DE102004053708A1

DE102004053708A1 - Process for the production of a product with anti-fog coating, as well as product according to the method

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Publication number: DE102004053708A1
Application number: DE200410053708
Authority: DE
Inventors: Hauke Dr. Esemann; Bernd Schultheis; Inka Dr. Henze; Todd J. Dr. Gudgel
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2004-11-03
Filing date: 2004-11-03
Publication date: 2006-05-04
Also published as: WO2006048277A1

Abstract

Um das Beschlagen eines Substrats zu verhindern, sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats mit einer Beschichtung vor, die das Beschlagen vermindert. Das Verfahren umfaßt die Schritte: DOLLAR A - Herstellen oder Bereitstellen eines vereinzelten Substrats, DOLLAR A - Überstreichen zumindest eines Bereiches der Oberfläche des Substrats mit einer Flamme sowie DOLLAR A - Abscheiden einer siliziumoxidhaltigen Schicht auf zumindest einem Bereich der Oberfläche des Substrats, welche an der Oberfläche OH-Gruppen aufweist mittels Hydrolyse einer Siliziumverbindung in der Flamme, während die Flamme den Bereich des Substrats überstreicht.To prevent fogging of a substrate, the invention provides a method of manufacturing a substrate having a coating that reduces fogging. The method comprises the steps: DOLLAR A - producing or providing a singulated substrate, DOLLAR A - coating at least a portion of the surface of the substrate with a flame and DOLLAR A - depositing a silicon oxide containing layer on at least a portion of the surface of the substrate adjacent to the substrate Surface OH groups has by hydrolysis of a silicon compound in the flame while the flame passes over the area of the substrate.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Antibeschlag-Beschichtungen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ausrüstung eines vorzugsweise transparenten Substrats, insbesondere eines Glassubstrats, mit einer Beschichtung, die das Beschlagen vermindert. Außerdem betrifft die Erfindung ein mit einer solchen Beschichtung ausgerüstetes, vorzugsweise transparentes Substrat, insbesondere Glassubstrat, sowie Verwendungen eines solchen Substrats.The This invention relates generally to anti-fog coatings. In particular, it concerns the invention provides a method of equipping a preferably transparent one Substrate, in particular a glass substrate, with a coating, which reduces fogging. Moreover, the invention relates an equipped with such a coating, preferably transparent Substrate, in particular glass substrate, and uses of such Substrate.

Bringt man in eine Atmosphäre mit einer relativen Luftfeuchtigkeit unter 100 % einen kälteren Körper ein, so kann es, abhängig von Feuchtigkeit und Temperaturdifferenz, zu einer Taupunktüberschreitung kommen: Wasser kondensiert an der kalten Oberfläche. Das gleiche geschieht bei Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit bis zum Taupunkt. Dieser teilweise technisch bewusst genutzte Effekt wirkt sich aber störend aus, wenn eine wesentliche Eigenschaft des kälteren Körpers beispielsweise – was bei Glas zumeist der Fall ist – seine Transparenz ist, oder, wenn ein Beschlagen des Körpers mit Tröpfchen aus anderen Gründen unerwünscht ist. So beschlagen zum Beispiel Brillengläser beim Betreten eines wärmeren Raums. Die auf der Oberfläche gebildeten kleinen Wassertropfen behindern durch ihre gekrümmten Oberflächen die Durchsicht.bring you in an atmosphere with a relative humidity below 100% a colder body, it may, depending humidity and temperature difference, to a dew point come: water condenses on the cold surface. The same happens when increasing the relative humidity to dew point. This partially technical deliberately used effect, however, interferes if essential Property of the colder body for example - what in the case of glass is usually the case - his Transparency is, or if misting out of the body with droplets other reasons undesirable is. For example, spectacle lenses fog when entering a warmer room. The on the surface formed small water droplets hinder by their curved surfaces the Review.

Um diesem störenden Effekt entgegenzuwirken sind nach dem Stand der Technik verschiedene Maßnahmen bekannt.Around this disturbing To counteract effect according to the prior art, various measures known.

Eine Möglichkeit besteht in der Beheizung des transparenten Substrats auf die maximal zu erwartende Umgebungstemperatur oder darüber hinaus. Dies erfordert allerdings die Bereitstellung von (zumeist elektrischer) Energie, so dass mobile Anwendungen hiermit praktisch nicht möglich sind. Zudem stellt auch für stationäre Anwendungen sowohl der Energieverbrauch als auch die eigentliche Beheizungsvorrichtung einen erheblichen Kostenfaktor dar, so dass passive Lösungen zur Verhinderung des Beschlagens allgemein bevorzugt werden. Darüber hinaus schränkt das Erfordernis einer Beheizungsvorrichtung die Designflexibilität erheblich ein, und durch das Aufbringen gegebenenfalls erforderlicher elektrisch leitfähiger Schichten sinkt die Transparenz des Substrats.A possibility consists in the heating of the transparent substrate to the maximum expected ambient temperature or beyond. This requires However, the provision of (mostly electrical) energy, so that mobile applications are practically impossible. It also represents for stationary Applications both the energy consumption and the actual Heating device is a significant cost factor, so that passive solutions are generally preferred for preventing fogging. Furthermore restricts the requirement of a heating device significantly increases design flexibility a, and by applying possibly required electrically conductive Layers decreases the transparency of the substrate.

Auch die Absenkung der relativen Luftfeuchtigkeit durch feuchtigkeitsbindende Substanzen ist als Maßnahme zur Verhinderung des Beschlagens bekannt geworden. Diese Möglichkeit ist allerdings auf kleine Luftvolumen beschränkt, wie beispielsweise den Zwischenraum von Doppelglasscheiben, zu dessen Trockenhaltung teilweise solche Substanzen Verwendung finden.Also the lowering of the relative humidity by moisture-binding Substances is as a measure become known for preventing the fogging. This possibility However, it is limited to small volumes of air, such as the Interspace of double glass panes, partly to keep it dry find such substances use.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, durch konstruktive Maßnahmen eine Belüftung des transparenten Substrats zu erreichen. Hierdurch lässt sich beispielsweise die Luftfeuchtigkeit auf der Innenseite einer Brille reduzieren und somit einem Beschlagen teilweise vorbeugen. Im Fall einer Taupunktüberschreitung auf der Außenseite zeigt diese Maßnahme jedoch keine Wirkung.A another possibility is by constructive measures ventilation of the to achieve transparent substrate. This allows, for example reduce the humidity on the inside of a pair of glasses and thus partially prevent fogging. In case of a dew point crossing on the outside shows this measure but no effect.

Als weitere Möglichkeit ist das Einsprühen oder Einreiben mit hydrophoben oder hydrophilen Substanzen bekannt geworden. Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass aufgrund der fehlenden chemischen Verankerung auf dem transparenten Substrat diese Lösung nur für kurze Zeit wirksam ist (wie z. B. das vielfach praktizierte Einreiben von Schutzbrillen oder Helmvisieren mit Kernseife), so dass dieser Vorgang regelmäßig wiederholt werden muss.When another possibility is the spraying or Rubbing with hydrophobic or hydrophilic substances become known. The disadvantage of this method is that due to the lack of chemical Anchoring on the transparent substrate this solution only for a short time Time is effective (such as the often practiced rubbing goggles or helmet visors with core soap), so this one Process repeated regularly must become.

Auch dauerhafte hydrophobe Beschichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Hierbei erweist es sich allerdings als nachteilig, dass eine hydrophobe Oberfläche die Ausbildung von die Durchsicht behindernden einzelnen Wassertröpfchen zunächst sogar noch fördert. Eine die Durchsicht fördernde Wirkung lässt sich somit nur indirekt durch ein verbessertes Ablaufen der gebildeten Wassertropfen erreichen, wozu die Beschichtung zusätzlich einen möglichst kleinen Abrollwinkel für Wasser ermöglichen muss. Zudem ist dies nur in ausreichend geneigter bzw. senkrechter Position der Substratoberfläche möglich und bringt somit auch Einschränkungen bezüglich der Geometrie nicht ebener Substrate mit sich. Darüber hinaus verhindert eine hydrophobe Beschichtung bei Kaltanwendungen (< 0 °C) nicht die Eisbildung auf dem Substrat, was den Verwendungsbereich weiter einschränkt.Also Permanent hydrophobic coatings are known in the art known. However, it proves to be disadvantageous that a hydrophobic surface the training of obstructing individual water droplets initially even still promotes. A transparency Effect leaves Thus, only indirectly by an improved expiration of the educated Water droplets reach, including the coating in addition as possible small roll-off angle for Allow water got to. In addition, this is only in sufficiently inclined or vertical Position of the substrate surface possible and therefore brings limitations in terms of the geometry of nonplanar substrates with it. Furthermore does not prevent a hydrophobic coating in cold applications (<0 ° C) the formation of ice on the substrate, which continues the area of use limits.

