DE19828231C2 - Process for the deposition of porous optical layers - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Abscheidung poröser optischer Schichten von Metalloxiden auf Gläser, Keramiken oder Metalle, indem das zu beschichtende Substrat einer reinigenden Vorbehandlung unterzogen wird, ein wäßriges Metalloxid-Sol oder Solgemisch, dem ein Tensidgemisch zugesetzt ist, auf das zu beschichtende Substrat aufgebracht wird und das beschichtete Substrat bei Temperaturen von 100 bis 550 DEG C getempert wird. Das Tensidgemisch besteht aus 15 bis 30 Gew.-% anionischen Tensiden, 5 bis 15 Gew.-% nichtionischen Tensiden und weniger als 5 Gew.-% amphoteren Tensiden, die in Wasser gelöst sind.Process for the deposition of porous optical layers of metal oxides on glasses, ceramics or metals by subjecting the substrate to be coated to a cleaning pretreatment, applying an aqueous metal oxide sol or sol mixture, to which a surfactant mixture has been added, to the substrate to be coated and coating it Substrate is annealed at temperatures from 100 to 550 ° C. The surfactant mixture consists of 15 to 30% by weight of anionic surfactants, 5 to 15% by weight of nonionic surfactants and less than 5% by weight of amphoteric surfactants, which are dissolved in water.
Description
Die Erfindung betrifft die Abscheidung poröser optischer Schichten von Metalloxiden auf Gläser, Keramiken oder Metalle.The invention relates to the deposition of porous optical layers from Metal oxides on glasses, ceramics or metals.
Für die Herstellung optischer Schichten aus flüssigen Vorstufen ist es aus Umweltgründen sowie aus sicherheitstechnischen Aspekten erstrebens wert, Systeme einzusetzen, die entflammbare und/oder giftige Lösemittel vermeiden. Bisher eingesetzte Verfahren gehen von metallorganischen Verbindungen aus, die auf dem zu beschichtenden Substrat hydrolysiert und durch Temperaturerhöhung in einen harten und abriebfesten Film eines Metalloxids polykondensiert werden. Bisher eingesetzte Verfahren gehen von Alkoxiden oder Acetylacetonaten aus, die mit Wasser hydroly siert werden. Die so entstehenden Beschichtungslösungen enthalten daher Alkohole oder andere organische Lösemittel. Häufig werden zur Verbesserung der Verlaufseigenschaften und der Viskosität zusätzlich organische Lösemittel zugesetzt.It is over for the production of optical layers from liquid precursors Strive for environmental reasons as well as safety-related aspects worth using systems that contain flammable and / or toxic solvents avoid. Previously used processes are based on organometallic Compounds that hydrolyzed on the substrate to be coated and by increasing the temperature in a hard and abrasion-resistant film of a metal oxide are polycondensed. Processes used so far start from alkoxides or acetylacetonates that hydrolyzed with water be settled. The resulting coating solutions contain hence alcohols or other organic solvents. Often become Improvement of flow properties and viscosity additionally added organic solvents.
EP 0 514 973 A2 beschreibt ein Sol-Gelverfahren zur Abscheidung von Anti reflexschichten auf Glas, die eine hohe Kratzfestigkeit und eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit besitzen. Alkoholische Lösungen von Alkoxiden der Elemente Silicium, Aluminium oder Titan werden zu sammen mit Wasser unter Zusatz geringer Mengen Salzsäure auf das Substrat gebracht und für 20 min mit einer Wasserdampfatmosphäre in Kontakt gebracht. Während dieser Zeit wird das Substrat von 23°C auf 55°C erwärmt und die erhaltene Schicht für 30 min bei 150°C getrocknet. Die zugesetzte Säure katalysiert die Hydrolyse des Alkoxides und die Er wärmung während der Gelbildung führt zu einer besseren Vernetzung des Gels.EP 0 514 973 A2 describes a sol-gel process for the deposition of anti reflective layers on glass that have high scratch resistance and low Have sensitivity to moisture. Alcoholic solutions of alkoxides of the elements silicon, aluminum or titanium become together with water with the addition of small amounts of hydrochloric acid Brought substrate and in for 20 min with a water vapor atmosphere Brought in contact. During this time the substrate will be up from 23 ° C Heated 55 ° C and the resulting layer dried at 150 ° C for 30 min. The added acid catalyzes the hydrolysis of the alkoxide and the Er heating during gel formation leads to better crosslinking of the Gels.
