EP1458823A1

EP1458823A1 - Infrarotstrahlung reflektierende lackschicht

Info

Publication number: EP1458823A1
Application number: EP02792641A
Authority: EP
Inventors: Detlef Burgard; Rüdiger Nass
Original assignee: Nanogate Technologies GmbH
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 2001-12-08
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2004-09-22
Also published as: WO2003050193A1; JP2005511292A; AU2002358427A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer durchsichtigen IR-Abschirmung, worin ein Träger mit Wirksubstanz versehen wird, um damit im Strahlengang angeordnet zu werden. Hierbei ist vorgesehen, dass ein Lacksystem umfassend nanopartikuläre Teilchen und lackübliche Lösemittel nass auf einem Substrat aufgetragen wird.

Description

Titel: INFRAROTSTRAHLUNG REFLEKTIERENDE LACKSCHICHT

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft den Gegenstand des oberbegrifflich Beanspruchten und befasst sich somit mit Infrarotstrahlung abschirmenden Schichten.

Die Abschirmung von Infrarotstrahlung gewinnt zunehmende Bedeutung auf verschiedenen Gebieten. So ist es bei architektonischen Anwendungen, wie großen Glasflächen an Hochhäusern, oftmals erwünscht, die Einstrahlung von infraroter Strahlung in das Gebäude möglichst gering zu halten, um etwa in südli- chen Ländern eine Aufheizung des Innenraumes zu verhindern, obwohl ein Maximum an Tageslicht eingelassen wird. Gleiches gilt im Bereich der Automobilverscheibungen, wo Verbesserungen der Aerodynamik bei gewünscht gleichbleibenden Sichtverhältnissen eine vergrößerte Verglasung erzwingen. Auch hier ist es gewünscht, die Aufheizung des Innenraumes zu vermeiden. Wird die Wärmestrahlung nicht hinreichend abgeschirmt, so fordern viele Benutzer sowohl in Häusern als auch in Automobilen eine Klimatisierung durch stark kühlende Klimaanlagen. Die zu hohe Wärmeeinstrahlung bewirkt dann einen erhöh- ten Energieverbrauch.

Es kann weiter erforderlich sein, in anderen Situationen einen für ein anderes Verhalten des Stroms an Wärme zu sorgen; dies gilt insbesondere in nordischen Ländern, für Gewächshäu- ser etc. Dabei ist es wünschenswert, Wärmestrahlung in ein

Gebäude hinein zu lassen, aber keine Wärmestrahlung heraus zu lassen. Ähnliches gilt auch für bestimmte Folien wie für

l - Treibhausfolien, für Zeltplanen, Kleidung etc. Hier liegt also ein Fall vor, der zu jenem umgekehrt ist, wo eine übermäßige Erwärmung per se vermieden werden soll, indem eine Ab- strahlung der im inneren vorhandenen Wärme ermöglicht wird und nach Möglichkeit eine Einstrahlung von Wärme verhindert werden soll. Es sei explizit erwähnt, daß dieses jeweilige Verhalten nur in bestimmten Fällen gewünscht und daher nicht immer angestrebt ist. Es kann dabei auch Fälle geben, wo insgesamt der Wärmefluß zu unterdrücken ist, also weder ein Aus- tausch von Innen nach Außen noch von Außen nach Innen zulässig ist. Als Beispiel sei ein Automobil genannt, dessen Inneres im Sommer vor Sonneneinstrahlung geschützt werden soll, während im Winter die von der Heizung verfügbare Wärme möglichst weitgehend im Inneren verbleiben soll, um eine schnel- le Erwärmung zu begünstigen, aber ein Abkühlen im Stand zu vermeiden.

