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Die
Erfindung betrifft Beschichtungen bzw. Substrate mit einer Ätzung
und/oder einer Beschichtung auf der Basis insbesondere von nanoporösem
SiO2, die bezüglich ihrer Transparenz
an den spektralen Intensitätsverlauf des natürlichen
Lichtes unter besonderer Berücksichtigung des psychisch
wirksamen Wellenlängenbereichs angepasst sind. Potentielle
Anwendungsgebiete liegen in der Verglasung von Gebäuden,
in der sich Menschen vorübergehend oder dauerhaft zum Zwecke
des Wohnens, des Arbeitens, der Freizeitgestaltung oder der Therapie
aufhalten und in Zusatzverglasungen, Filtern bzw. Linsen für
Bestrahlungsgeräte, Lichttherapiegeräten oder
Wohlfühlbeleuchtungen.
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Lange
Zeit galt das menschliche Auge als reines Sehorgan. Erst vor dreieinhalb
Jahrzehnten gelang mit der Entdeckung des retinohypothalamischen
Traktes (RHT) (R. Y. Moore and N. J. Lenn, J. Comp. Neurol., 1972,
146, 1–14) der Nachweis einer direkten Nervenverbindung
zwischen der Netzhaut und dem Hypothalamus. An dessen einem Ende
sitzen in der Netzhaut die sogenannten nicht-bildgebenden NIF (non
image forming)-Rezeptoren, deren spektrale Empfindlichkeit im Bereich
von 380 nm und 580 nm liegt (G. C. Brainard, J. Neuroscience
21, 2001, 16, 6405–12; K. Thapan, J. Physiology,
2001, 1, 261–7; D. Gall, LICHT 54, 2002, 11–12,
1292–7). Sie dienen der Weiterleitung von Hell-Dunkel-Signalen
optischer Reize an die am anderen Ende der RHT-Fasern direkt oberhalb
der Sehnervenkreuzung lokalisierten nuclei suprachiasmatici (SCN).
Die SCN gelten als anatomischer Sitz der biologischen Uhr. Die dort
empfangenen Erregungen beeinflussen zahlreiche vegetative und hormonelle
Funktionen im menschlichen Körper, u. a. den für
den Schlaf-Wachrhythmus wichtigen Melatonin-Haushalt.
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Erhalten
die NIF-Rezeptoren Strahlung einer zu geringen Intensität
im entsprechenden Wellenlängenbereich, kann dies zu einer
Störung des Melatonin-Haushaltes führen, was sich
ungünstig auf das mental/psychische Befinden des Menschen auswirkt.
Mögliche Folgen einer Unterversorgung sind Schlafstörungen,
Depressionen oder andere psychische Krankheiten. Besonders deutlich
erkennbar wird dieser Zusammenhang bei der Untersuchung des Phänomens
der „Winterdepression", welche gerade gehäuft
in den lichtarmen Wintermonaten diagnostiziert wird. Nach einer
Statistik des Arbeitsministeriums in NRW gehen 27% aller Meldungen
von Berufsunfähigkeit auf psychische Erkrankungen zurück,
wovon ein Großteil dem Melatonin-Regelmechanismus ursächlich
zugeschrieben wird.
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Bisherige
Entwicklungen von Verglasungen konzentrieren sich ausschließlich
darauf, Entspiegelungen im Bereich der maximalen Helligkeitsempfindlichkeit
der menschlichen Netzhaut (ca. 555 nm bei Tageslicht) zu optimieren,
resultierend in Transmittivitäten oberhalb 96%. Hauptanwendungsbereiche
sind transparente Schaufenster, Fassaden, Eingangsbereiche und Aussichtsräume
mit großen Lichtunterschieden vor und hinter dem Glas.
Beispiele von in diesem Marktsektor eingesetzter Produkte sind AMIRAN® von Schott und CENTROSOL Strukturgläser
der Fa. Centrosolar.
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Unberücksichtigt
bleiben dabei die gesundheitlichen Wirkungen optischer Strahlung
auf den menschlichen Organismus, insbesondere die photoinduzierte
Melatoninsuppression, ein circadian (von lat. circa: um ... herum;
dia: Tag) ablaufender Prozess im menschlichen Organismus, der die
innere Uhr steuert und dessen Störung zu verschiedensten
Störungen von Körperfunktionen führt.
