, such as. B. imparting abrasion resistance to corrosion protection. The person skilled in the art already extracts corresponding properties from the proposed functional components; further properties can be generated by the skilled person depending on the desired application by the suitable choice of functional components.
Gleichzeitig kann der Fachmann leicht die Vernetzungsbedingungen im Schritt b) so wählen, dass die Funktionsbestandteile der entstehenden Schicht die erwünschten Eigenschaften vermitteln können. Dies bedeutet insbesondere, dass die Funktionsbestandteile beim Vernetzen nicht zerstört werden bzw. so verändert werden, dass sie ihre (erwünschte) Funktion nicht mehr erfüllen können. Auch eine Aktivierung der Funktionsbestandteile ist im Schritt b) möglich. Für eine Reihe von Anwendungen ist es jedoch erwünscht, dass auch die Funktionsbestandteile an der Vernetzung teilnehmen.At the same time, the person skilled in the art can easily choose the crosslinking conditions in step b) so that the functional constituents of the resulting layer can impart the desired properties. This means, in particular, that the functional components are not destroyed during crosslinking or are changed so that they can no longer fulfill their (desired) function. Activation of the functional components is also possible in step b). For a number of applications, however, it is desirable that the functional components also participate in the networking.
Die Vernetzung der Schicht im Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf eine Reihe von Arten folgen. Eine Möglichkeit dabei ist, ein Plasmaverfahren zu verwenden, weitere Möglichkeiten sind der Einsatz von Gammastrahlung, von Elektronenstrahlung, thermische oder chemische Vernetzung und/oder Vernetzung durch UV-Strahlung oder andere Strahlung. UV-Strahlung ist dabei eine besonders bevorzugte Variante. Insbesondere kann UV-Strahlung zum Vernetzen der vernetzbaren Substanz durch ein Plasma bereitgestellt werden.The crosslinking of the layer in step b) of the process according to the invention can be followed in a number of ways. One possibility is to use a plasma process, other possibilities are the use of Gamma radiation, electron beam, thermal or chemical crosslinking and / or crosslinking by UV radiation or other radiation. UV radiation is a particularly preferred variant. In particular, UV radiation can be provided for crosslinking the crosslinkable substance by a plasma.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist die Schicht, die in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgebracht wird, vor der Vernetzung in einem flüssigen Zustand. Im Sinne dieser Erfindung ist eine Schicht flüssig, die an Viskosität nicht mehr als 106 Pa s beträgt, gemessen in einem Rotationsviskosimeter. Die erfindungsgemäße Mischung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst bevorzugt eine vernetzbare Substanz, die bei 23 °C einen Dampfdruck von < 0,5 mbar (0,05 kPa) bevorzugt < 0,1 mbar (0,01 kPa) besonders bevorzugt < 0,01 mbar (0,001 kPa) hat.According to the invention, the layer which is applied in step a) of the process according to the invention is preferably in a liquid state before crosslinking. For the purposes of this invention, a layer is liquid which is not more than 10 6 Pa s in viscosity, measured in a rotational viscometer. The inventive mixture of the process according to the invention preferably comprises a crosslinkable substance which at 23 ° C. has a vapor pressure of <0.5 mbar (0.05 kPa), preferably <0.1 mbar (0.01 kPa), more preferably <0.01 mbar (0.001 kPa).
Bevorzugte erfindungsgemäße Mischungen eines erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen eine vernetzbare Substanz, die < 50 Gew.-%, bevorzugt < 30 Gew.-%, besonders bevorzugt < 10 Gew.-% Moleküle mit einer funktionellen Gruppen aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Acryl- oder Methacrylsäureestern, Isocyanaten, Epoxiden und alpha- Olefinen und/oder ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:Preferred novel mixtures of a process according to the invention comprise a crosslinkable substance which has <50% by weight, preferably <30% by weight, particularly preferably <10% by weight, of molecules having a functional group selected from the group consisting of: acrylic or methacrylic acid esters, isocyanates, epoxides and alpha-olefins and / or selected from the group consisting of:
Säureestern, Säureanhydriden, Epoxiden, Gruppen mit endständigen C-C- Doppelbindungen und stickstoffhaltigen funktionellen Gruppen. Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäße Mischungen, bei denen die vernetzbare Substanz zu 50 bis 100 Gew.-% aus Silikonöl, gesättigtem Kohlenwasserstoff, Fettsäure, Triglycerid, Mineralöl oder Polyether umfasst oder daraus besteht.Acid esters, acid anhydrides, epoxides, C-C double bond-containing groups, and nitrogen-containing functional groups. Particular preference is given to mixtures according to the invention in which the crosslinkable substance comprises or consists of 50 to 100% by weight of silicone oil, saturated hydrocarbon, fatty acid, triglyceride, mineral oil or polyether.
Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Mischung für ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei der das Silikonöl, der gesättigte Kohlenwasserstoff, die Fettsäure, das Triglycerid, das Mineralöl oder der Polyether keine der funktionellen Gruppen umfassen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acryl- oder Methacrylsäureestern, Isocyanaten, Epoxiden, alpha-Olefinen, Säureestern, Säureanhydriden, Epoxiden, Gruppen mit endständigen C-C-Doppelbindungen und stickstoffhaltigen funktionellen Gruppen.A mixture according to the invention is particularly preferred for a process according to the invention in which the silicone oil, the saturated hydrocarbon, the fatty acid, the triglyceride, the mineral oil or the polyether comprise none of the functional groups selected from the group consisting of acrylic or methacrylic acid esters, isocyanates, Epoxides, alpha-olefins, acid esters, acid anhydrides, epoxides, CC-capped groups, and nitrogen-containing functional groups.
Die erfindungsgemäßen Mischungen ermöglichen das erfindungsgemäße Verfahren in seiner ersten Ausgestaltung, sie sind aber auch für das erfindungsgemäße Verfahren in seiner zweiten Ausgestaltung hervorragend einsetzbar.The mixtures according to the invention enable the process according to the invention in its first embodiment, but they are also excellently usable for the process according to the invention in its second embodiment.
Erfindungsgemäß wird auf eine feste, zu beschichtende Oberfläche (Substrat) zunächst eine Schicht aufgebracht, indem das Substrat mit einer Flüssigkeit beaufschlagt wird. Auf der zu beschichtenden festen Oberfläche wird daher eine flüssige erste Schicht aufgetragen. Die Schicht kann anschließend vollständig oder teilweise verfestigt werden. Vorzugsweise ist sie jedoch zumindest zu Beginn der Durchführung von Schritt b) flüssig.According to the invention, a layer is initially applied to a solid surface (substrate) to be coated by applying a liquid to the substrate. Therefore, a liquid first layer is applied to the solid surface to be coated. The layer can then be fully or partially solidified. Preferably, however, it is at least liquid at the beginning of the implementation of step b).
Ein alternatives erfindungsgemäßes Verfahren (2. Variante) umfasst die Schritte:An alternative method according to the invention (second variant) comprises the steps:
a) Aufbringen einer ersten, flüssigen Schicht auf eine zu beschichtende feste Oberfläche, wobei die erste Schicht mindestens eine vernetzbare Substanz enthält, unda) applying a first, liquid layer to a solid surface to be coated, wherein the first layer contains at least one crosslinkable substance, and
b) Aufbringen einer zweiten Schicht auf die erste Schicht durch Abscheiden und Vernetzen einer Substanz aus einer Gasphase, wobei während der Durchführung von Schritt b) zunächst Vernetzungsbedingungen und anschließend Abscheidungsbedingungen eingestellt werden.b) applying a second layer to the first layer by depositing and crosslinking a substance from a gaseous phase, wherein during the performance of step b) first crosslinking conditions and then deposition conditions are set.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur Beschichtung poröser Oberflächen, wobei die gewünschten Oberflächeneigenschaften der Beschichtung durch die aus der Gasphase abgeschiedene Schicht erzeugt werden können. Bevorzugt ist es jedoch auch für diese Variante der Erfindung, dass die erfindungsgemäßen Mischungen für das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren eingesetzt werden. Auf diese Art lassen sie eine Vielzahl von Eigenschaften für die Schicht erzeugen, die durch ein Abscheiden aus der Gasphase alleine nicht erzeugt werden können.This method according to the invention is particularly suitable for coating porous surfaces, wherein the desired surface properties of the coating can be produced by the layer deposited from the gas phase. However, it is also preferred for this variant of the invention that the mixtures according to the invention are used for the coating method according to the invention. In this way they create a variety of properties for the layer that can not be produced by vapor deposition alone.
Bestandteil der Erfindung ist auch ein Beschichtungsverfahren der ersten Variante unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Mischung in dem die Vernetzung im Schritt b) wie bei der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt, also durch Aufbringen einer zweiten Schicht auf die erste Schicht durch Abscheiden und Vernetzen einer Substanz aus einer Gasphase, und wobei während der Durchführung von Schritt b) zunächst Vernetzungsbedingungen und anschließend Abscheidungsbedingungen eingestellt werden.Part of the invention is also a coating method of the first variant using a mixture according to the invention in which the crosslinking in step b) takes place as in the second variant of the inventive method, ie by applying a second layer to the first layer by depositing and crosslinking a substance a gas phase, and wherein during the implementation of step b) first crosslinking conditions and then deposition conditions are set.
Für die erfindungsgemäßen Verfahren, bei denen eine zweite Schicht abgeschieden wird, was beiden Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht (der des ersten Verfahrens nur in einer bevorzugten Variante), gilt Folgendes:For the process according to the invention, in which a second layer is deposited, which corresponds to both variants of the process according to the invention (that of the first process only in a preferred variant), the following applies:
Die vernetzbare Substanz der ersten, vorzugsweise flüssigen Schicht ist vorzugsweise unter den gleichen Bedingungen vernetzbar wie die vernetzbare Substanz der zweiten Schicht. Die vernetzbare Substanz der ersten Schicht muss jedoch nicht aufgrund des gleichen Verfahrens vernetzt werden wie die vernetzbare Substanz der zweiten Schicht, sie kann beispielsweise auch thermisch, chemisch und/oder vorzugsweise durch UV-Strahlung vernetzt werden. Insbesondere kann UV-Strahlung zum Vernetzen der vernetzbaren Substanz der ersten Schicht durch ein Plasma bereitgestellt werden, wie es zum Erzeugen von Vernetzungs- und Abscheidungsbedingungen bevorzugt eingesetzt wird (näheres dazu unten).The crosslinkable substance of the first, preferably liquid layer is preferably crosslinkable under the same conditions as the crosslinkable substance of the second layer. However, the crosslinkable substance of the first layer need not be crosslinked by the same method as the crosslinkable substance of the second layer, for example, it may also be crosslinked thermally, chemically and / or preferably by UV radiation. In particular, UV radiation may be provided for crosslinking the crosslinkable substance of the first layer by a plasma, as it is preferably used for generating crosslinking and deposition conditions (see below for details).
Auf die erste, vorzugsweise flüssige Schicht wird eine zweite Schicht aufgebracht. Die zweite Schicht wird hergestellt durch Abscheiden einer vernetzbaren Substanz aus der Gasphase und Vernetzen der abgeschiedenen Substanz. Besonders bevorzugt wird die zweite Schicht hergestellt durch Plasmapolymerisation, CVD oder plasmaunterstützter CVD. Das Vernetzen der die zweite Schicht bildenden, aus der Gasphase abgeschiedenen Substanz wird vorzugsweise durch Beaufschlagen der in Bildung begriffenen zweiten Schicht mit einem Plasma bewirkt.On the first, preferably liquid layer, a second layer is applied. The second layer is made by depositing a crosslinkable substance from the gas phase and crosslinking of the deposited substance. Most preferably, the second layer is prepared by plasma polymerization, CVD or plasma enhanced CVD. The crosslinking of the gas-phase deposited substance forming the second layer is preferably effected by applying a plasma to the second layer being formed.
Neben der zur Bildung der zweiten Schicht verwendeten Substanz wird im erfindungsgemäßen Verfahren eine weitere vernetzbare Substanz eingesetzt. Diese weitere vernetzbare Substanz ist Teil der ersten Schicht und fördert deren Vernetzung oder bildet die erste Schicht. In besonders bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die vernetzbare Substanz der ersten Schicht vernetzbar unter den Bedingungen bei denen die zur Bildung der zweiten Schicht verwendete Substanz in Schritt b) vernetzt wird. Besonders bevorzugt sind solche erfindungsgemäß hergestellten Beschichtungen, bei denen bei oder nach Durchführen von Schritt b) die erste Schicht teilweise oder vollständig mit der entstehenden zweiten Schicht vernetzt wird.In addition to the substance used to form the second layer, a further crosslinkable substance is used in the process according to the invention. This further crosslinkable substance is part of the first layer and promotes their crosslinking or forms the first layer. In particularly preferred embodiments of the process according to the invention, the crosslinkable substance of the first layer is crosslinkable under the conditions in which the substance used to form the second layer is crosslinked in step b). Particular preference is given to coatings produced in accordance with the invention in which, during or after carrying out step b), the first layer is partially or completely crosslinked with the second layer that forms.
Zum Durchführen von Schritt b) werden zunächst Vernetzungsbedingungen eingestellt und anschließend Abscheidungsbedingungen. Unter Vernetzungsbedingungen findet eine starke Vernetzung der vernetzbaren Substanz der ersten Schicht im Vergleich zum Abscheiden der vernetzbaren Substanz der zweiten Schicht statt; unter Abscheidungsbedingungen ist die Vernetzung der vernetzbaren Substanz der ersten Schicht gering im Vergleich zum Abscheiden der vernetzbaren Substanz der zweiten Schicht. Vorzugsweise gilt:To carry out step b), first crosslinking conditions are set and then deposition conditions. Under crosslinking conditions, strong crosslinking of the crosslinkable substance of the first layer takes place as compared to depositing the crosslinkable substance of the second layer; Under deposition conditions, the crosslinking of the crosslinkable substance of the first layer is small compared to the deposition of the crosslinkable substance of the second layer. Preferably:
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wobei k-i v die Geschwindigkeitskonstante der Vernetzungsreaktion der vernetzbaren Substanz der ersten Schicht unter Vernetzungsbedingungen ist,in which ki v is the rate constant of the crosslinking reaction of the crosslinkable substance of the first layer under crosslinking conditions,
k2 v die Geschwindigkeitskonstante der Schichtbildung der vernetzbaren Substanz der zweiten Schicht unter Vernetzungsbedingungen ist,k 2 v is the rate constant of the layer formation of the crosslinkable substance of the second layer under crosslinking conditions,
k1 a die Geschwindigkeitskonstante der Vernetzungsreaktion der vernetzbaren Substanz der ersten Schicht unter Abscheidungsbedingungen ist, undk 1 a is the rate constant of the crosslinking reaction of the crosslinkable substance of the first layer under deposition conditions, and
k2 a die Geschwindigkeitskonstante der Schichtbildung der vernetzbaren Substanz der zweiten Schicht unter Abscheidungsbedingungen ist.k 2 a is the rate constant of the layer formation of the crosslinkable substance of the second layer under deposition conditions.
Die Bestimmung der Geschwindigkeit der Schichtbildung kann beispielsweise über Schichtdickenmessungen erfolgen, beispielsweise mit Hilfe der Ellipsometrie, ggf. auf Referenzproben (z.B. Silicium-Wafern), erfolgen.The speed of the layer formation can be determined, for example, by means of layer thickness measurements, for example by means of ellipsometry, if appropriate on reference samples (for example silicon wafers).
Die Bestimmung der Geschwindigkeit der Vernetzungsreaktionen kann beispielsweise nach einer mechanischen Zerstörung der Schichten über Extraktion der noch unvernetzten, bzw. ggf. nur schwach vernetzen, Anteile der vernetzbaren Substanz der ersten Schicht in geeigneten Lösemitteln erfolgen. Die Analyse der extrahierbaren Anteile kann beispielsweise mit Hilfe von Matrixunterstützter Laser Desorptions-Ionisations-Massenspektroskopie (MALDI-TOF) oder mit Hilfe von Gelpermeations-Chromatographie (GPC), bzw. Hochleistungs- Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC) erfolgen.The determination of the speed of the crosslinking reactions can be carried out, for example, after mechanical destruction of the layers by extraction of the still uncrosslinked or, if appropriate, only weakly crosslinked, fractions of the crosslinkable substance of the first layer in suitable solvents. The analysis of the extractable fractions can be carried out, for example, by means of matrix-assisted laser desorption ionization mass spectrometry (MALDI-TOF) or by means of gel permeation chromatography (GPC) or high-performance liquid chromatography (HPLC).
Besonders bevorzugt wird in Schritt b) die zu beschichtende Oberfläche, also die erste Schicht und die zweite Schicht, soweit diese bereits entstanden ist, mit einem Plasma beaufschlagt. Zweckmäßigerweise sind in diesem Fall die vernetzbaren Substanzen der ersten und zweiten Schicht durch das gewählte Plasma vernetzbar. Vorzugsweise enthält das Plasma O2 und/oder H2 und/oder N2 und/oder ein zur Radikalbildung geeignetes Edelgas und/oder CO2 und/oder N2O und/oder Luft, wobei ein sauerstoffhaltiges Plasma besonders bevorzugt ist. Insbesondere bevorzugt ist ein Sauerstoff- und wasserstoffhaltiges Plasma. Zum Einstellen von Vernetzungsbedingungen im Plasma ist es bevorzugt, in Schritt b) die zu beschichtende Oberfläche mit einem Plasma zu behandeln, wobei das Plasma zur Radikalbildung geeignet ist. Insbesondere ist ein Plasma bevorzugt, das auf O2 und/oder H2 und/oder CO2 und/oder N2O beruht, wobei ein Sauerstoff- und wasserstoffhaltiges Plasma besonders bevorzugt ist. Zum Einstellen von Vernetzungsbedingungen ist ferner bevorzugt, eine hohe Leistung in das Plasma einzukoppeln. Die jeweils günstigste Plasma-Zusammensetzung und den jeweils erforderlichen Energieeintrag wählt der Fachmann in Abhängigkeit von dem zur Beschichtung verwendeten Reaktionsgefäß, dem zu beschichtenden Substrat und der jeweiligen vernetzbaren Substanz der ersten und zweiten Schicht aus. Zum Herstellen eines entsprechenden Plasmas kann sich der Fachmann insbesondere an der DE 100 34 737 A1 orientieren, und dort insbesondere an den Absätzen 12 bis 15, 28 und den Beispielen.Particularly preferably, in step b) the surface to be coated, ie the first layer and the second layer, as far as it has already formed, is subjected to a plasma. Conveniently, in this case, the crosslinkable substances of the first and second layer can be crosslinked by the selected plasma. The plasma preferably contains O 2 and / or H 2 and / or N 2 and / or a noble gas suitable for free radical formation and / or CO 2 and / or N 2 O and / or air, with an oxygen-containing plasma being particularly preferred. Particularly preferred is an oxygen and hydrogen-containing plasma. In order to set crosslinking conditions in the plasma, it is preferable in step b) to treat the surface to be coated with a plasma, wherein the plasma is suitable for the formation of radicals. In particular, a plasma is preferred which is based on O 2 and / or H 2 and / or CO 2 and / or N 2 O, an oxygen- and hydrogen-containing plasma being particularly preferred. For setting of crosslinking conditions it is further preferred to couple a high power into the plasma. The most favorable plasma composition and the energy input required in each case are selected by the person skilled in the art as a function of the reaction vessel used for the coating, the substrate to be coated and the respective crosslinkable substance of the first and second layer. For producing a corresponding plasma, the person skilled in the art can be guided, in particular, by DE 100 34 737 A1, and there in particular by paragraphs 12 to 15, 28 and the examples.
Unter Vernetzungsbedingungen für Vernetzung mittels Plasma wird daher, insbesondere durch Beaufschlagen der zu beschichtenden Oberfläche mit einemUnder crosslinking conditions for crosslinking by means of plasma is therefore, in particular by applying the surface to be coated with a
Plasma wie oben beschrieben, eine rasche Vernetzung der vernetzbarenPlasma as described above, a rapid crosslinking of the crosslinkable
Substanz der ersten Schicht erreicht, während ein Abscheiden und Vernetzen der vernetzbaren Substanz der zweiten Schicht noch nicht stattfindet oder zumindest die rasche Vernetzung der vernetzbaren Substanz der ersten Schicht nicht wesentlich beeinträchtigt.Substance of the first layer achieved, while a deposition and crosslinking of the crosslinkable substance of the second layer does not take place or at least not significantly affect the rapid crosslinking of the crosslinkable substance of the first layer.
