DE102005040046B4

DE102005040046B4 - Hydrophilierende Beschichtung mit erhöhter mechanischer und thermischer Stabilität sowie deren Verwendung

Info

Publication number: DE102005040046B4
Application number: DE200510040046
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Hoffmeister; Florian W. Haacke; Torsten Dr. Schmidt; Frank Südekum
Original assignee: GXC Coatings GmbH
Current assignee: Gxc Coatings 38642 Goslar De GmbH
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2005-08-23
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2025-08-24
Also published as: DE102005040046A1; DE202005021689U1

Abstract

Hydrophilierende Beschichtung, die als Sol-Gel-Beschichtung ausgebildet ist und auf nanoskaligen Sol-Partikeln mit einer polymeren anorganisch-oxidischen Grundstruktur basiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein polyethermodifiziertes Oligo- oder Polysiloxan als dem Sol/Gel-System zugegebenes Additiv enthält.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrophilierende Beschichtung, speziell eine Antibeschlagbeschichtung für Gläser und Kunststoff und eine hydrophilierende Beschichtung von Papier sowie deren allgemeine Verwendung zur Hydrophilierung von Oberflächen.
Es sind verschiedene Beschichtungen bekannt, durch die Oberflächen dauerhaft hydrophiliert werden und damit vor Beschlagen mit Wasserdampf geschützt werden sollen. Wichtige Einsatzgebiete für solche Beschichtungen sind z. B. Brillengläser und optische Komponenten wie Objektive oder allgemein Linsen, jeweils aus Glas und Kunststoff. Generell können jedoch die verschiedensten Oberflächen beschichtet werden, soweit sie vor Beschlagen geschützt werden sollen.
Ein weiteres Anwendungsgebiet liegt bei der Hydrophilierung hydrophober Papieroberflächen in der Druckindustrie zum Vorbereiten dieser Oberflächen für polare Druckfarben und Tintenstrahldruck.
Aus der WO 87/01111 ist eine Antibeschlagbeschichtung bekannt, bei dem in eine Polyurethanmatrix während der Aushärtung Polyethylenglykol oder Ethylenglykol als hydrophilierende Komponente eingebaut wird. Die Beschichtung besitzt eine sehr hohe Wasseraufnahmekapazität von 45%, was zur Enthaftung der Schicht bei starker Wasser- oder Wasserdampfexposition führen kann. Auch bei Waschen und Abreiben sind diese Schichten nicht stabil, was z. B. bei Brillengläsern besonders nachteilig ist.
Aus der DE 21 19 349 A1 ist eine Antibeschlagbeschichtung auf Basis von Polyvinylpyrrolidon-Polyvinylacetat-Polyethylenglykol-Copolymeren mit Tensiden auf Fettalkoholäthersulfonsäurebasis bekannt. Auch hier sind die Antibeschlageigenschaften nur dauerhaft, solange keine mechanische Belastung auftritt. Die Schichten sind ferner nicht resistent gegenüber üblichen Reinigungsmitteln.
Aus der DE 40 17 341 A1 ist eine Antibeschlagbeschichtung auf Basis eines an sich bekannten Einbrennlacks aus Polyacryl- oder Polyesterharz mit einem nichtionogenen Netzmittel bekannt. Derartige Kunststoffbeschichtungen sind in der Regel wenig kratz- und abriebfest und anorganischen Beschichtungen in dieser Hinsicht unterlegen.
Die EP 0 193 402 A2 beschreibt flüssige, epoxyterminierte Organopolysiloxane, die zur Behandlung von Materialien zur Steigerung der Hydrophilie geeignet sein sollen.
Durch die WO 03/048258 konnte bereits eine Beschichtung mit sehr guter und dauerhafter, d. h. sich nicht durch Feuchtigkeitseinwirkung ablösender Antibeschlagwirkung bereitgestellt werden, Bei dieser Beschichtung werden durch eine Sol-Gel-Beschichtung in einem Sol vorhandene sinterfähige nanoskalige Partikel (Teilchengröße 2 bis 100 nm, vorzugsweise 2 bis 30 nm) mit einem geeignet ausgewählten bekannten Beschichtungsverfahren (z. B. Sprüh-, Tauch- oder Flutbeschichtung) auf der zu behandelnden Oberfläche niedergeschlagen und dort unter Entzug des Lösungsmittels aus dem gelierenden Sol aushärten gelassen bzw. thermisch verdichtet, d. h. gesintert. Die nanoskaligen Partikel bestehen aus 10 bis 90% anorganischen Strukturen und tragen 5 bis 70% hydrophile Seitenketten sowie 0 bis 50% organische Seitenketten mit funktionellen Gruppen, wodurch die dauerhafte Hydrophilisierung bei gleichzeitig guten Haftungseigenschaften zur beschichteten Oberfläche erzielt werden kann.