Brainard (siehe a. a. O.) und Thapan (siehe a. a. O.) fanden heraus,
dass die relative spektrale Wirksamkeit der Melatoninsuppression
sich im Vergleich zur Helligkeitskurve für das Tagessehen
zum kurzwelligen Bereich des sichtbaren Spektrums verschieben. Dies
ist in 1 dargestellt, die die Empfindlichkeitskurven
der Rezeptoren im Auge zeigt. Die am weitesten rechts liegende,
durchgezogene Kurve mit dem Maximum bei ca. 560 nm gibt die spektrale
Helligkeitsempfindlichkeit des menschlichen Auges wieder, die der
Empfindlichkeit der Zäpfchen-Rezeptoren im Auge entspricht. Sie
stellt also die photometrische Empfindlichkeit dar und wird als
photopische Kurve bezeichnet. Die mittlere, strichlinierte Kurve
gibt die spektrale Empfindlichkeit der Stäbchen-Rezeptoren
des menschlichen Auges und damit die Empfindlichkeit für
das Dunkelsehen wieder, sie wird als scotopische Kurve bezeichnet.
Ganz links, mit dem Maximum bei den kürzesten Wellenlängen,
befindet sich die strichpunktierte Kurve, die empirisch für die
Rezeptoren ermittelt wurde, die die Melatoninsuppression steuern
(circadiane Kurve). Daraus resultiert, dass die Blauanteile des
Lichtes wirksamer bezüglich Melatoninsuppression sind,
mit einem Maximum an Wirksamkeit bei rund 460 nm.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, Gläser oder andere für Tageslicht
durchsichtige Körper bereitzustellen, die dieser Situation
Rechnung tragen und so modifiziert sind, dass sie einer möglichen
Winterdepression oder anderen negativen Beeinflussungen des menschlichen
Melatonin-Haushaltes vorbeugen oder diese lindern.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch den Vorschlag gelöst,
Gläser oder andere für Tageslicht durchsichtige,
vorzugsweise flächige Körper für diese
Anwendung bereitzustellen, die derart aufgebaut sind, dass sie im
Wellenlängenbereich von ca. 460 nm eine hohe Transmittivität
besitzen, die bei mindestens ca. 92%, vorzugsweise bei mindestens
95% und besonders bevorzugt bei mindestens 98% liegt. Vorzugsweise
werden hierfür Gläser mit Beschichtungen eingesetzt,
die im Bereich 450 nm–550 nm ihre maximale Transmittivität entfalten,
um beide Aspekte, ein möglichst unsichtbares, da reflexionsfreies
Glas und eine möglichst hohe Ausbeute an circadian wirksamen
Strahlungsanteilen der Lichtquelle, zu kombinieren.
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Bei
senkrechtem Einfall von Licht entstehen an Grenzflächen
von Luft zu Glas Reflexionsverluste von 4%. Zusammen mit weiteren
Verlusten durch Absorption innerhalb des Glases besitzen übliche
Gläser wie Kalk-Natron-Gläser daher eine durchschnittliche
visuelle Transmission von ca. 91%. Gängige industrielle
Verfahren zur Entspiegelung von Glas nutzen das Interferenzprinzip.
Dabei werden abwechselnd zwei oder mehr Schichten hoch- und niederbrechender
Materialien übereinander gelegt. In einem bestimmten Wellenlängenbereich
löschen sich die an den Grenzflächen reflektierten
Wellen aus. Der Effekt kehrt sich bei Wellenlängen, die
doppelt so groß wie die Design-Wellenlänge sind,
in eine erhöhte Reflexion um. Daher ist die Bandbreite der
Entspiegelung auf maximal eine Oktave begrenzt und für
eine Entspiegelung des breitbandigeren Sonnenspektrums nicht geeignet.
