DE10001135A1 - Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Oberflächenreliefs durch Prägen thixotroper Schichten - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Oberflächenreliefs wird beschrieben, bei dem man auf ein Substrat eine Beschichtungszusammensetzung aufträgt, die thixotrop ist oder die auf dem Substrat durch Vorbehandlung thixotrope Eigenschaften erlangt, mit einer Prägevorrichtung das Oberflächenrelief in die aufgetragene thixotrope Beschichtungszusammensetzung prägt und die Beschichtungszusammensetzung nach Entfernen der Prägevorrichtung härtet. DOLLAR A Die nach diesem Verfahren erhältlichen, mit einem mikrostrukturierten Oberflächenrelief versehenen Substrate eignen sich insbesondere für optische, elektronische, mikromechanische und/oder schmutzabweisende Anwendungen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mikrostrukturierter Oberflächenreliefs, bei dem das Oberflächenrelief mit einer Prägevorrichtung in eine auf ein Substrat aufgetragene thixotrope Beschichtungszusammensetzung geprägt wird, mit diesem mikrostrukturierten Oberflächenrelief versehene Substrate sowie die Verwendung dieser Substrate.

Oberflächenreliefstrukturen werden für verschiedene Anwendungsfelder eingesetzt. Im Vordergrund stehen dabei dekorative Anwendungen, z. B. auf Metall, Kunststoff, Karton oder Stein. Daneben werden Anwendungen zur Herstellung von rutschfesten Fußbodenbelägen, Schuhsohlen, veredelten Textilien, von strukturierten Schalldämmplatten oder Elektrokabeln genannt. Zur Erzeugung von Reliefstrukturen mit Dimensionen im mm-Bereich werden neben Siebdruckverfahren auch Druck­ verfahren mit strukturierten Walzen oder Gießverfahren eingesetzt. Dabei werden aus applikationstechnischen Gründen thixotrope, struktur- oder hochviskose Lacke verwendet, wobei zur Thixotropierung aus dem Stand der Technik bekannte Additive verwendet werden. Dabei kann es sich auch um feinskalige anorganische Pulver, wie SiO₂ oder CaCO₃, handeln. Thixotrope Lack- und Bindemittelsysteme können auch zur Herstellung von stochastischen Oberflächenreliefstrukturen über Sprühverfahren unter Zusatz relativ grobkörniger, die Strukturgeometrie be­ stimmender Teilchen eingesetzt werden.

Eine wichtige Rolle spielen Walzenprägeverfahren ("Embossing"). Man unterscheidet dabei das Heißprägen, das Prägen thixotroper Lacke und das Reaktivprägen. Beim Heißprägen wird die Prägewalze in ein thermoplastisches Substrat, das über den Glasübergangspunkt erwärmt ist, gedrückt. Anschließend wird die Struktur durch schnelles Erkalten nach Herausfahren der Walze fixiert. In analoger Weise wird dieses Verfahren unter Verwendung kleinformatiger, starrer Stempel auch zur Herstellung von sehr feinen Strukturen im µm- und 100 nm Bereich für elektronische Anwendungen untersucht. Nachteile sind hier Ungenauigkeiten, die verursacht werden durch die hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten thermoplastischen Polymere sowie die hohen Rückstellkräfte als Folge sehr kleiner Krümmungsradien, die auch beim raschen Abküheln zu einer Abrundung von Kanten führen. Weitere Nachteile sind die langen Prozeßzeiten sowie die prinzipielle Nichteignung für das sog. "Stepping", bei dem durch eine Abfolge von Prägungen auf benachbarten Flächeneinheiten mit einem schrittweise versetzten kleinen Stempel große Flächen strukturiert werden. Beim Prägen thixotroper Lacke bleibt das Relief aufgrund der thixotropen Rheologie des Lackes zumindest für eine gewisse Zeit weitgehend erhalten, in der die Fixie­ rung durch Härtung oder Trocknung erfolgen kann. Dieses Verfahren fand jedoch bisher nur zur Herstellung von relativ groben Strukturen mit Dimensionen im mm- Bereich Anwendung.

Bei Strukturen mit Dimensionen im µm- bis nm-Bereich für optische oder mikroelektronische Anwendungen bestehen sehr hohe Anforderungen an die Abformtreue. Für optische und mikroelektronische µm- oder nm-Strukturen ist daher ein "Near-net Shaping" mit definierter Flankensteilheit erforderlich.

Für Oberflächenreliefstrukturen mit Dimensionen im µm- bis nm-Bereich ist neben dem Heißprägen nur das Reaktivprägen eingesetzt worden. Beim Reaktivprägen ist zwingend erforderlich, daß der strukturierte Beschichtungsfilm unter dem eingesetzten planen Stempel durch thermische Behandlung oder UV-Bestrahlung gehärtet wird, bevor der eingedrückte Stempel aus dem Beschichtungsfilm entfernt werden kann. Dies trifft auch dann zu, wenn durch eine weitere, nachgeschaltete Temperaturbehandlung eine weitere Verdichtung erfolgt. A. Gombert et al, Thin Solid Films, 351 (1, 2) 1999, 73-78, nehmen an, daß auch bei einer Übertragung des Reaktivprägens auf die Walzentechnik die Aushärtung unter dem Prägewerkzeug erfolgen muß. Es wird davon ausgegangen, daß dies erforderlich ist, um zu verhindern, daß die an kleinen Krümmungsradien besonders hohen Oberflächen­ kräfte der nicht gehärteten Schicht zur Verrundung der Mikrostruktur und damit zum Verlust der Abformtreue führen würde, wenn man ein thixotropes Prägen versuchen würde. Aus technologischer Sicht wäre aber gerade ein Härten nach Entfernung der Walze besonders interessant, da dies die Erzeugung von Oberflächenreliefs auf großen Flächen, z. B. als Mottenaugen-Antireflexstruktur für Displayanwendungen, im Walzenverfahren mit kürzerer Prozeßzeit und höherer Prozeßsicherheit als beim Härten unter der Walze ermöglichen würde.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen mit Dimensionen im unteren µm- bis nm-Bereich bereitzustellen, das einerseits die hohen Anforderungen an Abformtreue, die in diesem Dimensions­ bereich notwendig sind, gewährleistet und andererseits kürzere Herstellungszeiten ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird überraschenderweise durch ein Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Oberflächenreliefs gelöst, bei dem man auf ein Substrat eine Beschichtungszusammensetzung aufträgt, die thixotrop ist oder die auf dem Substrat durch Vorbehandlung thixotrope Eigenschaften erlangt, mit einer Prägevorrichtung das Oberflächenrelief in die aufgetragene thixotrope Be­ schichtungszusammensetzung prägt und die Beschichtungszusammensetzung nach Entfernen der Prägevorrichtung härtet.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine formgetreue Abformung mit sehr hoher Genauigkeit und Flankensteilheit auch im Mikrostrukturbereich möglich, die weit über dem Stand der Technik liegt. Außerdem können die Herstellungszeiten wesentlich verkürzt werden, was insbesondere für die Mikrostrukturierung von großen Flächen von Bedeutung ist.

Die Beschichtungszusammensetzung kann auf jede übliche Weise aufgetragen werden. Hierbei können alle gängigen naßchemischen Beschichtungsverfahren eingesetzt werden. Beispiele sind Schleuderbeschichten, (Elektro)tauchbeschichten, Rakeln, Sprühen, Spritzen, Gießen, Streichen, Flutbeschichten, Foliengießen, Messergießen, Slotcoating, Meniskus-Coating, Curtain-Coating, Walzenauftrag oder übliche Druckverfahren, wie Siebdruck oder Flexoprint. Bevorzugt sind kontinuierliche Beschichtungsverfahren wie Flachspritzen, Flexoprintverfahren, Walzenauftrag oder naßchemische Folienbeschichtungstechniken. Die Menge der aufgetragenen Beschichtungszusammensetzung wird so gewählt, daß die gewünschte Schichtdicke erzielt wird. Beispielsweise wird so gearbeitet, daß vor dem Prägevorgang Schichtdicken im Bereich von 0,5 bis 50 µm, bevorzugt 0,8 bis 10 µm, besonders bevorzugt 1 bis 5 µm erhalten werden.

Die Beschichtungszusammensetzung kann bereits vor dem Auftragen thixotrop sein oder sie wird nach dem Auftrag auf das Substrat so vorbehandelt, daß sie thixotrope Eigenschaften erlangt. Bevorzugt wird eine Beschichtungszusammensetzung ver­ wendet, die erst nach dem Auftrag auf das Substrat durch entsprechende Vorbehandlung thixotrop wird. Bei der Thixotropie handelt es sich um eine Eigenschaft bestimmter viskoser Zusammensetzungen, deren Viskosität bei Einwirkung mechanischer Kräfte (Schubspannung, Scherbeanspruchung, etc.) abnimmt. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung werden die Ausdrücke "Thixotropie" und "thixotrop" in dem Sinne verwendet, daß sie auch strukturviskose Systeme einschließen. Thixotrope Systeme im engeren Sinne unterscheiden sich von strukturviskosen Systemen dadurch, daß bei ihnen die Viskositätsänderung mit einer gewissen Zeitverzögerung erfolgt (Hysterese). Aus diesem Grund sind erfindungsgemäß thixotrope Systeme bevorzugt, obwohl auch strukturviskose Systeme mit guten Ergebnissen eingesetzt werden können und deshalb von den hier verwendeten Begriffen "Thixotropie" und "thixotrop" umfaßt sind.