In der zweiten Variante oder einer bevorzugten Variante der ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens findet nach dem Einstellen von Vernetzungsbedingungen zumindest ein Anvernetzen der vernetzbaren Substanz der ersten Schicht statt. Anschließend werden in Schritt b) Abscheidungsbedingungen eingestellt. Unter Abscheidungsbedingungen findet ein maßgebliches Abscheiden und Vernetzen der vernetzbaren Substanz der zweiten Schicht auf der zumindest teilweise vernetzten ersten Schicht statt. In diesem Stadium von Schritt b) ist es nicht mehr das vorrangige Ziel, eine Vernetzung der vernetzbaren Substanz der ersten Schicht zu erreichen, sondern das Abscheiden und Vernetzen der vernetzbaren Substanz der zweiten Schicht, wobei eine innige Verbindung von erster und zweiter Schicht erreicht werden soll. Besonders bevorzugt werden erfindungsgemäße Abscheidungsbedingungen hergestellt durch Durchführen einer Plasmapolymerisation oder - gegebenenfalls plasmaunterstützten - CVD. Diese Verfahren, insbesondere die Plasmapolymerisation gewährleisten eine vorteilhaft innige Verbindung von erster und zweiter Schicht und ermöglichen das Herstellen einer besonders dauerhaften, dichten und dünnen Beschichtung. Insbesondere die Plasmapolymerisation erlaubt es zudem, die Oberflächeneigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Beschichtung weitestgehend frei zu wählen, wobei die Wahl weitgehend unabhängig von der Zusammensetzung der in Schritt a) aufgebrachten ersten Schicht erfolgen kann. Die Kombination der durch das plasmapolymere Verfahren ermöglichten Eigenschaften der Schicht mit denen, die aufgrund einer erfindungsgemäßen Mischung vermittelt werden, ermöglichen dabei eine sehr große Vielzahl von Eigenschaften und damit auch Verwendungen der erfindungsgemäß erzeugten Beschichtung.In the second variant or a preferred variant of the first variant of the process according to the invention, at least one crosslinking of the crosslinkable substance of the first layer takes place after the setting of crosslinking conditions. Subsequently, deposition conditions are set in step b). Under deposition conditions, a significant deposition and crosslinking of the crosslinkable substance of the second layer takes place on the at least partially crosslinked first layer. At this stage of step b), it is no longer the primary goal to achieve crosslinking of the crosslinkable substance of the first layer, but the deposition and crosslinking of the crosslinkable substance of the second layer, wherein an intimate connection of first and second layer is to be achieved , Deposition conditions according to the invention are particularly preferably prepared by carrying out a plasma polymerization or-optionally plasma-assisted-CVD. These methods, in particular the plasma polymerization, ensure an advantageously intimate connection of the first and second layers and make it possible to produce a particularly durable, dense and thin coating. In particular, the plasma polymerization also makes it possible to choose the surface properties of the coating produced according to the invention largely free, the choice can be made largely independent of the composition of the applied in step a) first layer. The combination of the properties of the layer made possible by the plasma-polymer method with those which are mediated by means of a mixture according to the invention make it possible to have a very large number of properties and thus also uses of the coating produced according to the invention.
Ein besonderer Vorteil des Einsatzes einer Plasmapolymerisation, CVD und plasmaunterstützten CVD ist darüber hinaus, dass es bei Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren zu einer Wechselwirkung mit der ersten Schicht kommt. Diese Wechselwirkung führt dazu, dass die erfindungsgemäß hergestellte Beschichtung in der zweiten Variante oder einer bevorzugten Variante der ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens an der Substratoberfläche überraschend gut haftet. Die gute, dauerhafte Haftung der in Schritt b) hergestellten Beschichtung aus erster und zweiter Schicht beruht auf dem Wechsel zwischen Vernetzungs- und Abscheidungsbedingungen, so dass nicht nur eine innige Verbindung zwischen erster und zweiter Schicht hergestellt wird, sondern die zweite Schicht und damit die gesamte Beschichtung über eine Vielzahl an Haftpunkten mit der Substratoberfläche fest verbunden ist. Insbesondere bevorzugt ist der Einsatz eines Atmosphärendruck- oder Niederdruck-Plasmapolymerisationsverfahrens zum Aufbringen der zweiten Schicht, wobei für die Stoffmengenverhältnisse in der gebildeten zweiten Schicht ferner vorzugsweise gilt (gemessen auf einem Referenzsubstrat ohne vorherige Durchführung von Schritt 1 , um jeglichen Einfluss aus dem vorhergehenden Prozessschritt auszuschließen): 1 ,1 :1 < n(O) : n(Si) < 2,6:1 ,A particular advantage of the use of plasma polymerization, CVD and plasma-assisted CVD is, moreover, that the process according to the invention results in an interaction with the first layer. This interaction means that the coating produced according to the invention in the second variant or a preferred variant of the first variant of the method according to the invention adheres to the substrate surface surprisingly well. The good, lasting adhesion of the first and second layer coating produced in step b) is based on the change between crosslinking and deposition conditions, so that not only an intimate connection between first and second layer is made, but the second layer and thus the entire Coating is firmly connected via a plurality of adhesive points with the substrate surface. Particularly preferred is the use of an atmospheric pressure or low pressure plasma polymerization process for applying the second layer, wherein the molar ratios in the second layer formed are further preferably (as measured on a reference substrate without prior implementation of step 1 to exclude any influence from the previous process step ): 1, 1: 1 <n (O): n (Si) <2.6: 1,
0,6:1 < n(C) : n(Si) < 2,5:1 und besonders vorzugsweise0.6: 1 <n (C): n (Si) <2.5: 1, and more preferably
1 ,4:1 < n(O) : n(Si) < 1 ,9:1 ,1, 4: 1 <n (O): n (Si) <1, 9: 1,
1 ,2:1 < n(C) : n(Si) < 2,4:1 , jeweils vermessen mit ESCA (Elektronen- Spektroskopie für die chemische Analyse) in Atomprozent (ohne Angabe des H- Gehaltes, da dieser der Messung nicht zugänglich ist).1, 2: 1 <n (C): n (Si) <2.4: 1, in each case measured by ESCA (electron spectroscopy for chemical analysis) in atomic percent (without specifying the H content, since this is not the measurement is accessible).
Aus der DE 103 53 530 A1 ist bekannt, einen dünnen Flüssigkeitsfilm mit einer plasmapolymeren Schicht zu versehen, um eine leicht ablösbare Beschichtung für Wafer herzustellen. Erfindungsgemäß wird jedoch genau der gegenteilige Effekt erreicht, nämlich eine besonders gut haftende Beschichtung herzustellen. Erreicht wird dies durch die oben beschriebenen besonderen Abscheidebedingungen.It is known from DE 103 53 530 A1 to provide a thin liquid film with a plasma polymer layer in order to produce an easily removable coating for wafers. However, according to the invention exactly the opposite effect is achieved, namely to produce a particularly well-adherent coating. This is achieved by the special separation conditions described above.
Ferner ist aus der DE 40 19 539 A1 ein Verfahren zum Herstellen einer entnetzenden Oberfläche bekannt, bei dem ein 50 nm bis 2 μm dicker Film eines Silikonöls auf eine zu entnetzende feste Oberfläche aufgebracht und anschließend mit einem Sauerstoffplasma behandelt wird, um ein Ablaufen des flüssigen Films von der Oberfläche zu verhindern. Bei diesem Verfahren findet jedoch keine Plasmapolymerisation statt, insbesondere wird kein gasförmiger Precursor unter der Einwirkung eines Plasmas auf den flüssigen Film abgeschieden; vielmehr findet eine plasmainduzierte Vernetzung des Silikonölfilms statt. Aus dem in der genannten Offenlegungsschrift gewählten sauerstoffhaltigen Plasma wird keine zweite Schicht abgeschieden. Das Verfahren ist zudem beschränkt auf die plasmainduzierte Vernetzung eines Silikonölfilms und erlaubt daher nicht eine weitgehend freie Wahl der Oberflächeneigenschaften einer entsprechend beschichteten festen Oberfläche. Silikonöle sind nach üblicher Definition lineare Polydimethylsiloxane (PDMS) der allgemeinen StrukturFurthermore, DE 40 19 539 A1 discloses a method for producing a de-wetting surface, in which a 50 nm to 2 μm thick film of a silicone oil is applied to a solid surface to be de-netted and subsequently treated with an oxygen plasma in order to drain the liquid Prevent films from the surface. In this method, however, no plasma polymerization takes place, in particular no gaseous precursor is deposited under the action of a plasma on the liquid film; rather, a plasma-induced crosslinking of the silicone oil film takes place. From the oxygen-containing plasma selected in said published patent application no second layer is deposited. The method is also limited to the plasma-induced crosslinking of a silicone oil film and therefore does not allow a largely free choice of the surface properties of a correspondingly coated solid surface. Silicone oils are, by conventional definition, linear polydimethylsiloxanes (PDMS) of the general structure
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bzw. Poly(methylphenylsiloxane). Sie besitzen einen Siedepunkt von über 200 °C. Hexamethyldisiloxan (H3C)3Si-O-Si(CHs)3 mit einem Siedepunkt von 99,5 °C ist das kleinste oligomere Dimethylsiloxan, ist jedoch noch kein Silikonöl.or poly (methylphenylsiloxanes). They have a boiling point of over 200 ° C. Hexamethyldisiloxane (H 3 C) 3 Si-O-Si (CH 3 ) 3 having a boiling point of 99.5 ° C is the smallest oligomeric dimethylsiloxane but is not yet a silicone oil.
Auch die erste Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der DE 40 19 539 A1 nicht offenbart: Das Dokument gibt keinerlei Hinweis auf die Möglichkeit, über einen Funktionsbestandteil, d. h. mittels einer erfindungsgemäßen Mischung der zu erzeugenden Schicht gezielt erwünschte Eigenschaften zu vermitteln. Insbesondere ist auch nicht offenbart, die Verwendung von Mischungen aus leichter und schwerer zu vernetzenden Substanzen vorzunehmen.The first variant of the method according to the invention is not disclosed in DE 40 19 539 A1: The document gives no indication of the possibility of a functional component, d. H. by means of a mixture according to the invention of the layer to be produced to convey specifically desired properties. In particular, it is also not disclosed to make use of mixtures of lighter and more difficult to crosslink substances.
Im Übrigen haben sich die mit dem Verfahren gemäß DE 40 19 539 A1 hergestellten Beschichtungen in der Praxis als nicht genügend dauerhaft erwiesen; insbesondere lassen sie sich mechanisch leicht von der zu beschichtenden festen Oberfläche (Substratoberfläche) abwischen oder abreiben.Incidentally, the coatings produced by the process according to DE 40 19 539 A1 have not proved to be sufficiently durable in practice; in particular, they can be easily mechanically wiped off or rubbed off the solid surface (substrate surface) to be coated.
Im Unterschied zu diesem herkömmlichen Verfahren in der zweiten Variante oder einer bevorzugten Variante der ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird erfindungsgemäß auf einem Flüssigkeitsfilm eine vorzugsweise plasmapolymere Beschichtung aufgebracht, wobei es während des plasmapolymeren Beschichtungsprozesses zu einer Wechselwirkung mit dem Flüssigkeitsfilm kommt. Diese Wechselwirkung hat zur Folge, dass die Flüssigkeit des Flüssigkeitsfilms zumindest teilweise vernetzt und die gesamte Beschichtung, also die vorzugsweise plasmapolymere Schicht (Deckschicht) und die in Schritt a) aufgetragene, ursprüngliche flüssige Schicht, als Ganzes eine gute Haftung auf der Substratoberfläche aufweist.In contrast to this conventional method in the second variant or a preferred variant of the first variant of the method according to the invention, a preferably plasma-polymeric coating is applied to a liquid film, wherein there is an interaction with the liquid film during the plasma-polymeric coating process. This interaction has the consequence that the liquid of the liquid film at least partially cross-linked and the entire coating, so preferably the plasma polymer layer (cover layer) and the original liquid layer applied in step a) has good adhesion to the substrate surface as a whole.
Es ist durch alle Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, sowohl Rauhigkeiten im Mikro- bis Nanometermaßstab ganz oder teilweise einzuebnen, als auch kleinere Poren und Hinterschnitte zu schließen. Daher ist es erstmals möglich, auf rauen oder porösen Substratoberflächen eine zuverlässig abdeckende plasmapolymere bzw. CVD-Beschichtung aufzubringen. Hierdurch wird ein deutlich verbesserter Korrosionsschutz auf diesen Oberflächen mit einem Dünnstschichtverfahren erreicht, der nochmals durch die geeignete Wahl des Funktionsbestandteils für die erfindungsgemäße Mischung verbessert werden kann. Die erfindungsgemäß hergestellten Beschichtungen sind deshalb besonders geeignet als Korrosionsschutzbeschichtungen. Zwar ist aus der DE 197 48 240 A1 wie eingangs beschrieben ein Verfahren zum Herstellen einer Korrosionsschutzbeschichtung bekannt, bei dem eine plasmapolymere Beschichtung auf einer Substratoberfläche aufgetragen wird. Zum Herstellen dieser Beschichtung war es jedoch erforderlich, auch kleine Unebenheiten vollständig zu beseitigen, um das Ausbilden einer durchgängigen plasmapolymeren Schicht nicht zu gefährden. Das erfindungsgemäße Verfahren umgeht nun diesen Nachteil und ermöglicht es insbesondere, Oberflächen mit einem Mittenrauhwert Ra ≥ 350 nm, insbesondere mit einem Mittenrauhwert bis 10 μm besonders bevorzugt von 380 nm bis 4 μm sicher mit einer durchgehenden, beständigen, dünnen und gut haftenden Korrosionsschutzbeschichtung zu versehen. Das erfindungsgemäße Verfahren erhöht daher die Qualität dünner Korrosionsschutzbeschichtungen und verbilligt gleichzeitig deren Herstellung durch Verzicht auf ein vollständiges Beseitigen auch kleinster Unebenheiten.It is possible by all variants of the method according to the invention to completely or partially level roughnesses in the micron to nanometer scale, as well as to close smaller pores and undercuts. It is therefore possible for the first time to apply a reliably covering plasma-polymer or CVD coating to rough or porous substrate surfaces. As a result, a significantly improved corrosion protection on these surfaces is achieved with a thin-layer process, which can be further improved by the suitable choice of the functional constituent for the mixture according to the invention. The coatings produced according to the invention are therefore particularly suitable as anticorrosive coatings. Although DE 197 48 240 A1, as described at the outset, discloses a method for producing a corrosion protection coating, in which a plasma-polymer coating is applied to a substrate surface. However, to make this coating it was necessary to completely eliminate even small bumps so as not to jeopardize the formation of a continuous plasma polymer layer. The method according to the invention avoids this disadvantage and makes it possible, in particular, to provide surfaces having a mean roughness R a ≥ 350 nm, in particular with a mean roughness value of up to 10 μm, particularly preferably from 380 nm to 4 μm, with a continuous, resistant, thin and well-adhering anti-corrosion coating Mistake. The method according to the invention therefore increases the quality of thin anticorrosive coatings and at the same time reduces their cost by eliminating the complete removal of even the smallest unevenness.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Besen ichtungsverfahren, bei dem eine zweite Schicht auf die erste durch Abscheiden und Vernetzen einer Substanz aus der Gasphase erfolgt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste, flüssige Schicht einer Substanz mit einem Dampfdruck von nicht mehr als 0,5 mbar bei 23°C umfasst. Besonders bevorzugt ist ein vorgenanntes erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem beim Aufbringen der ersten Schicht in Schritt a) ein Gemisch verwendet wird, umfassend oder bestehend aus (i) einem Lösungsmittel mit einem Dampfdruck von mehr als 0,5 mbar bei 23°C und (ii) zumindest einer unter den Bedingungen des Schrittes b) flüssigen Substanz mit einem Dampfdruck von nicht mehr als 0,5 mbar bei 23°C.A broom-coating method according to the invention is preferred in which a second layer is applied to the first by depositing and crosslinking a substance from the gaseous phase, which is characterized in that the first, liquid layer of a substance having a vapor pressure of not more than 0.5 mbar at 23 ° C. Particular preference is given to an abovementioned method according to the invention, in which, when the first layer is applied in step a), a mixture is used comprising or consisting of (i) a solvent having a vapor pressure of more than 0.5 mbar at 23 ° C. and (ii ) at least one under the conditions of step b) liquid substance having a vapor pressure of not more than 0.5 mbar at 23 ° C.
Der Einsatz einer Substanz mit einem niedrigen Dampfdruck bevorzugt als die vernetzbare Substanz hat den Vorteil, dass bei den Beschichtungsverfahren bzw. während des Vernetzungsschrittes wenig der eingesetzten, zu vernetzenden Substanz abdampft. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang dementsprechend die Kombination mit einem Lösungsmittel mit hohem Dampfdruck, das das Abscheiden der flüssigen Schicht zunächst erleichtert, dann aber mit geeigneten Maßnahmen aus dem erfindungsgemäßen Gemisch entfernt werden kann.The use of a substance with a low vapor pressure, preferably as the crosslinkable substance, has the advantage that during the coating process or during the crosslinking step, little of the substance to be crosslinked evaporates off. Accordingly, the combination with a solvent having a high vapor pressure which initially facilitates the deposition of the liquid layer but then can be removed from the mixture according to the invention by suitable measures is particularly preferred in this connection.
Bevorzugt beträgt die Dicke der flüssigen Schicht in Schritt a) bei Beginn der Durchführung von Schritt b) ≤ 5 μm. Weiter bevorzugt ist, dass die Schicht < 3 μm wiederum bevorzugt < 2 μm dick ist.The thickness of the liquid layer in step a) at the beginning of the implementation of step b) is preferably ≦ 5 μm. It is further preferred that the layer <3 μm is again preferably <2 μm thick.
Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Beschichtungsverfahren ist auch ein solches, bei dem die flüssige Schicht auf eine Oberfläche mit einem Mittenrauwert von 350 nm bis 10 μm Rauigkeit aufgebracht wird. Erst durch das erfindungsgemäße Verfahren ist das effektive und zuverlässige Beschichten solcher Oberflächen möglich, so dass nur wenige Fehlstellen entstehen.A preferred coating method according to the invention is also one in which the liquid layer is applied to a surface having a mean roughness of from 350 nm to 10 μm roughness. Only through the method according to the invention, the effective and reliable coating of such surfaces is possible, so that only a few defects arise.
Bestandteil der Erfindung ist auch erfindungsgemäßes Verfahren, das so durchgeführt wird, dass beim Durchführen von Schritt b) ein Flüssigkeitsdepot der zuerst aufgebrachten Flüssigkeit gebildet wird.A component of the invention is also the process according to the invention, which is carried out in such a way that, when carrying out step b), a liquid depot of the liquid applied first is formed.