EP 0 597 490 A1 beschreibt ein Verfahren zu Bildung eines Siliciumdioxid films auf einem Glassubstrat als Antireflexschicht, indem zwei metallorga nische Siliciumverbindungen mit unterschiedlichem Molekulargewicht aus der Gruppe Siliciumalkylate und Siliciumacetylacetonate, die in Isopropyl alkohol oder 1-Butanol gelöst sind, auf das Glassubstrat aufgebracht und bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40 bis 90% hydrolysiert werden. EP 0 597 490 A1 describes a method for forming a silicon dioxide films on a glass substrate as an anti-reflective layer by adding two metal org African silicon compounds with different molecular weights the group of silicon alkylates and silicon acetylacetonates, which is in isopropyl alcohol or 1-butanol are dissolved, applied to the glass substrate and be hydrolyzed at a relative humidity of 40 to 90%.
Durch Erwärmen auf eine Temperatur von 100°C wird der erhaltene Sol film in einen Gelfilm umgewandelt und anschließend das beschichtete Substrat auf 550°C erhitzt.By heating to a temperature of 100 ° C, the sol obtained film converted into a gel film and then the coated Heated substrate to 550 ° C.
DE 41 05 235 A1 beschreibt ein Verfahren zum Beschichten einer emaillierten oder glasierten Oberfläche eines Substrates aus Glas, Keramik oder Metall, bei dem die Oberfläche zunächst einer reinigenden Vorbehandlung unterzogen wird, dann ein wäßriges Metalloxidsol oder eine Metalloxidsol mischung aufgebracht wird und danach bei Temperaturen zwischen 50 und 250°C das beschichtete Substrat getempert und ggf. geglüht wird.DE 41 05 235 A1 describes a method for coating an enamelled or glazed surface of a substrate made of glass, ceramic or Metal, in which the surface is first a cleaning pretreatment is then subjected to an aqueous metal oxide sol or a metal oxide sol mixture is applied and then at temperatures between 50 and 250 ° C the coated substrate is annealed and optionally annealed.
Die aufgebrachten Metalloxidschichten zeichnen sich durch eine geringe Porosität, eine hohe mechanische und chemische Stabilität, durch einen hohen Spiegelglanz und durch ein brillantes, auf einer Interferenz- und/oder Absorptionsfarbe beruhendem Farbenspiel aus.The applied metal oxide layers are characterized by a low Porosity, high mechanical and chemical stability, through a high mirror gloss and through a brilliant, on an interference and / or absorption color based color play.
DE 42 33 351 A1 beschreibt die Herstellung von Metalloxidsolen durch Elektrolyse von Metallsalzlösungen. Die hergestellten Metalloxidsole eignen sich unter anderem zur Herstellung von Titandioxidschichten auf Keramiksubstraten.DE 42 33 351 A1 describes the production of metal oxide sols by Electrolysis of metal salt solutions. The metal oxide sols produced are suitable for the production of titanium dioxide layers Ceramic substrates.
DE 43 37 643 C1 beschreibt die Herstellung von in Wasser dispergierbaren Tonerdehydraten mit einem Al2O3-Gehalt von 1 bis 20%, die sich zur Beschichtung von Werkstoffen wie Glas, Metall oder Kunststoff eignen, um diese Materialien vor thermischem und/oder chemischem Angriff zu schützen.DE 43 37 643 C1 describes the production of water-dispersible alumina hydrates with an Al 2 O 3 content of 1 to 20%, which are suitable for coating materials such as glass, metal or plastic in order to protect these materials from thermal and / or chemical Protect attack.
