EP1658335A1 - Verfahren zur herstellung von funktionsmaterialien zur erzeugung dauerhafter niedrigenergiebeschichtungen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von funktionsmaterialien zur erzeugung dauerhafter niedrigenergiebeschichtungen

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EP1658335A1
EP1658335A1 EP04730474A EP04730474A EP1658335A1 EP 1658335 A1 EP1658335 A1 EP 1658335A1 EP 04730474 A EP04730474 A EP 04730474A EP 04730474 A EP04730474 A EP 04730474A EP 1658335 A1 EP1658335 A1 EP 1658335A1
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EP
European Patent Office
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acid
poss
ome
nanoscale
optionally
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Withdrawn
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EP04730474A
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English (en)
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Inventor
Gerhard Prof. Dr. Meyer
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Original Assignee
Individual
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Publication of EP1658335A1 publication Critical patent/EP1658335A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/06—Preparatory processes
    • C08G77/08—Preparatory processes characterised by the catalysts used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/22—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • C08G77/24—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen halogen-containing groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • C09D183/08—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen, and oxygen

Definitions

  • the invention relates to methods for producing novel functional materials for the production of permanent low-energy coatings and corresponding functional materials.
  • the first attempts at low-energy modification of high-energy surfaces were based on the use of simple chemical substances to impregnate these surfaces.
  • Materials with hydrophobic functional groups methyl, phenyl, fluoroalkyl groups ...), which were mostly dissolved in a compatible solvent, were preferred.
  • the application of these materials to the corresponding surfaces is easy, since common impregnation processes (spraying, wiping, etc.) can be used for this.
  • the subject of the invention are also appropriately coated objects, the use of the functional material according to the invention for coating and methods for coating with the functional material according to the invention.
  • the modification includes in the partial coating of the particulate system as well as in the installation of the low-energy component in the fibrillary system.
  • the mechanical properties of the hardened layers are comparable to that of pure glass and have a long-lasting low-energy function on their surface.
  • the layer systems become more flexible and are suitable for coating flexible substrates.
  • hyperbranched polyglycerols with a molecular weight of 2000 g / mol, this corresponds to 46 monomer units with 28 hydroxyl end groups, results in particularly flexible and temperature-stable layer systems with a diacetone alcohol system.
  • the basic systems already show great advantages over the prior art. Even without additional organic cross-linking components, this basic system has a lower brittleness and better connection to, for example, basic silicate systems, which leads to an increased chemical and mechanical strength of the overall system (substrate / coating).
  • the following examples are intended to illustrate the invention without restricting it.
  • Basic system The basic system is formed by the modified synthesis and variable combination of two nanoscale subsystems.
  • particulate nanoscale materials are synthesized, which are combined with the second system using acidic catalysts to form nanoscale, linear (fibrillar) Materials are led, connected. Due to this complex mixture and partly Surprisingly, in situ combination of these different polymer systems receives this basic system superior chemical properties compared to the individual systems, which can also be achieved by doping the individual systems with nanoscale materials, e.g. Silica sols cannot be reached alone.
  • control of the hydrolysis and parallel condensation steps is achieved by adding or removing heat, i.e. that the targeted support of endothermic or exothermic reaction steps is achieved by a defined temperature control per unit of time and that the reactants are metered in as the reaction progresses.
  • the function systems developed have the task of imparting the desired permanent functionality to the basic system - or of transferring a combination of functions to the matrix - in accordance with the requirements specification of the respective application.
  • Ti02 nanoparticles in the coating system results in an improvement in the self-cleaning function due to the photocatalytic effect of these nanomaterials.
  • micrometer particles of the metal oxides of the type Si0 2 , Zr0 2 , Al 2 0 3 etc. leads to a significant improvement in the surface's ability to self-clean due to the formation of special surface structures of the coating material.
  • this effect can be improved by creating a larger surface.
  • the z. T. hydrophobic low-energy character of the coating material used supports the operation of the structured, self-cleaning surface excellent.
  • organic solvents such as monoalcohols (ethanol, methanol, isopropanol, amyl alcohol, xylene, toluene) are placed in a thermostatted double-jacket reaction vessel;
  • Polyalcohols ethylene glycol, butane-1, diol, diethylene glycol, polyethylene glycol, pentaerythrol) or ketones (dimethyl ketone, 4-hydroxy-4methyl-2-pentanone) and preferably ethanol or diacetone alcohol, water with a basic catalyst such as eg amines of the general form R-NH 2 , R 2 -NH, R 3 - N, quaternary ammonium salts and hydroxides such as, for example, ethanol laminate, diethanolamine, triethanolamine, hydrazinium hydroxide, diisopropylamine, aminoethylethanolamine, LiOH, NaOH, KOH, Ba (OH) 2 , Ca (OH) 2 and in particular tetramethylammonium hydroxide
  • the solution is then conditioned at 50 ° C for several days and used as a coating solution or for further processing in the absence of turbidity.
  • monoalcohols ethanol, methanol, isopropanol, amyl alcohol, xylene, toluene
  • polyalcohols ethylene glycol, butane-1, 4-diol, diethylene glycol, polyethylene glycol, pentaerythrol
  • ketones dimethyl ketone, 4-hydroxy-4methyl-2 pentanone
  • ethanol or diacetone alcohol or water thermostated to a temperature of 20 ° C to 45 ° C (preferably 25 ° C).
  • an acidic catalyst of the organic acid type such as acetic acid, formic acid, malonic acid, malic acid, succinic acid, oxalic acid, glutaric acid, maleic acid, fumaric acid , Toluenesulfonic acid, trifluoroacetic acid, tartaric acid, citric acid etc. or one inorganic acid or acidic solution such.
  • an acidic catalyst of the organic acid type such as acetic acid, formic acid, malonic acid, malic acid, succinic acid, oxalic acid, glutaric acid, maleic acid, fumaric acid , Toluenesulfonic acid, trifluoroacetic acid, tartaric acid, citric acid etc. or one inorganic acid or acidic solution such.
  • a combined synthesis of the matrix systems and synthesis precursors described in 1) and 2) is also possible by combining both processes in one reaction batch.
  • the synthesis time can be shortened by metering in 2-10% of a 10-40% by mass metal oxide sol, in particular modified silica sols and / or aqueous acidic or alkaline metal oxide sols from the electrolysis of aqueous metal salts.