Es ist vorgeschlagen worden (EP 0 727 306 A2), ein laminiertes Glas vorzusehen, in welchem zwischen ersten und zweiten transparenten Glasplatten ein Zwischenschichtfilm zwischengesetzt ist, der darin dispergiert funktioneile ultrafeine Teilchen aufweist, welche einen Teilchendurchmesser von bis zu 0,2 μm aufweisen. Der Zwischenfilm soll insbesondere aus plastiziertem PVB (Polyvinylbutyral) oder einem Ethylen- Vinylacetat-Copolymer (EVA) bestehen. Als funktioneile Teilchen werden in der EP 0 727 306 A2 solche vorgeschlagen, die aus der Gruppe bestehend aus Metallen, Metalle enthaltenden Verbindungen und Composite, die Metall enthalten, ausgewählt sind. Die Metalle sollen bestehen aus Sn, Ti, Si, Zn, Zr, Fe, AI, Cr, Co, Ce, In, Ni, Ag, Cu, Pt, Nn, Ta, W, V und Mo. Es werden erwähnt als Metallverbindungen Oxide, Nitride, Oxini- tride und Sulfide; die Composite sollen mit zumindest einer Substanz dotiert sein und die Verbindung mit der zumindest einen Substanz dotiert. Als Oxide werden genannt Sn0₂, Ti0₂, Si0₂, Zr0₂, Zn0₂, Fe₂0₃, Al₂0₃, FeO, Cr₂0₃, Co₂0₃, Ce0₂, ln₂0₃, NiO, MnO und CuO. Es wird diskutiert, welche Mengen an Substanz im Ausgangsharz für den Zwischenschichtfilm eingearbeitet werden müssen und es wird diskutiert, dass der erhaltene Film nur eine bestimmte maximale Leitfähigkeit aufweisen darf, um eine zufriedenstellende Radiowellen-Durchlässigkeit aufzuweisen.

Das vorbekannte Verfahren mag unter speziellen Anwendungen zu passablen Ergebnissen führen, ist aber nicht in jedem Fall voll zufriedenstellend. Dies gilt insbesondere dann, wenn neben einer guten IR-Abschirmung auch Schichten mit verbesser- ter Leitfähigkeit gewünscht werden, etwa um antistatische Eigenschaften zu erhalten oder ableitfähige Beschichtungen vorzusehen. Überdies ergeben sich Schwierigkeiten bei der Herstellung von Infrarot abschirmenden, komplex geformten Gegenständen, wie besonders stark gebogene Windschutzscheiben oder dergleichen.

Ein weiteres Verfahren, das im Stand der Technik bekannt ist, ist die Gasphasenbeschichtung von Flachglas, die durch Sputtern, CVD, PVD usw. erfolgen kann. Als Schichtmaterialien können durch das Sputtern ultradünne Schichten aus leitenden oder halbleitend dotierten Oxiden aufgetragen werden, beispielsweise aus ATO (Sn0₂:Sb) FTO (Sn0₂:F) AZO (ZnO.Al) oder ITO (In₂0₃:Sn). Diese Schichten sind in ultradünnem Zustand transparent für sichtbares Licht und vermindern die Transmis- sion von infraroter Strahlung. Als durchgehende Schichten können ableitfähige Schichten verwendet werden. Die zur Auftragung derartiger dichter Schichten verwendeten Anlagen sind allerdings sehr teuer, weshalb sie sich nur bei hohem Durchsatz, also der Beschichtung sehr großer Materialmengen amortisieren. Es wird zudem wesentlich mehr Targetmaterial benötigt, als letztlich auf dem Substrat abgeschieden wird. Der verbleibende Rest lagert sich in der Maschine ab, von wo er typisch entfernt werden muss, was nicht nur wegen der schlechten Ausnutzung der teueren Targets äußerst unerwünscht ist.

Obwohl derartige Sputter-Anlagen technisch sehr aufwendig sind, ist es dennoch sehr schwierig, mit ihnen komplex geformte Gegenstände in Klein- oder Sonderserien zu beschichten, da jeder Geometriewechsel eine erhebliche ümkonstruktion an wesentlichen Teilen der Anlage erfordert. Der bisherige Versuch, Autoscheiben flach zu besputtern und danach in die gewünschte aerodynamische Form zu biegen, ist bislang gescheitert. Zudem ist eine Beschichtung von Polymeren oder Folien, wie sie oftmals gewünscht ist, allenfalls bedingt möglich.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereit zu stellen.

Das Ziel wird erreicht mit den Merkmalen des unabhängigen An- Spruches. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.

Damit schlägt die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Herstellung einer durchsichtigen IR- Abschirmung vor, worin ein Träger mit Wirksubstanz versehen wird, um damit im Strahlengang angeordnet zu werden, bei welchem vorgesehen ist, dass ein bereits ohne nanopartikuläre Teilchen filmbildendes Lacksystem umfassend nanopartikuläre Teilchen und lackübliche Lösemittel nass auf einem Substrat aufgetragen wird.

