AT207058B

AT207058B - Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen, nichtmetallischen Überzuges auf einem nichtleitenden Gegenstand

Info

Publication number: AT207058B
Application number: AT519957A
Authority: AT
Original assignee: Jenaer Glaswerk Schott & Gen
Priority date: 1956-09-01
Filing date: 1957-08-06
Publication date: 1960-01-11
Also published as: BE595056Q; CH361638A; NL106520C; DE1069847C2; US3094436A; DE1069847B

Description

Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen, nichtmetallischen Überzuges auf einem nichtleitenden Gegenstand
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von nichtleitenden Gegenständen, wie z. B. Glä- sern oder Kunststoffen, die an der Oberfläche mit einem elektrisch leitfähigen, lichtdurchlässigen Überzug versehen sind.

Die bisher bekanntgewordenen transparenten leitenden Überzüge bestehen-soweit es sich um absorptionsarme Stoffe handelt-im wesentli- chen aus Oxyden des Zinns oder Indiums, denen gegebenenfalls Aktivatoren, wie z. B. Antimon oder Zink, zugesetzt sind. Diese Stoffe weisen bekanntlich einen Brechungsindex auf, der erheb- lich höher liegt als beispielsweise derjenige der üblichen Tafelgläser, so dass die daraus gebilde- ten Oberflächenschichten in den meisten Fällen eine Reflexerhöhung der Unterlage bewirken.

Um diese im allgemeinen unerwünschte Eigenschaft zu verbessern, wurde bereits vorgeschlagen, die
Schicht aus einer Sauerstoff und Fluor enthal- I tenden Indiumverbindung (etwa InOF) aufzu- bauen, deren Brechungsindex sich durch Zusatz eines Zinnaktivators bis nahe an 1, 52 herab- drücken lässt. Eine Reflexverminderung ist damit aber für die üblichen Gläser oder Kunststoffe i nicht erzielbar.

In einer wissenschaftlichen Untersuchung wur- de ferner auf die Möglichkeit einer Entspiegelung von Glas durch eine dünne, stark absorbierende
Schicht hingewiesen. Hiefür bieten sich zwar die gut leitfähigen Metalle an, jedoch muss dabeineben andern Schwierigkeiten-ein unvermeidlicher Lichtverlust von mindestens 140/0 je Fläche durch Absorption in Kauf genommen werden, so dass solche überzüge praktisch kaum eine Bedeutung haben.

Interferenzschichten aus nicht leitenden Stoffen, welche zur Reflexverminderung der Oberfläche dielektrischer Körper geeignet sind, sind hinreichend bekannt. Würde man solche isolierende Schichten zur Entspiegelung der oben erwähnten transparenten leitenden Überzüge verwenden, o entstünde einmal der Nachteil, dass an den Auflagestellen der Elektroden der leitende überzug freigelegt werden muss ; besonders ungünstig wäre aber die Oberflächenisolation des Körpers, infol- ge deren entstehende elektrische Aufladungen der
Oberfläche nun nicht mehr abfliessen können.
Gerade die sofortige Neutralisierung solcher sta- tischer Ladungen ist aber in vielen Fällen die
Hauptbedingung, z. B. wenn es auf die Vermei- dung von Staubanziehung ankommt.

Die Erfindung besteht nun demgegenüber im wesentlichen aus einem Verfahren zur Herstel- lung eines leitfähigen, nichtmetallischen überzu- ges auf einem nichtleitenden Gegenstand, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Verbindung nach unvollständiger Hydrolyse zu einem über- schuss- oder defektleitenden Oxyd umgewandelt wird, gegebenenfalls Metallsalze als Aktivatoren zugesetzt werden und auf den nichtleitenden Ge- genstand in einzelnen oder mehreren Schichten aufgebracht wird, so dass eine reflexionsvermin- dernde Interferenzschicht entsteht.

Die erfindungsgemässen lhberzüge rbesitzen da- her auch bei wirksamer Reflexverminderung den Vorteil, dass mindestens auch die äussere Schicht genügend leitend sein kann, um den Stromschluss durch berührende Elektroden zu bewerkstelligen und/oder die Ausbildung statischer Ladungen zu verhindern. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass die neuen überzüge, bei weit niedrigeren Temperaturen aufgebracht werden können, als dies bei den bekannten leitenden überzügen der Fall ist. Damit sind auch die bisher nicht zu behandelnden Kunststoffe einer Vergütung mit transparenten leitenden Schichten zugänglich.

Für die Fälle, in denen schon eine mässige Reflexionsverminderung und geringe Leitfähigkeit eines überzogenen Gegenstandes ausreichend ist, kann der erfindungsgemäss aufgebrachte leitende überzug eine einfache, niiedrigbrechende etwa 1/4 (oder ungerade Vielfache davon) dicke Schicht bilden zo = mittlere Lichtwellenlänge), welche vorzugsweise im wesentlichen aus einer nach unvollständiger Hydrolyse zu einem über- schuss-oder defektleitenden Oxyd umgewandelten siliziumorganischen Verbindung besteht.

Gut geeignet sind beispielsweise Lösungen von Kieselsäureestern, die unvollständig verseift sind und i

nach dem Aufbringen auf den zu überziehenden Gegenstand in Form eines Flüssigkeitsfilms durch Erwärmung in Kieselsäure mit den erwähnten Eigenschaften überführt wurden. Zur Erhöhung
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Men-gen von Metallsalzen, z. B. Zinn-oder Cadmium- verbindungen, zugesetzt sein, soweit dadurch noch keine störende Erhöhung der Brechung des fertigen überzugs bewirkt wird.