EP 0 700 879 A1 beschreibt eine kratzfeste Beschichtung aus Aluminiumoxid auf einem Glas-Substrat und das Verfahren zu ihrer Herstellung. Um eine Gefügeumwandlung in die stabile α-Phase zu bewirken, muß das beschichtete Glas auf eine Temperatur von über 1000°C erwärmt werden. Die Beschichtung wird lediglich als lichtdurchlässig bzw. durchsichtig beschrieben.EP 0 700 879 A1 describes a scratch-resistant coating made of aluminum oxide on a glass substrate and the process for its manufacture. To one To bring about structural transformation into the stable α phase, this must be done coated glass can be heated to a temperature of over 1000 ° C. The coating is only translucent or transparent described.
Diese Verfahren haben den Nachteil, daß wegen der Verwendung von Lösungsmitteln und metallorganischen Verbindungen bezüglich Umwelt schutz und Explosionsschutz besondere Vorkehrungen getroffen werden müssen, die die Verfahren komplizieren und verteuern.These methods have the disadvantage that because of the use of Environmental solvents and organometallic compounds protection and explosion protection that complicate and make the procedures more expensive.
Außerdem haben die erhaltenen Schichten den Nachteil, daß man für eine Reflexionsverminderung ein Interferenzschichtsystem aus mindestens 2 Schichten benötigt und diese Reflexionsverminderung nur in einem be grenzten Wellenlängenbereich eintritt.In addition, the layers obtained have the disadvantage that one for Reflection reduction an interference layer system from at least 2 Layers needed and this reflection reduction only in one be limited wavelength range occurs.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu Abscheidung von porösen Metalloxidschichten mit optischer Qualität auf Substraten bereitzustellen, das ohne Lösungsmittel und metallorganischen Verbindungen ausgeführt werden kann und das die Herstellung von Schichten gestattet, die bereits als Einzelschicht die gewünschte Reflexionsverminderung bewirken und die Reflexionsverminderung über den gesamten Transmissionsbereich des Beschichtungsmaterials eintritt.The object of the invention is to provide a method for the deposition of porous To provide metal oxide layers with optical quality on substrates, that carried out without solvents and organometallic compounds can be and that allows the production of layers that already effect the desired reflection reduction as a single layer and the reduction in reflection over the entire transmission range of the Coating material occurs.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur
Abscheidung poröser optischer Schichten von Metalloxiden auf Gläser,
Keramiken oder Metalle, indem
This object is achieved according to the invention by a method for the deposition of porous optical layers of metal oxides on glasses, ceramics or metals by
- - das zu beschichtende Substrat einer reinigenden Vorbehandlung unter zogen wird,- The substrate to be coated under a cleaning pretreatment is pulled
- - ein wäßriges Metalloxid-Sol oder Solgemisch, dem ein Tensidgemisch zugesetzt ist, auf das zu beschichtende Substrat aufgebracht wird und- An aqueous metal oxide sol or sol mixture, which a surfactant mixture is added, is applied to the substrate to be coated and
- - das beschichtete Substrat bei Temperaturen von 100 bis 550°C ge tempert wird.- The coated substrate at temperatures of 100 to 550 ° C ge is tempered.
Nach diesem Verfahren werden optisch transparente, reflektivitäts verändernde Schichten von Metalloxiden auf Gläsern, Keramiken oder Metallen mit einer stufenlos einstellbaren Brechzahl von 1,22 bis 2,20 erhalten.According to this procedure, optically transparent, reflectivity changing layers of metal oxides on glasses, ceramics or Metals with a continuously adjustable refractive index from 1.22 to 2.20 receive.
Beispielsweise wird bereits durch Aufbringen einer porösen SiO2-Schicht auf eine Flachglasplatte aus Kalk-Natron-Glas gemäß Beispiel 1 eine Reflexionsverminderung erzielt, die üblicherweise nur mit einem mehr schichtigen Interferenzschichtsystem erreicht werden kann. For example, by applying a porous SiO 2 layer to a flat glass plate made of soda-lime glass according to Example 1, a reduction in reflection is achieved, which can usually only be achieved with a multilayer interference layer system.
