DE10146687C1 - Glas mit einer porösen Antireflex-Oberflächenbeschichtung sowie Verfahren zur Herstellung des Glases und Verwendung eines derartigen Glases - Google Patents

Glas mit einer porösen Antireflex-Oberflächenbeschichtung sowie Verfahren zur Herstellung des Glases und Verwendung eines derartigen Glases

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Abstract

Ein Glas (1), versehen mit einer porösen Antireflex-Oberflächenbeschichtung (2) auf Basis von SiO¶2¶-Partikeln, soll einerseits im Hinblick auf einen hohen Transmissionsgrad von Licht im gesamten solaren Spektrum besonders gute optische Eigenschaften und andererseits eine besonders hohe mechanische Festigkeit, insbesondere eine besonders hohe mechanische Abriebfestigkeit, aufweisen. Dazu umfasst die Antireflex-Oberflächenbeschichtung (2) auf Basis von SiO¶2¶-Partikeln erfindungsgemäß zwei Partikelfraktionen, wobei die Oberflächenbeschichtung (2) eine erste Partikelfraktion mit einer vorherrschenden Partikelgröße von 3 bis 13 nm und eine zweite Partikelfraktion mit einer vorherrschenden Partikelgröße von 20 bis 50 nm aufweist. Zur Herstellung eines derartig beschichteten Glases (1) wird ein Glassubstrat (4) mit einem Hybridsol beschichtet, dessen [SiO¶x¶(OH)¶y¶]¶n¶-Partikel eine erste Fraktion von Partikeln mit einer ersten Teilchengröße von 3 bis 13 nm und eine zweite Fraktion von Partikeln mit einer zweiten Teilchengröße von 20 bis 50 nm umfassen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Glas, versehen mit einer porösen Antireflex- Oberflächenbeschichtung auf Basis von SiO2-Partikeln. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Glases sowie die Verwendung eines derartigen Glases.
Beim Durchgang von Licht durch die Grenzfläche zweier Medien mit unterschiedli­ chen Brechungsindizes wird ein Teil der Strahlung reflektiert. Beispielsweise be­ trägt beim senkrechten Einfall von Licht auf eine Glasscheibe aufgrund der Diffe­ renz von deren Brechungsindex von n = 1,5 zum Brechungsindex von Luft mit n = 1 der reflektierte Anteil des einfallenden Lichts etwa 4%. Der gleiche Anteil von etwa 4% wird auch beim Austritt des Lichts aus dem Glas reflektiert. Somit tritt durch eine übliche Glasscheibe lediglich ein Anteil von maximal 92% des einfallenden Lichts hindurch, was gerade bei der Verwendung einer Glasscheibe zur Abdeckung von Solarkollektoren oder sonstigen optisch sensitiven Elementen zu unerwünschten Einbußen beim Wirkungsgrad führen kann. Daher ist es gerade bei der Abdeckung von Sonnenkollektoren wünschenswert, sogenannte entspie­ gelte Gläser zu verwenden, bei denen mittels einer Beschichtung der Oberflächen der Transmissionsgrad des jeweiligen Glases erhöht ist.
Zur Entspiegelung von Glas können Mehrfachschichten an der Oberfläche ange­ bracht werden. Auf der Grundlage des Interferenzprinzips werden dabei alternie­ rend Schichten mit hohem und mit niedrigem Brechungsindex aufgebracht. Auf­ grund von Interferenzen der an den jeweiligen Grenzflächen zwischen den Mate­ rialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes jeweils reflektierten Teilwellen lö­ schen sich diese in einem bestimmten Wellenlängenbereich aus, so dass für die­ se Wellenlängen eine besonders hochgradige Transmission erreichbar ist. Derar­ tige alternierende Schichtsysteme sind jedoch wellenlängenselektiv und somit nicht für einen Einsatz in einem breitbandigen Spektrum geeignet. Derartig be­ schichtete Gläser sind somit zur Abdeckung beispielsweise von Sonnenkollekto­ ren, bei denen es auf eine bestmögliche Einleitung von Licht im gesamten Son­ nenspektrum ankommt, nicht geeignet.
Eine alternative Möglichkeit zur Entspiegelung von Glas besteht in der Aufbrin­ gung einer einzigen Schicht auf der jeweiligen Glasoberfläche. Eine besonders hohe Transmission ist dabei aus physikalischen Gründen erreichbar, wenn die Oberflächenschicht einen Brechungsindex gleich der Wurzel des Brechungsindex für Glas, also einen Brechungsindex von etwa 1,22, aufweist. In diesem Fall be­ trägt die Reflexion für Licht mit einer Wellenlänge vom 4-fachen der Schichtdicke nahezu Null, so dass Licht dieser Wellenlänge vollständig transmittiert wird. Auf­ grund der vergleichsweise flachen funktionalen Wellenlängenabhängigkeit des Transmissionsgrades ist dieser aber auch für davon abweichende Wellenlängen noch besonders hoch. Daher wird gerade für Abdeckgläser für Sonnenkollektoren oder sonstige optisch sensitive Elemente eine Beschichtung mit einem Material angestrebt, das einen Brechungsindex möglichst nahe bei 1,22 aufweist.
Eine derartige Oberflächenbeschichtung eines Glases kann einerseits durch se­ lektives Anätzen des Glases hergestellt werden. Beispielsweise können durch Anätzen von Kalk-Natron-Glas mit z. B. Flusssäure oder Hexafluorokieselsäure Oberflächenschichten mit einem Brechungsindex von etwa 1,27 hergestellt wer­ den, was dem gewünschten Ergebnis bereits sehr nahe kommt. Die solcherma­ ßen hergestellten Oberflächenschichten besitzen neben guten optischen auch vergleichsweise gute mechanische Eigenschaften, insbesondere eine hohe me­ chanische Abriebfestigkeit. Solchermaßen hergestellten Gläser sind somit auch zum täglichen Einsatz vergleichsweise gut geeignet. Nachteilig bei diesem Her­ stellungsverfahren ist jedoch, dass die Verwendung von äußerst umweltschädli­ chen und aggressiven Säuren erforderlich ist, was einen entsprechend hohen Entsorgungsaufwand und eine entsprechende Sorgfalt beim Umgang mit diesen Materialien bedingt.
Alternativ kann auch eine Beschichtung von Glas durch additives Aufbringen von Beschichtungsmaterial vorgesehen sein. An solchermaßen hergestellte be­ schichtete Gläser sind einerseits hohe Anforderungen hinsichtlich der optischen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich eines vergleichsweise kleinen Bre­ chungsindex von möglichst nahe bei 1,22, zu stellen. Andererseits sind bei diesen Gläsern aber auch hohe Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften der Beschichtung, insbesondere an deren Abriebfestigkeit, zu stellen, um diese für einen täglichen Gebrauch auch in einem vergleichsweise widrigen Umfeld geeig­ net zu machen. Im Hinblick auf diese Anforderungen haben sich Antireflex- Oberflächenbeschichtungen auf der Basis von SiO2-Partikeln als besonders ge­ eignet erwiesen.
