DE102016224999B4 - Antifouling-oberflächenbeschichtungsmaterialien - Google Patents

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Abstract

Antifouling-Beschichtungsmaterial, umfassend:ein Basismaterial 10, das eine Linse umfasst;eine Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 mit einer Mehrschichtstruktur, in der eine Siliciumdioxid(SiO2-)haltige Schicht und eine Titandioxid-(TiO2-)haltige Schicht abwechselnd gestapelt sind;eine Antifouling-Beschichtungsschicht 30, die auf der Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 gebildet ist und ein organisches/anorganisches Verbundmaterial umfasst, in dem eine Siliciumverbindung und eine Fluorverbindung miteinander verbunden sind; undeine die Haftung verbessernde Schicht 40, die zwischen dem Basismaterial 10 und der Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 eingefügt ist,wobei die die Haftung verbessernde Schicht 40 ein Silicaoxidfilm einschließlich 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat ist,wobei die Siliciumverbindung ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Octadecyltrimethoxysilan, Octyltrimethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Ethyltrimethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Propyltrimethoxysilan, n-Propyltriethoxysilan, Isopropyltriethoxysilan, n-Butyltrimethoxysilan, Isobutyltrimethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan, 3-(Meth)acryloxypropyltrimethoxysilan, 3-(Meth)acryloxypropyltriethoxysilan, Phenylaminopropyltrimethoxysilan, Vinyltriethyloxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Allyltrimethoxysilan und einer Kombination davon, undwobei die Fluorverbindung ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Perfluorpolyether (PFPE), Polytetrafluorethylen (PTFE), fluoriertem Ethylenpropylen (FEP), Perfluoralkyl-Vinylether-Copolymer und einer Kombination davon.

Description

  • HINTERGRUND
  • Technischer Bereich
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungstechnologie zur Regulierung der Oberflächenenergie gemäß Hauptanspruch 1. Genauer gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung ein Antifouling- bzw. Anti-Ablagerungs-(Umweltschutz-)Beschichtungsmaterial mit verbesserter Adhäsion bzw. Haftung auf einem Basismaterial, das eine Linse umfasst, Antifouling-Eigenschaften und wasser- und ölabweisenden Eigenschaften.
  • Stand der Technik
  • Wasserabweisende und ölabweisende Beschichtungen werden üblicherweise verwendet, um das Fouling, beispielsweise durch Ölablagerungen, von optischen Gegenständen zu reduzieren.
  • Wie bekannt ist, erhält man wasserabweisende und ölabweisende Beschichtungen durch das Aufbringen einer Verbindung auf die Oberfläche einer antireflektierenden Beschichtung zur Verringerung der Oberflächenenergie von optischen Gegenständen.
  • Wasserabweisendes Beschichten ist ein Verfahren, bei dem einem Gegenstand bei einem Kontaktwinkel von 90° oder höher zwischen der Oberfläche des Gegenstands und Wasser eine geringe Oberflächenenergie verliehen wird.
  • Die wasserabweisende Beschichtung verhindert, dass sich aufgrund des hohen Kontaktwinkels Wassertropfen oder dergleichen auf der Oberfläche des Gegenstandes bilden. Dementsprechend kann die Sichtbarkeit des Gegenstandes bei Regen verbessert werden.
  • Die ölabweisende Beschichtung verhindert das Entstehen von Feinchemikalien im Inneren von Fahrzeugen und Fingerabdrücken, die durch ölige Bestandteile verursacht werden, mit denen die Hand des Fahrers verunreinigt ist, und entfernt leicht Fouling-Materialien von Gegenständen.
  • Aus diesem Grund werden wasser- und ölabweisenden Beschichtungen in verschiedenen Bereichen große Bedeutung beigemessen. In letzter Zeit erhalten bei der Entwicklung von verbesserten Fahrerassistenzsystemen (ADASs) wasser- und ölabweisende Beschichtungen in dem Bereich der Kameralinsen oder der Rundum-Überwachung von Fahrzeugen große Beachtung.