Diese Beschränkung lässt sich jedoch mit Hilfe
eines seit langem bekannten physikalischen Konzeptes umgehen, das
ebenfalls auf dem Interferenzprinzip beruht, jedoch die erforderlichen
extrem niedrigen Brechzahlen dadurch ermöglicht, dass eine
Beschichtung (bzw. oberste Schicht) vorgesehen wird, deren (Beschichtungs-)Material
mit Luft verdünnt ist. Für eine optimale Entspiegelung
müssen grundsätzlich lediglich zwei Bedingungen
erfüllt sein, um eine vollständige destruktive
Interferenz in Luft zu erreichen. Die erste ist die Phasenbedingung;
sie lautet λ(nm) = 4 × ns × Ds (1)mit
- λ
- = Wellenlänge
- ns
- = Brechzahl der Schicht
- Ds
- = Dicke der Schicht
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Die
zweite ist die Amplitudenbedingung; sie lautet:
mit n
G =
Brechzahl des Glases, auf dem sich die Schicht befindet (die Brechzahl
von Luft ist 1).
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Wird
Fensterglas mit einer Brechzahl von 1,51 verwendet, ergibt sich
die optimale Brechzahl der Schicht zu 1,23. Um eine optimale Entspiegelung
bei 460 nm zu erreichen, muß die Schicht mit dieser Brechzahl
460
nm:1,23 × 4 = 94 nm
dick sein. Eine solche Schichtdicke
erreicht man beispielsweise, indem man das zu beschichtende Substrat
in ein Tauchbad aus geeigneten Beschichtungsmaterialien wie z. B.
Solen taucht, mit der passenden Ziehgeschwindigkeit wieder herauszieht
und danach trocknet oder erhitzt. Die genaue Ziehgeschwindigkeit
wird in günstiger Weise anhand einer Eichkurve empirisch
ermittelt: je schneller man zieht, desto dicker wird die Schicht.
Alternativ kann man die Schicht durch Ätzen des Glases
herstellen.
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Ist
jedoch die Brechzahl der porösen Schicht nicht optimal,
so muss die Schichtdicke entsprechend angepasst werden. Beträgt
die Brechzahl beispielsweise 1,32, so ergibt sich ein Reflexionsminimum
bei 460 nm, wenn die Schicht nur 87 nm dick ist. Dennoch ist das
Reflexionsminimum dieser Schicht natürlich suboptimal.
Die Restreflexion beträgt gemäß Fresnel-Gleichung
also 0,5%.
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Mit
diesen prinzipiellen Grundlagen lässt sich leicht bestimmen,
welche Gläser mit welcher Beschichtung/Ätzung
für die vorliegende Erfindung verwendbar sind.
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Mit
der Entwicklung von Einfachschichten auf Glas, die die für
die Erfindung erforderliche niedrige Brechzahl aufweisen, wurde
bereits in den 40er Jahren des vergangenen Jahrhunderts begonnen.
Die seither beschriebenen Methoden lassen sich in drei Bereiche
teilen. Der erste befasst sich mit dem direkten Ätzen von Glas,
der zweite mit porösen Beschichtungen und der dritte ist
eine Kombination von beiden. Hier werden Schichten mit zu geringer
Porosität nachträglich geätzt.
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Poröse
Schichten, die durch Ätzen von Glas hergestellt wurden,
zeichnen sich durch sehr gute optische Resultate aus (siehe Soren
Milton Thomsen, Verfahren zur Herstellung eines die Reflexion vermindernden
Films auf der Oberfläche eines Glasgegenstandes,
DE-Patent 822714 , 1949;
M.
J. Minot, Single-layer, Gradient Refractive Index AR films Effective
from 0.35 to 2.5 μm, J. Opt. Soc. Am. 66, (1976) 515 und
G.