Es wurde überraschend erkannt, dass die nanopartikulären Teilchen auch dann, wenn sie für die Einarbeitung in ein Lacksystem, in welchem sie einzuarbeiten sind, ausgerüstet sind, eine gute Infrarot-abschirmende Wirkung ergeben. Dieser Effekt wird ausgenützt, um zu ermöglichen, dass das Lacksy- stem mit den nanopartikulären Teilchen nass aufgetragen werden kann. Der Vorteil des Nassauftragens besteht dabei darin, dass einerseits ein geringerer technischer Aufwand zum Auftragen selbst erforderlich ist, was eine Vielzahl neuer Anwendungen eröffnet, und zwar auch dann, wenn keine Großserien gefertigt werden sollen, und daß andererseits auch komplexere Geometrien gebildet werden können. Zudem können mehr Materialien, insbesondere Polymere und/oder Folien beschichtet werden als im Stand der Technik möglich.

Bevorzugt sind die nanopartikulären Teilchen im Lacksystem dispergiert. Dazu können die nanopartikulären Teilchen, die bei der Herstellung des Lacksystems verwendet werden, für die einfache Dispersion beziehungsweise Redispersion im Lacksystem entsprechend ausgerüstet werden. Die Art und Weise, die erwünschte Redispergierbarkeit zu erreichen, ist per se bekannt. Wichtig ist aber vorliegend dabei die Erkenntnis, dass sich durch Anwendung per se bekannter Maßnahme eine gute IR- Abschirmung ergibt.

Es ist möglich, die Infrarot-abschirmende Wirkung der nanopartikulären Teilchen für eine Vielzahl lacküblicher Lösemittel zu erhalten, was die Anwendungsmöglichkeiten verbreitert, weil insbesondere das Lacksystem optimiert werden kann auf bestimmte Substrate und/oder Anwendungsbedingungen, wie eine Anwendung in Innenräumen, auf Außenfassaden unter verschiedenen typischen Witterungsbedingungen wie hoher Luftfeuchtig- keit, häufigen Niederschlägen usw., für Flugzeuge, insbesondere Cockpit-Verglasungen, Automobilen usw. Es kann überdies ein besonders temperaturbeständiges Lacksystem gewählt werden, soll etwa eine Infrarot-Abschirmung im Bereich von Hochtemperatur-Anwendungen erreicht werden, bei denen ein hochtemperierter Innenraum wie ein Ofen oder dergleichen weniger Wärme nach außen abstrahlen soll.

Es ist möglich, ein Gemisch an unterschiedlichen lacküblichen Lösemitteln zu verwenden, um verschiedene Eigenschaften gleichzeitig zu optimieren, wie beispielsweise Abriebs- und Kratzfestigkeit, Beständigkeit gegen Abblättern und Abziehen, Wärmebeständigkeit, UV-Beständigkeit usw.

Dem Lacksystem kann ein Bindermittel, insbesondere in Form organischer Komponenten zugesetzt werden. Die organischen Komponenten können in monomerer, oligomerer oder polymerer Form zugesetzt werden und es kann sich insbesondere handeln um zumindest eines aus der Polymergruppe Polyacrylate, insbesondere PMMA, Polyvinylpyrrolidon (PVP), Polyvinylbutyral (PVB), Polyvinylalkohole (PVA) , Polyethylenglycole, Polyurethane, bisphenolbasierte Polymere, Polyester, sowie Oligomere und/oder Monomere vorgenannter Polymere und/oder Cellulosede- rivate, insbesondere Methylcellulose, Hydroxypropylcellulose und/oder Nitrocellulose und/oder metallorganische Verbindun- gen. Weiter ist es möglich, Silikone und/oder Silane in monomerer, oligomerer und/oder polymerer Form zuzugeben. Die nanopartikulären Teilchen liegen typisch in einem Größenbereich zwischen 1 und 200 nm. Damit ist sichergestellt, dass sich einerseits die Fertigungsprozesse gut in den Griff bekommen lassen und andererseits die Eigenschaften des Lacksy- ste s hinreichend präzise definiert sind.

Wenn die Teilchen kleiner als 200 nm sind, stellt dies sicher, dass keine Beeinträchtigung der Transparenz im sichtbaren Bereich gegeben ist, wobei überdies hohe Anteile von Teilchengrößen um oder unter 100 nm zu einer besonders guten Homogenität durch die Erhöhung der Gesamtteilchenzahl führen. Als Nanopartikel kommen in Betracht insbesondere die vorstehend bei der Diskussion der EP 0 727 306 erwähnten.