Eine weitere Möglichkeit für eine dauerhafte Antibeschlag-Wirkung besteht in einer Beschichtung mit porösen Oxiden, bei denen kondensierendes Wasser sich in den Poren ablagert und so bei weitgehend gefüllten Poren einem gleichmäßigen, transparenten Wasserfilm nahe kommt. Eine solche Beschichtung funktioniert jedoch nur unter diesen Idealbedingungen bezüglich der Wasserbelegung optimal. Bei geringer Luftfeuchtigkeit nimmt die Transparenz dieser Schichten hingegen in störendem Maß ab, während bei Kondensation größerer Mengen Wasser dieses wiederum tropfenförmig abläuft und somit die Durchsicht erschwert. Zudem können poröse Schichten naturgemäß nicht die hohe mechanische Festigkeit erreichen, die ein Anwender von dem jeweils beschichteten transparenten Substrat, insbesondere im Fall von Glas, erwartet.A another possibility for one permanent anti-fog effect consists of a coating of porous oxides, in which condensing water settles in the pores and so on largely filled pores a uniform, transparent Water film comes close. However, such a coating works optimal only under these ideal conditions regarding the water usage. at low humidity decreases the transparency of these layers however in disturbing Measure off while at Condensation of larger quantities Water this again drop-shaped expires and thus the review difficult. In addition, naturally porous layers can not Achieve the high mechanical strength that a user of the respective coated transparent substrate, in particular in the case from glass, expected.

Noch eine andere Möglichkeit besteht in der Erzeugung einer kompakten, dauerhaft hydrophilen Schicht mittels photokatalytischer, superhydrophiler Substanzen wie z. B. bestimmten TiO₂-Modifikationen. Hierbei besteht jedoch die Einschränkung, dass die hydrophile Wirkung nur bei Bestrahlung mit UV-Licht, typischerweise Sonnenlicht, erhalten wird, wodurch diese Lösung für Innenanwendungen nicht geeignet ist. Zudem wurden in der Praxis erhebliche Schwierigkeiten bezüglich der Homogenität der Beschichtung festgestellt, was zu einem ungleichmäßigen Erscheinungsbild des beschichteten Substrats führt.Yet another possibility is to produce a compact, permanently hydrophilic layer by means of photocatalytic, superhydrophilic substances such. B. certain TiO ₂ modifications. However, there is a limitation that the hydrophilic effect is obtained only when irradiated with UV light, typically sunlight, making this solution unsuitable for indoor use. In addition, in practice, considerable difficulties have been encountered with respect to the homogeneity of the coating, resulting in an uneven appearance of the coated substrate.

Auch eine Reihe anderer Beschichtungen ist im Stand der Technik bekannt, bei denen die Oberfläche durch das Vorhandensein polarer funktionaler Gruppen hydrophil eingestellt werden kann. Diese Schichten sind üblicherweise entweder rein organische Schichten oder Schichten, die darüber hinaus eine zusätzliche anorganische Komponente, beispielsweise in Form von Nanopartikeln enthalten. Während man hierbei, abhängig von Zusammensetzung und Struktur der Schicht, durchaus befriedigende Kratzfestigkeiten erzielen kann, erweisen sich solche Schichten als empfindlich gegenüber heißem Wasserdampf, der innerhalb kurzer Zeit zur Zerstörung der Schicht führt. Damit sind diese Schichten für Heißanwendungen (T ≫ RT) bei zugleich hoher Feuchtigkeit (–100 % r. F.) nicht geeignet.Also a number of other coatings are known in the art, where the surface hydrophilic due to the presence of polar functional groups can be. These layers are usually either pure organic layers or layers that also have an additional inorganic component, for example in the form of nanoparticles contain. While one here, depending of composition and structure of the layer, quite satisfactory Can achieve scratch resistance, such layers turn out to be as sensitive to hot steam, which leads within a short time to the destruction of the layer. In order to These layers are for hot applications (T »RT) at high humidity (-100% rh) not suitable.

Wie oben dargestellt sind die im Stand der Technik bekannten Lösungen zur Verhinderung des Beschlagens transparenter Substrate stets mit bestimmten Nachteilen verbunden.As shown above are known in the prior art solutions for Preventing the fogging of transparent substrates always with certain Disadvantages connected.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe liegt daher darin, ein Verfahren und ein Erzeugnis bereitzustellen, mit dem die beschriebenen Nachteile überwunden oder zumindest abgemildert werden können.The The problem underlying the invention is therefore to provide a method and to provide a product which overcomes the disadvantages described or at least be mitigated.

Demgemäß sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats mit einer Beschichtung, die das Beschlagen vermindert vor, mit den Schritten:

– Herstellen oder Bereitstellen eines Substrats,
– Überstreichen zumindest eines Bereiches der Oberfläche des Substrats mit einer Flamme, sowie
– Abscheiden einer siliziumoxidhaltigen Schicht auf zumindest einem Bereich der Oberfläche des Substrats, welche an der Oberfläche OH-Gruppen aufweist mittels Hydrolyse einer Siliziumverbindung in der Flamme während die Flamme den Bereich des Substrats überstreicht.

Accordingly, the invention provides a method of manufacturing a substrate having a coating that reduces fogging, comprising the steps of:

Producing or providing a substrate,
- Overcoating at least a portion of the surface of the substrate with a flame, as well
Depositing a silicon oxide-containing layer on at least a portion of the surface of the substrate which has OH groups on the surface by means of hydrolysis of a silicon compound in the flame while the flame passes over the region of the substrate.

Entsprechend ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens also ein Substrat mit einer Beschichtung, die das Beschlagen vermindert, herstellbar bei welchem die Beschichtung, die das Beschlagen vermindert zumindest einen Teilbereich der Oberfläche des Substrats bedeckt und eine abgeschiedene siliziumoxidhaltige Schicht mit OH-Gruppen an der Oberfläche der Beschichtung umfaßt.Corresponding is by means of the method according to the invention ie a substrate with a coating that reduces fogging, can be produced in which the coating that reduces fogging covered at least a portion of the surface of the substrate and a deposited silicon oxide-containing layer with OH groups the surface the coating comprises.

Als Beschlagen wird im Sinne dieser Erfindung eine visuelle Beeinträchtigung der Transmission und/oder Reflexion verstanden, die an der Oberfläche, beispielsweise durch Tröpfchen- und/oder Eiskristallbildung hervorgerufen wird.When For the purposes of this invention, fogging becomes a visual impairment understood the transmission and / or reflection, on the surface, for example through droplet and / or ice crystal formation is caused.

Die EP 0594171 B1 offenbart ein Verfahren, bei welchem die Oberfläche eines Floatglases hydrophiliert wird, indem als Glassubstrat ein Floatglasband eingesetzt und eine siliziumhaltige Beschichtung durch flammenpyrolytische Zersetzung siliziumorganischer Substanzen als SiO_x-Schicht aufgebracht wird. Bei diesem Verfahren wird direkt das kontinuierliche Floatglasband beschichtet. Um verwendbare Erzeugnisse zu erhalten, muß das Floatglasband dementsprechend in Abschnitte zerteilt werden. Damit kann es unter anderem zu Beschädigungen der Schicht an den Schnittlinien kommen. Insbesondere kann die Schicht aber auch bei weiteren Behandlungsschritten, wie etwa von Heißformungsprozessen beschädigt werden und beispielsweise aufreißen. Erfindungsgemäß kann das flammpyrolytische Beschichten demgegenüber an hergestellten oder bereitgestellten vereinzelten Substraten vorgenommen werden.The EP 0594171 B1 discloses a method in which the surface of a float glass is hydrophilized by using as the glass substrate a float glass ribbon and applying a silicon-containing coating by flame pyrolytic decomposition of organosilicon substances as the SiO _x layer. In this process, the continuous float glass ribbon is coated directly. In order to obtain useful products, the float glass ribbon must be cut into sections accordingly. This can lead, inter alia, to damage to the layer at the cutting lines. In particular, however, the layer can also be damaged in further treatment steps, such as hot forming processes, for example, and be torn open. In contrast, according to the invention, the flame-pyrolytic coating can be carried out on isolated or prepared isolated substrates.

Eine Variante der Erfindung sieht vor, daß ein kontinuierliches mit Heißformgebung, insbesondere mittels Walzen, Floaten, Ziehen hergestelltes Glasband als Substrat beschichtet wird. Wird ein mittels Floaten hergestelltes Substrat verwendet, wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung auf der der Zinnbadseite gegenüberliegenden Seite, beziehungsweise der Atmosphärenseite flammpyrolytisch mit der das Beschlagen vermindernden Schicht beschichtet. Das Beschichten dieser Seite hat den Vorteil, daß diese Seite nicht wie die Zinnbadseite durch das Bad, insbesondere durch eindiffundierendes oder anhaftendes Zinn verunreinigt ist, wodurch sich eine bessere Schichtqualität erzielen läßt.A Variant of the invention provides that a continuous with Hot forming, in particular by means of rolling, floating, drawing produced glass ribbon is coated as a substrate. Is a made by floats Substrate is used according to a preferred development on the Zinnbadseite opposite Side, or the atmosphere side with flame pyrolysis with the fog-reducing layer is coated. The coating This site has the advantage that this page does not like the Tin bath side through the bath, in particular by diffusing or adhering tin is contaminated, thereby achieving a better layer quality leaves.