  • a reaction for example of diSilanolisobutyl-POSS, with a suitable fluorine kylsilan, a fluorine-containing POSS precursor. This exists in an excess of the fluoroalkylsilane and is able to couple to the OH groups of the silicate matrix system.
  • reaction mixture can be supplemented by adding reactive polyglycerols.
  • the temperature in the reaction vessel rises sharply and must be cooled back to 5-15 ° C within approx. 60 minutes.
  • the coating systems according to the invention can be used both as water-based systems (after replacing the alcohol with water - results in a transparent, stable coating system with good pot life) or as alcoholic coating systems (after removal of the water, for example by means of molecular sieves or via “evaporation” and “dilution”) be used.
  • the alcoholic coating system can be used for several months before it turns into a clear gel11. 3. Examples of coatings:
  • a glass pane (or enamel) coated with a spin coater is then cured for several hours in a drying cabinet at a temperature of approx. 240 ° C.
  • the contact angle against water is determined to be 110 °. Even after a mechanical load of 1000 cycles of Tabe Abraser (roll F10), the measured stray light content of the coating is below 2%. Even after 300 cycles of Taber, the contact angle of the coating is still 92 °.
  • the durability of the coating can be further improved by previously polishing the substrate with cerium oxide and using a hot alkaline cleaner to form OH groups on the substrate surface.
  • a linen fabric is coated with a squeegee and at approx.
  • Non-silicatic plasma spray layers can be coated directly due to their adjustable porosity or after application of a thin Si0 2 film by silanization or by thermal spray pyrolysis of silanes (silico- ta process), possibly made coatable with subsequent alkaline activation.
  • a WCCrCNi hard coating coated with a spin coater with adjusted porosity was then cured for several hours in a drying cabinet at a temperature of approx. 240 ° C. The contact angle against water was determined to be 108 °.
  • Organic polymer surfaces can be made coatable by applying a thin SiO 2 film by silanizing or by thermal spray pyrolysis of silanes (silicicot process), possibly with subsequent alkaline activation.
  • a coated aluminum rim pretreated as described above for the automotive sector was treated with the coating solution and then thermally conditioned.
  • the contact angle of the very well adhering coating was determined to be 105 ° against water.
  • Table 1 Influence of additives on the thermal stability of the functional coating

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung neuartiger Funktionsmaterialien zur Erzeugung dauerhafter Niedrigenergiebeschichtungen sowie entsprechende Funktionsmaterialien.

Description

Verfahren zur Herstellung von Funktionsmaterialien zur Erzeugung dauerhafter Niedrigenergiebeschichtungen
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung neuartiger Funktionsmaterialien zur Erzeugung dauerhafter Niedrigenergiebeschichtungen sowie entsprechende Funktionsmaterialien.
In der Literatur und in einer großen Anzahl von Patenten wer- den vielfältige Materialien und Verfahren zu deren Herstellung beschrieben, mit denen Niedrigenergieoberflächen auf unterschiedlichen Werkstoffklassen wie Metall, Kunststoff, Glas, Keramik und Verbundwerkstoffen realisiert werden können. Ziel dieser Entwicklungen ist es, technische Oberflächen mit speziellen Gebrauchseigenschaften zur Verfügung zu stellen. Zu diesen Eigenschaften gehören so interessante Funktionen, wie beispielsweise verbesserte Abreinigung, Antihafteffekte und Antiadhäsiveffekte. Diese Effekte beruhen im Wesentlichen auf der teflonähnlichen Wirkung dieser Beschichtung, die von der Bratpfanne her bekannt ist. Wie im Stand der Technik beschrieben, haben die derzeitig verwendeten Funktionsmaterialien neben ihrer positiven Funktion jedoch überwiegend Probleme mit der dauerhaften Bereitstellung dieser Funktion über Jahre hinweg, da die Haltbarkeit der Funktionsmaterialien gegenüber chemischen, thermischen und mechanischen Beeinflussungen aufgrund der unterschiedlichen Schwachstellen der einzelnen Systeme generell unzureichend ist . Die ersten Versuche zur Niedrigenergiemodifikation von Hochenergieoberflächen beruhten auf dem Einsatz von einfachen chemischen Substanzen zur Imprägnierung dieser Oberflächen. Bevorzugt wurden hierbei Materialien mit hydrophoben funktio- nellen Gruppen (Methyl-, Phenyl-, Fluoralkylgruppen.... ) eingesetzt, die meist in einem verträglichen Lösungsmittel gelöst wurden. Die Applikation dieser Materialien auf die entsprechenden 0- berflächen gestaltet sich einfach, da hierzu gängige Imprägnierverfahren (Sprühen, Wischen u.s.w.) genutzt werden können.
Problematisch ist jedoch die Haltbarkeit dieser Beschichtungen im täglichen Gebrauch, da es sich um sehr dünne Mono- lagen (Monolayercoatings) im sub-nm-Bereich handelt, die mechanischen und chemischen Angriffen nur sehr beschränkte Zeit widerstehen können.
Aus diesem Grunde wurden inzwischen Funktionsmaterialien mit dickerem Schichtaufbau realisiert, die dementsprechend eine längere Wirksamkeit versprachen.
Da man mit physikalischen Methoden im Wesentlichen nur Dünnschichten applizieren kann, wurden bevorzugt Funktionsmaterialien für die chemische Beschichtung von Substraten entwickelt . So wurden zum Beispiel poröse Schichtsysteme entwickelt, die in einem 2. Schritt mit den auch schon für die Monolagenbe- schichtung verwendeten Chemikalien imprägniert wurden. Vorteil dieses Schichtsystems ist ein dickerer Schichtaufbau, und damit eine längere Funktionalität. Problematisch ist je- doch, dass das Gerüstmaterial nicht zur Funktionalität beiträgt und je nach verwendetem Substrat eine Schwachstelle darstellt. Außerdem ist das Imprägniermaterial nicht ausreichend gegen chemische Angriffe geschützt. Aus diesem Grund wurden in der folgenden Zeit Hybridmaterialien z.B. über die Sol -Gel-Technik hergestellt, die aus einer Kombination beider Materialien bestehen. In den ersten Arbeiten wurden Schritte der Synthese der Matrixkomponente sowie die Zugabe der Funktionskomponente nacheinander realisiert. Bei der Verwendung z.B. von fluorhaltigen Tensiden ergaben sich aufgrund der typischen Eigenschaften dieser Verbindungs- klasse - sich an der Oberfläche von Flüssigsystemen anzureichern und erst später Micellen zu bilden - so genannte Gra- dientenschichten.