Als Substrate sind neben anorganischen Gläsern, wie Silikatgläsern, die typisch für Flachgläser verwendet werden, insbesondere PMMA, PVB und dergleichen einsetzbar. Dies ermöglicht es, das erfindungsgemäße Lacksystem mit Polymeren einzusetzen, was vorteilhaft ist, um Verglasungen mit verringertem Gewicht zu erzeugen, neue Anwendungsbereiche zu eröffnen usw. So können etwa Getränkeflaschen leicht mit einer Infrarotstrahlungsabschirmenden Beschichtung versehen werden, was Vorteile hat, wenn in der Flasche Getränke gekühlt bleiben sollen. Die hier vorgestellten Beschichtungen gewährleisten dies.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht den Auftrag durch eine Vielzahl unterschiedlicher Techniken, die allesamt preiswert realisierbar sind. Während Techniken wie das Tauchen eine vollständige Überdeckung ergeben, kann, etwa durch Aufdruk- ken, auch ein Muster auf dem Gegenstand erzeugt werden, was insbesondere in Verbindung mit der verbesserten Leitfähigkeit vorteilhaft ist. So können etwa auf Automobilscheiben leitfähige, transparente und zugleich IR-abschirmende Antennenbereiche für Radioempfang und/oder Senden und Empfangen von Mobilfunksignalen aufgedruckt werden. Diese Anordnung können zugleich sehr großflächig gestaltet werden.

Wenn eine Auftragung auf einem sehr kompliziert geformten Gebilde gewünscht ist oder einzelne Muster aufzudrucken sind, die sich von Gegenstand zu Gegenstand nicht wiederholen, oder die nur für eine geringe Anzahl von Produkten identisch sind, wie dies bei Serien-Nummern, Chargen-Nummern oder dergleichen der Fall ist, kann eine Auftragung mit einem InkJet-Verfahren erfolgen. Da die erzeugten Schichten unsichtbar sind, ist es insbesondere möglich, eine versteckte Codierung vorzunehmen. Dabei kann entweder, bei an der Oberfläche des beschichteten Gegenstandes liegenden Beschichtungen, die unterschiedliche Leitfähigkeit von Bereichen abgetastet werden, zum Beispiel durch Aufsetzen von Elektroden an vorgegebenen Stellen, und/oder es kann die Abtastung der versteckten Informationen durch Einstrahlen von Infrarotstrahlung erfolgen, wobei entweder die Erwärmung auf dem Substrat erfasst wird oder die Transmission hinter dem beschichteten Substrat. In einem solchen Fall kann die Beschichtung auch zwischen zwei Oberflächen eingeschlossen sein, beispielsweise auf der Innenseite einer Thermoverglasung oder dergleichen. Die Kombination vorbestimmter Leitfähigkeiten und IR-Abschirmungen erlaubt überdies eine besonders sichere Echtheitsverifizierung.

Die Trocknung erfolgt typisch sehr schonend, beispielsweise bei Temperaturen unter 100 °C. Eine erste Möglichkeit besteht darin, eine Trocknung bei Raumtemperatur vorzunehmen; alternativ ist es möglich, bei geringfügig erhöhter Temperatur wie 50° bis 70°C zu erwärmen, ohne dass die positiven Eigenschaften der Beschichtung verloren gehen.

Es sei erwähnt, dass es besonders vorteilhaft ist, mit der Beschichtung auch zumindest antistatische Eigenschaften zu erhalten, oder, bei noch weiter verbesserter Leitfähigkeit der Schicht, eine Ableitung durch sie vorzusehen beziehungsweise eine insgesamt leitfähige Schicht. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn nanopartikuläre Teilchen verwendet wer- den, die eine hohe Leitfähigkeit haben. Besonderes bevorzugt ist dabei die Verwendung von ITO, insbesondere ITO mit vergleichsweise hoher Leitfähigkeit, als dotiertes ITO. Es sei darauf hingewiesen, dass das teuere ITO-Material hohe Leitfähigkeit in vergleichsweise geringen Mengen und insbesondere unterhalb der Perkolationsgrenze bereits die angestrebte Wirkung entfalten kann.

