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EP1651581A2 - Beschichtungssystem f r glasoberflächen, verfahren zu dessen herstellung und dessen anwendung - Google Patents

Beschichtungssystem f r glasoberflächen, verfahren zu dessen herstellung und dessen anwendung

Info

Publication number
EP1651581A2
EP1651581A2 EP04739582A EP04739582A EP1651581A2 EP 1651581 A2 EP1651581 A2 EP 1651581A2 EP 04739582 A EP04739582 A EP 04739582A EP 04739582 A EP04739582 A EP 04739582A EP 1651581 A2 EP1651581 A2 EP 1651581A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tio
coating
coating system
layer
production
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04739582A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Proft
Martin Dehnen
Petra Grünberg
Martina HÜBER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chemetall GmbH
Venator Germany GmbH
Original Assignee
Sachtleben Chemie GmbH
Chemetall GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sachtleben Chemie GmbH, Chemetall GmbH filed Critical Sachtleben Chemie GmbH
Publication of EP1651581A2 publication Critical patent/EP1651581A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/0042—Photosensitive materials with inorganic or organometallic light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. inorganic resists
    • G03F7/0043—Chalcogenides; Silicon, germanium, arsenic or derivatives thereof; Metals, oxides or alloys thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/006—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character
    • C03C17/007—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character containing a dispersed phase, e.g. particles, fibres or flakes, in a continuous phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/42—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating of an organic material and at least one non-metal coating
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/075—Silicon-containing compounds
    • G03F7/0757—Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/40—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer
    • C03C2217/43—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase
    • C03C2217/44—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase characterized by the composition of the continuous phase
    • C03C2217/445—Organic continuous phases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/40—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer
    • C03C2217/43—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase
    • C03C2217/46—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase characterized by the dispersed phase
    • C03C2217/47—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase characterized by the dispersed phase consisting of a specific material
    • C03C2217/475—Inorganic materials
    • C03C2217/477—Titanium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/70—Properties of coatings
    • C03C2217/71—Photocatalytic coatings

Definitions

  • the invention relates to a coating system for glass surfaces, a method for its production and its use.
  • Patent EP 0783464 B1 describes such a mixture for treating silicon-containing substrates. This mixture is also sold under the name Crystal Guard ® . Applying Crystal Guard ® to a glass surface changes its surface properties: The glass surface becomes water-repellent (hydrophobic). This manifests itself in the fact that water on the glass surface contracts into drops so that it can roll off more easily. When it rolls off, the water picks up and removes dirt particles. Soiling of the glass surface is reduced. Due to the changed surface properties, the glass is also easier to clean (“easy-to-clean” effect). Furthermore, the glass surface is advantageously permanently protected from glass corrosion by the mixture described in EP 0783464 B1.
  • DE 19938551 A1 describes the production of hydrophobic coatings, in which, in a two-stage process, surfaces are first provided with a metal oxide layer by means of a brine and applied this metal oxide layer can then be attached by means of condensation reaction silanes.
  • the object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art, to improve the known coating system and, in particular, to develop a coating system which has "self-cleaning" properties, can be applied to a glass surface in a simple manner and its wetting behavior by UV - Irradiation can be modified.
  • the object is achieved by a coating system which TiO 2 (preferably in the anatase form), and includes a rating based on silanes and / or siloxanes coating, wherein the TiO 2 d has an average crystallite size of 5 o (measured by Scherrer) from 1 to 100 nm, preferably from 5 to 20 nm, and the layer thickness of the TiO 2 layer (measured using a scanning electron microscope) is 1 to 1000 nm, preferably 5 to 100 nm and particularly preferably 10 to 80 nm.
  • a coating system which TiO 2 (preferably in the anatase form), and includes a rating based on silanes and / or siloxanes coating, wherein the TiO 2 d has an average crystallite size of 5 o (measured by Scherrer) from 1 to 100 nm, preferably from 5 to 20 nm, and the layer thickness of the TiO 2 layer (measured using a scanning electron microscope) is 1 to 1000 nm, preferably
  • Photocatalytically active titanium dioxide coatings are known to develop photocatalytic activity after activation by UV light and have hydrophilic properties. Due to the photocatalytic activity, organic compounds such as dirt are broken down. Photocatalytically active TiO 2 coatings therefore have "self-cleaning" properties. If the TiO 2 coating is not activated further by UV light, the photocatalytic activity and thus both the dirt-degrading properties and the hydrophilic properties are lost. The coating then no longer has any effect.