Sofern man bei Temperaturen arbeiten muss, die nicht wesent- lich über 1000 hinausgehen, wie etwa zur Be- handlung von Kunststoffen, hat es sich als vor-
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zug mit submikroskopisch feinen, etwas wasserhaltigen Poren oder Einschlüssen zu verwenden, der beispielsweise dadurch erhalten wird, dass man der überzugslösung beim Erwärmen des
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Bei höheren Ansprüchen an die Reflexvermin- derung muss man bekanntlich statt einer einfa- chen mehrfache Interferenzschichten anwenden.

Gleichzeitig ergibt sich dabei die Möglichkeit, die vergleichsweise noch niedrige Leitfähigkeit der beschriebenen Einfachschichi ; welche in erster Linie zur Erzielung eines antistatischen Effektes dient, beträchtlich zu verstärken. Soweit solche reflexvermindernde Mehrfachschichten auf che- mischem Wege niedergeschlagen werden, verwen- det man bekanntlich für, die hoch- und mittel- brechenden Komponenten vorzugsweise Titan- oxyd bzw. Mischungen davon mit Kieselsäure.

Gemäss der Erfindung können diese titanhaltigen
Schichten, welche auf Grund der Interferenzbe- dingungen zwischen der Unterlage und der äusser-
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Form Verwendung finden. Man kann sie dadurch herstellen, dass man sie z. B. aus überschussleitendem nicht. durchgängig vollstöchiometrisch mit Sauerstoff besetztem Titanoxyd aufbaut. Dies gelingt, indem man den beispielsweise aus einem
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wärmt, so dass die eingebauten organischen Reste als Störstellen wirken. Solche Störstellen kann man aber auch durch Zusatz schwer flüchtiger organischer oder anorganischer Stoffe erzeugen.

Zur Erleichterung der Ajbleltungsvorgänge ist es in allen. diesen Fällen zweckmässig, die darüberliegende Aussenschicht in der oben beschriebenen Art wenigstens so leitfähig auszubilden, dass ihr
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mit erzielbaren Oberflächenwiderstände liegen beispielsweise in der Grössenordnung 105 Ohm pro Flächeneinheit, bei praktisch völliger Absorp- tionstfreiheit und optimaler Reflexverminderung.

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welchen die zur Entspiegelung nötigen optischen Eigenschaften uneingeschränkt realisierbar sind, können nun auch die hochleitfähigen, zum Stand der Technik gehörenden transparenten Überzüge
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Wirksamkeit kom-dex 1, 52 aus einem hochleitfähigen -dicken Zinnoxydfilm, dessen Brechungsindex durch Zusatz von CdO oder Indiumoxydfluorid auf 1, 79
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higen -dicken Störstellen-TiO -Schicht und einer l/, dicken schwach leitfähigen Si02-Schicht der oben beschriebenen Art ; die beiden äusseren Schichten brauchen dabei nur einen hinreichend niedrigen Querwiderstand aufzuweisen.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen, nichtmetallischen überzuges auf einem nichtleitenden Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung nach unvollständiger Hydrolyse zu einem überschuss- oder defektleitenden Oxyd umgewandelt wird, gegebenenfalls Metallsalze als Aktivatoren zugesetzt werden, und auf dem nichtleitenden Gegenstand in einzelnen oder meh- reren Schichten aufgebracht wird, so dass eine reflexionsvermindernde"Interferenzschicht entsteht. - ---

Claims

EMI2.11 einer Lösung einer schwer flüchtigen hydroly- sierbaren metallorganischen Verbindung und an- schliessende Wärmezufuhr erfolgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als leitender Überzug eine einfache, niedrigbrechende, im wesentlichen siliziumoxydhaltige, etwa V'Wellenlän- gen dicke Schicht aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Überzug eine kieselsäure- haltige Schicht, welche submikroskopisch feine wasserhaltige Einschlüsse oder Poren aufweist, i aufgebracht wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Überzug ein zur Reflexionsverminderung der Unterlage geeignetes Mehrfachinterferenzschichtensystem aufgetragen wird, von dem mindestens eine Schicht, u. zw. vorzugsweise die äusserste, leitend ausgebildet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende (n) (eine) innere 1 Teilschicht (en) des Interferenzschichtensystems bildende Schicht (en) aufgetragen wird (werden), wobei die darüber Iiegende (n) aussere (n) Schich- ten.) einen, niedrigen elektrischen Querwiderstand aufweist (aufweisen). 1 : 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als äusserste Teilschicht eine aus einer kieselsäurehaltigen Schicht gemäss den Ansprüchen 3 oder 4 bestehende Schicht aufgetragen wird. i 8.

Verfahren nach den Ansprüchen 5,6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass als die unter der <Desc/Clms Page number 3> äussersten Teilschicht liegende Schicht überschussleitendes, nicht durchgängig vollstöchiometrisch mit Sauerstoff besetztes Titandioxyd aufgetragen wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 3,5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass als unterste Teilschicht ein an sich bekannter transparenter, gut leitender überzug, der im wesentlichen Zinnund/oder Indiumoxyd bzw.-oxyfluorid enthält, verwendet wird, dessen Brechung und Dicke so bemessen sind, dass sie mit einer darüber aufgebrachten (Einfach- bzw. Mehrfach-) Interferenzschicht nach den Ansprüchen 3 bis 8 kombiniert eine optimale Entspiegelung ergeben.