Auch die Beschichtungen der WO 03/048258 weisen jedoch noch den Nachteil auf, dass sie nicht abriebfest sind, d. h., mechanischen Belastungen nicht genügend standhalten. Unzulänglichkeiten zeigen sich auch bei der thermischen Belastbarkeit dieser und anderer bekannter Beschichtungen.
Auch zu anderen Zwecken sind bereits Polysiloxan-Beschichtungen bekannt. Die US 5,668,212 offenbart wässrige Siloxansysteme zur Herstellung flexibler Filme, Fasern oder Beschichtungen in Ersatz herkömmlicher Silikonbeschichtungen, die aus organischen Lösungsmitteln aufgetragen werden müssten. Hierzu wird eine Organosiliziumverbindung mit Polyetherseitengruppen mit Wasser modifiziert bzw. gefüllt, sodann mit flüssigem Organopolysiloxan, Vernetzer und Katalysator vermischt und in der Hitze gehärtet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile im Stande der Technik zu beseitigen und die mechanische und thermische Stabilität einer Antibeschlagbeschichtung, insbesondere einer im Sol-Gel-Verfahren erzeugten Antibeschlagbeschichtung, zu erhöhen.
Grundsätzlich ist eine chemische Beschichtung aus Lösung anzustreben, da diese Beschichtungsverfahren – Tauchen, Sprühen, Fluten und anschließendes Trocknen – deutlich kostengünstiger sind als beispielsweise CVD- oder PVD-Verfahren, mit denen sonst dünne Beschichtungen erzeugt werden können. Nachteilig ist, dass solche aus Lösung aufgetragenen Beschichtungen häufig eine unzulängliche Dichte und Härte sowie einen schlechteren Kontakt zum Untergrund haben.
Wesentlich vorteilhafter sind demgegenüber anorganische Beschichtungen, die in dem sogenannten Sol-Gel-Verfahren aufgebracht und dabei verfestigt werden. Unter einem Sol versteht man allgemein eine Lösung von Teilchen mit einer Größe zwischen 1 nm und 1000 nm. Beim Sol-Gel-Verfahren wird beispielsweise aus Metallalkoholaten – oder im Falle flüssiger Gläser aus Silikaten, Silanen und/oder Siloxanen – ein Sol hergestellt, indem das Alkoholat oder die jeweilige Ausgangsverbindung destabilisiert und zur Polymerisation gebracht wird. Die Zugabe weiterer Reagenzien kann an dieser Stelle für Modifikationen genutzt werden. Es bildet sich ein Sol mit nanoskaligen Partikeln in Lösung. Das polymere Sol wird dann durch Lösungsmittelentzug und Härtung, ggf. unter Formgebung, über einen Gel-Zwischenzustand in ein verfestigtes Produkt überführt. Bei anorganisch-oxidischen Grundstrukturen führt dieser Vorgang bis zum glasförmigen oder keramischen Endprodukt.
Der Erfindung liegt daher das spezielle Problem zugrunde, eine hydrophilierende Sol-Gel-Beschichtung, wie beispielsweise in der WO 03/048258 beschrieben, so weiterzuentwickeln, dass sie neben den guten hydrophilierenden Eigenschaften (gute Antibeschlagwirkung) auch bei hoher Feuchtigkeitsbelastung dauerhaft und zusätzlich insbesondere mechanisch ausreichend stabil ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer hydrophilierenden Beschichtung, die als Sol-Gel-Beschichtung ausgebildet ist und auf nanoskaligen Sol-Partikeln mit einer polymeren anorganisch-oxidischen Grundstruktur basiert, dadurch gelöst, dass die Beschichtung ein polyethermodifiziertes Oligo- oder Polysiloxan als dem Sol/Gel-System zugegebenes Additiv enthält.