Es können unter anderem Glas- oder Glaskeramiksubstrate beschichtet werden. Insbesondere können auch andere Substrate als Floatgläser, wie beispielsweise Glassubstrate aus gezogenen Glasbändern oder durch Blasformung hergestellte Behälter verwendet werden. Es hat sich überraschend weiterhin gezeigt, daß auch Kunststoffsubstrate flammpyrolytisch mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung versehen werden können, ohne, daß die Beflammung die Substrate zerstört. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Beschichtung sind diesbezüglich insbesondere zweckmäßig bei Verwendung eines transparentes Kunststoffsubstrats, insbesondere enthaltend zumindest einen der Kunststoffe Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), cycloolefinisches Copolymer (COC).Glass or glass-ceramic substrates may be coated, inter alia. In particular, substrates other than float glasses, such as glass substrates made of drawn glass tapes or blow-molded containers may also be used. It has also surprisingly been found that plastic substrates can also be provided with a coating according to the invention by flame pyrolysis, without the flameing destroying the substrates. The advantages of the coating according to the invention are in this regard particularly useful when using a transparent plastic substrate, in particular containing at least one of the plastics polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), cycloolefinic copolymer (COC).

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Beschichtung ist wie folgt: Während bei einem unbeschichteten bzw. hydrophob beschichteten transparenten Substrat das bei Taupunktüberschreitung kondensierende Wasser in Form kleiner Tröpfchen vorliegt, die wie eine Vielzahl von Linsen das auftreffende Licht ablenken und somit die Durchsicht erschweren, wird im Fall der erfindungsgemäßen Beschichtung das kondensierende Wasser aufgrund der hohen Grenzflächenenergie der Oberfläche gespreitet. Es bildet sich damit bereits aus kleinen Mengen kondensierten Wassers ein gleichmäßiger Film aus, der aufgrund seiner glatten, parallel zum Substrat verlaufenden Oberfläche die Durchsicht im sichtbaren Spektralbereich, in dem Wasser transparent ist, nicht behindert. Dies gilt ebenso, wenn größere Mengen an Wasser kondensieren, wobei dann ein gleichmäßiger Wasserfilm vom Substrat abläuft, ohne durch Tropfenbildung die Durchsicht zu behindern.The Mode of action of the coating according to the invention is as follows: while in an uncoated or hydrophobically coated transparent Substrate at dew point condensing water is present in the form of small droplets that like a Variety of lenses to distract the incident light and thus the Making it difficult to see through, becomes in the case of the coating according to the invention the condensing water due to the high interfacial energy the surface spreaded. It is thus already condensed from small amounts Water a uniform film due to its smooth, parallel to the substrate surface the transparency in the visible spectral range, transparent in the water is not disabled. This also applies if larger amounts of water condense, then a uniform water film from the substrate, without obstructing the transparency through the formation of drops.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Oberfläche besitzt in überraschender Weise dauerhaft hydrophile Eigenschaften, ohne eine regelmäßige Nachbehandlung zu erfordern. Sie eignet sich als Antibeschlag-Beschichtung sowohl bei niedrigen (< 0 °C) als auch bei hohen (bis 100 °C) Temperaturen und besitzt eine hohe Transparenz unabhängig von den Umgebungsbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit). Insbesondere kann die Beschichtung auch gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung als mit bloßem Auge nicht sichtbar ausgestaltet sein. Sie ist beständig gegenüber haushaltsüblichen Reinigungsmitteln und den bei der Reinigung üblicherweise auftretenden mechanischen Belastungen (Wischen, Reiben). Die erfindungsgemäße Beschichtung widersteht hohen Temperaturen (bis 100 °C) bei gleichzeitig hoher Luftfeuchtigkeit (bis 100 % relativer Feuchte) sowie kondensierendem Wasserdampf.The according to the inventive method generated surface owns in a surprising way permanently hydrophilic properties, without a regular post-treatment to require. It is suitable as anti-fog coating both at low (<0 ° C) as well at high (up to 100 ° C) temperatures and has a high transparency regardless of the environmental conditions (Temperature, humidity). In particular, the coating can also according to a particularly advantageous development than the naked eye not be designed visibly. It is resistant to common household Detergents and the usual mechanical stress during cleaning (Wiping, rubbing). The coating of the invention resists high temperatures (up to 100 ° C) at high humidity (up to 100% relative humidity) and condensing water vapor.

Insbesondere hat sich überraschend gezeigt, daß die erfindungsgemäß flammpyrolytisch durch Hydrolyse einer Siliziumverbindung in einer Flamme hergestellte Beschichtung, welche das Beschlagen vermindert auch noch eine weitere sehr vorteilhafte Eigenschaft aufweist. Eine derartige Beschichtung eines erfindungsgemäß herstellbaren Substrats vermindert nicht nur das Beschlagen, sie vermindert außerdem die Reifbildung von sich unterhalb des Gefrierpunktes auf dem Substrat niederschlagendem Wasserdampf. Insbesondere hat sich gezeigt, daß die Beschichtung eine Reifbildung bis zu einer Temperatur von –10 °C, sogar bis zu den in Tiefkühltruhen typischerweise erreichten –20 °C verhindern oder zumindest vermindern kann. Dieser Effekt wird darauf zurückgeführt, daß das anhaftende Wasser durch die Anbindung an die OH-Gruppen der Beschichtung bei Eiskristallbildung keinen Energiegewinn mehr erfährt und so bis zu Temperaturen weit unterhalb des Gefrierpunkts flüssig bleibt.Especially has been surprising shown that the according to the invention by flame pyrolysis Hydrolysis of a silicon compound produced in a flame Coating, which reduces fogging also still another has very advantageous property. Such a coating an inventively producible substrate not only reduces fogging, it also reduces the fogging Ripening from below the freezing point on the substrate precipitating water vapor. In particular, it has been found that the coating a frost formation up to a temperature of -10 ° C, even to those in freezers typically prevent reaching -20 ° C or at least reduce it. This effect is attributed to the fact that the adhesive Water by the connection to the OH groups of the coating with ice crystal formation no more energy gain and so remains liquid until temperatures well below freezing.

Durch diese überraschende Eigenschaft eines erfindungsgemäßen Substrats ergeben sich wiederum eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten. Gedacht ist beispielsweise an Scheiben für Kühlmöbel, die trotz niederschlagendem Wasser klar bleiben. Weitere Anwendungen sind beschichtete CCD-Chips, beispielsweise für gekühlte CCD-Kameras, Brillengläser und andere optische Systeme, welche durch Reifbildung beeinträchtigt werden können.By this surprising Property of a substrate according to the invention In turn, a variety of uses arise. thought is for example on discs for Refrigerated cabinets, the stay clear despite the precipitating water. Other applications are coated CCD chips, for example for cooled CCD cameras, spectacle lenses and other optical systems which are affected by frost formation can.

Als Siliziumverbindung, mittels welcher die siliziumoxidhaltige Schicht durch Flammpyrolyse, beziehungsweise Hydrolyse der Verbindung abgeschieden werden kann, haben sich unter anderem Hexamethyldisiloxan (HMDSO), Hexamethyldisilazan (HMDSN), Tetramethoxysilan und Tetraethylorthosilikat (TEOS) bewährt.When Silicon compound, by means of which the silicon oxide-containing layer separated by flame pyrolysis, or hydrolysis of the compound hexamethyldisiloxane (HMDSO), among others, Hexamethyldisilazane (HMDSN), tetramethoxysilane and tetraethylorthosilicate (TEOS) proven.

Um eine Flamme zu erzeugen, in welcher die Hydrolyse der Siliziumverbindung stattfindet, kann ein Brenngas verwendet werden, welches Methan, Propan- oder Butan oder ein Gemisch zumindest zweier dieser Verbindungen enthält. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann auch ein eine reduzierende Komponente enthaltendes Brenngas, vorzugsweise Wasserstoff oder Kohlenmonoxid zur Erzeugung der Flamme verwendet werden. Derartige Substanzen, welche beispielsweise einem Propan- oder Butan-haltigen Brenngas zugesetzt werden, beschleunigen die Hydrolyse und ermöglichen so die Herstellung besonders reiner Schichten.Around to produce a flame in which the hydrolysis of the silicon compound takes place, a fuel gas can be used which contains methane, propane or butane or a mixture of at least two of these compounds contains. According to an advantageous Further development of the invention can also be a reducing component containing fuel gas, preferably hydrogen or carbon monoxide used to generate the flame. Such substances, which, for example, a propane- or butane-containing fuel gas be added, accelerate the hydrolysis and allow so the production of very pure layers.