Dem Fachmann sind thixotrope Zusammensetzungen geläufig. Es sind ihm auch Maßnahmen, wie z. B. die Zugabe von Thixotropiermitteln oder Viskositätsreglern, bekannt, die zu thixotropen Zusammensetzungen führen.

Sofern die Beschichtungszusammensetzung vor dem Auftrag noch nicht thixotrop ist, wird die aufgetragene Beschichtungszusammensetzung vorbehandelt, damit sich das thixotrope Verhalten einstellt. Selbstverständlich kann auch eine bereits vor dem Auftrag thixotrope Beschichtungszusammensetzung nach Auftrag vorbehandelt werden, z. B. um das thixotrope Verhalten zu verstärken. Genauso selbstverständlich muß eine nicht thixotrope Beschichtungszusammensetzung so ausgewählt werden, das sie durch eine Vorbehandlung die thixotrope Eigenschaft erlangen kann.

Unter Vorbehandlung wird hier insbesondere eine thermische Behandlung oder eine Strahlungsbehandlung der aufgetragenen Beschichtungszusammensetzung ver­ standen, die auch in Kombination eingesetzt werden können. Gegebenenfalls kann aber auch bereits ein einfaches Abdampfen des Lösungsmittels (Ablüften) ausreichen, um ein thixotropes Verhalten zu erzielen. Das Ablüften kann auch einem der vorstehend genannten Vorbehandlungen vorausgehen. Beispiele für einsetzbare Strahlungsarten sind IR-Strahlung, UV-Strahlung, Elektronenstrahlung und/oder Laserstrahlung. Vorzugsweise besteht die Vorbehandlung aus einer thermischen Behandlung. Hierfür wird das beschichtete Substrat, z. B. in einem Ofen, über einen gewissen Zeitraum erwärmt.

Naturgemäß hängen die eingesetzten Temperaturbereiche oder die Intensität der Strahlung und die Vorbehandlungsdauer voneinander und insbesondere von der Beschichtungszusammensetzung, z. B. der Art des Beschichtungszusammen­ setzung, den eingesetzten Additiven und der Art und der Menge des eingesetzten Lösungsmittels, ab. Durch die dabei sich ergebenden Vorgänge, wie Abdampfung des Lösungsmittels oder Kondensationsprozesse, werden die aufgetragenen Beschichtungszusammensetzungen thixotrop. Dabei ist darauf zu achten, daß noch keine Härtung der Beschichtungszusammensetzung stattfindet. Die entsprechenden Parameter sind dem Fachmann bekannt oder er kann sie ohne weiteres durch routinemäßige Versuche feststellen.

Die Parameter der Vorbehandlung, z. B. die Temperatur, werden vorzugsweise so gewählt, daß die in der Schicht vorhandenen Lösemittelreste weitgehend ausgetrieben werden, daß es aber noch nicht zur Härtung der Beschichtungs­ zusammensetzung, z. B. über Vernetzungsreaktionen, kommt. Dies ist besonders in Gegenwart von Thermostartern wichtig. Bei der thermischen Behandlung wird das beschichtete Substrat z. B. auf Temperaturen im Bereich von 60 bis 180°C, bevorzugt 80 bis 120°C, über einen Zeitraum von z. B. 30 s bis 10 min erwärmt. Besonders bevorzugt wird die Vorbehandlung so durchgeführt, daß für die aufgetragene Beschichtungszusammensetzung eine Viskosität von 30 Pas bis 30.000 Pas, bevorzugt 30 Pas bis 1000 Pas, besonders bevorzugt 30 Pas-100 Pas, erzielt wird. Auch bei nicht vorbehandelten Beschichtungszusammensetzungen stellen dies bevorzugte Bereiche dar. Bei der vorbehandelten Schicht kann es sich, z. B. bei den nachstehend aufgeführten Beschichtungszusammensetzungen auf Basis organisch modifizierter anorganischer Polykondensate oder Vorstufen davon, um ein Gel handeln.

Die Prägung des mikrostrukturierten Oberflächenreliefs erfolgt über eine herkömm­ liche Prägevorrichtung. Dabei kann es sich z. B. um einen Stempel oder eine Walze handeln, wobei der Einsatz von Walzen bevorzugt ist. Für spezielle Fälle sind z. B. auch starre Stempel geeignet. Die Walze kann z. B. eine Handwalze oder eine maschinelle Prägewalze sein. Auf der Prägevorrichtung befindet sich das negative Abbild (Negativ-Master) der zu prägenden Mikrostruktur, das durch Abformung von einem Positiv-Master gewonnen wird. Die Struktur des Masters kann flexibel oder starr sein.

Typische Anpressdrucke liegen in Abhängigkeit von z. B. der Strukturgeometrie und dem Vernetzungsgrad des Beschichtungsfilms im Bereich von 0.1 bis 100 MPa. Typische Walzengeschwindigkeiten liegen im Bereich von 0,6 m/min bis 60 m/min. Dies unterstreicht den großen Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem nach dem Stand der Technik eingesetzten Reaktivprägen, bei dem zur Herstellung eines mikrostrukturierten Oberflächenreliefs von einer Fläche von 1 cm² im diskontinuierlichen Betrieb ca. 10 min benötigt werden.

Im Gegensatz zum Reaktivprägen, bei dem die Härtung erfolgt, solange sich die Prägevorrichtung in der Beschichtungszusammensetzung befindet, wird erfindungs­ gemäß erst dann gehärtet, wenn die Prägevorrichtung aus der Beschichtungszu­ sammensetzung entfernt wurde. Naturgemäß bedeutet dies nicht, daß die Prägevorrichtung, wie etwa beim Walzenverfahren, nicht an einer anderen Stelle für einen weiteren oder kontinuierlichen Prägevorgang eingesetzt werden kann.

Wesentlich ist, daß der Abschnitt des geprägten Oberflächenreliefs, der der Härtung unterzogen wird, nicht mehr mit der Prägevorrichtung in Kontakt ist.

Unter Härtung werden dabei die in der Beschichtungstechnik üblichen Härtungsverfahren verstanden, die dazu führen, daß im wesentlichen keine (dauerhafte) Verformung der gehärteten Schicht mehr möglich ist. Hierbei finden in Abhängigkeit von der Art der Beschichtungszusammensetzung z. B. eine Vernetzung, Verdichtung oder Verglasung, Kondensation oder auch eine Trocknung statt. Die Härtung bzw. Fixierung des geprägten Oberflächenreliefs sollte innerhalb von 1 Minute, besser innerhalb 30 s und vorzugsweise innerhalb 3 s nach Entformen, daß heißt nach Entfernung der Prägevorrichtung, erfolgen. Gegebenenfalls kann die gehärtete Schicht auch durch thermische Nachbehandlung verglast werden, bei der organische Komponenten unter Zurücklassung einer rein anorganischen Matrix ausgebrannt werden.

Die Härtung wird insbesondere in Form einer thermischen Härtung, einer Härtung durch Strahlung oder einer Kombination derselben durchgeführt. Bevorzugt werden bekannte strahlungshärtende Verfahren eingesetzt. Beispiele für einsetzbare Strahlungsarten wurden vorstehend für die Vorbehandlung aufgeführt. Bevorzugt erfolgt die Strahlungshärtung mittels UV-Strahlung oder Elektronenstrahlen. In jedem Fall sollte die Fixierung zur maximal möglichen Vernetzung, Verdichtung oder Kondensation der Beschichtung führen.

Die Oberflächenreliefstruktur stellt unabhängig von einer gegebenfalls vorhandenen zufälligen Oberflächenrauheit ein definiertes Muster von Erhebungen und Vertiefungen in der Oberflächenschicht dar. Das gebildete Muster kann stochastisch oder periodisch sein, es kann aber auch ein bestimmtes gewünschtes Bildmuster darstellen. Ein mikrostrukturiertes Oberflächenprofil weist Dimensionen im µm- und/oder nm-Bereich auf, wobei unter Dimensionen die Abmessungen der Vertiefungen bzw. Erhöhungen (Amplitudenhöhe) oder der Abstände (Periode) zwischen diesen verstanden wird. Es können jedoch zusätzliche auch Überstrukturen mit integriert werden, die z. B. besondere Informationen speichern können. Beispiele hierfür sind lichtlenkende oder holographische Strukturen und optische Datenspeicher. Dabei liegen auch mikrostrukturierte Reliefs vor, wenn z. B. Vertiefungen im µm- und/oder nm-Bereich vorliegen, während die Abstände zwischen den Vertiefungen nicht in diesem Bereich liegen, und umgekehrt. Selbstverständlich können auf der Oberfläche neben den Strukturen im µm- und/oder nm-Bereich auch größere Strukturen vorhanden sein. Die mikrostrukturierten Oberflächenreliefs weisen im allgemeinen Strukturen mit Dimensionen unter 800 µm, bevorzugt unter 500 µm, besonders bevorzugt unter 200 µm auf. Auch bei noch kleineren Dimensionen unter 30 µm und sogar im Nanometer-Bereich unter 1 µm und selbst unter 100 nm werden gute Ergebnisse erzielt.