Grundsätzlich wird die Beschichtung so hergestellt, dass zunächst wie bekannt Ausgangsstoffe für eine polymere anorganisch-oxidische Beschichtung in Lösung zur Polymerisation gebracht werden, so dass ein Sol entsteht. Dem Sol oder einer frühen, noch nicht voll verfestigten Gel-Stufe wird dann das erfindungsgemäße Additiv und falls gewünscht noch weitere Zusatzstoffe zugegeben. Als weiterer Zusatzstoff könnte zum Beispiel ein Farbstoff in Frage kommen, wenn eine getönte Beschichtung gewünscht wird. Es können auch andere im Stand der Technik bekannte Maßnahmen ergriffen und Stoffe zugesetzt werden. Nach Härten bzw. Trocknen zeigt die mit dem Additiv ausgestatte Beschichtung die unten näher beschriebenen positiven Eigenschaften.
Das Siloxan-Additiv wird allgemein in einer für Additive üblichen Menge zugesetzt, die weniger als 50 Gew.-% und insbesondere weniger als 20 Gew.-% betragen kann. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Siloxan-Additiv in einem Anteil zwischen 0,01 und 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 5 Gew.-% in der Beschichtung enthalten ist.
Das Siloxan-Additiv besitzt in den bevorzugten Ausführungsbeispielen ein Grundgerüst mit der Ketteneinheit -(OSiR₂)-, mit R = Alkyl, Phenyl, Aryl, Hydroxyalkyl, Hydroxyl oder Alkoxyalkyl, wobei R gleich oder verschieden sein kann und außerdem blockweise gleich oder verschieden sein kann.
„Alkyl" bedeutet wie hier beschrieben insbesondere Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl oder ein anderes langkettiges oder verzweigtes Alkyl mit in der Regel 3 bis 20 C-Atomen (C3 bis C20-Alkyl, bzw. insgesamt C1-C20-Alkyl).
Unter „Aryl" wird ein Phenylrest verstanden, der mit einem oder mehreren der vorstehend genannten Alkyle substituiert sein kann. Ebenso kann der Hydroxyalkylrest und der Alkoxyalkylrest speziell eines der vorgenannten Alkyle enthalten. Der Alkoxyalkylrest ist vorzugsweise ein C1-C4-Alkoxy-C1-C20-alkyl.
Das Grundgerüst des Additivs ist vorzugsweise ein Trisiloxan oder ein höherpolymerisiertes Oligo- bis Polysiloxangerüst und weiter vorzugsweise ein Dimethylsiloxangerüst.
Die Polyethermodifikation ist vorzugsweise eine Seitenkettenmodifikation der Form -(OSiRR')- am Grundgerüst des Additivs, wobei R' eine Polyetherseitenkette ist.
Polyethermodifizierte Oligo- oder Polysiloxane sind grundsätzlich bekannt und werden beispielsweise industriell als Lackadditive eingesetzt.
Diese Additive werden unter anderem angeboten als Mittel zur Erhöhung der Oberflächenglätte und Stärkung des Hydrophilie-Effekts. Überraschend ist, dass mit diesen für herkömmliche Lacke verfügbaren handelsüblichen Additiven die nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellte Beschichtung selbst und deren Antibeschlagswirkung hinsichtlich thermischer und mechanischer Widerstandsfähigkeit verbessert werden konnte.
Besondere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäß in der Beschichtung vorhandenen Additivs können durch die folgende Formel I wiedergegeben werden, die bei einem polymeren Molekül eine Durchschnittsformel darstellt:
hierbei bedeuten:
x = 0 oder 1; a = 0 bis 100; b = 0 bis 100; c = 1 bis. 100; n = 1 bis 100; m = 1 bis 100;
R = Alkyl-, Phenyl-, Aryl-, Alkoxyalkyl-, Hydroxyalkyl- oder Hydroxy-, wobei die Reste R in einem Molekül gleich oder verschieden sein können;
R¹ = -(CH₂)_c-(OCH₂CH₂)_n-OR³;
-(CH₂)_c-(OCH₂CH₂)_n-(OCH₂CHCH₃)_m-OR³;
wobei das durchschnittliche Molekül wenigstens eine Gruppe R¹ enthält;
R² = R oder R¹
R³ = H, Alkyl-, Aryl-, (2,3-Epoxy)propyl-, -(CO)R, -(CO)-NHR.