Wie eingangs erwähnt, ist es für verschiedene Anwendungen besonders bevorzugt, wenn eine Art Wärmestrahlungsfalle oder ein diodenartiges Verhalten für Wärmestrahlung vorgesehen wird, d.h. eingestrahlte Wärmestrahlung nur in eine Richtung durchkommt, nicht aber in der Umkehrrichtung Wärme abgestrahlt werden kann. Die vorliegende Erfindung schlägt in einer besonders bevorzugten Variante dazu vor, eine Absorpti- onskante so zu wählen, daß die Beschichtung am Maximum der Solarenergie-Einstrahlung transparent ist. Diese Solarenergie-Einstrahlung hat ihr Maximum im Bereich zwischen etwa 800nm und llOOnm. Dieser Bereich ist für die Erwärmung demnach besonders relevant. Es wurde erkannt, daß durch die Wahl der Absorptionskantenlage die Einstrahlung von thermischer Solarstrahlung weitgehend erlaubt werden kann, während die Abstrahlung der Wärmestrahlung aus dem Inneren weitgehend verringert werden kann. Dies liegt daran, daß die - hier nach Möglichkeit gerade nicht - abzustrahlende Wärmestrahlung typisch deutlich langwelliger ist als die eingestrahlte. In einer besonders bevorzugten Variante liegt daher die Absorpti- onskante zwischen dem Nahinfrarot (NIR) der Einstrahlung und dem Ferninfrarot der Abstrahlung (FIR) , das somit eher reflektiert und/oder absorbiert wird denn transmittiert . Besonders bevorzugt ist daher die Lage der Absorptionskante jenseits von, aber nahe bei llOOnm, insbesondere im Bereich zwi- sehen 1120 bis 1350. Bei geringeren Wellenlängen liegende Absorptionskanten führen dazu, daß mehr der hier erwünschten thermischer Solarstrahlung abgeschirmt wird. Es wurde dabei gefunden, daß die gefundenen Beschichtungen im sichtbaren vollständig oder wenigstens nahezu vollständig transparent sind und zwar ungeachtet eines Gelbwertes des zugrunde liegenden Materials.

In einer weiteren, für andere Zwecke bevorzugten Variante ist vorgesehen, ein ITO zu verwenden, das bei etwa llOOnm eine Absorptionskante besitzt und dann zusätzlich in die Beschichtung einen weiteren Absorber einzubringen, der in Bereichen unterhalb 900nm absorbiert. Besonders bevorzugt ist die Verwendung UV-beständiger Absorber. Zugleich ist es erwünscht, einen organischen Absorber zu verwenden, der in gängigen Lacksystemen problemfrei eingebracht werden kann. Als besonders geeignet haben sich Phtalocyanin-Farbstoffe erwiesen, die im Sichtbaren transparent sowie weiter UV-beständig sind. Ein besonders geeigneter Absorber ist der von Yamamoto Chemicals unter der Bezeichnung YKR 50/10 erhältliche Phtalocya- nin-Farbstoff. Es wurde gefunden, daß bereits 10Gew-% des

Farbstoffes bezogen auf die Gewichtsmenge an ITO ausreichend sind, um eine breitbandiger absorbierende Beschichtung zu erhalten.

Die Erfindung wird im folgenden nur beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt:

Fig. la die Transmission durch ein unbeschichtetes Glassubstrat; Fig. lb die Transmission durch ein beschichtetes Glassubstrat; Fig. 2a die Transmission durch ein unbeschichtetes PC-Substrat; Fig. 2b die Transmission durch ein beschichtetes

PC (Polycarbonat-) Substrat; Fig. 3a wie vor für ein unbeschichtetes PMMA- Substrat;

Fig. 3b wie vor für das beschichtete PMMA-

Substrat; Fig. 4a wie vor für ein unbeschichtetes Borosili- katglas-Substrat; Fig. 4b wie vor für das Borosilikatglas mit Beschichtung; Fig. 5 wie vor für das Borosilikatglas; Fig. 6 Transmissionskurven für Beschichtungen, in welchen durch unterschiedliche Pro- zesssführungen hergestelltes ITO verwendet wird.