  • Durch das Auftragen einer wasserabweisenden Beschichtung auf ein Linsensystem eines ADAS kann das Problem der verschlechterten Sichtbarkeit aufgrund von Regentropfen, Staub oder Schmutzwasser bei Regen gelöst werden.
  • Herkömmliche wasser- und/oder ölabweisende Beschichtungen sind hauptsächlich Beschichtungsfilme, die unter Verwendung von Fluorverbindungsmaterialien mit ausgezeichneter chemischer und/oder thermischer Stabilität und wasserabweisenden Eigenschaften hergestellt wurden.
  • Oberflächenbeschichtungstechnologien zum Verleihen von geringer Oberflächenenergie unter Verwendung verschiedener Materialien zur Verhinderung von Oberflächenverschmutzung eines Basismaterials werden erforscht. Repräsentative Materialien zur Verwirklichung einer geringen Oberflächenenergie des Basismaterials beinhalten Fluorverbindungen mit einer Molekularstruktur, in der ein Kohlenstoff-Kohlenstoff-Grundgerüst der organischen Stoffe durch Fluor anstelle von Wasserstoff substituiert ist. Allerdings kann eine Beschichtung, die Fluorverbindungen verwendet, das Problem der Bildung von Wassertropfen aufgrund ihrer wasserabweisenden Eigenschaften überwinden, jedoch Probleme, wie begrenztes Wasserabweisungsvermögen (mangelnde Witterungsbeständigkeit), fehlende chemische Beständigkeit und Fouling durch Schmutz, Staub und Öle aufwerfen.
  • Die koreanische Patentveröffentlichung KR 10-2014-0122262 A und die koreanische Patentveröffentlichung KR 10-2008-0008409 A offenbaren ein wasserabweisendes Beschichtungsmaterial, das ein Silicium-basiertes Grundgerüst mit einem Fluorsubstituenten beinhaltet. Das wasserabweisende Beschichtungsmaterial weist die ausgezeichnete Beständigkeit und Funktionalität einer anorganischen Substanz unter Beibehaltung der chemischen und thermischen Stabilität und des Wasserabweisungsvermögens einer Fluorverbindung auf.
  • Diese Patentdokumente betreffen wasserabweisende Beschichtungen auf dem Gebiet der Fasern und Displays, und die Witterungsbeständigkeit dieser Beschichtungen ist zur Verwendung in einer Linse (oder einem Linsensystem) zu gering. Ferner berücksichtigen die in diesen Dokumenten offenbarten Erfindungen die Durchlässigkeit der Linse, die Adhäsivität bzw. Haftfähigkeit an eine Niederreflexionsschicht und dergleichen nicht.
  • Es besteht ein dringender Bedarf an der Entwicklung von Beschichtungen, die hervorragende wasserabweisende Eigenschaften und ölabweisende Eigenschaften sowie ausgezeichnete Haftung, Abriebfestigkeit und Witterungsbeständigkeit aufweisen und in Linsen für Kraftfahrzeuge verwendet werden können.
  • Die obigen Informationen, die in diesem Hintergrundabschnitt offenbart werden, dienen lediglich dem besseren Verständnis des Hintergrundes der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der hierzulande einem Durchschnittsfachmann bereits bekannt ist.
  • US 2007/0104891 A1 bezieht sich auf ein Verfahren eines Abscheidens einer Antifouling Oberseitenbeschichtung. US 2015/0361279 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Gegenstandes mit verbesserten Antifouling Eigenschaften. DE 699 22 064 T2 offenbart ein Anti-Schmierflecken-Mittel. JP 2005-234 188 A bezieht sich auf ein optisches Element mit einem optischen anorganischen Film. DE 694 16 133 T2 betrifft ein Verbundmaterial mit hohem Brechungsindex.
  • [Dokument des Standes der Technik]
  • [Patentschrift]
  • Koreanische Patentveröffentlichung KR 10-2014-0122262 A und koreanische Patentveröffentlichung KR 10-2008-0008409 A
  • ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde in einer Anstrengung geschaffen, die oben beschriebenen Probleme des Standes der Technik zu lösen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Antifouling-Beschichtungsmaterial bereitzustellen, das eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit und Abriebfestigkeit sowie ausgezeichnete wasserabweisende Eigenschaften und ölabweisende Eigenschaften aufweist.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Antifouling-Beschichtungsmaterial mit verbesserter Haftung auf einem Basismaterial, das eine Linse umfasst, bereitzustellen.