Deren Vorteil besteht darin, dass sich durch Anreicherung der Niedrigenergiekomponente an der Schichtoberfläche die gewünschte Funktionalität einstellt und gleichzeitig durch Mangel der Fluorkomponente an der Haftoberfläche eine gute Schichthaftung erfolgt. Problematisch ist jedoch die nur geringe Dicke der Funktionsschicht an der Oberfläche und damit die fehlende Dauerhaftigkeit der Funktion und deren ungenügende Kratzfestigkeit. Bei Verlust der Funktion ist das Substrat dann mit einem meist schwächeren Beschichtungsmaterial an der Oberfläche versehen.
Im Falle dieser Beschichtung reicht ein einfaches Imprägnieren jedoch meistens nicht mehr aus, da eine Verdichtung der Schicht notwendig ist, um ihre Haltbarkeit zu verbessern.
Auch durch komplexe chemische Synthesen und mittels aufwendiger Prozessführung sind die bisherigen Materialien in der praktischen Anwendung überfordert, da ihre Funktionalität und Haltbarkeit nicht über Jahre hinweg gewährleistet werden kann .
Nur durch die Entwicklung einer neuartigen Stoffklasse ist es möglich, eine hohe Funktionalität mit einer langjährigen Haltbarkeit zu verbinden und damit neue Anwendungsfelder für diese Klasse von Funktionsmaterialien zu erschließen.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, neue Materialien und ein Verfahren zu deren Herstellung zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Funktionalität mit einer langjährigen Haltbarkeit verbinden und damit neue Anwendungsfelder für diese Klasse von Funktionsmaterialien zu erschließen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verfahren nach Anspruch 1, ein Funktionsmaterial nach einem der Ansprüche 17 - 19, einer Verwendung nach Anspruch 26, einer Funktionsschicht nach den Ansprüchen 27 - 30 und nach einem Gegenstand nach Anspruch 33.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 - 16, 21 - 22 sowie 31 und 32.
Erfindungsgegenstand sind weiter auch entsprechend beschich- tete Gegenstände, die Verwendung des erfindungsgemäßen Funktionsmaterials zur Beschichtung und Verfahren zur Beschichtung mit dem erfindungsgemäßen Funktionsmaterial .
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbil- düngen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Besonders günstig sind:
• Die neuartige chemische Synthese eines anorganisch-organischen Polymersystems durch nanochemische Kombination verschiedenartiger metallorganischer Synthesevorstufen zu einem einheitlichen Stoff mit neuartigem Eigenschaftsprofil .
• Die neuartige Herstellung von gemischt partikulä- ren/fibrillären nanoskaligen Systemen. • Die in situ-Modifizierung dieser Systeme unter Verwendung von erst heute durch die chemische Nanotechnologie zugängigen Reaktionspartnern (POSS, Polyglycerine, nanoskaligen Metalloxidpartikeln, Nanokompositmaterialien, Polyanilin usw.) und deren Reaktionsstufen mit Fluoral- kylsilanen und deren synergetischen Gemischen.
• Die überragende Funktionalität (Randwinkel bis > 150°) .
• Die überragende mechanische Stabilität trotz niedriger Aushärtetemperatur (<250 °C) .
• Die exzellente Langzeit-Temperaturstabilität bis ca. 450 °C.
Ausgehend von basen- und/oder säurekatalysierten Synthesen von nanoskaligen Si02-Systemen ( auf Basis von einfachen bzw. multifunktioneilen Silanen und weiteren metallorgani- sehen Verbindungen) , wurde ein StoffSystem synthetisiert, bei dem durch Variation der Hydrolyse- und Kondensationsbedingungen ein gemischt partikuläres/fibrilläres Basismaterial gefunden wurde, durch dessen in situ-Modifikation ein- neuartiges Material mit weit verbesserter Funktionalität und Halt- barkeit entwickelt werden konnte.
Neben der speziellen Syntheseroute des Silikatsystems, das einer in situ-Modifikation zugänglich ist, sind die für diese Modifikation verwendeten neuartigen Materialien von beson- derem Interesse.
Für die in situ-Oberflächenmodifikation des Si02-Basissystems wird eine Reaktionsstufe von POSS (Polyhedral Oligomeric Sil- sesquioxan) , Polyglycerin und FAS (Fluoralkylsilan) verwendet .
Die Modifikation besteht u.a. in der teilweisen Beschichtung des partikulären Systems ebenso wie im Einbau der Niedrig- energiekomponente in das fibrilläre System.
Erstaunlicherweise zeigt sich bei der u.a. thermischen Härtung des Beschichtungssystems, dass dennoch eine sehr gute Anbindung der Beschichtung an das Substrat erfolgt und sich die funktionellen Gruppen der Niedrigenergiekomponenten vom Substrat weg orientieren und so ihre gewünschte Wirkung entfalten können.
Die ausgehärteten Schichten sind in ihren mechanischen Eigenschaften mit reinem Glas vergleichbar und tragen eine langan- haltende Niedrigenergiefunktion an ihrer Oberfläche.
Bei Modifikation der Beschichtung mittels polyfunktioneller Chemikalien (u.a. Polyglycerine) werden die Schichtsysteme flexibler und sind für die Beschichtung flexibler Substrate geeignet .
Wie Tabelle 1 (Einfluss von Additiven auf die thermische Stabilität der Funktionsbeschichtung) zu entnehmen ist, kann durch die Zugabe von erfindungsgemäßen Additiven (POSS, PG) zu einem FAS-dotierten Basissystem die Funktionalität des SchichtSystems nach Aushärtung sowie nach thermischer Belastung positiv beeinflusst werden. Damit wird es möglich, auch dauerhaften thermischen, mechanischen und chemischen Belastungen zu widerstehen. Ein optimales Ergebnis wird überraschenderweise erst durch die Kombination von geeignetem Ba- sissystem mit speziellem Lösungsmittel, Funktionssystem und Additiv erreicht. Referenzsysteme ohne Additive haben schon nach einer Temperaturbelastung von 60 Stunden bei 350 °C keine ausreichende Funktionalität mehr. Thermoanalytische Untersuchungen zeigen, dass im Normalfall der oxidative Abbau der Kohlenstoff-Fluor-Verbindungen bei einer um ca. 80 °C niedrigeren Temperatur beginnt und mit einer verstärkten Kinetik abläuft im Vergleich zum erfindungs- gemäßen SchichtSystem.