  • the coating system behaves reversibly if there is no further activation by UV light: the coating system loses its hydrophilic properties, becomes hydrophobic and is also no longer photocatalytically degrading dirt. The "easy-to-clean" properties appear again. Repeated exposure to UV light in turn leads to a hydrophilic and photocatalytically active coating, and so on. Course of the contact angle under UV influence
  • the diagram shows measurements of the contact angle as a measure of the hydrophobicity or hydrophilicity of the coated surface after UV irradiation of the surface.
  • the measurements of the contact angle were carried out using a "Digidrop" measuring device from GBX.
  • the samples were exposed to UV radiation and the contact angles determined after defined time intervals.
  • a drop of water was placed on the surface coated according to the invention and the angle, which is a tangent to the drop contour at the three-phase point to the surface of the solid - the so-called contact angle - was measured.
  • the initial contact angle of> 90 ° drops significantly under UV radiation within a few minutes and reaches values ⁇ 5 °.
  • the properties of the surface change accordingly from “hydrophobic” to "hydrophilic".
  • the hydrophilic surface is becoming increasingly hydrophobic.
  • a renewed UV irradiation of the Surface in turn leads to a decrease in the contact angle.
  • the surface properties switch again from “hydrophobic” to "hydrophilic”.
  • the surface property can be changed from “hydrophobic” to “hydrophilic” ("switched”) by UV radiation.
  • the process is also reversible and repeatable.
  • the advantage of the coating system according to the invention is that both the properties of the TiO 2 coating and the properties of the coating based on silanes and / or siloxanes can be set in a targeted manner, or in other words can be “switched” in a targeted manner by UV light.
  • the coating based on silanes and / or siloxanes contains silanes or siloxanes linked via Si-O-Si bonds, which form a two- or three-dimensional network.
  • the silane layer preferably contains one or more fluorosilanes. Examples of fluorosilanes are tridecafluorotetrahydrooctylt hydroxysilane CF - (CF 2 ) 5 - (CH 2 ) 2-Si (OH) 3 and perfluorodecyltrihydroxysilane CF 3 - (CF 2 ) 7 - (CH 2 ) 2-Si (OH) 3 .
  • the TiO 2 coating and the silane coating are cross-linked via Si-O-Ti bonds. If the substrate contains Si (e.g. glass, ceramic or enamel), the coating system is also linked to the substrate via Si-O-Si or Si-O-Ti bonds. If the substrate does not contain Si, the coating system can e.g. be bound to the substrate by physical interaction.
  • Si e.g. glass, ceramic or enamel
  • a method for producing the coating system according to the invention can be carried out as follows: On the one to be coated
  • TiO 2 sol consists of TiO 2 crystals that are smaller than 1 ⁇ m and are either charge or sterically stabilized.
  • the brine can be produced in organic or inorganic media.
  • an aqueous Ti0 2 sol with an average particle size of d 5 o from 5 to 100 nm, preferably d 50 from 10 to 50 nm and particularly preferably d 5 o from 15 to 30 nm (measured with photon correlation spectroscopy, PCS) in ENT 3 with a pH of 0.5 to 2, preferably from 0.8 to 1.7, and particularly preferably from 1 to 1.2 and a solids concentration of 1 to 30% by weight, preferably from 2 to 20% by weight and particularly preferably from 4 to 15 wt .-% added to the glass surface.
  • the aqueous TiO 2 sol is prepared in a known manner and is described, for example, in Gmelin's manual of inorganic chemistry, Verlag Chemie, Weinheim, 8th edition, volume Titan (41
  • the acidic TiO 2 sol can be mixed with an organic acid (for example citric acid) (for example 1 part by weight of acid to 3 parts by weight of TiO 2 ).
  • an organic acid for example citric acid
  • the mixture is then adjusted to a preferred pH of 5 to 8, particularly preferably 6 to 8, with stirring with aqueous ammonia solution (for example about 25%).
  • the TiO 2 sol can be applied to the surface to be coated, for example by spraying, dipping or rolling.
  • the Ti0 2 coating hardens at room temperature.
  • the TiO 2 layer is preferably tempered after application at 100 to 800 ° C, particularly preferably at 250 to 500 ° C and very particularly preferably at 275 to 325 ° C or 305 to 325 ° C, the temperatures preferably between one minute and two hours, particularly preferably between 15 and 60 minutes and very particularly preferably between 30 and 45 minutes. This increases the abrasion resistance of the TiO 2 layer.
  • the TiO 2 layer can be produced by magnetron sputtering.