  • Die Aufgaben der Erfindung sind auf die oben erörterten begrenzt. Die Aufgaben der Erfindung werden besser verstanden werden und können durch die in den Ansprüchen und Kombinationen davon beschriebenen Mittel ausgeführt werden.
  • Die vorliegende Erfindung kann die folgenden Konfigurationen zur Lösung der Aufgaben beinhalten.
  • In einem Aspekt umfasst ein Antifouling-Beschichtungsmaterial ein Basismaterial 10, das eine Linse umfasst, eine Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 mit einer Mehrschichtstruktur, in der eine Siliciumdioxid-(SiO2-)haltige Schicht und eine Titandioxid-(TiO2-)haltige Schicht abwechselnd gestapelt sind, eine Antifouling-Beschichtungsschicht 30, die auf der Niederreflexions-Beschichtungsschicht gebildet ist und ein organisches/anorganisches Verbundmaterial (z. B. ein organisches und/oder anorganisches Verbundmaterial) umfasst, in dem eine Siliciumverbindung und eine Fluorverbindung miteinander verbunden sind, und eine die Haftung verbessernde Schicht 40, die zwischen dem Basismaterial 10 und der Niederreflexions-Beschichtungsschicht eingefügt ist, wobei die die Haftung verbessernde Schicht 40 ein Silicaoxidfilm einschließlich 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat ist.
  • Die Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 kann eine Siliciumdioxid-(SiO2-)haltige Schicht enthalten, die auf der Oberfläche der Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 angeordnet ist und die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 kontaktiert.
  • Die Siliciumverbindung ist ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Octadecyltrimethoxysilan, Octyltrimethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Ethyltrimethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Propyltrimethoxysilan, n-Propyltriethoxysilan, Isopropyltriethoxysilan, n-Butyltrimethoxysilan, Isobutyltrimethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan, 3-(Meth)acryloxypropyltrimethoxysilan, 3-(Meth)acryloxypropyltriethoxysilan, Phenylaminopropyltrimethoxysilan, Vinyltriethyloxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Allyltrimethoxysilan und einer Kombination davon.
  • Die Fluorverbindung ist ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Perfluorpolyether (PFPE), Polytetrafluorethylen (PTFE), fluoriertem Ethylenpropylen (FEP), Perfluoralkyl-Vinylether-Copolymer und einer Kombination davon.
  • Die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 kann einen Fluorgehalt von ungefähr 10 bis 50 Gew.-% (z. B. ungefähr 10 Gew.-%, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 oder ungefähr 50 Gew.-%) aufweisen.
  • Die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 kann eine Dicke von ungefähr 5 bis 200 nm (z. B. ungefähr 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195 oder ungefähr 200 nm) aufweisen.
  • Die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 kann einen Wasserkontaktwinkel von ungefähr 100 bis 150 Grad (z. B. ungefähr 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149 oder ungefähr 150 Grad) aufweisen.
  • Die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 kann einen Hexadecan-Kontaktwinkel von ungefähr 40 bis 90 Grad (z. B. 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89 oder ungefähr 90 Grad) aufweisen.
  • Die die Haftung verbessernde Schicht 40 kann ein Silicaoxidfilm aus Siliciumdioxid (SiO2) sein.
  • Die die Haftung verbessernde Schicht 40 kann eine Dicke von ungefähr 10 bis 100 nm (z. B. ungefähr 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 oder ungefähr 100 nm) aufweisen.
  • Andere Aspekte und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden erörtert.
  • Figurenliste
  • Die obigen und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail mit Bezug auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen davon beschrieben, die in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind und im Folgenden lediglich dem Zweck der Veranschaulichung dienen und damit die vorliegende Erfindung nicht beschränken.
    • 1 ist eine Schnittansicht, die ein Antifouling-Beschichtungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 2 zeigt einen Wasserkontaktwinkel des Vergleichsbeispiels 1.