Aus der DE 35 34 143 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem monodisperse, nicht poröse Beschichtungen auf SiO2-Basis hergestellt werden. Dabei kann jedoch in der Schicht eine Streuung auftreten, die zur Erniedrigung der Transmission führt. Aus diesem Grund werden derartige Beschichtungen üblicherweise in der Nor­ mung sowie als Sorptions- und Trägermaterial, nicht aber als Antireflex-Schicht verwendet.
Um einen geeignet niedrigen Brechungsindex der Oberflächenschicht möglichst nahe bei n = 1,22 zu ermöglichen, werden die Antireflex-Oberflächenbeschich­ tungen auf Basis von SiO2-Partikeln, wie beispielsweise in der EP 0 835 849 A1 und der EP 0 597 490 B1 beschrieben, üblicherweise porös ausgeführt, da ledig­ lich aufgrund der Verdünnung des Beschichtungsmaterials mit Luft ein akzeptabel geringer Brechungsindex erreichbar ist. Derartige poröse Antireflex-Oberflächen­ beschichtungen auf Basis von SiO2-Partikeln zeichnen sich dabei üblicherweise durch mehr oder wenige lose, aneinander gefügte SiO2-Partikel einer im Wesent­ lichen einheitlichen Teilchengröße aus.
Die Beschichtung eines Glases mit einer derartigen porösen Antireflex-Ober­ flächenbeschichtung auf Basis von SiO2-Partikeln erfolgt üblicherweise unter Ver­ wendung sogenannter Sole, in denen [SiOX(OH)Y]n-Partikel mit Lösungsmitteln und ggf. mit einem Stabilisator versetzt sind. Auf der Basis derartiger Sole können Beschichtungslösungen bereitgestellt werden, in die das zu beschichtende Glas eingetaucht werden kann, wobei sich das schichtbildende Sol auf der Glasoberflä­ che niederschlägt.
Aus der EP 0 835 849 A1 und der DE 199 18 811 A1 ist die Verwendung eines derartigen Sols auf Basis eines Alkohol-Wasser-Gemisches zur Herstellung einer porösen Antireflex-Oberflächenbeschichtung auf Basis von SiO2-Partikeln be­ kannt. Die dabei hergestellte Antireflex-Oberflächenbeschichtung zeigt ver­ gleichsweise gute optische Eigenschaften und ist auch sinterstabil, so dass eine solchermaßen aufgebrachte Antireflex-Oberflächenbeschichtung auch bei einer nachfolgenden thermischen Behandlung des beschichteten Glases, beispielswei­ se zur Herstellung thermisch vorgespannten Sicherheitsglases, ihre optischen Ei­ genschaften nicht nennenswert verschlechtert. Allerdings hat sich für diese Be­ schichtung herausgestellt, dass die Abriebfestigkeit den Ansprüchen für einen Dauereinsatz nicht genügt. Beispielsweise zeigt für ein Glas mit einer derartigen porösen Antireflex-Oberflächenbeschichtung die Prüfung der Abriebfestigkeit nach DIN EN 1096-2 mittels Crockmeter-Test, dass bereits nach 10 Zyklen deutliche und nach 100 Zyklen sehr starke Schichtschädigungen auftreten.
Alternativ können, wie beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten DE 100 51 724 A1 beschrieben, zur Herstellung einer porösen Antireflex-Oberflächenbe­ schichtung auf einem Glas auch Sole auf Basis wässriger Systeme zum Einsatz kommen, die weniger als 1% organische Komponenten enthalten. Die durch die Verwendung derartiger tensidhaltiger, im Wesentlichen rein wässriger Sole her­ stellbaren Oberflächenschichten erhöhen die solare Transmission eines damit beschichteten eisenarmen Kalk-Natron-Glases auf bis zu 95,3%, wobei die Anti­ reflex-Oberflächenbeschichtung einen Brechungsindex von 1,29 aufweist. Wie sich herausstellte, ist eine solchermaßen hergestellten Antireflex-Oberflächen­ beschichtung mechanisch sehr stabil und abriebfest, wobei die Abriebfestig­ keitsprüfung mittels Crockmeter-Test nach DIN EN 1096-2 auch nach 100 Zyklen nur geringe Schichtveränderungen zeigte. Nachteilig bei den solchermaßen her­ gestellten Antireflex-Oberflächenbeschichtungen ist jedoch, dass herstellungsbe­ dingt Schichtinhomoginitäten auftreten können. Insbesondere im optischen Er­ scheinungsbild stellt sich eine Querstreifigkeit ein, die auf periodische Schichtdic­ kenunterschiede im Bereich einiger Nanometer zurückzuführen ist. Derartige Streifigkeiten können störend sein. Die durch die Verwendung eines derartigen wässrigen Sols herstellbaren Antireflex-Oberflächenschichten ergeben darüber hinaus bei der Beschichtung prismierter Gläser nur unzureichende optische Re­ sultate, wobei der erreichbare Transmissionsgrad lediglich bei etwa 93,6% liegt.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 100 52 075 A1 ist entnehmbar, dass in porö­ sen Beschichtungen auf SiO2-Basis poröse Partikel mit unterschiedlichen Parti­ kelgrößen zum Einsatz kommen können. Dabei bleibt aber unbestimmt, welche Partikelgrößen für welche Eigenschaft der Schicht relevant sein könnten.
Somit erfüllt keine der genannten Antireflex-Oberflächenbeschichtungen die er­ wähnten Anforderungen an eine dauerhaft und für Abdeckgläser für Sonnenkol­ lektoren oder sonstige optisch sensitive Elemente einsetzbare Beschichtung voll­ ständig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Glas, versehen mit einer po­ rösen Antireflex-Oberflächenbeschichtung auf Basis von SiO2-Partikeln, anzuge­ ben, das einerseits im Hinblick auf einen hohen Transmissionsgrad von Licht im gesamten solaren Spektrum besonders gute optische Eigenschaften und ande­ rerseits eine besonders hohe mechanische Festigkeit, insbesondere eine beson­ ders hohe mechanische Abriebfestigkeit, aufweist. Weiterhin sollen ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Glases sowie eine besonders günstige Verwen­ dung des Glases angegeben werden.