Als Ausgangsmaterial für die Beschichtung der genannten Substrate werden wäßrige Metalloxidsole eingesetzt, die nach dem in US 5 378 400 beschriebenen Elektrolyseverfahren aus wäßrigen Metallsalzlösungen bei 0° bis 15°C erhalten werden. Diese Sole enthalten 0,3 bis 15% Metall oxid. Sie sind hochtransparent und enthalten keine Stabilisatoren. Nach diesem Verfahren sind Sole aus Aluminiumoxid, Titandioxid, Zirkonium oxid, Hafniumoxid, Nioboxid, Tantaloxid bzw. aus Oxiden von Actiniden oder Lanthaniden herstellbar. As a starting material for the coating of the substrates mentioned aqueous metal oxide sols are used, which according to the in US 5 378 400 described electrolysis process from aqueous metal salt solutions 0 ° to 15 ° C can be obtained. These brines contain 0.3 to 15% metal oxide. They are highly transparent and contain no stabilizers. To This process uses aluminum oxide, titanium dioxide and zirconium brine oxide, hafnium oxide, niobium oxide, tantalum oxide or from oxides of actinides or lanthanides can be produced.
Trotz des unterschiedlichen pH-Wertes der Einzelsole lassen sie sich mit einander mischen und in der unten beschriebenen Weise auf die genann ten Substrate applizieren. Durch Mischen von Solen mit unterschiedlichen Brechzahlen lassen sich optische Schichten mit Brechzahlen zwischen 1,22 und 2,2 herstellen.Despite the different pH value of the individual brine, they can be used mix and mix in the manner described below Apply th substrates. By mixing brines with different ones Refractive indices can be optical layers with refractive indices between Make 1,22 and 2,2.
Weiterhin kommen als Ausgangsmaterial für die Beschichtung wäßrige Metalloxidsole in Frage, die durch Hydrolyse von Metallsalzen oder metall organischen Verbindungen, speziell Alkoxiden, durch Ionenaustausch aus Metallsalzlösungen, durch Mikroemulsion aus Alkoxiden oder Metallsalz lösungen oder durch Dialyse bzw. Elektrodialyse von Metallsalzlösungen nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Die Partikelgröße der Sole liegt im Bereich von 1 bis 25 nm.Furthermore come aqueous as a starting material for the coating Metal oxide sols in question by hydrolysis of metal salts or metal organic compounds, especially alkoxides, by ion exchange Metal salt solutions, by microemulsion from alkoxides or metal salt solutions or by dialysis or electrodialysis of metal salt solutions be produced by known methods. The particle size of the brine is in the range of 1 to 25 nm.
Ein Mikroemulsionsverfahren wird von D. Burgard, R. Nass und H. Schmidt in Proceedings of the 2nd European Conference on Sol-Gel Technology, North Holland Publisher, Amsterdam 1992, Seiten 243-255 beschrieben. M. Neidle und J. Barab beschreiben in J. Amer. Soc. 39 (1917) auf Seite 71ff die Herstellung von Solen durch Dialyse.A microemulsion process is described by D. Burgard, R. Nass and H. Schmidt in Proceedings of the 2nd European Conference on Sol-Gel Technology, North Holland Publisher, Amsterdam 1992, pages 243-255 described. M. Neidle and J. Barab describe in J. Amer. Soc. 39 (1917) on page 71ff the production of brine by dialysis.
Elektrodialyseverfahren werden durch Prajapali, M. N. und Talpade, C. R. in Indian Chem. Manuf. 12(1), Seiten 13-21 (1974) und durch Frolov, Yu. G. in D. I. Mendeleeva 107 (1979), Seiten 31ff beschrieben.Electrodialysis procedures are described by Prajapali, M.N. and Talpade, C.R. in Indian Chem. Manuf. 12 (1), pages 13-21 (1974) and by Frolov, Yu. G. in D. I. Mendeleeva 107 (1979), pages 31ff.