    • 3 zeigt einen Hexadecan-Kontaktwinkel des Vergleichsbeispiels 1.
    • 4A ist ein Graph, der die Durchlässigkeit des Vergleichsbeispiels 2 zeigt, und 4B ist ein Graph, der die Durchlässigkeit des Vergleichsbeispiels 1 zeigt.
    • 5A ist ein Oberflächenbild von Vergleichsbeispiel 3, und 5B ist ein Oberflächenbild von Vergleichsbeispiel 1.
  • Es sollte davon ausgegangen werden, dass die beiliegenden Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale sind, die die Grundprinzipien der Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen Ausgestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart sind, einschließlich beispielsweise spezifischer Abmessungen, Ausrichtungen, Orten und Formen, werden teilweise durch die spezielle vorgesehene Anwendung und Nutzungsumgebung bestimmt.
  • In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf die gleichen oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung in sämtlichen Figuren der Zeichnung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Im Folgenden wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, deren Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt und unten beschrieben werden. Während die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele begrenzen soll. Im Gegenteil soll die Erfindung nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungen abdecken, die in dem Bereich und dem Rahmen der Erfindung, wie in den angehängten Ansprüchen definiert, beinhaltet sein sollen. In der folgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird auf eine detaillierte Beschreibung von enthaltenen bekannten Funktionen und Konfigurationen verzichtet, wenn sie den Gegenstand der vorliegenden Erfindung unklar machen.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Antifouling-Beschichtungsmaterial bereit, das ein Basismaterial 10, eine Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 mit einer Mehrschichtstruktur, in der eine Siliciumdioxid-(SiO2-)haltige Schicht und eine Titandioxid-(TiO2-)haltige Schicht abwechselnd gestapelt sind, eine Antifouling-Beschichtungsschicht 30, die auf der Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 gebildet ist und ein organisches/anorganisches Verbundmaterial beinhaltet, in dem eine Siliciumverbindung und eine Fluorverbindung miteinander verbunden sind, und eine die Haftung verbessernde Schicht 40, die sich zwischen dem Basismaterial 10 und der Niederreflexionsbeschichtungsschicht 20 befindet, beinhaltet.
  • Das Basismaterial 10 ist eine Linse oder kann ein Substrat von optischen Geräten, beispielsweise Anzeigevorrichtungen, Gläsern, Autos, Gebäude und dergleichen sein. Bevorzugt kann das Basismaterial 10 eine Linse für erweiterte Fahrerassistenzsysteme (ADAS) von Autos sein, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt.
  • Das Basismaterial 10 kann eine vorbestimmte Form, wie etwa eine gekrümmte oder planare Form, aufweisen und ist nicht auf die Form, die in 1 dargestellt ist, begrenzt. Zudem kann die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 die gleiche Form wie die Oberfläche des Basismaterials 10 aufweisen, da es auf das Basismaterial 10 aufgeschichtet ist.
  • Die Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 weist eine Mehrschichtstruktur einschließlich einer Vielzahl von Schichten auf, die jeweils mit Oxiden mit unterschiedlichen Brechungsindizes beschichtet sind. Insbesondere kann die Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 gebildet werden, indem drei bis zehn Beschichtungsschichten (z. B. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Beschichtungsschichten) aus unterschiedlichen Materialien gestapelt werden. Entsprechend kann die Durchlässigkeit des auf die Linse einfallenden Lichts erhöht werden.
  • Die Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 kann eine Dicke von ungefähr 50 bis 500 nm (z. B. ungefähr 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490 oder ungefähr 500 nm) aufweisen. Der Grund für die Begrenzung der Dicke auf diesen Bereich liegt darin, dass eine Siliciumdioxid-(SiO2-)haltige Schicht und eine Titandioxid-enthaltende Schicht, die unterschiedliche Brechungsindizes haben, als die drei bis zehn Beschichtungsschichten gestapelt werden können und die Durchlässigkeit des auf die Linse einfallenden Lichts dadurch erhöht werden kann.