Die erfindungsgemäß hergestellte Beschichtung nach der erfindungsgemäßen Verfahrensvariante 1 oder bevorzugten Verfahren der Variante 2 kann neben der vernetzbaren Substanz noch weitere Stoffe (Festkörper, Flüssigkeiten, Gase) enthalten, die unverändert in einem gebildeten Depot vorliegen und über Releaseeigenschaften der zweiten Schicht wieder abgegeben werden:The coating produced according to the process variant 1 or preferred method of variant 2 according to the invention may contain, in addition to the crosslinkable substance, further substances (solids, liquids, gases). contained in an established depot and released again via release properties of the second layer:
Wenn die Beschichtung auf eine raue Substratoberfläche aufgebracht wird, ist es bei geeigneter Prozessführung möglich, in den Tälern der rauen Oberfläche unvernetztes (also flüssiges) Material zu behalten und auf den Spitzen eine vollständige Vernetzung und Anbindung an die Oberfläche zu erzielen. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens findet also nur eine Teilvernetzung der in Schritt a) flüssigen Schicht statt, wobei jedoch eine Vielzahl von Haftpunkten der in Schritt b) aufgebrachten, vorzugsweise plasmapolymeren bzw. CVD - Schicht, gegebenenfalls über von Bestandteilen der in Schritt a) flüssigen Schicht gebildeten Brücken, an der Substratoberfläche geschaffen werden. Auf diese Weise kann eine Flüssigkeit zuverlässig an einer Oberfläche deponiert werden; es werden gleichsam Depots oder Reservoirs geschaffen.If the coating is applied to a rough substrate surface, it is possible, with suitable process control, to retain uncrosslinked (ie liquid) material in the valleys of the rough surface and to achieve complete crosslinking and bonding to the surface on the tips. In this embodiment of the method according to the invention, therefore, only a partial cross-linking of the liquid layer in step a) takes place, but a large number of adhesion points of the preferably plasma-polymerized or CVD layer applied in step b), optionally over components of the process described in step a). liquid layer formed bridges, are created on the substrate surface. In this way, a liquid can be reliably deposited on a surface; Depots or reservoirs are created as it were.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt a) eine Mischung mit zumindest einer vernetzbaren und zumindest einer unter denIn one embodiment of the process according to the invention, in step a) a mixture with at least one crosslinkable and at least one among the
Bedingungen des Schrittes b) nicht vernetzbaren Substanz eingesetzt. Während der vernetzbare Teil der Mischung in Schritt b) vernetzt wird und vorzugsweise für die Haftung zur Substratoberfläche sorgt, bleibt der nicht vernetzbare Teil derConditions of step b) used non-crosslinkable substance. While the crosslinkable part of the mixture is crosslinked in step b) and preferably provides adhesion to the substrate surface, the non-crosslinkable part remains
Mischung innerhalb der in Schritt b) erzeugten vernetzten Matrix weiterhin im wesentlichen unvernetzt bzw. als Flüssigkeit erhalten. Es kann aber auch nur einMixture within the crosslinked matrix produced in step b) continue to be substantially uncrosslinked or obtained as a liquid. It can only be one
Teil der vernetzbaren Substanz im Schritt b) vernetzt werden.Part of the crosslinkable substance in step b) are crosslinked.
Die in Schritt b) aufgebrachte, vorzugsweise plasmapolymere bzw. CVD - Schicht wird dabei vorzugsweise so hergestellt, dass eine allmähliche Freisetzung der deponierten und weitgehend unveränderten Flüssigkeit (auch wenn sich beispielsweise die Molekulargewichtsverteilung deutlich verbreitern kann) durch die Schicht hindurch an die äußere Oberfläche der Beschichtung erfolgen kann. Auf diese Weise kann eine allmähliche, kontinuierliche Abgabe kleinster Flüssigkeitsmengen erreicht werden. Dies ist beispielsweise nützlich, um die Gleiteigenschaften von Oberflächen zu beeinflussen. Ein mögliches Einsatzgebiet ist die Verbesserung des Ablaufverhaltens von thixotropen Flüssigkeiten oder die Verbesserung des Gleitens von Kautschuk- oder Silikonmaterialien. Besonders bevorzugt enthält ein Depot einer derartigen erfindungsgemäß hergestellten oder herstellbaren Beschichtung einen das Gleiten von Oberflächen unterstützenden Stoff wie beispielsweise ein Öl, insbesondere ein Silikonöl, und besonders bevorzugt ein Polydimethylsiloxan (PDMS) mit einer kinematischen Viskosität bei 25 °C von ca. 40-60 mm2/s und einem Molekulargewicht von 2800-3200 g/mol. Geeignete das Gleiten von Oberflächen unterstützende Stoffe sind insbesondere in der DE 103 53 530 A1 angegeben, deren Offenbarungsgehalt für die Zwecke der vorliegenden Erfindung in Bezug genommen wird (dazu unten mehr).The preferably plasma-polymer or CVD layer applied in step b) is preferably prepared in such a way that a gradual release of the deposited and largely unchanged liquid (even if the molecular weight distribution can widen significantly, for example) passes through the layer to the outer surface of the layer Coating can be done. In this way, a gradual, continuous delivery of very small amounts of liquid can be achieved. This is useful, for example, to influence the sliding properties of surfaces. One possible field of application is the improvement of the flow behavior of thixotropic substances Liquids or improving the sliding of rubber or silicone materials. Particularly preferably, a depot of such a coating produced or preparable according to the invention contains a surface-assisting substance such as, for example, an oil, in particular a silicone oil, and particularly preferably a polydimethylsiloxane (PDMS) having a kinematic viscosity at 25 ° C. of about 40-60 mm 2 / s and a molecular weight of 2800-3200 g / mol. Suitable substances which assist in the sliding of surfaces are specified in particular in DE 103 53 530 A1, the disclosure of which is referred to for the purposes of the present invention (see more below).
Die im Depot enthaltene Substanz, die durch die in Schritt b) hergestellte zweite Schicht hindurch nach außen abgegeben werden kann und bei Durchführung von Schritt b) vorzugsweise weitgehend unverändert bleibt, ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus das Gleiten von Oberflächen unterstützenden Substanzen (vgl. oben), antimikrobiellen Wirkstoffen, Fungiziden, Insektiziden, Akariziden, Algiziden, Viriziden, Pestiziden, (Bio-) Katalysatoren, Enzymen, Hormonen, Eiweißen, Nährstoffen, Pheromonen, medizinisch wirksamen Stoffen, organoleptisch aktiven Stoffen, insbesondere Riech- und Aromastoffen, Emulgatoren, Tensiden, Wuchsstoffen wie Wachstumsregulierern insbesondere für Knochenwachstum, UV-Absorbern, photochromen und elektrochromen Substanzen, reflektierenden Substanzen, leitfähigen Substanzen, Wachsen, Ölen und Schmiermitteln, insbesondere Metallseifen, organischen Seifen, sulfonierten und sulfurierten Verbindungen, quartäre Ammonium-Verbindungen, Phosphatiden, Amphotensiden, Betainen, Fettalkoholen, Propylenglykolmonostearat, partiellen Fettsäureestern mehrwertiger Alkohole mit gesättigten Fettsäuren, Polyoxyethylenester von Fettsäuren, Polyoxyethylenether von Fettsäuren und Polymerisationsprodukten aus Ethylenoxid und Propylenoxid bzw. Propylenglycol, Feststoffpartikeln mit Primärpartikelgrößen maximal von etwa dem Zweifachen der später abgeschiedenen mittleren Schichtdicke der ersten Schicht (in Schritt a) aufgebrachte Schicht), besonders bevorzugt von bis zu 200 nm, insbesondere Silber- oder Titanoxid-Partikel. Zweckmäßigerweise ist die Beschichtung so beschaffen, dass die im Depot enthaltene Substanz bzw. die enthaltenen Substanzen durch die in Schritt b) hergestellte zweite Schicht hindurch nach außen abgegeben werden kann. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die zweite Schicht porös, mikroporös und/oder eine Festphasendiffusion ermöglichend beschaffen ist. Im Sinne dieser Erfindung ist eine Beschichtung porös, wenn sie Kanäle enthält, die es gestatten, dass Wasser durch die Kanäle unmittelbar von der einen auf die entgegengesetzte Seite der Beschichtung fließen kann. Mikroporös ist eine Beschichtung im Sinne dieser Erfindung, wenn die Kanäle einen Durchmesser von weniger als 2 nm aufweisen.The substance contained in the depot, which can be released to the outside through the second layer produced in step b) and preferably remains largely unchanged when step b) is carried out, is preferably selected from the group consisting of substances which assist in the sliding of surfaces (cf. top), antimicrobial agents, fungicides, insecticides, acaricides, algicides, viricides, pesticides, (bi) catalysts, enzymes, hormones, proteins, nutrients, pheromones, medically active substances, organoleptically active substances, in particular fragrances and flavorings, emulsifiers , Surfactants, growth factors such as growth regulators, in particular for bone growth, UV absorbers, photochromic and electrochromic substances, reflective substances, conductive substances, waxes, oils and lubricants, in particular metal soaps, organic soaps, sulfonated and sulfurized compounds, quaternary ammonium compounds, phosphatide en, amphoteric surfactants, betaines, fatty alcohols, propylene glycol monostearate, fatty acid esters of polyhydric alcohols with saturated fatty acids, polyoxyethylene esters of fatty acids, polyoxyethylene ethers of fatty acids and polymerization products of ethylene oxide and propylene oxide or propylene glycol, solid particles having primary particle sizes at most about twice the later deposited average layer thickness of the first Layer (in step a) applied layer), particularly preferably up to 200 nm, in particular silver or titanium oxide particles. The coating is expediently such that the substance or substances contained in the depot can be released to the outside through the second layer produced in step b). In particular, it is preferred if the second layer is porous, microporous and / or permitting solid phase diffusion. For the purposes of this invention, a coating is porous if it contains channels that allow water to flow through the channels directly from one to the opposite side of the coating. Microporous is a coating according to this invention, when the channels have a diameter of less than 2 nm.
Eine poröse und eine mikroporöse erfindungsgemäße Schicht kann hergestellt werden, indem bei Durchführen von Schritt b) entsprechende Poren und/oder Mikroporen in die in Schritt b) hergestellte Schicht eingebracht werden. Vorzugsweise wird dazu ein Bereich der zu beschichtenden Oberfläche nicht unter Abscheidungs- und/oder Vernetzungsbedingungen behandelt - beispielsweise indem er mit einer Maske abgedeckt wird -, so dass an der unbehandelten Stelle eine Pore bzw. Mikropore verbleibt. Ferner ist es bevorzugt, in Schritt b) zunächst eine porenfreie zweite Schicht (Deckschicht) herzustellen, und nach deren Herstellung die gewünschte Porosität erst durch eine mechanische und/oder chemische Aktivierung zu erzeugen. Dies geschieht vorzugsweise direkt vor der Benutzung, so dass die Freisetzung zum gewünschten Zeitpunkt erfolgen kann. Eine mechanische Aktivierung erfolgt vorzugsweise über Druck (z.B. durch Reiben), der die Deckschicht über dem Depot leicht einreißen lässt, so dass eine Pore/Mikropore entsteht. Diese kann chemisch unterstützt werden, indem beispielsweise die Aktivierung in Zusammenspiel mit Wasser durchgeführt wird, wenn die deponierte Substanz wasserlöslich ist. Poren und Mikroporen enthaltende erfindungsgemäße Beschichtungen sind besonders geeignet zum Freisetzen von Substanzen mit einem Molekulargewicht ab 180 g/mol, insbesondere zum Freisetzen pharmazeutischer Wirkstoffe. Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäß jedoch porenfreie Beschichtungen, die eine Festphasendiffusion der in einem Depot enthaltenen freizusetzenden Substanz durch die Beschichtung hindurch gestatten. Derartige Beschichtungen gestatten es, eine freizusetzende Substanz über einen langen Zeitraum gleichmäßig freizusetzen, ohne dass die Beschichtung Fehlstellen wie beispielsweise Kanäle oder Poren enthält, die einen unmittelbaren Durchtritt von Flüssigkeiten durch die Beschichtung hindurch gestatten. Porenfreie, eine Festphasendiffusion ermöglichende erfindungsgemäße Beschichtungen sind daher in bevorzugten Ausgestaltungen insbesondere eingerichtet, die Vorteile einer korrosionsschützenden erfindungsgemäßen Beschichtung gleichzeitig mit den Vorteilen einer eine Substanz bzw. ein Substanzgemisch freisetzenden erfindungsgemäßen Beschichtung zu verwirklichen.A porous and a microporous layer according to the invention can be produced by introducing corresponding pores and / or micropores into the layer produced in step b) when carrying out step b). Preferably, for this purpose, a region of the surface to be coated is not treated under deposition and / or crosslinking conditions-for example, by covering it with a mask-so that a pore or micropore remains at the untreated point. Furthermore, it is preferred to first produce a pore-free second layer (covering layer) in step b), and to produce the desired porosity after its preparation only by a mechanical and / or chemical activation. This is preferably done directly before use, so that the release can take place at the desired time. Mechanical activation preferably takes place via pressure (for example by rubbing), which easily tears the cover layer over the depot, so that a pore / micropore is formed. This can be chemically supported, for example, by the activation is carried out in interaction with water, when the deposited substance is water-soluble. Pores and micropores containing coatings of the invention are particularly suitable for releasing substances having a molecular weight from 180 g / mol, in particular for releasing pharmaceutical agents. However, particularly preferred according to the invention are non-porous coatings which permit solid-phase diffusion of the release substance contained in a depot through the coating. Such coatings allow a substance to be released to be released evenly over a long period of time without the coating containing voids, such as channels or pores, which allow liquids to pass directly through the coating. In preferred embodiments, pore-free coatings according to the invention which enable solid-phase diffusion are therefore especially adapted to realize the advantages of a corrosion-resistant coating according to the invention simultaneously with the advantages of a coating according to the invention which releases a substance or a substance mixture.
Die erfindungsgemäß hergestellte oder herstellbare Beschichtung kann, wie oben beschrieben, flüssigkeitsgefüllte Depots enthalten; die in Schritt a) aufgebrachte flüssige Schicht kann jedoch auch soweit vernetzt werden - insbesondere in Schritt b) -, dass sie keine Depots mehr beinhaltet. Dennoch kann die erfindungsgemäß hergestellte oder herstellbare Beschichtung auch die Substanzen enthalten, die oben als Depots vorliegend beschrieben wurden. Bei Fehlen von Depots sind diese Substanzen in der Beschichtung eingebettet. Die eingebetteten Substanzen können in bevorzugten Ausführungsformen durch Festphasendiffusion aus der Beschichtung freigesetzt werden. In anderen bevorzugten Ausführungsformen sind die eingebetteten Substanzen in der erfindungsgemäß hergestellten oder herstellbaren Beschichtung fixiert und werden nicht oder nur in vernachlässigbarem Maße durch Festphasendiffusion aus der Beschichtung freigesetzt.The coating produced or preparable according to the invention can, as described above, contain liquid-filled depots; However, the liquid layer applied in step a) can also be crosslinked to such an extent - in particular in step b) - that it no longer contains any depots. Nevertheless, the coating produced or producible according to the invention can also contain the substances which have been described above as depots in the present case. In the absence of depots, these substances are embedded in the coating. The embedded substances may in preferred embodiments be released from the coating by solid phase diffusion. In other preferred embodiments, the embedded substances are fixed in the coating produced or producible according to the invention and are not or only to a negligible extent released from the coating by solid-phase diffusion.
Zweckmäßigerweise werden mit Hilfe der Erfindung Substanzen in einer Dünnschicht auf einer Oberfläche fixiert, indem sie in die Schicht a) eingebettet werden. Besonders bevorzugt handelt es sich bei diesen eingebetteten Substanzen um UV-Absorber, photochrome und elektrochrome Substanzen, reflektierende und teilreflektierende Substanzen, leitfähige Substanzen, Korrosionsschutzinhibitoren, Farbstoffe, Lumineszenzfarbstoffe, insbesondere elektrolumineszente, kathodolumineszente, chemielumineszente, biolumineszente, thermolumineszente, sonolumineszente, fluoreszente und/oder phosphoreszente Lumineszenzfarbstoffe, organische oder anorganische Farbpigmente, magnetische Stoffe, organische oder anorganischen Feststoffpartikel mit Primärpartikelgrößen von bis zu 5 μm, besonders bevorzugt von bis zu 1 μm, besonders bevorzugt Nanofüllstoffe. Hierzu gehören beispielsweise Metalle, Metalllegierungen, Halbleiter, Metalloxyde, Nichtmetalle, Nichtmetallverbindungen, Salze (z.B. Salze organischer und anorganischer Säuren, Metallsalze) und Flüssigkristalle. Beispiele hierfür sind: Kupfer, Zinksulfid, Magnetit, Zinkoxid, Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Bornitrid, Graphit, organische Feststoffe.Appropriately, substances are fixed in a thin layer on a surface by means of the invention by being embedded in the layer a). These embedded substances are particularly preferably UV absorbers, photochromic and electrochromic substances, reflective and partially reflecting substances, conductive substances, corrosion inhibitors, dyes, luminescent dyes, in particular electroluminescent, cathodoluminescent, chemiluminescent, bioluminescent, thermoluminescent, sonoluminescent, fluorescent and / or phosphorescent luminescent dyes, organic or inorganic color pigments, magnetic substances, organic or inorganic solid particles having primary particle sizes of up to 5 .mu.m, more preferably of up to 1 .mu.m, particularly preferably nanofillers , These include, for example, metals, metal alloys, semiconductors, metal oxides, nonmetals, nonmetal compounds, salts (eg salts of organic and inorganic acids, metal salts) and liquid crystals. Examples include: copper, zinc sulfide, magnetite, zinc oxide, alumina, silica, boron nitride, graphite, organic solids.
Die gebildeten Depots können lateral eng begrenzte Bereiche sein, so dass in der fertigen Beschichtung einzelne allseitig durch vernetztes Material umgrenzte Taschen unvernetzten Materials vorliegen. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Depots auch so ausgebildet werden, dass ein schwammartiges Netz miteinander verbundener Kammern unvernetzten Materials als Depot hergestellt werden. Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren, wiederum zusätzlich oder alternativ zu den vorgenannten Varianten, auch so ausgeführt werden, dass keine kammerförmigen Depots unvernetzten Materials gebildet werden, sondern dass in der gebildeten, homogen wirkenden Beschichtung einzelne Moleküle unvernetzten Materials wie in einem gequollenen Polymer eingelagert sind. Die gewünschte Art der Depotbildung kann der Fachmann einstellen durch die Wahl einer geeigneten Rauhigkeit der Substratoberfläche, die Wahl geeigneter gut vernetzbarer und weniger gut vernetzbarer Bestandteile der in Schritt a) flüssigen Schicht und deren jeweilige Konzentration, die Wahl geeigneter Prozessparameter während der Plasmapolymerisation, insbesondere die Wahl des geeigneten Precursors sowie durch die Wahl eines geeigneten Leistungseintrags während der Plasmapolymerisation. Die Anordnung der Taschen und Depots kann ferner durch die Wahl geeigneter Verfahrensbedingungen während des Schrittes b) eingestellt werden; insbesondere können durch UV-Strahlung (beispielsweise über UV-Eximer- Lampen), Elektronenstrahlen oder durch thermische und/oder chemische Aushärtung lokale Haftungspunkte zu der zu beschichtenden Oberfläche und/oder der Grundschicht ausgebildet und zwischen den Haftungspunkten liegende Bereiche zum Bilden von Depots ausgespart werden.The depots formed can be laterally narrow areas, so that in the finished coating individual on all sides by cross-linked material bounded pockets uncrosslinked material present. Additionally or alternatively, the depots can also be formed so that a sponge-like network of interconnected chambers uncrosslinked material are made as a depot. Furthermore, the method according to the invention, again in addition or as an alternative to the aforementioned variants, can also be carried out in such a way that no chamber-like depots of uncrosslinked material are formed, but that individual molecules of uncrosslinked material are incorporated in the formed homogeneous coating as in a swollen polymer. The desired type of depot formation can be adjusted by the choice of a suitable roughness of the substrate surface, the choice of suitable well crosslinkable and less well crosslinkable components of the liquid in step a) and their respective concentration, the choice of suitable process parameters during the plasma polymerization, in particular Choice of suitable precursor and by the choice of a suitable power input during plasma polymerization. The arrangement of the pockets and depots can also be adjusted by the choice of suitable process conditions during step b); In particular, by UV radiation (for example via UV Eximer lamps), electron beams or by thermal and / or chemical Curing local adhesion points to the surface to be coated and / or the base layer formed and lying between the adhesion points lying areas to form depots.