Die als Ausgangsmaterial verwendeten SiO2-Sole mit Partikelgrößen zwischen 1 bis 50 nm können aus dem Zwischenprodukt des in US 4 775 520 beschriebenen Verfahrens hergestellt werden. Es handelt sich hierbei um SiO2-Partikel, die durch hydrolytische Polykondensation von Tetraalkoxysilan in einem wäßrig-alkoholisch-ammoniakalischem Medium erhalten worden sind. Das Reaktionsgemisch wird einer Wasser dampfdestillation zur Entfernung des Lösungsmittels und des Ammoniaks unterzogen und ist dann als Ausgangsmaterial für die Beschichtung der oben genannten Substrate geeignet.The SiO 2 sols with particle sizes between 1 and 50 nm used as starting material can be produced from the intermediate product of the process described in US Pat. No. 4,775,520. These are SiO 2 particles which have been obtained by hydrolytic polycondensation of tetraalkoxysilane in an aqueous-alcoholic-ammoniacal medium. The reaction mixture is subjected to steam distillation to remove the solvent and ammonia and is then suitable as a starting material for the coating of the above-mentioned substrates.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß ein geringfügiger Zusatz von bestimmten Tensiden, beispielsweise einer Mischung aus 15-30 Gew.-% anionischen Tensiden, 5-15 Gew.-% nichtionischen Tensiden und weniger als 5 Gew.-% amphoteren Tensiden, zu porösen Schichten führt, deren Brechzahl 1,30 beträgt.Surprisingly, it was found that a slight addition of certain surfactants, for example a mixture of 15-30% by weight anionic surfactants, 5-15% by weight nonionic surfactants and less than 5% by weight of amphoteric surfactants leads to porous layers whose Refractive index is 1.30.
Die Beschichtungslösung hat einen Feststoffgehalt von 0,1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%. Die Konzentration ist abhängig von der Art des Beschichtungsverfahrens. Es sind Tauchverfahren oder Schleuder verfahren anwendbar. Außer geringen Mengen an Detergentien oder handelsüblichen Verlaufsmitteln, beispielsweise von der Firma Byk-Gardiner Chemie, bzw. Komplexbildnern, zum Beispiel Ethylendiamintetraessig säure oder Zitronensäure, sind keine weiteren Zusätze erforderlich. Die Konzentration an Detergentien und Verlaufsmitteln beträgt dabei weniger als 2 Gew.-%, die Konzentrationen an Komplexbildnern weniger als 80 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Beschichtungslösung. Bezogen auf die Beschichtungslösung beträgt die Konzentration der Komplexbildner weniger als 10 Gew.-%.The coating solution has a solids content of 0.1 to 20% by weight, preferably 2 to 10% by weight. The concentration depends on the type of Coating process. They are immersion processes or slingshots method applicable. Except for small amounts of detergents or commercially available leveling agents, for example from Byk-Gardiner Chemistry, or complexing agents, for example ethylenediaminetetraacetic acid or citric acid, no further additives are required. The The concentration of detergents and leveling agents is less than 2 wt .-%, the concentrations of complexing agents less than 80% by weight, based on the solids content of the coating solution. Based on the coating solution, the concentration is Complexing agent less than 10 wt .-%.
Als Substratmaterialien kommen Gläser, Keramiken und Metalle in Frage. Metalle allerdings mit der Einschränkung, daß die Benetzbarkeit gegeben sein muß und keine Reaktion mit den im Sol vorhandenen Protonen auf tritt.Glasses, ceramics and metals come into consideration as substrate materials. Metals, however, with the restriction that the wettability is given must be and no reaction with the protons present in the sol occurs.
Die Substratoberfläche muß einer Vorbehandlung unterzogen werden. Diese Vorbehandlung besteht in einer Reinigung mit Aceton, Ethanol und Wasser oder in einer alkalischen Reinigung beispielsweise mit verdünnter Natronlauge, wobei 1 n NaOH bevorzugt wird. Auch handelsübliche Reini gungsbäder, wie zum Beispiel das RBS-Bad der Firma Roth, sind geeignet. Es ist phosphatfrei und hat einen pH-Wert von 9,5. Ein weiteres handels übliches alkalisches Reinigungsbad ist "neodisher A8" der Chemischen Fabrik Dr. Weigert. Es besteht aus 40% Natriumcarbonat, 25% Natrium metasilicat, 20% Tetranatriumdiphosphat, 10% Natriumhydroxid, 3% Natriumpolyacrylat und 2% Dichlorisocyanurat. Der Reinigungseffekt kann durch Einsatz von Ultraschall verstärkt werden.The substrate surface must be subjected to a pretreatment. This pretreatment consists of cleaning with acetone, ethanol and Water or in an alkaline cleaning, for example with diluted Sodium hydroxide solution, 1N NaOH being preferred. Also commercially available Reini Ambient baths, such as the RBS bath from Roth, are suitable. It is phosphate-free and has a pH of 9.5. Another trade The usual alkaline cleaning bath is "neodisher A8" from the chemical company Factory Dr. Refuses. It consists of 40% sodium carbonate, 25% sodium metasilicate, 20% tetrasodium diphosphate, 10% sodium hydroxide, 3% Sodium polyacrylate and 2% dichloroisocyanurate. The cleaning effect can amplified by using ultrasound.