Es wird Indiumzinn-Oxid-Pulver in nanokristalliner Form hergestellt. Eine Größenanalyse ergibt, dass das erhaltene Nano- pulver ein Maximum im Größenspektrum bei 100 nm besitzt und dieses Maximum bei 200 nm auf nahezu 0% abgefallen ist, während unterhalb von 1 nm gleichfalls keine ITO-Teilchen mehr vorliegen. Dann wird die Leitfähigkeit des ITO-Pulvers bestimmt, indem ein rundes Wägeglas mit 45 ml Volumen, einem Durchmesser von 35 mm und einer Höhe von 70 mm zur Hälfte mit dem Pulver gefüllt wird, ein passender Preßstempel auf die lockere Pulverschüttung aufgesetzt wird und für 30 Sekunden mit einem Gewicht von 1 kg belastet wird. Der Preßstempel wird entfernt und es werden stiftförmige Messelektroden mit einem Durchmesser von 1,5 mm in einem Abstand von 1 cm 0,7 mm tief in die verdichtete Pulverschüttung eingedrückt. Der elektrische Gleichstromwiderstand zwischen den Elektroden wird bestimmt. Es wird ein Pulver ausgewählt, das mit 30-50 Ohm Pulverschüttungswiderstand eine sehr gute Leitfähigkeit aufweist .

Das Pulver wird für die Beispiele wie folgt verwendet:

Beispiel 1

50 Gramm einer Dispersion des nanokristallinen ITO in n-

Butanol mit einem Feststoffgehalt von 25 Gew.% werden mit 25 Gramm einer 15 gew.%igen Polymerlösung Paraloid B 72 in

Ethylacetat vermischt. Mit dieser Beschichtungslösung wird Glas durch Aufsprühen beschichtet und es wird die resultierende Beschichtung bei 70 °C getrocknet. Die Schichtdicke wird zu 1 bestimmt. Die Schicht ist klar transparent. Es wird in eine Transmissionskurve aufgenommen. Diese ist in Fig. la gezeigt. Die Leitfähigkeit der Schicht wird bestimmt zu 8xl0⁴Ω².

Beispiel 2 50 Gramm einer ethanolischen Dispersion des nanokristallinen ITO-Pulvers mit einem Feststoffgehalt von 25 Gew.% werden mit 50 Gramm einer 15 Gew.%igen Polymerlösung Paraloid B 72 in Ethylacetat vermischt. Diese Beschichtungslösung wird auf eine Glasplatte aufgetragen, und zwar durch spin-coating. Danach wird das Glas getrocknet. Die Schichtdicke wird zu 1 μm bestimmt. Die Transmissionskurven ergeben sich aus Fig. 2a. Die Leitfähigkeit der Schicht wird bestimmt zu 10⁵Ω².

Beispiel 3

Es wird das Lacksystem aus Beispiel 2 verwendet und auf PMMA- Platten aufgesprüht. Wiederum wird eine Dicke von 1 μm einge- stellt und bei 70°C getrocknet. Die Transmission ist in Fig. 3 dargestellt. Die Leitfähigkeit wird bestimmt zu 8xl0⁴Ω².

Beispiel 4

50 Gramm einer ethanolischen Dispersion des nanokristallinen ITO mit einem Feststoffgehalt von 25 Gew.% werden mit 32

Gramm einer 10 Ges.%igen Polymerlösung Polyvinylbutyral (PVB) in Isopropanol vermischt. Diese Beschichtungslösung wird auf Glasplatten aufgeräkelt und bei 50 °C getrocknet. Die erhaltene Schicht weist eine Dicke von 3 μm auf und ist hochtranspa- rent. Es wird eine Transmissionskurve bestimmt wie aus der Fig. 4 ersichtlich. Die Leitfähigkeit wird bestimmt zu 8xl0³Ω².

Die Figuren zeigen jeweils, dass die Transmission im infraro- ten Bereich gegenüber unbeschichteten Substraten wesentlich verringert ist.

Es werden dann an den erhaltenen Schichten Leitfähigkeitsmessungen vorgenommen. Es ergibt sich für Beispiel 2 eine Leit- fähigkeit von 2 x 10⁵ Ω²' Für die Beispiele 1 und 3 ergibt sich eine Leitfähigkeit von 8 x 10⁴ Ω²' für das Beispiel 4 ergibt sich eine Leitfähigkeit von 8 x 10³ Ω². Der Vergleich der Beispiele 2 und 4 zeigt, dass der Flächenwiderstand bin- derabhängig ist. Weiter zeigt eine Betrachtung der in den aufgetragenen Schichten enthaltenen Mengen nanokristallinen ITOs, dass die Konzentration unterhalb der Perkolationsgrenze liegt.