K. Chinyama, A. Roos, and B. Karlson, Stability of Antireflection
Coatings for Large Area Glazings, Solar Energy 50, (1993) 105). Solcherart
hergestellte Schichten auf Kalk-Natron-Glas erreichen eine Brechzahl
von 1,27 (
Wagner, A., Industrielle Fertigung von Solar-Antireflexglas,
11. Symposium Thermische Solarenergie, Ostbayerisches Technologie-Transfer-Institut
e. V., Kloster Banz, 9.–11. 5. 2001). Wird eine
solche Ätzschicht in einer Tiefe von ca. 100 bis 130 nm
angebracht, eignen sich die so behandelten Kalk-Natron-Gläser
für die Zwecke der vorliegenden Erfindung. Ein weiteres Ätzverfahren
kann für Gläser angewendet werden, die eine Phasenseparation
eingehen, wie zum Beispiel Borosilicatglas der Zusammensetzung 55–82%
SiO
2, 12–30% B
2O
3, 2–12% Alkalimetalloxide und 0–7%
Al
2O
3 (Angaben in
Masse%) (J. A. Doddato, M. J. Minot, Durable Substrates Having Porous
Antireflection Coatings,
US Patent
4080188 (1978). Auch dieses führt bei entsprechend
dicken Ätzschichten zu erfindungsgemäß geeigneten
Transmittivitäten, auch wenn die aufwendigen Ätzverfahren
und die Verwendung von gefährlichen Säuren wie
halbkonzentrierter Hexafluorkieselsäure oder NH
4F-HF hierbei nachteilig sind (
Nostell,
P., Roos, A.; Karlsson, B.; Antireflection of glazings for solar
energy applications, Solar Energy Materials and Solar Cells 54,
(1998) 223–233).
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Geeignete
Beschichtungslösungen für poröse Schichten
fand Moulton bereits im Jahre 1943 (H. R. Moulton, Method of producing
thin microporous silica coatings having reflection reducing characteristics
and the articles so coated,
US-Patent
2,474,061 (1949)). Er verwendete Gemische aus Tetraalkoxysilan,
Ethylacetat, Ethanol, Wasser mit HCl und stellte hieraus Sole her,
mit denen Glasscheiben beschichtet wurden. Die nach einer thermischen
Behandlung entstandenen porösen Schichten auf Glas, das
eine Brechzahl von 1.52 aufwies, hoben die Transmission bei der
Design-Wellenlänge auf 98%, so dass derart beschichtete
Gläser für die vorliegende Erfindung verwendbar
sind.
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1983
verbesserte Yoldas (B. E. Yoldas, Antireflective Graded Index Silica
Coating, Method for Making,
US-Patent
4,535,026 ) die Transmission unter Verwendung von poliertem
Kieselglas weiter auf 99.5% und dies über einen Wellenlängenbereich
von 300 nm bis 1100 nm. Die aufliegende poröse Schicht
nach Moulton wurde hierbei geätzt, wodurch das Porenvolumen
zunahm und folglich die Brechzahl sank. Gleichzeitig entstand durch
das Ätzen ein Porenradiengradient, der zu einer Verbreiterung
des Reflexionsminimums führte. Damit ist das genannte Kieselglas
für die vorliegende Erfindung besonders gut geeignet.
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Zur
Ausrüstung von Sonnenkollektoren wurden poröse
Schichten mit einer Brechzahl von 1.27 bei 500°C unter
Verwendung von 25 nm großen Natriumsilicatpartikeln hergestellt
(K. J. Cathro, D. C. Constable, and T. Solaga, Silica Low-Reflection
Coatings for Collector Covers, By a Dip-Coating Process, Solar Energy 32,
(1984) 573), und es wurde vorgeschlagen, die Brechzahl
durch Ätzen der porösen Schicht auf den optimalen
Wert zu senken (R. B. Pettit, C. S. Ashley, S. T. Reed,
C. J. Brinker, Antireflective Films from the Sol-Gel Process, in:
Sol-Gel Technology for Thin Films, Fibers, Preforms, Electronics,
and Specialty Shapes, edited by Lisa C. Klein, Noyes Publications,
New Jersey, USA, 1988, S. 81–109). Neben den reinen
SiO2-Systemen sind auch poröse
Schichten entwickelt worden, die chemisch der Zusammensetzung von
Borosilicatglas gleichen. Nachteilig ist auch hier, dass die unzureichend
porösen Schichten geätzt werden müssen,
um zu einer hohen solaren Transmission zu gelangen (C. S.
Ashley, S. T. Reed, Sol Gel AR Films for Solar Application, Mat.
Res. Soc. Symp. Proc., 73, 671–677). In dieser
Weise wurde eine mittlere solare Transmission zwischen 95.6% und 96.8%
erreicht, verglichen mit 92% für das unbeschichtete Glas
(R. B. Pettit and C. J. Brinker, Use of sol-gel thin films
in solar energy applications, Solar Energy Mater. 14 (1986) 269–28).