  • Die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 wird aus einem organischen/anorganischen Verbundmaterial aus einer Siliciumverbindung und eine Fluorverbindung, die miteinander verbunden sind, gebildet.
  • Fluorverbindungen weisen ein Problem dahingehend auf, dass sie in bestimmten Bereichen, wie etwa bei Motoren und Gebäuden, die rauen Bedingungen ausgesetzt sind, aufgrund einer geringen Beständigkeit gegenüber einem organischen Lösungsmittel und des Fehlens von Witterungsbeständigkeit nicht angewendet werden konnten.
  • Entsprechend wird gemäß der vorliegenden Erfindung das organische/anorganische (z. B. organische und/oder anorganische) Verbundmaterial durch Binden der Siliciumverbindung an die Fluorverbindung gebildet, und die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 wird unter Verwendung des organischen/anorganischen Verbundmaterials gebildet.
  • Die Fluorverbindung weist eine polare Gruppe auf und bildet somit mit der Siliciumverbindung ein Verbundmaterial.
  • Zudem kann das organische/anorganische Hybridmaterial ein Silicium-basiertes Grundgerüst mit einer Fluorgruppe aufweisen.
  • Die Siliciumverbindung ist ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Octadecyltrimethoxysilan, Octyltrimethoxysilan, Methyltrimethoxysilansilan, Ethyltrimsilan, Ethyltriethoxysilan, Propyltrimethoxysilan, n-Propyltriethoxysilan, Isopropyltriethoxysilan, n-Butyltrimethoxysilan, Isobutyltrimethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan, 3-(Meth)acryloxypropyltrimethoxysilan, 3-(Meth)acryloxypropyltriethoxysilan, Phenylaminopropyltrimethoxysilan, Vinyltriethyloxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Allyltrimethoxysilan und einer Kombination davon.
  • Die Fluorverbindung ist ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Perfluorpolyether (PFPE), Polytetrafluorethylen (PTFE), fluoriertem Ethylenpropylen (FEP), Perfluoralkyl-Vinylether-Copolymer und einer Kombination davon.
  • Die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 kann eine ausgezeichnete thermische, physikalische und/oder chemische Stabilität und äußerst hervorragende wasserabweisende Eigenschaften, die sich von der Fluorverbindung ableiten lassen, und eine ausgezeichnete Haltbarkeit und Witterungsbeständigkeit, die sich von der Siliciumverbindung ableiten lassen, aufweisen.
  • Zu diesem Zweck ist es wichtig, die Siliciumverbindung und die Fluorverbindung geeignet zu vermischen. Bevorzugt erfolgt die Vermischung so, dass die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 einen Fluorgehalt von ungefähr 10 bis 50 Gew.-% (z. B. ungefähr 10 Gew.-%, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 oder ungefähr 50 Gew.-%) aufweisen kann.
  • Die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 kann eine Dicke von 5 bis 200 nm (z. B. ungefähr 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195 oder ungefähr 200 nm) aufweisen. Wenn die Dicke weniger als 10 nm beträgt, kann die Witterungsbeständigkeit nicht verbessert werden, und wenn die Dicke mehr als 200 nm beträgt, kann sich die Durchlässigkeit des stark wasserabweisenden dünnen Beschichtungsfilms verschlechtern.
  • Die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 beinhaltet eine Fluorverbindung und weist dadurch eine relativ geringe Haftung auf dem aus einem organischen Polymer hergestellten Basismaterial 10 auf. Entsprechend löst die vorliegende Erfindung diese Aufgabe durch Bilden der die Haftung verbessernden Schicht 40, die als Puffer dient, zwischen dem Basismaterial 10 und der Antifouling-Beschichtungsschicht 30.
  • Die die Haftung verbessernde Schicht 40 wird zwischen dem Basismaterial 10 und der Antifouling-Schicht zur Spannungsreduktion zwischen den Ebenen der beiden Schichten gebildet. Entsprechend kann die Haftung zwischen dem stark wasserabweisenden dünnen Beschichtungsfilm und dem Basismaterial 10 verbessert werden, und der Verschleißwiderstand kann verbessert werden, wodurch zum Beispiel das Ablösen der stark wasserabweisenden dünnen Beschichtungsschicht verhindert werden kann.