Die siliziumoxidhaltige Schicht wird vorzugsweise als SiO₂-haltige Schicht abgeschieden, wobei aber ein gewisser Anteil der Si-O-Bindungen durch Si-OH-Bindungen substituiert ist. Sind OH-Gruppen außer an der Oberfläche auch im Schichtinneren enthalten, so bleibt die Antibeschlag-Wirkung auch bei einem teilweisen Abrieb der Schicht erhalten.The silicon oxide-containing layer is preferably deposited as a SiO ₂ -containing layer, but a certain proportion of the Si-O bonds is substituted by Si-OH bonds. If OH groups are also contained in the layer interior, except on the surface, then the anti-fog effect also remains with a partial abrasion of the layer.

Es hat sich weiterhin als günstig erwiesen, eine Flamme mit einem oxidierenden und einem reduzierenden Teil zu erzeugen und das Substrat nur mit dem oxidierenden Teil zu überstreichen. Auf diese Weise wird der Einbau von nicht oder nur teilweise hydrolysierten Ausgangssubstanzen oder von Brenngasbestandteilen im wesentlichen vermieden.It has continued to be favorable proved a flame with an oxidizing and a reducing Part to produce and the substrate only with the oxidizing part to paint over. In this way, incorporation is not or only partially hydrolyzed Starting substances or fuel gas components substantially avoided.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden scheibenförmige Substrate, insbesondere Glas- oder Glaskeramikscheiben verwendet, die beispielsweise als Sichtscheiben für diverse Anwendungen eingesetzt werden können. Die siliziumoxidhaltige Schicht kann dabei je nach Anwendung ein- oder auch beidseitig aufgebracht werden.According to one embodiment of the invention disc-shaped substrates, in particular glass or glass ceramic discs are used, for example, as lenses for diverse appl can be used. Depending on the application, the silicon oxide-containing layer can be applied on one or both sides.

Eine flammpyrolytisch abgeschiedene siliziumoxidhaltige Schicht mit OH-Gruppen verleiht der Oberfläche eines Substrats nicht nur ausgesprochen gute und dauerhafte Antibeschlag-Eigenschaften, eine derartige Schicht hat sich auch als besonders gut als Haftvermittler, beziehungsweise zur Haftverbesserung für weitere darauf aufgebrachte Schichten erwiesen. So sieht eine Weiterbildung der Erfindung auch vor, einen Teilbereich der Oberfläche des Substrats mit einer hydrophoben Beschichtung zu beschichten. Der Teilbereich kann dabei ein mit der siliziumoxidhaltigen Schicht beschichteter oder auch ein unbeschichteter Bereich sein.A flame-pyrolytically deposited silicon oxide-containing layer with OH groups gives the surface a substrate not only has very good and lasting anti-fog properties, one Such a layer has also proven to be particularly suitable as a primer, or to improve the detention for further applied thereto Layers proved. This is what a development of the invention also looks like vor, a portion of the surface of the substrate with a coat hydrophobic coating. The subarea can do this a coated with the silicon oxide layer or even to be an uncoated area.

Insbesondere kann eine Silikat-haltige Sol-Gel-Schicht, die eine hydrophobe Substanz enthält, auf der flammpyrolytisch abgeschiedenen silizumoxidhaltigen Schicht aufgetragen werden. Derartige Schichten haben sich als besonders geeignet als dauerhafte hydrophobe Beschichtungen erwiesen, jedoch haften solche Schichten auf vielen Oberflächen schlecht, während sich eine erfindungsgemäße flammsilikatische, beziehungsweise flammpyrolytisch abgeschiedene siliziumoxidhaltige Schicht auf praktisch jedem hinreichend temperaturstabilen Substrat aufbringen läßt. Aufgrund der hohen Grenzflächenenergie der flammsilikatischen Schicht benetzt auch das Sol-Gel-Lösungsmittel eine derart flammsilikatisch beschichtete Oberfläche gut. Insbesondere sorgen die OH-Gruppen der flammsilikatischen Schicht auch für eine gute Bindung an die Sol-Gel-Schicht. Bevorzugt wird gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform der Erfindung eine hydrophobe Beschichtung mit einer Fluorverbindung als hydrophober Komponente, insbesondere mit einem Fluoralkylsilan aufgebracht.Especially may be a silicate-containing sol-gel layer that is a hydrophobic substance contains on the flame-pyrolytically deposited silizumoxidhaltigen layer be applied. Such layers have proven to be special proved to be durable hydrophobic coatings, however Such layers adhere poorly on many surfaces while themselves a flame-silicate, or flame-pyrolytically deposited silicon oxide-containing Layer on virtually every sufficiently temperature-stable substrate can muster. by virtue of the high interfacial energy The flame-silicate layer also wets the sol-gel solvent such a flame-silicate coated surface Good. In particular, the OH groups provide the flame-silicate layer also for a good bond to the sol-gel layer. It is preferred according to a Further development of this embodiment the invention, a hydrophobic coating with a fluorine compound as hydrophobic component, in particular applied with a fluoroalkylsilane.

Die Antibeschlag-Eigenschaften eines Substrats lassen sich in überraschender Weise sogar noch deutlich verbessern, indem eine siliziumoxidhaltige Schicht auf zumindest einem Bereich der Oberfläche eines Substrats abgeschieden wird, welche an der Oberfläche OH-Gruppen aufweist, wobei zumindest ein Teil dieser OH-Gruppen sauer reagiert, beziehungsweise acidisch ist. Dies bedeutet, daß diese OH-Gruppen Protonen abspalten können.The Antifogging properties of a substrate are more surprising Way even significantly improve by using a silica-containing Layer deposited on at least a portion of the surface of a substrate which is on the surface Has OH groups, wherein at least a portion of these OH groups reacts acidic, or is acidic. This means that these OH groups protons can split off.

Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist, eine siliziumoxidhaltige Schicht abzuscheiden, bei welcher Siliziumatome teilweise durch dreiwertige Atome, insbesondere Bor- und/oder Aluminiumatome substituiert sind. Diese sind unter anderem geeignet, da sie im wesentlichen keine Färbung der Schicht bewirken. Auch eine derartige siliziumoxidhaltige Schicht wird bevorzugt durch Überstreichen zumindest eines Bereiches der Oberfläche des Substrats mit einer Flamme und Hydrolyse einer Siliziumverbindung in der Flamme während die Flamme den Bereich des Substrats überstreicht abgeschieden, wobei in diesem Fall der Flamme dreiwertige Atome, wie beispielsweise Bor und/oder Aluminium enthaltende Substanzen zugesetzt und diese in der Flamme ebenfalls hydrolysiert werden.A Possibility, to achieve this is to deposit a silicon oxide-containing layer, in which silicon atoms partially by trivalent atoms, in particular Boron and / or aluminum atoms are substituted. These are under Other suitable because they cause substantially no coloring of the layer. Such a silicon oxide-containing layer is also preferred by coating at least a portion of the surface of the substrate with a Flame and hydrolysis of a silicon compound in the flame during the Flame swept the area of the substrate over, leaving in this case the flame trivalent atoms, such as Boron and / or aluminum-containing substances added and these also be hydrolyzed in the flame.

Mögliche Verbindungen zur Herstellung einer siliziumoxidhaltigen Schicht mit teilweise durch Bor substituierten Siliziumatomen sind beispielsweise Triethylborat, Trimethylborat und/oder ein anderer Borsäureester. Um eine Schicht mit teilweise durch Aluminium substituierten Siliziumatomen zu erzeugen, können der Flamme beispielsweise Trimethoxyaluminium, Triethoxyaluminium, und/oder Tri-Isopropoxyaluminium zugeführt werden.Possible connections for producing a silicon oxide-containing layer with partial Boron-substituted silicon atoms include, for example, triethyl borate, Trimethyl borate and / or another boric acid ester. To take a layer with partially silicon-substituted silicon atoms, can the flame, for example, trimethoxyaluminum, triethoxyaluminum, and / or tri-isopropoxyaluminum.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist außerdem vorgesehen, daß das Substrat zusätzlich mit zumindest einer weiteren funktionellen Schicht beschichtet wird. Eine solche Schicht kann insbesondere vorteilhaft wenigstens einer der Eigenschaften infrarotreflektierend, Kratzschützend, antireflektierend, verspiegelnd, photokatalytisierend oder farbgebend aufweisen. Geeignet dazu sind beispielsweise Schichten, welche zumindest eine der Substanzen Zinnoxid, Titanoxid, Siliziumoxid, Aluminiumoxid oder eine Mischung dieser Oxide enthalten. So weist Titanoxid als Schichtbestandteil photokatalytische Eigenschaften auf. Außerdem hat Titanoxid einen hohen Brechungsindex, so daß eine Titanoxid-haltige Lage mit einer oder mehreren weiteren Lagen mit niedrigerem Brechungsindex – beispielsweise Siliziumoxid – Lagen zu einer Antireflexschicht als funktionelle Schicht kombiniert werden kann. Aluminiumoxid-haltige Schichten sind unter anderem als Antikratz-Schichten geeignet. Insbesondere kann die siliziumoxidhaltige Schicht auch auf der weiteren funktionellen Schicht abgeschieden werden, um auf der beschichteten Fläche die Antibeschlag-Wirkung der siliziumoxidhaltigen Schicht mit anderen Eigenschaften der weiteren funktionellen Schicht zu kombinieren.According to one Further development of the invention is also provided that the substrate in addition with at least one further functional layer is coated. Such a layer may particularly advantageously at least one infrared reflective, antiskid, antireflective, have mirroring, photocatalytic or coloring. Suitable For example, layers containing at least one of the substances tin oxide, Titanium oxide, silica, alumina or a mixture of these Containing oxides. For example, titanium oxide has a photocatalytic layer component Properties on. Furthermore Titanium oxide has a high refractive index, so that a titanium oxide-containing layer with one or more further layers of lower refractive index - for example Silicon oxide layers be combined to form an antireflective layer as a functional layer can. Alumina-containing layers include anti-scratch layers suitable. In particular, the silicon oxide-containing layer can also on the further functional layer to be deposited the coated area the antifogging effect of the silicon oxide-containing layer with others To combine properties of the further functional layer.