Durch den Einbau von hyperverzweigten Polyglycerinen mit einer Molmasse von 2000g/Mol, dies entspricht 46 Monomer- Einheiten mit 28 Hydroxyl-Endgruppen, ergeben sich besonders flexible und temperaturstabile Schichtsysteme mit einem Dia- cetonalkohol-System.
Betrachtet man in Tabelle 2 (Vergleich der Elementverteilung von Substrat und Beschichtung) von einigen ausgewählten Elementen im Rasterelektronenmikroskop die Atom-%-Verhältnisse, so erkennt man, dass es in diesem Falle (es handelt sich um die Beschichtung eines Floatglases) durch die Diffusion von Natrium-Ionen zu einer Anreicherung der Alkaliionen im Schichtsystem und gleichzeitig zu deren Abreicherung im Substrat kommt . Parallel hierzu findet man einen höheren Fluor- Anteil im SchichtSystem. Beide Sachverhalte erklären die verbesserte Funktionalität und Anbindung des Sσhichtsystems an das Substrat durch Interdiffusionsprozesse von Alkaliionen.
Insbesondere zeigen bereits die Basissysteme große Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Auch ohne zusätzlich orga- nisch-vernetzende Komponenten besitzt dieses Basissystem eine geringere Sprödigkeit und bessere Anbindung an z.B. Silikati- sche Grundsysteme, was zu einer erhöhten chemischen und mechanischen Festigkeit des Gesamtsystems (Sub- strat/Beschichtung) führt. Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu beschränken.
Beispiele
Beispiel 1. Allgemein mit Vorteilen
Basissystem: Das Basissystem wird durch die modifizierte Synthese und variable Kombination von zwei nanoskaligen Teilsystemen gebildet. Dazu werden analog zur Stöber-Synthese ausgehend von Metallalkoxiden und deren gesteuerter Hydrolyse- und Kondensationsreaktionen in einem Teilsystem durch Verwendung basi- scher Katalysatoren partikuläre nanoskalige Materialien synthetisiert, die mit dem zweiten System, das durch Verwendung saurer Katalysatoren zur Bildung nanoskaliger, linearer (fibrillärer) Materialien geführt wird, verbunden werden. Durch diese komplexe Mischung und z.T. in situ Kombination dieser verschiedenartigen Polymersysteme erhält schon überraschenderweise dieses Basissystem gegenüber den Einzelsystemen überragende chemische Eigenschaften, die auch durch Dotierung der Einzelsysteme mit nanoskaligen Materialien, wie z.B. Kieselsolen, allein nicht erreicht werden können. Im Verlaufe der Synthese wird die Steuerung der Hydrolyse- und parallelen Kondensationsschritte durch Wärmezu- bzw. - abführung erreicht, d.h. dass die gezielte Unterstützung en- do- oder exothermer Reaktionsschritte durch eine definierte Temperaturführung pro Zeiteinheit erreicht wird und die Dosierung der Reaktanden nach Reaktionsfortschritt erfolgt .
Dies ermöglicht auch die gesteuerte Folge von Teilsyntheseschritten mit pro Schritt grundsätzlich freier Wahl der Reaktionsbedingungen und Katalysatoren in einem Reaktionsansatz. Dadurch wird eine Steuerung der Molmassenverteilung (NMR Ql- Q4) insbesondere der silikatischen Matrix sowie eine Steuerung der Partikelgröße und -Oberfläche sowie der Beladung der Partikeloberfläche und deren Bereitschaft zur weiteren Funktionalisierung erreicht.
Außerdem kann im Mischsystem eine Vorgabe der Verdichtung und Basisporosität im Matrixsystem erhalten werden, die sich signifikant von den mit Einzelsystemen erreichbaren Ergebnissen abhebt .
Funktionssystem:
Die entwickelten FunktionsSysteme haben die Aufgabe, dem Basissystem - entsprechend der Anforderungsspezifikation der jeweiligen Applikation - die gewünschte dauerhafte Funktiona- lität zu verleihen bzw. eine Kombination von Funktionen auf die Matrix zu übertragen.
Daraus ergibt sich eine- Vielzahl möglicher FunktionsSysteme, die nachfolgend kurz vorgestellt werden sollen:
FunktionsSystem mit FAS (Fluoralkylsilan) :
Durch die Zugabe von FAS-Mischungen, die in geeigneter Kombination im Hinblick auf die gewünschte Funktionskombination synergetische Effekte zeigen, zu dem Basissystem (Mischsystem) ergibt sich eine z.T. gleichzeitige in situ Beschichtung der Partikel- wie auch der fibrillären Polymerphasen.
Durch gezielte Einstellung des Verhältnisses beschichteter Polymer- und Partikelphasen werden Materialsysteme erhalten, die angepasst an den jeweiligen Substratzustand zur Verbesserung der Haltbarkeit eingesetzt werden können. Zusätzlich erfolgt eine Verbesserung der Haltbarkeit durch
Abschirmung gefährdeter Bindungen des Typs -C-C-, -C-O-, -Si- O-, -Si-C- usw. durch spezielle FAS, die für eine sterische Abschirmung gefährdeter Bindungen geeignet sind und gleich- zeitig eine gute thermische und chemische Stabilität besitzen.
Funktionssystem mit POSS (Polyoctahedral Oligomeric Silses- quioxan) :
Durch kontrollierte Reaktion von Fluoralkylsilanen mit geeigneten Silsesquioxantypen bzw. durch den Einsatz bereits fluorierter POSS-Reagenzien wird eine überraschende Verbesserung der mechanischen Stabilität (Kratzfestigkeit) und thermischen Stabilität sowie die Verbesserung der dauerhaften Antiadhäsiveigenschaften (Niedrigenergieoberfläche) erreicht .
FunktionsSystem mit Polyglycerin: Durch den gezielten Einbau von Polyglycerinen wird eine deutliche Verbesserung der Flexibilität des Beschichtungsmateri- als bei der Beschichtung von flexiblen Substraten (Stoffe, Papier, Holz-, Kunststoff-, Metallfolien usw. ) erreicht .