  • a low-temperature plasma in an inert gas (usually argon) is used to remove a target material (here titanium) and to deposit it on an opposite substrate in the presence of oxygen (which is mixed with the sputtering gas argon), forming a layer of TiO 2 .
  • the TiO 2 layer can also be deposited from organic sols or from precursor compounds (for example Ti alcoholates).
  • a further layer which is based on silanes and / or siloxanes, is applied in a known manner to the transparent layer of TiO 2 thus produced.
  • a mixture containing components A and B and optionally C and a solvent which is inert to these components can be applied to the surface coated with TiO 2 .
  • Component A contains at least one polysiloxane which contains Si-H bonds and the general formulas
  • R is an alkyl radical having 1 to 12 carbon atoms and / or an unsubstituted or substituted phenyl radical, where the radicals R are partially replaced by hydrogen and where n in the formula I is a number from 2 to 50 and in the Formula II is a number from 4 to 50.
  • a linear polysiloxane with a molecular weight of 350 to 15000 is preferably used.
  • Component B contains at least one bi-, tri- or tetrafunctional silane with the general formula
  • R ' is an unsubstituted or substituted alkyl radical having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl radical having 5 to 6 carbon atoms, an unsubstituted or substituted phenyl radical and / or a vinyl radical
  • a dialkyldialkoxysilane, a dicycloalkyldialkoxysilane, for example, can be used as the bifunctional silane , a diphyenyldialkoxysilane, a dialkyldiacetoxysilane Diphenyldiacetoxysilane, a vinylmethyl dialkoxysilane
  • Vinylmethyldiacetoxysilan or a fluoroalkylbialkoxysilane can be used.
  • a trifunctional silane e.g. a monoalkyl trialkoxysilane, a monocycloalkyl trialkoxysilane, a monophenyl trialkoxysolane, a monoalkyltriacetoxysilane, a monocycloalkylt acetoxylilane, a monophenylacetoxysilane, a vinylt alkoxysilane, a vinyltriacetoxysilaneoxane or a fluoro.
  • Component B can additionally contain a disiloxane and / or a monofunctional silane (e.g. fluoroalkylmonoalkoxysilane).
  • Component C contains at least one (preferably anhydrous) organic (also chlorinated) or inorganic acid (such as chlorosulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, acetic acid, chloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, formic acid, chloroformic acid, glutaric acid, maleic acid) instead of the acid Catalyst, e.g. Amines, metal salts of organic acids (such as dibutyltin dilaurate (DBTL) or dibutyltin diacetate (DBTA)), organotin compounds, titanium acid esters and quaternary
  • organic acids such as chlorosulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, acetic acid, chloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, formic acid, chloroformic acid, glut
  • the inert solvents used are preferably hydrocarbons having 5 to 12 carbon atoms, ketones or carboxylic acid esters which are liquid under normal conditions. Examples are: methyl, ethyl or butyl acetate, n-hexane, n-heptane, isooctane, cyclohexane, pentane, toluene, xylene, acetone or methyl ethyl ketone, or mixtures of these substances.
  • silanes can also be used as inert solvents. If necessary, this should be determined in preliminary tests. Methanol, ethanol or propanol (all isomers) are preferably used as the alcoholic solvent.
  • the layer which is based on silanes and / or siloxanes, can also be produced as follows: A mixture which contains components B and C described above and a solvent which is inert to these components is applied to the surface coated with TiO 2 .
  • the silane and / or siloxane-containing mixture is preferably applied to the surface in an amount of at least 15 g / m 2 , particularly preferably in an amount of 25 to 35 g / m 2 .
  • the preferred concentration of the sum of components A, B and C described above is 0.01 to 15% by weight, particularly preferably 0.5 to 10% by weight, and very particularly preferably 1 to 8% by weight; the rest is usually solvent.
  • a layer is formed by progressive polymerization and / or crosslinking of components A and B or component B, with Si-O-Si bonds being formed.
  • Si-O-Ti bonds are formed to the TiO 2 layer.
  • the layer which is formed is anchored to the substrate on a glass surface via Si-O-Si bonds or via Si-O-Ti bonds.
  • the unreacted silane / siloxane mixture can be removed after only 1 to 10 minutes.
  • the silane / siloxane mixture can be applied to the with TiO 2 coated substrate can also be polished. Removing unreacted mixture is then not necessary to achieve a clear, transparent surface.
  • the finished coated surface is preferably aftertreated at 50 to 150 ° C. for 1 to 5 hours. This accelerates post-networking.
