EP2488590A1 - Highly refractive, scratchproof tio2 coatings in mono- and multilayers - Google Patents
Highly refractive, scratchproof tio2 coatings in mono- and multilayersInfo
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- EP2488590A1 EP2488590A1 EP10763197A EP10763197A EP2488590A1 EP 2488590 A1 EP2488590 A1 EP 2488590A1 EP 10763197 A EP10763197 A EP 10763197A EP 10763197 A EP10763197 A EP 10763197A EP 2488590 A1 EP2488590 A1 EP 2488590A1
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Definitions
- the invention relates to coated products comprising a substrate (S) provided with a coating consisting of a single, high-index and scratch-resistant layer (A) or provided with a multilayer Au, in which alternating layers (A) with lower refractive layers (B), wherein the layers (A) are characterized in that they contain particularly finely divided T1O 2 - nanoparticles.
- the coatings comprising the layer (A) can be produced by a process which enables the agglomeration-free deposition of the nanoparticles.
- a further subject of the invention is therefore also a process for the production of the products provided with a single layer or with multilayer and their use, for example as "cover layer” in optical data storage or as IR reflection coatings.
- High refractive index (HRI) coatings also referred to as HRI coatings
- HRI coatings are known from a variety of applications, such as optical or planar waveguides, where the term “refractive index” is synonymous with “Real part of the complex refractive index”, both terms are used interchangeably in the present application and denoted by n.
- Coatings with high refractive indices can in principle be produced by various methods T1O 2 , Ta 2 0 5 , CeÜ 2 , Y 2 O 3 deposited in a high vacuum via plasma processes. While it is easy to achieve refractive indices of more than 2.0 in the visible wavelength range, the method is relatively complex and expensive.
- US Pat. No. 6,777,070 B1 describes an antireflective material and a polarizing film, the antistain coating consisting of 3 components: 1. a fluorine-containing methacrylate polymer, 2. a polymer of urethane acrylate and ultrafine particles, and 3. a surface-treated titanium oxide particle resin.
- a fluorine-containing methacrylate polymer 2. a polymer of urethane acrylate and ultrafine particles
- 3. a surface-treated titanium oxide particle resin 3.
- a mixture of titanium dioxide and zirconium dioxide is used.
- the present coated product exclusively contains titanium dioxide nanoparticles in the scratch-resistant layer.
- DE 1,982,3732 A1 describes a process for the production of optical multilayer systems, wherein, inter alia, the application of a nanoscale inorganic solid particles containing flowable composition takes place on a glass substrate.
- the substrates are of polymeric material.
- Chem. Mater 2001, 13, 1137 -1 142 describes the preparation of optical thin films of high-index trialkoxysilane-capped PMMA titanium hybrid and, inter alia, its transmission. It is a scratch resistant coating on potassium bromide pellets. Polycarbonate as a substrate material is not mentioned.
- US Pat. No. 6,777,706 Bl describes an optical product which contains a layer of organic material, which contains translucent nanoparticles.
- the content of nanoparticles, including T1O 2 , in the cured layer may be 0-50 vol.%.
- the coated product of the present invention contains in the coating an amount of> 58% by weight of titanium dioxide.
- EP 0964019 A1 and WO 2004/009659 A1 disclose organic polymers, for example sulfur-containing polymers or halogenated acrylates (tetrabromophenyl acrylate, Polyscience Inc.), which inherently have a higher refractive index than conventional polymers and which are prepared by simple methods from organic solutions Conventional coating methods can be applied to surfaces. However, the refractive indices are limited to values of up to about 1.7, measured in the visible wavelength range.
- nanoparticle-polymer hybrid formulations can be applied in a simple manner at low cost, for example by means of spin coating, to various substrates.
- the achievable refractive indices are usually between the first mentioned sputtering surfaces and the layers of high refractive index polymers. With increasing nanoparticle contents, increasing refractive indices can be achieved.
- US 2002/176169 A1 discloses the preparation of nanoparticle-acrylate hybrid systems, wherein the high-index layers contain a metal oxide, such as titanium oxide, indium oxide or tin oxide, and a UV-crosslinkable binder, for example acrylate-based, in organic solvent. After spin coats, solvent evaporation and UV irradiation, appropriate coatings for optical films / foils containing a scratch resistant coating, an HRI layer (I) in a thickness of 30 to 120 nm and a desired refractive index of 1.70.
- a metal oxide such as titanium oxide, indium oxide or tin oxide
- a UV-crosslinkable binder for example acrylate-based
- These films should be suitable as antireflection layers.
- a target refractive index range of up to 1.95 is given for the HRI layer (I)
- the layers with higher refractive indices claimed in this application are to be regarded as desideratum only, and the disclosure does not satisfy the need for a method of producing such high refractive index layers.
- EP-A 2008/040439 describes coated products comprising a substrate (S) and a coating (A) produced from a water-containing nanoparticle suspension.
- the coatings (A) are characterized by having a real part n of the complex refractive index of at least 1.70, an imaginary part k of the complex refractive index of at most 0.016, a surface roughness of Ra less than 20 nm, and a scratch resistance of less or 0.75 ⁇ m scratch depth, the real part and the imaginary part of the refractive index being measured at a wavelength of 400-40 ⁇ m (that is to say in the wavelength range of the blue laser) and the surface roughness being denoted as Ra value by means of AFM (FIG. atomic force microscopy).
- Such HRI coatings can be used as the uppermost layer in optical data storage (ODS), whereby the high refractive index enables the coupling of light in the evanescent field of a near-field lens (solid immersion lens, SIL).
- ODS optical data storage
- SIL solid immersion lens
- the k value is related to the decay constant of the light intensity ⁇ as follows: ⁇ - a
- the decay constant ⁇ in turn depends on the absorption and scattering (scatter) in the refractive medium. Particularly in the case of nanoparticle-containing systems, k or ⁇ can be dominated by scattering (scatter) in the visible wavelength range of 400-800 nm if the primary nanoparticles are too large or agglomerate nanoparticles to form larger particles, even if no molecular mass is present in this spectral range Absorption is present. A low k value thus describes a medium in which light scattering and absorption are low and which has good transmission properties.
- One step of the production process for such coatings from EP-A 2008/040439 is the partial replacement of the water of an aqueous nanoparticle suspension with organic solvent. If the water content is not adjusted precisely, this process leads to agglomeration of the nanoparticles and thus to layers with reduced transmission (higher k values). In the course of further investigations, it turned out that agglomerations can not be avoided, especially when solvent is exchanged for water against organic solvents of suspensions containing TiCV nanoparticles.
- Layers with a real part n of the complex refractive index of at least 1.85 and an imaginary part k of the complex refractive index of at most 0.01 (measured at a wavelength of 400-410 nm) can therefore be combined with HRI according to EP-A 2008/040439. Not achieve layers.
- HRI layers for substrates such as glass, quartz or organic polymers, which have even better complex refractive indices than the prior art, characterized in that at the same time the real part n of the complex refractive index is higher and the imaginary part k is lower, and simultaneously with the values for surface roughness ("Ra value", measured by AFM (atomic force microscopy) and scratch resistance (determined by measuring the resulting scratch depth when guiding a diamond needle with a tip radius of 50 ⁇ m at a feed rate of 1.5 cm / s and a coating weight of 40 g over the coating), at least at a comparable level.
- the layers should also be made by a simple process.
- the HRI layers according to the invention have a layer thickness of> 120 nm, in particular> 125 nm and> 150 nm. Even in larger layer thicknesses, for example> 200 nm,> 300 nm and greater than 500 nm, good properties are achieved.
- the layer thickness is preferably ⁇ 1 ⁇ m, particularly preferably ⁇ 500 nm.
- the HRI layers according to the invention have a value of the sum of light absorption and light scattering of ⁇ 1 0 at a layer thickness of about 1 ⁇ m and a light radiation having a wavelength of 405 nm % on.
- such high-index lacquer layers are characterized by a very low roughness (surface roughness) of less than 20 nm, determined by AFM (atomic force microscopy) and surprisingly good scratch resistance of less than 0.75 ⁇ m scratch depth.
- the present invention therefore relates to a coated article comprising a substrate (S) made of an organic polymer, and at least one coating comprising at least one layer (A), characterized in that it contains finely divided TiC nanoparticles in an amount of 58% by weight. to 95 wt.% Based on the coating (A).
- the T1O 2 nanoparticles are particularly finely dispersed, which is shown by the low k value, their good transparency and the low value for the sum of light absorption and scattering.
- the transmission of the layers (A) is in the visible wavelength range (400-800 nm) even in a thickness of about 1 ⁇ preferably more than 70%, more preferably more than 75% and most preferably more than 80%.
- LRI layers (B) characterized in that their refractive index n (real part) is at least 0.3 units lower than in the high refractive index HRI coating, ie n (B) ⁇ 1.6 and in particular ⁇ 1.5
- This layer (B) also referred to here as "LRI” (low refractive index)
- LRI low refractive index
- first and last layers on the substrate may independently be HRI layer (A) or LRI layer (B).
- the material of the substrate (S) is selected from at least one of the group consisting of glass, quartz (which is preferably used for planar waveguides) and organic polymers. From this group, organic polymers, and among them, in particular, polycarbonate, poly (methyl) methacrylate, polyester or cycloolefin polymer, are preferred.
- Polycarbonates for the compositions according to the invention are homopolycarbonates, copolycarbonates and thermoplastic polyestercarbonates.
- the polycarbonates and copolycarbonates according to the invention generally have weight average molecular weights of 2,000 to 200,000, preferably 3,000 to 150,000, in particular 5,000 to 100,000, very particularly preferably 8,000 to 80,000, in particular 12,000 to 70,000 g / mol (determined by GPC with polycarbonate calibration ).
- These or other suitable bisphenol compounds are carbonated, in particular phosgene or in the melt transesterification process, diphenyl carbonate or dimethyl carbonate, reacted to form the respective polymers.
- CD polycarbonates are - quality used, for example, linear polycarbonate based on bisphenol A, for example, the polycarbonate Makrolon ® types DPI -1265 (linear bisphenol-A polycarbonate having a melt volume flow rate of 19.0 cm 3 / 10 min at 250 ° C and a load of 2.16 kg, measured according to ISO 1133) or OD 2015 (linear bisphenol-a polycarbonate having a melt volume flow rate of 16.5 cm 3/10 min at 250 ° C and a Load of 2.16 kg, measured to ISO 1133 and a Vicat softening temperature of 145 ° C at a load of 50 N and a heating rate of 50 ° C per hour according to ISO 306) from. Bayer MaterialScience AG.
- the substrate (S) may have spirally arranged grooves, depressions and / or elevations and on the surface so-called information layers or
- the HRI layer (A) is prepared from a casting solution containing the following components:
- Nanoparticle suspension Anhydrous T1O 2 nanoparticle suspensions in an organic solvent, for example isopropanol, are used.
- An important boundary condition with regard to optical requirements is the particle size of the T1O 2 nanoparticles. It has been found that their particle sizes should not exceed values of about 100 nm (dioo value, maximum diameter of 100% of the particles, measured by analytical ultracentrifugation, "AUZ")
- the dioo values are below 70 nm and the d 50 values (maximum diameter of 50% of the particles) below 25 nm.
- the method of analytical ultracentrifugation for determining the particle size is described, for example, in "Particle Characterization", Part. Part. Syst. Charact, 1995, 12, 148-157 and thus known to the skilled person.
- the HRI layer does not contain any Z VP articles.
- Such products are marketed, for example, by the Japanese company Tayca, Tokyo under the brand name "Micro Titanium”.
- the solvent should advantageously be exchanged for a higher-boiling solvent, the solvent exchange advantageously taking place by distillation.
- the higher-boiling solvent should have a boiling point greater than or equal to 100 ° C.
- Very particularly preferred are higher-boiling alcohols such as Diacetoalcohol (DAA, bp 166 ° C), l-methoxy-2-propanol (MOP, bp 120 ° C) or propyl glycol (bp 150-152 ° C) or mixtures of these solvents.
- Binders Preference is given to using UV-reactive monomer components which, after coating, can be converted by means of a photochemical reaction into highly crosslinked polymer matrices. For example, the crosslinking takes place with the aid of UV irradiation. Crosslinking by means of UV irradiation is particularly preferred in view of increased scratch resistance.
- the reactive components are preferably UV-crosslinkable acrylate systems, as described, for example, in PG Garratt in "Strahlenhärtung” 1996, C. Vincentz Vlg., Hannover or BASF Handbuch, Lackiertechnik, A. Goldschmidt, H. Streitberger, Vincentz Verlag, 2002 , Acrylate Resins, page 119 et seq ..
- binders are polyfunctional acrylates, for example diacrylates, such as hexanediol diacrylate (HDDA) or the tripropylene glycol diacrylate (TPGDA), triacrylates, such as pentaerythritol triacrylate, tetraacrylates, such as ditrimethylolpropane tetraacrylate (DTMPTTA), pentaacrylates, such as dipentaerythritol pentaacrylate or hexaacrylates, such as dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA), in particular DPHA is used
- oligomeric or polymeric (meth) acrylates for example urethane acrylates
- Hers tell methods for urethane acrylates are basically known and described, for.
- the solvents may be selected from the group consisting of alcohols, ketones, diketones, cyc lis ethers, Glyko le, glyco lether, Gly kel ester, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide and propylene carbonate used. Preference is given to using 1-methoxy-2-propanol (methoxy alcohol, MOP) and 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone (diacetone alcohol, DAA), whereby mixtures of these two solvents are preferably used.
- MOP methoxy alcohol
- DAA diacetone alcohol
- the components used are preferably at least one additive selected from the group of photoinitiators and thermal initiators. Based on the sum of the parts by weight of the components of the casting solution, up to 3 parts by weight of additives (A3) are used, preferably 0.05 to 1 part by weight, more preferably 0.1 to 0.5 part by weight.
- additives Typical photoinitiators (UV initiators) are ⁇ -hydroxy ketones (Irgacure ® 184, Fa. Ciba) or Monoacylphosphine (Darocure ® TPO, Fa. Ciba).
- the amount of energy required to initiate the UV polymerization is in the range of about 0.5 to 4 J / cm 2 , more preferably in the range of 2.0 to 3.0 J / cm 2 coated area.
- Coating additives as they are, for example, by the company. Byk / Altana (46483 Wesel, Germany) under the name BYK, for example. BYK 344®, available in question.
- the casting solution for the high-index coatings according to the invention is prepared by dissolving at least one binder and optionally further additives in an organic solvent or solvent mixture.
- the resulting solution (hereinafter referred to as binder solution) is mixed with the above-described nanoparticle suspension, for example with stirring, and optionally filtered and degassed.
- the suspension contains the same organic solvent or solvent mixture as the binder solution.
- the casting solution is optionally treated with ultrasound, for example up to 5 minutes, preferably 10 to 60 seconds, and / or filtered through a filter, preferably with a 0.2 ⁇ m membrane (for example an RC membrane from Sartorius).
- ultrasound for example up to 5 minutes, preferably 10 to 60 seconds
- a filter preferably with a 0.2 ⁇ m membrane (for example an RC membrane from Sartorius).
- a preferred coating composition comprises 15 to 30 parts by weight, preferably 17 to 28 parts by weight, more preferably 22 to 27 parts by weight of the nanoparticles of the invention, 2 to 8 parts by weight, preferably 2.5 to 5 parts by weight of acrylate-containing binder, 0 to 3 parts by weight, preferably 0.05 to 1 parts by weight, more preferably 0.1 to 0.5 parts by weight of further additives, 40 to 80 parts by weight, preferably 45 to 75 parts by weight, particularly preferably 55 to 73 parts by weight of organic solvent, the sum of the parts by weight of the components being 100 normalized.
- the solids content of the T1O 2 - nanoparticles in the cured layer is 58 to 95 wt.% Preferably 70 to 90 wt.%, In particular 80 to 90 wt.%.
- the casting solution is applied to the surface of the substrate or the surface of the information and storage layer.