Die erfindungsgemäß eingesetzte Beschichtungszusammensetzung kann auf jedes beliebige Substrat aufgebracht werden. Beispiele dafür sind Metall, Glas, Keramik, Papier, Kunststoff, Textilstoffe oder natürliche Werkstoffe wie z. B. Holz. Als Beispiele für Metallsubstrate seien z. B. Kupfer, Aluminium, Messing, Eisen und Zink genannt. Beispiele für Kunststoffsubstrate sind Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polyacrylate, Polyethylenterephthalat. Das Substrat kann in jedweder Form vorliegen, z. B. als Platte oder Folie. Natürlich eignen sich auch oberflächenbehandelte Substrate zur Herstellung mikrostrukturierter Oberflächen, z. B. lackierte oder metallisierte Oberflächen.

Die Beschichtungszusammensetzungen können so gewählt werden, daß undurchsichtige oder transparente, elektrisch leitende, photoleitfähige oder isolierende Beschichtungen erhalten werden. Bevorzugt werden, insbesondere für optische Anwendungen, transparente Beschichtungen hergestellt. Die Be­ schichtungen können auch gefärbt sein. Die Beschichtungszusammensetzungen können z. B. in Form von Gelen, Solen, Dispersionen oder Lösungen vorliegen.

In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die aufgetragene Beschichtungszusammensetzung vor dem Prägevorgang als Gel vor. Vorzugsweise wird die Beschichtungszusammensetzung als Sol auf das Substrat aufgetragen und durch die Vorbehandlung in das Gel überführt, wobei das thixotrope Verhalten erhalten wird. Die Gelbildung kommt z. B. durch Lösungsmittelentzug und/oder Kondensationsvorgänge zustande.

Bei den Beschichtungszusammensetzungen kann es sich übliche Beschichtungssysteme auf Basis von organischen Polymeren oder glas- oder keramikbildenden Verbindungen als Bindemittel oder matrixbildende Bestandteile handeln, sofern die Beschichtungszusammensetzungen thixotrop sind oder durch eine Vorbehandlung thixotropes Verhalten erlangen können. Als Bindemittel können die dem Fachmann bekannten organische Polymere eingesetzt werden. Bevorzugt enthalten die eingesetzten organischen Polymere noch funktionelle Gruppen über die eine Vernetzung möglich ist. Weiter enthalten die Beschichtungszusammen­ setzungen mit organischen Polymeren als Bindemittel bevorzugt noch nanoskalige anorganische Feststoffteilchen, so daß Beschichtungen gebildet werden, die aus einer mit Nanopartikeln compoundierten Polymerschicht bestehen. Als Polymere eignen sich beliebige bekannte Kunststoffe, z. B. Polyacrylsäure, Polymethacryl­ säure, Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyolefine, Polystyrol, Polyamide, Polyimide, Polyvinylverbindungen, wie Polyvinylchlorid, Polyvinylalkohol, Polyvinylbutyral, Polyvinylacetat und entsprechende Copolymere, z. B. Poly(ethylen-vinylacetat), Polyester, z. B. Polyethylenterephthalat oder Polydiallylphthalat, Polyarylate, Polycarbonate, Polyether, z. B. Polyoxymethylen, Polyethylenoxid oder Polyphenylenoxid, Polyetherketone, Polysulfone, Polyepoxide und Fluorpolymere, z. B. Polytetrafluorethylen.

Beschichtungszusammensetzungen auf Basis von glas- oder keramikbildenden Verbindungen können Beschichtungszusammensetzungen auf Basis von anor­ ganischen Feststoffteilchen, bevorzugt nanoskaligen anorganischen Feststoff­ teilchen, oder hydrolysierbaren Ausgangsverbindungen, insbesondere Metall­ alkoxiden oder Alkoxysilanen, sein. Beispiele für nanoskalige anorganische Feststoffteilchen und für hydrolysierbare Ausgangsverbindungen werden im folgenden angegeben.

Besonders gute Ergebnisse werden mit Beschichtungszusammensetzungen auf Basis von organisch modifizierten anorganischen Polykondensaten (Ormocere, Nanomere, etc.), beispielsweise Polyorganosiloxanen, oder deren Vorstufen erhalten. Dementsprechend ist der Einsatz solcher Beschichtungszusammen­ setzungen besonders bevorzugt. Eine weitere Verbesserung läßt sich erzielen, wenn die organisch modifizierten anorganischen Polykondensate oder Vorstufen davon organische Reste mit funktionellen Gruppen enthalten, über die eine Vernetzung möglich ist, und/oder wenn sie in Form von sogenannten anorganisch-organischen Nanokompositwerkstoffen vorliegen. Beschichtungszusammensetzungen auf Basis organisch modifizierter anorganischer Polykondensate, die sich für die vorliegende Erfindung eignen, sind z. B. in DE 196 13 645, WO 92121729 und WO 98/51747 beschrieben, worauf Bezug genommen wird. Diese Bestandteile werden im folgenden im einzelnen erläutert.

Die Herstellung der organisch modifizierten anorganischen Polykondensate oder der Vorstufen davon erfolgt insbesondere durch Hydrolyse und Kondensation von hydrolysierbaren Ausgangsverbindungen nach dem aus dem Stand der Technik bekannten Sol-Gel Verfahren. Unter Vorstufen werden dabei insbesondere Vor­ hydrolysate und/oder Vorkondensate mit geringerem Kondensationsgrad verstanden. Bei den hydrolysierbaren Ausgangsverbindungen handelt es sich um Elementverbindungen mit hydrolysierbaren Gruppen, wobei zumindest ein Teil dieser Verbindungen auch nicht hydrolysierbare Gruppen umfaßt, oder Oligomere davon. Bevorzugt enthalten mindestens 50 Mol-%, besonders bevorzugt mindestens 80 Mol-% und ganz besonders bevorzugt 100 Mol% der eingesetzten hydrolysierbaren Ausgangsverbindungen mindestens eine nicht hydrolysierbare Gruppe.

Darüber hinaus können auch Mischungen von organischen Monomeren, Oligomeren und/oder Polymeren üblicher Art mit den organischen Polymeren verwendet werden.

Bei den zur Herstellung der organisch modifizierten anorganischen Polykondensate oder deren Vorstufen verwendeten hydrolysierbaren Ausgangsverbindungen handelt es sich insbesondere um Verbindungen mindestens eines Elements M aus den Hauptgruppen III bis V und/oder den Nebengruppen II bis IV des Periodensystems der Elemente. Vorzugsweise handelt es sich um hydrolysierbare Verbindungen von Si, Al, B, Sn, Ti, Zr, V oder Zn, insbesondere solche von Si, Al, Ti oder Zr, oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Elemente. Hierzu sei angemerkt, daß selbstverständlich auch andere hydrolysierbare Verbindungen eingesetzt werden können, insbesondere solche von Elementen der Hauptgruppen I und II des Periodensystems (z. B. Na, K, Ca und Mg) und der Nebengruppen V bis VIII des Periodensystems (z. B. Mn, Cr, Fe und Ni). Auch hydrolysierbare Verbindungen der Lanthaniden können eingesetzt werden. Vorzugsweise machen die soeben genannten Verbindungen aber nicht mehr als 40 und insbesondere nicht mehr als 20 Mol% der insgesamt eingesetzten hydrolysierbaren monomeren Verbindungen aus. Bei Einsatz hochreaktiver hydrolysierbarer Verbindungen (z. B. Aluminum­ verbindungen) empfiehlt sich die Verwendung von Komplexbildnern, die eine spontane Ausfällung der entsprechenden Hydrolysate nach Zugabe von Wasser verhindern. In der WO 92121729 sind geeignete Komplexbildner genannt, die bei reaktiven hydrolysierbaren Verbindungen eingesetzt werden können.

Als hydrolysierbare Ausgangsverbindung, die mindestens eine nicht hydrolysierbare Gruppe aufweist, werden bevorzugt hydrolysierbare Organosilane oder Oligomere davon eingesetzt. Dementsprechend werden im folgenden einsetzbare Organosilane näher erläutert. Entsprechende hydrolysierbare Ausgangsverbindungen anderer oben genannter Elemente leiten sich analog aus den nachstehend aufgeführten hydrolysierbaren und nicht hydrolysierbaren Resten ab, wobei gegebenenfalls die unterschiedliche Valenz der Elemente zu berücksichtigen ist. Auch diese Verbindungen enthalten neben den hydrolysierbaren Gruppen bevorzugt nur eine nicht hydrolysierbare Gruppe.