  • the coating system can also be produced by mixing a TiO 2 sol with a mixture of components A and B and optionally C or with a mixture of components B and C and then applying this mixture to the substrate.
  • the entire mixture is preferably applied to the substrate within 24 hours, particularly preferably within 12 hours after the mixing.
  • the coating system may include discrete TiO 2 and silane layers, or the coating system may include a layer in which TiO 2 and silane are mixed in one layer.
  • FIG. 1 shows, by way of example and schematically, a coating system on a glass surface with a discrete TiO 2 layer on which a crosslinked silane layer is applied.
  • the silane layer here contains water-repellent groups, for example perfluorinated alkanes, straight-chain and branched substituted and unsubstituted alkanes.
  • the radical R in FIG. 1 is preferably the methyl or the ethyl radical.
  • FIG. 2 shows, by way of example and schematically, a coating system on a substrate (which does not necessarily have to be a Si-containing substrate) with a discrete TiO 2 layer, on which a silane layer is also applied.
  • the coating system according to the invention is used in the production of "self-cleaning" or easy-care surfaces, for example "self-cleaning” glass, enamel and ceramic surfaces, in particular Float glass surfaces and temperature-treated glass surfaces.
  • the coating system can be used both indoors and outdoors. Preferred applications are in the facade area, sanitary area, kitchen area, on tiles, on greenhouses and in vehicle glazing.
  • Other materials whose surfaces can be provided with the coating system according to the invention include: architectural materials (e.g. stone, concrete, glass, building ceramics: tiles) shower cubicles, kitchen sinks, plastics (e.g. polycarbonate, polymethyl methacrylate, polypropylene, refrigerator interior linings), so-called white goods (Outside), wood and fabric (eg shower curtains), garden furniture and awnings.
  • architectural materials e.g. stone, concrete, glass, building ceramics: tiles
  • plastics e.g. polycarbonate, polymethyl methacrylate, polypropylene, refrigerator interior linings
  • the coating system according to the invention is used in the production of surfaces with switchable hydrophobic and hydrophilic properties.
  • These surfaces can e.g. are used in the printing industry for the production of printing plates or drums which are written with UV radiation and change their polar state at the exposed areas in order to then only take up the printing ink there.
  • the information on the plates or drums is deleted by storing them in the dark. The plates or drums can then be used again.
  • the advantage of the surfaces provided with the coating system according to the invention is that they are easier to clean and maintain. Soiling of the surface is reduced, pushed back and partly completely prevented. This reduces the amount of conventional cleaning agents used.
  • the Coating system also permanently protects against corrosion in general and especially against glass corrosion.
  • Example 1 Production of a coating system on a glass surface (without heat treatment of the finished coating)
  • the wet layer thickness was 15 ⁇ m.
  • the disc was annealed at 305 ° C for 30 minutes.
  • the crystallite size of the TiO 2 coating produced in accordance with TiO 2 - powder was about 5 nm (Scherrer measurement).
  • the layer thickness of the TiO 2 layer on the substrate was approximately 75 nm (measurement using a scanning electron microscope).
  • the silane-siloxane-containing mixture was prepared as follows: 200 g of hydrogen-methylpolysiloxane with a molecular weight of approx. 2000, 100 g of phenyltrimethoxysilane, 5 g of dimethyldiethoxysilane, 45 g of isobutyltrimethoxysilane and 280 g of octyltriethoxysilane were mixed with 62 g of trichloroacetic acid. The mixture was heated to 60 to 65 ° C. with constant stirring and held at this temperature for about 15 minutes. After the mixture had cooled to about 30 ° C., 50 ml of isopropanol and 500 ml of heptane were added in succession. The solution was then diluted with heptane until it had a dry matter concentration of 4 to 8% by weight.
  • This mixture was then sprayed evenly onto the window glass pane coated with TiO 2 and evenly distributed with a cloth. After evaporation of the solvent (approx. 30 minutes) there was a firmly adhering, thin, hardened layer on the TiO 2 layer Resin film with hydrophobic properties. The excess silane / siloxane mixture was then removed with isopropanol and a cloth.
  • Example 2 Production of a coating system on a glass surface (with heat treatment of the finished coating)
  • a glass pane was coated as in Example 1.
  • the glass pane coated with TiO 2 and silane / siloxane in this way was then aftertreated for 2 hours in a drying cabinet at 90 ° C. in order to complete the crosslinking.