Bezüglich des Glases wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem die An­ tireflex-Oberflächenbeschichtung auf Basis von SiO2-Partikeln zumindest zwei Partikelfraktionen umfasst, die sich in ihrer jeweils vorherrschenden Partikelgröße voneinander unterscheiden, wobei die Oberflächenbeschichtung eine erste Parti­ kelfraktion mit einer vorherrschenden Partikelgröße von 3 bis 13 nm und eine zweite Partikelfraktion mit einer vorherrschenden Partikelgröße von 20 bis 50 nm aufweist.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass die Antireflex-Ober­ flächenbeschichtung angesichts der verschiedenartigen Anforderungen, nämlich einerseits der guten optischen Eigenschaften und andererseits der hohen Ab­ riebfestigkeit, in ihrem strukturellen Aufbau besonders flexibel ausgebildet sein sollte. Dabei sollten strukturelle Komponenten oder Unterkomponenten der Ober­ flächenbeschichtung vorgesehen sein, von denen jede spezifisch auf die Erfüllung jeweils einer der genannten Anforderungen hin optimierbar ist. Wie sich überra­ schend herausstellte, ist ein geeigneter Parameter zur Differenzierung zwischen diesen unterschiedlichen, jeweils auf eine andere Anforderung hin optimierbaren Komponenten die Teilchengröße der SiO2-Partikel.
Insbesondere weisen vergleichsweise kleine SiO2-Partikel eine besonders hohe Oberflächenreaktivität auf. Die SiO2-Partikel mit vergleichsweise geringer Teil­ chengröße neigen daher zur Aggregation oder Agglomeration, die insbesondere eine gleichmäßige Schichtdickenausbildung gerade auch im Hinblick auf eine mögliche Streifenbildung ermöglicht. Bevor diese Agglomeration stattfindet, kön­ nen den vergleichsweise kleinen Partikeln vergleichsweise große Partikel zur Re­ aktion angeboten werden. Dadurch wird die Oberfläche der vergleichsweise gro­ ßen SiO2-Partikel derart modifiziert, dass auch diese zur Ausbildung von Schich­ ten mit besonders homogener Schichtdicke neigen. Derartige vergleichsweise größer dimensionierte SiO2-Partikel, die insbesondere in der Form gleichartiger, runder Kügelchen oder "Monosphers" vorliegen können, tragen in besonderem Maße zur Gesamtstabilität des Systems bei, insbesondere zur Gerüststabilität und zum Anhaften der Oberflächenschicht am darunter liegenden Glas. Gerade durch die Kombination dieser vergleichsweise groß gehaltenen SiO2-Partikel mit den vergleichsweise klein gehaltenen SiO2-Partikeln ist eine Verschlechterung der op­ tischen Eigenschaften durch die Verwendung der vergleichsweise groß gehalte­ nen SiO2-Partikel praktisch vermieden.
Die in der Art eines binären Systems vorgesehenen zumindest zwei Partikelfrak­ tionen mit unterschiedlicher vorherrschender Partikelgröße manifestieren sich bei­ spielsweise in einer Teilchengrößenverteilung in den die Antireflex-Oberflächen­ beschichtung bildenden SiO2-Partikeln, die an zumindest zwei vorherrschenden Partikelgrößen besonders signifikante Beiträge aufweist. Die signifikanten Beiträ­ ge, von denen jeder jeweils eine der Partikelfraktionen identifiziert, können dabei durch entsprechend hohe Werte bei der Bestimmung eines Integrals die Teil­ chengrößenverteilung in einem zugeordneten Partikelgrößenintervall oder auch durch relative Maxima in der Teilchengrößenverteilung charakterisiert sein. Die vorherrschende Partikelgröße kann dabei als Schwerpunkt oder Maximalpunkt im jeweiligen Beitrag in der Teilchengrößenverteilung aufgefasst werden, wobei die Partikel jeder Fraktion herstellungsbedingt in ihrer Partikelgröße eine gewisse Verteilung oder Bandbreite um die jeweils vorherrschende Partikelgröße herum einnehmen können.
Wie sich überraschend herausstellte, sind besonders hochwertige optische Eigen­ schaften und insbesondere eine sehr homogene Schichtdicke mit nahezu keiner Streifigkeit erreichbar, indem die Fraktion der vergleichsweise kleinen SiO2- Partikel eine mittlere Teilchengröße von einigen nm aufweist. Daher weist die Oberflächenbeschichtung eine erste Partikelfraktion mit einer vorherrschenden Partikelgröße von 3 nm bis 13 nm, insbesondere von 5 nm bis 10 nm, vorzugs­ weise von etwa 7 nm, auf.
Als zweite Fraktion sind SiO2-Partikel einer mittleren Teilchengröße von 20 nm bis 50 nm vorgesehen. Dabei weist die Oberflächenbeschichtung in vorteilhafter Aus­ gestaltung eine zweite Partikelfraktion mit einer vorherrschenden Partikelgröße von 25 nm bis 35 nm, vorzugsweise etwa 30 nm, auf.
Entsprechend der funktionalen Zuordnung der Partikelfraktionen sind zweckmäßi­ gerweise vergleichsweise viele klein dimensionierte SiO2-Partikel mit vergleichs­ weise wenigen größer dimensionierten SiO2-Partikeln kombiniert. In besonders günstiger Ausgestaltung weist die Oberflächenbeschichtung dabei ein Verhältnis der Anzahl der Partikel mit einer Teilchengröße des ersten Maximums zur Anzahl der Partikel mit einer Teilchengröße des zweiten Maximums von 600 : 1 bis 12 : 1, vorzugsweise 120 : 1 bis 30 : 1, auf.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist das beschichtete Glas als sogenanntes vorge­ spanntes Sicherheitsglas ausgeführt. Ein Sicherheitsglas zeichnet sich dabei zu­ sätzlich zu einer erhöhten Bruchfestigkeit dadurch aus, dass es im Falle eines Glasbruchs nicht in vergleichsweise große, scharfkantige Scherben, sondern vielmehr in eine große Vielzahl vergleichsweise kleiner, stumpfkantiger Bruch­ stücke zerfällt. Die Ausführung des Glases als derartiges Sicherheitsglas ist dabei durch eine sogenannte thermische Vorspannung erreichbar, wobei das Glas zu­ nächst auf Temperaturen von mindestens 600°C erhitzt und anschließend, bei­ spielsweise durch Anblasen mit Luft, thermisch abgeschreckt wird. Der eigentliche Vorspannprozess kann dabei mit herkömmlichen Vorspannverfahren durchgeführt werden. Dabei kann insbesondere die sogenannte vertikale Vorspanntechnik, die sogenannte horizontale Vorspanntechnik im Durchlaufverfahren oder die soge­ nannte horizontale Vorspanntechnik im Oszillationsverfahren zum Einsatz kom­ men. Zur Beheizung kann das Glas dabei in einem Ofenbereich einer Strahlungs­ beheizung und/oder einer Konvektionsbeheizung ausgesetzt werden, wobei im Ofenbereich üblicherweise Temperaturen von etwa 700°C eingestellt werden. Zur Vorspannung verbleibt das Glas dabei im Ofenbereich üblicherweise solange, bis der Erweichungspunkt erreicht wird. Beispielsweise wird Glas einer Glasdicke von etwa 4 mm üblicherweise für etwa 160 Sekunden auf mindestens 600°C erhitzt. Nach diesem thermischen Behandlungsschritt wird das Glas in einem angrenzen­ den Segment einer Vorspannanlage von beiden Seiten gleichmäßig mit Luft über regelmäßig angeordnete Luftdüsen abgeblasen. Dabei wird das Glas auf Tempe­ raturen bis etwa 40°C abgekühlt. Das erhitzte Glas kann dabei vor dem thermi­ schen Abschrecken auch einem Formgebungsprozess unterzogen werden. Bei­ spielsweise kann das erhitzte Glas vor dem Abschrecken gebogen werden, so dass gebogene Gläser, wie beispielsweise für Anwendungen als Kfz- Windschutzscheiben, erhältlich sind.