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Yoldas
(siehe a. a. O.) und später Vong (
M. S. W. Vong
and P. A. Sermon, Observing the breathing of silica sol-gel derived
antireflection optical coatings, Thin Solid Films 293, (1997) 185)
wiesen darauf hin, dass bei Temperaturen oberhalb von 400°C
das poröse SiO
2-Gerüst
zu sintern beginnt, wobei sich das bereits erreichte Porenvolumen
wieder verkleinert, verbunden mit einem unerwünschten Anstieg
der Brechzahl. Dieser Effekt wird auch von
Takamatsu et
al. beschrieben (Takamatsu, Atsushi, Refectance reducing
film and method of forming same an glass substrate,
EP 0 597 490 A1 ). Sie erreichen
eine Restreflexion von nur 1,2% bei 550 nm, nachdem das beschichtete
Glas 10 Minuten 550°C ausgesetzt worden war. Eine Temperaturbehandlung bei
600°C verdichtet die Schicht weiter und lässt
die Restreflexion auf 3% ansteigen. Für die Herstellung
wischfester Antireflexschichten ist dies sehr problematisch, denn
ausreichend wischfeste, poröse Schichten auf Glas wurden
nur bei Temperaturen von mindestens 500°C (siehe
Cathro
et al., a. a. O.), besser noch im Erweichungsbereich des
Glases (siehe H. R. Moulton, Composition for Reduction the Reflection
of Light,
US Patent 2,601,123 ),
erhalten.
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Es
wurde deshalb versucht, poröse und sinterstabile SiO
2-Schichten zu entwickeln. Zu diesem Zweck wurde
bei Central Glass Company, Japan, Tetraethoxysilan in Gegenwart
von Säure und organischen Polymeren, beispielsweise Polyvinylacetat
mit einer mittleren Molekularmasse von 83.000 g/mol, hydrolysiert
und kondensiert. Bevor das beschichtete Glas auf Temperaturen zwischen
570°C und 670°C erhitzt wurde, wurde das in der
Schicht befindliche organische Polymer durch ein Alkohol-Wasser
Gemisch extrahiert. Nach der Temperung wurde eine wischfeste poröse
SiO
2-Schicht erhalten (Yamazaki, Seiji,
Porous Metal-Oxide Thin Film and Method of Forming Same On Glass
Substrate,
WO 97/06896 ).
Allerdings fehlen die Angaben zur erzielten Antireflexwirkung oder
Brechzahl sowohl in der Beschreibung als auch in den Patentansprüchen,
weshalb nur vermutet werden kann, dass es hier zu einer unerwünschten
Verdichtung gekommen sein könnte. Sinterstabile Antireflex-(AR-)Schichten
sind aber durchaus bekannt. Solche wurden von
Glaubitt et
al. beschrieben (Glaubitt, W; Becker, H.; Vorgespanntes,
mit einer wischfesten, porösen SiO
2-Antireflex-Schicht
versehenes Sicherheitsglas und Verfahren zu dessen Herstellung,
DE 199 18 811 A1 ).
Es wurde festgestellt, dass es bei porösen SiO
2-Schichten,
die nach einem Verfahren, welches ebenfalls von
Glaubitt
et al. entwickelt wurde (Glaubitt, W.; Gombert, A.; Verfahren
und Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Antireflexionsbeschichtung,
DE 196 42 419 A1 ),
selbst bei 15-minütiger Exposition bei Temperaturen von
800°C bis zu 1000°C und sogar etwas darüber
zu keiner signifikanten Verdichtung kommt und so eine Restreflexion
bei 460 nm von zwischen etwa 0,7% und 4,0% erzielt werden kann.
Auf diesem Wege ist es möglich, bei Temperaturen von über 650°C
vorgespanntes Sicherheitsglas herzustellen, das mit einer porösen
Antireflexschicht von nahezu optimaler Effizienz ausgerüstet
ist. Durch eine Prüfung der Schicht nach
DIN EN
1096-2, bei der ein mit Filz versehener, rotierender Abriebfinger
aus Metall mit einer Last von 4 N vorwärts und rückwärts über
die beschichtete Glasplatte bewegt wird, konnte eine moderate Abriebfestigkeit
nachgewiesen werden (10 Hübe).