- Suitable coating technology are the methods known per se, such as flooding, dipping, knife coating, spraying, spin coating and pouring via slot or cascade casters and curtain casters. These processes are described, for example, in BASF Handbuch, Lackiertechnik A., Goldschmidt, H. Streitberger, Vincenz-Verlag, 2002, Chapter Lack für p. 494 ff.
- the solvent contained in the casting solution may be partially or wholly removed.
- the subsequent crosslinking of the polymer components of the casting solution is preferably carried out by photochemical (for example UV light) methods.
- the photochemical crosslinking can be carried out, for example, on a UV exposure system: For this purpose, the coated substrate is placed on a conveyor belt, which at a speed of about 1 m / min at the UV exposure source, (Hg lamp, 80W) is passed. This process can also be repeated to increase the radiant energy per cm 2 .
- the coated substrate can still be thermally treated, preferably with hot air, for example, 5 to 30 minutes at 60 ° C - 120 ° C.
- the present invention thus also provides a process for producing a product coated with layer (A) comprising the steps
- Binder 100 nm in an organic solvent with a boiling point> 100 ° C, b. Binder,
- the coating with a single layer (A) described above gives a product with the layer sequence (S) - (A) or, in the case of two-sided coating, a product with the layer sequence (A) - (S ) - (A). These products are also the subject of this invention.
- these layers have a refractive index> 1.85, in particular> 1.90, measured in a wavelength range from 380 to 420 nm.
- HRI high-index
- the use of the mentioned T1O 2 nanoparticles and the procedure described here make it possible to prevent agglomeration of the nanoparticles. This ensures that the layers have a low k value.
- the HRI layers according to the invention At a wavelength of about 405 nm and a layer thickness of 1 ⁇ the sum of the measured light scattering and absorption, which determines the height of the ⁇ value, the HRI layers according to the invention at a value of less than 10%.
- the layers have high transparency with transmission values of> 70%, in particular> 75% and very particularly preferably> 80% in the visible spectral range.
- TiC HRI high-index TiC layers
- layers (B) consisting of coatings prepared from conventional, thermally or photochemically crosslinkable casting formulations whose refractive index Therefore, in addition to the products with the described single-layer, high-index layers (A), there are also substrates with multilayers, which alternately have layers with a high (HRI) and a low (LRI) refractive index content of the present application, wherein the previously described TiC-containing formulations for the layers (A) are used as the HRI layer.
- HRI high
- LRI low
- Layer (B) For the so-called LRI layers (B), naturally those formulations are to be preferred whose refractive index is as low as possible and which can be coated and crosslinked as analogously as possible to the TiCVHRI formulation. In principle, all coating formulations which have a significantly lower refractive index n than the T1O 2 -HRI coating (about 1.90 at 405 nm) are suitable as the low-refractive index layer (LRI). The difference An should be greater than 0.2, preferably greater than 0.25 and particularly preferably greater than 0.3. Layer (B) has a refractive index ⁇ 1.70, preferably ⁇ 1.65, particularly preferably ⁇ 1.60, measured in a wavelength range from 380 to 420 nm.
- the binders may be, for example, polycondensation resins, for example polyesters or polyaddition resins, such as polyurethanes, or
- the LRI-layer formulations may contain further constituents, such as initiators, rheological additives, leveling agents, or flow control agents, such as poly (meth) acrylates Fillers, the latter must be such that highly transparent layers are created. Accordingly, suitable fillers are only those nanoparticles which, in addition to mechanical and rheological effects, also have refractive index-lowering properties, for example silica nanoparticles with particle sizes smaller than (d 2 s) ⁇ 25 nm.
- Particularly preferred formulations for the LRI layer (B) comprise UV-crosslinkable acrylate or polyurethane acrylate binders which are dissolved in alcoholic solvents and contain, as further components, inter alia UV initiators and low-refractive silica nanoparticles.
- silica-containing, UV-crosslinkable formulations and coatings thereof is described, for example, in WO-A 2009/010193.
- the production of the coatings from the formulations mentioned for layer (A) and (B) can furthermore be carried out by the methods known to the person skilled in the art.
- An overview of common manufacturing processes can be found, for example, in the BASF Handbook, Lackiertechnik, Vincentz-Verlag, 2002, chapter “The coating”, p.333 ff, "in the textbook of coating technology (Brock, Groteklaes, Mischke - Vincentz Verlag, 2. Edition 2000, page 229ff.) Or in the textbook of paints and coating materials, Volume 8 - Production of paints and coating materials (Kittel, Hirzel Verlag, 2nd edition 2005).
- the production takes place with stirring.
- all components are added in succession to a template and homogenized with constant stirring.
- the mixtures can be heated.
- the substrates are coated alternately, for example by spin-coating, with the coating composition for an HRI layer (A) and coating composition for an LRI layer (B), for example a silica-LRI formulation.
- the present invention thus also provides a process for producing a coated product, wherein the substrate (S) is coated on one or more sides alternately or several times alternately with layers (A) and (B), wherein the layer (A) after the method described above.
- Such multilayers can be used as reflection-reducing coatings, as described, for example, in "Vacuum Coating 4", Gerhard Kienel, VDI Verlag, 1993.
- a product with the layer sequence (S) - (B) y - [(A) - (2) is obtained by mutual, single-sided or multilateral coating of the substrate (S).
- These products are also the subject of this invention. Very effective IR reflection properties will be found on these products according to the invention.
- the subject matter of the present application is therefore also a process for producing a coated product containing at least once the above-described steps i. - iv. for applying a layer (A) and additionally containing the step at least once
- polycarbonate substrates are coated with an alternating sequence of T1O 2 -HRI / silica LRI multilayers.
- planar waveguides can be used in addition to optical data memories.
- a waveguide is an inhomogeneous medium that, by virtue of its physical nature, bundles a wave in such a way that it is guided therein. The functional principle is explained in more detail, for example, in AW Snyder and JD Love, Optical Waveguide Theory, Chapman and Hall, London (1983). Examples
- the coating thickness determination is carried out by means of a white light interferometer (ETA SPB-T, ETA Optics GmbH).
- the refractive index n and the imaginary part k of the complex refractive index (k value of the coating) were obtained from the transmission and reflection spectra.
- approximately 100-300 nm thick films of the coating were spun onto quartz glass substrate from dilute solution.
- the direct transmission and reflection of this layer package were measured excluding the transmitted and reflected scattered light with a spectrometer from STEAG ETA Optics, CD-Measurement System ETA-RT and then the layer thickness and the spectral course of n and k to the measured transmission and reflection spectra adjusted. This is done with the internal software of the spectrometer and additionally requires the n and k data of the quartz glass substrate, which were determined beforehand in a blind measurement.
- K is related to the decay constant of the light intensity ⁇ as follows: ⁇ - a ⁇ is the wavelength of the light.
- the direct transmission and reflection is determined, excluding the transmitted and reflected scattered light.
- the decay constant ⁇ or k also contains the components which, by scattering, lead to the attenuation of the light intensity and not only the portions of the pure molecular absorption.
- the sum of absorption and scattering can also be determined via the measuring arrangement, which is dominated by the scattering (scattering) in the spectral range (400-800 nm) visible in the nanoparticle-containing systems in question if the primary nanoparticles are too large or Nanoparticles agglomerate to larger particles, even if there is no molecular absorption in this spectral range.
- n and the imaginary part k were determined as a function of the wavelength, with a high wavelength dependence expected for high refractive indices (n: 1.88 to 1.93 in the range 380 to 420 nm, n: approx. 1.84 to 1.85 in the range 550 nm and n: about 1, 820 to 1, 825 in the range greater than 800 nm - the scatter of the measured values results from multiple determinations).
- the surface roughness was determined by atomic force microscopy (AFM) according to standard ASTM E-42.14 STM / AFM, where R a values in the range of 15-18 nm were determined.
- Scratch resistance To determine the scratch resistance, a diamond needle with a tip radius of 50 ⁇ m was guided onto the coating at a feed rate of 1.5 cm / s and a coating weight of 40 g, and the resulting scratch depth was measured. The measured values were in the range of about 0.58 to 0.65.
- the nanoparticle suspension was concentrated on a rotary evaporator at 15-25 mbar at a temperature of 35-40 ° C, with isopropanol (bp. 82 ° C) was distilled off.
- the decreasing volume was replaced by diacetone alcohol (DAA, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, acros, bp .: 166 ° C).
- DAA diacetone alcohol
- a UV-curable formulation with a high content of silica nanoparticles was prepared. Such formulations are content of application WO-A 2009/010193.
- DPHA dipentaerythritol penta / hexaacrylate, Aldrich, 407283
- PETA pentaerythritol triacrylate
- Irgacure 184 ((1-hydroxycyclohexylbenzophenone, CIBA),
- Darocure TPO diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phosphine oxide
- the nanoparticle-containing suspension was homogenized by stirring. Before use, the nanoparticle-containing suspension was homogenized with an ultrasound finger and filtered through a 0.45 ⁇ filter.
- the nanoparticle suspensions described in the above examples were each applied to a 2.5 ⁇ 2.5 cm glass substrate (quartz glass slide) at a rotation speed of 10000 min -1 (revolutions per minute) ) and then crosslinked with UV light (Hg lamp, about 3 J / cm 2 ).
- Example 4 Optical Properties and Layer Thickness of the T1O 2 - HRI Coating from Example 2
- Example 2 To determine the scratch resistance of the coating on plastic substrates and to determine the sum of absorption and scattering of the inventive coating of Example 2 in a coating layer thickness of about 1 ⁇ (accuracy +/- 10%) were the formulations described in Example 2 and 3 at the following spin-coat conditions on CD substrates from Makroion® OD2015 (linear bisphenol A polycarbonate with a melt volume flow rate of 16.5 cm 3/10 min at 250 ° C and a load of 2.16 kg, measured according to ISO 1133 and a Vicat softening temperature of 145 ° C at a load of 50 N and a heating rate of 50 ° C per hour according to ISO 306) coated:
- Makroion® OD2015 linear bisphenol A polycarbonate with a melt volume flow rate of 16.5 cm 3/10 min at 250 ° C and a load of 2.16 kg, measured according to ISO 1133 and a Vicat softening temperature of 145 ° C at a load of 50 N and a heating rate of 50 ° C per hour according to ISO
- the coating was cross-linked with a Hg lamp at 5.5 J / cm 2 .
- Example 2 The formulation described in Example 2 was applied via a metering syringe to the CD substrate (Makroion OD 2015) using a fully automatic spin coater from the company Steag Hamatech, equipped with a pressure-operated metering device EFD 2000 XL.
- the spin conditions (centrifugation of the excess lacquer) were selected so that a layer thickness of about 125 nm resulted.
- the rotational speed of the substrate for 2.1 s at 240 min "1 (revolutions per minute), for 3 s to 1000 min " 1 (revolutions per minute) and then for 17 s to 7200 min "1 (revolutions per minute)
- the mixture was then crosslinked with a Hg lamp at 5.5 J / cm 2 UV.
- the S1O 2 -LRI formulation described in Example 3 was coated analogously to a) and UV crosslinked, although the coating conditions were aligned to layer thicknesses of about 190 nm. In detail, the following conditions were observed for centrifuging: 1.2 sec at 240 min -1 (revolutions per minute), 1.5 sec at 1000 min -1 (revolutions per minute) and 13 sec at 7000 min -1 (revolutions per minute) ).
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Abstract
The invention relates to coated products comprising a substrate (S) having a coating made of a single, highly refractive, and scratchproof layer (A) or having a multilayer construction, wherein layers (A) alternate with less refractive layers (B), wherein the layers (A) are characterized in that they comprise particularly finely distributed TiO2 nanoparticles.
Description
Hochbrechende, kratzfeste TiC - Beschichtungen in Mono- und Multischichten High refractive, scratch resistant TiC coatings in monolayers and multilayers
Die Erfindung betrifft beschichtete Erzeugnisse enthaltend ein Substrat (S) versehen mit einer Beschichtung bestehend aus einer einzelnen, hochbrechenden und kratzfesten Schicht (A) oder versehen mit einem Multischichtauf au, in dem sich Schichten (A) mit niedriger brechenden Schichten (B) abwechseln, wobei die Schichten (A) dadurch gekennzeichnet sind, dass sie besonders fein verteilte T1O2 - Nanopartikel enthalten. Die Beschichtungen enthaltend die Schicht (A) lassen sich durch ein Verfahren herstellen, welches die agglomerationsfreie Abscheidung der Nanopartikel ermöglicht. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher auch ein Verfahren zur Herstellung der mit einer Einzelschicht oder mit Multischichten versehenen Erzeugnisse und deren Verwendung, beispielsweise als„cover layer" bei optischen Datenspeichern oder als IR -Reflektionsbeschichtungen.The invention relates to coated products comprising a substrate (S) provided with a coating consisting of a single, high-index and scratch-resistant layer (A) or provided with a multilayer Au, in which alternating layers (A) with lower refractive layers (B), wherein the layers (A) are characterized in that they contain particularly finely divided T1O 2 - nanoparticles. The coatings comprising the layer (A) can be produced by a process which enables the agglomeration-free deposition of the nanoparticles. A further subject of the invention is therefore also a process for the production of the products provided with a single layer or with multilayer and their use, for example as "cover layer" in optical data storage or as IR reflection coatings.
Beschichtungen mit einem hohen Brechungsindex n („high refractive index" (HRI) -Schichten, im Folgenden auch HRI-Schichten genannt) sind aus verschiedenen Anwendungen bekannt, beispielsweise bei optischen Linsen oder planaren Wellenleitern. Hierbei ist der Begriff „Brechungsindex" gleichbedeutend mit dem „Realteil des komplexen Brechungsindex", beide Begriffe werden in der vorliegenden Anmeldung synonym verwendet und mit n bezeichnet. Beschichtungen mit hohen Brechungsindizes können prinzipiell nach verschiedenen Methoden hergestellt werden. Auf rein physikalischem Weg werden im sogenannten „Sputter- Verfahren" hochbrechende Metalloxide, wie beispielsweise T1O2, Ta205, CeÜ2, Y2O3 im Hochvakuum über Plasmaverfahren abgeschieden. Während hierbei problemlos Brechungsindizes von über 2,0 im sichtbaren Wellenlängenbereich erreicht werden können, ist das Verfahren relativ aufwändig und teuer. High refractive index (HRI) coatings, also referred to as HRI coatings, are known from a variety of applications, such as optical or planar waveguides, where the term "refractive index" is synonymous with "Real part of the complex refractive index", both terms are used interchangeably in the present application and denoted by n. Coatings with high refractive indices can in principle be produced by various methods T1O 2 , Ta 2 0 5 , CeÜ 2 , Y 2 O 3 deposited in a high vacuum via plasma processes. While it is easy to achieve refractive indices of more than 2.0 in the visible wavelength range, the method is relatively complex and expensive.
US 6,777,070 B l beschreibt ein Antireflexmaterial und einen Polarisationsfilm, wobei die Kratzfestbeschichtung aus 3-Komponenten besteht: 1. einem fluorhaltigen Methacrylatpolymer, 2. einem Polymer aus Urethanacrylat und ultrafeinen Partikeln sowie 3. einem Harz mit Oberflächen behandelten Titanoxidpartikeln. So wird in den Beispielen eine Mischung aus Titandioxid und Zirkondioxid eingesetzt. Das vorliegende beschichtete Erzeugnis enthält ausschließlich Titandioxid Nanopartikel in der Kratzfestschicht. US Pat. No. 6,777,070 B1 describes an antireflective material and a polarizing film, the antistain coating consisting of 3 components: 1. a fluorine-containing methacrylate polymer, 2. a polymer of urethane acrylate and ultrafine particles, and 3. a surface-treated titanium oxide particle resin. Thus, in the examples, a mixture of titanium dioxide and zirconium dioxide is used. The present coated product exclusively contains titanium dioxide nanoparticles in the scratch-resistant layer.
DE 1,982,3732 AI beschreibt ein Verfahren zwecks Herstellung optischer Mehrschichtsysteme, wobei u.a. das Aufbringen einer nanoskaligen anorganischen Feststoffteilchen enthaltenden fließfähigen Zusammensetzung auf ein Glassubstrat erfolgt. In der vorliegenden Anmeldung sind die Substrate aus polymerem Material.