Für infrarotreflektierende Eigenschaften der funktionellen Schicht, kann diese insbesondere Zinnoxid enthalten. Eine solche Zinnoxidschicht ist vergleichsweise hydrophob, so daß es sich gerade hier gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform auch anbietet, die siliziumoxidhaltige Schicht auf der Zinnoxidschicht abzuscheiden. Auf diese Weise kann die flammpyrolytische siliziumoxidhaltige Schicht wiederum zur Haftungsverbesserung einer weiteren Schicht verwendet werden, die auf der Zinnoxidschicht nur schlecht oder gar nicht haften würde. Gedacht ist hier insbesondere auch wieder an eine hydrophobe silikathaltige Sol-Gel-Schicht.For infrared-reflective Properties of the functional layer, this may be particular Tin oxide included. Such a tin oxide layer is comparative hydrophobic, so that it just here according to one Further development of this embodiment as well offers, the silicon oxide-containing layer on the tin oxide layer deposit. In this way, the flame-pyrolytic silicon oxide-containing layer can turn to improve the adhesion of another layer, which would adhere poorly or not at all to the tin oxide layer. thought is here in particular again to a hydrophobic silicate-containing Sol-gel layer.

Die hervorragenden Antibeschlag-Eigenschaften der flammsilikatischen Schicht werden bereits bei sehr kleinen Schichtdicken von 1 bis 100 Nanometern erreicht. Bevorzugte Schichtdicken liegen im Bereich von 4 bis 40 Nanometern.The excellent anti-fog properties Structures of the flame-silicate layer are already achieved at very small layer thicknesses of 1 to 100 nanometers. Preferred layer thicknesses are in the range of 4 to 40 nanometers.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.in the The following is the invention with reference to embodiments and below Reference to the drawings closer explains being same and similar Elements are provided with the same reference numerals and the features various embodiments can be combined with each other.

Es zeigen:It demonstrate:

1 und 2 Verfahrensschritte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Substrats mit Antibeschlag-Eigenschaften, 1 and 2 Process steps for producing a substrate according to the invention with anti-fog properties,

3 einen schematischen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Substrat, wie es mit den anhand der 1 und 2 gezeigten Verfahrensschritte herstellbar ist, 3 a schematic cross section through a substrate according to the invention, as it with the reference to the 1 and 2 can be produced,

4 und 5 den Effekt der das Beschlagen verhindernden erfindungsgemäßen Beschichtung anhand von Querschnittansichten, 4 and 5 the effect of the fog-preventing coating according to the invention on the basis of cross-sectional views,

6 und 7 zwei Ausführungsformen mit zusätzlicher Zinnoxidschicht, 6 and 7 two embodiments with additional tin oxide layer,

8 eine Ausführungsform mit zusätzlicher hydrophober Beschichtung, und die 8th an embodiment with additional hydrophobic coating, and the

9 und 10 Ausführungsformen mit einer Antibeschlag-Beschichtung mit teilweise substituierten Siliziumatomen. 9 and 10 Embodiments with an anti-fog coating with partially substituted silicon atoms.

Anhand der 1 und 2 sind Verfahrensschritte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Substrats mit einer Beschichtung, welche das Beschlagen vermindert, dargestellt.Based on 1 and 2 are process steps for the production of a substrate according to the invention with a coating which reduces fogging, shown.

In einem ersten Schritt wird ein vereinzeltes Glassubstrat 1 hergestellt oder bereitgestellt. Dazu wird bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zunächst ein kontinuierliches Glasband 14 hergestellt. Die Herstellung des Glasbandes kann beispielsweise durch Floaten oder auch ein Ziehverfahren, wie beispielsweise ein Down-Draw-Verfahren erfolgen. Mittels einer Trenneinrichtung werden dann vom Glasband 14 einzelne Abschnitte abgetrennt, welche die Substrate 1 bilden. Die Glassubstrate 1 dieses Ausführungsbeispiels sind entsprechend der Form des Glasbandes 14 scheibenförmige Substrate mit gegenüberliegenden Seiten 11, 12.In a first step, a scattered glass substrate 1 manufactured or provided. This is done in the in 1 shown embodiment, first, a continuous glass ribbon 14 produced. The production of the glass ribbon can be done for example by floating or a drawing process, such as a down-draw process. By means of a separator are then from the glass ribbon 14 individual sections separated, which the substrates 1 form. The glass substrates 1 this embodiment are according to the shape of the glass ribbon 14 disc-shaped substrates with opposite sides 11 . 12 ,

Bei dem in 2 gezeigten Verfahrensschritt wird dann auf das Substrat 1 die Antibeschlag-Beschichtung aufgebracht. Dies kann direkt im Anschluß an das Abtrennen vom Glasband erfolgen. Das Substrat kann jedoch auch je nach Verwendungszweck vor dem Beschichten mit der Antibeschlag-Beschichtung weiterbehandelt werden. Beispielsweise kann das Substrat keramisiert oder durch Heißformung in eine spezielle Form gebracht werden.At the in 2 The process step shown is then applied to the substrate 1 applied the anti-fog coating. This can be done directly after the separation from the glass ribbon. However, the substrate can also be further treated depending on the purpose before coating with the anti-fog coating. For example, the substrate may be ceramified or formed into a specific shape by hot forming.

Zum Aufbringen der Antibeschlag-Beschichtung wird zumindest ein Bereich der Oberfläche -bei dem in 2 gezeigten Beispiel die Seite 11 des Substrats 1 mit einer mittels eines Brenners 21 erzeugten Flamme 23 überstrichen. Der Flamme, beziehungsweise dem Brenngas ist eine Siliziumverbindung zugesetzt, welche in der Flamme 23 hydrolysiert, wodurch sich eine siliziumhaltige Schicht 7 mit einer hohen Dichte von OH-Gruppen insbesondere an deren Oberfläche auf der Seite 11 des Substrats 1 abscheidet.To apply the anti-fog coating, at least a portion of the surface, in the in 2 example shown the page 11 of the substrate 1 with one by means of a burner 21 generated flame 23 painted over. The flame, or the fuel gas is added to a silicon compound, which in the flame 23 hydrolyzed, resulting in a silicon-containing layer 7 with a high density of OH groups especially on their surface on the side 11 of the substrate 1 separates.

Die Flamme 23 weist einen inneren, reduzierenden Bereich 25 und einen äußeren, oxidierenden Bereich 27 auf. Bevorzugt wird das Beflammen so durchgeführt, daß nur der oxidierende Teil 27 der Flamme in Berührung mit der zu beschichtenden Fläche 11 des Substrats 1 steht, um eine möglichst vollständige Hydrolyse zu erreichen. Als Brenngas kann Methan, Propan oder Butan oder ein Gemisch dieser Komponenten verwendet werden. Zusätzlich können reduzierende Komponenten, wie beispielsweise Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid zugesetzt werden, um eine besonders vollständige Hydrolyse der siliziumhaltigen Verbindung zu erreichen. Als siliziumhaltige Verbindungen, welche dem Brenngas oder der umgebenden Atmosphäre zugesetzt werden, eignen sich insbesondere siliziumorganische Verbindungen, wie Hexamethyldisiloxan (HMDSO), Hexamethyldisilazan (HMDSN), Tetramethoxysilan, Tetraethoxysilan.The flame 23 has an inner, reducing area 25 and an outer, oxidizing region 27 on. Preferably, the flaming is carried out so that only the oxidizing part 27 the flame in contact with the surface to be coated 11 of the substrate 1 is to achieve as complete as possible hydrolysis. Methane, propane or butane or a mixture of these components can be used as fuel gas. In addition, reducing components such as hydrogen and / or carbon monoxide may be added to achieve particularly complete hydrolysis of the silicon-containing compound. As silicon-containing compounds which are added to the fuel gas or the surrounding atmosphere, in particular organosilicon compounds, such as hexamethyldisiloxane (HMDSO), hexamethyldisilazane (HMDSN), tetramethoxysilane, tetraethoxysilane are.