In einem weiteren Beispiel wird die Transmission von reinem

ITO einer Schichtdicke von 1 μm, wie durch Aufsprühen einer wässrigen Dispersion und anschließendes Erwärmen auf 500° erhalten mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung nach Beispiel 1 verglichen. Die erfindungsgemäß besonders bevorzugte Beschichtung, die in der Fig. 5 durchgezogen dargestellt ist, zeigt eine abfallende Transmission bei bereits wesentlich kürzeren Wellenlängen, ergibt also eine bessere Infrarot- Abschirmung.

Ein weiteres Beispiel zeigt, wie die Absorptionskante verschoben werden kann:

Nanokristalline In₂0₃/Sn0₂ (ITO-) Pulver werden aus einer wässrigen Lösung über einen Kofällungsprozeß hergestellt, bei dem lösliche In- bzw. Sn-Komponenten durch pH-Wert Erhöhung ausgefällt werden. In diesem Beispiel werden die Konzentrationen dieser Verbindungen so gewählt, dass die Sn- Konzentration 5 at.% bezogen auf In beträgt; grundsätzlich ist aber die Sn-Konzentration beliebig einstellbar.

Diese konstante Wahl wurde vorgenommen, weil bekannt ist, dass verschiedene Konzentrationen an Sn das Absorptiosverhal- ten von ITO stark beeinflussen; in diesem Beispiel wird die Konzentration an Sn konstant gehalten, um aufzuzeigen, dass alleine durch die Prozessführung die Absorptionseigenschaften eines ITO-Materials mit fester Zusammensetzung gezielt einge- stellt werden können. Nach Abtrennen des Reaktionsproduktes wird dieses getrocknet und zur Einstellung der kristallinen Phase bei 300 °C unter normaler Luftatmosphäre 1 h getempert.

Anschließend wird das kristalline In₂0₃/Sn0₂ in verschiedene Proben geteilt und die einzelnen Proben wird für verschiedene Zeiten unter Formiergas bei 300°C nachgetempert (s. Tabelle 1) •

Nun werden die jeweiligen Pulver (60 g) in je 100 g Isopro- poxyethanol (IPE) dispergiert und die Dispersionen jeweils mit 39 g Nitrocellulose versetzt. Aus den Dispersionen werden dann mittels einer 50 um-Rakel Schichten auf Glas hergestellt. Die Schichtdicken betragen, nach einstündigem Aushei- zen bei 120°C, 4 μm.

Es werden dann die Farbwerte und die Transmissionskurven von mit den Pulvern erhaltenen Beschichtungen ermittelt. An beiden Schichten wird dafür der Gelbwert mit einem Color-pen (Dr. Lange) gemessen, gem. DIN 6167 und ASTM D 1925 ausgewertet (Normlichtart C; Normalbetrachter 2°) . Pulver mit Farbwerten, die zwischen den in Tabelle 1 aufgelisteten Maximalwerten (IT-05 HCB und IT-05-HCG) liegen, sowie Schichten mit Gelbwerten zwischen den entsprechenden Werten aus Tabelle 1, können dabei auch erhalten werden durch Mischungen der verschiedenen Pulver.

Die entsprechenden x, y Farbwerte der Pulver sowie die Gelbwerte der Schichten sind in Tabelle 1 aufgelistet, Transmis- sionskurven finden sich in Fig. 6. Tabelle 1

Es zeigt sich eine Korrelation zwischen Gelbwert und Absorptionskantenlage. Es wird ausgehend hiervon erkannt, dass ITO- Pulver mit einem Gelbwert größer als 0,15, insbesondere größer 0,5, weit im IR liegende Absorptionskanten aufweisen. Dies ist je nach Anwendung zu bevorzugen.

In einer weiteren Variante wird das erhaltene Pulver IT-05 HCG mit 10% YKR-50/10-Phtalocynanin-Farbstoff von Ya amoto Chemicals versetzt. Die damit erhaltene Beschichtung erweist sich als besonders geeignet für Anwendungen, in denen eine vollständige IR-Abschirmung gewünscht ist.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer durchsichtigen IR- Abschirmung, worin ein Träger mit Wirksubstanz versehen wird, um damit im Strahlengang angeordnet zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lacksystem umfassend nano- partikuläre Teilchen und lackübliche Lösemittel nass auf einem Substrat aufgetragen wird.