Chem. Mater 2001, 13, 1137 -1 142 beschreibt das Herstellen von optischen dünnen Filmen aus hochbrechenden Trialkoxysilan gekappten PMMA-Titanhybrid sowie u. a. deren Transmission. Es handelt sich um eine Kratzfest-Beschichtung auf Kaliumbromidpellets. Polycarbonat als Substratmaterial ist nicht erwähnt. DE 1,982,3732 A1 describes a process for the production of optical multilayer systems, wherein, inter alia, the application of a nanoscale inorganic solid particles containing flowable composition takes place on a glass substrate. In the present application, the substrates are of polymeric material. Chem. Mater 2001, 13, 1137 -1 142 describes the preparation of optical thin films of high-index trialkoxysilane-capped PMMA titanium hybrid and, inter alia, its transmission. It is a scratch resistant coating on potassium bromide pellets. Polycarbonate as a substrate material is not mentioned.
US 6,777,706 Bl beschreibt ein optisches Erzeugnis, das eine Schicht aus organischem Material enthält, wobei diese lichtdurchlässige Nanopartikel enthält. Der Gehalt an Nanopartikeln, u.a. T1O2, in der gehärteten Schicht kann 0 - 50 Vol. % betragen. Das beschichtete Erzeugnis gemäß vorliegender Erfindung enthält in der Beschichtung eine Menge von > 58 Gew. % an Titandioxid. US Pat. No. 6,777,706 Bl describes an optical product which contains a layer of organic material, which contains translucent nanoparticles. The content of nanoparticles, including T1O 2 , in the cured layer may be 0-50 vol.%. The coated product of the present invention contains in the coating an amount of> 58% by weight of titanium dioxide.
Aus der EP 0964019 AI und WO 2004/009659 AI sind organische Polymere, beispielsweise Schwefel-haltige Polymere oder halogenierte Acrylate (Tetrabromphenylacrylat, Polyscience Inc.) bekannt, die inhärent einen höheren Brechungsindex als konventionelle Polymere besitzen und die nach einfachen Methoden aus organischen Lösungen nach konventionellen Beschichtungs verfahren auf Oberflächen appliziert werden können. Allerdings sind hierbei die Brechungsindizes auf werte bis zu ca. 1,7, gemessen im sichtbaren Wellenlängenbereich, beschränkt. EP 0964019 A1 and WO 2004/009659 A1 disclose organic polymers, for example sulfur-containing polymers or halogenated acrylates (tetrabromophenyl acrylate, Polyscience Inc.), which inherently have a higher refractive index than conventional polymers and which are prepared by simple methods from organic solutions Conventional coating methods can be applied to surfaces. However, the refractive indices are limited to values of up to about 1.7, measured in the visible wavelength range.
Eine weitere Verfahrensvariante, die zunehmend an Bedeutung gewinnt, basiert auf Metalloxid- Nanopartikeln, die in organische oder polymere Bindemittelsysteme eingearbeitet werden. Die entsprechenden Nanopartikel-Polymer-Hybridrezepturen können in einfacher Weise kostengünstig, beispielsweise mittels Spin-Coating, auf verschiedene Substrate appliziert werden. Die erreichbaren Brechungsindizes liegen üblicherweise zwischen den zuerst genannten Sputter-Oberflächen und den Schichten aus hochbrechenden Polymeren. Mit steigenden Nanopartikelgehalten lassen sich steigende Brechungsindizes erreichen. Beispielsweise offenbart US 2002/176169 AI die Herstellung von Nanopartikel-Acrylat Hybridsystemen, wobei die hochbrechenden Schichten ein Metalloxid, wie beispielsweise Titanoxid, Indiummoxid oder Zinnoxid, sowie ein UV-vernetzbares Bindemittel, beispielsweise auf Acrylat-Basis, in organischem Lösemittel enthalten. Nach Spin-coaten, Abdampfen des Lösemittels und UV-Bestrahlung werden entsprechende Beschichtungen für optische Filme/Folien, die eine Kratzfestbeschichtung, eine HRI-Schicht (I) in einer Dicke von 30 bis 120 nm und mit einem gewünschten Brechungsindex von 1,70 - 1,95, eine Schicht (II) in einer Dicke von 5 - 70 nm und mit einem Brechungsindex von 1,60 - 1 ,70 und eine LRI-Schicht aus einem Siloxan- basierten Polymer enthalten, erhalten. Diese Folien sollen sich als Antireflex-Schichten eignen. Obwohl für die HRI-Schicht (I) ein Soll-Brechungsindex-Bereich von bis zu 1,95 angegeben ist, gibt es jedoch keine Anweisung oder ein Beispiel, wie eine solche Schicht hergestellt werden könnte. In den Beispielen wird die Herstellung von HRI-Schichten (I) beschrieben, die lediglich über Brechungsindizes von n = 1,71 und 1,72 verfügen (nach Angabe des Herstellers der verwendeten Ti02-haltigen Beschichtungs lösung sind sogar nur Brechungsindizes von max. 1,59 zu erzielen). Über
den Imaginärteil k des Brechungsindex werden keine Aussagen gemacht, er hängt, wie unten beschrieben, auch von der Größe der Nanopartikel ab. Von daher sind die in dieser Anmeldung beanspruchten Schichten mit höheren Brechungsindizes lediglich als Desideratum anzusehen, und die Offenbarung befriedigt nicht den B edarf nach einem Verfahren zur Herstellung solcher hochbrechender Schichten. Another process variant, which is becoming increasingly important, is based on metal oxide nanoparticles which are incorporated into organic or polymeric binder systems. The corresponding nanoparticle-polymer hybrid formulations can be applied in a simple manner at low cost, for example by means of spin coating, to various substrates. The achievable refractive indices are usually between the first mentioned sputtering surfaces and the layers of high refractive index polymers. With increasing nanoparticle contents, increasing refractive indices can be achieved. For example, US 2002/176169 A1 discloses the preparation of nanoparticle-acrylate hybrid systems, wherein the high-index layers contain a metal oxide, such as titanium oxide, indium oxide or tin oxide, and a UV-crosslinkable binder, for example acrylate-based, in organic solvent. After spin coats, solvent evaporation and UV irradiation, appropriate coatings for optical films / foils containing a scratch resistant coating, an HRI layer (I) in a thickness of 30 to 120 nm and a desired refractive index of 1.70. 1.95, a layer (II) in a thickness of 5 - 70 nm and having a refractive index of 1.60 - 1.70, and containing an LRI layer of a siloxane-based polymer. These films should be suitable as antireflection layers. Although a target refractive index range of up to 1.95 is given for the HRI layer (I), there is no instruction or example of how such a layer could be made. In the examples, the preparation of HRI layers (I) is described, which have only refractive indices of n = 1.71 and 1.72 (according to the manufacturer of the Ti0 2 -containing coating solution used are even only refractive indices of max. To achieve 1.59). about the imaginary part k of the refractive index is not stated, it also depends on the size of the nanoparticles, as described below. Therefore, the layers with higher refractive indices claimed in this application are to be regarded as desideratum only, and the disclosure does not satisfy the need for a method of producing such high refractive index layers.
In der EP-A 2008/040439 werden beschichtete Erzeugnisse enthaltend ein Substrat (S) und eine aus einer wasserhaltigen Nanopartikel-Suspension hergestellten Beschichtung (A) beschrieben. Die Beschichtungen (A) sind dadurch gekennzeichnet ist, dass diese einen Realteil n des komplexen Brechungsindex von mindestens 1,70, einem Imaginäranteil k des komplexen Brechungsindexes von höchstens 0,016, eine Oberflächenrauhigkeit als Ra-Wert von weniger als 20 nm und eine Kratzfestigkeit von kleiner oder gleich 0,75 μιη Kratztiefe aufweisen, wobei der Realteil und der Imaginäranteil des Brechungsindex bei einer Wellenlänge von 400 - 4 1 0 nm ( d .h . im Wellenlängenbereich des blauen Lasers) gemessen wurden und die Oberflächenrauhigkeit als Ra-Wert mittels AFM (atomic force microscopy) gemessen wurde. Derartige HRI - Beschichtungen können als oberste Schicht bei optischen Datenspeichern (ODS) eingesetzt werden, wobei durch den hohen Brechungsindex die Einkopplung von Licht im evaneszenten Feld einer Nahfeld-Linse (Solid Immersion Lens, SIL) ermöglicht wird. Die Performance, insbesondere die Speicherkapazität derartiger optischer Datenspeicher ist jedoch umso besser je höher der Realteil n des Brechungsindex und je niedriger der Imaginärteil k (k -Wert) des Brechungsindex der HRI Schicht ist. Der k - Wert hängt mit der Abklingkonstante der Lichtintensität α wie folgt zusammen: λ - a EP-A 2008/040439 describes coated products comprising a substrate (S) and a coating (A) produced from a water-containing nanoparticle suspension. The coatings (A) are characterized by having a real part n of the complex refractive index of at least 1.70, an imaginary part k of the complex refractive index of at most 0.016, a surface roughness of Ra less than 20 nm, and a scratch resistance of less or 0.75 μm scratch depth, the real part and the imaginary part of the refractive index being measured at a wavelength of 400-40 μm (that is to say in the wavelength range of the blue laser) and the surface roughness being denoted as Ra value by means of AFM (FIG. atomic force microscopy). Such HRI coatings can be used as the uppermost layer in optical data storage (ODS), whereby the high refractive index enables the coupling of light in the evanescent field of a near-field lens (solid immersion lens, SIL). However, the higher the real part n of the refractive index and the lower the imaginary part k (k value) of the refractive index of the HRI layer, the better the performance, in particular the storage capacity of such optical data memories. The k value is related to the decay constant of the light intensity α as follows: λ - a
Die Abklingkonstante α wiederum ist abhängig von der Absorption und der Streuung (Scatter) im brechenden Medium. Insbesondere bei Nanopartikel-haltigen Systemen kann k bzw. α im sichtbaren Wellenlängenbereich von 400 - 800 nm durch die Streuung (Scatter) dominiert werden, wenn die primären Nanopartikel zu groß sind oder Nanopartikel zu größeren Teilchen agglomerieren, selbst wenn in diesem Spektralbereich noch keine molekulare Absorption vorliegt. Ein niedriger k - Wert beschreibt also ein Medium, in dem Lichtstreuung und Absorption gering sind und welches über gute Transmissionseigenschaften verfügt. The decay constant α in turn depends on the absorption and scattering (scatter) in the refractive medium. Particularly in the case of nanoparticle-containing systems, k or α can be dominated by scattering (scatter) in the visible wavelength range of 400-800 nm if the primary nanoparticles are too large or agglomerate nanoparticles to form larger particles, even if no molecular mass is present in this spectral range Absorption is present. A low k value thus describes a medium in which light scattering and absorption are low and which has good transmission properties.
Ein Schritt des Herstellungsverfahrens für solche Beschichtungen aus EP-A 2008/040439 ist der teilweise Austausch des Wassers einer wässrigen Nanopartikel-Suspension gegen organisches Lösungsmittel.
Dieses Verfahren führt, wenn der Wassergehalt nicht exakt eingestellt wird, zur Agglomeration der Nanopartikel und dadurch zu Schichten mit verminderter Transmission (höhere k- Werte). Im Verlauf der weiteren Untersuchungen stellte sich heraus, dass insbesondere beim Lösungsmittelaustausch Wasser gegen organisches Lösungsmittel von TiCVNanopartikel-haltigen Suspensionen Agglomerationen nicht zu vermeiden sind. Schichten mit einem Realteil n des komplexen Brechungsindex von mindestens 1,85 und einem Imaginäranteil k des komplexen Brechungsindex von höchstens 0,01 (gemessen bei einer Wellenlänge von 400 - 410 nm) lassen sich daher mit nach EP-A 2008/040439 hergestellten HRI-Schichten nicht erzielen. One step of the production process for such coatings from EP-A 2008/040439 is the partial replacement of the water of an aqueous nanoparticle suspension with organic solvent. If the water content is not adjusted precisely, this process leads to agglomeration of the nanoparticles and thus to layers with reduced transmission (higher k values). In the course of further investigations, it turned out that agglomerations can not be avoided, especially when solvent is exchanged for water against organic solvents of suspensions containing TiCV nanoparticles. Layers with a real part n of the complex refractive index of at least 1.85 and an imaginary part k of the complex refractive index of at most 0.01 (measured at a wavelength of 400-410 nm) can therefore be combined with HRI according to EP-A 2008/040439. Not achieve layers.
Die Kombination von HRI - Schichten mit anderen Beschichtungen, die einen deutlich kleineren Brechungsindex („low reflective index" (LRI) - Schichten) besitzen, führt zu doppelbrechenden Multischichten (abwechselnde Folge von niedrig- und hochbrechenden Schichten). Dadurch lassen sich Beschichtungen mit Reflektionseigenschaften für elektromagnetische Strahlen, beispielsweise im sichtbaren Teil des Sonnenspektrums oder im Bereich der IR- Wärmestrahlung herstellen. In US-A 3610729, 5094788, 5122905, 5122906, 5269995 und 5389324 der Fa. Dow sind die Grundlagen dieser Entwicklungen beschrieben. Folien mit IR-Reflektionseigenschaften werden beispielsweise von der Firma 3M unter der Bezeichnung„Prestige Series Films" angeboten. Es handelt sich hierbei um aufeinander laminierte Einzelschichten von Folien mit unterschiedlichen Brechungsindizes, beispielsweise von Polyester- und Polyacrylat-Folien, deren Schichtdicken im Bereich % der zu reflektierenden IR-Strahlen, also bei ca. 250 nm, liegen. Wegen des geringen Brechungsindexunterschiedes von nicht wesentlich mehr als 0,1 (Polyacrylat: n ~ 1,5 und Polyester: n ~ 1,6) wird eine sehr hohe Anzahl (ca. 200) von HRI/LRI Schichtfolgen benötigt, um IR- Reflektionswerte von ca. 90% zu erhalten. Mit Schichtfolgen, deren Brechungsindizes sich stärker unterscheiden, könnten auf Basis von theoretischen Berechnungen die Anzahl der Schichtfolgen deutlich reduziert werden. Konventionelle Beschichtungsrezepturen, beispielsweise auf Basis Acrylat, verfügen normalerweise über einen Realteil des Brechungsindex im Bereich von ca. n = 1,5. The combination of HRI layers with other coatings that have a significantly lower refractive index ("low reflective index" (LRI) layers) results in birefringent multilayers (alternating sequence of low and high refractive layers), which results in coatings with reflective properties for electromagnetic radiation, for example in the visible part of the solar spectrum or in the range of IR heat radiation The principles of these developments are described in US-A 3610729, 5094788, 5122905, 5122906, 5269995 and 5389324 of the company Dow Films with IR reflection properties are offered for example by the company 3M under the name "Prestige Series Films". These are laminated individual layers of films with different refractive indices, for example of polyester and polyacrylate films whose layer thicknesses are in the range of% of the IR rays to be reflected, ie at approximately 250 nm. Because of the small refractive index difference of not significantly more than 0.1 (polyacrylate: n ~ 1.5 and polyester: n ~ 1.6), a very high number (about 200) of HRI / LRI layer sequences are needed to obtain IR reflectance values of about 90%. With layer sequences whose refractive indices differ more strongly, the number of layer sequences could be significantly reduced on the basis of theoretical calculations. Conventional coating formulations, for example based on acrylate, usually have a real part of the refractive index in the range of about n = 1.5.
Aus diesem Grund ist die Eignung einer HRI-Schicht für einen HRI/LRI - Multischichtauf au umso höher, je höher ihr Brechungsindex ist. Effiziente Reflektionseigenschaften könnten so mit einer deutlich geringeren Anzahl an Schichtfolgen ermöglicht werden. For this reason, the higher their refractive index, the higher the suitability of an HRI layer for an HRI / LRI multilayer coating. Efficient reflection properties could thus be made possible with a significantly lower number of layer sequences.