Bevor die Sole in die Beschichtungslösung eingearbeitet werden, können sie gereinigt werden. Ein geeignetes Verfahren ist eine Druckfiltration, wo bei Filter mit einer Porengröße von 0,2 bis 2 µm verwendet werden. Before the brine can be incorporated into the coating solution, they are cleaned. A suitable method is pressure filtration, where filters with a pore size of 0.2 to 2 µm can be used.
Geeignete Verfahren zum Aufbringen der Beschichtungslösung auf das Substrat sind Tauchverfahren, Sprühverfahren oder Rotationsbeschich tungsverfahren (Spin coating). Suitable methods for applying the coating solution to the The substrate is immersion, spraying or rotary coating process (spin coating).
Um zu technologisch relevanten Ziehgeschwindigkeiten von ca. 10 cm/min zu gelangen, muß die Solkonzentration in der Beschichtungslösung her abgesetzt werden. Bevorzugt wird eine Verdünnung mit 1 n HCl. Die Feststoffkonzentrationen beim Tauchbeschichtungsverfahren werden des halb auf 2 Gew.-% bis 5 Gew.-% bezogen auf die Beschichtungslösung eingestellt.In order to achieve technologically relevant drawing speeds of approx. 10 cm / min to get the sol concentration in the coating solution be dropped off; be discontinued; be deducted; be dismissed. Dilution with 1N HCl is preferred. The Solids concentrations in the dip coating process are the half to 2% by weight to 5% by weight based on the coating solution set.
Bei Anwendung des Rotationsbeschichtungsverfahrens wird mit Fest stoffkonzentrationen von 2 bis 20 Gew.-% bezogen auf die Beschichtungs lösung gearbeitet. Dazu wird die Beschichtungslösung gleichmäßig auf dem Substrat verteilt und anschließend, beispielsweise bei 2000 U/min. die überschüssige Lösung abgeschleudert.When using the spin coating process, it is fixed Concentrations of 2 to 20 wt .-% based on the coating solution worked. To do this, the coating solution is applied evenly distributed the substrate and then, for example at 2000 rpm. the excess solution is thrown off.
Die applizierten Schichten werden im Verlauf von 90 min auf eine Tempe ratur von 100 bis 550°C aufgeheizt und etwa 5 min bei Endtemperatur belassen.The applied layers are applied to a temperature in the course of 90 min heated from 100 to 550 ° C and about 5 min at final temperature leave.
Im Falle der Abscheidung von Titandioxidschichten erfolgt eine Vor trocknung der applizierten Schichten bei 20 bis 70°C über eine Zeitraum von 0,5 bis 10 Stunden.In the case of the deposition of titanium dioxide layers, there is a pre drying of the applied layers at 20 to 70 ° C for a period from 0.5 to 10 hours.
Die getemperten Schichten besitzen optische Qualität. Die Schichtdicke kann bei Einmalbeschichtung auf 10 bis 300 nm eingestellt werden. Die Einstellung der Schichtdicke erfolgt durch Variation der Schleuder- bzw. Tauchgeschwindigkeit und durch Änderung der Viskosität und des Fest stoffgehaltes der Beschichtungslösung.The annealed layers have optical quality. The layer thickness can be set to 10 to 300 nm for single coating. The The layer thickness is adjusted by varying the centrifugal or Dive speed and by changing the viscosity and the solid content of the coating solution.