2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Lacksystem durch dispergieren nanopar- tikulärer Teilchen gebildet wird.

3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als lackübliches Lösemittel vorgesehen ist wenigstens eines aus Wasser, Alkoholen, insbesondere Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol und/oder anderen Alkyl- bzw. Isoalkylalkohole, Ketone, insbesondere Aceton und/oder MEK, Diketone, Diole, Carbitole, Glycole, Diglycole, Triglycole, Glycolether, insbesondere Ethoxy-, Propoxy-, Isopropoxy-, Butoxyethanol-Acetat, Ester, insbesondere Glycolester, insbesondere Ethylacetat, Butyla- cetat, Butoxyethylacetat, Butoxyethoxyethylacetat, Alkane und/oder alkanhaltige Gemische, Aromate, insbesondere To- luol, Xylol.

4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als lackübliches Lösemittel ein Ge- misch aus mehr als einer der aufgeführten Substanzen verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Lacksystem ein Bindermittel um- fasst .

6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindersystem zumindest eine organische Komponente umfasst.

7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass als organische Komponente zumindest vorgesehen ist zumindest eines aus der Polymergruppe Po- lyacrylate, insbesondere PMMA, Polyvinylpyrrolidon (PVP), Polyvinylbutyral (PVB), Polyvinylalkohole (PVA), Polye- thylenglycole, Polyurethane, bisphenolbasierte Polymere, Polyester, sowie Oligomere und/oder Monomere vorgenannter Polymere und/oder Cellulosederivate, insbesondere Methyl- cellulose, Hydroxypropylcellulose und/oder Nitrocellulose und/oder metallorganische Verbindungen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Silikon und/oder Silan in monomerer, oligomerer und/oder polymerer Form zum Lacksystem gehört.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Nanopartikel der Größe > 1 nm verwendet werden.

10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass ausschließlich Nanopartikel der Größe > 1 nm verwendet werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Nanopartikel der Größe < 200 nm verwendet werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich Nanopartikel der Größe < 200 nm verwendet werden.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass ein Anteil von > 70%, insbesondere > 90% der nanopartikulären Teilchen eine Teilchengröße unter 100 nm aufweist.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass als Substrat PVC (Polyvinylchlorid), PE (Polyethylen) , PU (Polyurethan), PC (Polycarbonat) , PET (Polyethylenterephthalat) , PMMA, PVB und/oder ein transparenter polymerer Werkstoff und/oder Verbundwerkstoffe und/oder anorganisches Glas, insbeson- dere Silikatglas wie Flachglas gewählt wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nasse Auftragung durch Drucken, Spindip-Coating, Rakeln, Tauchen und/oder Sprü- hen, insbesondere mit einem InkJet-Verfahren erfolgt.

16. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, worin die nasse Auftragung durch ein InkJet-Verfahren erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass dem Lacksystem Inkjet- Applikationen ermöglichende, per se übliche rheologieverändernde Substanzen zugesetzt werden.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Auftragung eine Trocknung bei Temperaturen unter 100°C erfolgt.

18. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung bei unter 70°C erfolgt.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung bei über 50°C erfolgt.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht mit zumindest antistatischen Eigenschaften, bevorzugt als zumindest ab- leitende Schicht gebildet wird.

21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nanopartikulären Teilchen zumindest partiell durch ITO gebildet sind.

22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine ITO-Menge unterhalb der Perkolationsgrenze zugegeben wird.

23. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieses eine Absorptionskante im Bereich zwischen llOOnm und 1350nm aufweist.

24. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß neben einem anorganischen Absorber mit langwelligerer Absorption, insbesondere ITO, ein weiterer Absorber vorgesehen ist, der in Berei- chen um und/oder unterhalb 900nm absorbiert, insbesondere im Nahinfraroten.

25. Beschichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Absorber ein organischer Absorber vorgesehen ist, insbesondere ein Phta- locyanin-Farbstoff und/oder insbesondere in einer Gewichtsmenge von unter 10% bezogen auf ITO.

26. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Beschich- tungs-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein ITO mit einem Gelbwert von wenigstens 0,15, bevorzugt wenigstens 0,5 verwendet wird.

27. ITO-Pulver mit einem Gelbwert von wenigstens 0,5.