Es besteht daher der Bedarf nach HRI - Schichten für Substrate wie Glas, Quarz oder organische Polymere, die gegenüber dem Stand der Technik noch verbesserte komplexe Brechungsindizes aufweisen, dadurch bestimmt, dass gleichzeitig der Realanteil n des komplexen Brechungsindexes höher und der Imaginäranteil k niedriger ist, und gleichzeitig bei den Werten für Oberflächenrauhigkeit („Ra-Wert", gemessen mittels AFM (atomic force microscopy) und Kratzfestigkeit (bestimmt durch Messung der resultierenden Kratztiefe bei Führung einer Diamantnadel mit einem Spitzenradius von 50 μιη bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 1,5 cm/s
und einem Auflagegewicht von 40 g über die Beschichtung), mindestens auf vergleichbarem Niveau liegt. Die Schichten sollen sich außerdem durch ein einfaches Verfahren herstellen lassen. There is therefore a need for HRI layers for substrates such as glass, quartz or organic polymers, which have even better complex refractive indices than the prior art, characterized in that at the same time the real part n of the complex refractive index is higher and the imaginary part k is lower, and simultaneously with the values for surface roughness ("Ra value", measured by AFM (atomic force microscopy) and scratch resistance (determined by measuring the resulting scratch depth when guiding a diamond needle with a tip radius of 50 μm at a feed rate of 1.5 cm / s and a coating weight of 40 g over the coating), at least at a comparable level. The layers should also be made by a simple process.
Im Hinblick auf neuartige hochbrechende HRI - Schichten wurde nun überraschenderweise gefunden, dass durch Integration von kommerziell erhältlichen, wasserfreien, organisch modifizierten T1O2 - Nanopartikeln mit einem dioo-Wert von < ca. 100 nm, in an sich bekannte UV- vernetzbare Lackrezepturen, hochbrechende Lackschichten (Schicht (A)) mit einem Realteil n des komplexen Brechungsindex größer 1,85, bevorzugt > 1,90 und besonders bevorzugt größer 1,92 und einem Imaginärteil k des komplexen Brechungsindex kleiner 0,01 , bevorzugt < 0,008 und besonders bevorzugt < 0,005 (gemessen bei einer Wellenlänge von 405 nm) hergestellt werden können. Die erfindungsgemäßen HRI-Schichten haben eine Schichtdicke von > 120 nm, insbesondere > 125 nm und > 150 nm. Selbst in größeren Schichtdicken, beispielsweise > 200 nm, > 300 nm und größer 500 nm werden gute Eigenschaften erzielt. Bevorzugt beträgt die Schichtdicke < 1 μιη, besonders bevorzugt < 500 nm. Beispielsweise weisen die erfindungsgemäßen HRI-Schichten bei einer Schichtdicke von ca. 1 μιη und einer Lichteinstrahlung mit einer Wellenlänge von 405 nm einen Wert für Summe aus Lichtabsorption und Lichtstreuung von < 1 0 % auf. Gleichzeitig zeichnen sich derartige hochbrechende Lackschichten durch eine sehr geringe Rauhigkeit (Oberflächenrauhigkeit) von kleiner 20 nm, bestimmt mittels AFM (atomic force microscopy) und überraschend guten Kratzfestigkeiten von weniger als 0,75 μιη Kratztiefe aus. With a view to novel high-index HRI layers, it has now surprisingly been found that high-indexing, by virtue of the integration of commercially available, anhydrous, organically modified TIO 2 nanoparticles having a Dio value of <about 100 nm, into UV crosslinkable coating formulations known per se Coating layers (layer (A)) with a real part n of the complex refractive index greater than 1.85, preferably> 1.90 and particularly preferably greater than 1.92 and an imaginary part k of the complex refractive index less than 0.01, preferably <0.008 and particularly preferably < 0.005 (measured at a wavelength of 405 nm) can be produced. The HRI layers according to the invention have a layer thickness of> 120 nm, in particular> 125 nm and> 150 nm. Even in larger layer thicknesses, for example> 200 nm,> 300 nm and greater than 500 nm, good properties are achieved. The layer thickness is preferably <1 μm, particularly preferably <500 nm. For example, the HRI layers according to the invention have a value of the sum of light absorption and light scattering of <1 0 at a layer thickness of about 1 μm and a light radiation having a wavelength of 405 nm % on. At the same time, such high-index lacquer layers are characterized by a very low roughness (surface roughness) of less than 20 nm, determined by AFM (atomic force microscopy) and surprisingly good scratch resistance of less than 0.75 μm scratch depth.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein beschichtetes Erzeugnis enthaltend ein Substrat (S), aus einem organischen Polymeren, und mindestens eine Beschichtung enthaltend mindestens eine Schicht (A), dadurch gekennzeichnet, dass sie fein verteilte TiC Nanopartikel in einer Menge von 58 Gew. % bis 95 Gew. % bezogen auf die Beschichtung (A) enthält. The present invention therefore relates to a coated article comprising a substrate (S) made of an organic polymer, and at least one coating comprising at least one layer (A), characterized in that it contains finely divided TiC nanoparticles in an amount of 58% by weight. to 95 wt.% Based on the coating (A).
In den neuartigen Schichten liegen die T1O2 - Nanopartikel besonders fein verteilt vor, was durch den niedrigen k - Wert, ihre gute Transparenz und den niedrigen Wert für die Summe aus Lichtabsorption und -Streuung gezeigt wird. Die Transmission der Schichten (A) beträgt im sichtbaren Wellenlängenbereich (400 - 800 nm) selbst in einer Dicke von ca. 1 μιη bevorzugt mehr als 70 %, insbesondere mehr als 75% und ganz besonders bevorzugt mehr als 80 %. In the novel layers, the T1O 2 nanoparticles are particularly finely dispersed, which is shown by the low k value, their good transparency and the low value for the sum of light absorption and scattering. The transmission of the layers (A) is in the visible wavelength range (400-800 nm) even in a thickness of about 1 μιη preferably more than 70%, more preferably more than 75% and most preferably more than 80%.
Diese neuartigen HRI-Schichten (Schicht (A)) eignen sich sowohl gut zur Herstellung von Beschichtungen enthaltend eine HRI-Einzelschicht, als auch zur Herstellung von Beschichtungen enthaltend einen Multischichtauf au aus einer Kombination aus HRI-Schichten (A) mit„niedriger brechenden" LRI-Schichten (B), die dadurch gekennzeichnet sind, dass deren Brechungsindex n (Realteil) um mindestens 0,3 Einheiten niedriger liegt als bei der hochbrechenden HRI-Beschichtung, d.h. n (B) < 1,6 und insbesondere < 1,5. Diese, hier auch mit „LRI" (low refractive index) gekennzeichnete Schicht (B) wird abwechselnd mit der hochbrechenden Schicht (A) kombiniert, so
dass auf dem Substrat (S) HRI/LRI - Schichtfolgen [(A)-(B)]X entstehen, wobei x eine ganze Zahl zwischen 1 und 100 bedeutet. These novel HRI layers (layer (A)) are well suited for the production of coatings containing an HRI single layer, as well as for the production of coatings containing a multilayer coating of a combination of lower-breaking HRI layers (A). LRI layers (B), characterized in that their refractive index n (real part) is at least 0.3 units lower than in the high refractive index HRI coating, ie n (B) <1.6 and in particular <1.5 This layer (B), also referred to here as "LRI" (low refractive index), is alternately combined with the high-index layer (A) in that on the substrate (S) HRI / LRI layer sequences [(A) - (B)] X are formed, where x is an integer between 1 and 100.
Die Beschichtung eines Substrats (S) mit Einzel- und/oder Multischichten kann ein- oder mehrseitig erfolgen. Bei einer Beschichtung mit Multischichten können erste und letzte Schicht auf dem Substrat unabhängig voneinander HRI - Schicht (A) oder LRI - Schicht (B) sein. The coating of a substrate (S) with single and / or multi-layers can take place on one or more sides. In a multilayer coating, first and last layers on the substrate may independently be HRI layer (A) or LRI layer (B).
Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse und Verfahren werden im Folgenden weiter beschrieben. The products and methods of the invention will be further described below.
Substrat (S): Substrate (S):
Das Material des Substrats (S) ist ausgewählt aus mindestens einem der Gruppe bestehend aus Glas, Quarz (welches vorzugsweise für planare Wellenleiter eingesetzt wird) und organischen Polymeren. Aus dieser Gruppe sind organische Polymere, und hierunter insbesondere Polycarbonat, Poly(methyl)methacrylat, Polyester oder Cycloolefinpolymer, bevorzugt. The material of the substrate (S) is selected from at least one of the group consisting of glass, quartz (which is preferably used for planar waveguides) and organic polymers. From this group, organic polymers, and among them, in particular, polycarbonate, poly (methyl) methacrylate, polyester or cycloolefin polymer, are preferred.
Polycarbonate für die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind Homopolycarbonate, Copolycarbonate und thermoplastische Polyestercarbonate. Polycarbonates for the compositions according to the invention are homopolycarbonates, copolycarbonates and thermoplastic polyestercarbonates.
Die erfindungsgemäßen Polycarbonate und Copolycarbonate haben im Allgemeinen mittlere Molekulargewichte (Gewichtsmittel) von 2.000 bis 200.000, bevorzugt 3.000 bis 150.000, insbesondere 5.000 bis 100.000, ganz besonders bevorzugt 8.000 bis 80.000, insbesondere 12.000 bis 70.000 g/mol (bestimmt nach GPC mit Polycarbonat-Eichung). The polycarbonates and copolycarbonates according to the invention generally have weight average molecular weights of 2,000 to 200,000, preferably 3,000 to 150,000, in particular 5,000 to 100,000, very particularly preferably 8,000 to 80,000, in particular 12,000 to 70,000 g / mol (determined by GPC with polycarbonate calibration ).
Zur Herstellung von Polycarbonaten für die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sei beispielhaft auf„Schnell", Chemistry and Physics of Polycarbonats, Polymer Reviews, Vol. 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964, auf D.C. PREVORSEK, B.T. DEBONA and Y. KESTEN, Corporate Research Center, Allied Chemical Corporation, Moristown, New Jersey 07960, „Synthesis of Poly (ester) carbonate Copolymers" in Journal of Polymer Science, Polymer Chemistry Edition, Vol. 19, 75-90 (1980), auf D. Freitag, U. Grigo, P.R. Müller, N. Nouvertne, BAYER AG, „Polycarbonates" in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 1 1 , Second Edition, 1988, Seiten 648-718 und schließlich auf Dres. U. Grigo, K. Kircher und P.R. Müller„Polycarbonate" in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Band 3 / 1 , P olycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester, Carl Hanser Verlag München, Wien 1992, Seiten 117-299 verwiesen. Die Herstellung erfo lgt vorzugsweis e nach dem Phas engrenzflächenverfahren o der dem S chme lze- Umesterungsverfahren. For the preparation of polycarbonates for the compositions according to the invention, see for example "Schnell", Chemistry and Physics of Polycarbonates, Polymer Reviews, Vol. 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964, DC PREVORSEK, BT DEBONA and Y. KESTEN, Corporate Research Center, Allied Chemical Corporation, Moristown, NJ 07960, "Synthesis of Poly (ester) Carbonate Copolymer" in Journal of Polymer Science, Polymer Chemistry Edition, Vol. 19, 75-90 (1980), on D. Freitag, U. Grigo, PR Müller, N. Nouvertne, BAYER AG, "Polycarbonates" in Encyclopaedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 11, Second Edition, 1988, pages 648-718 and finally to Dres. U. Grigo, K. Kircher and PR Müller " Polycarbonates "in Becker / Braun, Plastics Handbook, Volume 3/1, P olycarbonate, polyacetals, polyesters, cellulose esters, Carl Hanser Verlag Munich, Vienna 1992, pages 117-299 referenced. The production preferably takes place according to the phase boundary process or the chemical interesterification process.
Bevorzugt sind Homopolycarbonate auf Basis Bisphenol-A und Copolycarbonate auf der Basis der Monomere Bisphenol-A und l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan. Diese oder andere geeignete Bisphenolverbindungen werden mit Kohlensäureverbindungen, insbesondere Phosgen oder
beim Schmelzeumesterungsprozess Diphenylcarbonat bzw. Dimethylcarbonat, unter Bildung der jeweiligen Polymere umgesetzt. Preference is given to homopolycarbonates based on bisphenol A and copolycarbonates based on the monomers bisphenol A and 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane. These or other suitable bisphenol compounds are carbonated, in particular phosgene or in the melt transesterification process, diphenyl carbonate or dimethyl carbonate, reacted to form the respective polymers.
Ganz besonders bevorzugt handelt es sich um hochtransparente Substratscheiben, die als compact disc (CD) für optische Datenspeicher großtechnisch hergestellt werden. Zu ihrer Herstellung werden unter anderem Polycarbonate in CD - Qualität eingesetzt, beispielsweise lineares Polycarbonat auf Basis Bisphenol-A, zum Beispiel die Polycarbonat-Typen Makroion® DPI -1265 (lineares Bisphenol-A Polycarbonat mit einer Schmelze- Volumenfließrate von 19,0 cm3/ 10 min bei 250 °C und einer Belastung von 2,16 kg, gemessen nach ISO 1133) oder OD 2015 (lineares Bisphenol-A Polycarbonat mit einer Schmelze- Volumenfließrate von 16,5 cm3/10 min bei 250 °C und einer Belastung von 2,16 kg, gemessen nach ISO 1133 und einer Vicat-Erweichungstemperatur von 145 °C bei einer Belastung von 50 N und einer Aufheizrate von 50°C pro Stunde gemäß ISO 306) der Fa. Bayer MaterialScience AG. Das Substrat (S) kann spiralförmig angeordnete Rillen, Vertiefungen und/oder Erhöhungen aufweisen und an der Oberfläche sogenannte Informations schichten oder Speicherschichten, wie sie bei optischen Datenspeichern üblich sind, tragen. Very particular preference is given to highly transparent substrate wafers, which are produced industrially as compact disc (CD) for optical data storage. For their preparation, inter alia, in CD polycarbonates are - quality used, for example, linear polycarbonate based on bisphenol A, for example, the polycarbonate Makrolon ® types DPI -1265 (linear bisphenol-A polycarbonate having a melt volume flow rate of 19.0 cm 3 / 10 min at 250 ° C and a load of 2.16 kg, measured according to ISO 1133) or OD 2015 (linear bisphenol-a polycarbonate having a melt volume flow rate of 16.5 cm 3/10 min at 250 ° C and a Load of 2.16 kg, measured to ISO 1133 and a Vicat softening temperature of 145 ° C at a load of 50 N and a heating rate of 50 ° C per hour according to ISO 306) from. Bayer MaterialScience AG. The substrate (S) may have spirally arranged grooves, depressions and / or elevations and on the surface so-called information layers or storage layers, as are common in optical data storage wear.
HRI-Schicht (A): HRI layer (A):
Die HRI - Schicht (A) wird aus einer Gießlösung enthaltend die folgenden Komponenten hergestellt: The HRI layer (A) is prepared from a casting solution containing the following components:
Nanopartikel-Suspension: Es werden wasserfreie T1O2 - Nanopartikel - Suspensionen in einem organischen Lösemittel, beispielsweise Isopropanol, eingesetzt. Eine wichtige Randbedingung im Hinblick auf optische Anforderungen spielt dabei die Partikelgröße der T1O2 -Nanopartikel. Es wurde gefunden, dass deren Teilchengrößen Werte von ca. 100 nm (dioo-Wert, maximaler Durchmesser von 100% der Teilchen, gemessen mittels analytischer Ultrazentrifugation,„AUZ") nicht überschreiten sollten. Vorteilhafterweise liegen die dioo Werte unter 70 nm und die d50 Werte (max. Durchmesser von 50% der Teilchen) unterhalb 25 nm. Die Methode der analytischen Ultrazentrifugation zur Bestimmung der Partikelgröße ist beispielsweise in„Particle Characterization", Part. Part. Syst. Charact, 1995, 12, 148-157 beschrieben und dem Fachmann somit bekannt. Die HRI-Schicht enthält keine Z VPartikel. Nanoparticle suspension: Anhydrous T1O 2 nanoparticle suspensions in an organic solvent, for example isopropanol, are used. An important boundary condition with regard to optical requirements is the particle size of the T1O 2 nanoparticles. It has been found that their particle sizes should not exceed values of about 100 nm (dioo value, maximum diameter of 100% of the particles, measured by analytical ultracentrifugation, "AUZ") Advantageously, the dioo values are below 70 nm and the d 50 values (maximum diameter of 50% of the particles) below 25 nm. The method of analytical ultracentrifugation for determining the particle size is described, for example, in "Particle Characterization", Part. Part. Syst. Charact, 1995, 12, 148-157 and thus known to the skilled person. The HRI layer does not contain any Z VP articles.