Beschichtete Glasplatten lassen sich ohne Schichtabsplitterung schneiden und zeigen Abriebbeständigkeiten nach dem Taber-Abraser Test (DIN 52347) wie die durch Hydrolyse von Alkoxyden hergestellten Metalloxid schichten. Die erhaltenen Schichten sind stabil im Salzsprühnebeltest (DIN 50021-CASS), gegenüber 1000 Stunden Auslagerung bei 85°C und 85% relativer Feuchte und auch stabil gegenüber UV-Bestrahlung (QUV- B-Test, DIN 53384-A). Im Vergleich zu unbeschichtetem Kalk-Natron-Glas wurde bei den beschichteten Proben im QUV-B-Test eine Schutzwirkung gegenüber Solarisationseffekten beobachtet. Coated glass plates can be cut without chipping and show abrasion resistance according to the Taber Abraser Test (DIN 52347) such as the metal oxide produced by hydrolysis of alkoxides layers. The layers obtained are stable in the salt spray test (DIN 50021-CASS), compared to 1000 hours aging at 85 ° C and 85% relative humidity and also stable against UV radiation (QUV- B test, DIN 53384-A). Compared to uncoated soda-lime glass was a protective effect for the coated samples in the QUV-B test observed against solarization effects.
Der große Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß für die Herstellung der Schichten weder metallorganische Verbindungen noch Lösemittel erfor derlich sind. Das bedeutet, daß die benötigten Beschichtungsanlagen nicht explosionsgeschützt sein müssen, was mit einer erheblichen Kostenein sparung verbunden ist.The great advantage of the method is that for the production of Layers do not require organometallic compounds or solvents are such. This means that the required coating systems are not must be explosion proof, which is a significant cost saving is connected.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie jedoch zu beschränken.The following examples are intended to explain the invention in greater detail, without it restrict however.
Flachglasplatten (Kalk-Natron-Glas) werden mit einem handelsüblichen Reinigungsbad (RBS-Bad der Firma Roth), anschließend mit 1 n NaOH und dann mit demineralisiertem Wasser unter Ultraschall gereinigt. Als Sol wird ein neutrales SiO2-Sol mit 10 Masse% Feststoffgehalt (Hersteller: Merck KGaA) eingesetzt. Das Sol wird mit 3 Teilen deminerali siertem Wasser verdünnt und anschließend mit 2,8 g konzentrierter HCl auf 1000 g verdünntes Sol angesäuert. Für eine Beschichtungslösung zur Herstellung von porösen Schichten werden 0,7 g einer Tensidmischung auf 1000 g Lösung hinzu getropft. Die Tensidmischung besteht aus 20% Natriumdodecylbenzolsulfonat, 10% Natriumkokosfettalkoholethersulfat (3 Ethylenoxideinheiten) und 5% Dodecylpolyglykolether (7 Ethylenoxidein heiten), gelöst in Wasser.Flat glass plates (soda-lime glass) are cleaned with a commercially available cleaning bath (RBS bath from Roth), then with 1N NaOH and then with demineralized water under ultrasound. A neutral SiO 2 sol with a solids content of 10% by mass (manufacturer: Merck KGaA) is used as the sol. The sol is diluted with 3 parts of demineralized water and then acidified to 2.8 g of dilute sol with 2.8 g of concentrated HCl. For a coating solution for the production of porous layers, 0.7 g of a surfactant mixture is added dropwise to 1000 g of solution. The surfactant mixture consists of 20% sodium dodecylbenzenesulfonate, 10% sodium coconut fatty alcohol ether sulfate (3 ethylene oxide units) and 5% dodecyl polyglycol ether (7 ethylene oxide units), dissolved in water.
Die Beschichtung von Flachglasplatten erfolgt durch Tauchen mit einer Ausziehgeschwindigkeit von 90 mm/min. Die so erhaltenen Beschichtun gen werden auf 550°C aufgeheizt und nach einer Haltezeit von 15 min im Ofen ungeregelt abgekühlt. Die so erhaltene Schicht weist eine Brechzahl von 1,30 auf und ist stabil gegenüber den in Beispiel 2 aufgeführten Klima tests.Flat glass plates are coated by dipping with a Extraction speed of 90 mm / min. The coating thus obtained conditions are heated to 550 ° C and after a holding time of 15 min in Oven cooled down uncontrolled. The layer thus obtained has a refractive index from 1.30 and is stable with respect to the climate listed in Example 2 Testing.