Die auf das Verfahren gerichtete Aufgabe zur Herstellung des Glases wird gelöst, indem eine Beschichtungslösung, umfassend ein Hybridsol mit [SiOx(OH)y]n- Partikeln, wobei 0 < y < 4 und 0 < x < 2 ist, und wobei die Partikel eine erste Parti­ kelfraktion mit einer ersten vorherrschenden Partikelgröße von 3 bis 13 nm und eine zweite Partikelfraktion mit einer zweiten vorherrschenden Partikelgröße von 20 bis 50 nm umfassen, weiterhin 5 bis 40 Gew.-% Lösungsmittel und 10 bis 80 Gew.-% Stabilisator auf einem Glas abgeschieden wird, und das beschichtete Glas einem Trocknungsschritt in Luftatmosphäre bei einer Temperatur von 20 bis 25°C und bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 55 bis 65% unterzogen wird. Bei dem Glas kann es sich um übliches Glas, beispielsweise auch um ein Borosilikat- Glas, vorzugsweise aber um ein Kalk-Natron-Glas, handeln.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens wird das beschichtete Glas einem Trocknungsschritt in Luftatmosphäre bei einer Temperatur von etwa 22°C und bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60% unterzogen.
Das zur Herstellung der Antireflex-Oberflächenbeschichtung verwendete Hybridsol umfasst somit ein Gemisch großer und kleiner SiO2-Partikel, aus denen sich bei der Abscheidung auf dem eigentlichen Glas die beiden aufgabenspezifisch zuge­ schnittenen Beschichtungsanteile ergeben.
Das Hybridsol wird dabei vorteilhafterweise hergestellt durch hydrolytische Poly­ kondensation von Tetraalkoxysilanen in einem wässrigen, ein Lösungsmittel ent­ haltenden Medium, ggf. mit Ammoniak als Katalysator, nachfolgender Zugabe eines wässrigen SiO2-Sols mit einer Teilchengröße gleich der zweiten vorherr­ schenden Partikelgröße, das durch Zugabe eines Tetraalkoxysilans in ein wässrig­ alkoholisch-ammoniakalisches Hydrolysegemisch und ggf. anschließender Ab­ trennung von Ammoniak und Alkohol aus der erhaltenen Dispersion durch Was­ serdampfdestillation erhalten wird, und abschließender Zugabe eines Stabilisa­ tors. Das Hybridsol ist somit im Wesentlichen durch eine geeignete Kombination eines wässrigen Sols mit einem wässrig-alkoholischen Sol bereitstellbar, wobei jedoch eine einfache Mischung dieser Sol-Komponenten zur Erzielung des Kom­ binationseffekts nicht ausreichend ist. Insbesondere ist der vorgesehene Effekt der gegenseitigen Beeinflussung der Partikelfraktionen in besonderem Maße ab­ hängig davon, dass ein geeigneter Zeitpunkt für das Zusammenbringen der ver­ gleichsweise großen SiO2-Partikel mit den vergleichsweise kleinen, reaktiven SiO2-Partikeln gewählt wird.
Zur Einstellung besonders bedarfsangepasster und günstiger Eigenschaften ist die Teilchengröße der ersten Fraktion von Partikeln des Hybridsols vorzugsweise etwa 7 nm gewählt. Vorteilhafterweise beträgt die zweite Teilchengröße vorzugs­ weise 28 nm bis 30 nm. Das Gewichtsverhältnis der kleinen Partikelfraktion zur großen Partikelfraktion beträgt im Hybridsol vorteilhafterweise 10 : 1 bis 1 : 5, insbe­ sondere 3 : 1 bis 1 : 3, zweckmäßigerweise 2 : 1 bis 1 : 2, bevorzugt 1 : 1. Die Konzen­ tration der SiO2-Partikel im Hybridsol liegt zweckmäßigerweise zwischen 0,3 und 4 Gew.-%, bevorzugt zwischen 1 und 2 Gew.-%.
Als Lösungsmittel können bei der Bereitstellung des Hybridsols niedere aliphati­ sche Alkohole, wie beispielsweise Ethanol oder i-Propanol, aber auch Ketone, vorzugsweise niedere Dialkylketone, wie Aceton oder Methylisobutylketon, Ether, vorzugsweise niedere Dialkylether, wie Diethylether oder Dibutylether, Tetrahy­ drofuran, Amide, Ester, insbesondere Essigsäureethylester, Dimethylformamid, Amine, insbesondere Triethylamin und deren Gemische zum Einsatz kommen.
In bevorzugten Ausführungsformen werden Alkohole als Lösungsmittel eingesetzt, insbesondere Ethanol, Methanol, i-Propanol, n-Propanol. Die Menge des einge­ setzten Lösungsmittels richtet sich nach Menge und Löslichkeit der als Aus­ gangsmaterial eingesetzten Silicium-Verbindungen. Die Konzentration im Hybrid­ sol liegt zwischen 5 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 30 Gew.-%. Als Stabilisato­ ren können im Hybridsol Glycolether oder Ether anderer Alkohole mit zwei oder mehr Hydroxygruppen in einer Konzentration von 10 bis 80, bevorzugt 40 bis 70 Gew.-%, zum Einsatz kommen. Vorzugsweise ist dabei 1,2-Propylenglycol­ monomethylether eingesetzt.