  • Zudem ist die die Haftung verbessernde Schicht 40 eine Verbindung, die eine Affinität sowohl zu dem Basismaterial 10 als auch zu der Siliciumverbindung der Antifouling-Beschichtungsschicht 30 hat und ist ein Silicaoxid-Film aus Siliciumdioxid (SiO2). Zudem ist die die Haftung verbessernde Schicht 40 ein Silicaoxidfilm einschließlich 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat.
  • Zudem kann die die Haftung verbessernde Schicht 40 eine Dicke von ungefähr 10 bis 100 nm (z. B. ungefähr 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 oder ungefähr 100 nm) aufweisen. Wenn die Dicke kleiner als 10 nm ist, kann die Haftfähigkeit nicht verbessert werden, und wenn die Dicke mehr als 100 nm beträgt, kann es schwierig sein, die die Haftung verbessernde Schicht 40 mittels Trockenabscheidung zu bilden, und die Durchlässigkeit des stark wasserabweisenden dünnen Beschichtungsfilms kann sich verschlechtern.
  • Das Antifouling-Beschichtungsmaterial kann durch verschiedene Verfahren beschichtet werden und wird bevorzugt in einer trockenen Atmosphäre durch Beschichten mittels Vakuumabscheidung gebildet.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Beispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die folgenden Beispiele stellen die oben beschriebene Erfindung im Detail dar und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht begrenzen.
  • (Vergleichsbeispiel 1)
  • Eine die Haftung verbessernde Schicht 40 wurde auf der Oberfläche eines Basismaterials (Linse) 10 gebildet, eine Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 wurde auf der die Haftung verbessernden Schicht 40 gebildet und eine Antifouling-Beschichtungsschicht 30 wurde auf der Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 zur Herstellung des Antifouling-Beschichtungsmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet.
  • Die die Haftung verbessernde Schicht 40 wurde unter Verwendung von 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat gebildet. In diesem Fall wurde die Dicke der die Haftung verbessernden Schicht 40 auf 10 nm oder darüber eingestellt.
  • Die Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 wurde durch Beschichten der Linse mit einer Siliciumdioxid-(SiO2-)haltigen Schicht und einer Titandioxid-haltigen Schicht mit unterschiedlichen Brechungsindizes mittels Vakuumabscheidung gebildet.
  • Die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 wurde unter Verwendung eines organischen/anorganischen Verbundmaterials einschließlich PFPE und Trimethoxysilan gebildet, die miteinander verbunden sind. In diesem Fall wurden der Fluorgehalt und die Dicke der Antifouling-Beschichtungsschicht 30 auf 15 Gew.-% und 20 nm bzw. weniger eingestellt. Die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 wurde mittels Trocken-Vakuumabscheidung gebildet.
  • (Vergleichsbeispiel 2)
  • Eine Linse, die nicht sämtliche von der die Haftung verbessernden Schicht 40, der Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 und der Antifouling-Beschichtungsschicht 30 beinhaltet, wurde hergestellt.
  • (Vergleichsbeispiel 3)
  • Das Antifouling-Beschichtungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung wurde in der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme der die Haftung verbessernden Schicht 40.
  • Testbeispiel 1 - Messung des Kontaktwinkels
  • Das Wasser und die Hexadecan-Kontaktwinkel von Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. TABELLE 1
    Typ Probenbezeichnung Durchlässigkeit (550 nm)
    Vergleichsbeispiel 1 Basismaterial (Linse), bereitgestellt mit einer die Haftung verbessernden Schicht, einer Niederreflexions-Beschichtungsschicht und einer Antifouling-Schicht 92,33
    Vergleichsbeispiel 2 Basismaterial (Linse), nicht bereitgestellt mit einer die Haftung verbessernden Schicht, einer Niederreflexions-Beschichtungsschicht und einer 91,67
    Antifouling-Schicht
  • 2 zeigt die wasserabweisende Wirkung eines Linsen-(Glas-) Substrats nach der Bildung des Antifouling-Beschichtungsmaterials auf der Basis von Kontaktwinkeln, und 3 zeigt die ölabweisende Wirkung eines Linsen-(Glas-)Substrats nach der Bildung des Antifouling-Beschichtungsmaterials auf der Basis von Kontaktwinkeln.