Derartige Produkte werden beispielsweise von der japanischen Fa. Tayca, Tokio unter dem Markennamen„Micro Titanium" vertrieben. Such products are marketed, for example, by the Japanese company Tayca, Tokyo under the brand name "Micro Titanium".
Sind die T1O2 - Nanopartikel in einem niedrig siedenden organischen Lösemittel, bspw. Isopropanol (Siedepunkt (Kp.) 82°C), suspendiert, sollte das Lösemittel vorteilhafterweise durch ein höher siedendes Lösemittel ausgetauscht wird, wobei der Lösemittelaustausch vorteilhafterweise destillativ erfolgt. Das höher siedende Lösungsmittel sollte dabei einen Siedepunkt größer oder gleich 100 °C aufweisen. Ganz besonders bevorzugt sind höher siedende Alkohole wie beispielsweise
Diacetoalkohol (DAA, Kp. 166°C), l-Methoxy-2-propanol (MOP, Kp. 120°C) oder Propylglykol (Kp. 150-152 °C) oder Gemische dieser Lösemittel. If the T1O 2 nanoparticles are suspended in a low-boiling organic solvent, for example isopropanol (boiling point (bp.) 82 ° C.), the solvent should advantageously be exchanged for a higher-boiling solvent, the solvent exchange advantageously taking place by distillation. The higher-boiling solvent should have a boiling point greater than or equal to 100 ° C. Very particularly preferred are higher-boiling alcohols such as Diacetoalcohol (DAA, bp 166 ° C), l-methoxy-2-propanol (MOP, bp 120 ° C) or propyl glycol (bp 150-152 ° C) or mixtures of these solvents.
Bindemittel: Bevorzugt eingesetzt werden UV reaktive Monomerkomponenten, die nach der Beschichtung mittels einer photochemischen Reaktion zu hochvernetzten Polymermatrizen umgesetzt werden können. Beispielsweise erfolgt die Vernetzung mit Hilfe von UV Bestrahlung. Eine Vernetzung mit Hilfe von UV-Bestrahlung ist im Hinblick auf eine erhöhte Kratzfestigkeit besonders bevorzugt. Bei den reaktiven Komponenten handelt es sich bevorzugt um UV vernetzbare Acrylatsysteme, wie sie beispielsweise in P.G. Garratt in„Strahlenhärtung" 1996, C. Vincentz Vlg., Hannover oder BASF Handbuch, Lackiertechnik, A. Goldschmidt, H. Streitberger, Vincentz Verlag, 2002, Kapitel Acrylatharze Seite 119 ff. beschrieben werden. Besonders bevorzugte Bindemittel sind mehrfunktionelle Acrylate, bspw Diacrylate, wie Hexandio ldiacrylat (HDDA) o der Tripropylenglykoldiacrylat (TPGDA), Triacrylate, wie Pentaerithrittriacrylat, Tetraacrylate, wie Ditrimethylolpropantetraacrylat (DTMPTTA), Pentaacrylate, wie Dipentaerytritpentaacrylat, oder Hexaacrylate, wie Dipentaerytrithexaacrylat (DPHA). Insbesondere wird DPHA eingesetzt. Neben diesen niedermolekularen mehriunktionellen Acrylaten können auch oligomere oder polymere (Meth)acrylate, bspw. Urethanacrylate eingesetzt werden. Urethanacrylate werden hergestellt aus (Meth)Acrylolylgruppen aufweisenden Alkoholen und Di- oder Polyisocyanaten. Herstellverfahren für Urethanacrylate sind grundsätzlich bekannt und beschrieben z. B. in der DE-A-1 644 798, DE-A 2 115 373 oder DE-A-2 737 406. Derartige Produkte werden bspw. von Bayer MaterialScience unter dem Namen Desmolux® vertrieben. Es können natürlich auch Gemische der erwähnten mehrfunktionellen Acrylate eingesetzt werden. Binders: Preference is given to using UV-reactive monomer components which, after coating, can be converted by means of a photochemical reaction into highly crosslinked polymer matrices. For example, the crosslinking takes place with the aid of UV irradiation. Crosslinking by means of UV irradiation is particularly preferred in view of increased scratch resistance. The reactive components are preferably UV-crosslinkable acrylate systems, as described, for example, in PG Garratt in "Strahlenhärtung" 1996, C. Vincentz Vlg., Hannover or BASF Handbuch, Lackiertechnik, A. Goldschmidt, H. Streitberger, Vincentz Verlag, 2002 , Acrylate Resins, page 119 et seq .. Particularly preferred binders are polyfunctional acrylates, for example diacrylates, such as hexanediol diacrylate (HDDA) or the tripropylene glycol diacrylate (TPGDA), triacrylates, such as pentaerythritol triacrylate, tetraacrylates, such as ditrimethylolpropane tetraacrylate (DTMPTTA), pentaacrylates, such as dipentaerythritol pentaacrylate or hexaacrylates, such as dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA), in particular DPHA is used In addition to these low molecular weight polyfunctional acrylates, oligomeric or polymeric (meth) acrylates, for example urethane acrylates, can also be used Polyisocyanates, Hers tell methods for urethane acrylates are basically known and described, for. Example, in DE-A-1644798, DE-A 2,115,373 or DE-A-2 737 406. Such products are for example. Bayer MaterialScience sold under the name Desmolux® ®. It is of course also possible to use mixtures of the polyfunctional acrylates mentioned.
Lösemittel: Die Lösemittel können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Alkohole, Ketone, D iketone , cyc lis che Ether, Glyko le , Glyko lether, Glyko l e ster, N-Methylpyrrolidon, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Dimethylacetamid und Propylencarbonat eingesetzt. Bevorzugt eingesetzt werden l-Methoxy-2-propanol (Methoxyalkohol, MOP) und 4-Hydroxy-4-methyl-2- pentanon (Diacetonalkohol, DAA), wobei auch Gemische dieser beiden Lösemittel bevorzugt eingesetzt werden. Solvents: The solvents may be selected from the group consisting of alcohols, ketones, diketones, cyc lis ethers, Glyko le, glyco lether, Gly kel ester, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide and propylene carbonate used. Preference is given to using 1-methoxy-2-propanol (methoxy alcohol, MOP) and 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone (diacetone alcohol, DAA), whereby mixtures of these two solvents are preferably used.
Additive: Bei den eingesetzten Komponenten handelt es sich vorzugsweise um mindestens ein Additiv ausgewählt aus der Gruppe der Photoinitiatoren und Thermoinitiatoren. Bezogen auf die Summe der Gewichtsteile der Komponenten der Gießlösung werden bis zu 3 Gewichtsteile an Additiven (A3) eingesetzt, bevorzugt 0,05 bis 1 Gewichtsteile, besonders bevorzugt 0,1 bis 0,5 Gewichtsteile. Typische Photoinitiatoren (UV-Initiatoren) sind α-Hydroxyketone (Irgacure® 184, Fa. Ciba) oder Monoacylphosphine (Darocure® TPO, Fa. Ciba). Die zur Initiierung der UV Polymerisation benötigte Energiemenge (Energie der UV Strahlung) liegt im Bereich von ca. 0,5 bis 4 J/cm2, besonders bevorzugt im Bereich von 2,0 bis 3,0 J/cm2 beschichtete Fläche. Als weitere Additive
kommen noch sog. Beschichtungsadditive, wie sie bspw. von der Fa. Byk/Altana (46483 Wesel, Deutschland) unter dem Namen BYK, bspw. BYK 344®, angeboten werden, in Frage. Additives: The components used are preferably at least one additive selected from the group of photoinitiators and thermal initiators. Based on the sum of the parts by weight of the components of the casting solution, up to 3 parts by weight of additives (A3) are used, preferably 0.05 to 1 part by weight, more preferably 0.1 to 0.5 part by weight. Typical photoinitiators (UV initiators) are α-hydroxy ketones (Irgacure ® 184, Fa. Ciba) or Monoacylphosphine (Darocure ® TPO, Fa. Ciba). The amount of energy required to initiate the UV polymerization (energy of UV radiation) is in the range of about 0.5 to 4 J / cm 2 , more preferably in the range of 2.0 to 3.0 J / cm 2 coated area. As further additives are still so-called. Coating additives, as they are, for example, by the company. Byk / Altana (46483 Wesel, Germany) under the name BYK, for example. BYK 344®, available in question.
Die Gießlösung für die erfindungsgemäßen hochbrechenden Beschichtungen wird hergestellt, indem mindestens ein Bindemittel und gegebenenfalls weitere Additive in einem organischen Lösemittel bzw. Lösemittelgemisch gelöst werden. Die resultierende Lösung (im Folgenden als Bindemittellösung bezeichnet) wird mit der oben beschriebenen Nanopartikel-Suspension beispielsweise unter Rühren vermischt und gegebenenfalls filtriert und entgast. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Suspension dasselbe organische Lösemittel bzw. Lösemittelgemisch wie die Bindemittellösung. The casting solution for the high-index coatings according to the invention is prepared by dissolving at least one binder and optionally further additives in an organic solvent or solvent mixture. The resulting solution (hereinafter referred to as binder solution) is mixed with the above-described nanoparticle suspension, for example with stirring, and optionally filtered and degassed. In a preferred embodiment, the suspension contains the same organic solvent or solvent mixture as the binder solution.
Zur Homogenisierung wird die Gießlösung gegebenenfalls mit Ultraschall behandelt, beispielsweise bis zu 5 min, bevorzugt 10 - 60 Sekunden, und/oder über einen Filter, vorzugsweise mit einer 0,2 μιη Membran (beispielsweise einer RC-Membran der Fa. Sartorius) filtriert. For homogenization, the casting solution is optionally treated with ultrasound, for example up to 5 minutes, preferably 10 to 60 seconds, and / or filtered through a filter, preferably with a 0.2 μm membrane (for example an RC membrane from Sartorius).
Durch den Einsatz der genannten T1O2 - Nanopartikel und das hier beschriebene Vorgehen gelingt es, eine Agglomeration der Nanopartikel zu verhindern. The use of the mentioned T1O 2 nanoparticles and the procedure described here make it possible to prevent agglomeration of the nanoparticles.
Eine bevorzugte Beschichtungszusammensetzung enthält 15 bis 30 Gewichtsteile, bevorzugt 17 bis 28 Gewichtsteile, besonders bevorzugt 22 bis 27 Gewichtsteile der erfindungsgemäßen Nanopartikel, 2 bis 8 Gewichtsteile, bevorzugt 2,5 bis 5 Gew. -Teile Acrylat-haltiges Bindemittel, 0 bis 3 Gewichtsteile, bevorzugt 0,05 bis 1 Gewichtsteile, besonders bevorzugt 0,1 bis 0,5 Gewichtsteile weitere Additive, 40 bis 80 Gewichtsteile, bevorzugt 45 bis 75 Gewichtsteile, besonders bevorzugt 55 bis 73 Gewichtsteile organisches Lösemittel, wobei die Summe der Gewichtsteile der Komponenten auf 100 normiert ist. A preferred coating composition comprises 15 to 30 parts by weight, preferably 17 to 28 parts by weight, more preferably 22 to 27 parts by weight of the nanoparticles of the invention, 2 to 8 parts by weight, preferably 2.5 to 5 parts by weight of acrylate-containing binder, 0 to 3 parts by weight, preferably 0.05 to 1 parts by weight, more preferably 0.1 to 0.5 parts by weight of further additives, 40 to 80 parts by weight, preferably 45 to 75 parts by weight, particularly preferably 55 to 73 parts by weight of organic solvent, the sum of the parts by weight of the components being 100 normalized.
Bezogen auf die gehärtete Schicht, d.h. nach Abdampfen des Lösungsmittels und UV- Vernetzung, beträgt der Feststoffanteil der T1O2 - Nanopartikel in der gehärteten Schicht 58 bis 95 Gew.% bevorzugt 70 bis 90 Gew.%, insbesondere 80 bis 90 Gew.%. Based on the cured layer, ie, after evaporation of the solvent and UV crosslinking, the solids content of the T1O 2 - nanoparticles in the cured layer is 58 to 95 wt.% Preferably 70 to 90 wt.%, In particular 80 to 90 wt.%.
Verfahren zur Herstellung der beschichteten Erzeugnisse: Process for the preparation of the coated products:
Die Gießlösung wird auf die Oberfläche des Substrats bzw. der Oberfläche der Informations- und Speicherschicht aufgetragen. Als Beschichtungstechnologie kommen hierbei die an sich bekannten Methoden, wie Fluten, Tauchen, Rakeln, Sprühen, Spin-coating sowie Begießen über Schlitz- oder Kaskadengießer sowie Vorhanggießer in Frage. Diese Verfahren werden beispielsweise in BASF Handbuch, Lackiertechnik A., Goldschmidt, H. Streitberger, Vincenz-Verlag, 2002 Kapitel Lackverarbeitung S. 494 ff. beschrieben. The casting solution is applied to the surface of the substrate or the surface of the information and storage layer. Suitable coating technology are the methods known per se, such as flooding, dipping, knife coating, spraying, spin coating and pouring via slot or cascade casters and curtain casters. These processes are described, for example, in BASF Handbuch, Lackiertechnik A., Goldschmidt, H. Streitberger, Vincenz-Verlag, 2002, Chapter Lackverarbeitung p. 494 ff.
Nach dem Entfernen, vorzugsweise durch Abschleudern („Spin-coating"), der überschüssigen Gießlösung verbleibt auf dem Substrat ein Rückstand der Gießlösung, dessen Dicke vom
Feststoffgehalt der Gießlösung und im Falle des Spin-coatings von den Schleuderbedingungen abhängt. Gegebenenfalls kann durch thermische Behandlung das in der Gießlösung enthaltene Lösemittel anteilig oder gänzlich entfernt werden. Die anschließende Vernetzung der Polymerkomponenten der Gießlösung erfolgt vorzugsweise durch photochemische (beispielsweise UV-Licht) Methoden. Die photochemische Vernetzung kann beispielsweise auf einer UV Belichtungsanlage durchgeführt werden: Dazu wird das beschichtete Substrat auf ein Förderband gelegt, welches mit einer Geschwindigkeit von ca. 1 m/min an der UV Belichtungsquelle, (Hg-Lampe, 80W) vorbeigeführt wird. Dieser Prozess kann auch wiederholt werden, um die Strahlungsenergie pro cm2 zu erhöhen. Bevorzugt ist eine Strahlungsenergie von mindestens 1 J/cm2, bevorzugt 2 bis 10 J/cm2. Anschließend kann das beschichtete Substrat noch thermisch, vorzugsweise mit Warmluft nachbehandelt werden, beispielsweise 5 bis 30 min bei 60 °C - 120 °C. After removal, preferably by spin-coating, of the excess casting solution remains on the substrate, a residue of the casting solution, the thickness of the Solids content of the casting solution and in the case of spin coatings depends on the spinning conditions. Optionally, by thermal treatment, the solvent contained in the casting solution may be partially or wholly removed. The subsequent crosslinking of the polymer components of the casting solution is preferably carried out by photochemical (for example UV light) methods. The photochemical crosslinking can be carried out, for example, on a UV exposure system: For this purpose, the coated substrate is placed on a conveyor belt, which at a speed of about 1 m / min at the UV exposure source, (Hg lamp, 80W) is passed. This process can also be repeated to increase the radiant energy per cm 2 . A radiation energy of at least 1 J / cm 2 , preferably 2 to 10 J / cm 2 , is preferred. Subsequently, the coated substrate can still be thermally treated, preferably with hot air, for example, 5 to 30 minutes at 60 ° C - 120 ° C.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Herstellung eines mit Schicht (A) beschichteten Erzeugnisses enthaltend die Schritte The present invention thus also provides a process for producing a product coated with layer (A) comprising the steps
i. Beschichten des Erzeugnisses mit einer Gießlösung enthaltend die Komponenten i. Coating the product with a casting solution containing the components
a. eine wasserfreie Suspension aus TiCVNanopartikeln mit einem dioo-Wert von ca. a. an anhydrous suspension of TiCV nanoparticles with a dioo value of approx.