Wie sich nach umfangreichen Versuchen überraschend herausstellte, ist nämlich bei Verwendung des genannten Hybridsols als Basismaterial für die Beschichtung des Glases und bei Einhaltung der genannten Parameter während des Trocknungsschritts auf dem Glas eine Antireflex-Oberflächenbeschichtung er­ zeugbar, die einerseits die erwünschten zumindest zwei Partikelfraktionen auf­ weist. Andererseits zeigt die so hergestellte Beschichtung zusätzlich zu den guten optischen und den guten mechanischen Eigenschaften auch eine besondere strukturelle Beständigkeit und eine besonders hohe Anbindung an das Glassub­ strat auch ohne weitere Nachbehandlung, wie sie beispielsweise für eine an die eigentliche Beschichtung anschließende thermische Vorspannung des Glases erforderlich sein kann.
Die Verwendung des genannten Hybridsols als Ausgangsmaterial für die Herstel­ lung der Antireflex-Oberflächenbeschichtung gewährleistet dabei, dass die Ober­ flächenbeschichtung die aufgabenspezifisch und bedarfsgerecht ausgestaltete Partikelgrößenverteilung mit vorzugsweise zumindest zwei Maxima aufweist. Wie sich nach umfangreichen Suchen überraschend herausgestellt hat, führt aber ge­ rade der nachfolgende Trocknungsschritt unter Einhaltung der genannten Para­ meter dazu, dass die Oberflächenbeschichtung eine besonders hohe mechani­ sche Stabilität und eine besonders belastbare Anbindung an das Glas-Substrat aufweist, auch ohne dass hierzu thermische Nachbehandlungsmaßnahmen erfor­ derlich wären. Im Gegensatz zur bisherigen Auffassung, dass bei der Anbringung einer Antireflex-Beschichtung auf Basis von SiO2-Partikeln auf einem Glas- Substrat zur Vernetzung des Kieselsäurenetzwerks und zur besseren Anbindung an das Substrat eine thermische Behandlung oder Temperaturbeaufschlagung zum Zweck der thermischen Verfestigung unbedingt erforderlich ist, ist diese so­ mit nunmehr auch ohne einen weiteren thermischen Behandlungsschritt erreich­ bar.
Dies kann insbesondere bei der Ausführung eines derartigen beschichteten Gla­ ses als Sicherheitsglas durch thermisches Vorspannen genutzt werden. Insbe­ sondere da nämlich zur ausreichenden Verfestigung der Oberflächenbeschichtung nunmehr kein nachfolgender thermischer Behandlungsschritt mehr erforderlich ist, kann die thermische Vorspannung des Glases zur Herstellung des Sicherheitsgla­ ses vorteilhafterweise bereits vor der Beschichtung mit der Antireflex-Oberflächen­ beschichtung vorgenommen werden. Dadurch ist insbesondere auch die Verwen­ dung sogenannter horizontaler Vorspannverfahren nach dem Durchlaufprinzip ohne Weiteres möglich. Die bei einer derartigen Behandlung eines bereits be­ schichteten Glases üblicherweise auftretenden Rollenabdrücke in der Beschich­ tung sind somit bei einer Nachschaltung des Beschichtungsprozesses nach den thermischen Vorspannprozess sicher vermieden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die zumindest zwei vorherrschenden Teilchengrößen in der Antireflex-Oberflä­ chenbeschichtung in der Art eines binären Systems oder einer bimodalen Parti­ kelgrößenverteilung eine besondere Flexibilität bei der gezielten Optimierung auf die divergierende Vorgaben hin erreichbar ist. Durch geeignete Wahl der vorherr­ schenden Teilchengrößen kann die Antireflex-Oberflächenbeschichtung insbe­ sondere derart eingestellt werden, dass sowohl besonders hochwertige optische als auch besonders günstige mechanische Eigenschaften, insbesondere im Hin­ blick auf hohe Abriebfestigkeit, vorliegen. Das beschichtete Glas wird vorteilhaf­ terweise für die Abdeckung von solaren Energiesystemen, insbesondere Sonnen­ kollektoren, für Kraftfahrzeugscheiben oder für Fenster- oder Bauverglasungen verwendet. Insbesondere ist dabei eine Abriebfestigkeit nach DIN EN 1096-2 er­ reichbar, bei der mit einem Prüfgewicht von 400 g auch nach 100 Zyklen keinerlei Beschädigungen der Beschichtung festgestellt werden können. Die Antireflex- Oberflächenbeschichtung weist zudem ein besonders homogenes Erscheinungs­ bild auf, ohne dass sich eine erkennbare Streifenstruktur bildet. Die Antireflex- Oberflächenbeschichtung ist zudem unter Beibehaltung ihrer besonders guten optischen Eigenschaften auch für prismiertes Glas anwendbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläu­ tert. Darin zeigen:
Fig. 1 schematisch ein Glas mit einer Antireflex-Oberflächenbeschichtung,
Fig. 2 in Draufsicht die beschichtete Oberfläche des Glases nach Fig. 1, und
Fig. 3 in einem Diagramm die Teilchengrößenverteilung der Oberflächenbe­ schichtung des Glases nach Fig. 1.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Das Glas 1 gemäß Fig. 1 ist zum Einsatz als Abdeckglas für einen Sonnenkollek­ tor vorgesehen. Um dabei einen besonders hohen Wirkungsgrad des Sonnenkol­ lektors zu ermöglichen, ist das Glas 1 für eine breitbandig besonders hohe Licht­ transmission ausgelegt, wobei eine vergleichsweise hohe Transmission für im Wesentlichen sämtliche Wellenlängen des solaren Spektrums angestrebt ist. Um dies zu ermöglichen, weist das Glas 1 - zweckmäßigerweise beidseitig - eine po­ röse Antireflex-Oberflächenbeschichtung 2 auf Basis von SiO2-Partikeln auf, die auf ein Glassubstrat 4 aufgebracht ist. Der hohe Transmissionsgrad ist dabei da­ durch erreicht, dass der Brechungsindex der Antireflex-Oberflächenbeschichtung 2 möglichst nahe bei der Wurzel des Brechungsindex von Glas, also möglichst nahe bei n = 1,22 gewählt ist. Des Weiteren ist die Antireflex-Oberflächen­ beschichtung 2 derart ausgebildet, dass sie für einen Alltagseinsatz besonders gut geeignet ist und dazu eine besonders hohe Abriebfestigkeit aufweist.