FunktionsSystem mit Polyanilin:
Durch den gezielten Einbau von Polyanilin wird eine Verbesserung der Leitfähigkeit des Beschichtungsmaterials erreicht. Daraus ergibt sich deren Verwendung für antistatische Ober- flächen bzw. leitfähige Niedrigenergiebeschichtungen.
Funktionssystem mit Ti02-Nanos:
Durch den gezielten Einbau von Ti02-Nanopartikeln in das Be- schichtungssystem ergibt sich eine Verbesserung der Selbst- reinigungsfunktion durch die photokatalytische Wirkung dieser Nanomaterialien.
Funktionssystem mit Ag-Nanos: Durch den gezielten Einbau von Ag-Nanopartikeln in das Be- schichtungssystem erhält die Beschichtung einen aktiven Schutz gegenüber Mikroorganismen aufgrund der Abtötung von Mikroorganismen durch für sie toxische Ag+-Ionen.
Funktionssystem mit Micrometer-Partikel:
Der gezielte Einbau von Micrometer-Partikeln der Metalloxide des Typs Si02, Zr02, Al203 usw. in das Beschichtungssystem führt durch die Ausbildung von speziellen Oberflächenstruktu- ren des Beschichtungsmaterials zu einer deutlichen Verbesserung der Fähigkeit der Oberfläche zur Selbstreinigung. Durch vorherige Oberflächenmodifikation der gröberen Mikrometer-Partikel mit nanoskaligen Partikelclustern kann dieser Effekt noch durch Schaffung einer größeren Oberfläche verbes- sert werden.
Der z. T. hydrophobe Niedrigenergiecharakter des verwendeten Beschichtungsmaterials unterstützt dabei die Wirkungsweise der strukturierten, sich selbst reinigenden Oberfläche hervorragend .
Beispiel 2. Vorgehensweise/Ausführungsbeispiele :
1) Synthese des Matrixsystems bzw. der Synthesevorstufe A:
In ein thermostatisierbares Doppelmantelreaktionsgefäß werden bei Raumtemperatur organische Lösungsmittel, wie z.B. Monoal- kohole (Ethanol, Methanol, Isopropanol, Amylalkohol, Xylol, Toluol) ; Polyalkohole (Ethylenglycol, Butan-1, -diol , Diethy- lenglycol, Polyethylenglycol, Pentaerythrol) oder Ketone (Di- methylketon, 4-Hydroxy-4methyl-2-pentanon) und bevorzugt E- thanol oder Diacetonalkohol, Wasser mit einem basischen Katalysator wie z.B. Amine der allgemeinen Form R-NH2, R2-NH, R3- N, quarternäre Ammoniumsalze sowie Hydroxide wie z.B. Ethano- lamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Hydraziniumhydroxid, Diisopropylamin, Aminoethylethanolamin, LiOH, NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2 und insbesondere Tetramethylammoniumhydro- xidlδsung vorgelegt und unter schnellem Rühren Silane des Typs R^mSi(OR)4-m m=0-3, R=Alky, Aryl, Amin, Epoxy usw. wie z.B. SiC6H15Cl, SiC3H8Cl2, SiC16H2o02, SiC9H22θ3, SiC4H1203, SiCι3H13Cl, SiC9Hι403 usw. - bevorzugt Tetraethoxysilan) hinzugefügt. Anschließend wird die Lösung mehrere Tage bei 50 °C konditioniert und beim Ausbleiben von Trübungen als Beschich- tungslösung bzw. zur Weiterverarbeitung verwendet.
2) Synthese des Matrixsystems bzw. der Synthesevorstufe B:
In ein thermostatisierbares Doppelmantelreaktionsgefäß werden 10 Vol-% bis 50 Vol-% Silane des Typs R"mSi(OR)4-m m=0-3, R=Alky, Aryl, Amin, Epoxy usw. wie z.B. SiC6Hι5Cl, SiC3H8Cl2, SiCι6H2o02, SiC9H22θ3/ SiC4Hι203, SiCι3H13Cl, SiC9Hι403 usw. - bevorzugt Tetraethoxysilan) in einem Lösungsmittel wie z.B. Mo- noalkohole (Ethanol, Methanol, Isopropanol, Amylalkohol, Xy- lol, Toluol) ; Polyalkohole (Ethylenglycol, Butan-1, 4-diol, Diethylenglycol , Polyethylenglycol, Pentaerythrol) oder Ketone (Dimethylketon, 4-Hydroxy-4methyl-2-pentanon) und bevorzugt Ethanol oder Diacetonalkohol oder Wasser vorgelegt und auf eine Temperatur von 20°C bis 45°C thermostatiert (bevorzugt 25°C) .
Nach ca. 30 Minuten werden innerhalb von 20-40 Minuten 2 - 20 Vol-% der wässrigen Lösung eines sauren Katalysators vom Typ einer organischen Säure wie z.B. Essigsäure, Ameisensäure, Malonsäure, Äpfelsäure, Bernsteinsäure, Oxalsäure, Glutar- säure, Maleinsäure, Fumarsäure, Toluolsulfonsäure, Trifluo- ressigsäure, Weinsäure, Citronensäure usw. bzw. einer anorganischen Säure oder sauren Lösung wie z. B. HN03, H2S04, H3P04, HC104, H2C03, NH2S03H, NaHS04, KH2P04 usw. und bevorzugt HCl hinzugefügt und stark verrührt . Innerhalb einer mehrstündigen Vorhydrolyse erfolgt eine definierte Temperaturabsen- kung auf 15°C bis 5°C (bevorzugt 10°C) . Nach einer weiteren Haltezeit von ca. 1 Stunde erfolgt die Zugabe einer zusätzlichen Reaktionsstufe.
3) Kombinierte und/oder beschleunigte Synthese des Matrixsys- tems bzw. der Synthesevorstufe:
In einer veränderten Variante ist neben der Mischung der in 1) und 2) beschriebenen Matrixsysteme und Synthesevorstufen auch eine kombinierte Synthese der in 1) und 2) beschriebenen Matrixsysteme und Synthesevorstufen durch die Kombination beider Prozesse in einem Reaktionsansatz möglich. Dabei werden durch' reaktionsgesteuerte Zudosierung der Reaktanden, sowie Variation der Versuchsbedingungen und Einstellung der Reaktionskinetiken, Folgen von Teilreaktionen mit entsprechen- den Teilumsätzen am Gesamtumsatz realisiert und maßgeschneiderte Mischsysteme aufgebaut.