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Abstract

Zusammenfassung Beschrieben wird ein Beschichtungssystem, enthaltend TiO2 und eine auf Silanen und/oder Siloxanen basierenden Beschichtung, wobei das TiO2 eine mittlere Kristallitgröße d50 von 1 bis 100 nm aufweist und die Schichtdicke der TiO2-Schicht 1 bis 1000 nm beträgt. Die Herstellung des Beschichtungssystems erfolgt dadurch, dass auf ein Substrat eine TiO2-Beschichtung und anschliessend eine Silanbeschichtung aufgebracht wird. Verwendung findet das Beschichtungssystem bei der Herstellung 'selbstreinigender', bzw. pflegeleichter Oberflächen (z.B. Glasoberflächen) und der Erzeugung von Oberflächen mit schaltbaren hydrophoben und hydrophilen Eigenschaften, z.B. bei der Herstellung von Druckplatten oder Trommeln, die mit UV-Strahlung beschrieben werden.

Description

Beschichtungssystem für Glasoberflächen, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Anwendung
Die Erfindung betrifft ein Beschichtungssystem für Glasoberflächen, ein Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Anwendung.
Zur Veredelung von Glasoberflächen (z.B. von Floatglas, von vorgespanntem, teilvorgespanntem, gehärtetem oder gebogenem Glas) werden auf Silanen und/oder Siloxanen basierende Lösungen eingesetzt, mit denen die Glasoberfläche beschichtet wird. In der Patentschrift EP 0783464 B1 ist eine solche Mischung zum Behandeln von siliciumhaltigen Substraten beschrieben. Diese Mischung wird auch unter dem Namen Crystal Guard® ertrieben. Durch das Aufbringen von Crystal Guard® auf eine Glasoberfläche verändert sich deren Oberflächeneigenschaften: Die Glasoberfläche wird wasserabweisend (hydrophob). Dies äußert sich darin, dass sich auf der Glasoberfläche befindliches Wasser zu Tropfen zusammenzieht, so dass es leichter abperlen kann. Beim Abperlen nimmt das Wasser Schmutzpartikel auf und trägt diese ab. Die Anschmutzung der Glasoberfläche wird dadurch reduziert. Aufgrund der veränderten Oberflächeneigenschaften lässt sich das Glas ferner leichter reinigen ("easy-to-clean"-Effekt). Weiterhin wird die Glasoberfläche durch die in der EP 0783464 B1 beschriebene Mischung vorteilhafter Weise dauerhaft vor Glaskorrosion geschützt.
Von Nachteil bei dieser Art der Beschichtung ist, dass kleinere Wassertropfen auf der Glasoberfläche haften bleiben und nach dem Eintrocknen Flecken hinterlassen.
Die DE 19938551 A1 beschreibt die Herstellung hydrophober Beschichtungen, bei dem in einem zweistufigen Verfahren Oberflächen zunächst mittels eines Soles mit einer Metalloxidschicht versehen und an diese Metalloxidschicht anschließend mittels Kondensationsreaktion Silane angebunden werden.
Die DE 29624395 U 1 beschreibt ein Substrat auf der Basis von Glas, Keramik oder Glaskeramik, das eine Beschichtung aus teilweise kristallisiertem Titanoxid und einer aufgepfropften Schicht aus Organofluorsilan enthält
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, das bekannte Beschichtungssystem zu verbessern und insbesondere ein Beschichtungssystem zu entwickeln, das über "selbstreinigende" Eigenschaften verfügt, sich in einfacher Weise auf eine Glasoberfläche aufbringen lässt und dessen Benetzungsverhalten durch UV- Bestrahlung modifizierbar ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Beschichtungssystem, welches TiO2 (bevorzugt in der Anatasform) und eine auf Silanen und/oder Siloxanen basierende Beschichtung enthält, wobei das TiO2 eine mittlere Kristallitgröße d5o (gemessen nach Scherrer) von 1 bis 100 nm, bevorzugt von 5 bis 20 nm, aufweist und die Schichtdicke der TiO2-Schicht (gemessen mittels Raster- Elektronen-Mikroskop) 1 bis 1000 nm, bevorzugt 5 bis 100 nm und besonders bevorzugt 10 bis 80 nm beträgt.
Überraschend wurde gefunden, dass das Auftragen einer auf Silanen und/oder Siloxanen basierenden Beschichtung, wie z.B. Crystal Guard®, auf einen fotokatalytisch aktivierbare 1 bis 1000 nm dicke Titandioxid- Beschichtung unerwartete Eigenschaften der Beschichtungskombination hervorruft.