Diese beiden Kriterien und zudem noch ein optisch homogenes Erscheinungsbild der Antireflex-Oberflächenbeschichtung 2 sind im Ausführungsbeispiel durch eine spezifische Ausgestaltung der Antireflex-Oberflächenbeschichtung 2 hinsichtlich der diese bildenden SiO2-Partikel gewährleistet. Die Antireflex-Oberflächen­ beschichtung 2 umfasst nämlich in der Art zweier Subsysteme eine Kombination aus einer ersten Fraktion von SiO2-Partikeln mit einer zweiten Fraktion von SiO2- Partikeln, wobei sich beide Fraktionen hinsichtlich ihrer mittleren oder vorherr­ schenden Teilchengröße voneinander unterscheiden. Die erste Fraktion umfasst dabei SiO2-Partikel mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 7 nm, wohingegen die zweite Fraktion SiO2-Partikel mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 29 nm aufweist. Diese Fraktionen sind in der Aufsicht in Fig. 2 zu erkennen. Wie in Fig. 2, nämlich einer REM-Aufnahme des Glases 1, erkennbar ist, besitzt die Anti­ reflex-Oberflächenbeschichtung 2 im Wesentlichen folgende Strukturen:
In der Art einer ersten Fraktion liegt ein supramolekulares Netzwerk 6 aus kleinen SiO2-Partikeln mit einer mittleren Teilchengröße von 5 nm bis 9 nm vor. Einge­ bettet in dieses supramolekulare Netzwerk 6 sind in der Art einer zweiten Fraktion kugelförmige SiO2-Partikel 8 mit einer mittleren Teilchengröße von 20 nm bis 50 nm. Aus einer Kombination dieser beiden Fraktionen resultiert eine hohe Abrieb­ festigkeit bei gleichzeitig besonders ästhetischem Erscheinungsbild in der Schicht.
Dementsprechend weist die Antireflex-Oberflächenbeschichtung 2 eine Teilchen­ größenverteilung auf, wie sie schematisch im Diagramm in Fig. 3 dargestellt ist. Die Teilchengrößenverteilung weist ein erstes Maximum 10 bei einer auf der Ab­ szissenachse angegebenen Teilchengröße G1 von etwa 7 nm und ein zweites Maximum 12 bei einer Teilchengröße G2 von etwa 29 nm auf. Hierin kommt die gezielte Kombination der beiden Fraktionen an SiO2-Partikeln besonders zur Gel­ tung. Alternativ könnte das Vorhandensein der beiden Partikelfraktionen auch an­ hand der Flächenintegrale und der Teilchengrößenverteilung in den in Fig. 2 an­ gedeuteten Intervallgrenzen festgestellt werden. Aus dem Höhenverhältnis der Maxima 10, 12 zueinander ist zudem erkennbar, dass das Verhältnis der auf der Ordinatenachse angegebenen Anzahl A1 der SiO2-Partikel mit der Teilchengröße von etwa (7 ± 2) nm - also beim ersten Maximum 10 - zu der Anzahl A2 der SiO2- Partikel mit der Teilchengröße von etwa (28 ± 8) nm - also beim zweiten Maximum 12 - etwa 60 ist.
Zur Herstellung des Glases 1 wird das Glassubstrat 4 zunächst mit einem spezi­ fisch auf die Bereitstellung der zumindest zweikomponentigen Oberflächenbe­ schichtung 2 ausgerichteten Hybridsol beschichtet. Das Hybridsol wird seinerseits nach der folgenden Vorgehensweise hergestellt.
In einer ersten Stufe wird zunächst ein Hydrolysegemisch, welches kleine SiO2- Partikel mit Durchmessern von 5 nm bis 13 nm enthält, durch hydrolytische Poly­ kondensation von Tetraalkoxysilanen gemäß DE 196 42 419 A1 hergestellt. Hier­ zu wird eine homogene Mischung aus Wasser und einem Lösungsmittel zuberei­ tet. Diesem Gemisch kann gegebenenfalls auch Ammoniak zugegeben werden, weil dieser als Katalysator für die hydrolytische Polykondensation wirkt und somit die Reaktionszeiten verkürzt.
Die im Hydrolysegemisch enthaltenen Lösungsmittel können sein niedere aliphati­ sche Alkohole, zum Beispiel Ethanol oder i-Propanol, aber auch Ketone, vorzugs­ weise niedere Dialkylketone, wie Aceton oder Methylisobutylketon, Ether, vor­ zugsweise niedere Dialkylether, wie Diethylether oder Dibutylether, Tetrahydrofu­ ran, Amide, Ester, insbesondere Essigsäureethylester, Dimethylformamid, Amine, insbesondere Triethylamin und deren Gemische. In bevorzugten Ausführungsfor­ men des Sols werden Alkohole als Lösungsmittel eingesetzt, bevorzugt Ethanol, Methanol, i-Propanol oder n-Propanol.
Das Hydrolysegemisch enthält gegebenenfalls basische Kondensationskatalysato­ ren, wie zum Beispiel Ammoniak, oder basisch reagierende Polymere, wie zum Beispiel Polyethylenimine.
Zu dem wässrigen, Lösungsmittel enthaltenden Hydrolysegemisch, das gegebe­ nenfalls Ammoniak enthält, wird in einer Portion ein Tetraalkoxysilan gegeben und unter intensiver Durchmischung die Hydrolyse eingeleitet. Im Hydrolysegemisch beträgt das Molverhältnis von Tetraalkoxysilan zu Wasser 1 : 25 bis 1 : 2,5 Mol, be­ vorzugt 1 : 3 bis 1 : 10 Mol. Die Hydrolyse erfolgt bei Temperaturen von 5 bis 90°C, bevorzugt 10 bis 30°C. Hierbei bilden sich die kleinen SiO2-Partikel mit Durch­ messern von 5 nm bis 13 nm. In der zweiten Stufe der Herstellung des erfin­ dungsgemäßen Hybridsols wird ein wässriges Sol aus hoch monodispersen SiO2- Partikeln zu dem oben beschriebenen Hydrolysegemisch zugegeben.
Die Zeit bis zum Zusatz des wässrigen SiO2-Sols aus hoch monodispersen Parti­ keln zum Hydrolysegemisch ist abhängig von der Verwendung von Kondensati­ onskatalysatoren für die hydrolytische Kondensation der Siliciumverbindungen. Die Reaktionszeit beträgt 5 Minuten bis 24 Stunden, vorzugsweise 90 bis 180 Mi­ nuten.
Das wässrige SiO2-Sol wird in einer Portion dem Hydrolysegemisch zugesetzt. Die Herstellung des wässrigen Sols erfolgt nach dem in US 4 775 520 beschriebenen Verfahren. Hierzu wird das Tetraalkoxysilan in ein wässrig-alkoholisch-ammonia­ kalisches Hydrolysegemisch gebracht und intensiv durchmischt. Als geeignete Tetraalkoxysilane können alle problemlos hydrolysierbaren Kieselsäureorthoester aliphatischer Alkohole eingesetzt werden. In erster Linie kommen hierbei die Ester aliphatischer Alkohole mit 1-5 C-Atomen in Betracht, wie etwa von Methanol, Et­ hanol, n- oder i-Propanol sowie der isomeren Butanole und Pentanole. Diese kön­ nen einzeln, aber auch im Gemisch eingesetzt werden. Bevorzugt sind die Kiesel­ säureorthoester die C1-C3-Alkohole, insbesondere Tetraethoxysilan.