100 nm in einem organischem Lösungsmittel mit einem Siedepunkt > 100 °C, b. Bindemittel, 100 nm in an organic solvent with a boiling point> 100 ° C, b. Binder,
c. Foto- oder Thermoinitiatoren, c. Photo or thermal initiators,
d. optional Additive und d. optional additives and
e. organisches Lösungsmittel; e. organic solvent;
ii. Entfernen der überschüssigen Gießlösung, ii. Removing the excess casting solution,
iii. Entfernen des Lösungsmittels, iii. Removing the solvent,
iv. Vernetzen der Beschichtung. iv. Crosslinking of the coating.
Durch die oben beschriebene Beschichtung mit einer Einzelschicht (A) erhält man bei einseitiger Beschichtung des Substrats (S) ein Erzeugnis mit der Schichtabfolge (S) - (A) oder, bei zweiseitiger Beschichtung, ein Erzeugnis mit der Schichtabfolge (A) - (S) - (A). Diese Erzeugnisse sind ebenfalls Gegenstand dieser Erfindung. The coating with a single layer (A) described above gives a product with the layer sequence (S) - (A) or, in the case of two-sided coating, a product with the layer sequence (A) - (S ) - (A). These products are also the subject of this invention.
Es wurde gefunden, dass diese Schichten einen Brechungsindex > 1,85, insbesondere > 1,90, gemessen in einem Wellenlängenbereich von 380 bis 420 nm, aufweisen. Es handelt sich somit um hochbrechende (HRI) -Schichten. Durch den Einsatz der genannten T1O2 - Nanopartikel und das hier beschriebene Vorgehen gelingt es, eine Agglomeration der Nanopartikel zu verhindern. Dadurch erreicht man, dass die Schichten über einen niedrigen k-Wert verfügen. Bei einer Wellenlänge von ca. 405 nm und einer Schichtdicke von 1 μιη liegt die Summe der gemessenen Lichtstreuung und Absorption, die die Höhe des ^-Wertes bestimmt, der erfindungsgemäßen HRI-Schichten bei einem Wert von unter 10 %. Hierbei gilt, dass insbesondere in den hier vorliegenden Nanopartikel-haltigen
Systemen k bzw. α im sichtbaren Spektralbereich (400 - 800 nm) durch die Streuung (Scatter) dominiert werden, wenn die primären Nanopartikel zu groß sind oder Nanopartikel zu größeren Teilchen agglomerieren, selbst wenn in diesem Spektralbereich noch keine molekulare Absorption vorliegt. Dieser geringe Wert für die Summe aus Lichtabsorption und -Streuung in der Schicht zeigt, dass die T1O2 - Nanopartikel in der erfindungsgemäßen HRI-Schicht (A) besonders fein verteilt vorliegen und keine Agglomeration zu größeren Nanopartikeln stattfindet. Die Schichten verfügen über hohe Transparenz mit Transmissionswerten von > 70%, insbesondere > 75 % und ganz besonders bevorzugt > 80 % im sichtbaren Spektralbereich. It has been found that these layers have a refractive index> 1.85, in particular> 1.90, measured in a wavelength range from 380 to 420 nm. These are therefore high-index (HRI) layers. The use of the mentioned T1O 2 nanoparticles and the procedure described here make it possible to prevent agglomeration of the nanoparticles. This ensures that the layers have a low k value. At a wavelength of about 405 nm and a layer thickness of 1 μιη the sum of the measured light scattering and absorption, which determines the height of the ^ value, the HRI layers according to the invention at a value of less than 10%. In this case, it applies that in particular in the nanoparticle-containing Systems k and α in the visible spectral range (400 - 800 nm) are dominated by the scattering (scatter), if the primary nanoparticles are too large or agglomerate nanoparticles into larger particles, even if there is no molecular absorption in this spectral range. This low value for the sum of light absorption and scattering in the layer shows that the T1O 2 nanoparticles are particularly finely distributed in the HRI layer (A) according to the invention and no agglomeration to larger nanoparticles occurs. The layers have high transparency with transmission values of> 70%, in particular> 75% and very particularly preferably> 80% in the visible spectral range.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass sich die oben beschriebenen, erfindungsgemäßen hochbrechenden TiC Schichten (A), im Folgenden auch als„TiC HRI" bezeichnet, problemlos mit Schichten (B), bestehend aus Beschichtungen hergestellt aus konventionellen, thermisch oder photochemisch vernetzbaren Gießrezepturen, deren Brechungsindex üblicherweise im Bereich von ca. 1 ,5 liegen, kombinieren lassen. Daher sind neben den Erzeugnissen mit den beschriebenen einschichtigen, hochbrechenden Schichten (A) auch Substrate mit Multischichten, die abwechselnd Schichten mit einem hohen (HRI) und einem niedrigen (LRI) Brechungsindex aufweisen, Inhalt der vorliegenden Anmeldung, wobei als HRI - Schicht die zuvor beschriebenen TiC haltigen Rezepturen für die Schichten (A) eingesetzt werden. Surprisingly, it has been found that the above-described high-index TiC layers (A) according to the invention, hereinafter also referred to as "TiC HRI", readily with layers (B) consisting of coatings prepared from conventional, thermally or photochemically crosslinkable casting formulations whose refractive index Therefore, in addition to the products with the described single-layer, high-index layers (A), there are also substrates with multilayers, which alternately have layers with a high (HRI) and a low (LRI) refractive index content of the present application, wherein the previously described TiC-containing formulations for the layers (A) are used as the HRI layer.
Schicht (B): Für die sogenannten LRI-Schichten (B) sind naturgemäß solche Formulierungen zu bevorzugen, deren Brechungsindex möglichst niedrig ist und die sich möglichst analog zur TiCVHRI Formulierung beschichten und vernetzen lassen. Als niedrigbrechende Schicht (LRI) kommen im Prinzip alle Beschichtungsrezepturen in Frage, die einen erheblich niedrigeren Brechungsindex n als die T1O2-HRI Beschichtung (n ca. 1,90 bei 405 nm) aufweisen. Dabei soll der Unterschied An größer 0,2, bevorzugt größer 0,25 und besonders bevorzugt größer 0,3 betragen. Schicht (B) weist einen Brechungsindex < 1,70, bevorzugt < 1,65, insbesondere bevorzugt < 1,60, gemessen in einem Wellenlängenbereich von 380 bis 420 nm, auf. Layer (B): For the so-called LRI layers (B), naturally those formulations are to be preferred whose refractive index is as low as possible and which can be coated and crosslinked as analogously as possible to the TiCVHRI formulation. In principle, all coating formulations which have a significantly lower refractive index n than the T1O 2 -HRI coating (about 1.90 at 405 nm) are suitable as the low-refractive index layer (LRI). The difference An should be greater than 0.2, preferably greater than 0.25 and particularly preferably greater than 0.3. Layer (B) has a refractive index <1.70, preferably <1.65, particularly preferably <1.60, measured in a wavelength range from 380 to 420 nm.
Als LRI-Schichten kommen dementsprechend alle konventionellen Rezepturen (Lösungen von Bindemitteln) in Frage, d.h. Rezepturen, die keine Brechungsindex erhöhenden Komponenten, wie hochbrechende Nanopartikel enthalten. Solche Rezepturen sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise aus„Coatings Compendium, Lackrohstoffkunde von P. Nanetti, Vincentz Verlag, Hannover, 2000". Wie dort beschrieben, kann es sich bei den Bindemitteln beispielsweise um Polykondensationsharze, z.B. Polyester oder Polyadditionsharze, wie Polyurethane, oder um Polymerisationsharze, wie Poly(meth)acrylate, handeln. Die Systeme können sowohl thermisch als auch durch Einwirkung von Strahlen zu venetzen sein. Neben Bindemitteln und Lösemitteln können di e LRI-Schicht-Rezepturen weitere Bestandteile, wie Initiatoren, rheologische Additive, Verlaufsmittel oder Füllstoffe enthalten, wobei letztere so beschaffen sein müssen, dass
hochtransparente Schichten entstehen. Dementsprechend kommen als Füllstoffe nur solche Nanopartikel in Frage, die neben mechanischen und Theologischen Effekten auch noch Brechungsindex-erniedrigende Eigenschaften aufweisen, beispielsweise Silica-Nanopartikel mit Teilchengrößen kleiner (d2s) < 25 nm. Accordingly, all conventional formulations (solutions of binders) are suitable as LRI layers, ie formulations which do not contain any refractive index-increasing components, such as high-index nanoparticles. Such formulations are known to the person skilled in the art, for example from "Coatings Compendium, Lackrohstoffkunde" by P. Nanetti, Vincentz Verlag, Hannover, 2000. As described there, the binders may be, for example, polycondensation resins, for example polyesters or polyaddition resins, such as polyurethanes, or In addition to binders and solvents, the LRI-layer formulations may contain further constituents, such as initiators, rheological additives, leveling agents, or flow control agents, such as poly (meth) acrylates Fillers, the latter must be such that highly transparent layers are created. Accordingly, suitable fillers are only those nanoparticles which, in addition to mechanical and rheological effects, also have refractive index-lowering properties, for example silica nanoparticles with particle sizes smaller than (d 2 s) <25 nm.
Besonders bevorzugte Rezepturen für die LRI-Schicht (B) umfassen UV-vernetzbare Acrylat- oder Polyurethanacrylat Bindemittel, die in alkoholischen Lösemitteln gelöst werden, und als weitere Komponenten unter anderem UV Initiatoren und niedrigbrechende Silica-Nanopartikel enthalten. Particularly preferred formulations for the LRI layer (B) comprise UV-crosslinkable acrylate or polyurethane acrylate binders which are dissolved in alcoholic solvents and contain, as further components, inter alia UV initiators and low-refractive silica nanoparticles.
Die Herstellung von Silica haltigen, UV vernetzbaren Rezepturen und Beschichtungen daraus wird beispielsweise in WO-A 2009/010193 beschrieben. The preparation of silica-containing, UV-crosslinkable formulations and coatings thereof is described, for example, in WO-A 2009/010193.
Die Herstellung der Beschichtungen aus den genannten Rezepturen für Schicht (A) und (B) kann des Weiteren nach den dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Eine Übersicht über gängige Herstellverfahren findet sich zum Beispiel im BASF-Handbuch, Lackiertechnik, Vincentz- Verlag, 2002, Kapitel„Die Beschichtung", S.333 ff," im Lehrbuch der Lacktechnologie (Brock, Groteklaes, Mischke - Vincentz Verlag, 2. Auflage 2000, Seite 229ff.) oder im Lehrbuch der Lacke und Beschichtungsstoffe, Band 8 - Herstellung von Lacken und Beschichtungsstoffen (Kittel, Hirzel Verlag, 2. Auflage 2005). The production of the coatings from the formulations mentioned for layer (A) and (B) can furthermore be carried out by the methods known to the person skilled in the art. An overview of common manufacturing processes can be found, for example, in the BASF Handbook, Lackiertechnik, Vincentz-Verlag, 2002, chapter "The coating", p.333 ff, "in the textbook of coating technology (Brock, Groteklaes, Mischke - Vincentz Verlag, 2. Edition 2000, page 229ff.) Or in the textbook of paints and coating materials, Volume 8 - Production of paints and coating materials (Kittel, Hirzel Verlag, 2nd edition 2005).
Am gängigsten findet die Herstellung unter Rühren statt. Hierbei werden alle Komponenten nacheinander in eine Vorlage gegeben und unter stetigem Rühren homogenisiert. Um den Homogenisierungsprozess zu beschleunigen, können die Mischungen erwärmt werden. Most commonly, the production takes place with stirring. In this case, all components are added in succession to a template and homogenized with constant stirring. To speed up the homogenization process, the mixtures can be heated.
Herstellung der Multischicht-Beschichtung: Production of the multilayer coating:
Die Substrate werden abwechselnd, beispielsweise mittels Spin-coating, mit der Beschichtungszusammensetzung für eine HRI-Schicht (A) und Beschichtungszusammensetzung für eine LRI-Schicht (B), beispielsweise einer Silica - LRI- Rezeptur, beschichtet. The substrates are coated alternately, for example by spin-coating, with the coating composition for an HRI layer (A) and coating composition for an LRI layer (B), for example a silica-LRI formulation.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Erzeugnisses, wobei das Substrat (S) auf einer oder mehreren Seiten einfach oder mehrfach abwechselnd mit Schichten (A) und (B) beschichtet wird, wobei die Schicht (A) nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wird. The present invention thus also provides a process for producing a coated product, wherein the substrate (S) is coated on one or more sides alternately or several times alternately with layers (A) and (B), wherein the layer (A) after the method described above.
Derartige Multischichten können, wie bspw. in„Vakuum-Beschichtung 4", Gerhard Kienel, VDI Verlag, 1993 beschrieben, als reflektionsmindernde Beschichtungen eingesetzt werden. Dabei kann die Anzahl der erforderlichen Multischichten umso niedriger gehalten werden, je größer der Brechungsindexunterschied zwischen den HRI/LRI Schichten ist. Bezüglich der Ziel-Schichtdicke d gilt die Faustformel d = 7 4 geteilt durch n. Will man also IR- Wärmestrahlen der Wellenlänge
1000 nm reflektieren, so ergibt sich für die HRI Schicht mit n: 1,90 eine Soll- Schichtdicke von ca. 131 nm und für die HRI Schicht mit n:l,5 eine Soll-Schichtdicke von ca. 167 nm. Such multilayers can be used as reflection-reducing coatings, as described, for example, in "Vacuum Coating 4", Gerhard Kienel, VDI Verlag, 1993. The greater the difference in refractive index between the HRI, the lower the number of required multilayers can be. With respect to the target layer thickness d, the rule of thumb d = 7 4 is divided by n. So if one wants IR heat rays of the wavelength 1000 nm, a target layer thickness of about 131 nm results for the HRI layer with n: 1.90 and a target layer thickness of about 167 nm for the HRI layer with n: 1.5.
Dabei ist es unerheblich, ob bei der Applikation der Multischichtenserie mit der HRI oder mit der LRI Rezeptur begonnen wird und ob die Gesamtzahl der Multischichten gerade oder ungerade ist. It is irrelevant whether the application of the multilayer series starts with the HRI or the LRI recipe and whether the total number of multilayers is even or odd.
Hinsichtlich der Substrate für die Multischichten kommen prinzipiell die bei den HRI-Monoschichten erwähnten Auswahlkriterien in Frage, wobei Platten und Folien aus Polycarbonat besonders bevorzugt sind. With regard to the substrates for the multilayers, in principle the selection criteria mentioned in the case of the HRI monolayers come into question, with polycarbonate plates and films being particularly preferred.
Hinsichtlich der Beschichtungstechnologie für HRI Monoschichten bzw. Multischichten kommen die an sich bekannten Methoden wie Fluten, Tauchen, Rakeln, Sprühen sowie Begießen über Schlitz- oder Kaskadengießer sowie Vorhanggießer in Frage. Diese Verfahren werden beispielsweise in BASF Handbuch, Goldschmidt, Streitberger "Lackiertechnik", Vincentz, 2002 Kapitel Lackverarbeitung, S. 494 ff." beschrieben. With regard to the coating technology for HRI monolayers or multilayers, the methods known per se, such as flooding, dipping, knife coating, spraying and pouring via slot or cascade casters and curtain casters are suitable. These processes are described, for example, in BASF Handbook, Goldschmidt, Streitberger "Lackiertechnik", Vincentz, 2002 Chapter Lackverarbeitung, p. 494 ff. ".