Die Schicht 7 entfaltet ihre Wirkung bereits bei sehr geringen Schichtdicken. Geeignet sind beispielsweise Schichtdicken von 1 bis 100 Nanometern, bevorzugt 4 bis 40 Nanometern. Aufgrund der geringen Dicken und der dichten Struktur der Schicht 7 ist diese auch optisch unauffällig, insbesondere sogar mit bloßem Auge nicht sichtbar.The layer 7 unfolds its effect even at very low layer thicknesses. For example, layer thicknesses of 1 to 100 nanometers, preferably 4 to 40 nanometers, are suitable. Due to the small thicknesses and the dense structure of the layer 7 This is also visually inconspicuous, especially not visible to the naked eye.

In 3 ist ein schematischer Querschnitt durch ein erfindungsgemäß herstellbares beschichtetes Substrat 1 dargestellt, wie es insbesondere mit den anhand der 1 und 2 erläuterten Verfahrensschritte erhalten werden kann. Neben Glaskeramik oder Glas als Substrat kann auch vorteilhaft ein Kunststoffsubstrat eingesetzt werden.In 3 is a schematic cross section through an inventively produced coated substrate 1 shown, in particular with the basis of the 1 and 2 explained method steps can be obtained. In addition to glass ceramic or glass as a substrate, it is also advantageous to use a plastic substrate.

Die durch Flammsilikatisierung, beziehungsweise Flammpyrolyse abgeschiedene Schicht 7, welche in diesem Ausführungsbeispiel die das Beschlagen verhindernde Beschichtung bildet, bedeckt die Seite 11 als Teilbereich der Gesamtoberfläche des Substrats 1. Die Schicht 7 setzt sich weiterhin im wesentlichen aus Siliziumoxid, insbesondere mit der Stöchiometrie SiO₂ zusammen. Ein Teil des Sauerstoffs, ist besonders an den Grenzflächen der Schicht, also auch an der nach außen weisenden Oberfläche der Schicht 7 durch OH-Gruppen ersetzt. Diese OH-Gruppen an der Oberfläche vermeiden durch Bildung von Wasserstoffbrücken mit auf der Schicht befindlichem Wasser, daß sich bei Unterschreitung des Taupunktes Tröpfchen bilden. Anstelle dessen bildet sich ein geschlossener Wasserfilm mit glatter Oberfläche aus, so daß die Durchsicht oder Reflexion nicht verzerrt wird. Das auf der Oberfläche vorhandene Wasser bleibt damit im wesentlichen unsichtbar. Diese Funktionsweise wird nochmals anhand der 4 und 5 verdeutlicht. 4 zeigt ein unbeschichtetes Substrat 1, auf welchem sich auf der Seite 11 durch Kondensation Wassertröpfen 31 gebildet haben. Diese wirken als kleine Linsen, welche die durch das Substrat 1 hindurchtretenden Lichtstrahlen 30 gegenüber ihrer Einfallsrichtung ablenken. Der Effekt tritt ebenso auch bei reflektierenden Substraten auf, wobei in diesem Fall das Spiegelbild durch die Streuung gestört wird.The layer deposited by flame silicization or flame pyrolysis 7 , wel In this embodiment, the anti-fog coating covers the side 11 as a partial area of the total surface of the substrate 1 , The layer 7 is also composed essentially of silicon oxide, in particular with the stoichiometry SiO ₂ together. Part of the oxygen is especially at the interfaces of the layer, so also on the outwardly facing surface of the layer 7 replaced by OH groups. These OH groups on the surface avoid the formation of hydrogen bonds with water on the layer that form droplets below the dew point. Instead, a closed water film with a smooth surface is formed, so that the transparency or reflection is not distorted. The water present on the surface thus remains essentially invisible. This functionality is again based on the 4 and 5 clarified. 4 shows an uncoated substrate 1 which is on the page 11 by condensation watering 31 have formed. These act as small lenses passing through the substrate 1 passing light rays 30 distract from their direction of incidence. The effect also occurs in reflective substrates, in which case the mirror image is disturbed by the scattering.

5 zeigt ein erfindungsgemäßes Substrat 1 mit einer das Beschlagen verhindernden Schicht 7, wie sie auch in 3 dargestellt ist. Auf dieser Schicht bildet sich ein gleichmäßiger Wasserfilm 32 aus, der in seinem Verlauf der Seite 11 folgt. Dementsprechend bleibt die Form der Brechfläche erhalten, so daß keine oder nur eine unwesentliche optische Verzerrung auftritt. Dieser Effekt tritt sogar dann auf, wenn sich aufgrund der Umweltbedingungen – Temperatur und Luftdruck – aufgrund der vorhandenen Luftfeuchtigkeit Reif oder Eis auf der Substratoberfäche bilden würde. Die Schicht 7 unterdrückt das Gefrieren des sich niederschlagenden Wassers, so daß ein Wasserfilm verbleibt, der auch abfließen kann, so daß beispielsweise die Sicht durch das Substrat 1 hindurch oder Reflexionen an der Oberfläche nicht gestört werden. 5 shows a substrate according to the invention 1 with a fog-preventing layer 7 as well as in 3 is shown. On this layer, a uniform film of water forms 32 out in the course of the page 11 follows. Accordingly, the shape of the refractive surface is maintained, so that no or only a negligible optical distortion occurs. This effect occurs even if due to the environmental conditions - temperature and air pressure - frost or ice would form on the substrate surface due to the humidity present. The layer 7 suppresses the freezing of the precipitating water, so that a water film remains, which can also flow, so that, for example, the view through the substrate 1 or reflections on the surface should not be disturbed.

Die 6 und 7 zeigen Weiterbildungen des in 3 oder 5 dargestellten Ausführungsbeispiels. Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine infrarotreflektierende Zinnoxidschicht 5 aufgebracht worden. Die siliziumoxidhaltige Schicht 7 wird dann auf der Zinnoxidschicht 5 flammpyrolytisch abgeschieden. Das Abscheiden der Zinnoxidschicht erfolgt bevorzugt durch Zersetzung von Zinnchlorid, SnCl4, an einer heißen Substratoberfläche und in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre. Es sind aber auch andere Verfahren, wie etwa Sputtern oder Plasmabeschichtung möglich. Ein derartiges Substrat ist beispielsweise als Backofenscheibe geeignet. Anstelle oder zusätzlich zur Zinnoxidschicht 5 können auch andere funktionelle Schichten aufgebracht sein. Diese Schicht oder Schichten können beispielsweise als Antireflex-Beschichtung, als Kratzschutz, als Verspiegelung oder zur Farbgebung dienen. Dazu kann eine solche ein- oder mehrlagige Schicht beispielsweise Siliziumoxid, Titanoxid, und/oder Aluminiumoxid enthalten.The 6 and 7 show further education of the in 3 or 5 illustrated embodiment. At the in 6 illustrated embodiment is an infrared-reflective tin oxide layer 5 been applied. The silicon oxide-containing layer 7 is then on the tin oxide layer 5 separated by flame pyrolysis. The deposition of the tin oxide layer is preferably carried out by decomposition of tin chloride, SnCl4, on a hot substrate surface and in an oxygen-containing atmosphere. But there are also other methods, such as sputtering or plasma coating possible. Such a substrate is suitable for example as an oven screen. Instead of or in addition to the tin oxide layer 5 Other functional layers can also be applied. This layer or layers can serve, for example, as antireflection coating, as scratch protection, as mirroring or for coloring. For this purpose, such a single-layer or multi-layer, for example, silica, titanium oxide, and / or alumina.