Eine Verkürzung der Synthesezeit wird durch die Zudosierung von 2-10% einer 10-40 Ma-%igen Metalloxidsolen, insbesondere modifizierte Kieselsole oder/und wässrige saure oder alkalische Metalloxidsole aus der Elektrolyse von wässrigen Metall- salzen möglich.
4) Herstellung der zusätzlichen Synthesestufe
In einem zusätzlichen Syntheseschritt wird durch Reaktion, z.B. von DiSilanolIsobutyl-POSS mit einem geeigneten Fluoral- kylsilan, eine fluorhaltige POSS-Vorstufe gebildet. Diese e- xistiert in einem Überschuss des Fluoralkylsilans und ist in der Lage, sich an den OH-Gruppen des silikatischen Matrixsystems anzukoppeln.
Zusätzlich kann diese Reaktionsmischung durch die Zugabe von reaktionsfähigen Polyglycerinen ergänzt werden.
5) Einführung der zusätzlichen Synthesestufe in das Matrixsystem
Innerhalb von 10 - 30 Minuten erfolgt die Zudosierung von 0,1 - 1 Vol-% der zusätzlichen Synthesestufe zum Vorhydrolysat des Matrixsystems .
Dadurch steigt die Temperatur im Reaktionsgefäß sehr stark an und muss innerhalb von ca. 60 Minuten auf 5-15°C zurückgekühlt werden.
Nach einer Ruhephase von 30 Minuten erfolgt die Zudosierung von ca. 1-5 % einer sauren wässrigen Lösung mit einem pH von 2-6 (bevorzugt 0,01n HCl mit pH=2) innerhalb von 20 - 60 Se- künden.
Nach Anhebung der Temperatur wird die Lösung bei RT 1 Tag lang gerührt und ist danach gebrauchsfertig.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungssysteme können sowohl als wasserbasierende Systeme (nach Ersatz des Alkohols durch Wasser - ergibt ein transparentes, stabiles Beschichtungssystem mit guter Topfzeit) bzw. als alkoholische Beschichtungssysteme (nach Entfernung des Wassers z.B. mittels Molsiebe bzw. über „Eindampfen" und „Verdünnen") verwendet werden. Das alkoholische Beschichtungssystem ist über einen Zeitraum von mehreren Monaten verwendbar, bevor es zu einem klaren Gel umgewände11 wird. 3. Beispiele für Beschichtungen:
a) Eine mittels eines Spincoaters beschichtete Glasscheibe (oder Email) wird anschließend im Trockenschrank bei einer Temperatur von ca. 240°C mehrere Stunden ausgehärtet.
Der Randwinkel gegen Wasser wird mit 110° bestimmt. Auch nach einer mechanischen Belastung von 1000 Zyklen Tabe Abraser (Rolle F10) ist der gemessene Streulichtanteil der Beschichtung unter 2 % . Selbst nach 300 Zyklen Taber beträgt der Randwinkel der Beschichtung noch 92°.
Nach einer Temperaturbelastung von 3 Tagen bei 400 °C beträgt der Randwinkel gegen Wasser immer noch 87°. Die chemische Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen sowie die hydrolytische Beständigkeit der Beschichtung ist sehr gut.
Bei Glas, Email und Keramik kann die Haltbarkeit der Beschichtung durch vorheriges Polieren des Substrates mit Cero- xid und Einsatz eines heißen alkalischen Reinigers zur OH- Gruppen-Bildung an der Substratoberfläche noch weiter verbessert werden.
b) Durch Zugabe von Polyglycerinen bei der Synthese wird die Elastizität des Schichtsystems wesentlich verbessert - das Beschichtungsmaterial ist dann für flexible Substrate (Stoff,
Papier usw.) besser geeignet.
Ein Leinengewebe wird mittels Rakel beschichtet und bei ca.
110 °C getrocknet. Der Randwinkel gegen Wasser wird mit ca. 152° bestimmt - selbst kleine Wassertropfen fallen durch ihr geringes Eigengewicht ab.
Dieser Effekt ist auch nach mehreren Vollwäschen noch vorhan- den.
c) Nichtsilikatische Plasmasprayschichten (oxidische, nitridische, carbidische und silicidische Coatings) können auf- grund ihrer einstellbaren Porosität direkt beschichtet werden bzw. nach Aufbringen eines dünnen Si02-Films durch Silanisie- ren bzw. durch thermische Spray-Pyrolyse von Silanen (Silico- ta-Verfahren) , eventuell mit anschließender alkalischer Aktivierung beschichtungsfähig gemacht werden. So wurde ein mittels eines Spincoaters beschichtete WCCrCNi- Hardcoating mit eingestellter Porosität anschließend im Trockenschrank bei einer Temperatur von ca. 240°C mehrere Stunden ausgehärtet . Der Randwinkel gegen Wasser wurde mit 108° bestimmt.
d) Organische Polymeroberflächen (z.B. Kunstoffe, Lacke usw.) können durch Aufbringen eines dünnen Si02-Films durch Silani- sieren bzw. durch thermische Spray-Pyrolyse von Silanen (Si- licota-Verfahren) , eventuell mit anschließender alkalischer Aktivierung beschichtungsfähig gemacht werden. Eine wie oben beschrieben vorbehandelte lackierte Aluminiumfelge für den Automobilbereich wurde mit der Beschichtungslδ- sung behandelt und anschließend thermisch konditioniert. Der Randwinkel der sehr gut haftenden Beschichtung wurde mit 105 ° gegen Wasser bestimmt. Tabelle 1: Einfluss von Additiven auf die thermische Stabilität der Funktlonsbeschichtung
Tabelle 2 : Vergleich der Elementverteilung von Substrat und Beschichtung

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Herstellung eines Funktionsmaterials für Niedrigenergiebeschichtungen mit folgenden Schritten a) Vorlegen einer Mischung aus
• Wasser,
• Lösungsmittel, ausgewählt aus Monoalkoholen, Po- lyalkoholen oder Ketonen, und • einem pH-Katalysator, ausgewählt aus Aminen, Ammonium-salzen und Metall-Hydroxiden
• einem pH-Katalysator, ausgewählt aus organischen Carbonsäuren, anorg. Mineralsäuren und sauren Lösungen von Metallsalzen.
b) Zufügen und Verrühren von Silanen der allgemeinen Formel R'mSi(0R)4m, mit m= 0-3, R ausgewählt aus Alkyl, Aryl, Amin, Epoxy, gegebenenfalls substituiert.