Eine gleitfähige Oberfläche kann leicht über ein vergleichendes Handexperiment verifiziert werden, dadurch dass ein Gleitkörper über die nach der Erfindung, als auch über eine nach dem Stand der Technik hergestellte Oberfläche geführt wird und eine verbesserte Gleitwirkung festgestellt wird. Dieses Handexperiment kann natürlich auch in eine Messapparatur überführt werden, bei der ein definierter, gegebenenfalls nach jeder Messung auszuwechselnder, Gleitkörper über eine zu untersuchende Oberfläche bewegt wird, wobei beispielsweise die Kraftaufnahme, die zum Starten bzw. zum Aufrechterhalten einer definierten Bewegung diesesA lubricious surface can easily be verified by a comparative hand experiment in that a sliding body is guided over the surface produced according to the invention as well as a surface produced according to the prior art and an improved sliding effect is determined. Of course, this hand experiment can also be transferred to a measuring apparatus in which a defined sliding body, which may need to be replaced after each measurement, is moved over a surface to be examined, for example, the force required to start or maintain a defined movement of this
Gleitkörpers erforderlich ist, gemessen wird. Ferner kann die Güte der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schicht dadurch überprüft werden, dass die Beständigkeit der Beschichtung gegenüber dem händischen Abreiben mit einem weichen Papiertuch, getränkt mit geeigneten Lösungsmitteln (welche typischerweise die eingesetzte Flüssigkeit lösen), gegeben sein muss.Slipper is required, is measured. Furthermore, the quality of the layer produced by the method according to the invention can be checked by the fact that the resistance of the coating to manual rubbing must be ensured with a soft paper towel soaked with suitable solvents (which typically dissolve the liquid used).
Die Haftung der erfindungsgemäß erzeugten Beschichtung kann mittels Reibe-, Abzugs- und/oder Tauchtests geprüft werden, insbesondere durch einen Schältest und einen Gitterschnitttest. Eine nicht haftende Beschichtung wird bei einem Gitterschnitt-Test nach DIN EN ISO 2409 auf mehr als 65% der Fläche vom Substrat entfernt werden, dies entspricht einer Bewertung GT5, während eine haftende Beschichtung mindestens auf 35% der Fläche auf dem Substrat verbleibt und damit mindestens eine Bewertung GT4 erhält. Ein einfacher Schältest kann durch den schnellen Abzug von einem Streifen »Budget« Klebeband der Firma TESA durchgeführt werden. Auch hier wird die nicht haftende Beschichtung vollständig abgezogen, während die haftende zumindest teilweise auf dem Substrat verbleibt. Zudem soll eine Beschichtung als nicht haftend bezeichnet werden, wenn sie sich mit einem trockenen weichen Papiertuch mit mäßigem Anpressdruck per Hand abwischen lässt. Die in Schritt a) vorliegende flüssige Schicht kann bestehen aus oder enthalten: gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Alkohole , Ether, Ester, Ketone, organische Säuren, bzw. Säureanhydride, Amine, Amide, Nitrile, Thiole, Urethane, Siloxane, Kohlenhydrate, Stoffe die mehreren der oben genannten Stoffklassen zuzuordnen sind, oder eine Mischung zweier oder mehrerer der genannten Substanzen. Geeignete Substanzen entnimmt der Fachmann insbesondere der DE 103 53 530 A1 , deren Offenbarungsgehalt in soweit für die Zwecke der vorliegenden Erfindung in Bezug genommen wird. Obwohl gemäß dieser Offenlegungsschrift die dort offenbarten flüssigen Precursoren zum Herstellen einer nichthaftenden Beschichtung dienen, hat sich herausgestellt, dass durch Anwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens gut haftende Beschichtungen hergestellt werden können, insbesondere Korrosionsschutzbeschichtungen und Beschichtungen mit verbesserten Gleiteigenschaften.The adhesion of the coating produced according to the invention can be tested by means of rubbing, drawing and / or immersion tests, in particular by a peel test and a cross-cut test. A non-stick coating will be removed from the substrate for more than 65% of the area in a cross-hatch test according to DIN EN ISO 2409, which corresponds to a rating of GT5, while an adherent coating remains at least 35% of the area on the substrate and thus at least get a rating GT4. A simple peel test can be carried out by the rapid removal of a strip of "budget" tape from TESA. Again, the non-adherent coating is completely peeled off, while the adherent remains at least partially on the substrate. In addition, a coating should be referred to as non-sticky, if it can be wiped with a dry soft paper towel with moderate contact pressure by hand. The liquid layer present in step a) may consist of or contain: saturated or unsaturated hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, alcohols, ethers, esters, ketones, organic acids or acid anhydrides, amines, amides, nitriles, thiols, urethanes, siloxanes, carbohydrates , Substances are assigned to several of the above classes, or a mixture of two or more of the substances mentioned. Suitable substances are taken by the person skilled in the art, in particular DE 103 53 530 A1, the disclosure content of which is referred to insofar for the purposes of the present invention. Although according to this disclosure, the liquid precursors disclosed therein serve to produce a non-adhesive coating, it has been found that by applying the method according to the invention well-adhering coatings can be produced, in particular anticorrosive coatings and coatings with improved sliding properties.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die in Schritt a) vorliegende flüssige Schicht einen niedrigen Dampfdruck hat. Sollte der geforderte maximale Dampfdruck für die gewünschten Stoffgruppen normalerweise erst bei einem Molekulargewicht erreicht werden können, bei dem die Stoffe als Feststoff, beispielsweise kristallin, vorliegen, kann auch auf ein homogenes Gemenge von chemisch nicht einheitlichen Molekülketten zurückgegriffen werden, beispielsweise auf eine breite Molekulargewichtsverteilung (insbesondere MWD (Mw/Mn) > 3) oder auf eine geringe Regio-, bzw. Stereoregularität oder einen hohen Anteil an Kurzkettenverzweigungen oder Copolymere.It is particularly preferred if the liquid layer present in step a) has a low vapor pressure. If the required maximum vapor pressure for the desired groups of substances can normally only be achieved at a molecular weight at which the substances are present as solids, for example crystalline, it is also possible to resort to a homogeneous mixture of chemically non-uniform molecular chains, for example a broad molecular weight distribution ( in particular MWD (M w / M n )> 3) or a low regio-, or stereoregularity or a high proportion of short-chain branching or copolymers.
Vorzugsweise enthält die erste Schicht eine Substanz mit einem Dampfdruck bei 23 °C von nicht mehr als 0,5 mbar, bevorzugt nicht mehr als 0,05 mbar. Substanzen mit derartig niedrigen Dampfdrücken sind vorteilhaft geeignet, auch während einer Niederdruck-Plasmapolymerisation nicht zu verdampfen, sondern als Schicht auf der Substratoberfläche zu verbleiben.Preferably, the first layer contains a substance having a vapor pressure at 23 ° C of not more than 0.5 mbar, preferably not more than 0.05 mbar. Substances with such low vapor pressures are advantageously suitable not to evaporate even during a low-pressure plasma polymerization, but to remain as a layer on the substrate surface.
Die erste Schicht kann die Substanz mit dem beschriebenen bevorzugten Dampfdruck pur oder in einem verdampfbaren Lösemittel aufgelöst enthalten. Das Lösungsmittel hat einen Dampfdruck bei 23 °C von mehr als 0,5 mbar, insbesondere bevorzugt von mehr als 5 mbar. Derartige Lösemittel können besonders gut vor oder während des Durchführens von Schritt b) durch Verdampfen entfernt werden.The first layer may contain the substance having the described preferred vapor pressure neat or dissolved in a vaporizable solvent. The solvent has a vapor pressure at 23 ° C of more than 0.5 mbar, particularly preferably more than 5 mbar. Such solvents can be removed particularly well before or during the performance of step b) by evaporation.
Weiterhin kann es sinnvoll sein, dass zu beschichtende Material zuvor einer intensiven Reinigung (ggf. Plasmareinigung) zu unterziehen, damit eine gute Benetzung ermöglicht wird, als auch die Möglichkeit einer Anbindung bei der späteren Vernetzungsreaktion. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Oberfläche aber auch gestrahlt, mechanisch (insbesondere spanend, insbesondere durch Fräsen, Sägen, Schleifen, etc.) oder chemisch (insbesondere elektrochemisch) bearbeitet werden. Auch eine Reinigung mit flüssigen Medien ist möglich. Die Reinigung kann auch mit dem Auftrag der ersten Schicht kombiniert werden, falls dies technisch und wirtschaftlich sinnvoll erscheint.Furthermore, it may be useful to subject the material to be coated beforehand to an intensive cleaning (if necessary plasma cleaning), so that a good wetting is made possible, as well as the possibility of a connection in the subsequent crosslinking reaction. Additionally or alternatively, however, the surface can also be blasted, machined mechanically (in particular by machining, in particular by milling, sawing, grinding, etc.) or chemically (in particular electrochemically). Cleaning with liquid media is also possible. The cleaning can also be combined with the order of the first layer, if this seems technically and economically reasonable.
Die in Schritt a) bereitgestellte erste Schicht enthält eine vernetzbare Substanz. Vernetzbar im Sinne dieser Erfindung sind Substanzen, die beispielsweise unter Einwirkung eines Plasmas oder unter Einwirkung von Strahlung wie Elektronenstrahlen, UV- oder Gamma-Strahlung vernetzen. Vernetzung findet zumindest dann statt, wenn die Vernetzungsdichte q0 größer als doppelt so groß ist wie die Abbau-Dichte po (vgl. beispielsweise A. Henglein et al., Einführung in die Strahlenchemie, Verlag Chemie, Weinheim 1969, Seiten 330ff).The first layer provided in step a) contains a crosslinkable substance. Crosslinkable in the context of this invention are substances which crosslink, for example under the action of a plasma or under the action of radiation such as electron beams, UV or gamma radiation. Crosslinking takes place at least when the crosslinking density q 0 is greater than twice the decomposition density p 0 (see, for example, A. Henglein et al., Introduction to Radiation Chemistry, Verlag Chemie, Weinheim 1969, pages 330ff).
Die erste Schicht kann durch Tauchen, Sprühen, Stempeln, Einreiben, Bedampfen oder auf beliebige andere Weise auf die Substratoberfläche aufgebracht werden. Die mittlere Schichtdicke der ersten Schicht beträgt vor Durchführen von Schritt b) vorzugsweise bis zu 5000 nm und ebenfalls vorzugsweise zumindest 1 nm. Besonders bevorzugt ist eine mittlere Schichtdicke von 10 nm bis 200 nm, wobei es ferner bevorzugt ist, wenn die mittlere Schichtdicke der in Schritt a) aufgetragenen Flüssigkeit unmittelbar vor Durchführen des Schritts b) das Zehnfache und insbesondere die Hälfte des R3- Wertes der zu beschichtenden Oberfläche beträgt. Der Vernetzungsprozess vorzugsweise mittels der Plasmatechnik in Schritt b) wird so ausgeführt, dass eine ausreichende Haftung zum zu beschichtenden Material hergestellt worden ist. Hierbei wird der Fachmann darauf achten, dass die Schichtdicke der ersten Schicht der Einwirkungszeit der vernetzten Wirkung wie z.B. Strahlung etc., insbesondere des Plasmas angemessen ist. Vorzugsweise wird mit dünnen Beschichtungen der ersten Schicht gearbeitet, um eine möglichst gleichmäßige Vernetzung in die Tiefe zu erzielen und um systemkonform zur anschließenden Plasmapolymerbeschichtung zu sein. Dies bedeutet, dass der Vorteil der Plasmapolymerisations- bzw. CVD - Verfahren, nämlich Schichten im nm-Maßstab herzustellen, nicht durch einen zu dicken Auftrag der flüssigen Schicht zunichte gemacht werden sollte. Ferner würden hohe mittlere Flüssigkeitsfilmdicken (> 2 μm) auf einer rauen Oberfläche (bspw. gestrahlten Oberfläche) dazu führen, dass erheblicheThe first layer may be applied to the substrate surface by dipping, spraying, stamping, rubbing, steaming, or otherwise. The average layer thickness of the first layer before carrying out step b) is preferably up to 5000 nm and also preferably at least 1 nm. Particularly preferred is an average layer thickness of 10 nm to 200 nm, wherein it is further preferred if the average layer thickness of in Step a) applied liquid immediately before performing step b) is ten times and in particular half of the R 3 - value of the surface to be coated. The crosslinking process preferably by means of the plasma technique in step b) is carried out so that a sufficient adhesion to the material to be coated has been produced. In this case, the person skilled in the art will make sure that the layer thickness of the first layer of the exposure time of the crosslinked effect, such as, for example, radiation etc., in particular of the plasma, is appropriate. It is preferable to work with thin coatings of the first layer in order to achieve the most uniform crosslinking possible in the depth and to be system-compatible with the subsequent plasma polymer coating. This means that the advantage of the plasma polymerization or CVD methods, namely to produce layers on an nm scale, should not be nullified by over-application of the liquid layer. Furthermore, high average liquid film thicknesses (> 2 μm) on a rough surface (eg blasted surface) would lead to significant
Flüssigkeitsfilmdickenunterschiede auftreten, so dass ggf. eine sehr lange Einwirkungszeit des nachfolgenden Plasmapolymerisationsschrittes notwendig ist. Letztendlich würde es auch dazu führen, dass z. B. zu hohe Mengen an Gleitmittel abgegeben würden.Liquid film thickness differences occur, so that possibly a very long exposure time of the subsequent plasma polymerization step is necessary. Ultimately, it would also cause z. B. would be delivered to high levels of lubricant.
Als vernetzbare Substanz der zweiten Schicht wird vorzugsweise eine durch Plasmapolymerisation, CVD und/oder plasmaunterstützter CVD abscheidbare Substanz verwendet. Besonders bevorzugt sind Silikonverbindungen, fluorierte Silikonverbindungen, Kohlenwasserstoffe oder zumindest teilweise fluorierte Kohlenwasserstoffe, wobei Siloxane besonders bevorzugt werden, und innerhalb der Siloxane insbesondere Hexamethyldisiloxan (HMDSO) und Octamethyltrisiloxan.As the crosslinkable substance of the second layer, a substance which can be deposited by plasma polymerization, CVD and / or plasma-assisted CVD is preferably used. Particularly preferred are silicone compounds, fluorinated silicone compounds, hydrocarbons or at least partially fluorinated hydrocarbons, with siloxanes being particularly preferred, and within the siloxanes in particular hexamethyldisiloxane (HMDSO) and octamethyltrisiloxane.
Der Übergang von Vernetzungs- zu Abscheidungsbedingungen erfolgt vorzugsweise allmählich. Vorzugsweise wird dazu während der Durchführung von Schritt b) der Anteil der nicht eigenständig zur Schichtabscheidung geeigneten Gase, sowie gegebenenfalls auch der Anteil von CO2, an der Gaszufuhr allmählich verringert, insbesondere bevorzugt durch Verringerung der Zugabe von Sauerstoff (beispielsweise in Form von O2, CO2 und/oder N2O) und/oder Wasserstoff. Auch ist es bevorzugt, während der Durchführung von Schritt b) die Zufuhr der vernetzbaren Substanz der zweiten Schicht zu erhöhen. Ebenfalls bevorzugt ist es, während der Durchführung von Schritt b) die in das Plasma eingekoppelte Leistung zu verringern.The transition from crosslinking to deposition conditions is preferably gradual. During the execution of step b), the proportion of gases which are not suitable for layer deposition and optionally also the amount of CO 2 in the gas supply is preferably gradually reduced, more preferably by reducing the addition of oxygen (for example in the form of O 2 , CO 2 and / or N 2 O) and / or hydrogen. Also, it is preferable while performing Step b) to increase the supply of the crosslinkable substance of the second layer. It is likewise preferred to reduce the power coupled into the plasma during the performance of step b).
Im Anschluß an das Herstellen der erfindungsgemäßen Beschichtung kann die Beschichtung weiter bearbeitet werden, um besondere gewünschte Eigenschaften, insbesondere Oberflächeneigenschaften, hervorzurufen. Insbesondere kann die Beschichtung hydrophobiert oder hydrophiliert und/oder oleophobiert werden und/oder mit einer easy-to-clean-Oberfläche versehen werden.Following the production of the coating according to the invention, the coating can be further processed to produce particular desired properties, in particular surface properties. In particular, the coating can be hydrophobicized or hydrophilized and / or oleophobed and / or provided with an easy-to-clean surface.
Erfindungsgemäß wird zudem ein Körper angegeben, der mit einer Beschichtung versehen ist, die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren nach einer der oben beschriebenen Arten herstellbar oder hergestellt ist. Ein solcher Körper verwirklicht die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einhergehenden Vorteile. Insbesondere kann ein solcher Körper, wie oben beschrieben, mit einer Korrosionsschutzbeschichtung und/oder mit einer Gleitbeschichtung versehen sein oder er kann eine Abformschicht umfassen, die die Oberfläche abbildet und dazu bestimmt ist, wieder von der ursprünglich beschichteten Oberfläche getrennt zu werden. Erfindungsgemäß kann eine solche Schicht markiert sein, so dass sich der Erfolg des Trennprozesses nach dem Trennen sowohl auf der ursprünglich beschichteten Oberfläche als auch anhand der Beschichtung selbst feststellen lässt.According to the invention, a body is additionally provided which is provided with a coating that can be produced or produced by a method according to the invention in one of the ways described above. Such a body realizes the advantages associated with the method according to the invention. In particular, such a body may be provided with an anticorrosive coating and / or with a lubricious coating, as described above, or it may comprise an impression layer which images the surface and is intended to be separated again from the original coated surface. According to the invention, such a layer can be marked, so that the success of the separation process after separation can be determined both on the originally coated surface and on the basis of the coating itself.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die erfindungsgemäß hergestellte oder herstellbare Beschichtung aufgebracht ist auf einem oxidations- und/oder korrosionsanfälligen Körper, insbesondere einer Flüssigkeits- und/oder Gasleitung, insbesondere einer Wasserleitung, einem Heizkörper, einer Armatur, einer Kühlrippe, einer Flüssigkeits- und/oder Gaspumpe, einer Welle, einer Felge, einer Verkleidung für Flugzeuge, Schiffe, Automobile, Schienenfahrzeuge und allgemein einer eisen-, aluminium-, blei- und/oder kupferhaltigen Oberfläche, beispielsweise Gusseisen, Stahl, Messing oder auch Bronze. Die erfindungsgemäße Beschichtung ist in bevorzugten Ausführungsformen derart dicht, dass die Abgaberate von Schwermetallionen aus beschichteten schwermetallhaltigen Bauteilen, insbesondere aus beschichteten Messingbauteilen (beispielsweise bei Wasserhähnen), gegenüber entsprechenden unbeschichteten Bauteilen erheblich verringert ist.It is particularly preferred if the coating produced or producible according to the invention is applied to an oxidation- and / or corrosion-susceptible body, in particular a liquid and / or gas line, in particular a water pipe, a radiator, a fitting, a cooling fin, a liquid and / or gas pump, a shaft, a rim, a cladding for aircraft, ships, automobiles, rail vehicles and in general an iron, aluminum, lead and / or copper-containing surface, such as cast iron, steel, brass or bronze. The coating according to the invention is such in preferred embodiments dense, that the release rate of heavy metal ions from coated heavy metal-containing components, in particular from coated brass components (for example in faucets), compared to corresponding uncoated components is significantly reduced.
Ebenfalls bevorzugt ist, wenn die erfindungsgemäß hergestellte oder herstellbare Beschichtung aufgebracht ist auf einer reibungsbelasteten oder durch Anhaften unerwünschter Substanzen gefährdeten Oberfläche, beispielsweise einem Gefäß zur Aufnahme zähflüssiger, pastöser oder thixotroper Substanzen, insbesondere für Lebensmittel wie Senf, Honig, Ketchup und/oder Mayonnaise, wie beispielsweise eine Flasche aus Glas oder Kunststoff, und einem Behältnis für Farben, Salben, Cremes, Seifen, Körperpflegemitteln, aber auch reibungsbelastete Oberflächen von Prothesen, Spritzen, Führungsschienen, Lagern und Backblechen, und allgemein Oberflächen, die ein leichtes Gleiten ermöglichen sollen.It is likewise preferred if the coating produced or producible according to the invention is applied to a surface subject to friction or endangered by adhesion of undesired substances, for example a vessel for receiving viscous, pasty or thixotropic substances, in particular for foods such as mustard, honey, ketchup and / or mayonnaise, such as a bottle of glass or plastic, and a container for paints, ointments, creams, soaps, personal care products, but also friction surfaces of prostheses, syringes, guide rails, bearings and baking trays, and generally surfaces that allow easy sliding.