Die polymere anorganisch-oxidische Struktur der Sol-Partikel der Beschichtung ist vorzugsweise eine solche, die auf den Oxiden von Si, Zr, Ce, Ti, Al oder deren Mischungen basiert und die dementsprechenden metalloxidischen Basiseinheiten enthält. Alle diese Strukturen sind zur Bildung glasartiger, matter oder transparenter Beschichtungen befähigt. Im Rahmen der Erfindung wird diese Basis-Beschichtung durch Zugabe wenigstens eines der erfindungsgemäßen Additive weiter verbessert.
Die polymere anorganisch-oxidische Struktur der Sol-Partikel der Beschichtung besteht vorzugsweise aus 10 bis 90 Gew.-% an anorganischen Strukturen wie oben näher beschrieben, die hydrophile und gegebenenfalls zusätzlich funktionalisierte organische Seitenketten tragen, und zwar weiter vorzugsweise 5 bis 70 Gew.-% hydrophile Seitenketten sowie 0 bis 50 Gew.-% funktionalisierte organische Seitenketten.
Die hydrophilen Seitenketten der Sol-Partikel der Beschichtung bilden eine Amino-, Sulfonat-, Sulfat- Sulfit-, Sulfonamid-, Sulfoxid-, Carboxylat-, Polyol-, Polyether-, Phosphat- oder Phosphonatgruppen-Funktionalisierung, d. h. sie bestehen aus diesen Gruppen, die an das Grundgerüst entweder direkt angebunden sind, oder sie enthalten diese Gruppen in Anbindung über einen Spacer, beispielsweise eine C1-C11-Alkylengruppe.
Die funktionellen Gruppen der organischen Seitenketten sind bevorzugt Epoxid-, Acryloxy-, Methacryloxy-, Glycidyloxy-, Allyl-, Vinyl-, Carboxyl-, Mercypto-, Hydroxyl-, Amid- oder Amino-, Isocyano-, Hydroxy- oder Silanolgruppen, die wahlweise auch über organische Spacergruppen an das Gerüst gebunden sein können.
Im Solzustand liegt der pH-Wert der Beschichtungslösung bevorzugt zwischen 3 und 10 und die nanoskaligen Partikel weisen in diesem Zustand bevorzugt eine mittlere Teilchengröße von 2 bis 10 nm, vorzugsweise von 2 bis 30 nm auf.
Die Schichtdicke der hydrophilierenden Beschichtung beträgt im Allgemeinen zwischen 100 nm und 20 μm, vorzugsweise zwischen 250 nm und 5 μm.
Die Erfindung umfasst weiter die Verwendung der oben beschriebenen Beschichtungen mit dem erfindungsgemäßen Additiv zur Beschichtung von Metallen, Kunststoffen, Keramik, Textil, Leder, Holz, Papier, lackierten Oberflächen und Gläsern. Mit den erfindungsgemäßen Beschichtungen ist auf diesen Oberflächen eine matte bis hoch-transparente, harte, thermisch stabile, dauerhafte und mechanisch auch gegen Abrieb stabile Beschichtung möglich, die zusätzlich in ihrer Transparenz mit Hilfe verschieden auswählbarer Additive einstellbar ist.
Typische Anwendungen sind hierbei: Schuhe, Kleidungsstücke, Planen, Plakate, Bauelemente (z. B. Sonnenschutzlamellen, Fensterprofile (insbesondere aus PVC), Wintergärten, Glaskuppeln, Fassadenelemente, Dachziegel, Fensterläden, Kamine, Tür- und Fenstergriffe, Telefonzellen, Denkmäler, Satellitenanlagen, Antennen, Brücken, Gebäude (insbesondere Hochhäuser), Blumentöpfe, Gartenmöbel, Gartengeräte, Gartenzwerge, Haltestellenhäuschen, Strommasten, Stromkästen, Dachrinnen, Spielplatzeinrichtungen, Grabsteine, Werbetafeln, Plakate, Küchen und Küchengeräte, Fahrzeuge und Fahrzeugteile (z. B. Fahrzeugspiegel, Fahrzeuglacke, Fahrzeugfelgen, Fahrzeugscheiben, Stoßstangen, Lkw-Planen, Fahrzeugkennzeichen), Verkehrsschilder, Verkehrsspiegel, Fahrräder, Motorräder, Raumfahrzeuge, Flugzeuge und Flugzeugteile, Hubschrauber, Satelliten, Raumanzüge, medizinische Geräte, medizinische Räume und Sanitäreinrichtungen, Implantate, Dialysegeräte, Katheter, Endoskope, Schwimmbäder, Zelte, Solaranlagen und -zellen, elektrische und elektronische Bauteile (z. B. Drähte, Kabel, Lampen, Laternen, Meßeinrichtungen), Computerdisplays, optische Linsen oder Maschinenteile.