Das Gemisch sollte neben aliphatischen Alkoholen einen Gehalt von 0,05 mol/l bis 8 mol/l Ammoniak und von 1 mol/l bis 25 mol/l Wasser enthalten. Als Alkoholkomponente sind geeignet aliphatische C1-C5-Alkohole, bevorzugt C1-C3- Alkohole wie Methanol, Ethanol und n- oder i-Propanol. Diese können einzeln, aber auch im Gemisch miteinander vorliegen.
Die Zugabe des Tetraalkoxysilans zum Hydrolysegemisch erfolgt vorzugsweise in einer Portion, wobei der Reaktand in reiner Form oder auch in Lösung in einem der genannten Alkohole vorliegen kann. Zur Erzeugung der SiO2-Teilchen kann eine Konzentration von Tetraalkoxysilan im Hydrolysegemisch zwischen 0,01 bis 1 mol/l gewählt werden. Nach dem Zusammenbringen der Reaktanden setzt die Reaktion sofort oder nach wenigen Minuten ein, was sich durch eine alsbaldige Opaleszenz des Reaktionsgemisches durch die entstehenden Teilchen zeigt. Nach im allgemeinen nicht mehr als 15-30 Minuten, in ungünstigen Spezialfällen auch länger, ist die Reaktion abgelaufen. Je nach Wahl der Reaktanden sowie ihrer Konzentration im Reaktionsgemisch lassen sich Teilchen mit mittlerem Durchmesser zwischen 20 nm und 50 nm erhalten.
Bevorzugt wird mit Reaktionsgemischen gearbeitet, die 10 mol/l bis 25 mol/l Was­ ser, 0,1 mol/l bis 4,5 mol/l Ammoniak, 5 mol/l bis 25 mol/l Alkohol und 0,1 bis 0,5 mol/l Tetraalkoxysilan enthalten.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Reaktion zur Erzeugung der Partikel bei höherer Temperatur durchzuführen. Günstig sind hierbei Temperaturen zwischen 35°C und 80°C, vorzugsweise zwischen 40°C und 70°C. Es zeigte sich, dass bei erhöhter Temperatur die Teilchengrößenstreuung abnimmt, allerdings auch die mittlere Teilchengröße. Bei niedrigeren Temperaturen, d. h. um Raumtempe­ ratur, erhält man somit bei sonst gleichen Bedingungen größere Teilchen mit grö­ ßerer Größenstreuung.
Unter intensiver Durchmischung, beispielsweise durch Rühren, wird das wässrige SiO2-Sol aus noch monodispersen Partikeln dem Hydrolysegemisch zugesetzt. Bei Temperaturen von 10°C bis 40°C, vorzugsweise 17°C bis 27°C, wird diese Durchmischung über einen Zeitraum von 1 Minute bis 24 Stunden, bevorzugt 10 Minuten bis 2 Stunden, fortgeführt.
In einer dritten Stufe des Verfahrens wird dem Gemisch aus Lösungsmittel ent­ haltendem und wässrigen Sol ein Stabilisator zugesetzt. Als Stabilisatoren werden Glycolether oder Ether anderer Alkohole mit zwei oder mehr Hydroxy-Gruppen eingesetzt. Bevorzugt wird 1,2-Propylenglycol-1-monomethylether verwendet. Die Zugabe des Stabilisators erfolgt in weniger als 1 Minute. Anschließend wird das stabilisierte Solgemisch über einen Zeitraum von 1 Minute bis 24 Stunden, bevor­ zugt 5 Minuten bis 1 Stunde, intensiv vermischt. Nach einer Filtration durch ein übliches Filter, vorzugsweise mit 1 bis 5 µm Porenweite, erhält man das ge­ wünschte Sol, das als Hybridsol bezeichnet wird.
Insbesondere kann die Herstellung des Hybridsols nach folgenden Beispielen er­ folgen:
Beispiel 1
29,4 g einer wässrigen, 0,08 n Ammoniumhydroxidlösung werden mit 380 g Etha­ nol vollständig vermischt und dazu unter weiterem Rühren 50,7 g Tetramethoxy­ silan gegeben. Nach einer Rührzeit von 150 Minuten werden 400 g 5%iges wäss­ riges SiO2-Sol, welches 25 nm SiO2-Partikel enthält, zugegeben und 60 Minuten weitergerührt, bis noch 970 g 1,2-Propylenglycol-monomethylether dem Ansatz hinzugefügt werden. Das so hergestellte Hybridsol wird abschließend durch einen Glasfaser-Vorfilter filtriert.
Beispiel 2
25,4 g Polyethylenglykol mit einer mittleren Molekularmasse von 200 g/mol wer­ den in einer Mischung aus 29,4 g 0,08 n wässrigem Ammoniumhydroxid und 357 g Ethanol gelöst. Zu dieser Lösung wird unter Rühren 50,8 g Tetramethoxysilan gegeben. Nach einer Rührzeit von 125 Minuten werden 400 g 5%iges wässriges SiO2-Sol, welches 25 nm SiO2-Partikel enthält, zugegeben und 30 Minuten weiter­ gerührt, bis noch 1300 g 1,2-Propylenglycol-monomethylether dem Ansatz hinzu­ gefügt werden. Das so hergestellte Hybridsol wird abschließend durch einen Glasfaser-Vorfilter filtriert.
Das solchermaßen erhaltene Hybridsol wird zur Herstellung des Glases 1 auf das Glassubstrat 4 aufgebracht. Dazu kann das Hybridsol in einer Beschichtungslö­ sung vorgehalten sein, in die das Glassubstrat 4 eingetaucht wird. Anstelle einer derartigen, auch als Dipcoating bezeichneten Tauchbeschichtung kann aber auch ein Sprühverfahren oder ein Rotationsbeschichtungsverfahren, auch als Spincoa­ ting bezeichnet, verwendet werden.