  • Die Oberfläche des Linsen-(Glas-)Substrats, die unter Verwendung des Antifouling-Beschichtungsmaterials gebildet wurde, wies einen Wasserkontaktwinkel von 115 bis 120° auf, so dass die Eigenschaft der Oberfläche im Wesentlichen zu einer semiultrawasserabweisenden Wirkung verändert wurde, und die Oberfläche des Linsen-(Glas-)Substrats wies einen Hexadecan-Kontaktwinkel von 50 bis 60° auf, so dass das Beschichtungsmaterial sowohl eine wasserabweisende Wirkung als auch eine ölabweisende Wirkung aufwies.
  • Testbeispiel 2 - Bestimmung der Durchlässigkeit
  • Die Durchlässigkeit von Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 wurde bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. TABELLE 2
    Typ Probenbezeichnung Durchlässigkeit (550 nm)
    Vergleichsbeispiel 1 Basismaterial (Linse), bereitgestellt mit einer die Haftung verbessernden Schicht, einer Niederreflexions-Beschichtungsschicht und einer Antifouling-Schicht 92,33
    Vergleichsbeispiel 2 Basismaterial (Linse), nicht bereitgestellt mit einer die Haftung verbessernden Schicht, einer Niederreflexions-Beschichtungsschicht und einer Antifouling-Schicht 91,67
  • Tabelle 2 zeigt die Variation in der Durchlässigkeit eines Linsen-(Glas-)Substrats vor und nach Bildung des Antifouling-Beschichtungsmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung, und 4 ist ein Graph, der die Bewertung der Durchlässigkeit zeigt. Das Linsen-(Glas-) Substrat wies vor bzw. nach der Bildung des Antifouling-Beschichtungsmaterials eine Durchlässigkeit von 91,67% und 92,33% auf. Diese Werte stimmen mit der Durchlässigkeit eines allgemeinen Linsen-(Glas-)Substrats überein, was bedeutet, dass die Antifouling-Beschichtung keine Wirkung auf die optischen Eigenschaften des Substrats hat.
  • Testbeispiel 3 - Bestimmung der Haftfähigkeit
  • Die Haftfähigkeit von Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 3 wurde nach Eintauchen in bei 70°C kochendes Wasser für 24 Stunden bestimmt. Die Ergebnisse sind in 5 dargestellt.
  • 5 zeigt, dass die Oberfläche des Materials keinen Riss aufweist, was die Anwesenheit von Haftung nach der Einfügung der die Haftung verbessernden Schicht bedeutet. In Vergleichsbeispiel 3 ist ein Material bereitgestellt, das nicht mit der die Haftung verbessernden Schicht 40 versehen ist, und die Oberfläche des Materials bildete nach dem Eintauchen in bei 70°C kochendes Wasser für 24 Stunden Risse. Vergleichsbeispiel 1, das mit der die Haftung verbessernden Schicht 40 versehen war, wies keinen Riss auf, was bedeutet, dass die die Haftung verbessernde Schicht 40 die Haftung verbessert.
  • Die vorliegende Erfindung beinhaltet die folgenden Konfigurationen und weist somit die folgenden Wirkungen auf.
  • Die vorliegende Erfindung bewirkt die Verbesserung der Witterungsbeständigkeit und Abriebfestigkeit durch Bilden der Antifouling-Beschichtungsschicht mit einem organischen/anorganischen Verbundmaterial, das eine Siliciumverbindung und eine Fluorverbindung umfasst, die miteinander verbunden sind, und die Bereitstellung eines Beschichtungsfilms mit verbesserter Haftfähigkeit durch Bilden der Oberfläche der Niederreflexions-Beschichtungsschicht, die die Antifouling-Beschichtungsschicht mit einer Siliciumdioxid-(SiO2)-haltigen Schicht kontaktiert.