Fotokatalytisch aktive Titandioxid-Beschichtungen sind bekannt dafür, dass sie die fotokatalytische Aktivität nach Aktivierung durch UV-Licht entfalten und hydrophile Eigenschaften aufweisen. Aufgrund der fotokatalytischen Aktivität werden organische Verbindungen, wie z.B. Schmutz, abgebaut. Fotokatalytisch aktive TiO2-Beschichtungen haben demnach "selbstreinigende" Eigenschaften. Erfolgt keine weitere Aktivierung der TiO2- Beschichtung durch UV-Licht, gehen die fotokatalytische Aktivität und somit sowohl die Schmutz abbauenden Eigenschaften als auch die hydrophilen Eigenschaften verloren. Die Beschichtung zeigt dann keine Wirkung mehr.
In der Kombination von TiO2 und einer auf Silanen und/oder Siloxanen basierenden Beschichtung, wie sie das erfindungsgemäße Beschichtungssystem darstellt, führt eine Aktivierung der fotokatalytischen Eigenschaften der TiO2-Beschichtung durch UV-Licht entgegen den Erwartungen eben nicht zum fotokatalytischen Abbau der Silan- oder Siloxan-Schicht. Vielmehr ändern sich bei Bestrahlung mit UV-Licht die Eigenschaften des ursprünglich hydrophoben "easy-to-cleanM- Beschichtungssystems: Der im nicht aktivierten Zustand vorhandene hydrophobe Charakter geht verloren und die hydrophilen Eigenschaften der TiO2-Beschichtung dominieren.
Überraschend wurde weiter gefunden, dass sich das Beschichtungssystem reversibel verhält, wenn keine weitere Aktivierung durch UV-Licht erfolgt: Das Beschichtungssystem verliert die hydrophilen Eigenschaften, wird hydrophob und ist auch nicht mehr fotokatalytisch Schmutz abbauend. Es treten wieder die "easy-to-clean"-Eigenschaften auf. Erneute Bestrahlung durch UV-Licht führt wiederum zu einer hydrophilen und fotokatalytisch aktiven Beschichtung, und so fort. Verlauf des Kontaktwinkels unter UV-Einfluss
Das Diagramm zeigt Messungen des Kontaktwinkels als Maß für die Hydrophobie bzw. Hydrophilie der beschichteten Oberfläche nach UV- Bestrahlung der Oberfläche. Die Messungen des Kontaktwinkels wurden durchgeführt mittels eines Messgerätes "Digidrop" der Firma GBX. Die Proben wurden einer UV-Bestrahlung ausgesetzt und die Kontaktwinkel nach definierten Zeitintervallen bestimmt. Dazu wurde jeweils auf die erfindungsgemäß beschichtete Oberfläche ein Wassertropfen gegeben und der Winkel, den eine Tangente an die Tropfenkontur im Drei-Phasen-Punkt zur Oberfläche des Festkörpers bildet - der sogenannte Kontaktwinkel -, gemessen.
Wie aus dem Diagramm zu erkennen ist, fällt der anfängliche Kontaktwinkel von > 90° unter UV-Bestrahlung innerhalb von wenigen Minuten deutlich ab und erreicht Werte < 5°. Die Eigenschaften der Oberfläche ändern sich dementsprechend von "hydrophob" zu "hydrophil". Nach Abstellen der UV- Strahlung ist ein Anstieg der Kontaktwinkel zu beobachten. Die hydrophile Oberfläche wird zunehmend hydrophob. Eine erneute UV-Bestrahlung der Oberfläche hat wiederum eine Abnahme der Kontaktwinkel zu Folge. Die Oberflächeneigenschaften schalten erneut von "hydrophob" zu "hydrophil".
Somit kann durch UV-Bestrahlung die Oberflächeneigenschaft von "hydrophob" zu "hydrophil" verändert ("geschaltet") werden. Der Prozess ist zudem umkehrbar und wiederholbar.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Beschichtungssystems besteht darin, dass sowohl die Eigenschaften der TiO2-Beschichtung als auch die Eigenschaften der auf Silanen und/oder Siloxanen basierenden Beschichtung gezielt eingestellt werden können, oder anders ausgedrückt, durch UV-Licht gezielt "geschaltet" werden können.
Die auf Silanen und/oder Siloxanen basierenden Beschichtung enthält über Si-O-Si Bindungen verknüpfte Silane, bzw. Siloxane, die ein zwei- oder dreidimensionales Netzwerk bilden. Bevorzugt enthält die Silanschicht ein oder mehrere Fluorosilane. Beispiele für Fluorosilane sind Tridecafluorotetrahydrooctylt hydroxysilan CF -(CF2)5-(CH2)2-Si(OH)3 und Perfluorodecyltrihydroxysilan CF3-(CF2)7-(CH2)2-Si(OH)3.