7 zeigt eine Weiterbildung der in 6 gezeigten Ausführungsform mit einer auf beiden Seiten 11 und 12 flammpyrolytisch abgeschiedenen siliziumoxidhaltigen Schicht 7. 7 shows a further education in 6 shown embodiment with one on both sides 11 and 12 flame-pyrolytically deposited silicon oxide-containing layer 7 ,

Die in 8 dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen beschichteten scheibenförmigen Substrats 1 ist beispielsweise als Windschutzscheibe oder Fensterscheibe geeignet. Auch bei dieser Ausführungsform wurde wie bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel auf beiden Seiten 11, 12 des scheibenförmigen Substrats 1 eine siliziumoxidhaltige Schicht, welche an der Oberfläche OH-Gruppen aufweist, mittels Beflammen und Hydrolyse einer Siliziumverbindung in der Flamme abgeschieden. Auf der Seite 12 des Substrats 1 wird damit ein Beschlagen vermindert. Die siliziumoxidhaltige Schicht auf der Seite 11 des Substrats 1 dient als Haftvermittlung für eine darauf aufgebrachte silikathaltige Sol-Gel-Schicht mit einer hydrophoben Komponente. Gedacht ist dabei insbesondere an eine durch Sol-Gel-Beschichtung aufgebrachte SiO₂-Schicht, die Fluoralkylsilan-Moleküle als hydrophobe Komponente enthält. Eine derartige hydrophobe Beschichtung hat sich überraschend als sehr dauerhaft erwiesen, wenn sie auf eine flammpyrolytische Siliziumoxidschicht mit OH-Gruppen als Haftvermittlung aufgebracht wird. Das in 8 gezeigte Ausführungsbeispiel weist demgemäß eine hydrophob beschichtete Seite 11 und eine Seite 12 mit Antibeschlagwirkung auf.In the 8th illustrated embodiment of a coated disc-shaped substrate according to the invention 1 is suitable for example as a windshield or window. Also in this embodiment, as in the 7 shown embodiment on both sides 11 . 12 the disc-shaped substrate 1 a silicon oxide-containing layer having OH groups on the surface, deposited by flame treatment and hydrolysis of a silicon compound in the flame. On the website 12 of the substrate 1 it will reduce fogging. The silicon oxide-containing layer on the side 11 of the substrate 1 serves as an adhesion promoter for a deposited silicate-containing sol-gel layer having a hydrophobic component. It is intended in particular to an applied by sol-gel coating SiO ₂ layer containing fluoroalkylsilane molecules as a hydrophobic component. Such a hydrophobic coating has surprisingly proven to be very durable when applied to a flame-pyrolytic silicon oxide layer with OH groups as adhesion promoter. This in 8th embodiment shown accordingly has a hydrophobic coated side 11 and a page 12 with anti-fog effect on.

Ein solches Substrat 1 kann zum Beispiel besonders vorteilhaft als Fenster eines Kraftfahrzeugs oder auch als Helmvisier eingesetzt werden. Bei derartigen Scheiben tritt bei regnerischem Wetter regelmäßig das Problem auf, daß gleichzeitig Regenwasser auf der Außenseite und ein Beschlagen auf der Innenseite die Sicht behindern. Wird eine Scheibe so angeordnet, daß die Seite 12 die Innenseite des Helms oder des Kraftfahrzeugs bildet, so können dauerhaft sowohl das Beschlagen der Innenseite vermindert, als auch das Ablaufen des Regenwasser auf der hydrophoben Außenseite gefördert werden.Such a substrate 1 For example, it can be used particularly advantageously as a window of a motor vehicle or as a helmet visor. In such discs occurs in rainy weather regularly the problem that at the same time hinder rainwater on the outside and fogging on the inside of the view. If a disc is arranged so that the side 12 forms the inside of the helmet or the motor vehicle, so both the fogging of the inside can be permanently reduced, as well as the drainage of rainwater can be promoted on the hydrophobic outside.

Die 9 und 10 zeigen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei welchen die Antibeschlag-Wirkung sogar noch besser als bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist. Die verbesserte Antibeschlag-Wirkung basiert darauf, daß eine siliziumoxidhaltige Schicht auf zumindest einem Bereich der Oberfläche eines Substrats abgeschieden wird, welche an der Oberfläche OH-Gruppen aufweist, wobei zumindest ein Teil dieser OH-Gruppen sauer reagiert.The 9 and 10 show two embodiments of the invention, in which the anti-fogging effect is even better than in the embodiments described above. The improved antifogging effect is based on having a silicon oxide-containing layer on at least a portion of the surface of a substrate is deposited, which has OH groups on the surface, wherein at least a portion of these OH groups reacts acid.

Um dies zu erreichen, können Silizium-Atome teilweise durch andere Atome substituiert werden, so daß auch OH-Bindungen zu diesen Austauschatomen vorhanden sind. Die Austauschatome werden so gewählt, daß die daran gebundene OH-Gruppe ein Proton abspalten kann.Around to achieve this Silicon atoms are partially substituted by other atoms, so that too OH bonds to these exchange atoms are present. The exchange atoms become chosen so that the attached OH group can split off a proton.

Möglich ist diesbezüglich beispielsweise das Abscheiden einer Schicht 7, in welcher Siliziumatome teilweise durch dreiwertige Atome, insbesondere Bor- und/oder Aluminiumatome substituiert sind.It is possible in this regard, for example, the deposition of a layer 7 in which silicon atoms are partially substituted by trivalent atoms, in particular boron and / or aluminum atoms.

9 zeigt dazu eine Variante der in 3 dargestellten Ausführungsform, bei welcher Siliziumatome teilweise durch Boratome ersetzt sind, so daß die OH-Gruppen teilweise an das vorhandene Bor gebunden sind. In 10 ist eine weitere Variante dargestellt, bei welcher Siliziumatome teilweise durch Aluminiumatome ersetzt sind. In beiden Fällen können die an Bor, beziehungsweise Aluminium gebundenen OH-Gruppen in wässriger Umgebung, wie speziell bei der Kondensation von Wasser durch Unterschreitung des Taupunktes Protonen abspalten. Die dann im kondensierten Wasser vorhandenen H₃O⁺-Moleküle bewirken eine besonders starke Anziehung an die Oberfläche mit den B-O-, beziehungsweise Al-O-Resten. Selbstverständlich kann auch eine Schicht 7 abgeschieden werden, in welcher sowohl Bor-, als auch Aluminiumatome vorhanden sind. 9 shows a variant of this in 3 illustrated embodiment in which silicon atoms are partially replaced by boron atoms, so that the OH groups are partially bound to the existing boron. In 10 a further variant is shown in which silicon atoms are partially replaced by aluminum atoms. In both cases, the bound to boron, or aluminum OH groups in an aqueous environment, such as especially in the condensation of water by falling below the dew point protons split off. The H ₃ O ⁺ molecules then present in the condensed water cause a particularly strong attraction to the surface with the BO- or Al-O-radicals. Of course, also a layer 7 be deposited, in which both boron, and aluminum atoms are present.

Bevorzugt wird eine derartige Beschichtung, wie sie 9 oder 10 zeigen, ebenfalls durch flammpyrolytische Beschichtung, insbesondere wie anhand der 1 und 2 erläutert, abgeschieden. Dementsprechend wird die siliziumoxidhaltige Schicht 7 durch Überstreichen zumindest eines Bereiches der Oberfläche des Substrats 1 mit einer Flamme und Hydrolyse einer Siliziumverbindung in der Flamme während die Flamme den Bereich des Substrats überstreicht, abgeschieden, wobei der Flamme in diesem Fall eine Bor- beziehungsweise Aluminium enthaltende Verbindung zugesetzt und diese hydrolysiert wird.Preferred is such a coating as they 9 or 10 also by flame-pyrolytic coating, in particular as shown by the 1 and 2 explained, deposited. Accordingly, the silicon oxide-containing layer becomes 7 by sweeping at least a portion of the surface of the substrate 1 With a flame and hydrolysis of a silicon compound in the flame while the flame sweeps over the region of the substrate deposited, in which case the flame is added to a boron or aluminum-containing compound and this is hydrolyzed.

Um Bor-Atome einzubauen, kann dazu der Flamme beispielsweise zumindest eine der Verbindungen Triethylborat, Trimethylborat, und/oder ein anderer Borsäureester zugesetzt werden. Für eine aluminiumhaltige Schicht 7 eignen sich beispielsweise Verbindungen wie Trimethoxyaluminium, Triethoxyaluminium und/oder Tri-Isopropoxyaluminium.In order to incorporate boron atoms, for example, at least one of the compounds triethyl borate, trimethyl borate, and / or another boric acid ester may be added to the flame. For an aluminum-containing layer 7 For example, compounds such as trimethoxyaluminum, triethoxyaluminum and / or tri-isopropoxyaluminum are suitable.