Flachglasplatten (Kalk-Natron-Glas) werden mit einem handelsüblichen Reinigungsbad (RBS-Bad), anschließend mit 1 n NaOH und dann mit de mineralisiertem Wasser unter Ultraschall gereinigt. Flat glass plates (soda-lime glass) are made with a commercially available Cleaning bath (RBS bath), then with 1N NaOH and then with de mineralized water cleaned under ultrasound.
Ein wäßriges ZrO2-Sol mit einem Feststoffgehalt von 8,6 Massen-% ZrO2 und einer Viskosität von 2,25 mm2/s (Hersteller: Merck KGaA) wird durch einen 0,2 µm Filter filtriert und nach Zusatz von 4 Tropfen des in Beispiel 1 genannten Tensidgemisches ohne weitere Zusätze für die nachfolgend beschriebene Spin-Off-Beschichtung eingesetzt. Die erhaltene Beschich tungslösung wird auf dem Substrat gleichmäßig verteilt und der über schüssige Anteil bei 2000 U/min abgeschleudert.An aqueous ZrO 2 sol with a solids content of 8.6% by mass ZrO 2 and a viscosity of 2.25 mm 2 / s (manufacturer: Merck KGaA) is filtered through a 0.2 µm filter and after adding 4 drops of the surfactant mixture mentioned in Example 1 was used without further additives for the spin-off coating described below. The coating solution obtained is uniformly distributed on the substrate and the excess portion is spun off at 2000 rpm.
Die mit der Beschichtungslösung bedeckte Glasplatte wird bei Raumtem peratur in einen Umluftofen gegeben und dieser innerhalb von 90 min auf 500°C aufgeheizt. Nach einer Haltezeit von 5 min bei 500°C wird die be schichtete Glasplatte im Ofen abgekühlt. Die so erhaltene Schicht ist voll ständig transparent bei einer Schichtdicke von ca. 75 nm und weist visuell keinerlei Fehlstellen auf. Die Schicht hat eine Brechzahl von 2,03 und ist stabil gegenüber Bewitterungstests (85°C/85% rel. Feuchte für 1000 Stunden), Temperatur-Wechseltest (55°C/+125°C nach DIN 40046 Blatt 4)L, CASS-Test (96 h) nach DIN 50021-CASS und QUV-B-Test (500 h, in Anlehnung an DIN 53384-A). Die Abriebfestigkeit (nach DIN 52347) der abgeschiedenen Schicht ist identisch mit der Abriebfestigkeit von Schich ten, die durch Hydrolyse von Alkoxiden hergestellt werden.The glass plate covered with the coating solution becomes at room temperature temperature in a convection oven and this within 90 min 500 ° C heated. After a holding time of 5 min at 500 ° C, the be layered glass plate cooled in the oven. The layer thus obtained is full constantly transparent with a layer thickness of approx. 75 nm and shows visually no missing parts. The layer has a refractive index of 2.03 and is stable against weathering tests (85 ° C / 85% relative humidity for 1000 Hours), temperature change test (55 ° C / + 125 ° C according to DIN 40046 sheets 4) L, CASS test (96 h) according to DIN 50021-CASS and QUV-B test (500 h, in Based on DIN 53384-A). The abrasion resistance (according to DIN 52347) of the deposited layer is identical to the abrasion resistance of layer ten, which are produced by hydrolysis of alkoxides.
Claims (3)
- - das zu beschichtende Substrat einer reinigenden Vorbehandlung unterzogen wird,
- - ein wäßriges Metalloxid-Sol oder Solgemisch, dem ein Tensidgemisch zugesetzt ist, auf das zu beschichtende Substrat aufgebracht wird und
- - das beschichtete Substrat bei Temperaturen von 100 bis 550°C getempert wird.
- the substrate to be coated is subjected to a cleaning pretreatment,
- - An aqueous metal oxide sol or sol mixture, to which a surfactant mixture is added, is applied to the substrate to be coated and
- - The coated substrate is annealed at temperatures from 100 to 550 ° C.
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