Beim erfindungsgemäßen Beschichtungssystem sind die Tiθ2- Beschichtung und die Silanbeschichtung über Si-O-Ti Bindungen miteinander vernetzt. Ist das Substrat Si-haltig (z.B. Glas, Keramik oder Email), ist das Beschichtungssystem mit dem Substrat ebenfalls über Si-O-Si oder Si-O-Ti Bindungen verknüpft. Ist das Substrat nicht Si- haltig, kann das Beschichtungssystem z.B. durch physikalische Wechselwirkung an das Substrat gebunden sein.
Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Beschichtungs- Systems kann wie folgt durchgeführt werden: Auf die zu beschichtende
Oberfläche wird Titandioxid in Sol-Form gegeben. TiO2-Sol besteht aus TiO2-Kristallen, die kleiner als 1 μm sind und entweder ladungs- oder sterisch stabilisiert sind. Die Sole können in organischen oder anorganischen Medien hergestellt werden. Z. B. wird ein wässriges Ti02-Sol mit einer mittleren Partikelgröße von d5o von 5 bis 100 nm, bevorzugt d50 von 10 bis 50 nm und besonders bevorzugt d5o von 15 bis 30 nm (gemessen mit Photonenkorrelationsspektroskopie, PCS) in HNO3 mit einem pH von 0,5 bis 2, bevorzugt von 0,8 bis 1 ,7 und besonders bevorzugt von 1 bis 1 ,2 und einer Feststoffkonzentration von 1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt von 2 bis 20 Gew.-% und besonders bevorzugt von 4 bis 15 Gew.-% auf die Glasoberfläche gegeben. Die Herstellung des wässrigen TiO2-Sols erfolgt in bekannter Weise und ist z.B. beschrieben in Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie, Verlag Chemie, Weinheim, 8. Auflage, Band Titan (41 , 1951 , S. 100).
Alternativ kann das saure TiO2-Sol mit einer organischen Säure (z.B. Zitronensäure) versetzt werden (z.B. 1 Gewichtsteil Säure auf 3 Gewichtsteile TiO2). Die Mischung wird dann unter Rühren mit wässriger Ammoniaklösung (z.B. ca. 25 %) auf einen bevorzugten pH-Wert von 5 bis 8, besonders bevorzugt von 6 bis 8, eingestellt.
Das Aufbringen des TiO2-Sols auf die zu beschichtende Oberfläche kann z.B. durch Sprühen, Tauchen oder Aufwalzen erfolgen. Die Ti02- Beschichtung härtet bei Raumtemperatur. Bevorzugt wird die TiO2-Schicht nach dem Auftrag bei 100 bis 800 °C, besonders bevorzugt bei 250 bis 500 °C und ganz besonders bevorzugt bei 275 bis 325 °C, bzw. 305 bis 325 °C getempert, wobei die Temperaturen bevorzugt zwischen einer Minute und zwei Stunden, besonders bevorzugt zwischen 15 und 60 Minuten und ganz besonders bevorzugt zwischen 30 und 45 Minuten gehalten werden. Dies erhöht die Abriebfestigkeit der TiO2-Schicht. Alternativ kann die TiO2-Schicht durch Magnetron-Sputtem erzeugt werden. Dabei wird ein Niedertemperaturplasma in einem Edelgas (meist Argon) benutzt, um ein Targetmaterial (hier Titan) abzutragen und auf einem gegenüberliegenden Substrat in Gegenwart von Sauerstoff (dieser wird dem Sputtergas Argon zugemischt) abzuscheiden, wobei sich eine Schicht aus TiO2 bildet. Die TiO2-Schicht kann auch aus organischen Solen oder aus Precursor-Verbindungen (z.B. Ti-Alkoholaten) abgeschieden werden.
Auf der so erzeugten transparenten Schicht aus TiO2 wird in bekannter Weise eine weitere Schicht, welche auf Silanen und/oder Siloxanen basiert, aufgebracht.
Dazu kann z.B. eine Mischung, welche die Komponenten A und B und optional C und ein gegenüber diesen Komponenten inertes Lösungsmittel enthält, auf die mit TiO2 beschichtete Oberfläche aufgebracht werden.