2. Verfahren zur Herstellung eines Funktionsmaterials für Niedrigenergiebeschichtungen mit folgenden Schritten: a) Vorlegen einer Mischung aus
• Silanen der allgemeinen Formel R'mSi(OR)4m, mit m= 0-3, R ausgewählt aus Alkyl, Aryl, Amin, E- poxy, gegebenenfalls substituiert
• einem Lösungsmittel, ausgewählt aus Monoalkoholen, Polyalkoholen oder Ketonen, b) Zufügen und Verrühren eines pH-Katalysators, aus- gewählt aus Aminen, Ammonium-salzen und Metall- Hydroxiden, in wässriger Lösung. c) Zufügen und Verrühren eines pH-Katalysators, ausgewählt aus einem pH-Katalysator, ausgewählt aus organischen Carbonsäuren, anorg. Mineralsäuren und sauren Lösungen von Metallsalzen.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass 2-10% eines 10-40-%igen Metalloxidsoles zugefügt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schritt a) und/oder der Beginn des Schrittes b) bei einer Temperatur zwischen 20° und 40°C, vorzugsweise 25°C, stattfindet.
5. Verfahren gemäß Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schritt b) nach ca. 30 Minuten erfolgt und/oder die Zugabe nach Schritt b) innerhalb von 20- 40 Minuten erfolgt und/oder die wässrige Lösung in Schritt b) 10-30%ig ist.
6. Verfahren gemäß Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Reaktion im Anschluss an Zugabe und Verrüh- ren nach Schritt b) mehrere Stunden dauert und/oder die Temperatur auf 15 bis 5°C gesenkt wird.
7. Verfahren gemäß Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n- z e i c h n e t, dass die in Schritt a) vorgelegte Lösung 10- 50%-ig ist .
8. . Verfahren gemäß Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die in Schritt a) zugegebene wassrige Lösung einen pH-Wert von 8 bis 11 aufweist.
9. Verfahren gemäß einem der Verfahren 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Lösungsmittel Alkohole wie Ethanol, Methanol, Isopropanol, Amylalkohol, Xylol, Toluol, Ethy- lenglycol, Butan-l-4-diol , Diethylenglycol, Polyethylenglycol, Pentaerythrol oder Diacetonalkohol, oder Ketone, wie Dimethylketon oder 4-Hydroxy-4-methyl-2- pentanon, vorzugsweise Diacetonalkohol oder Ethanol, eingesetzt werden.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das verwendete Silan ausgewählt ist aus SiCgHisCl, S1C3H8CI2 , S1C1SH20O2 , SιC9H22θ3, S1C4H12O3, SiC13H13Cl, SiC9Hι403, CF3CH2CH2Si (Me) 3, CF3CH2CH2SiCl3,
CF3 (CF ) 5CH2CH2SiCl3, CF3 (CF2) 5CH2CH2Si (OMe) 3, CF3 (CF2) 7CH2CH2SiCl3, CF3 (CF2) 7CH2CH2Si (OMe) 3, CF3(CF2)7CH2CH2SiMeCl2, CF3 (CF2) 7CH2CH2SiMe (OME) 2 oder Tetraethoxysilan (TEOS) .
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der pH-Katalysator ausgewählt ist aus Aminen, wie NH3 , primären Aminen, sekundären Aminen und ter- tiären Aminen, Ammonium-salzen, wie quarternären Ammoniumsalzen, und Metall-Hydroxiden, vorzugsweise E- thanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Hydrazini- umhydrazid, Tetramethylammoniumhydroxid, Diisopropy- lamin, Aminoethylethanolamin, LiOH, NaOH, KOH, Ba(OH)2 oder Ca(OH)2, insbesondere Tetra- methylammoniumhydroxid.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der pH-Katalysator ausgewählt ist als wassrige Lösung eines sauren Katalysators vom Typ einer organischen Säure wie z.B. Essigsäure, Ameisensäure, Ma- lonsäure, Äpfelsäure, Bernsteinsäure, Oxalsäure,
Glutarsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Toluolsulfon- säure, Trifluoressigsäure, Weinsäure, Citronensäure usw., bzw. einer anorganischen Säure oder sauren Lösung eines Salzes, wie z. B. HN03 , H2S04, H3P04, HC104, H2C03, NH2S03H, NaHS04 , KH2P04 usw. und bevorzugt HC1.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass nach Abschluss der Reaktion nach dem Schritt b) in einem Schritt c) weitere Verbindungen zugesetzt werden.
14. Verfahren gemäß Anspruch 12 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schritt c 10 bis 30 Minuten dauert und/oder dass die Menge an weiterer Verbindung 0,1 bis 1 Vol-% beträgt, und/oder dass nach Abschluss der Zugabe von Schritt c) die Temperatur innerhalb von ca. 60 Minu- ten auf 5-15°C gesenkt wird.
15. Verfahren nach einem der Verfahren 12 oder 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , dass 1-5% saurer wässriger Lösung gegebenenfalls innerhalb von 20-60 Sekunden zudosiert werden, und/oder abschließend bei Raumtemperatur 1 Tag gerührt wird.
16. Verfahren nach einem der Verfahren 12 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die zugesetzte Verbindung ausgewählt ist aus:
Polyclycerinen, vorzugsweise mit einer Molmasse von 2000g/Mol; Fluoralkylsilanen (FAS), vorzugsweise CF3CH2CH2Si (Me)3, CF3CH2CH2SiCl3, CF3 (CF2) sCH2CH2SiCl3, CF3 (CF2) 5CH2CH2Si (OMe) 3, CF3 (CF2) 7CH2CH2SiCl3, CF3(CF2)7CH2CH2Si(OMe)3, CF3 (CF2) CH2CH2SiMeCl2,
CF3 (CF2) 7CH2CH2SiMe (OME) 2 ; Polyoctahedral Oligomeric SilSesquioxan (POSS) , wie Disilanoisobutyl-POSS oder Isooctyl-POSS; einem Reaktionsprodukt aus POSS und FAS, gegebenenfalls mit Polyclycerinen; Trisfluo- ro (3) Cyclopentyl-POSS; nanoskaligen Partikeln oder nanoskaligen, linearen Polymeren; Ti02 oder Zr02; o- der einer Mischung aus 2 oder mehreren der vorgenannten Verbindungen.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 16 d.g., dass eine reaktionsgesteuerte Zudosierung von Reaktanden erfolgt .