Ferner ist es bevorzugt, die erfindungsgemäß hergestellte oder herstellbare Beschichtung auf einer Oberfläche aufzubringen, durch die kleinste Substanzmengen über einen langen Zeitraum freigesetzt werden sollen. Derartige Beschichtungen besitzen vorzugsweise Depots der oben beschriebenen Art. Hier seinen insbesondere Anwendungen im medizintechnischen Bereich erwähnt. Beispielsweise die Deponierung von wachstumsfördernden Substanzen und/oder Antibiotika auf Implantaten, wie z.B. Knochennägel, Stents, Traumaprodukte im Allgemeinen und internen Fixationsprodukte. Darüber hinaus können Röntgenkontrastmittel wie Bariumsulfat eingelagert werden. Schließlich ist die Herstellung von antibakteriellen Schichten möglich. Dabei können auch Schichten in Anlehnung an DE 103 53 756 mit nicht zytotoxischen Eigenschaften hergestellt werden.Furthermore, it is preferred to apply the coating produced or producible according to the invention to a surface through which the smallest amounts of substance are to be released over a long period of time. Such coatings preferably have depots of the type described above. Here are mentioned in particular its applications in the field of medical technology. For example, the deposition of growth-promoting substances and / or antibiotics on implants, such. Bone nails, stents, trauma products in general and internal fixation products. In addition, X-ray contrast agents such as barium sulfate can be incorporated. Finally, the production of antibacterial layers is possible. It is also possible to prepare layers based on DE 103 53 756 with non-cytotoxic properties.
Erfindungsgemäß wird das Beschichtungsmaterial, welches mit dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist, verwendet zum Herstellen von:According to the invention, the coating material which has been produced by the method described above is used to produce:
Teilreflektierende Oberflächen in verschiedenen Wellenlängebereichen (z.B.: IR, sichtbarer Bereich, Wärmestrahlung); Oberflächenbeschichtungen poröser Substrate (poröse Stoffe, wie z.B. gesinterte Magnete können durch eine konventionelle plasmapolymere Beschichtung nicht gut geschützt werden, da die Zwischenbereiche nicht erreicht werden. Durch die Verwendung flüssiger Vorprodukte ist hier ein besserer Zugang erreichbar.); Oberflächen mit verbessertem Abfließverhalten für thixotrope Stoffe; Herstellung/Verbesserung von Gleit- und Trenneigenschaften von Oberflächen; Geruchsabgebenden Textilien; Oberflächen mit verbesserten Schutzeigenschaften gegen UV-Licht; aktiven Korrosionsschutzbeschichtungen; passiven Korrosionsschutz- beschichtungen, insbes. für Werkstoffe mit mikro-, bzw. nanostrukturierten (- porösen) Oberflächen; Oberflächen mit verbesserten plasmapolymeren Diffusionsbarriere-Eigenschaften gegenüber Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen, insbes. für Werkstoffe mit mikro-, bzw. nanostrukturierten (-porösen) Oberflächen; Schutzbeschichtungen gegen Chemikalien (z.B. Reinigungsmittel, Lösemittel, Säuren, Basen) insbes. für Werkstoffe mit mikro-, bzw. nanoporösen Oberflächen; Oberflächen mit verbesserten Abrieb- und Kratzschutzeigenschaften durch die Einlagerung von Partikeln; Beschichtungen, die für eine lange Zeit für eine kontinuierliche Abgabe von funktionellen Stoffen sorgen: z.B. (Bio-)Katalysatoren, Enzymen, Hormonen, Eiweißen, Nährstoffen, Pheromonen, Emulgatoren bzw. Tensiden, antimikrobiellen Stoffen, medizinisch wirksamen Stoffen (Wirkstoffe), Wachstumsstoffen für Knochenwachstum, Geruchs- und Duftstoffen, Pestiziden, Gleitmitteln, essbaren Ölen/Wachsen; verbesserten Oberflächeneigenschaften von plasmapolymeren Beschichtungen durch eine Mikro-, bzw. Nanostrukturierung mit Hilfe von entsprechenden Feststoffpartikeln: sowohl zur Verringerung der Oberflächenenergie bzw. der adhäsiven Eigenschaften (z.B. für verbesserte easy-to-clean-Eigenschaften, Trenneigenschaften oder dem sog. Lotuseffekt) als auch zur Erhöhung der Oberflächenenergie, bzw. der adhäsiven Eigenschaften (z.B. zur Verbesserung der Haftung von Klebstoffen, Metallisierungen, Beschichtungen oder Druckfarben, sowie der besseren Benetzung durch Flüssigkeiten); aktivem Schutz von Oberflächen gegenüber der Anlagerung von biologischen Schädlingen wie Mikroorganismen, Algen, Pflanzen und Kleinstlebewesen; Bauteilen mit veränderter Haptik; elektrostatischen Eigenschaften von Bauteilen aus Nichtleitern wie Kunststoffen; Oberflächen mit einer verringerten Neigung von Staubanhaftungen; neuartigen dekorativen Effekten.Partially reflecting surfaces in different wavelength ranges (eg: IR, visible range, heat radiation); Surface coatings more porous Substrates (porous materials, such as sintered magnets, can not be well protected by a conventional plasma polymer coating because the intermediate areas are not reached, and better access can be achieved by using liquid precursors.); Surfaces with improved drainage behavior for thixotropic substances; Production / improvement of sliding and separating properties of surfaces; Odor-emitting textiles; Surfaces with improved UV protection properties; active corrosion protection coatings; passive anticorrosive coatings, in particular for materials with microstructured or nanostructured (- porous) surfaces; Surfaces with improved plasma polymer diffusion barrier properties to liquids, gases and vapors, especially for materials with microstructured or nanostructured (-porous) surfaces; Protective coatings against chemicals (eg detergents, solvents, acids, bases) esp. For materials with microporous or nanoporous surfaces; Surfaces with improved abrasion and scratch resistance properties through the incorporation of particles; Coatings that provide a continuous release of functional substances for a long time: eg (bio) catalysts, enzymes, hormones, proteins, nutrients, pheromones, emulsifiers or surfactants, antimicrobials, medically active substances (active substances), growth substances for Bone growth, odor and fragrance, pesticides, lubricants, edible oils / waxes; improved surface properties of plasma polymer coatings by micro- or nanostructuring with the aid of appropriate solid particles: both to reduce the surface energy or the adhesive properties (eg for improved easy-to-clean properties, release properties or the so-called lotus effect) as well to increase the surface energy, or the adhesive properties (eg to improve the adhesion of adhesives, metallizations, coatings or printing inks, as well as the better wetting by liquids); active protection of surfaces against the attachment of biological pests such as microorganisms, algae, plants and microorganisms; Components with changed haptics; electrostatic properties of components made of non-conductors such as plastics; Surfaces with a reduced tendency to build up dust; novel decorative effects.
Erfindungsgemäß beschichtete Oberflächen, die eine Abgabe funktioneller Stoffe ermöglichen, können sowohl an Luft, in flüssigen Medien als auch (ggf.) in vivo eingesetzt werden Für die Nutzung dieser freigegebenen Substanzen ist eine Vielzahl von Anwendungen gegeben, beispielsweise im Bereich der chemischen, biotechnologischen oder pharmazeutischen Produktion, der Analytik, der Land-, bzw. Forstwirtschaft, der Herstellung von Konsum- oder Investitionsgüter, der Human oder Veterinärmedizin (Medizintechnik, Pharmakologie), Lebensmittelindustrie, der Konservierung schützenswerter Güter (Kunstwerke, archäologische Fundstücke, Bausubstanz). Dabei kann die erfindungsgemäße Beschichtung sowohl direkt auf die gewünschten Objekte aufgebracht werden oder auf Trägermaterialien bis hin zu Folien (ggf. als Bahnware beschichtet) oder Pulver.Surfaces coated in accordance with the invention, which enable a release of functional substances, can be used both in air, in liquid media and (if appropriate) in vivo. A large number of applications are given for the use of these released substances, for example in the field of chemical or biotechnological Pharmaceutical production, analytics, agriculture, forestry, the production of consumer or capital goods, human or veterinary medicine (medical technology, pharmacology), food industry, the preservation of protected goods (works of art, archaeological finds, building fabric). In this case, the coating according to the invention can be applied either directly to the desired objects or to carrier materials up to films (optionally coated as a web product) or powder.
Bestandteil der Erfindung ist auch die Verwendung einer Mischung, umfassend eine Flüssigkeit sowie wenigstens einen weiteren Funktionsbestandteil, wobei die Flüssigkeit aus einer Substanz besteht oder diese umfasst, die vernetzbar ist mit Hilfe eines Plasmaverfahrens, zum Einbringen des Funktionsbestandteils in eine sich aus der Gasphase abscheidende Schicht. Bevorzugt gehört der Funktionsbestandteil zu einer der oben beschriebenen Stoffgruppen oder Verbindungen.A component of the invention is also the use of a mixture comprising a liquid and at least one further functional constituent, wherein the liquid consists of or comprises a substance which can be crosslinked by means of a plasma process, for introducing the functional constituent into a layer separating from the gas phase , The functional component preferably belongs to one of the substance groups or compounds described above.
Diese Verwendung ermöglicht es, wie weiter oben schon angedeutet, der abgeschiedenen plasmapolymeren Schicht eine Vielzahl gewünschter Eigenschaften zu vermitteln, die durch ledigliches Abscheiden aus der Gasphase nicht oder nur schlechter erreichbar wären. Dies ist insbesondere dadurch begründet, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren die Funktionsbestandteile überhaupt erst in die Schicht eingebracht werden können oder weitgehend unzerstört erhalten bleiben. Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Verwendung im Zusammenhang mit dem Abscheiden aus der Gasphase in einem Plasmapolymerisationverfahren, ein CVD-Verfahren oder einem plasmaunterstützten CVD-Verfahren.This use makes it possible, as already indicated above, to impart to the deposited plasma polymer layer a multiplicity of desired properties which would not be achievable or could only be achieved with poorer deposition from the gas phase. This is due in particular to the fact that the functional components can be introduced into the layer in the first place by the method according to the invention or remain largely undisturbed. The use according to the invention is particularly preferred in connection with the deposition from the gas phase in a plasma polymerization process, a CVD process or a plasma-assisted CVD process.
Letztendlich ist durch die erfindungsgemäße Verwendung eine Ausweitung des Anwendungsbereiches von plasmapolymeren Beschichtungen wie z. B. durch Erhöhung der Abriebbeständigkeit, verbesserte Oberflächeneigenschaften durch eine Mikro-, bzw. Nanostrukturierung mit Hilfe von entsprechenden Feststoffpartikeln möglich. Es ist möglich sowohl eine zusätzliche Verringerung der Oberflächenenergie (Dehäsiveigenschaften) als auch Adhäsiveigenschaften der abgeschiedenen Schicht zu verleihen. So sind z. B. verbesserte easy to clean Eigenschaften, Trenneigenschaften oder der sogenannte Lotuseffekt wie auch markierte Schichten möglich. Andererseits ist es auch möglich - falls gewünscht - die Oberflächenenergie gezielt zu erhöhen bzw. adhäsive Eigenschaften (z. B. zur Verbesserung der Haftung von Klebstoffen, Metallisierungen, Beschichtung oder Druckfarben sowie zur besseren Benetzung durch Flüssigkeiten) zu erzeugen.Finally, by the use of the invention an extension of the scope of plasma polymer coatings such. B. by increasing the abrasion resistance, improved surface properties by a micro- or nanostructuring with the help of appropriate solid particles possible. It is possible to impart both an additional reduction in surface energy (dehasive properties) and adhesive properties of the deposited layer. So z. B. improved easy to clean properties, release properties or the so-called lotus effect as well as marked layers possible. On the other hand, it is also possible-if desired-to increase the surface energy in a targeted manner or to produce adhesive properties (for example for improving the adhesion of adhesives, metallizations, coatings or printing inks as well as for better wetting by liquids).
Bestandteil der Erfindung ist auch eine erfindungsgemäße Verwendung, wobei der Funktionsbestandteil eine markierende Substanz zum Markieren einer Trennschicht ist. Die Trennschicht kann mit einem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt werden. Wie bereits oben angedeutet kann durch das Markieren von Schichten, die dazu bestimmt sind, wieder von der beschichteten Oberfläche getrennt zu werden, der Trennungsprozess bzw. der Trennungserfolg optimal nachvollzogen werden.A component of the invention is also a use according to the invention, wherein the functional component is a marking substance for marking a separating layer. The release layer can be produced by a method according to the invention. As already indicated above, by marking layers which are intended to be separated again from the coated surface, the separation process or the separation success can be optimally understood.
Letztendlich ist eine große Vielfalt an Verwendungsmöglichkeiten für die im erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren oder hergestellten Beschichtungen möglich. Selbstverständlich sind auch diese Verwendungen Bestandteil der Erfindung. Beispielhaft werden folgende Verwendungen aufgezählt: Verwendung der durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellbaren oder hergestellten Beschichtung zur Verbesserung des Ablaufverfahrens thixotroper Stoffe,Ultimately, a wide variety of uses for the producible or prepared in the process according to the invention coatings is possible. Of course, these uses are part of the invention. By way of example, the following uses are enumerated: Use of the coating which can be prepared or produced by the process according to the invention to improve the process of thixotropic substances,
als aktive Korrosionsschutzbeschichtung,as active corrosion protection coating,
als passive Korrosionsschutzbeschichtung. insbesondere für Werkstoffe mit mikro-, bzw. nanostrukturierten (-porösen) Oberflächen,as passive corrosion protection coating. especially for materials with microstructured or nanostructured (-porous) surfaces,
als Diffusionsbarriere-Beschichtungen gegenüber Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen, insbesondere für Werkstoffe mit mikro-, bzw. nanostrukturierten (-porösen) Oberflächen,as diffusion barrier coatings against liquids, gases and vapors, in particular for materials with microstructured or nanostructured (-porous) surfaces,
als Schutzbeschichtungen gegen Chemikalien. (z.B. Reinigungsmittel, Lösemittel, Säuren, Basen) insbesondere für Werkstoffe mit mikro-, bzw. nanoporösen Oberflächen,as protective coatings against chemicals. (for example, cleaning agents, solvents, acids, bases) especially for materials with microporous or nanoporous surfaces,
als Kratzschutzbeschichtung,as scratch-resistant coating,
als aktiven Schutz von Oberflächen gegenüber der Anlagerung von biologischen Schädlingen wie Mikroorganismen, Algen, Pflanzen undas active protection of surfaces against the attachment of biological pests such as microorganisms, algae, plants and
Kleinstlebewesen,Microorganisms,
zur Einstellung der elektrostatischen Eigenschaften von Bauteilen aus Nichtleitern wie Kunststoffen,for adjusting the electrostatic properties of components made of non-conductors such as plastics,
als Schutzbeschichtung gegen UV-Licht,as a protective coating against UV light,
zur Verhinderung oder Reduzierung der Sichtbarkeit eines Fingerabdrucks auf einer Oberfläche,to prevent or reduce the visibility of a fingerprint on a surface,
zur Herstellung/Verbesserung von Trenneigenschaften einer Oberfläche,for the production / improvement of release properties of a surface,
zur Beschichtung poröser Substrate (poröse Stoffe, wie z.B. gesinterte Magnete können durch eine konventionelle plasmapolymere Beschichtung nicht gut geschützt werden, da vorhandene Vertiefungen nicht ausreichend von der abgeschiedenen Schicht bedeckt werden. Durch die Verwendung flüssiger Vorprodukte ist hier ein besserer Schutz möglich),for the coating of porous substrates (porous materials, such as sintered magnets can by a conventional plasma polymer coating are not well protected because existing wells are not sufficiently covered by the deposited layer. By using liquid precursors, a better protection is possible here),
als teilreflektierede Oberfläche, in verschiedenen Wellenlängebereichen (z.B.: IR, sichtbarer Bereich, Wärmestrahlung),as teilreflektierede surface, in different wavelength ranges (for example: IR, visible range, heat radiation),
zur Verringerung von Staubanhaftungen,to reduce dust adhesion,
zur Beschichtung von Textilien,for coating textiles,
zum Erzeugen optischer Effekte,for generating optical effects,
zur Bereitstellung von Ankergruppen für eine Fixierung bzw. Immobilisierung von funktionellen Stoffen wie beispielsweisefor providing anchor groups for immobilization or immobilization of functional substances, such as
Oligonucleotiden (beispielsweise für die medizinische Diagnostik, die Gewässer- und Umweltüberwachung und/oder die Lebensmittelanalyse), (Bio-)Katalysatoren, Enzymen, Hormonen, Eiweißen, Nährstoffen, Pheromonen, Emulgatoren bzw. Tensiden, antimikrobiellen Stoffen, medizinisch wirksamen Stoffen (Wirkstoffen), Wachstumsstoffen fürOligonucleotides (eg for medical diagnostics, water and environmental monitoring and / or food analysis), (bio-) catalysts, enzymes, hormones, proteins, nutrients, pheromones, emulsifiers or surfactants, antimicrobials, medically active substances (active substances) , Growth substances for
Knochenwachstum, Geruchs- und Duftstoffen, Pestiziden, Gleitmitteln, essbaren Ölen/Wachsen. Diese Fixierung bzw. Immobilisierung kann sowohl direkt als auch über Haftvermittler wie Spacermoleküle erfolgen. Sie kann sowohl permanent als auch temporär erfolgen.Bone growth, odor and fragrance, pesticides, lubricants, edible oils / waxes. This fixation or immobilization can be carried out both directly and via adhesion promoters such as spacer molecules. It can be permanent as well as temporary.
zum Verbessern der Oxidations- und/oder Korrosionsfestigkeit einer Oberfläche,for improving the oxidation and / or corrosion resistance of a surface,
zur Erzeugung einer kontinuierlichen Abgabe von funktionellen Stoffen. z.B. (Bio-)Katalysatoren, Enzymen, Hormonen, Eiweißen, Nährstoffen, Pheromonen, Emulgatoren bzw. Tensiden, antimikrobiellen Stoffen, medizinisch wirksamen Stoffen (Wirkstoffe), Wachstumsstoffen fürfor producing a continuous delivery of functional substances. e.g. (Bio) catalysts, enzymes, hormones, proteins, nutrients, pheromones, emulsifiers or surfactants, antimicrobial substances, medically active substances (active substances), growth substances for
Knochenwachstum, Geruchs- und Duftstoffen, Pestiziden, Gleitmitteln, essbaren Ölen/Wachsen. Dabei können die beschichteten Trägermaterialien sowohl an Luft, in flüssigen Medien als auch (ggf.) in vivo eingesetzt werden Für die Nutzung dieser freigegebenen Substanzen ist eine Vielzahl von Anwendungen gegeben, beispielsweise im Bereich der chemischen, biotechnologischen oder pharmazeutischen Produktion, derBone growth, odor and fragrance, pesticides, lubricants, edible oils / waxes. The coated support materials can be used both in air, in liquid media and (if appropriate) in vivo. For the use of these released substances a variety of applications are given, for example in the field of chemical, biotechnological or pharmaceutical production
Analytik, der Land-, bzw. Forstwirtschaft, der Herstellung von Konsum- oder Investitionsgüter, der Human oder Veterinärmedizin (Medizintechnik, Pharmakologie), Lebensmittelindustrie, der Konservierung schützenswerter Güter (Kunstwerke, archäologische Fundstücke, Bausubstanz). Dabei kann die Beschichtung sowohl direkt auf die gewünschten Objekte aufgebracht werden oder auf Trägermaterialien bis hin zu Folien (ggf. als Bahnware beschichtet) oder Pulver,Analytics, agriculture or forestry, the production of consumer or capital goods, human or veterinary medicine (medical technology, pharmacology), food industry, the preservation of protected goods (works of art, archaeological finds, building fabric). In this case, the coating can be applied either directly to the desired objects or on carrier materials to films (possibly coated as a web material) or powder,
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren und Beispiele weiter beschrieben, wobei die Figuren und Beispiele den Schutzbereich der Patentansprüche nicht beschränken sollen.The invention will be further described below with reference to the figures and examples, wherein the figures and examples are not intended to limit the scope of the claims.