Die Erfindung umfasst ferner die Beschichtung von Glas- oder Kunststoffartikeln mit wenigstens teilweiser optischer Transparenz, die sich durch eine matte oder hochtransparente Antibeschlagbeschichtung gemäß der Erfindung auszeichnen. Bevorzugte Artikel dieser Art sind Brillengläser, optische Linsen, Objektive, Visiere, Spiegel, Scheiben, Sensorabdeckungen.
BEISPIELE UND TESTS
In den Beispielen werden Vergleichsbeispiele für die bekannte Beschichtung ohne erfindungsgemäßes Additiv und entsprechende neue Beispiele zu Beschichtungen mit verschiedenen Polysiloxan-Additiven angegeben.
TESTS:
Die mechanische Stabilität eines beschichteten Substrates wird wie folgt bestimmt:

• 2 Minuten unter laufendem, handwarmen Wasser mit der Hand die Beschichtung reiben: dabei dürfen keine Trübungen oder Ablösungen auftreten;
• Abtrocknen mit Papierhandtuch;
• Antifog Test über eine Dampfstrahl von Wasserdampf bei der Temperatur von 100°C: dabei darf kein Beschlagen stattfinden sondern völlige Spreitung erfolgen;
• danach an Luft trocknen lassen;
• wenn trocken, dann mehrere Gitterschnitt-Test: ein Teil mit Bürste abreiben, die anderen mit Tape bekleben: dabei dürfen keine Ablösungen auftreten;
• Stahlwolle Test: es dürfen Kratzspuren aber keine Abriebspuren erfolgen;
• dann eine Stunde Lagerung in Demi-Wasser;
• danach an Luft trocknen lassen;

Die thermische Stabilität eines beschichteten Substrats wird wie folgt bestimmt:

A. Lagerung im Kühlschrank bei 0–5°C für ca. 1 h: nach 5 Minuten bei Raumtemperatur darf kein Beschlagen stattfinden sondern muss völlige Spreitung erfolgen.
B. Dauerwärme-Test = Lagerung im Umluftofen für 96h bei 135°C

Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wird die Probe über einen Dampfstrahl von Wasserdampf bei der Temperatur von 80°C für die Dauer von 1 Minute gehalten: dabei muß innerhalb von 5 sek völlige Spreitung erfolgen.
Die oben beschriebenen Tests (mechanisch, thermisch A und B) werden zusammen als Antifog-Test – abgekürzt als AF-Test – bezeichnet.
BEISPIELE
Beispiel Nr. 1 (Vergleichsbeispiel aus WO 03/048258 ):
Zu 600 g (1 Mol) Polyethylenglycol 600 werden 123,68 g (1 Mol) 3-Isocyanatopropyltriethoxysilan gegeben und auf 130°C im Siliconbad nach Zugabe von 0,12 g Dibutylzinndilaurat (0,1 Gew.-% bezüglich 3-Isocyanatopropyltriethoxysilan) erhitzt. Zu 50 g der resultierenden Lösung (Lösung A) werden unter Rühren 25 g (0,12 Mol) Tetraethoxysilan und 33,4 g (0,12 Mol) 3-Glycidyloxypropyltriethoxysilan zugesetzt. Nach Zusatz von 15,12 g (0,84 mol) einer 0,1 N NCl-Lösung wird das Gemisch 24 h bei Raumtemperatur hydrolysiert und kondensiert. Es resultieren hydrophile Nanopartikel mit reaktiven Endgruppen von ca. 5 nm.
Nach Verdünnen des Gemisches mit Isopropanol im Verhältnis 1:1 wird eine Polycarbonatplatte mit den Maßen 7 × 15 cm einseitig mit der Sol-Lösung geflutet. Überschüssige Lösung läuft von der aufrecht stehenden Platte ab. Die beschichtete Platte wird für 30 Minuten bei 120°C im Umluftofen getrocknet. Unterzieht man nun diese Platte den oben beschriebenen Tests (Reihenfolge der thermischen Tests zuerst A und dann B), so werden alle genannten Anforderungen hinsichtlich mechanischer und thermischer Stabilität und Optik nicht erfüllt.