  • Das Antifouling-Beschichtungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine ausgezeichnete wasserabweisende Wirkung und eine ausgezeichnete ölabweisende Wirkung auf, wodurch eine Funktionsstörung der unter Verwendung des Beschichtungsmaterials hergestellten Vorrichtung aufgrund von Regentropfen und Verschmutzungsmaterialien vermieden wird.
  • Zudem weist das Antifouling-Beschichtungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung aufgrund ausgezeichneter Witterungsbeständigkeit ausgezeichnete wasserabweisende Eigenschaften und ausgezeichnete ölabweisende Eigenschaften auch bei rauen Bedingungen bei Kraftfahrzeugen, Strukturen und dergleichen auf.
  • Zudem ist das Antifouling-Beschichtungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung aufgrund verbesserter Haftfähigkeit an der Oberfläche des Basismaterials, das eine Linse umfasst, nicht leicht abzulösen und kann somit für lange Zeit stabil eine wasserabweisende Wirkung und eine ölabweisende Wirkung ausüben.
  • Andere Wirkungen der Erfindung sind nicht auf die oben beschriebenen beschränkt. Dabei ist zu verstehen, dass die Wirkungen der vorliegenden Erfindung sämtliche Wirkungen beinhaltet, die sich aus der oben bereitgestellten Beschreibung ergeben können.
  • Die Erfindung wurde im Detail mit Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Jedoch werden Durchschnittsfachleute würdigen, dass bei diesen Ausführungen Änderungen durchgeführt werden können, ohne von den Prinzipien und dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, deren Rahmen in den angehängten Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert ist.

Claims (7)

  1. Antifouling-Beschichtungsmaterial, umfassend: ein Basismaterial 10, das eine Linse umfasst; eine Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 mit einer Mehrschichtstruktur, in der eine Siliciumdioxid(SiO2-)haltige Schicht und eine Titandioxid-(TiO2-)haltige Schicht abwechselnd gestapelt sind; eine Antifouling-Beschichtungsschicht 30, die auf der Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 gebildet ist und ein organisches/anorganisches Verbundmaterial umfasst, in dem eine Siliciumverbindung und eine Fluorverbindung miteinander verbunden sind; und eine die Haftung verbessernde Schicht 40, die zwischen dem Basismaterial 10 und der Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 eingefügt ist, wobei die die Haftung verbessernde Schicht 40 ein Silicaoxidfilm einschließlich 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat ist, wobei die Siliciumverbindung ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Octadecyltrimethoxysilan, Octyltrimethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Ethyltrimethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Propyltrimethoxysilan, n-Propyltriethoxysilan, Isopropyltriethoxysilan, n-Butyltrimethoxysilan, Isobutyltrimethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan, 3-(Meth)acryloxypropyltrimethoxysilan, 3-(Meth)acryloxypropyltriethoxysilan, Phenylaminopropyltrimethoxysilan, Vinyltriethyloxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Allyltrimethoxysilan und einer Kombination davon, und wobei die Fluorverbindung ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Perfluorpolyether (PFPE), Polytetrafluorethylen (PTFE), fluoriertem Ethylenpropylen (FEP), Perfluoralkyl-Vinylether-Copolymer und einer Kombination davon.
  2. Antifouling-Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, wobei die Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 die Siliciumdioxid (SiO2-)haltige Schicht umfasst, die auf einer Oberfläche der Niederreflexions-Beschichtungsschicht 20 angeordnet ist und die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 kontaktiert.
  3. Antifouling-Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, wobei die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 einen Fluorgehalt von 10 bis 50 Gew.-% aufweist.
  4. Antifouling-Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, wobei die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 eine Dicke von 5 bis 200 nm aufweist.
  5. Antifouling-Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, wobei die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 einen Wasserkontaktwinkel von 100 bis 150 Grad aufweist.
  6. Antifouling-Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, wobei die Antifouling-Beschichtungsschicht 30 einen Hexadecan-Kontaktwinkel von 40 bis 90 Grad aufweist.
  7. Antifouling-Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, wobei die die Haftung verbessernde Schicht 40 eine Dicke von 10 bis 100 nm aufweist.
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