Beispielsweise kann als Glassubstrat 4 eine zuvor mit entmineralisiertem Wasser gereinigte und anschließend getrocknete Glasscheibe mit den Abmessungen von etwa 1 Meter mal 1 Meter und einer Dicke von 4 mm in die Beschichtungslösung eingetaucht werden. Diese wird mit einer konstanten Ziehgeschwindigkeit von 5,5 mm/s aus der Beschichtungslösung herausgezogen. Das solchermaßen beschich­ tete Glassubstrat 4 wird anschließend einem Trocknungsschritt in Luftatmosphäre unterzogen. Dazu wird das beschichtete Glassubstrat 4 bei einer Temperatur von etwa 22°C und bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von etwa 60% getrocknet. Die­ se Trocknung kann entweder durch einfaches Stehenlassen und Ablüften oder auch durch Abblasen mit Luft vorgenommen werden. Wie sich herausgestellt hat, entsteht bereits bei diesem Trocknungsschritt eine abriebfeste Oberflächenbe­ schichtung 2 mit sehr guten optischen Eigenschaften und besonderer mechani­ scher Stabilität, die in Aufsicht in etwa das in Fig. 2 gezeigte Muster, also insbe­ sondere eine Kombination zweier Partikelfraktionen mit deutlich voneinander un­ terscheidbarer mittlerer Teilchengröße, aufweist. Insbesondere ist keine weitere thermische Behandlung des solchermaßen erhaltenen beschichteten Glases 1 erforderlich, etwa um eine ausreichende mechanische Festigkeit oder Abriebbe­ ständigkeit zu erhalten.
Das Glas 1 ist als vorgespanntes Sicherheitsglas ausgeführt. Wegen der beson­ ders günstigen Eigenschaften der Oberflächenbeschichtung 2, die nämlich gerade keine nachfolgende weitere thermische Behandlung nach der eigentlichen Be­ schichtung erfordert, wird die thermische Vorspannung bereits am unbeschichte­ ten Glassubstrat 4 vorgenommen. Die Vorspannung könnte jedoch auch nach der Beschichtung erfolgen.
Zur Vorspannung wird ein herkömmliches Vorspannverfahren eingesetzt, wobei vertikale Vorspanntechnik, horizontale Vorspanntechnik im Durchlaufverfahren oder auch horizontale Vorspanntechnik im Oszillationsverfahren zum Einsatz kommen kann. In jedem Fall wird das Glassubstrat 4 in einem Ofenbereich auf eine Temperatur von 700°C erhitzt, wobei Strahlungsheizung und/oder Konvekti­ onsheizung genutzt werden kann. Das Glassubstrat 4 verbleibt dabei ausreichend lange im Ofenbereich, bis der Erweichungspunkt erreicht wird. Bei einer Glasdicke von 4 mm wird das Glassubstrat 4 beispielsweise für etwa 160 Sekunden auf mindestens 600°C erhitzt. Anschließend wird das erhitzte Glassubstrat 4 abge­ schreckt, wobei das Glassubstrat 4 beispielsweise von beiden Seiten gleichmäßig mit Luft über regelmäßig angeordnete Luftdüsen abgeblasen wird. Dabei wird das Glassubstrat 4 auf Temperaturen bis 40°C abgekühlt. Während dieser thermi­ schen Vorbehandlung zur Erzielung einer Vorspannung kann das Glassubstrat 4 auch einem Formgebungsprozess unterzogen, beispielsweise gebogen, werden. Bei nicht bereits beschichtetem Glas 1 wird nach Abschluss des Vorspannverfah­ rens das Glassubstrat 4 dann in der beschriebenen Weise mit der Oberflächen­ schicht 2 beaufschlagt.
Das solchermaßen hergestellte, thermisch vorgespannte und beschichtete Glas 1 eignet sich in besonderem Maße zum Einsatz als Abdeckung für einen Sonnen­ kollektor oder andere optisch sensitive Elemente.

Claims (10)

1. Glas (1), versehen mit einer porösen Antireflex-Oberflächenbeschich­ tung (2) auf Basis von SiO2-Partikeln, die zumindest zwei Partikelfraktionen unterschiedlicher Partikelgröße umfasst, wobei die Oberflächenbeschich­ tung (2) eine erste Partikelfraktion mit einer vorherrschenden Partikelgröße von 3 bis 13 nm und eine zweite Partikelfraktion mit einer vorherrschenden Partikelgröße von 20 bis 50 nm aufweist.
2. Glas (1) nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenbeschichtung (2) eine er­ ste Partikelfraktion mit einer vorherrschenden Partikelgröße von etwa 7 nm und eine zweite Partikelfraktion mit einer vorherrschenden Partikelgröße von 28 bis 30 nm aufweist.
3. Glas (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Oberflächenbeschichtung (2) ein Verhältnis der Anzahl der Partikel der ersten Partikelfraktion zur Anzahl der Partikel der zweiten Partikelfraktion von 600 : 1 bis 12 : 1, vorzugsweise von 120 : 1 bis 30 : 1, aufweist.
4. Glas (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das als vorgespanntes Sicher­ heitsglas ausgeführt ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines mit einer porösen Antireflex- Oberflächenbeschichtung (2) auf Basis von SiO2-Partikeln versehenen Gla­ ses (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem
  • a) eine Beschichtungslösung, umfassend
    ein Hybridsol mit [SiOx(OH)y]n-Partikeln, wobei 0 < y < 4 und 0 < x < 2 ist, und wobei die Partikel eine erste Partikelfraktion mit einer er­ sten vorherrschenden Partikelgröße von 3 bis 13 nm und eine zweite Partikelfraktion mit einer zweiten vorherrschenden Partikel­ größe von 20 bis 50 nm umfassen,
    5 bis 40 Gew.-% Lösungsmittel und
    10 bis 80 Gew.-% Stabilisator
    auf einem Glas (1) abgeschieden wird,
  • b) das beschichtete Glas (1) einem Trocknungsschritt in Luftatmosphä­ re bei einer Temperatur von 20°C bis 25°C und bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 55% bis 65% unterzogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Trocknungsschritt bei einer Tem­ peratur von etwa 22°C und bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60% durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem das Hybridsol durch hydrolyti­ sche Polykondensation von Tetraalkoxysilanen in einem wässrigen, ein Lö­ sungsmittel enthaltenden Medium, gegebenenfalls mit Ammoniak als Ka­ talysator, nachfolgender Zugabe eines wässrigen SiO2-Sols mit einer Parti­ kelgröße gleich der zweiten vorherrschenden Partikelgröße, das durch Zu­ gabe eines Tetraalkoxysilans in ein wässrig-alkoholisch-ammoniakalisches Hydrolysegemisch und gegebenenfalls anschließender Abtrennung von Ammoniak und Alkohol aus der erhaltenen Dispersion durch Wasser­ dampfdestillation erhalten wird, und abschließender Zugabe eines Stabili­ sators hergestellt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem das Hybridsol [SiOx(OH)y]n-Partikel mit einer ersten vorherrschenden Partikelgröße von etwa 7 nm und mit einer zweiten vorherrschenden Partikelgröße von 28 bis 30 nm enthält.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem das Glas (1) vor sei­ ner Beschichtung thermisch vorgespannt wird.
10. Verwendung eines mit einer porösen Antireflex-Oberflächenbeschichtung (2) versehenen Glases (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Abdeckung ei­ nes Sonnenkollektors oder einer photovoltaischen Zelle.
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