Beispiel Nr. 2 (erfindungsgemäßes Beispiel):
Zur Beschichtungslösung aus Beispiel Nr. 1 wird zusätzlich ca. 2 Gew.-% (Hydroxypolyethylenoyxpropyl)-Heptamethyltrisiloxan (Molekülformel: HO(CH₂CH₂O)_6-9-(CH₂)₃SiMe(OSi(OMe)₃)₂) gegeben und anschließend in gleicher Weise appliziert und getestet wie in Beispiel Nr. 1 genannt. Die beschichtete Platte ist völlig transparent und besteht den kompletten AF-Test.
Beispiel Nr. 3:
Zur Beschichtungslösung aus Beispiel Nr. 1 wird zusätzlich ca. 5 Gew.-% des Lackadditivs Baysilone-Lackadditiv 3466 (Siliconadditiv (Polyetherpolysiloxan), Fa. Borchers) gegeben und anschließend in gleicher Weise appliziert und getestet wie in Beispiel Nr. 1 genannt. Die Transparenz der Platte ist matt-trübe, und die beschichtete Platte besteht den kompletten AF-Test.
Beispiel Nr. 4:
Zur Beschichtungslösung aus Beispiel Nr. 1 wird zusätzlich ca. 5 Gew.-% des Lackadditivs Siliconöl L051 (Polyethermodifiziertes Polysiloxan, Fa. Wacker) gegeben und anschließend in gleicher Weise appliziert und getestet wie in Beispiel Nr. 1 genannt. Die Farbe der Beschichtung ist grau, und die Platte hat keine Transparenz aber die beschichtete Platte besteht den kompletten AF-Test.
Beispiel Nr. 5:
Zur Beschichtungslösung aus Beispiel Nr. 1 wird zusätzlich ca. 2 Gew.-% des Lackadditivs Byk 377 (polyethermodifiziertes Dimethylpolysiloxan-Copolymer, Fa. Byk-Chemie) gegeben und anschließend in gleicher Weise appliziert und getestet wie in Beispiel Nr. 1 genannt. Die Transparenz der Platte ist seidenmatt, und die beschichtete Platte besteht den kompletten AF-Test.
Beispiel Nr. 6:
Zur Beschichtungslösung aus Beispiel Nr. 1 wird zusätzlich ca. 2 Gew.-% der Verbindung PEG/PPG-25/25 Dimethicone (polyethermodifiziertes Dimethylpolysiloxan-Copolymer, Fa. Wacker) gegeben und anschließend in gleicher Weise appliziert und getestet wie in Beispiel Nr. 1 genannt. Die Transparenz der Platte ist matt, und die beschichtete Platte besteht den kompletten AF-Test.
Beispiel Nr. 7:
Zur Beschichtungslösung aus Beispiel Nr. 1 wird zusätzlich ca. 3 Gew.-% der Verbindung Byk 331 (polyethermodifiziertes Polysiloxan, Fa. Byk-Chemie) gegeben und anschließend in gleicher Weise appliziert und getestet wie in Beispiel Nr. 1 genannt. Die Transparenz der Platte ist matt, und die beschichtete Platte besteht den kompletten AF-Test.
Beispiel Nr. 8:
Zur Beschichtungslösung aus Beispiel Nr. 1 wird zusätzlich ca. 4 Gew.-% der Verbindung DBE 721 (Dimethylsiloxan-ethylenoxid Block-Copolymer, Fa. ABCR) gegeben und anschließend in gleicher Weise appliziert und getestet wie in Beispiel Nr. 1 genannt. Die Transparenz der Platte ist klar, und die beschichtete Platte besteht den kompletten AF-Test.
Beispiel Nr. 9:
Zur Beschichtungslösung aus Beispiel Nr. 1 wird zusätzlich ca. 3 Gew.-% der Verbindung (Hydroxypolyethylenoxypropyl)-Pentadecamethylheptasiloxan, Molekülformel: HO(CH₂CH₂O)_14-27((CH₂)₃SiMe(OSiMe₂)₂(SiMe₃)₂) gegeben und anschließend in gleicher Weise appliziert und getestet wie in Beispiel Nr. 1 genannt. Die Transparenz der Platte ist völlig klar, und die beschichtete Platte besteht den kompletten AF-Test.