Eine bevorzugte Beschichtungszusammensetzung umfaßt demnach bevorzugt ein z. B. nach dem Sol-Gel-Verfahren erhältliches Polykondensat oder Vorstufen davon auf Basis von einem oder mehreren Silanen der allgemeinen Formel R_a-Si-X_(4-a) (I), worin die Reste R gleich oder verschieden sind und nicht hydrolysierbare Gruppen darstellen, die Reste X gleich oder verschieden sind und hydrolysierbare Gruppen oder Hydroxylgruppen bedeuten und a den Wert 1, 2 oder 3 hat, oder einem davon abgeleiteten Oligomer. Der Wert a ist bevorzugt 1.

In der allgemeinen Formei (I) sind die hydrolysierbaren Gruppen X, die gleich oder voneinander verschieden sein können, beispielsweise Wasserstoff oder Halogen (F, Cl, Br oder I), Alkoxy (vorzugsweise C_1-6-Alkoxy, wie z. B. Methoxy, Ethoxy, n- Propoxy, i-Propoxy und Butoxy), Aryloxy (vorzugsweise C_6-10-Aryloxy, wie z. B. Phenoxy), Acyloxy (vorzugsweise C_1-6-Acyloxy, wie z. B. Acetoxy oder Propionyloxy), Alkylcarbonyl (vorzugsweise C_2-7-Alkylcarbonyl, wie z. B. Acetyl), Amino, Monoalkylamino oder Dialkylamino mit vorzugsweise 1 bis 12, insbesondere 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Bevorzugte hydrolysierbare Reste sind Halogen, Alkoxygruppen und Acyloxygruppen. Besonders bevorzugte hydrolysierbare Reste sind C_1-4- Alkoxygruppen, insbesondere Methoxy und Ethoxy.

Bei den nicht hydrolysierbaren Resten R, die gleich oder voneinander verschieden sein können, kann es sich um nicht hydrolysierbare Reste R mit einer funktionellen Gruppe, über die eine Vernetzung möglich ist, oder um nicht hydrolysierbare Reste R ohne eine funktionelle Gruppe handeln.

Der nicht hydrolysierbare Rest R ohne funktionelle Gruppe ist beispielsweise Alkyl (vorzugsweise C_1-8-Alkyl, wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, s-Butyl und t-Butyl, Pentyl, Hexyl, Octyl oder Cyclohexyl), Aryl (vorzugsweise C_6-10-Aryl, wie z. B. Phenyl und Naphthyl) sowie entsprechende Alkylaryle und Arylalkyle. Die Reste R und X können gegebenenfalls einen oder mehrere übliche Substituenten, wie z. B. Halogen oder Alkoxy, aufweisen.

Spezielle Beispiele für funktionelle Gruppen über die eine Vernetzung möglich ist sind z. B. die Epoxid-, Hydroxy-, Ether-, Amino-, Monoalkylamino-, Dialkylamino-, gegebenenfalls substituierte Anilino-, Amid-, Carboxy-, Vinyl-, Allyl-, Alkinyl-, Acryl-, Acryloxy-, Methacryl-, Methacryloxy-, Mercapto-, Cyano-, Alkoxy-, Isocyanato-, Aldehyd-, Alkylcarbonyl-, Säureanhydrid- und Phosphorsäuregruppe. Diese funktionellen Gruppen sind über Alkylen-, Alkenylen- oder Arylen-Brückengruppen, die durch Sauerstoff- oder -NH-Gruppen unterbrochen sein können, an das Siliciumatom gebunden. Beispiele für nicht hydrolysierbare Reste R mit Vinyl- oder Alkinylgruppe sind C_2-6-Alkenyl, wie z. B. Vinyl, 1-Propenyl, 2-Propenyl und Butenyl und C_2-6-Alkinyl, wie z. B. Acetylenyl und Propargyl. Die genannten Brückengruppen und gegebenfalls vorliegende Substituenten, wie bei den Alkylaminogruppen, leiten sich z. B. von den oben genannten Alkyl-, Alkenyl- oder Arylresten ab. Natürlich kann der Rest R auch mehr als eine funktionelle Gruppe aufweisen.

Konkrete Beispiele für nicht hydrolysierbare Reste R mit funktionellen Gruppen, über die eine Vernetzung möglich ist, sind ein Glycidyl- oder ein Glycidyloxy-(C_1-20)- alkylen-Rest, wie β-Glycidyloxyethyl, γ-Glycidyloxypropyl, δ-Glycidyloxybutyl, ε- Glycidyloxypentyl, ω-Glycidyloxyhexyl, und 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyl, ein (Meth)acryloxy-(C_1-6)-alkylen-Rest, wobei (C_1-6-Alkylen z. B. für Methylen, Ethylen, Propylen oder Butylen steht, und ein 3-Isocyanatopropylrest.

Konkrete Beispiele für entsprechende Silane sind γ-Glycidyloxypropyltrimethoxysilan (GPTS), γ-Glycidyloxypropyltriethoxysilan (GPTES), 3-Isocyanatopropyltri­ ethoxysilan, 3-Isocyanatopropyldimethylchlorsilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan (APTS), 3-Aminopropyltriethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminoproyltrimethoxysilan, N-[N'-(2'-Aminoethyl)-2-aminoethyl]-3-aminopropyltrimethoxysilan, Hydroxymethyl­ triethoxysilan, Bis-(hydroxyethyl)-3-aminopropyltriethoxysilan, N-Hydroxy-ethyl-N- methylaminopropyltriethoxysilan, 3-(Meth)acryloxypropyl-triethoxysilan und 3-(Meth)- acryloxypropyltrimethoxysilan. Weitere Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare hydrolysierbare Silane können z. B. auch der EP A-195493 entnommen werden.

Bei den obengenannten funktionellen Gruppen, über die eine Vernetzung möglich ist, handelt es sich insbesondere um polymerisierbare und/oder polykondensierbare Gruppen, wobei unter Polykondensationsreaktionen auch Polyadditionsreaktionen verstanden werden. Sofern eingesetzt, werden die funktionellen Gruppen bevorzugt so ausgewählt, daß über gegebenenfalls katalysierte Polymerisations-, -additions- oder -kondensationsreaktionen eine Vernetzung ausgeführt werden kann.

Es können funktionelle Gruppe gewählt werden, die mit sich selbst die vorstehend genannten Reaktionen ausführen können. Beispiele - für solche funktionellen Gruppen sind Epoxy-haltige Gruppen und reaktionsfähige Kohlenstoff-Kohlenstoff- Mehrfachbindungen (insbesondere Doppelbindungen). Konkrete und bevorzugte Beispiele für derartige funktionelle Gruppen sind vorstehend aufgeführte Glycidoxy- und (Meth)acryloxy-Reste. Weiterhin kann es sich um funktionelle Gruppe handeln, die mit anderen funktionellen Gruppen entsprechende Reaktionen eingehen können (sogenannte korrespondierende funktionelle Gruppen). Es werden dann hydrolysierbare Ausgangsverbindungen eingesetzt, die beide funktionelle Gruppen enthalten oder Mischungen, die die jeweiligen korrespondierenden funktionellen Gruppen enthalten. Ist im Polykondensat oder in der Vorstufe davon nur eine funktionelle Gruppe enthalten, kann die entsprechende korrespondierende funktionelle Gruppe sich im dann gegebenenfalls einzusetzenden Vernetzungsmittel befinden. Beispiele für korrespondierende funktionelle Gruppenpaare sind Vinyl/SH, Epoxid/Amin, Epoxid/Alkohol, Epoxid/Carbonsäurederivate, Methacryloxy/Amin, Allyl/Amin, Amin/Carbonsäure, Amin/Isocyanat, Isocyanat/Alkohol oder Isocyanat/Phenol. Bei Verwendung von Isocyanaten werden diese bevorzugt in Form der blockierten Isocyanate verwendet.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden organisch modifizierte anorganische Polykondensate oder Vorstufen davon auf Basis von hydrolysierbaren Ausgangs­ verbindungen eingesetzt, wobei zumindest ein Teil der eingesetzten hydrolysierbaren Verbindungen die vorstehend erläuterten hydrolysierbaren Verbindungen mit mindestens einen nicht hydrolysierbaren Rest mit einer funktionellen Gruppe, über die eine Vernetzung möglich ist, sind. Bevorzugt enthalten mindestens 50 Mol-%, besonders bevorzugt mindestens 80 Mol-% und ganz besonders bevorzugt 100 Mol-% der eingesetzten hydrolysierbaren Ausgangsverbindungen mindestens einen nicht hydrolysierbaren Rest mit einer funktionellen Gruppe, über die eine Vernetzung möglich ist.

Besonders bevorzugt werden hierfür γ-Glycidyloxypropyltrimethoxysilan (GPTS), γ- Glycidyloxypropyltriethoxysilan (GPTES), 3-(Meth)acryloxypropyl-triethoxysilan und 3-(Meth)acryloxypropyltrimethoxysilan verwendet.