Die erfindungsgemäß herstellbaren Substrate eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen. Beispielsweise können die Substrate für oder als Fliesen, Dachziegel, Wasch- oder Spülbecken, Spiegel, insbesondere Kfz-Rückspiegel, Dampfgarer, Brillen, auch Schutz- Arbeits- oder Schwimm- oder Taucherbrillen, Linsen oder andere optische Elemente, Objektive, auch Vorsatzlinsen oder Vorsatzfilter für Objektive, Kühlmöbel, wie etwa Flaschenkühler oder Kühlschränke mit transparenten Elementen, Dunstabzugshauben, Architekturglas, Türen und Fenster im Dusch- Bad- Sanitär, Sauna und Dampfbadbereich, Uhrgläser, Möbel zur Präsentation und Aufbewahrung von Nahrungsmitteln („Food-Display-Möbel„), Thekengläser, fluidführende Teile, auch zur Leitung von Luft-Tröpfchengemischen, insbesondere in einer Klimaanlage, Fassadenelemente, Fenster- oder Windschutzscheiben, insbesondere im Automobilbereich, Helmvisiere, Scheinwerferabschlußscheiben, Leuchten, Wäschetrockner, Kochgeschirr, beispielsweise mit einem erfindungsgemäß beschichteten Topfdeckel, Sichthauben für Überwachungskameras, Dentalspiegel, optoelektronische Komponenten, wie beispielsweise für CCD-Chips, Sichtscheiben im Avionik-Bereich, Mikrowellen-Gargeräte, insbesondere Sichtscheiben für solche Geräte, Desinfektionskabinette, Abdeckungen für Displays verwendet werden.The can be produced according to the invention Substrates are suitable for a variety of applications. For example, the substrates for or as tiles, Roof tiles, washbasins or sinks, Mirrors, in particular motor vehicle rear-view mirrors, Steamer, glasses, also protective work or swimming or diving goggles, Lenses or other optical elements, lenses, also additional lenses or intent filter for lenses, Refrigerated cabinets, like about bottle cooler or refrigerators with transparent elements, extractor hoods, architectural glass, doors and Window in the shower bath sanitary, Sauna and steam bath area, watch glasses, Furniture for presentation and storage of food ("food display furniture"), counter glasses, fluid-carrying parts, also for conducting air-droplet mixtures, especially in an air conditioner, facade elements, windows or Windshields, in particular in the field of automobiles, helmet visors, Headlight lenses, Lights, tumble dryer, Cookware, for example with a coated according to the invention Pot lids, viewing hoods for surveillance cameras, Dental mirrors, optoelectronic components, such as for CCD chips, Viewing windows in the avionics area, microwave cooking appliances, in particular Viewing windows for such devices, Disinfection cabinets, covers are used for displays.

Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern vielmehr in vielfältiger Weise variiert werden kann. Insbesondere können die Merkmale der einzelnen beispielhaften Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden.It It will be apparent to those skilled in the art that the invention is not limited to the above described embodiments limited is, but rather in more diverse Way can be varied. In particular, the characteristics of each exemplary embodiments also be combined with each other.

Claims

Method for producing a substrate with a Coating that reduces fogging, with the steps: - Produce or providing a substrate, - paint over at least one Area of the surface of the substrate with a flame, as well - depositing a silicon oxide-containing Layer on at least a portion of the surface of the substrate, which the surface Has OH groups, by hydrolysis of a silicon compound in the flame during the flame passes over the area of the substrate.

Method according to claim 1, characterized in that as Silicon compound at least one of the substances - hexamethyldisiloxane (HMDSO), - hexamethyldisilazane (HMDSN), - tetramethoxysilane - tetraethoxysilane, used becomes.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that a glass or glass ceramic substrate is coated.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that a plastic substrate coated becomes.

Method according to claim 4, characterized in that a transparent plastic substrate, in particular containing at least one of the plastics polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), cycloolefinic copolymer (COC).

Method according to one the preceding claims, characterized in that a isolated substrate is produced or provided.

Method according to one the claims 1 to 5, characterized in that a continuous with Hot forming, in particular by means of rolling, floating, drawing produced glass ribbon is coated.

Method according to one the preceding claims, characterized in that a Float made substrate on the Zinnbadseite opposite Side is coated.

Method according to one the preceding claims, characterized in that Methane, propane or butane-containing fuel gas for generating the Flame is used.

Method according to one the preceding claims, characterized in that a a reducing component, preferably hydrogen or carbon monoxide containing fuel gas is used to generate the flame.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that an SiO ₂ -containing layer is deposited.

Method according to one the preceding claims, in which a flame with an oxidizing and a reducing Part produced and coated the substrate only with the oxidizing part becomes.

Method according to one the preceding claims, characterized in that a disc-shaped Substrate, in particular a glass or glass ceramic or plastic disc coated on both sides.

Method according to one the preceding claims, characterized in that a Part of the surface of the substrate is coated with a hydrophobic coating.

Method according to claim 14, characterized in that the Coating with the hydrophobic coating, applying a a hydrophilic substance-containing silicate-containing sol-gel layer includes.

Method according to claim 14 or 15, characterized in that a hydrophobic coating with a fluorine compound as the hydrophobic component, in particular is applied with a fluoroalkylsilane.

Method for producing a substrate with a Coating that reduces fogging, especially according to one the preceding claims, in which a silicon oxide-containing layer on at least one Area of the surface of a Substrate is deposited, which at the surface OH groups wherein at least a portion of these OH groups is acidic.

Method according to claim 17, characterized in that a Layer is deposited, in which silicon atoms partially through trivalent atoms, in particular boron or aluminum atoms substituted are.

Method according to claim 18, characterized in that the Silica-containing layer by coating at least one Area of the substrate with a flame and hydrolysis of a silicon compound in the flame during the flame is deposited over the area of the substrate, wherein the flame is a trivalent atom, in particular boron or aluminum containing compound is added and this is hydrolyzed.

Method according to claim 19, characterized in that the Flame at least one of the compounds triethylborate, trimethylborate, or another boric acid ester be added.

Method according to claim 19 or 20, characterized in that the flame at least one the compounds trimethoxyaluminum, triethoxyaluminum, tri-isopropoxyaluminum is added.

Method according to one the preceding claims, characterized in that the Substrate in addition with at least one further functional layer, in particular a layer with at least one of the properties - infrared reflecting, - scratch-resistant, - anti-reflective, - mirroring, - photocatalyst, - coloring coated becomes.

A method according to claim 22, characterized ge indicates that the substrate is coated with a further functional layer which contains at least one of the substances tin oxide, titanium oxide, silicon oxide, aluminum oxide or a mixture of these oxides.

Method according to claim 23, characterized in that the Silica-containing layer on the other functional layer is deposited.

Substrate with a coating that fogging reduced, in particular produced by a method according to a the preceding claims, characterized in that the Coating that reduces fogging at least a portion the surface of the substrate and a deposited silicon oxide-containing layer with OH groups on the surface the coating comprises.

Coated substrate according to claim 25, characterized in that that this Substrate comprises a glass substrate or glass ceramic substrate.

Coated substrate according to claim 25, characterized in that that this Substrate comprises a plastic substrate.

Coated substrate according to claim 27, characterized in that that this Substrate a transparent plastic substrate, in particular containing at least one of the plastics polycarbonate (PC), polymethylmethacrylate (PMMA), cycloolefinic copolymer (COC).

Coated substrate according to one of claims 25 to 28, characterized in that the substrate disc-shaped is and at least one side of the substrate with the coating, which reduces fogging is coated.

Coated substrate according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a Part of the coated with the silicon oxide layer surface of the substrate is coated with a hydrophobic coating.

Coated substrate according to claim 30, characterized in that that the hydrophobic coating a silicate-containing layer with a hydrophobic Substance includes.

Coated substrate according to claim 30 or 31, characterized characterized in that hydrophobic coating a fluorine compound as a hydrophobic component, especially fluoroalkylsilane.

Coated substrate, in particular according to one the preceding claims, which is a silicon oxide-containing layer on at least one area its surface Substrate having on the surface OH groups, wherein At least a portion of these OH groups reacts acid.

Coated substrate according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the silicon oxide-containing layer silicon atoms partially by trivalent Atoms, in particular aluminum atoms or boron atoms are substituted.

Coated substrate according to one of the preceding claims by at least one further functional layer, in particular a layer with at least one of the properties - infrared reflecting, - scratch protection, - anti-reflex, - mirroring, - photocatalytic, - Coloring.

Coated substrate according to claim 35, characterized in that that the Silica-containing layer on the other functional layer is arranged.

Coated substrate according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Coating with bare Eye is not visible.

Coated substrate, in particular according to one of the preceding claims or preparable with a method according to one of claims 1 to 24, characterized by a coating which the Reifbildung from below the freezing point on the substrate niederschlagendem Water vapor is reduced.

Coated substrate according to claim 38, characterized that the Coating a frost formation to a temperature of -10 ° C, preferably reduced to -20 ° C.

Product comprising a coated substrate according to any one of claims 25 to 39 or prepared according to any one of claims 1 to 24, in particular with a plastic, glass or glass-ceramic substrate, the product - a tile, - a tile, - a sink or sink - a mirror, in particular a vehicle rear-view mirror, - a steamer, - glasses, in particular diving, protective, work or swimming goggles, - a lens or other optical element, - a lens, - an objective lens or an objective filter - a refrigerated cabinet, - a façade element, - an extractor hood, - architectural glass, - doors and windows in the shower - bath - sanitary, sauna and steam bath area , - a watch glass, - a furniture for the presentation and storage of food, - a counter glass, - a fluid-carrying part, in particular also for the guidance of air-droplet mixtures, in particular in an air conditioner, - a window or windscreen, in particular in the automotive sector, - a helmet visor, - a lamp, - a headlamp lens, - a tumble dryer, - a cookware, a viewing hood for a surveillance camera, - a dental mirror, - an opto-electronic component, such as a CCD chip - a viewing window in the avionics area, - a microwave -Gargerät, in particular a lens for such Device, - a disinfection cabinet, - is a cover for displays.