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Es
fehlte nicht an Bemühungen, wischfeste Schichten auch bei
niedrigeren Temperaturen zu erreichen. Thomas (
I. M. Thomas,
Method for the preparation of porous silica antireflection coatings
varying in refractive index from 1.22 to 1.44, Appl. Opt. 31, (1992)
6145) untersuchte in diesem Zusammenhang eine ebenfalls
im wesentlichen von Moulton (
US
2,601,123 ) entwickelte Mischung silicatischer Partikel
in einer molekularen Siloxanmatrix und fand, dass die bei niedrigeren
Temperaturen hergestellten Schichten nur dann ausreichend wischfest
wurden, wenn das Porenvolumen in der Schicht sank und sich die Brechzahl
erhöhte. Floch (
H. G. Floch and P. F. Belleville,
A Scratch-Resistant Single-Layer Antireflective Coating by a Low
Temperature Sol-Gel Route, J. Sol-Gel Sci. Tech. 1, (1994) 293–304;
H.
G. Floch and P. F. Belleville, Damage-Resistant Sol-Gel Optical
Coatings for Advanced Lasers at CEL-V, J. Sol-Gel Sci. Tech. 2,
(1994) 695–705) erhöhte die Wischfestigkeit
der Schicht, indem er das molekulare Siloxan, das bei Thomas als
Binder zwischen den Partikel fungierte, durch ein Derivat von Polytetrafluoroethylen
ersetzte, ohne jedoch verhindern zu können, dass die Brechzahl
stieg.
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Bei
allen voranstehend beschrieben Solen handelt es sich immer um Alkohol-Wasser
Gemische, also um teilwässrige Systeme. Der Einsatz von
wässrigen oxidischen Solen (SiO
2/ZrO
2-Solen), die weniger als 1% organische Komponenten
enthalten, für derartige Beschichtungen ist aber auch beschrieben
worden (siehe z. B. Glaubitt, W., Schulz, J., Dislich, H., König,
F., Büttgenbach, L., Verfahren zur Abscheidung poröser
optischer Schichten,
DE
198 28 231 C2 ). Die Schichtdicke kann bei Einmalbeschichtung
auf 30 bis 300 nm und damit auf die für die vorliegende
Erfindung optimierte Dicke eingestellt werden. Derartige tensidhaltige,
praktisch rein wässrige Sole erhöhen die solare
Transmission eines damit ausgerüsteten, eisenarmen Kalk-Natron-Glases auf
95,3%, wobei die Schicht eine Brechzahl von 1,29 aufweist. Solche
Schichten erreichen zwar nicht die optimale Brechzahl, sie sind
aber außerordentlich wischfest (1000 Hübe).
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Glaubitt
et al (Glaubitt, W., Kursawe, M., Gombert, A, Hofmann,
Th., Neuartiges Hybridsol zur Herstellung abriebfester SiO
2-Antireflexschichten,
WO 03/027015 A1 ) haben
herausgefunden, dass bei Verwendung von in Wasser dispergierten,
silicatischen Partikeln, die zu instabilen ammoniakalischen Solen
gegeben wurden, die Abriebfestigkeit der resultierenden Schicht
drastisch erhöht wird, ohne dass sie sich während
der thermischen Beaufschlagung bei Temperaturen um 650°C
nennenswert verdichtet. Die Restreflexion lag bei ≤ 0.5%,
und es wurden 1000 Hübe nach
DIN EN 1096-2 gemessen.
Dies gelingt allerdings nur, wenn die ammoniakalischen Sole ein
bestimmtes Alter erreicht haben, sie also selbst schon Partikel
generierten, bevor sie mit wässrigem Kieselsol versetzt
werden. Dabei erwärmen sich die so hergestellten Gemische,
interessanterweise auch solche, denen bereits mehr Wasser zugegeben
worden ist, als für eine vollständige Hydrolyse
des Tetraalkoxysilans notwendig gewesen wäre (> 4 mol/mol). Die Erwärmung
weist auf eine Reaktion in Gegenwart und unter möglicher
Beteiligung der zugegebenen Partikel hin.