Außerdem können organisch modifizierte anorganische Polykondensate oder Vorstufen davon verwendet werden, die zumindest zum Teil organische Reste aufweisen, die mit Fluor substituiert sind. Hierfür können zusätzlich oder allein beispielsweise hydrolysierbare Siliciumverbindungen mit mindestens einem nicht hydrolysierbaren Rest eingesetzt werden, der 2 bis 30 Fluoratome an Kohlenstoffatome gebunden aufweist, die vorzugsweise durch mindestens zwei Atome von Si getrennt sind. Als hydrolysierbare Gruppen können dabei z. B. solche eingesetzt werden, wie sie in Formel (I) für X angegeben sind. Konkrete Beispiele für Fluorsilane sind C₂F₅-CH₂CH₂-SiZ₃, n-C₆F₁₃- CH₂CH₂-SiZ₃, n-C₈F₁₇-CH₂CH₂-SiZ₃, n-C₁₀F₂₁-CH₂CH₂-SiZ₃ mit (Z = OCH₃, OC₂H₅ oder Cl); i-C₃F₇O-CH₂CH₂CH₂-SiCl₂(CH₃), n-C₆F₁₃-CH₂CH₂-SiCl₂(CH₃) und n-C₆F₁₃- CH₂CH₂-SiCl(CH₃)₂. Die Verwendung eines derartigen fluorierten Silans führt dazu, daß dem entsprechenden Überzug zusätzlich hydrophobe und oleophobe Eigenschaften verliehen werden. Derartige Silane werden in der DE 41 18 184 detailliert beschrieben. Bevorzugt werden diese fluorierten Silane bei Verwendung starrer Stempel eingesetzt. Bevorzugt beträgt der Anteil an fluorierten Silanen 0,5 bis 2 Gew.-% bezogen auf das gesamte eingesetzte organisch modifizierte anorganische Polykondensat.

Wie bereits oben aufgeführt können zur Herstellung der organisch modifizierten anorganischen Kondensate auch zum Teil hydrolysierbare Ausgangsverbindungen eingesetzt werden, die keine nicht hydrolysierbaren Gruppen aufweisen. Für die einsetzbaren hydrolysierbaren Gruppen und die einsetzbaren Elemente M wird auf die obenstehenden Ausführungen verwiesen. Besonders bevorzugt werden hierfür Alkoxide von Si, Zr und Ti verwendet. Solche Beschichtungszusammensetzungen auf Basis hydrolysierbarer Verbindungen mit nicht hydrolysierbaren Gruppen und hydrolysierbaren Verbindungen ohne nicht hydrolysierbaren Gruppen sind z. B. in WO 95/31413 (DE 44 17 405) beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird. Bei diesen Beschichtungszusamensetzungen kann das Oberflächenrelief durch thermische Nachbehandlung zu einer glasartigen oder keramischen Mikrostruktur verdichtet werden.

Konkrete Beispiele sind im folgenden aufgeführt.

Si(OCH₃)₄, Si(OC₂H₅)₄, Si(O-n- oder i-C₃H₇)₄, Si(OC₄H₉)₄, SiCl₄, HSiCl₃, Si(OOCC₃H)₄, Al(OCH₃)₃, Al(OC₂H₅)₃, Al(O-n-C₃H₇)₃, Al(O-i-C₃H₇)₃, Al(OC₄H₉)₃, Al(O-i-C₄H₉)₃, Al(O-sek-C₄H₉)₃, AlCl₃, AlCl(OH)₂, Al(OC₂H₄OC₄H₉)₃, TiCl₄, Ti(OC₂H₅)₄, Ti(OC₃H₇)₄, Ti(O-i-C₃H₇)₄, Ti(OC₄H₉)₄, Ti(2-ethylhexoxy)₄; ZrCl₄, Zr(OC₂H₅)₄, Zr(OC₃H₇)₄, Zr(O-i-C₃H₇)₄, Zr(OC₄H₉)₄, ZrOCl₂, Zr(2-ethylhexoxy)4, sowie Zr-Verbindungen, die komplexierende Reste aufweisen, wie z. B. β-Diketon- und Methacryl-Reste, BCl₃, B(OCH₃)₃, B(OC₂H₅)₃, SnCl₄, Sn(OCH₃)₄ Sn(OC₂H₅)₄, VOCl₃ und VO(OCH₃)₃.

Eine weite Verbesserung der Ergebnisse wird erzielt, wenn Beschichtungs­ zusammensetzungen auf Basis anorganisch-organischer Nanokomposite eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich insbesondere um Komposite auf Basis der vorstehend aufgeführten hydrolysierbaren Ausgangsverbindungen, wobei zumindest ein Teil nicht hydrolysierbare Gruppen aufweist, und nanoskaligen anorganischen Feststoffteilchen oder um Komposite auf Basis von mit organischen Oberflächen­ gruppen modifizierten nanoskaligen anorganischen Feststoffteilchen. Dabei können diese anorganisch-organischen Nanokomposite des ersteren Falles durch einfaches Mischen der aus den hydrolysierbaren Ausgangsverbindungen erhaltenen organisch modifizierten anorganischen Polykondensaten oder Vorstufen davon mit den nanoskaligen anorganischen Feststoffteilchen erhalten werden. Die Hydrolyse und Kondensation der hydrolysierbaren Ausgangsverbindungen können aber auch vorzugsweise in Anwesenheit der Feststoffteilchen erfolgen. In einer anderen Ausführungsform werden Nanokomposite durch Kompoundieren von löslichen organischen Polymeren mit den nanoskaligen Teilchen hergestellt.

Die nanoskaligen anorganischen Feststoffteilchen können aus beliebigen anorganischen Materialien bestehen, insbesondere bestehen sie jedoch aus Metallen oder Metallverbindungen wie beispielsweise (gegebenenfalls hydratisierten) Oxiden wie ZnO, CdO, SiO₂, TiO₂, ZrO₂, CeO₂, SnO₂, Al₂O₃, In₂O₃, La₂O₃, Fe₂O₃, Cu₂O, Ta₂O₅, Nb₂O₅, V₂O₅, MoO₃ oder WO₃; Chalkogeniden wie beispielsweise Sulfiden (z. B. CdS, ZnS, PbS und Ag₂S), Seleniden (z. B. GaSe, CdSe und ZnSe) und Telluriden (z. B. ZnTe oder CdTe), Halogeniden wie AgCl, AgBr, Agl, CuCl, CuBr, CdI₂ und PbI₂; Carbiden wie CdC₂ oder SiC; Arseniden wie AlAs, GaAs und GeAs; Antimoniden wie InSb; Nitriden wie BN, AlN, Si₃N₄ und Ti₃N₄; Phosphiden wie GaP, InP, Zn₃P₂ und Cd₃P₂; Phosphaten, Silikaten, Zirkonaten, Aluminaten, Stannaten und den entsprechenden Mischoxiden (z. B. Metall-Zinn- Oxiden, wie Indium-Zinn-Oxid (ITO), Antimon-Zinn-Oxid (ATO), fluor-dotiertem Zinnoxid (FTO), Zn-dotiertem AbO₃, Leuchtpigmenten mit Y- oder Eu-haltigen Verbindungen, oder Mischoxiden mit Perowskitstruktur wie BaTiO₃ und PbTiO₃). Es kann eine Art von nanoskaligen anorganischen Feststoff-Teilchen oder eine Mischung verschiedener nanoskaliger anorganischer Feststoff-Teilchen eingesetzt werden.

Bei den nanoskaligen anorganischen Feststoffteilchen handelt es sich bevorzugt um ein Oxid, Oxidhydrat, Nitrid oder Carbid von Si, Al, B, Zn, Cd, Ti, Zr, Ce, Sn, In, La, Fe, Cu, Ta, Nb, V, Mo oder W, besonders bevorzugt von Si, Al, B, Ti und Zr. Besonders bevorzugt werden Oxide bzw. Oxidhydrate eingesetzt. Bevorzugte nanoskalige anorganische Feststoffteilchen sind SiO₂, AbO₃, ITO, ATO, AlOOH, ZrO₂ und TiO₂, wie Böhmit und kolloidales SiO₂. Besonders bevorzugte nanoskalige SiO₂-Teilchen sind handelsübliche Kieselsäureprodukte, z. B. Kieselsole, wie die Levasile®, Kieselsole der Bayer AG, oder pyrogene Kieselsäuren, z. B. die Aerosil-Produkte von Degussa.

Die nanoskaligen anorganischen Feststoffteilchen besitzen im allgemeinen eine Teilchengröße im Bereich von 1 bis 300 nm oder 1 bis 100 nm, vorzugsweise 2 bis 50 nm und besonders bevorzugt 5 bis 20 nm. Dieses Material kann in Form eines Pulvers eingesetzt werden, es wird jedoch vorzugsweise in Form eines, insbesondere sauer oder alkalisch, stabilisierten Sols verwendet.

Die nanoskaligen anorganischen Feststoffteilchen können in einer Menge von bis zu 50 Gew.-%, bezogen auf die Festkomponenten der Beschichtungszusammensetzung, eingesetzt werden. Im allgemeinen liegt der Gehalt an nanoskaligen anorganischen Feststoff-Teilchen im Bereich von 1 bis 40, vorzugsweise 1 bis 30, besonders bevorzugt 1 bis 15 Gew-%.