Es stellen dar:They show:
Figur 1 Abbildungen von unterschiedlich oberflächenbehandelten Stahlblechen nach Schwefelsäureexposition;FIG. 1 shows illustrations of differently surface-treated steel sheets after exposure to sulfuric acid;
Figur 2 Abbildungen von unterschiedlich oberflächenbehandelten Aluminiumgusslegierungen nach Schwefelsäureexposition;FIG. 2 shows illustrations of differently surface-treated aluminum casting alloys after exposure to sulfuric acid;
Figur 3 schematischer Querschnitt durch eine erfindungsgemäß beschichtete raue Oberfläche;FIG. 3 shows a schematic cross section through a rough surface coated according to the invention;
Figur 4 Darstellung des Ablaufverhaltens eines Ketchup-Streifens von einer erfindungsgemäß beschichteten (oben) und einer herkömmlichen Kunststoffflasche; Figur 5 Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Beschichtung mit eingebetteten Farbstoffpartikeln; undFigure 4 shows the flow behavior of a ketchup strip of a coated according to the invention (above) and a conventional plastic bottle; FIG. 5 shows a plan view of a coating according to the invention with embedded dye particles; and
Figur 6 ein UV-Vis-Spektrum einer Silbernanopartikel enthaltenden erfindungsgemäßen Beschichtung.FIG. 6 shows a UV-Vis spectrum of a silver nanoparticle-containing coating according to the invention.
Beispiel 1 : Charakterisierung der erfindungsgemäßen Beschichtungen im Vergleich zum Stand der TechnikExample 1: Characterization of the coatings according to the invention in comparison with the prior art
Zunächst wurde die Oberflächenenergie einer Siliciumwafer-Oberfläche mit Hilfe eines Sauerstoffplasmas erhöht. Durch Spin-Coating wurde anschließend ein dünner Film des Silikonöls AK50 (Wacker Chemie GmbH; ein trimethylsiloxy- terminiertes Polymethlysiloxan (PDMS) mit einer kinematischen Viskosität von ca. 50 mm2/s bei 25 °C, einer Dichte von ca. 0,96 g/mL und einem mittleren Molekulargewicht von ca. 3000 g/mol) auf die Waferoberfläche aufgebracht. Dabei wurde das AK50 als 2%ige Lösung (Gew.-%) in Hexamethyldisiloxan (HMDSO) eingesetzt. Nach dem Verdampfen des HMDSO verblieb ein gleichmäßiger, 90 nm dicker flüssiger Film von AK50 auf der Oberfläche.First, the surface energy of a silicon wafer surface was increased by means of an oxygen plasma. A thin film of the silicone oil AK50 (Wacker Chemie GmbH, a trimethylsiloxy-terminated polymethylsiloxane (PDMS) with a kinematic viscosity of about 50 mm 2 / s at 25 ° C., a density of about 0.96, was subsequently spin-coated g / mL and an average molecular weight of about 3000 g / mol) applied to the wafer surface. The AK50 was used as a 2% solution (wt .-%) in hexamethyldisiloxane (HMDSO). After evaporation of the HMDSO, a uniform, 90 nm thick liquid film of AK50 remained on the surface.
Der mit AK50 bedeckte Wafer wurde im Niederdruckplasma behandelt mit der Zielsetzung eine stark hydrophobe Beschichtung zu realisieren. Die Details der Plasmaprozesse sind in Tabelle 1 und Tabelle 2 dargestellt. Erstaunlicherweise ließ sich die plasmapolymere Beschichtung auf dem mit AK 50 bedeckten Wafer nicht mehr von dem Wafer abziehen, die Beschichtungen werden nachfolgend als Beschichtung A und Beschichtung B bezeichnet. Mit einem Kontaktwinkel- Messsystem G2 (KRÜSS GmbH) wurden die Kontaktwinkel der Beschichtungen gegenüber Wasser mit 103° und 105° bestimmt. Die Gesamtschichtdicke der resultierenden Schicht betrug 88 nm bzw. 89 nm. Mit den Plasmaprozessen wurden als Vergleich auch unbehandelte Siliciumwafer beschichtet, welche als Plasmapolymer A und Plasmapolymer B bezeichnet werden sollen. Sie zeigten eine Schichtdicke von 26 nm und 27 nm.
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The wafer covered with AK50 was treated in low-pressure plasma with the aim of realizing a highly hydrophobic coating. The details of the plasma processes are shown in Table 1 and Table 2. Surprisingly, the plasma polymer coating on the AK 50-covered wafer was no longer peelable from the wafer, the coatings are referred to below as coating A and coating B. Using a contact angle measuring system G2 (KRÜSS GmbH), the contact angles of the coatings to water at 103 ° and 105 ° were determined. The total layer thickness of the resulting layer was 88 nm and 89 nm, respectively. The plasma processes were also coated with untreated silicon wafers as comparison, which are to be referred to as plasma polymer A and plasma polymer B. They showed a layer thickness of 26 nm and 27 nm.
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Tabelle 1 : Prozessparameter der plasmapolymeren Behandlung von Beschichtung A und Plasmapolymer ATable 1: Process parameters of the plasma polymer treatment of coating A and plasma polymer A.
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Tabelle 2: Prozessparameter der plasmapolymeren Behandlung von Beschichtung B und Plasmapolymer BTable 2: Process parameters of plasma polymer treatment of coating B and plasma polymer B
Als weiterer Vergleich wurden verschiedene Beschichtungen in Anlehnung an die in DE 4019539 A1 beschriebenen Verfahren hergestellt. Die Details der Versuche sind in Tabelle 3 aufgeführt. Mit Hilfe eines Spincoaters wurden Silikonölschichten auf Silicium-Wafer und auf technische Aluminiumoberflächen aufgetragen. Anschließend wurden die Proben mit einem Sauerstoff-Plasma behandelt und die Kontaktwinkel gegenüber Wasser der resultierenden Beschichtungen ermittelt. Die reinen Silikonöle auf den Siliciumwafern ergaben folgende Kontaktwinkel (gemessen auf der mittleren Schichtdicke / gemessen auf der großen Schichtdicke): AK50 (9971 17°), AK35 (1337125°; ein trimethylsiloxy- terminiertes Polymethlysiloxan (PDMS) mit einer kinematischen Viskosität von ca. 36 mm2/s bei 25 °C, einer Dichte von ca. 0,955 g/mL und ansonsten nahezu identischen Eigenschaften zu AK50), DC Fluid CST50 (927120°; ein trimethylsiloxy-terminiertes Polymethlysiloxan (PDMS) mit einer kinematischen Viskosität von ca. 50 mm2/s bei 25 °C und ansonsten nahezu identischen Eigenschaften zu AK50). Für das AK50 auf Al-Plättchen wurden (1067103°) gemessen. Die Kontaktwinkel der Filme unter 150 nm konnten nicht bestimmt werden, da der Wassertropfen die Flüssigkeiten verdrängte. Dieser Effekt war teilweise ebenso nach einer Plasmabehandlung dieser Filme von 10 Sekunden zu beobachten.As a further comparison, various coatings were produced on the basis of the methods described in DE 4019539 A1. The details of the experiments are shown in Table 3. Silicon coats were applied to silicon wafers and technical aluminum surfaces using a spin coater. Subsequently, the samples were treated with an oxygen plasma and the contact angles to water of the resulting coatings were determined. The pure silicone oils on the silicon wafers gave the following contact angles (measured on the average layer thickness / measured on the large layer thickness): AK50 (9971 17 °), AK35 (1337125 °, a trimethylsiloxy-terminated polymethylsiloxane (PDMS) having a kinematic viscosity of about 36 mm 2 / s at 25 ° C, a density of about 0.955 g / mL and otherwise nearly identical properties to AK50), DC Fluid CST50 (927120 °, a trimethylsiloxy-terminated polymethylsiloxane (PDMS) with a kinematic viscosity of about 50 mm 2 / s at 25 ° C and otherwise almost identical properties to AK50). For the AK50 on Al-platelets (1067103 °) were measured. The contact angles of the films below 150 nm could not be determined because the water droplet displaced the liquids. This effect was seen in part as well after plasma treatment of these films for 10 seconds.
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Tabelle 3: Im Sauerstoffplasma vernetztes Silikonöl (Entnetzungsschichten).Table 3: Crosslinked in oxygen plasma silicone oil (dewetting layers).
In der rechten Spalte in Tabelle 3 ist die mechanische Beständigkeit gegenüber einem leichten Reiben mit einem weichen Tuch (Laborwischtücher KIMWIPES Lite 200) angegeben.The right-hand column in Table 3 indicates the mechanical resistance to light rubbing with a soft cloth (KIMWIPES Lite 200 laboratory wipes).
Tendenziell lässt sich folgendes Verhalten beobachten: Unabhängig vom verwendeten Silikonöl und dem Oberflächenmaterial verringert sich der Kontaktwinkel nach Behandlung im Plasma bereits nach kurzer Zeit und bei relativ niedriger Leistung. Das entnetzende Verhalten geht spätestens nach 500 Sekunden im Plasma verloren. Lediglich bei einer sehr kurzen Plasmabehandlung von 10 Sekunden konnte bei einer Leistung von 500 W ein hydrophobes Verhalten mit Kontaktwinkeln gegenüber Wasser oberhalb von 90° beibehalten werden. Allerdings konnten diese Beschichtungen mit dem weichen Tuch abgewischt werden. Obwohl diese Beschichtungen durch Spülen mit Tinte oder durch einen starken Wasserstrahl nicht vollständig abgetragen wurden, reicht ihre Stabilität gegenüber leichten mechanischen Belastungen nicht aus.The following behavior tends to be observed: Regardless of the silicone oil used and the surface material, the contact angle after treatment in the plasma already decreases after a short time and at relatively low power. The entnetzende behavior is lost after 500 seconds in the plasma at the latest. Only with a very short plasma treatment of 10 seconds could at a power of 500 W a hydrophobic behavior with contact angles to water above 90 ° can be maintained. However, these coatings could be wiped off with the soft cloth. Although these coatings have not been completely removed by rinsing with ink or a strong jet of water, their stability to light mechanical loads is insufficient.
Zudem zeigten die Versuche, dass eine stabile Fixierung von Silikonölen in einem Sauerstoff-Plasma stets mit einer Hydrophilierung der Oberfläche einhergeht. Unter den getesteten Bedingungen könnte bei den fest haftenden Schichten maximal ein Kontaktwinkel von 35° erhalten werden.In addition, the experiments showed that a stable fixation of silicone oils in an oxygen plasma is always associated with a hydrophilization of the surface. Under the conditions tested, a maximum contact angle of 35 ° could be obtained for the firmly adhering layers.
Mit der erfindungsgemäßen neuartigen Beschichtung besteht dagegen die Möglichkeit, verschiedene Anforderungen an die Schichteigenschaften in vielfältiger Weise miteinander zu kombinieren. Als Beispiel konnte mit den Beschichtungen A und B gezeigt werden, dass es möglich ist, hydrophobe Oberflächen mit guter Haftung gegenüber mechanischem Abrieb durch die Kombination eines Vernetzungsprozesses einer Flüssigkeit und eines Polymerabscheidungsprozesses im Plasma zu realisieren. Die Beschichtungen konnten weder mit einem Papiertuch abgewischt noch mit einem haushaltsüblichen Klebeband (Tesa Klebefilm »Budget«) abgezogen werden.By contrast, with the novel coating according to the invention, it is possible to combine various requirements for the layer properties in a variety of ways. As an example could with the Coatings A and B show that it is possible to realize hydrophobic surfaces with good adhesion to mechanical abrasion by the combination of a liquid cross-linking process and a plasma polymer deposition process. The coatings could not be wiped off with a paper towel or removed with a standard household adhesive tape (Tesa Adhesive Film »Budget«).
Zur weiteren Charakterisierung wurden mit einem VASE Eilipsometer (VB-400, J.A. Woollam Co., Inc.) bei Winkeln von 65°, 70° und 75° bei Wellenlängen zwischen 300 und 800 nm ellipsometrische Messungen auf Silicium-Wafern durchgeführt: des reinen AK50 (Schichtdicke 42 nm), von dem Plasmapolymer A, von der Beschichtung A, von der Entnetzungsschicht ES 10 und von der Entnetzungsschicht ES 12 (Parameter siehe Tabelle 3). Die durch das Curve Fitting der Ellipsometermessungen erhaltene Brechungsindizes n in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichtes sind in Tabelle 4 zusammengefasst; die Absorptionskonstante k wurde als null berechnet. Das Curve Fitting der optischen Messung von Beschichtung A ergab eine wesentlich besser Anpassung bei der Annahme einer homogenen Schicht mit den angegebenen optischen Konstanten als bei der Annahme zweier Schichten mit den optischen Konstanten von AK50 und Plasmapolymer A.For further characterization, ellipsometric measurements were performed on silicon wafers at 65 °, 70 ° and 75 ° angles at wavelengths between 300 and 800 nm using a VASE ellipsometer (VB-400, JA Woollam Co., Inc.): the pure AK50 (Layer thickness 42 nm), of the plasma polymer A, of the coating A, of the dewetting layer ES 10 and of the dewetting layer ES 12 (for parameters, see Table 3). The refractive indices n as a function of the wavelength of the light obtained by the curve fitting of the ellipsometer measurements are summarized in Table 4; the absorption constant k was calculated as zero. The curve fitting of the coating A optical measurement gave a much better fit in assuming a homogeneous layer with the given optical constants than assuming two layers with the optical constants of AK50 and plasma polymer A.
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Tabelle 4: Durch das Curve Fitting der Ellipsometermessungen erhaltene Brechungsindizes n in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichtes; die Absorptionskonstante k wurde als null berechnet.Table 4: refractive indices n obtained by the curve fitting of the ellipsometer measurements as a function of the wavelength of the light; the absorption constant k was calculated as zero.
Beispiel 2: Korrosionsschutz auf rauen OberflächenExample 2: Corrosion protection on rough surfaces
Glasperlengestrahlte Stahlsubstrate (ST37) mit einem Mittenrauhwert Ra von 3,0 ± 0,2 μm und einer gemittelten Rauhtiefe Rz von 25,9 ± 2,3 μm wurden in einer Lösung von 1 vol.% AK50 in HMDSO getaucht. Nach dem verdunsten des HMDSO wurden die Muster mit den in Tabelle 5 angegebenen Prozessparametern im Plasma behandelt. Diese Beschichtung soll als Beschichtung C bezeichnet werden.Glass bead blasted steel substrates (ST37) having an average roughness R a of 3.0 ± 0.2 μm and an average roughness R z of 25.9 ± 2.3 μm were immersed in a solution of 1 vol.% AK50 in HMDSO. After evaporation of the HMDSO, the samples were treated with the process parameters given in Table 5 in the plasma. This coating should be referred to as coating C.
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Tabelle 5: Prozessparameter der Plasmabehandlung von Beschichtung CTable 5: Process parameters of the plasma treatment of coating C
Zur Beurteilung der korrosionsschützenden Eigenschaften wurde der untere Teil des beschichteten Stahlblechs bei 23 °C 3 Minuten bzw. 6 Minuten in 25%igeIn order to evaluate the anti-corrosive properties, the lower part of the coated steel sheet became 25% at 23 ° C for 3 minutes and 6 minutes, respectively
(Gew.-%) Schwefelsäure getaucht. Als Referenz wurde sowohl ein unbeschichtetes Stahlblech als auch Stahlbleche, welche nach dem Stand-der-(Wt .-%) sulfuric acid immersed. As a reference, both an uncoated steel sheet and steel sheets, which according to the state of the art
Technik mit einer korrosionsschützenden plasmapolymeren Beschichtung versehen wurden, herangezogen. Bei dem unbeschichteten Stahlblech wurde der Versuch bereits nach zwei Minuten abgebrochen. Die Stahlbleche wurden anschließend mit entionisiertem Wasser gespült und optisch beurteilt. In Abbildung 1 sind Fotos der Probebleche dargestellt (von links):Technology were provided with a corrosion-protective plasma polymer coating, used. For the uncoated steel sheet, the test was stopped after only two minutes. The steel sheets were then rinsed with deionized water and visually assessed. Figure 1 shows photos of the sample plates (from left):
1. Blech (schmal): unbeschichtet nach 2 Minuten1. Sheet metal (narrow): uncoated after 2 minutes
2. Blech: mit korrosionsschützender plasmapolymerer Beschichtung nach dem Stand-der-Technik nach 3 Minuten2. Sheet metal: with anticorrosive plasma polymer coating according to the state of the art after 3 minutes
3. Blech: mit Beschichtung C nach 3 Minuten3rd sheet: with coating C after 3 minutes
4. Blech: mit korrosionsschützender plasmapolymerer Beschichtung nach dem Stand-der-Technik nach 6 Minuten4. Sheet metal: with anti-corrosive plasma polymer coating according to the prior art after 6 minutes
5. Blech: mit Beschichtung C nach 6 Minuten5. Sheet: with coating C after 6 minutes
Bei dem unbeschichteten Stahlblech zeigte die Substratoberfläche nach zwei Minuten eine vollständige braune Korrosionsschicht. Bei den Blechen mit einer herkömmlichen korrosionsschützenden plasmapolymeren Beschichtung zeigten sich nach 3 Minuten deutlich braune Korrosionsprodukte, nach 6 Minuten wurde eine flächige Korrosion beobachtet.For the uncoated steel sheet, the substrate surface showed a complete brown corrosion layer after two minutes. In the case of the sheets with a conventional anticorrosion plasma-polymer coating, brownish corrosion products appeared after 3 minutes, and flat corrosion was observed after 6 minutes.
Bei den Blechen mit der Beschichtung C ist selbst nach 6 Minuten in der Schwefelsäure keine Korrosion zu erkennen. Lediglich von den Kanten her ist an einigen Stellen Korrosion zu beobachten. Ähnliche Ergebnisse wurden bei Verwendung von Paraffinöl bzw. Poly(ethylenglycol)methacrylat anstelle von Silikonöl erzielt.In the case of the sheets with the coating C, no corrosion can be seen even after 6 minutes in the sulfuric acid. Only from the edges is corrosion observed in some places. Similar results were obtained using paraffin oil or poly (ethylene glycol) methacrylate instead of silicone oil.
Beispiel 3: Korrosionsschutz auf AIMgSiO, 5Example 3: Corrosion protection on AIMgSiO, 5
Entsprechend dem Beispiel aus DE 19748240 wird als Probe der Werkstoff AIMgSiO, 5 verwendet. Er wird in gleicher Weise vorbehandelt, nur entfällt der kombinierte Beiz- und Elektropolierprozess. Dementsprechend wurde ein Mittenrauhwert Ra von 0,61 μm gefunden. Auf diese Oberfläche wurde die als Beschichtung C beschriebene Beschichtung aufgetragen. Das Korrosionsverhalten der so bearbeiteten Aluminiumoberfläche wurde in 25%-iger Schwefelsäure bei Raumtemperatur und 65°C sowie in 20%-iger Salpetersäure bei Raumtemperatur geprüft. Die Proben erwiesen sich in den über mehrere Stunden durchgeführten Tests als beständig. Es trat keine Einwanderung der Testflüssigkeit in die Beschichtung oder gar Unterwanderung der Beschichtung durch die Flüssigkeit auf. Ablöseerscheinungen wurden nicht beobachtet. Ferner erwiesen sie sich bei 350°C unter Bedingungen, wie sie in einem Wärmetauscher für Brennwertkessel herrschen, absolut beständig.According to the example from DE 19748240, the material AIMgSiO, 5 is used as a sample. It is pretreated in the same way, but it eliminates the combined pickling and electropolishing process. Accordingly, a mean roughness R a of 0.61 μm was found. The coating described as coating C was applied to this surface. The corrosion behavior of the thus processed aluminum surface became 25% Sulfuric acid at room temperature and 65 ° C and in 20% nitric acid at room temperature. The samples proved to be consistent over the several hours of testing. There was no migration of the test liquid into the coating or even infiltration of the coating through the liquid. Release symptoms were not observed. Furthermore, they proved to be absolutely stable at 350 ° C under conditions prevailing in a condensing boiler heat exchanger.