Durch die oben beschriebene Beschichtungen enthaltend Multischichten aus Schichten (A) und (B) erhält man durch wechselseitige, einseitige oder mehrseitige Beschichtung des Substrats (S) ein Erzeugnis mit der Schichtabfolge (S) - (B)y - [(A) - (B)]x - (A)z oder, bei zweiseitiger Beschichtung, ein Erzeugnis mit der Schichtabfolge (A)z - [(B) - (A)]x - (B)y - (S) - (B)y - [(A) - (B)]x - Az, wobei y, z unabhängig jeweils 0 oder 1 sein können und x eine ganze Zahl zwischen 1 und 100 ist. Diese Erzeugnisse sind ebenfalls Gegenstand dieser Erfindung. An diesen erfindungsgemäßen Erzeugnissen werden sehr effektive IR-Reflektionseigenschaften festgestellt werden. By means of the above-described coatings comprising multilayers of layers (A) and (B), a product with the layer sequence (S) - (B) y - [(A) - (2) is obtained by mutual, single-sided or multilateral coating of the substrate (S). B)] x - (A) z or, in the case of two-sided coating, a product with the layer sequence (A) z - [(B) - (A)] x - (B) y - (S) - (B) y - [(A) - (B)] x - A z , where y, z can each independently be 0 or 1 and x is an integer between 1 and 100. These products are also the subject of this invention. Very effective IR reflection properties will be found on these products according to the invention.
Gegenstand der vorliegenden Anwendung ist daher auch ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Erzeugnisses enthaltend mindestens einmal die oben beschriebenen Schritte i. - iv. zum Aufbringen einer Schicht (A) und zusätzlich enthaltend mindestens einmal den Schritt The subject matter of the present application is therefore also a process for producing a coated product containing at least once the above-described steps i. - iv. for applying a layer (A) and additionally containing the step at least once
v. Aufbringen einer Schicht (B) mit einem Brechungsindex n < 1,65, v. Applying a layer (B) with a refractive index n <1.65,
wobei bei mehrfachem Durchführen der Schritte i. - v. die Schichten (A) und (B) im Wechsel aufgebracht werden. wherein when performing steps i. - v. the layers (A) and (B) are applied alternately.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden Substrate aus Polcarbonat mit einer abwechselnden Folge an T1O2-HRI / Silica-LRI Multischichten beschichtet. In a preferred embodiment, polycarbonate substrates are coated with an alternating sequence of T1O 2 -HRI / silica LRI multilayers.
Als weiteres Anwendungsgebiet für die erfindungsgemäßen, hochbrechenden Beschichtungen kommen neben optischen Datenspeichern planare Wellenleiter (PWG) in Frage. Ein Wellenleiter (wave guide) ist definitionsgemäß ein inhomogenes Medium, das durch seine physikalische Beschaffenheit eine Welle so bündelt, dass sie darin geführt wird. Das Funktionsprinzip ist bspw. in A.W. Snyder and J. D. Love, Optical Waveguide Theorie, Chapman and Hall, London (1983) näher erläutert.
Beispiele As a further field of application for the high-index coatings according to the invention, planar waveguides (PWG) can be used in addition to optical data memories. By definition, a waveguide is an inhomogeneous medium that, by virtue of its physical nature, bundles a wave in such a way that it is guided therein. The functional principle is explained in more detail, for example, in AW Snyder and JD Love, Optical Waveguide Theory, Chapman and Hall, London (1983). Examples
A) Messmethoden zur Ausprüfung A) Measuring methods for testing
- Die Schichtdickenbestimmung erfolgt mittels eines Weisslichtmterferometers (ETA SPB-T, ETA Optik GmbH). - The coating thickness determination is carried out by means of a white light interferometer (ETA SPB-T, ETA Optics GmbH).
- Ermittlung des Brechungsindex: - Determination of the refractive index:
Der Brechungsindex n und der Imaginäranteil k des komplexen Brechungsindexes (k-Wert der Beschichtung) wurden aus den Transmissions- und Reflexionsspektren erhalten. Dazu wurden ca. 100 - 300 nm dicke Filme der Beschichtung auf Quarzglasträger aus verdünnter Lösung aufgeschleudert. Die direkte Transmission und Reflexion dieses Schichtpaketes wurden unter Ausschluss des transmittierten und reflektierten Streulichts mit einem Spektrometer der Firma STEAG ETA-Optik, CD-Measurment System ETA-RT gemessen und danach die Schichtdicke und der spektrale Verlauf von n und k an die gemessenen Transmissions- und Reflexionsspektren angepasst. Dies geschieht mit der internen Software des Spektrometers und erfordert zusätzlich die n und k - Daten des Quarzglassubstrates, die in einer Blindmessung vorab bestimmt wurden, k hängt mit der Abklingkonstante der Lichtintensität α wie folgt zusammen: λ - a λ ist die Wellenlänge des Lichtes. The refractive index n and the imaginary part k of the complex refractive index (k value of the coating) were obtained from the transmission and reflection spectra. For this purpose, approximately 100-300 nm thick films of the coating were spun onto quartz glass substrate from dilute solution. The direct transmission and reflection of this layer package were measured excluding the transmitted and reflected scattered light with a spectrometer from STEAG ETA Optics, CD-Measurement System ETA-RT and then the layer thickness and the spectral course of n and k to the measured transmission and reflection spectra adjusted. This is done with the internal software of the spectrometer and additionally requires the n and k data of the quartz glass substrate, which were determined beforehand in a blind measurement. K is related to the decay constant of the light intensity α as follows: λ - a λ is the wavelength of the light.
In dieser Messanordnung wird die direkte Transmission und Reflexion bestimmt wird, unter Ausschluss des transmittiertem und reflektierten Streulichts. Dadurch enthält die Abklingkonstante α bzw. k auch die Anteile, die durch Streuung (Scatter) zur Abschwächung der Lichtintensität führen und nicht nur die Anteile der reinen molekularen Absorption. Somit lässt sich über die Messanordnung auch die Summe aus Absorption und Streuung bestimmen, die insbesondere in den hier vorliegenden Nanopartikel-haltigen Systemen sichtbaren Spektralbereich (400 - 800 nm) durch die Streuung (Scatter) dominiert wird, wenn die primären Nanopartikel zu groß sind oder Nanopartikel zu größeren Teilchen agglomerieren, selbst wenn in diesem Spektralbereich noch keine molekulare Absorption vorliegt. In this measuring arrangement, the direct transmission and reflection is determined, excluding the transmitted and reflected scattered light. As a result, the decay constant α or k also contains the components which, by scattering, lead to the attenuation of the light intensity and not only the portions of the pure molecular absorption. Thus, the sum of absorption and scattering can also be determined via the measuring arrangement, which is dominated by the scattering (scattering) in the spectral range (400-800 nm) visible in the nanoparticle-containing systems in question if the primary nanoparticles are too large or Nanoparticles agglomerate to larger particles, even if there is no molecular absorption in this spectral range.
Der Realteil n und der Imaginäranteil k wurden als Funktion der Wellenlänge bestimmt, wobei eine für hohe Brechungsindizes erwartete starke Wellenlängenabhängigkeit (n: 1,88 bis 1,93 im Bereich 380 bis 420 nm, n: ca. 1 ,84 bis 1 ,85 im Bereich 550 nm und n: ca. 1 ,820 bis 1 ,825 im Bereich
größer 800 nm - die Streuung der Messwerte resultiert aus Mehrfachbestimmungen) ermittelt wurde. The real part n and the imaginary part k were determined as a function of the wavelength, with a high wavelength dependence expected for high refractive indices (n: 1.88 to 1.93 in the range 380 to 420 nm, n: approx. 1.84 to 1.85 in the range 550 nm and n: about 1, 820 to 1, 825 in the range greater than 800 nm - the scatter of the measured values results from multiple determinations).
- Oberflächenrauhigkeit: Die Oberflächenrauhigkeit wurde mittels AFM (atomic force microscopy) gemäß Norm ASTM E-42.14 STM/AFM bestimmt, wobei Ra- Werte im Bereich von 15 - 18 nm ermittelt wurden. Surface roughness: The surface roughness was determined by atomic force microscopy (AFM) according to standard ASTM E-42.14 STM / AFM, where R a values in the range of 15-18 nm were determined.
- Kratzfestigkeit: Zur Bestimmung der Kratzfestigkeit wurde auf die Beschichtung eine Diamantnadel mit einem Spitzenradius von 50 μιη bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 1,5 cm/s und einem Auflagegewicht von 40 g geführt und die resultierende Kratztiefe gemessen. Die gemessenen Werte waren im Bereich von ca. 0,58 bis 0,65. Scratch resistance: To determine the scratch resistance, a diamond needle with a tip radius of 50 μm was guided onto the coating at a feed rate of 1.5 cm / s and a coating weight of 40 g, and the resulting scratch depth was measured. The measured values were in the range of about 0.58 to 0.65.
B) Herstellung von UV- vernetzbaren Suspensionen B) Preparation of UV-crosslinkable suspensions
Beispiel 1. Lösemittel-Austausch bei T1O2 -Nanopartikeln Example 1. Solvent Exchange on T1O 2 Nanoparticles
Ausgangsprodukt: Micro Titanium / IPA Sol„T1O2 ND 134" in Isopropanol. Es handelt sich hierbei um eine 45 gew.- %ige Nanopartikelsuspension der Fa. Tayca. Starting product: Micro Titanium / IPA Sol "T1O 2 ND 134" in isopropanol, which is a 45% by weight nanoparticle suspension from Tayca.
Die Nanopartikelsuspension wurde am Rotationsverdampfer bei 15-25 mbar bei einer Temperatur von 35-40°C eingeengt, wobei Isopropanol (Kp. 82°C) abdestilliert wurde. Das abnehmende Volumen wurde durch Diacetonalkohol (DAA, 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon, Acros, Kp.: 166°C) ersetzt. The nanoparticle suspension was concentrated on a rotary evaporator at 15-25 mbar at a temperature of 35-40 ° C, with isopropanol (bp. 82 ° C) was distilled off. The decreasing volume was replaced by diacetone alcohol (DAA, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, acros, bp .: 166 ° C).
Produkt: Ti02-DAA 34,7 gew.-%ig in DAA. Product: Ti0 2 -DAA 34.7% by weight in DAA.
Beispiel 2. Herstellung einer T1O2 -haltigen UV vernetzbaren Suspension (T1O2 - HRI Rezeptur)Example 2. Preparation of a crosslinkable UV T1O 2 -containing suspension (T1O 2 - HRI formulation)
Es handelt sich hierbei um die Rezeptur einer erfindungsgemäßen Schicht A. This is the recipe of a layer A according to the invention.
7,5 g Dipentaerythritol-penta/hexaacrylat (DPHA, Aldrich 407283) wurden in ein 250 ml Becherglas eingewogen. Dazu wurde 39,4 g Diacetonalkohol (DAA) zugegeben und mittels Magnetrührer gerührt, wobei eine klare Lösung entstand. 0,54 g Irgacure® 184 (1-hydroxycyclohexylbenzophenon der Fa. Ciba) wurden zugegeben und gerührt, bis eine klare Lösung entstand. 131,3 g der gemäß Beispiel 1 hergestellten T1O2 - DAA-Nanopartikelsuspension wurden unter Rühren zugeben, wobei eine transluszente Suspension erhalten wurde. 7.5 g of dipentaerythritol penta / hexaacrylate (DPHA, Aldrich 407283) were weighed into a 250 ml beaker. To this was added 39.4 g of diacetone alcohol (DAA) and stirred by means of a magnetic stirrer to give a clear solution. 0.54 g of Irgacure® 184 (1-hydroxycyclohexylbenzophenone from Ciba) was added and stirred until a clear solution resulted. 131.3 g of the T1O 2 -DAA nanoparticle suspension prepared according to Example 1 were added with stirring to give a translucent suspension.
Vor Gebrauch wurde die Nanopartikel-haltige Suspension mit einem Ultraschall - Finger homogenisiert und über ein 0,45 μιη Filter filtriert.
Beispiel 3. Herstellung einer Si02 -haltigen UV vernetzbaren Suspension (Si02 - LRI Rezeptur)Before use, the nanoparticle-containing suspension was homogenized with an ultrasound finger and filtered through a 0.45 μm filter. Example 3. Preparation of an Si0 2 -containing UV-crosslinkable suspension (Si0 2 -LRI formulation)
Es wurde eine UV- vernetzbare Rezeptur mit einem hohen Gehalt an Silica -Nanopartikeln hergestellt. Derartige Rezepturen sind Inhalt der Anmeldung WO-A 2009/010193. A UV-curable formulation with a high content of silica nanoparticles was prepared. Such formulations are content of application WO-A 2009/010193.
Es wurden There were
1 ,5 g DPHA (Dipentaerythritol-penta/hexaacrylat, Aldrich, 407283), 1.5 g of DPHA (dipentaerythritol penta / hexaacrylate, Aldrich, 407283),
1 ,5 g PETA (Pentaerythritoltriacrylat, Aldrich, 246794), 1.5 g of PETA (pentaerythritol triacrylate, Aldrich, 246794),
7,0 g Desmolux U 100 (Urethanacrylat, Bayer Materialscience), 7.0 g Desmolux U 100 (urethane acrylate, Bayer MaterialScience),
0,4 g Irgacure 184 ((1 -hydroxycyclohexylbenzophenon, CIBA) , 0.4 g of Irgacure 184 ((1-hydroxycyclohexylbenzophenone, CIBA),
0,1g Darocure TPO (Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphinoxid, 0.1 g of Darocure TPO (diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phosphine oxide,
83,6 g Highlink Nano 401 -31 , 13 nm Silica Nanopartikel, 29,8 %ig in Methoxypropanol (MOP) der Fa. Clariant 83.6 g Highlink Nano 401-31, 13 nm silica nanoparticles, 29.8% in methoxypropanol (MOP) from Clariant
0, 17g Na-dioctylsulfosuccinat (anion. Tensid, Fluka 86139) und 0.17 g of sodium dioctylsulfosuccinate (anionic surfactant, Fluka 86139) and
48,0 g Methoxypropanol (l -Methoxy-2-propanol, MOP, KMF 12-512) 48.0 g of methoxypropanol (1-methoxy-2-propanol, MOP, KMF 12-512)
durch Rühren homogenisiert. Vor Gebrauch wurde die Nanopartikel-haltige Suspension mit einem Ultraschall Finger homogenisiert und über einen 0,45 μιη Filter filtriert. homogenized by stirring. Before use, the nanoparticle-containing suspension was homogenized with an ultrasound finger and filtered through a 0.45 μιη filter.
C) Beschichtung von Quarz - Substraten zur Ermittlung der optischen Eigenschaften (n, k) C) Coating of quartz substrates to determine the optical properties (n, k)
Herstellung einer beschichteten Platte mit einer Beschichtungs-Schichtdicke > 120 nm: Preparation of a coated plate with a coating layer thickness> 120 nm:
Mit Hilfe eines Spin-coaters (Fa. Steag Hamatech) wurden bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 10000 min"1 (Umdrehungen pro Minute) die in den obigen Beispielen beschriebenen Nanopartikelsuspensionen jeweils auf ein 2,5 x 2,5 cm großes Glas Substrat (Quarz Objektträger) beschichtet und anschließend mit UV Licht (Hg-Lampe, ca. 3 J/cm2) vernetzt. With the aid of a spin coater (from Steag Hamatech), the nanoparticle suspensions described in the above examples were each applied to a 2.5 × 2.5 cm glass substrate (quartz glass slide) at a rotation speed of 10000 min -1 (revolutions per minute) ) and then crosslinked with UV light (Hg lamp, about 3 J / cm 2 ).