Bei den anorganisch-organischen Nanokompositen kann es sich um Komposite auf Basis von mit organischen Oberflächengruppen modifizierten nanoskaligen anorganischen Feststoffteilchen handeln. Bei der Oberflächenmodifizierung von nanoskaligen Feststoffteilchen handelt es sich um ein im Stand der Technik be­ kanntes Verfahren, wie es z. B. in WO 93/21127 (DE 42 12 633) beschrieben ist. Vorzugsweise werden hierbei nanoskalige anorganische Feststoffteilchen eingesetzt, die mit polymerisierbaren und/oder polykondensierbaren organischen Oberflächengruppen oder solchen Oberflächengruppen versehen sind, die eine der Matrix ähnliche chemische Struktur oder Polarität besitzen. Solche polymeri­ sierbaren und/oder polykondensierbaren Nanopartikel und ihre Herstellung sind z. B. in der WO 98/51747 (DE 197 46 885) beschrieben.

Die Herstellung der mit polymerisierbaren und/oder polykondensierbaren organischen Oberflächengruppen versehenen nanoskaligen anorganischen Feststoffteilchen, kann prinzipiell auf zwei verschiedenen Wegen durchgeführt werden, nämlich zum einen durch Oberflächenmodifizierung von bereits hergestellten nanoskaligen anorganischen Feststoffteilchen und zum anderen durch Herstellung dieser anorganischen nanoskaligen Feststoffteilchen unter Verwendung von einer oder mehreren Verbindungen, die über derartige polymerisierbare und/oder polykondensierbare Gruppierungen verfügen. Diese beiden Wege werden in obengenannter Patentanmeldung näher erläutert.

Bei den organischen polymerisierbaren und/oder polykondensierbaren Oberflächen­ gruppen kann es sich um beliebige, dem Fachmann bekannte Gruppen handeln, die einer Polymerisation oder Polykondensation zugänglich sind. Es sei hierbei insbesondere auf die bereits vorstehen genannten funktionellen Gruppen, über die eine Vernetzung möglich ist, hingewiesen. Erfindungsgemäß bevorzugt werden Oberflächengruppen, die über eine (Meth)acryl-, Allyl-, Vinyl- oder Epoxygruppe verfügen, wobei (Meth)acryl- und Epoxygruppen besonders bevorzugt werden. Bei den polykondensationsfähigen Gruppen wären z. B. Isocyanat-, Alkoxy-, Hydroxy-, Carboxy- und Aminogruppen zu nennen, mit deren Hilfe Urethan-, Ether-, Ester- und Amidbindungen zwischen den nanoskaligen Teilchen erhalten werden können. Erfindungsgemäß bevorzugt ist es auch, daß die an den Oberflächen der nanoskaligen Teilchen vorhandenen organischen Gruppierungen, die die polymerisierbaren und/oder polykondensierbaren Gruppen umfassen, ein relativ niedriges Molekulargewicht aufweisen. Insbesondere sollte das Molekulargewicht der (rein organischen) Gruppierungen 500 und vorzugsweise 300, besonders bevorzugt 200, nicht übersteigen. Dies schließt selbstverständlich ein deutlich höheres Molekulargewicht der diese Gruppierungen umfassenden Verbindungen (Moleküle) nicht aus (z. B. 1000 und mehr).

Wie bereits oben erwähnt können die polymerisierbaren/polykondensierbaren Oberflächengruppen prinzipiell auf zwei Wegen bereitgestellt werden. Wird eine Oberflächenmodifizierung bereits hergestellter nanoskaliger Teilchen durchgeführt, eignen sich zu diesem Zweck alle (vorzugsweise niedermolekularen) Verbindungen, die zum einen über eine oder mehrere Gruppen verfügen, die mit auf der Oberfläche der nanoskaligen Feststoffteilchen vorhandenen (funktionellen) Gruppen (wie beispielsweise OH-Gruppen im Falle von Oxiden) reagieren oder zumindest wechselwirken können, und zum anderen mindestens eine polymerisierbare/poly­ kondensierbare Gruppe aufweisen. Somit können die entsprechenden Verbindungen z. B. sowohl kovalente als auch ionische (salzartige) oder koordinative (Komplex- oder Chelat-)Bindungen zur Oberfläche der nanoskaligen Feststoffteilchen ausbilden, während unter den reinen Wechselwirkungen beispielhaft Dipol-Dipol- Wechselwirkungen, Wasserstoffbrückenbindungen und von der Waals- Wechselwirkungen zu nennen wären. Bevorzugt wird die Ausbildung von kovalenten und/oder koordinativen Bindungen. Konkrete Beispiele für zur Oberflächenmodifizierung der nanoskaligen anorganischen Feststoffteilchen heranziehbare organische Verbindungen sind beispielsweise ungesättigte Carbonsäuren wie Acrylsäure und Methacrylsäure, β-Dicarbonyl-Verbindungen (z. B. β-Diketone oder β-Carbonylcarbonsäuren) mit polymerisierbaren Doppelbindungen, ethylenisch ungesättigte Alkohole und Amine, Epoxide und dergleichen. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt als derartige Verbindungen werden - insbesondere im Fall von oxidischen Teilchen - hydrolytisch kondensierbare Silane mit mindestens (und vorzugsweise) einem nicht hydrolysierbaren Rest, über den eine Vernetzung möglich ist, verwendet.

Für Beispiele dieser hydrolysierbaren Silane mit funktioneller Gruppe, über die eine Vernetzung möglich ist, wird auf die vorstehenden Ausführungen zu Formel (I) hinsichtlich der hydrolysierbaren Ausgangsverbindungen verwiesen. Bevorzugte Beispiele sind Silane die allgemeine Formel (II):

Y-R¹-SiR² ₃ (II)

worin Y für CH₂=CR³-COO, CH₂ =CH, Glycidyloxy, eine Amin- oder Säureanhydrid­ gruppe steht, R³ Wasserstoff oder Methyl darstellt, R¹ ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, der gegebenenfalls eine oder mehrere Heteroatomgruppierungen (z. B. O, S, NH) enthält, die benachbarte Kohlenstoffatome voneinander trennen, und die Reste R², gleich oder verschieden voneinander, aus Alkoxy-, Aryloxy-, Acyloxy- und Alkylcarbonylgruppen sowie Halogenatomen (insbesondere F, Cl und/oder Br) ausgewählt sind.

Vorzugsweise sind die Gruppen R² identisch und ausgewählt aus Halogenatomen, C_1-4-Alkoxygruppen (z. B. Methoxy, Ethoxy, n-Propoxy, i-Propoxy und Butoxy), C_6-10- Aryloxygruppen (z. B. Phenoxy), C_1-4-Acyloxygruppen (z. B. Acetoxy und Propionyl­ oxy) und C_2-10-Alkylcarbonylgruppen (z. B. Acetyl). Besonders bevorzugte Reste R² sind C_1-4-Alkoxygruppen und insbesondere Methoxy und Ethoxy. Beim Rest R¹ handelt es sich vorzugsweise um eine Alkylengruppe, insbesondere um eine solche mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Ethylen, Propylen, Butylen und Hexylen.

Wenn X für CH₂=CH steht, bedeutet R¹ vorzugsweise Methylen und kann in diesem Fall auch eine bloße Bindung bedeuten.

Vorzugsweise stellt Y CH₂=CR³-COO (wobei R³ vorzugsweise CH₃ ist) oder Glycidyloxy dar. Dementsprechend sind besonders bevorzugte Silane der allgemeinen Formel (II) (Meth)acryloyloxyalkyltrialkoxysilane wie z. B. 3- Methacryloyloxypropyltri(m)ethoxysilan und Glycidyloxyalkyltrialkoxysilane wie beispielsweise 3-Glycidyloxypropyltri(m)ethoxysilan.

Für die in situ-Herstellung von nanoskaligen anorganischen Feststoffteilchen mit polymerisierbaren/polykondensierbaren Oberflächengruppen sei auf WO 98/51747 (DE 197 46 885) verwiesen.

Erstaunlicherweise besitzen die organisch modifizierten anorganischen Poly­ kondensate oder deren Vorstufen und insbesondere die anorganisch-organische Nanokomposite, die vor dem Prägevorgang als Gelschichten vorliegen, welche hauptsächlich durch Kondensation der beteiligten Silanolgruppen und Lösemittel­ entzug entstehen, einen so stark ausgeprägten thixotropen Charakter, daß die form­ getreue Abformung mit sehr kleinen Strukturdimensionen auch im Mikrostruktur­ bereich zu einer sehr hohen Genauigkeit und Flankensteilheit führt, die weit über dem Stand der Technik liegt. Durch den anorganisch-organischen Hybridcharakter sind die Gele wesentlich flexibler als aus Metallalkoxiden hergestellte rein anorganische Gele, aber stabiler als lösemittelfreie organische Monomer/Oligomer- Schichten. Dies gilt auch für anorganisch-organische Komposite ohne Nanopartikel, jedoch wird der thixotrope Charakter durch die Kompositierung mit anorganischen Nanopartikeln gefördert.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die Beschichtungs­ zusammensetzung vor dem Prägevorgang als thixotropes Gel vor, das durch Lösemittelentzug und weitgehend vollständige Kondensation der vorhandenen, anorganisch kondensierbaren Gruppen erhalten wurde, so daß der Kondensations­ grad der anorganischen Matrix sehr hoch oder im wesentlichen vollständig ist. Die anschließende Härtung bewirkt dann eine organische Vernetzung der im Gel vorhandenen organischen Reste mit funktionellen Gruppen, über die eine Vernetzung möglich ist (Polymerisation und/oder Polykondensation).