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Alle
Beschichtungslösungen nach den vorgenannten Verfahren eignen
sich zur Herstellung eines breitbandig entspiegelten Glases mit
einem Transmissionsmaximum im Bereich 450 nm–550 nm. Das
gewünschte Transmissionsmaximum kann bei den erwähnten
Tauchverfahren wie oben beschrieben über die Ziehgeschwindigkeit
beim Herausziehen des Glases aus der Beschichtungslösung
eingestellt werden. Aber auch die bereits früher entwickelten
Beschichtungen bzw. Ätzungen können zu Gläsern
mit den gewünschten Eigenschaften führen und damit
für die Zwecke der Erfindung eingesetzt werden, auch wenn
dabei Abstriche zu machen sind oder die Verfahren zu ihrer Herstellung
Nachteile aufweisen.
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Durchführungsbeispiel gemäß
WO 03/027015 A1 -
0,1
n Ammoniumhydroxidlösung in einer Menge von 1994 g werden
mit 25670 g Ethanol vollständig vermischt und dazu unter
weiterem Rühren 3405 g Tetramethoxysilan gegeben.
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Nach
einer Rührzeit von 2 Stunden werden 26880 g wässriges,
2%iges Kieselsol zugegeben und 30 Minuten weitergerührt,
bis noch 86925 g 1-Methoxy-2-propanol dem Ansatz hinzugefügt
werden. Das wässrige, 2%ige Kieselsol wird gemäß
US Patent 4.775.520 hergestellt.
Die Beschichtungslösung wird über Nacht gerührt
und abschließend filtriert.
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In
die Beschichtungslösung wird eine zuvor gereinigte Glasscheibe
getaucht und mit einer Geschwindigkeit von 15 cm/min herausgezogen.
Nach 10 min Ablüften wird die Glasscheibe bei 550°C
für 15 min getempert. Es resultiert ein für die
Erfindung einsetzbares, breitbandig entspiegeltes Therapieglas mit
einem Transmissionsmaximum von 510 nm. Siehe hierzu auch 2,
in der die spektrale Transmittivität des Therapieglases
dieses Beispiels mit einem Transmissionsmaximum von ca. 99% bei
510 nm im Vergleich zur Transmittivität von normalem Glas
(breites Maximum, aber Transmittivität kaum über
90–91%) gezeigt ist.
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7,6
g Polyethylenglycol mit einer mittleren Molmasse von 10 000 werden
in 9,5 g ammoniakalischem Wasser mit einem pH-Wert von 9,5 in Gegenwart
von 27,0 g Methanol gelöst. Diese Lösung wird
zu einem Gemisch aus 15,2 g Tetramethoxysilan und 80,0 g Methanol
gegeben. Nach 10-minütigem Rühren wird die resultierende
Mischung filtriert. Nach einer Alterungszeit von ca. 80 min werden
Glasscheiben durch Tauchen beschichtet. Zur Erzielung einer ganz
besonders gleichmäßigen Schicht von etwa 100 nm
wird die zu beschichtende Scheibe im Beschichtungsbad fixiert und
die darin befindliche Beschichtungslösung innerhalb von 2
min erschütterungsfrei abgeführt. Nach dem Beschichtungsvorgang
werden die Scheiben 30 min bei 130°C getrocknet, anschließend
mit einer Heizrate von 120°K/h auf 500°C gebracht
und eine Stunde bei dieser Temperatur gehalten. Die resultierende
Antireflexionsbeschichtung zeigt einen Brechungsindex von 1,22.
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Zunächst
wird eine Beschichtungslösung gemäß dem
Durchführungsbeispiel der
DE 196 42 419 A1 gefertigt. In diese Lösung
werden nacheinander acht Kieselglasscheiben getaucht und mit konstanter
Geschwindigkeit herausgezogen. Anschließend werden diese
acht Scheiben jeweils 15 Minuten lang unterschiedlichen Temperaturen
zwischen 500 und 1200°C ausgesetzt. Bei Proben, die Temperaturen
zwischen 600°C und 1000°C ausgesetzt waren, werden
bei 460 nm Reflexionen von ca. 5,5% bis unter 2% (geringere Reflexion
bei höherer Temperatur) gemessen. Wird die Probe 1100°C
ausgesetzt, sinkt die Reflexion bei 460 nm sogar auf deutlich unter
1%.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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