Beispiel 4. Optische Eigenschaften und Schichtdicke der T1O2 - HRI Beschichtung aus Beispiel 2Example 4. Optical Properties and Layer Thickness of the T1O 2 - HRI Coating from Example 2
An einem nach C) mit der Beschichtung aus Beispiel 2 beschichteten Quartz-Substrat wurden mit den in A) beschriebenen Methoden folgende Werte ermittelt: The following values were determined on a quartz substrate coated according to C) with the coating of Example 2 using the methods described in A):
Schichtdicke: 156,3 nm Layer thickness: 156.3 nm
Brechungs index: n: 1 ,936 Refractive index: n: 1, 936
*-Wert: 0,002
Beispiel 5. Optische Eigenschaften und Schichtdicke der Si02 - LRI Beschichtung aus Beispiel 3* Value: 0.002 Example 5 Optical Properties and Layer Thickness of the SiO 2 -LRI Coating from Example 3
An einem nach C) mit der Beschichtung aus Beispiel 3 beschichteten Quartz-Substrat wurden mit den in A) beschriebenen Methoden folgende Werte ermittelt: The following values were determined on a quartz substrate coated according to C) with the coating of Example 3 using the methods described in A):
Brechungs index n: 1,485 Refractive index n: 1.485
Schichtdicke: 337,4 nm Layer thickness: 337.4 nm
*-Wert: 0,015 * Value: 0.015
D) Beschichtung von compact disc (CD) Substraten D) Coating of compact disc (CD) substrates
Zur Bestimmung der Kratzfestigkeit der Beschichtung auf Kunststoffsubstraten und zur Bestimmung der Summe aus Absorption und Streuung der erfindungsgemäßen Beschichtung aus Beispiel 2 in einer Beschichtungs-Schichtdicke von ca. 1 μιη (Genauigkeit +/- 10 %) wurden die in Beispiel 2 und 3 beschriebenen Formulierungen bei folgenden Spin-coat - Bedingungen auf CD Substrate aus Makroion® OD2015 (Lineares Bisphenol-A Polycarbonat mit einer Schmelze- Volumenfließrate von 16,5 cm3/10 min bei 250 °C und einer Belastung von 2,16 kg, gemessen nach ISO 1133 und einer Vicat-Erweichungstemperatur von 145 °C bei einer Belastung von 50 N und einer Aufheizrate von 50°C pro Stunde gemäß ISO 306) beschichtet: To determine the scratch resistance of the coating on plastic substrates and to determine the sum of absorption and scattering of the inventive coating of Example 2 in a coating layer thickness of about 1 μιη (accuracy +/- 10%) were the formulations described in Example 2 and 3 at the following spin-coat conditions on CD substrates from Makroion® OD2015 (linear bisphenol A polycarbonate with a melt volume flow rate of 16.5 cm 3/10 min at 250 ° C and a load of 2.16 kg, measured according to ISO 1133 and a Vicat softening temperature of 145 ° C at a load of 50 N and a heating rate of 50 ° C per hour according to ISO 306) coated:
• Dosierung der Gießlösungen bei 50 min"1 (Umdrehungen pro Minute), Verteilen der Probe bei 10 min"1 (Umdrehungen pro Minute) über eine Zeit von 60 sec, Abschleudern bei 3000 min"1 (Umdrehungen pro Minute) über eine Zeit von 15 sec. • Dosing of the casting solutions at 50 min "1 (revolutions per minute), distributing the sample at 10 min " 1 (revolutions per minute) over a period of 60 sec, centrifuging at 3000 min "1 (revolutions per minute) over a period of 15 sec.
• Die Beschichtung wurde mit einer Hg Lampe bei 5,5 J/cm2 vernetzt. The coating was cross-linked with a Hg lamp at 5.5 J / cm 2 .
• Anschließend wurden nach den in A) beschriebenen Methoden Schichtdicke und Kratzfestigkeit ermittelt. • Subsequently, layer thickness and scratch resistance were determined according to the methods described in A).
Beispiel 6. Eigenschaften der TiC^-haltigen HRI-Beschichtung aus Beispiel 2 Example 6. Properties of the TiCl 2 -containing HRI coating from example 2
An einem nach D) mit der Beschichtung aus Beispiel 2 beschichteten Polycarbonat-Substrat wurden mit den in A) beschriebenen Methoden folgende Werte ermittelt: The following values were determined on a polycarbonate substrate coated according to D) with the coating of Example 2 using the methods described in A):
Oberflächenrauhigkeit Ra: 12 bis 18 nm bestimmt mittels AFM Surface roughness Ra: 12 to 18 nm determined by AFM
Kratztiefe: 0,6 bis 0,65 μιη Scratch depth: 0.6 to 0.65 μιη
Summe aus Absorption und Streuung bei einer Wellenlänge von 405 nm: ca. 6,5 %
Beispiel 7. Eigenschaften der SiC^-haltigen LRI-Beschichtung aus Beispiel 3 Sum of absorption and scattering at a wavelength of 405 nm: approx. 6.5% Example 7. Properties of the SiC ^ -containing LRI coating of Example 3
An einem nach C) mit der Beschichtung aus Beispiel 2 beschichteten Polycarbonat-Substrat wurden mit den in A) beschriebenen Methoden folgende Werte ermittelt: The following values were determined on a polycarbonate substrate coated according to C) with the coating of Example 2 using the methods described in A):
Oberflächenrauhigkeit Ra: 10 bis 15 nm bestimmt mittels AFM Surface roughness Ra: 10 to 15 nm determined by AFM
Kratztiefe: 0,5 bis 0,6 μιη Scratch depth: 0.5 to 0.6 μιη
Beispiel 8. Beschichtung von compact disc (CD) Substraten mit Ti02 - HRI / Si02 - HRI Multischichten Example 8. Coating of compact disc (CD) substrates with Ti0 2 - HRI / Si0 2 - HRI multilayers
a) Beschichtung der ersten T1O2 - HRI Schicht a) coating of the first T1O 2 - HRI layer
Die in Beispiel 2 beschriebene Rezeptur wurde mit Hilfe eines vollautomatischen Spin-coaters der Fa. Steag Hamatech, ausgestattet mit einer Druck betriebenen Dosiereinrichtung EFD 2000 XL, über eine Dosierspritze auf das CD Substrat (Makroion OD 2015) appliziert. Die spin-Bedingungen (Abschleudern des überschüssigen Lackes) wurden so ausgewählt, dass eine Schichtdicke von ca. 125 nm resultierte. Dazu wurde die Rotationsgeschwindigkeit des Substrats für 2,1 s auf 240 min" 1 (Umdrehungen pro Minute), für 3 s auf 1000 min"1 (Umdrehungen pro Minute) und anschließend für 17 s auf 7200 min"1 (Umdrehungen pro Minute) eingestellt. Anschließend wurde mit einer Hg-Lampe bei 5,5 J/cm2 UV vernetzt. The formulation described in Example 2 was applied via a metering syringe to the CD substrate (Makroion OD 2015) using a fully automatic spin coater from the company Steag Hamatech, equipped with a pressure-operated metering device EFD 2000 XL. The spin conditions (centrifugation of the excess lacquer) were selected so that a layer thickness of about 125 nm resulted. For this purpose, the rotational speed of the substrate for 2.1 s at 240 min "1 (revolutions per minute), for 3 s to 1000 min " 1 (revolutions per minute) and then for 17 s to 7200 min "1 (revolutions per minute) The mixture was then crosslinked with a Hg lamp at 5.5 J / cm 2 UV.
b) Beschichtung der ersten S1O2 - HRI Schicht auf die erste T1O2 - HRI Schicht b) Coating of the first S1O 2 - HRI layer on the first T1O 2 - HRI layer
Die in Beispiel 3 beschriebene S1O2 - LRI Rezeptur wurde analog zu a) beschichtet und UV- vernetzt, wobei allerdings die Beschichtungsbedingungen auf Schichtdicken von ca. 190 nm ausgerichtet waren. Im Detail wurden zum Abschleudern folgende Bedingungen eingehalten: 2, 1 s bei 240 min" 1 (Umdrehungen pro Minute), 1,5 s bei 1000 min"1 (Umdrehungen pro Minute) und 13 s bei 7000 min"1 (Umdrehungen pro Minute). The S1O 2 -LRI formulation described in Example 3 was coated analogously to a) and UV crosslinked, although the coating conditions were aligned to layer thicknesses of about 190 nm. In detail, the following conditions were observed for centrifuging: 1.2 sec at 240 min -1 (revolutions per minute), 1.5 sec at 1000 min -1 (revolutions per minute) and 13 sec at 7000 min -1 (revolutions per minute) ).
c) Applikation der weiteren Multischichten c) application of the further multilayers
Die in a) bzw. b) beschriebenen Prozeduren wurden wiederholt, wobei jeweils nach einer Gesamtzahl von 16 sowie von 24 Multischichten eine spektroskopische Auswertung gemäß ASTM E 1331 (Standard Test Method for Reflectance Factor and Color by Spectrophotometry Using Hemispherical Geometry) vorgenommen wurde. Dabei zeigte sich, dass das mit 16 Multischichten versehene CD- Substrat einen bis 72 % reichenden Reflektionspeak im Bereich von 900 bis 1150 nm, also im Infrarot Bereich zeigte, während nach 24 Multischichten eine Reflektion von ca. 92 % erzielt wurde. The procedures described in a) and b) were repeated, wherein in each case after a total of 16 and 24 multilayers, a spectroscopic evaluation in accordance with ASTM E 1331 (Standard Test Method for Reflectance Factor and Color by Spectrophotometry Using Hemispherical Geometry) was performed. It was found that the CD substrate provided with 16 multilayers showed a reflection peak reaching up to 72% in the range from 900 to 1150 nm, ie in the infrared range, while after 24 multilayers a reflection of approximately 92% was achieved.
Anhand von TEM (Transmissionselektronenmikroskopie)-Aufnahmen konnte die abwechselnde Folge der dunkleren HRI bzw. helleren LRI Schichten auch bildlich dokumentiert werden.
Using TEM (Transmission Electron Microscopy) images, the alternating sequence of the darker HRI and brighter LRI layers could also be documented.
Claims
1. Beschichtetes Erzeugnis enthaltend ein Substrat (S), aus einem organischen Polymeren, und mindestens eine Beschichtung enthaltend mindestens eine Schicht (A), dadurch gekennzeichnet, dass sie fein verteilte TiCVNanopartikel in einer Menge von 58 Gew. % bis 95 Gew. % bezogen auf die Beschichtung (A) enthält. 1. Coated product comprising a substrate (S), made of an organic polymer, and at least one coating containing at least one layer (A), characterized in that it comprises finely divided TiCV nanoparticles in an amount of 58 wt.% To 95 wt.% on the coating (A) contains.
2. Beschichtetes Erzeugnis gemäß Anspruch 1 enthaltend 80 Gew.% bis 90 Gew.% T1O2- Nanopartikel bezogen auf die Beschichtung (A). 2. Coated product according to claim 1 containing 80 wt.% To 90 wt.% T1O 2 - nanoparticles based on the coating (A).
3. Beschichtetes Erzeugnis gemäß Anspruch 1, wobei Schicht (A) eine Schichtdicke von > 120 nm aufweist. 3. Coated product according to claim 1, wherein layer (A) has a layer thickness of> 120 nm.
4. Beschichtetes Erzeugnis gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass in Schicht (A) außer TiC Nanopartikel keine weiteren Nano-Partikel enthalten sind. 4. Coated product according to claim 1 to 3, characterized in that in layer (A) except TiC nanoparticles no further nano-particles are included.
5. Beschichtetes Erzeugnis gemäß einem der Ansprüche 1 - 3, wobei Schicht (A) bei einer Wellenlänge von 405 nm einen Wert für die Summe aus Lichtabsorption und - Streuung von < 10 % aufweist. 5. Coated product according to one of claims 1-3, wherein layer (A) at a wavelength of 405 nm has a value for the sum of light absorption and - scattering of <10%.
6. Optische Datenspeicher erhältlich aus einem beschichteten Erzeugnis gemäß Anspruch 1. 6. Optical data storage obtainable from a coated product according to claim 1.
7. Beschichtetes Erzeugnis nach Anspruch 1, wobei Schicht (A) erhältlich ist aus einer Beschichtungszusammensetzung enthaltend A coated product according to claim 1, wherein layer (A) is obtainable from a coating composition containing
i. eine wasserfreie Suspension aus TiCVNanopartikeln mit einem dioo- Wert von ca. 100 nm in einem organischem Lösungsmittel mit einem Siedepunkt > 100 °C, i. an anhydrous suspension of TiCV nanoparticles having a dioo value of about 100 nm in an organic solvent having a boiling point> 100 ° C.,
ii. Bindemittel, ii. Binder,
iii. Foto- oder Thermoinitiatoren, iii. Photo or thermal initiators,
iv. optional Additive und iv. optional additives and
v. organisches Lösungsmittel. v. organic solvent.
8. Beschichtetes Erzeugnis gemäß Anspruch 1, wobei das Erzeugnis die Schichtabfolge (S) - (A) oder (A) - (S) - (A), gemessen in einem Wellenlängenbereich von 380 bis 420 nm, aufweist. A coated product according to claim 1, wherein the product has the layer sequence (S) - (A) or (A) - (S) - (A) measured in a wavelength range of 380 to 420 nm.
9. Beschichtetes Erzeugnis gemäß Anspruch 1 oder 8, wobei mindestens eine Beschichtung zusätzlich mindestens eine Schicht (B) enthält, die einen Brechungsindex n < 1,65, gemessen in einem Wellenlängenbereich von 380 bis 420 nm, aufweist. 9. Coated product according to claim 1 or 8, wherein at least one coating additionally contains at least one layer (B), which has a refractive index n <1.65, measured in a wavelength range of 380 to 420 nm.
10. Beschichtetes Erzeugnis gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Substrat (S) um ein organisches Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polycarbonat, Poly(methyl)methacrylat, Polyester oder Cycloolefinpolymer handelt. A coated product according to any one of the preceding claims, wherein the substrate (S) is an organic polymer selected from the group consisting of polycarbonate, poly (methyl) methacrylate, polyester or cycloolefin polymer.
11. Beschichtetes Erzeugnis gemäß Anspruch 7, wobei das Bindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend mehrfunktionelle Acrylate. The coated article of claim 7, wherein the binder is selected from the group consisting of polyfunctional acrylates.
12. Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Erzeugnisses gemäß Anspruch 1 oder 7 enthaltend eine Schicht (A) enthaltend die Schritte zum Aufbringen einer Schicht (A) 12. A process for producing a coated product according to claim 1 or 7 comprising a layer (A) comprising the steps of applying a layer (A)
i. Beschichten eines Substrates (S), aus einem organischen Polymeren, mit einer Gießlösung enthaltend die Komponenten i. Coating a substrate (S) of an organic polymer with a casting solution containing the components
a. eine wasserfreie Suspension aus TiCVNanopartikeln mit einem dioo-Wert von < ca. 100 nm in einem organischem Lösungsmittel mit einem Siedepunkt e 100 °C, a. an anhydrous suspension of TiCV nanoparticles having a Dio value of <about 100 nm in an organic solvent with a boiling point of 100 ° C.,
b. Bindemittel, b. Binder,
c. Foto- oder Thermoinitiatoren, c. Photo or thermal initiators,
d. optional Additive und d. optional additives and
e. organisches Lösungsmittel; e. organic solvent;
ii. Entfernen der überschüssigen Gießlösung, ii. Removing the excess casting solution,
iii. Entfernen des Lösungsmittels, iii. Removing the solvent,
iv. Vernetzen der Beschichtung. iv. Crosslinking of the coating.
13. Verwendung einer Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 7 enthaltend 13. Use of a coating composition according to claim 7 containing
i. eine wasserfreie Suspension aus TiCVNanopartikeln mit einem dioo-Wert von ca. i. an anhydrous suspension of TiCV nanoparticles with a dioo value of approx.
100 nm in einem organischem Lösungsmittel mit einem Siedepunkt > 100 °C, ii. Bindemittel, 100 nm in an organic solvent with a boiling point> 100 ° C, ii. Binder,
iii. Foto- oder Thermoinitiatoren, iii. Photo or thermal initiators,
iv. optional Additive und iv. optional additives and
v. organisches Lösungsmittel, v. organic solvent,
zur Beschichtung eines Substrats (S), aus organischen Polymeren. for coating a substrate (S), of organic polymers.
14. Beschichtetes Erzeugnis gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es keine Antireflex- Schicht enthält. 14. Coated product according to claim 1, characterized in that it does not contain an antireflective layer.
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