Die Beschichtungszusammensetzung kann gegebenenfalls Spacer enthalten. Unter Spacer werden dabei organische Verbindungen verstanden, die bevorzugt mindestens zwei funktionelle Gruppen enthalten, welche mit den Komponenten der Beschichtungszusammensetzung, insbesondere mit den funktionellen Gruppen der Polykondensate, über die eine Vernetzung möglich ist, oder den polymerisierbaren und/oder polykondensierbaren Gruppen der nanoskaligen anorganischen Feststoff­ teilchen, eine Wechselwirkung eingehen können und dadurch z. B. eine Flexibilisierung der Schicht bewirken. Die Spacer weisen vorzugsweise mindestens 4 CH₂-Gruppen vor der organofunktionellen Gruppe auf, gerechnet von der auf der Oberfläche anbindenden Gruppe; eine CH₂-Gruppe kann auch durch eine -O-, -NH- oder -CONH-Gruppe ersetzt sein.

Organische Verbindungen, wie beispielsweise Phenole, können in die Beschichtungszusammensetzung als Spacer oder auch als Verbindungsbrücken eingeführt werden. Die zu diesem Zweck am häufigsten eingesetzten Verbindungen sind Bisphenol A, (4-Hydroxy-phenyl)adamantan, Hexafluorbisphenol A, 2,2-Bis(4- hydroxyphenyl)perfluorpropan, 9,9-Bis(4-hydroxyphenyl)fluorenon, 1,2-Bis-3- (hydroxyphenoxy)ethan, 4,4'-Hydroxy-octafluorbiphenyl und Tetraphenolethan.

Beispiele für im Falle von Beschichtungszusammensetzungen auf (Meth)acrylat- Basis als Spacer verwendbare Komponenten sind Bisphenol A-bisacrylat, Bisphenol A-bismethacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Neo­ pentylglycoldimethacrylat, Neopentylglycoldiacrylat, Diethylenglycoldiacrylat, Di­ ethylenglycoldimethacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, Diethylenglycoldimethacrylat, Tetraethylenglycoldiacrylat, Tetraethylenglycoldimethacrylat, Polyethylenglycoldi­ acrylat, Polyethylenglycoldimethacrylat, 2,2,3,3-Tetrafluor-1,4-butandioldiacrylat und -dimethacrylat, 1,1,5,5-Tetrahydroperfluorpentyl-1,5-diacrylat und -dimethacrylat, Hexafluorbisphenol A-Diacrylat und -Dimethacrylat, Octafluorhexandiol-1,6-diacrylat und -dimethacrylat, 1,3-Bis(3-methacryloxypropyl)tetrakis(trimethylsiloxy)disiloxan, 1,3-Bis(3-acryloxypropyl)tetrakis(trimethylsiloxy)disiloxan, 1,3-Bis(3-methacryloxy­ propyl)tetramethyldisiloxan und 1,3-Bis(3-acryloxypropyl)tetramethyldisiloxan.

Es können auch polare Spacer eingesetzt werden, worunter organische Verbindungen mit mindestens zwei funktionellen Gruppen (Epoxy, (Meth)acryl, Mercapto, Vinyl, etc.) an den Molekülenden verstanden werden, die aufgrund des Einbaus von aromatischen oder heteroaromatischen Gruppen (wie Phenyl, Benzyl, etc.) und Heteroatomen (wie O, S, N, etc.) polare Eigenschaften besitzen und eine Wechselwirkung mit den Komponenten der Beschichtungszusammensetzung eingehen können.

Beispiele für die oben erwähnten polaren Spacer sind:

a) auf Epoxidbasis

Poly(phenylglycidylether)-co-formaldehyd, Adipinsäure-bis-(3,4-epoxycyclohexyl­ methylester), 3-[Bis-(2,3-epoxypropoxymethyl)methoxy]-1,2-propandiol, 4,4- Methylen-bis-(N,N-diglycidylanilin), Bisphenol A-diglycidylether, N,N-Bis-(2,3- epoxypropyl)-4-(2,3-epoxypropoxy)anilin, 3,4-Epoxycyclohexancarbonsäure(3,4- epoxycyclohexylmethylester), Glycerinpropoxylattriglycidylether, Hexahydrophthal­ säurediglycidylester, Isocyanursäuretris-(2,3-epoxypropyl)-ester, Poly(propylen­ glycol)-bis-(2,3-epoxypropylether), 4,4'-Bis(2,3-epoxypropoxy)biphenyl.

b) auf Methacryl- und Acryl-Basis

Bisphenol A-dimethacrylat, Tetraethylenglycoldimethacrylat, 1,3-Diisopropenyl­ benzol, Divinylbenzol, Diallylphthalat, Triallyl 1,3,5-Benzoltricarboxylat, 4,4'- Isopropylidendiphenoldimethacrylat, 2,4,6-Triallyloxy-1,3,5-Triazin, 1,3-Diallylurea, N,N'-Methylenbisacrylamid, N,N'-Ethylenbisacrylamid, N,N'-(1,2-Dihydroxyethylen)- bisacrylamid, (+)-N,N'-Diallyltartardiamid, Methacrylanhydrid, Tetraethylenglycol­ diacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, Diethyldiallylmalonat, Ethylendiacrylat, Tripro­ pylenglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat, Triethylenglycoldimethacrylat, 1,4- Butandioldimethacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, 2-Ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3- propandioltrimethacrylat, Allylmethacrylat, Diallylcarbonat, Diallylsuccinat, Diallylpyrocarbonat.

Die anorganisch-organischen Nanokomposite können gegebenenfalls auch organische Polymere enthalten, die gegebenenfalls über funktionelle Gruppen zur Vernetzung verfügen. Als Beispiele sei auf die vorstehend aufgeführten Beispiele der Beschichtungszusammensetzung auf Basis organischer Polymere verwiesen.

In der Beschichtungszusammensetzung können weitere Additive enthalten sein, die in der Technik üblicherweise je nach Zweck und gewünschten Eigenschaften zugegeben werden. Konkrete Beispiele sind Thixotropiermittel, Vernetzungsmittel, Lösungs­ mittel, z. B. hochsiedende Lösungsmittel, organische und anorganische Farb­ pigmente, auch im nanoskaligen Bereich, Metallkolloide, z. B. als Träger optischer Funktionen, Farbstoffe, UV-Absorber, Gleitmittel, Verlaufsmittel, Netzmittel, Haftver­ mittler und Starter.

Der Starter kann zur thermisch oder photochemisch induzierten Vernetzung dienen. Beispielsweise kann es sich dabei um einen thermisch aktivierbaren Radikalstarter, wie beispielsweise ein Peroxid oder eine Azo-Verbindung, handeln, der erst bei erhöhter Temperatur die thermische Polymerisation z. B. von Methacryloxygruppen initiiert. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die organische Vernetzung über aktinische Strahlung, z. B. UV- oder Laser-Licht oder Elektronenstrahlen, erfolgt. Beispielsweise erfolgt die Vernetzung von Doppelbindungen in der Regel unter UV- Bestrahlung.

Als Starter kommen alle geläufigen und dem Fachmann bekannten Starter/Start­ systeme in Frage, einschließlich radikalischer Photostarter, radikalischer Thermo­ starter, kationischer Photostarter, kationischer Thermostarter und beliebiger Kombi­ nationen derselben.

Konkrete Beispiele für einsetzbare radikalische Photostarter sind Irgacure® 184 (1- Hydroxycyclohexylphenylketon), Irgacure® 500 (1-Hydroxycyclohexylphenylketon, Benzophenon) und andere von der Firma Ciba-Geigy erhältliche Photoinitiatoren vom Irgacure®-Typ; Darocur® 1173, 1116, 1398, 1174 und 1020 (erhältlich von der Firma Merck); Benzophenon, 2-Chlorthioxanthon, 2-Methylthioxanthon, 2- Isopropylthioxanthon, Benzoin, 4,4'-Dimethoxybenzoin, Benzoinethylether, Benzoin­ isopropylether, Benzildimethylketal, 1,1,1-Trichloracetophenon, Diethoxyaceto­ phenon und Dibenzosuberon.

Beispiele für radikalische Thermostarter sind u. a. organische Peroxide in Form von Diacylperoxiden, Peroxydicarbonaten, Alkylperestern, Alkylperoxiden, Perketalen, Ketonperoxiden und Alkylhydroperoxiden sowie Azo-Verbindungen. Als konkrete Beispiele wären hier insbesondere Dibenzoylperoxid, tert-Butylperbenzoat und Azobisisobutyronitril zu nennen.