Beispiel Nr. 10:
Die Beschichtungslösung aus Beispiel Nr. 9 wird auch auf einer Glasplatte mit den Maßen 7 × 15 cm einseitig geflutet; überschüssige Lösung läuft von der aufrecht stehenden Platte ab. Die beschichtete Glasplatte wird für 30 Minuten bei 150°C im Umluftofen getrocknet. Unterzieht man nun diese Platte den oben beschriebenen Tests in der Reihenfolge zuerst A und dann B, so werden alle genannten Anforderungen hinsichtlich mechanischer und thermischer Stabilität und Optik erfüllt.

Claims

Hydrophilierende Beschichtung, die als Sol-Gel-Beschichtung ausgebildet ist und auf nanoskaligen Sol-Partikeln mit einer polymeren anorganisch-oxidischen Grundstruktur basiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein polyethermodifiziertes Oligo- oder Polysiloxan als dem Sol/Gel-System zugegebenes Additiv enthält.
Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Siloxan-Additiv in einem Anteil zwischen 0,01 und 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 5 Gew.-% enthalten ist.
Beschichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie neben dem Siloxan-Additiv wenigstens einen weiteren Zusatzstoff, insbesondere einen Farbstoff oder ein Pigment enthält.
Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Siloxan-Additiv ein Grundgerüst mit der Ketteneinheit -(OSiR₂)besitzt, mit R = Alkyl, Phenyl, Aryl, Hydroxyalkyl, Hydroxyl oder Alkoxyalkyl, wobei R gleich oder verschieden sein kann und außerdem blockweise gleich oder verschieden sein kann.
Beschichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgerüst des Additivs ein Tri- bis Poly-Dimethylsiloxangerüst ist.
Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyethermodifikation eine Seitenkettenmodifikation der Form -(OSiRR')- am Grundgerüst des Additivs ist, wobei R' eine Polyetherseitenkette ist.
Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Siloxan-Additiv wiedergegeben werden kann durch die Durchschnittsformel I:
mit x = 0 oder 1, R = Alkyl-, Phenyl-, Aryl-, Alkoxyalkyl-, oder Hydroxyalkyl und gleich oder verschieden, wenn x = 1, und R = Alkyl-, Phenyl-, Aryl-, Alkoxyalkyl-, Hydroxyalkyl- oder Hydroxy- und gleich oder verschieden, wenn x = 0; R¹ = -(CH₂)_c-(OCH₂CH₂)_n-OR³; -(CH₂)_c-(OCH₂CH₂)_n-(OCH₂CHCH₃)_m-OR³; wobei das durchschnittliche Molekül wenigstens eine Gruppe R¹ enthält; R² = R oder R¹; R³ = H, Alkyl-, Aryl-, (2,3-Epoxy)propyl-, -(CO)R, -(CO)-NHR und a = 0 bis 100; b = 0 bis 100; c = 1 bis 100; n = 1 bis 100; m = 1 bis 100.
Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere anorganisch-oxidische Struktur der Sol-Partikel der Beschichtung eine Struktur ist, die auf den Oxiden von Si, Zr, Ce, Ti, Al oder deren Mischungen basiert.
Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere anorganisch-oxidische Struktur der Sol-Partikel der Beschichtung in einem Anteil von 5 bis 70 Gew.-% hydrophile Seitenketten sowie in einem Anteil von 0 bis 50 Gew.-% funktionalisierte organische Seitenketten trägt.
Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophilen Seitenketten der Sol-Partikel der Beschichtung Amino-, Sulfonat-, Sulfat- Sulfit-, Sulfonamid-, Sulfoxid-, Carboxylat-, Polyol-, Polyether-, Phosphat- oder Phosphonatgruppen enthalten.
Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionellen Gruppen der organischen Seitenketten Epoxid-, Acryloxy-, Methacryloxy-, Glycidyloxy-, Allyl-, Vinyl-, Carboxyl-, Mercapto-, Hydroxyl-, Amid- oder Amino-, Isocyano-, Hydroxy- oder Silanolgruppen sind.
Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Beschichtung zwischen 100 nm und 20 μm, vorzugsweise zwischen 250 nm und 5 μm liegt.
Verwendung der Beschichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 für die Beschichtung von Metallen, Kunststoffen, Keramik, Textil, Leder, Holz, Papier, lackierten Oberflächen und Gläsern.
Verwendung einer matten oder hochtransparenten Antibeschlagbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 für Glas- oder Kunststoffartikel mit wenigstens teilweiser optischer Transparenz.
Verwendung nach Anspruch 14, in Form einer optischen Linse, eines Brillenglases, eines Objektivglases, eines Visiers, eines Spiegels, einer Scheibe oder einer Sensorabdeckung.