18. Funktionsmaterial für Niedrigenergiebeschichtungen, herstellbar durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16.
9. Funktionsmaterial für Niedrigenergiebeschichtungen, herstellbar durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
20. Funktionsmaterial für Niedrigenergiebeschichtungen, herstellbar durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16.
21. Funktionsmaterial gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Lösungsmittel durch Wasser ersetzt wurde, oder dass das Wasser entfernt wurde.
22. Verfahren zur Beschichtung eines Gegenstandes, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Funktionsmaterial gemäß Anspruch 17 aufgebracht und anschließend thermisch gehärtet wird, entweder
a) ohne Vorbehandlung, vorzugsweise mechanisch auf den Gegenstand, b) nach einer Vorbehandlung, vorzugsweise Reinigen, Polieren, Silanisieren oder Silicota-Verfahren, vorzugsweise mechanisch.
23. Verfahren zur Beschichtung eines Gegenstandes d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Funktionsmaterial gemäß Anspruch 18 entweder
a) ohne Vorbehandlung, vorzugsweise mechanisch, oder b) nach einer Vorbehandlung, vorzugsweise Reinigen, Polieren, Silanisieren oder Silicota-Verfahren, vorzugsweise mechanisch, auf den Gegenstand aufgebracht wir, und dann
c) und dann ein weiteres Funktionsmaterial gemäß Anspruch 19 aufgebracht und anschließend thermisch oder durch Strahlung gehärtet wird.
24. Gegenstand, beschichtet mit einem Funktionsmaterial gemäß einem der Ansprüche 17 bis 20.
25. Gegenstand, beschichtet nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 oder 22.
26 . Gegenstand, gemäß einem der Ansprüche 23 oder 24 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass er aus Glas, Email, Metall Keramik, Kunststoff, Lack, Papier oder Stoff besteht.
27. Verwendung eines Funktionsmaterials gemäß einem der
Ansprüche 17 bis 20 zur Beschichtung eines Gegenstandes .
28. Funktionsschicht aus Sol-Gel-Material, bestehend aus a) einer Matrix aus Silanen, gegebenenfalls verknüpft über organische Bindungen und/oder gegebenenfalls mit Ti02 oder Zr02 gemischt; b) Füllstoff ausgewählt aus oxidischen Nanopartikeln, nanoskaligen Partikeln oder nanoskaligen linearen Polymeren; gegebenenfalls c)
Tensiden, in der Matrix beweglich und/oder an den Füllstoff gebunden.
29. Funktionsschicht aus Sol-Gel-Material, enthaltend a) eine Matrix aus Silanen, gegebenenfalls verknüpft ü- ber organische Bindungen und/oder gegebenenfalls mit Ti02 oder Zr02 gemischt; b) Füllstoff ausgewählt aus oxidischen Nanopartikeln, nanoskaligen Partikeln oder nanoskaligen linearen Polymeren; gegebenenfalls c) Tensiden, in der Matrix beweglich und/oder an den Füllstoff gebunden.
30. Funktionsschicht aus Sol-Gel-Material, bestehend aus a) einer Matrix aus Silanen, gegebenenfalls mit Ti02 oder Zr02 gemischt; b) Oxidpartikeln, ausgewählt aus oxidischen Nanopartikeln, nanoskaligen Partikeln oder nanoskaligen linearen Polymeren, vorzugsweise hydro- phob modifiziert, insbesondere mit POSS; sowie gegebenenfalls c) Polyglycerinen.
31. FunktionsSchicht aus Sol-Gel-Material, enthaltend a) eine Matrix aus Silanen, gegebenenfalls mit Ti02 oder Zr02 gemischt; b) Oxidpartikel, ausgewählt aus oxidischen Nanopartikeln, nanoskaligen Partikeln oder nanoskaligen linearen Polymeren, vorzugsweise hydrophob modifiziert, insbesondere mit POSS; sowie gegebenenfalls c) Polyglycerine .
32. Funktionsschicht gemäß einem der Ansprüche 27 bis 30, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Silan ausgewählt ist aus SiCsH15Cl, S1C3H8CI2 , S1C16H20O2 , SιC9H2203, SιC4H 03, SiCi3Hχ3Cl, SiC9H1403, CF3CH2CH2Si(Me)3, CF3CH2CH2SiCl3,
CF3 (CF2) 5CH2CH2SiCl3, CF3 (CF2) 5CH2CH2Si (OMe) 3, CF3 (CF2) 7CH2CH2SiCl3, CF3 (CF2) 7CH2CH2Si (OMe) 3, CF3(CF2)7CH2CH2SiMeCl2, CF3 (CF2) 7CH2CH2SiMe (OME) 2 oder Tetraethoxysilan (TEOS) .
33. Funktionsschicht nach einem der Ansprüche 27 bis 31, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine enthaltene Verbindung ausgewählt ist aus:
Polyclycerinen, vorzugsweise mit einer Molmasse von 2000g/Mol; Fluoralkylsilanen (FAS) , vorzugsweise CF3CH2CH2Si(Me)3, CF3CH2CH2SiCl3, CF3 (CF2) sCH2CH2SiCl3,
CF3 (CF2) 5CH2CH2Si (OMe) 3, CF3 (CF2) 7CH2CH2SiCl3, CF3 (CF2) 7CH2CH2Si (OMe) 3, CF3 (CF2) 7CH2CH2SiMeCl2, CF3 (CF2) 7CH2CH2SiMe (OME)2; Polyoctahedral Oligomeric SilSesquioxan (POSS) , wie Disilanoisobutyl-POSS oder Isooctyl-POSS; einem Reaktionsprodukt aus POSS und
FAS, gegebenenfalls mit Polyclycerinen; Trisfluo- ro (3) Cyclopentyl-POSS; nanoskaligen Partikeln oder nanoskaligen, linearen Polymeren; Ti0 oder Zr0 ; o- der einer Mischung aus 2 oder mehreren der vorgenann- ten Verbindungen.
34. Gegenstand beschichtet mit einer Funktionsschicht gemäß einem der Ansprüche 27 bis 30.
35. Gegenstand gemäß Anspruch 30, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass er aus Glas, Email, Metall, Keramik, Kunstoff, Lack, Papier oder Stoff besteht.
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