Ein Beispiel für einen kationischen Photostarter ist Cyracure® UVI-6974, während ein bevorzugter kationischer Thermostarter 1-Methylimidazol ist.

Diese Starter werden in den üblichen, dem Fachmann bekannten Mengen, vorzugs­ weise 0,01-5 Gew.-%, insbesondere 0,1-2 Gew.-%, bezogen auf den Gesamt- Feststoffgehalt der Beschichtungszusammensetzung, eingesetzt. Selbstverständlich kann unter bestimmten Umständen ganz auf den Starter verzichtet werden, wie z. B. im Fall von Elektronenstrahl- oder Laserhärtung.

Als Vernetzungsmittel können die in dem Stand der Technik üblichen organischen Verbindungen mit mindestens zwei funktionellen Gruppen eingesetzt werden. Selbstverständlich sind die funktionellen Gruppen so zu wählen, daß darüber eine Vernetzung der Beschichtungszusammensetzung stattfinden kann.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Substrate mit mikrostrukturiertem Oberflächenrelief können vorteilhaft für die Herstellung von optischen oder elektronischen Mikrostrukturen eingesetzt werden. Beispiele für Anwendungsgebiete sind optische Komponenten, wie Mikrolinsen und Mikrolinsen- Arrays, Fresnel-Linsen, Mikrofresnel-Linsen und -Arrays, Lichtlenksysteme, optische Wellenleiter und Wellenleiterkomponenten, optische Gitter, Beugungsgitter, Hologramme, Datenspeicher, digitale, optisch lesbare Speicher, Antireflexstrukturen (Mottenaugen), Lichtfallen für photovoltaische Anwendungen, Labelling, geprägte Antiglare-Schichten, Mikroreaktoren, Mikrotiterplatten, Reliefstrukturen auf aero- und hydrodynamischen Oberflächen sowie Oberflächen mit spezieller Haptik, transparente, elektrisch leitfähige Reliefstrukturen, optische Reliefs auf PC- oder PMMA-Platten, Sicherheitskennzeichen, reflektierende Schichten für Verkehrsschilder, stochastische Mikrostrukturen mit fraktalen Substrukturen (Lotusblattstrukturen) und geprägte Resiststrukturen für die Strukturierung von Halb­ leitermaterialien.

Beispiele Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung a) Herstellung des Hydrolysates

In einem 1 l-Dreihalskolben mit Intensiv-Rückflußkühler wurden 131,1 g Böhmit (Disperal Sol P3) vorgelegt und mit 327,8 g 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan (MPTS) versetzt. Unter Rühren wurde der Ansatz auf 80°C erhitzt und 10 min unter Rückfluß gekocht. Anschließend wurden 47,5 g Wasser (bidest.) unter Rühren hinzugefügt und das Gemisch weiter auf 100°C erhitzt. Nach etwa 10 min bemerkte man ein starkes Aufschäumen des Reaktionsgemisches. Danach wurde der Ansatz noch weitere 2,5 h unter Rückfluß gekocht. Schließlich wurde das Hydrolysat auf Raumtemperatur abgekühlt und filtriert (Druckfiltratrion: 1. Glasfaservorfilter; 2. Feinfilter 1 µm).

b) Herstellung der Endformulierung

60 g Hydrolysat wurden mit 9 g aminmodifiziertem Epoxyacrylat (UCB Chemical) als Spacer, 0,6 g Verlaufsmittel Byk® 306, 48 g 1-Butanol und 0,62 g (3 mol% bzgl. der Doppelbindungsmenge) Benzophenon als Photoinitiator vermischt.

Herstellung von mikrostrukturierten Oberflächenreliefs

Die Applikation der obigen Beschichtungszusammensetzung erfolgte auf PC- und PMMA-Platten über Flutbeschichtung sowie auf PET-Folie mittels Rakeln (Naßfilm­ dicke 25-50 µm). Danach erfolgte die Vortrocknung der Beschichtung im Trocken­ schrank bei 90°C für 4 min. Zur Strukturierung wurden folgende Walzen verwendet:

a) Digitale Struktur

Herstellung der Walze: Aufkleben einer Negativ-Ni-Master-Struktur (120-160 nm Amplitudenhöhe) auf einen Eisenzylinder (Durchmesser 400 mm, Länge 400 mm).

Die Struktur des verwendeten Positiv-Masters zur Abformung einer digitalen Struktur im nm-Bereich (AFM-Tiefenprofil) ist in Fig. 1 gezeigt. Man erkennt tiefliegende Strukturen mit hoher Flankensteilheit und mit einer Amplitude von ca. 160 nm und einer Periode von 2,5 µm.

Fig. 2 zeigt die Struktur der mit dem Negativ-Master abgeformten digitalen Struktur (Master aus Fig. 1) (AFM-Tiefenprofil). Man erkennt auch hier tiefliegende Gräben (Tiefe ca. 180 nm) mit hoher Flankensteilheit, was die hohe Abformgenauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem verwendeten Nanokompositgel unter­ streicht.

b) µm-Reliefstruktur

Es wurde eine Al-Walze (Länge 100 mm, Durchmesser 40 mm) mit unregelmäßiger "Pyramiden"-Struktur eingesetzt. Fig. 3 zeigt eine profilometrische Aufnahme der pyramidalen µm-Reliefstruktur (Struktur des Positiv-Masters). Man erkennt eine lateral makroskopische Reliefstruktur mit Strukturhöhen zwischen 20 und 35 µm. Die Oberflächenrauhigkeit liegt bei etwa 4 µm.

In Fig. 4 ist die entsprechende mit dem Negativ-Master abgeformte Struktur zu sehen. Man erkennt auch hier eine lateral makroskopische, pyramidale Struktur mit Strukturhöhen von ca. 20-30 µm. Die geringfügig niedrigere Strukturhöhe im Fall der abgeformten Struktur ist auf unterschiedliche Stellen im Master bzw. im Replica zurückzuführen. Die Oberflächenrauhigkeit liegt auch hier bei ca. 4 µm, so daß auch für den µm-Bereich eine hohe Abformtreue nachgewiesen wurde.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Oberflächenreliefs, bei dem man auf ein Substrat eine Beschichtungszusammensetzung aufträgt, die thixotrop ist oder die auf dem Substrat durch Vorbehandlung thixotrope Eigenschaften erlangt, mit einer Prägevorrichtung das Oberflächenrelief in die aufgetragene thixotrope Beschichtungszusammensetzung prägt und die Beschichtungszusammensetzung nach Entfernen der Prägevorrichtung härtet.

2. Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Oberflächenreliefs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgetragene Beschichtungs­ zusammensetzung durch thermische Behandlung und/oder Bestrahlung thixotrop gemacht wird.

3. Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Oberflächenreliefs nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die thixotrope Beschichtungszusammensetzung vor dem Prägevorgang eine Viskosität von 30 bis 30.000 Pas aufweist.

4. Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Oberflächenreliefs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungszusammensetzung nach dem Prägevorgang durch thermische Behandlung und/oder Bestrahlung gehärtet oder verdichtet wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Oberflächenreliefs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungszusammensetzung eine transparente Beschichtung ergibt.

6. Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Oberflächenreliefs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberflächenreliefstruktur mit Dimensionen im Bereich unter 800 µm erhalten wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Oberflächenreliefs nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beschichtungszusammensetzung verwendet wird, die ein organisch modi­ fiziertes anorganisches Polykondensat oder dessen Vorstufen und gegebenenfalls nanoskalige anorganische Feststoffteilchen umfaßt.

8. Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Oberflächenreliefs nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das organisch modifizierte anorganische Polykondensat oder dessen Vorstufe ein Polyorganosiloxan oder dessen Vorstufen umfaßt.

9. Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Oberflächenreliefs nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beschichtungszusammensetzung verwendet wird, die durch Kompoundieren eines löslichen organischen Polymers mit nanoskaligen anorganischen Feststoffteilchen erhalten worden ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Oberflächenreliefs nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Polymer oder organisch modifizierte anorganische Polykondensat oder dessen Vorstufe organische Reste mit funktionellen Gruppen enthält, über die eine Vernetzung möglich ist.

11. Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Oberflächenreliefs nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Polymer oder organisch modifizierte anorganische Polykondensat oder dessen Vorstufe mit Fluor substituierte organische Reste enthält.

12. Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Oberflächenreliefs nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beschichtungszusammensetzung verwendet wird, die nanoskalige anorgani­ sche Feststoffteilchen mit polymerisierbaren und/oder polykondensierbaren organischen Oberflächengruppen umfaßt.

13. Mit einem mikrostrukturierten Oberflächenrelief versehenes Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß das mikrostrukturierte Oberflächenrelief durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche erhältlich ist.

14. Verwendung eines Substrats mit mikrostrukturiertem Oberflächenrelief nach Anspruch 13 für optische, elektronische, mikromechanische und/oder schmutzabweisende Anwendungen.