Somit können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren qualitativ ähnlich hochwertige Korrosionsschutzschichten wie in DE 19748240 aufgebracht werden, ohne dass eine entsprechende Oberflächenglättung durchgeführt werden muss. Dies ist natürlich für die beschriebenen Wärmetauscheroberflächen interessant, aber um so mehr für Aluminiumwerkstoffe, die sich nur sehr schlecht oder mit großem Aufwand glätten lassen. Hier sind beispielsweise Aluminiumknetlegierungen zu nennen.Thus, according to the inventive method qualitatively similar high-quality corrosion protection layers as in DE 19748240 can be applied without a corresponding surface smoothing must be performed. This is of course interesting for the heat exchanger surfaces described, but all the more so for aluminum materials that can be smoothed very poorly or with great effort. For example, aluminum wrought alloys are mentioned here.
Beispiel 4: Korrosionsschutz auf AluminiumgusslegierungenExample 4: Corrosion protection on aluminum casting alloys
Typischerweise weisen Gusslegierungen an der Oberfläche und auch im Bulkmaterial herstellungsbedingt Poren, Kanäle und Furchen auf. Ohne weitere Bearbeitung findet sich an der Oberfläche eine Gießhaut. Das Aspektverhältnis zwischen Öffnungsdurchmesser zu Tiefe der Poren, Kanäle und der Risse übersteigt häufig einen Wert von 1 :3, so dass diese Fehlstellen ohne weitere Oberflächenversiegelung oder Verdichtung mit einer herkömmlichen Plasmapolymerbeschichtung nicht geschlossen werden können. An diesen Fehlstellen wird daher als erstes Korrosion beobachtet. Ein verbesserter, einfach zu applizierender Korrosionsschutz kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt werden.Typically, casting alloys have pores, channels and grooves on the surface and also in the bulk material as a result of the production. Without further processing, a casting skin is found on the surface. The aspect ratio of aperture diameter to depth of pores, channels, and cracks often exceeds 1: 3, so these flaws can not be closed without further surface sealing or densification with a conventional plasma polymer coating. At these defects, corrosion is therefore the first observed. An improved, easy-to-apply corrosion protection can be achieved with the method according to the invention.
Als Beispiele wurden Bauteile aus Aluminiumgusslegierung (mit Gießhaut) mit unterschiedlichen Kombinationen von herkömmlicher Korrosions- schutzbeschichtung und erfindungsgemäßer Beschichtung wie nachfolgend zusammengestellt:Examples of components made of cast aluminum alloy (with casting skin) with different combinations of conventional corrosion protective coating and inventive coating as summarized below:
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Tabelle 6: Bauteile aus Aluminiumgusslegierung getestet in 25%-iger Schwefelsäure bei 65 °C: KO: ohne KorrosionsschutzbehandlungTable 6: Cast aluminum alloy components tested in 25% sulfuric acid at 65 ° C: KO: without anti-corrosive treatment
K1 : plasmapolymere Korrosionsschutzbeschichtung nach dem Stand der TechnikK1: plasma polymer corrosion protection coating according to the prior art
K2: Anwendung der erfindungsgemäßen Beschichtung auf der Beschichtung vonK2: Application of the coating according to the invention to the coating of
K1K1
K3: erfindungsgemäße BeschichtungK3: coating according to the invention
Die aufgebrachten Polymerbeschichtungen wurden mit Hilfe von ebenfalls in den Prozessen beschichteten Si-Wafer bestimmt und liegen zwischen 300 und 400nm. Das unbeschichtete Bauteil KO und die beschichteten Bauteil mit den Bezeichnungen K1 bis K3 wurden anschließend mit 25%-tiger Schwefelsäure bei einer Temperatur von 65°C auf ihre Korrosionsbeständigkeit getestet. Das unbehandelte Bauteil KO zeigte bereits nach 5 Minuten großflächige, deutliche Korrosion, siehe hierzu Abbildung 2. Das Bauteil K1 mit herkömmlicher Plasmapolymerbeschichtung zur Korrosionsverminderung zeigte nach 5 anfängliche und bis 10 Minuten großflächige Korrosion. Für die Kombination aus Plasmapolymerbeschichtung und der nachfolgenden erfindungsgemäßen Beschichtung, Bauteil K2, und für die erfindungsgemäße Beschichtung, Bauteil K3, wurde eine vergleichbare Korrosionsschutzwirkung beobachtet. In beiden Fällen zeigten sich erst nach 15 Minuten lokale begrenzte Ansätze von Korrosion.The applied polymer coatings were determined using Si wafers also coated in the processes and are between 300 and 400 nm. The uncoated component KO and the coated components designated K1 to K3 were then tested for corrosion resistance with 25% sulfuric acid at a temperature of 65 ° C. The untreated component KO showed extensive corrosion after only 5 minutes, see Figure 2. The component K1 with conventional plasma polymer coating for corrosion reduction showed after 5 initial and up to 10 minutes extensive corrosion. For the combination of plasma polymer coating and the following inventive coating, component K2, and for the coating according to the invention, component K3, a comparable corrosion protection effect was observed. In both Cases showed limited localized corrosion after 15 minutes.
Die Beschichtung kann auch als korrosionsschützende Haftvermittlerschicht ausgeführt werden, wenn in einem letzten Bearbeitungsschritt die erforderlichen funktionellen Gruppen zur Verfügung gestellt werden.The coating can also be carried out as a corrosion-protective adhesion promoter layer if the required functional groups are made available in a final processing step.
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Tabelle 8: Prozessparameter der PlasmabehandlungTable 8: Process parameters of the plasma treatment
Eine weitere deutliche Verbesserung der Korrosionsschutzwirkung wird erreicht, wenn das gegossene Material mechanisch oder chemisch von der Gießhaut befreit wird. Poren und Lunker, die zusätzlich aufgrund der unterschiedlichen Legierungszusammensetzung und der daraus resultierenden unterschiedlichen Bearbeitungseigenschaften entstehen, können zuverlässig abgedeckt werden.A further significant improvement in the corrosion protection effect is achieved if the cast material is freed mechanically or chemically from the casting skin. Pores and voids, which additionally arise due to the different alloy composition and the resulting different processing properties, can be reliably covered.
Beispiel 5: Verbesserung des GleitverhaltensExample 5: Improvement of the sliding behavior
Durch die Deposition von mobilem AK50 innerhalb der Plasmapolymermatrix kann das Gleitverhalten von Oberflächen verbessert werden. Hierfür wird der flüssige Precursor auf die gereinigte Oberfläche aufgetragen und anschließend im Plasmaprozess behandelt. Mit einem geeignet gesteuerten Plasmaprozess wird nur eine Teilvernetzung des Precursors herbeigeführt. Es verbleiben Reste von mobilem Precursor, die über einen längeren Zeitraum hinweg durch die Plasmapolymermatrix hindurchwandern und einen oberflächlichen Gleitfilm bilden. Eine bessere Haftung der erfindungsgemäßen Beschichtung zum Untergrund kann mit einem ungleichmäßigen Auftrag des Precursor erzielt werden. Beispielsweise kann die Rauhigkeit einer Oberfläche ausgenutzt werden, um einen unregelmäßigen Precursorauftrag zu realisieren. Während der Precursor zwar die rauhe Oberfläche geschlossen bedecken kann, sammelt sich der Precursor in den Tälern des Oberflächenprofils mit höherer Schichtdicke an als auf den Spitzen des Profils. Durch die anschließende Plasmabehandlung werden dünne Precursorbedeckungen vollständig, dickere Bedeckungen nur teilweise vernetzt. Der Wirkungsmechanismus der erfindungsgemäßen Beschichtung könnte wie folgt aussehen: Die vollständige Vernetzung an den Spitzen des Profils bewirkt die Haftung zur Substratoberfläche, die teilweise Vernetzung in den Tälern wirkt als Depot für mobilen Precursor. Zur Veranschaulichung dieser These ist in Abbildung 3 eine Skizze eines möglichen Querschnitts durch eine entsprechende Beschichtung dargestellt.The deposition of mobile AK50 within the plasma polymer matrix can improve the sliding behavior of surfaces. For this purpose, the liquid precursors are applied to the cleaned surface and then treated in the plasma process. With a suitably controlled plasma process only a partial cross-linking of the precursor is brought about. Remains of mobile precursor remain, which migrate through the plasma polymer matrix over a longer period of time and form a superficial sliding film. A better adhesion of the coating according to the invention to the substrate can be achieved with an uneven application of the precursor. For example, the roughness of a surface can be exploited in order to realize an irregular precursor application. While the precursor can cover the rough surface closed, the precursor accumulates in the valleys of the surface profile with a higher layer thickness than on the tips of the profile. As a result of the subsequent plasma treatment, thin precursor coverings are completely crosslinked, while thicker coverings are only partially crosslinked. The mechanism of action of the coating according to the invention could be as follows: The complete crosslinking at the tips of the profile causes the adhesion to the substrate surface, the partial crosslinking in the valleys acts as a depot for mobile precursor. To illustrate this thesis, Figure 3 shows a sketch of a possible cross section through a corresponding coating.
Sinngemäß wurde eine Beschichtung mit verbesserter Gleitwirkung hergestellt. Hierfür wurden drei Aluminiumbleche (AI99.5), Bezeichnung G1 , G2 und G3, zunächst mit einer plasmapolymeren Trennschicht versehen, um die Adhäsionskräfte der Oberfläche zu reduzieren. Die Parameter dieser Plasmabeschichtung finden sich in Tabelle 9. Zusätzlich wurde das Aluminiumblech G2 mit einem AK50 -Film versehen und der Precursor in einem weiteren Plasmaprozess behandelt (Prozessparameter siehe Tabelle 10). Die Oberfläche G3 wurde mit einem handelsüblichen Trennmittel, NanoSilan GMK der Firma ChemiCom, versehen. Alle drei Oberflächen wurden mit einem Test zur Bestimmung der Gleitreibung miteinander verglichen. Hierfür wurde ein genormter Körper mit glatter Oberfläche auf die Oberflächen gelegt und anschließend mit einer Federwaage über die Beschichtungen G1 , G2 und G3 gezogen. Wird das aktive Ziehen am Normkörper über die Federwaage beendet, wird der Normkörper noch solange über die Spannung der Federwaage weiterbewegt, bis die Federspannung genau der Kraft entspricht, die für das Gleiten mindestens benötigt wird. Dieser Wert wird als Bezugsgröße für das Gleitverhalten verwendet.Analogously, a coating with improved sliding effect was produced. For this purpose, three aluminum sheets (AI99.5), designation G1, G2 and G3, were first provided with a plasma polymer separating layer in order to reduce the adhesion forces of the surface. The parameters of this plasma coating can be found in Table 9. In addition, the aluminum sheet G2 was provided with an AK50 film and the precursor was treated in a further plasma process (for process parameters see Table 10). The surface G3 was provided with a commercial release agent, NanoSilan GMK ChemiCom. All three surfaces were compared with a test for determining the sliding friction. For this purpose, a standardized body with a smooth surface was placed on the surfaces and then pulled with a spring balance over the coatings G1, G2 and G3. If the active pulling on the standard body is ended via the spring balance, If the standard body continues to move over the tension of the spring balance until the spring tension corresponds exactly to the force that is at least required for sliding. This value is used as a reference for the sliding behavior.
Dementsprechend wurde für das Gleiten des Normkörpers auf der Beschichtung G1 eine Kraft von 38-4Og, für die Beschichtung G2 eine Kraft von 28-3Og und für die Beschichtung G3 eine Kraft von 28-3Og festgestellt. Nach Reinigung der Oberfläche mit einem trockenen Tuch wurde für G1 eine Kraft von 80-10Og, für G2 eine Kraft von 25-3Og und für G3 eine Kraft von 25-3Og ermittelt. Nach Reinigung der Oberfläche mit Isopropanol wurde für G1 eine Kraft von 80-10Og, für G2 eine Kraft von 25-3Og und für G3 eine Kraft von 80-10Og festgestellt. Nach Lagerung der Beschichtungen über 24h und erneutem Reinigen verblieb für die Beschichtung G1 eine Kraft von 90-10Og, für G2 eine Kraft von 25-3Og und für G3 eine Kraft von 90-10Og.Accordingly, for the sliding of the standard body on the coating G1 a force of 38-4Og, for the coating G2 a force of 28-3Og and for the coating G3 a force of 28-3Og was found. After cleaning the surface with a dry cloth, a force of 80-10Og was determined for G1, a force of 25-3Og for G2 and a force of 25-3Og for G3. After cleaning the surface with isopropanol, a force of 80-10Og was found for G1, a force of 25-3Og for G2 and a force of 80-10Og for G3. After 24 hours' storage and renewed cleaning, the coating G1 had a force of 90-10Og, a force of 25-3Og for G2, and a force of 90-10Og for G3.
Somit konnte eine Optimierung der Gleiteigenschaften des Normkörpers auf der erfindungsgemäßen Beschichtung auch nach Reinigung der Oberfläche erzielt werden.Thus, an optimization of the sliding properties of the standard body could be achieved on the coating according to the invention even after cleaning the surface.
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Tabelle 9: Prozessparameter der Plasmapolymerbehandlung der Beschichtungen G1 , G2 und G3
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Table 9: Process parameters of plasma polymer treatment of coatings G1, G2 and G3
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Tabelle 10: Prozessparameter der Plasmabehandlung für die Weiterbehandlung der Oberfläche G2Table 10: Process parameters of the plasma treatment for the further treatment of the surface G2
Beispiel 6: Ablaufverhalten von thixotropen StoffenExample 6: Sequence behavior of thixotropic substances
Eine handelsübliche Ketchupflasche (Kunststoff: PP) wurde der Länge nach aufgeschnitten und mit Isopropanol gereinigt. Eine Lösung aus AK50 in HMDSO im Verhältnis 1 :100 wurde mit einem fusselfreien Tuch per Hand auf die Innenseite der Flaschenhälften aufgetragen. Die Schichtdicke konnte nicht exakt bestimmt werden, mit dem Auge sind jedoch Interferenzfarben zu erkennen. Aufgrund des manuellen Auftragverfahrens ist keine homogene Beschichtung gegeben.A commercially available ketchup bottle (plastic: PP) was cut lengthwise and cleaned with isopropanol. A solution of AK50 in HMDSO in the ratio 1: 100 was applied with a lint-free cloth by hand on the inside of the bottle halves. The layer thickness could not be determined exactly, but interference colors can be seen with the eye. Due to the manual application process no homogeneous coating is given.
Anschließend wurde die Flaschenhälfte wie in Tabelle 1 1 beschrieben im Niederdruck-Plasma behandelt. Diese Beschichtung soll als Beschichtung D bezeichnet werden. Auf Referenzsubstraten wurde für den Plasmaprozess eine Schichtdicke von ca. 220 nm bestimmt. Die Oberflächenenergie wurde mit ca. 21 mN/m bestimmt.Subsequently, the bottle half was treated as described in Table 1 1 in low-pressure plasma. This coating should be referred to as coating D. On reference substrates, a layer thickness of about 220 nm was determined for the plasma process. The surface energy was determined to be about 21 mN / m.
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Tabelle 11 : Prozessparameter der Plasmapolymerbehandlung von Beschichtung DTable 11: Process parameters of the plasma polymer treatment of coating D
Zum Testen des Abfließverhaltens thixotroper Flüssigkeiten wurde eine „Ketchup-Wurst" auf die Innenseite der beschichteten und einer unbeschichteten Flaschenhälfte aufgetragen. Der zeitliche Ablauf des Abfließens ist in Abbildung 4 dargestellt: oben die Flaschenhälfte mit Beschichtung D, unten unbeschichtete Flaschenhälfte; von links nach rechts: direkt nach dem Auftrag, nach 5 Minuten, nach 10 Minuten und nach 15 Minuten.To test the flow behavior of thixotropic liquids, a "ketchup sausage" was applied to the inside of the coated and uncoated bottle halves, and the timing of the runoff is shown in Figure 4: top half of the bottle with coating D, bottom half of uncoated bottle, from left to right : directly after the order, after 5 minutes, after 10 minutes and after 15 minutes.
Es zeigte sich ein verbessertes Ablaufverhalten durch die erfindungsgemäße Beschichtung.It showed an improved flow behavior through the coating according to the invention.
Beispiel 7: Einbindung von FarbstoffenExample 7: Incorporation of Dyes
Ein roter Fettfarbstoff (Clariant 5B 02) wurde in einem Gemisch des Silikonöls AK50 in HMDSO (im Verhältnis 1 :100) aufgenommen. Die rote Flüssigkeit wurde durch Filtrieren mit einem 0,2 μm Membranfilter von überschüssigen Farbstoffpartikeln getrennt und durch Spincoating auf eine Glasoberfläche aufgetragen, deren Oberflächenenergie zuvor mit Hilfe eines Sauerstoff-Plasmas erhöht worden war. Die resultierende Filmdicke wurde mit unter 100 nm abgeschätzt. Anschließend wurde die Probe analog zu Beispiel 5 wie in Tabelle 1 1 angegeben im Plasma behandelt.A red fatty dye (Clariant 5B 02) was taken up in a mixture of silicone oil AK50 in HMDSO (ratio 1: 100). The red liquid was separated from excess dye particles by filtration through a 0.2 μm membrane filter and spin-coated onto a glass surface whose surface energy had previously been increased by means of an oxygen plasma. The resulting film thickness was estimated to be below 100 nm. Subsequently, the sample was treated analogously to Example 5 as indicated in Table 1 1 in the plasma.
Im Lichtmikroskop konnte eine deutliche Rotfärbung der Oberfläche beobachtet werden. In Abbildung 4 ist die 1000-fache Vergrößerung eines repräsentativen Ausschnitts der Probe dargestellt. Es konnte eine Vielzahl von roten Partikeln mit einer Größe von 1 bis 2 μm beobachtet werden. Diese Partikel, welche schätzungsweise 1 ,5% der Oberfläche bedeckten, konnten nicht mit einem Laborwischtuch abgewischt werden.In the light microscope, a clear red coloration of the surface could be observed. Figure 4 shows the magnification of a representative sample of the sample 1000 times. It was possible to observe a large number of red particles with a size of 1 to 2 μm. These particles, which an estimated 1, 5% of the surface covered, could not be wiped off with a laboratory wipe.
Beispiel 8: Einbindung von nano-SilberExample 8: Integration of nano-silver
Eine Dispersion von ca. 0,6 Gew.-% nano-Silber in Silikonöl (NanoSilver BG, Fa. Bio-Gate) mit einer Viskosität von 100-200 mPa und einer mittleren primären Partikelgröße zwischen 5 und 50 nm wurde als Mischung mit HMDSO (1 :100) mittels Spincoating auf eine Glasoberfläche aufgetragen, deren Oberflächenenergie zuvor mit Hilfe eines Sauerstoff-Plasmas erhöht worden war. Anschließend wurde die Probe analog zu Beispiel 5 wie in Tabelle 1 1 angegeben im Plasma behandelt. Es entstand eine abwischbeständige Beschichtung, in der im Lichtmikroskop keine Partikel zu identifizieren waren.A dispersion of about 0.6 wt .-% nano-silver in silicone oil (NanoSilver BG, Fa. Bio-Gate) having a viscosity of 100-200 mPa and an average primary particle size between 5 and 50 nm was used as a mixture with HMDSO (1: 100) applied by spin coating on a glass surface whose surface energy had previously been increased by means of an oxygen plasma. Subsequently, the sample was treated analogously to Example 5 as indicated in Table 1 1 in the plasma. The result was a wipe-resistant coating in which no particles could be identified in the light microscope.
Zudem wurden in einem Verdampfungsprozess (bei ca. 5 mbar, Argon- Atmosphäre, Tiegeltemperatur: ca. 850 °C) nano-Silber-Teilchen in einen Flüssigkeitsfilm von AK 50 auf aktiviertem Glas, welcher wiederum durch Spincoating einer Lösung in HMDSO (1 :100) aufgebracht worden war, eingebracht. Es resultierte eine leichte Braunfärbung, welche ein deutliches Zeichen für eine Konzentration von über 10 Vol.% Silber im Flüssigkeitsfilm ist. (Erfahrungsgemäß weisen diese Silberpartikel einen Durchmesser von ca. 5 nm auf.) Anschließend wurde die Probe analog zu Beispiel 5 wie in Tabelle 1 1 angegeben im Plasma behandelt. Es entstand eine abwischbeständige Beschichtung, in der im Lichtmikroskop keine Partikel zu identifizieren waren. Die leichte Braunfärbung war weiterhin sichtbar. Abbildung 6 zeigt das UV-Vis- Spektrum dieser nano-Silber-Beschichtung in Relation zum unbeschichteten Glas. Die Absorptionsbande bei 420 nm ist typisch für nano-Silber-Partikel. Beispiel 9: Einbindung von nano-TiO?In addition, in an evaporation process (at about 5 mbar, argon atmosphere, crucible temperature: about 850 ° C) nano-silver particles in a liquid film of AK 50 on activated glass, which in turn by spin coating a solution in HMDSO (1: 100) was applied introduced. This resulted in a slight browning, which is a clear indication of a concentration of more than 10 vol.% Silver in the liquid film. (Experience has shown that these silver particles have a diameter of about 5 nm.) Subsequently, the sample was treated analogously to Example 5 as indicated in Table 1 1 in the plasma. The result was a wipe-resistant coating in which no particles could be identified in the light microscope. The slight browning was still visible. Figure 6 shows the UV-Vis spectrum of this nano-silver coating in relation to the uncoated glass. The absorption band at 420 nm is typical for nano-silver particles. Example 9: Integration of nano-TiO?
Nano-Tiθ2-Pulver (P25, Fa. Degussa) wurde in einem Gemisch des Silikonöls AK50 in HMDSO (im Verhältnis 1 :100) aufgenommen. Die Flüssigkeit wurde durch Filtrieren mit einem 0,2 μm Membranfilter von überschüssigen Farbstoffpartikeln getrennt und durch Spincoating auf eine Glasoberfläche aufgetragen, deren Oberflächenenergie zuvor mit Hilfe eines Sauerstoff-Plasmas erhöht worden war. Die resultierende Filmdicke wurde mit unter 100 nm abgeschätzt. Anschließend wurde die Probe analog zu Beispiel 5 wie in Tabelle 11 angegeben im Plasma behandelt. Im Lichtmikroskop konnten keine Partikel identifiziert werden. Es entstand eine abwischbeständige Beschichtung, in der im Lichtmikroskop keine Partikel zu identifizieren waren. Unter UV-Licht-Einfluss konnte eine Hydrophilierung der Oberfläche erhalten werden. Diese für Tiθ2- Partikel typische Eigenschaft ist ein deutlicher Hinweis darauf, dass die Beschichtung auch katalytisch aktiv sein wird. Nano-TiO 2 powder (P25, Degussa) was taken up in a mixture of the silicone oil AK50 in HMDSO (in the ratio 1: 100). The liquid was separated from excess dye particles by filtration through a 0.2 μm membrane filter and spin-coated onto a glass surface whose surface energy had previously been increased by means of an oxygen plasma. The resulting film thickness was estimated to be below 100 nm. Subsequently, the sample was treated analogously to Example 5 as indicated in Table 11 in the plasma. In the light microscope no particles could be identified. The result was a wipe-resistant coating in which no particles could be identified in the light microscope. Under UV light influence a hydrophilization of the surface could be obtained. This property, which is typical of TiO 2 particles, is a clear indication that the coating will also be catalytically active.

Claims

Patentansprüche claims
1. Mischung für ein Beschichtungsverfahren, umfassend eine Flüssigkeit sowie wenigstens einen weiteren Funktionsbestandteil, wobei die Flüssigkeit aus einer Substanz besteht oder diese umfasst, die vernetzbar ist mit Hilfe eines Plamaverfahrens und wobei der Funktionsbestandteil ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (i) markierenden Substanzen, (ii) Trenn- oder Gleitmitteln, (iii) Gleiten von Oberflächen unterstützenden Substanzen, antimikrobiellen Wirkstoffen, Fungiziden, Insektiziden, Akariziden, Algiziden, Viriziden, Pestiziden, (Bio-) Katalysatoren, Enzymen, Hormonen, Eiweißen, Nährstoffen, Pheromonen, medizinisch wirksamen Stoffen, organoleptisch aktiven Stoffen, insbesondere Riech- und Aromastoffen, Emulgatoren, Tensiden, Wuchsstoffen, UV-Absorbern, photochromen und elektrochromen Substanzen, reflektierenden Substanzen, leitfähigen Substanzen, Wachsen, Ölen und Schmiermitteln, Korrosionsschutzinhibitoren, Farbstoffe, Lumineszenzfarbstoffe, organische oder anorganische Farbpigmente, magnetische Stoffe, organische oder anorganischen Feststoffpartikel mit Primärpartikelgrößen von bis zu 5 μm, besonders bevorzugt von bis zu 1 μm, besonders bevorzugt Nanofüllstoffe, Flüssigkristalle, organische Feststoffe, Nan ofüllstoffe mit einer Vielzahl von Vernetzungspunkten, Kohlenstoffpartikel.A mixture for a coating process comprising a liquid and at least one further functional ingredient, the liquid consisting of or comprising a substance which is crosslinkable by a plasma process and wherein the functional ingredient is selected from the group consisting of (i) marking substances , (ii) release agents or lubricants, (iii) surface-aiding agents, antimicrobials, fungicides, insecticides, acaricides, algicides, viricides, pesticides, (bi) catalysts, enzymes, hormones, proteins, nutrients, pheromones, medicinal active substances, organoleptically active substances, in particular fragrances and flavorings, emulsifiers, surfactants, growth substances, UV absorbers, photochromic and electrochromic substances, reflective substances, conductive substances, waxes, oils and lubricants, corrosion inhibitors, dyes, luminescent dyes, organic or inorganic cal color pigments, magnetic substances, organic or inorganic solid particles having primary particle sizes of up to 5 .mu.m, more preferably of up to 1 .mu.m, particularly preferably nanofillers, liquid crystals, organic solids, nanofillers having a plurality of crosslinking points, carbon particles.
2. Mischung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die vernetzbare Substanz bei 23 °C einen Dampfdruck von < 0,5 mbar hat.2. Mixture according to claim 1, characterized in that the crosslinkable substance at 23 ° C has a vapor pressure of <0.5 mbar.
3. Mischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vernetzbare Substanz zu ≤ 50 Gew.-%, eine der funktionellen Gruppen aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Acryl- oder Methacrylsäureestern, Isocyanaten, Epoxiden und alpha-Olefinen und/oder ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Säureestern, Säureanhydriden, Epoxiden, Gruppen mit endständigen C-C- Doppelbindungen und stickstoffhaltigen funktionellen Gruppen.3. Mixture according to claim 1 or 2, characterized in that the crosslinkable substance to ≤ 50 wt .-%, one of the functional groups selected from the group consisting of: acrylic or methacrylic acid esters, isocyanates, epoxides and alpha-olefins and / or selected from the group consisting of: Acid esters, acid anhydrides, epoxides, CC double-terminal groups, and nitrogen-containing functional groups.
4. Mischung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vernetzbare Substanz zu 50 - 100 Gew.-% aus4. Mixture according to one of the preceding claims, characterized in that the crosslinkable substance to 50 - 100 wt .-% of
Silikonöl, gesättigtem Kohlenwasserstoff, Fettsäure, Triglycerid, Mineralöl oder Polyether umfasst oder daraus besteht.Includes or consists of silicone oil, saturated hydrocarbon, fatty acid, triglyceride, mineral oil or polyether.
5. Mischung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Silikonöl, der gesättigte Kohlenwasserstoff, die Fettsäure, das Triglycerid, das Mineralöl oder der Polyether keine der funktionellen Gruppen umfassen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acryl- oder Methacrylsäureestern, Isocyanaten, Epoxiden, alpha-Olefinen, Säureestern, Säureanhydriden, Epoxiden, Gruppen mit endständigen C-C-Doppelbindungen und stickstoffhaltigen funktionellen Gruppen.5. Mixture according to claim 4, characterized in that the silicone oil, the saturated hydrocarbon, the fatty acid, the triglyceride, the mineral oil or the polyether comprise none of the functional groups selected from the group consisting of acrylic or methacrylic acid esters, isocyanates, epoxides, alpha olefins, acid esters, acid anhydrides, epoxides, CC double bond-containing groups, and nitrogen-containing functional groups.
6. Beschichtungsverfahren, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Aufbringen einer flüssigen Schicht aus einer Mischung nach einem der6. A coating process, characterized by the steps of: a) applying a liquid layer of a mixture according to one of
Ansprüche 1 bis 5 auf eine zu beschichtende feste Oberfläche und b) Vernetzen der flüssigen Schicht, so dass eine feste Schicht entsteht.Claims 1 to 5 on a solid surface to be coated and b) crosslinking of the liquid layer, so that a solid layer is formed.
7. Beschichtungsverfahren, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Aufbringen einer ersten, flüssigen Schicht auf eine zu beschichtende feste Oberfläche, wobei die erste Schicht mindestens eine vernetzbare Substanz enthält, und b) Aufbringen einer zweiten Schicht auf die erste Schicht durch Abscheiden und Vernetzen einer Substanz aus einer Gasphase, und wobei während der Durchführung von Schritt b) zunächst Vernetzungsbedingungen und anschließend Abscheidungsbedingungen eingestellt werden.A coating method characterized by the steps of: a) applying a first liquid layer to a solid surface to be coated, the first layer containing at least one crosslinkable substance, and b) applying a second layer to the first layer by depositing and crosslinking one Substance from a gas phase, and wherein during the implementation of step b) first crosslinking conditions and then deposition conditions are set.
8. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 7, wobei im Schritt a) die flüssige Schicht aus einer Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 besteht. 8. Coating method according to claim 7, wherein in step a) the liquid layer consists of a mixture according to one of claims 1 to 5.
9. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 6, wobei die Vernetzung in Schritt b) durch Aufbringen einer zweiten Schicht auf die erste Schicht durch Abscheiden und Vernetzen einer Substanz aus einer Gasphase, und wobei während der Durchführung von Schritt b) zunächst Vernetzungsbedingungen und anschließend Abscheidungsbedingungen eingestellt werden.The coating method of claim 6, wherein the crosslinking in step b) is accomplished by depositing a second layer on the first layer by depositing and crosslinking a substance from a gaseous phase, and wherein during the performance of step b), first crosslinking conditions and then deposition conditions are established.
10. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei oder nach Durchführen von Schritt b) die erste Schicht teilweise oder vollständig mit der entstehenden zweiten Schicht vernetzt wird.10. Coating method according to one of claims 7 to 9, characterized in that during or after performing step b), the first layer is partially or completely crosslinked with the resulting second layer.
1 1. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht in einem1 1. A coating method according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the second layer in a
Plasmapolymerisationsverfahren, einem CVD-Verfahren oder einem plasmaunterstützten CVD-Verfahren aufgebracht wird.Plasma polymerization process, a CVD method or a plasma enhanced CVD method is applied.
12. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste, flüssige Schicht eine Substanz mit einem Dampfdruck < 0,5 mbar bei 23°C umfasst.12. Coating method according to one of claims 7 to 11, characterized in that the first, liquid layer comprises a substance having a vapor pressure <0.5 mbar at 23 ° C.
13. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbringen der ersten Schicht in Schritt a) ein Gemisch verwendet wird umfassend oder bestehend aus (i) einem Lösungsmittel mit einem Dampfdruck >0,5 mbar bei 23°C und (ii) zumindest einer unter den Bedingungen des Schrittes b) flüssigen Substanz mit einem Dampfdruck von <0,5 mbar bei 23°C.13. Coating method according to one of claims 7 to 12, characterized in that for applying the first layer in step a) a mixture is used comprising or consisting of (i) a solvent having a vapor pressure> 0.5 mbar at 23 ° C and (ii) at least one substance which is liquid under the conditions of step b) with a vapor pressure of <0.5 mbar at 23 ° C.
14. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der flüssigen Schicht in Schritt a) bei Beginn der Durchführung von Schritt b) ≤5 μm beträgt.14. Coating method according to one of claims 6 to 13, characterized in that the thickness of the liquid layer in step a) at the beginning of the implementation of step b) is ≤5 microns.
15. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) die flüssige Schicht auf eine Oberfläche mit einem Mittenrauhwert von 350 nm bis 10 μm Rauhigkeit aufgebracht wird. 15. Coating method according to one of claims 6 to 14, characterized in that in step a), the liquid layer is applied to a surface with a center roughness of 350 nm to 10 microns roughness.
16. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchführung von Schritt b) ein Flüssigkeitsdepot der zuerst aufgebrachten flüssigen Schicht gebildet wird.16. Coating method according to one of claims 6 to 15, characterized in that in the implementation of step b) a liquid depot of the first applied liquid layer is formed.
17. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vernetzung in Schritt b) lediglich an vorbestimmten lokalen Stellen erfolgt.17. Coating method according to one of claims 6 to 16, characterized in that the crosslinking in step b) takes place only at predetermined local locations.
18. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die vernetzbare Substanz in Schritt a) aus einem Öl aus Copolymeren mit hydrophilen und hydrophoben Abschnitten besteht oder dieses umfasst.18. Coating process according to one of claims 6 to 17, characterized in that the crosslinkable substance in step a) consists of or comprises an oil of copolymers with hydrophilic and hydrophobic sections.
19. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die vernetzbare Substanz in Schritt a) aus Ölen mit unterschiedlicher Oberflächenenergie besteht oder diese umfasst.19. Coating process according to one of claims 6 to 18, characterized in that the crosslinkable substance in step a) consists of or comprises oils with different surface energy.
20. Körper mit einer Beschichtung, wobei die Beschichtung herstellbar ist nach einem Ansprüche 6 bis 19.20. Body with a coating, wherein the coating can be produced according to one of claims 6 to 19.
21. Körper mit einer Beschichtung, wobei die Beschichtung herstellbar ist nach einem Ansprüche 16 bis 19, wobei im Flüssigkeitsdepot neben der vernetzbaren Substanz wenigstens ein weiterer Stoff enthalten ist, der durch die vernetzte Schicht oder die vernetzten Schichten abgegeben werden kann.21. Body with a coating, wherein the coating can be produced according to one of claims 16 to 19, wherein in the liquid depot in addition to the crosslinkable substance at least one further substance is contained, which can be discharged through the crosslinked layer or the crosslinked layers.
22. Körper nach Anspruch 21 , wobei die Abgabe durch eine Aktivierung zeitlich verzögert hervorgerufen werden kann.22. Body according to claim 21, wherein the release can be caused by activation delayed in time.
23. Verwendung einer Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Einbringen des Funktionsbestandteiles in eine sich aus der Gasphase abscheidende Schicht. 23. Use of a mixture according to any one of claims 1 to 5 for introducing the functional component into a layer separating from the gas phase.
24. Verwendung nach Anspruch 23, wobei es das Abscheiden aus der Gasphase in einem Plasmapolymerisationsverfahren, einem CVD-Verfahren oder einem plasmaunterstützten CVD-Verfahren stattfindet.24. Use according to claim 23, wherein the vapor deposition takes place in a plasma polymerization process, a CVD process or a plasma enhanced CVD process.
25. Verwendung nach Anspruch 24, wobei der Funktionsbestandteil eine markierende Substanz ist zum Markieren einer Trennschicht.25. Use according to claim 24, wherein the functional component is a marking substance for marking a separating layer.
26. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung zum Erhöhen der Gleitfähigkeit einer Oberfläche.26. Use of a producible or prepared according to one of claims 6 to 19 coating for increasing the lubricity of a surface.
27. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung zur Verbesserung des Ablaufverhaltens thixotroper Stoffe.27. Use of a producible or prepared according to one of claims 6 to 19 coating for improving the flow behavior of thixotropic substances.
28. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung als aktive Korrosionsschutzbeschichtung.28. Use of a producible or prepared according to one of claims 6 to 19 coating as an active corrosion protection coating.
29. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung als passive Korrosionsschutzbeschichtung.29. Use of a producible or prepared according to one of claims 6 to 19 coating as a passive corrosion protection coating.
30. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung als Diffusionsbarriere-Beschichtungen gegenüber Flüssigkeiten, Gasen und/oder Dämpfen.30. Use of a producible or prepared according to one of claims 6 to 19 coating as diffusion barrier coatings against liquids, gases and / or vapors.
31. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung als Schutzbeschichtungen gegen Chemikalien.31. Use of a producible or prepared according to one of claims 6 to 19 coating as protective coatings against chemicals.
32. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung als Kratzschutzbeschichtung.32. Use of a producible or prepared according to one of claims 6 to 19 coating as a scratch-resistant coating.
33. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung als aktiven Schutz von Oberflächen gegenüber der Anlagerung von biologischen Schädlingen wie Mikroorganismen, Algen, Pflanzen und Kleinstlebewesen.33. Use of a producible or prepared according to any one of claims 6 to 19 coating as active protection of surfaces against the Accumulation of biological pests such as microorganisms, algae, plants and microorganisms.
34. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung zur Einstellung der elektrostatischen Eigenschaften von Bauteilen aus Nichtleitern wie Kunststoffen.34. Use of a producible or prepared according to any one of claims 6 to 19 coating for adjusting the electrostatic properties of components made of non-conductors such as plastics.
35. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung als Schutzbeschichtung gegen UV-Licht.35. Use of a producible or prepared according to one of claims 6 to 19 coating as a protective coating against UV light.
36. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung zur Verhinderung oder Reduzierung der Sichtbarkeit eines Fingerabdrucks auf einer Oberfläche.36. Use of a producible or prepared according to one of claims 6 to 19 coating for preventing or reducing the visibility of a fingerprint on a surface.
37. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung zur Herstellung/Verbesserung von Trenneigenschaften einer Oberfläche.37. Use of a producible or prepared according to any one of claims 6 to 19 coating for the production / improvement of release properties of a surface.
38. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung zur Beschichtung poröser Substrate.38. Use of a producible or prepared according to any one of claims 6 to 19 coating for coating porous substrates.
39. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung als teilreflektierende Oberfläche.39. Use of a producible or prepared according to one of claims 6 to 19 coating as a partially reflecting surface.
40. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung zur Verringerung von Staubanhaftungen.40. Use of a producible or prepared according to any one of claims 6 to 19 coating to reduce dust adhesion.
41. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung zur Beschichtung von Textilien.41. Use of a producible or prepared according to one of claims 6 to 19 coating for coating textiles.
42. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung zum Erzeugen optischer Effekte. 42. Use of a producible or prepared according to one of claims 6 to 19 coating for producing optical effects.
43. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung zur Bereitstellung von Ankergruppen für eine Fixierung bzw. Immobilisierung von funktionellen Stoffen wie beispielsweise Oligonucleotiden, (Bio-)Katalysatoren, Enzymen, Hormonen, Eiweißen und/oder antimikrobiellen Stoffen.43. Use of a producible or prepared according to any one of claims 6 to 19 coating for providing anchor groups for fixing or immobilization of functional materials such as oligonucleotides, (bio) catalysts, enzymes, hormones, proteins and / or antimicrobial agents.
44. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 6 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung zum Verbessern der Oxidations- und/oder Korrosionsfestigkeit einer Oberfläche.44. Use of a producible or prepared according to any one of claims 6 to 19 coating for improving the oxidation and / or corrosion resistance of a surface.
45. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 16 bis 19 herstellbaren oder hergestellten Beschichtung zur Erzeugung einer kontinuierlichen Abgabe von funktionellen Stoffen. 45. Use of a producible or prepared according to any one of claims 16 to 19 coating for producing a continuous release of functional materials.
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