Dabei enthält die Komponente A mindestens ein Polysiloxan, welches Si-H- Bindungen enthält und durch die allgemeinen Formeln
oder
widergegeben wird, wobei R ein Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen und/oder ein nicht substituierter oder substituierter Phenylrest ist, wobei die Reste R teilweise durch Wasserstoff ersetzt sind und wobei n in der Formel I eine Zahl von 2 bis 50 und in der Formel II eine Zahl von 4 bis 50 ist. Bevorzugt wird ein lineares Polysiloxan mit einer Molmasse von 350 bis 15000 eingesetzt.
Die Komponente B enthält mindestens ein bi-, tri- oder tetrafunktionelles Silan mit der allgemeinen Formel
Rz Si R .; III
wobei R' ein nicht substituierter oder substituierter Alkylrest mit 1 bis 12 C- Atomen, ein Cycloalkylrest mit 5 bis 6 C-Atomen, ein nicht substituierter oder substituierter Phenylrest und/oder ein Vinylrest ist, wobei R" ein Alkoxy- oder ein CH3COO- oder ein Isocyanid-Rest oder ein Halogenid ist sowie als funktioneller Rest wirkt, wobei der Alkylteil des Alkoxyrestes 1 bis 12 C- Atome hat und wobei z eine Zahl von 0 bis 2 ist. Als bifunktionelles Silan kann z.B. ein Dialkyldialkoxysilan, ein Dicycloalkyldialkoxysilan, ein Diphyenyldialkoxysilan, ein Dialkyldiacetoxysilan, ein Diphenyldiacetoxysilan, ein Vinylmethyldialkoxysilan, ein
Vinylmethyldiacetoxysilan oder ein Fluoralkylbialkoxysilan eingesetzt werden. Als trifunktionelles Silan kann z.B. ein Monoalkyltrialkoxysilan, ein Monocycloalkyltrialkoxysilan, ein Monophenyltrialkoxysolan, ein Monoalkyltriacetoxysilan, ein Monocycloalkylt acetoxylilan, ein Monophenylacetoxysilan, ein Vinylt alkoxysilan, ein Vinyltriacetoxysilan oder ein Fluoralkyltrialkoxysilan eingesetzt werden. Die Komponente B kann zusätzlich ein Disiloxan und/oder ein monofunktionelles Silan (z.B. Fluoralkylmonoalkoxysilan) enthalten.
Die Komponente C enthält mindestens eine (bevorzugt wasserfreie) organische (auch chlorierte) oder anorganische Säure (wie z.B. Chlorsulfonsäure, Benzolsulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure, Essigsäure, Chloressigsäure, Dichloressigsäure, Trichloressigsäure, Ameisensäure, Chlorameisensäure, Glutarsäure, Maleinsäure) oder anstelle der Säure einen Katalysator, z.B. Amine, Metallsalze von organischen Säuren (wie Dibutylzinndilaureat (DBTL) oder Dibutylzinndiacetat (DBTA)), Organozinnverbindungen, Titansäureester und quartemäre
Ammoniumsalze,
Als inerte Lösungsmittel werden bevorzugt eingesetzt Kohlenwasserstoffe mit 5 bis 12 C-Atomen, Ketone oder bei Normalbedingung flüssige Carbonsäureester. Beispiele sind: Methyl,- Ethyl- oder Butylacetat, n-Hexan, n-Heptan, Isooctan, Cyclohexan, Pentan, Toluol, Xylol, Aceton oder Methylethylketon, oder Mischungen dieser Stoffe.
Bei manchen Silanen können auch Alkohole als inerte Lösungsmittel eingesetzt werden. Dies ist gegebenenfalls in Vorversuchen zu ermitteln. Bevorzugt werden als alkoholische Lösungsmittel Methanol, Ethanol oder Propanol (alle Isomeren) eingesetzt. Einige der hier beschriebenen Silan/Siloxan-haltigen Mischungen sind ebenfalls in der EP 0783464 B1 beschrieben, und auf diese Veröffentlichung wird hier ausdrücklich Bezug genommen.
Die Schicht, welche auf Silanen und/oder Siloxanen basiert, kann auch folgendermaßen erzeugt werden: Eine Mischung, welche die oben beschriebenen Komponenten B und C und ein gegenüber diesen Komponenten inertes Lösungsmittel enthält, wird auf die mit TiO2 beschichtete Oberfläche aufgebracht.
Bevorzugt wird die Silan- und/oder Siloxan-haltige Mischung in einer Menge von mindestens 15 g/m2 auf die Oberfläche aufgetragen, besonders bevorzugt in einer Menge von 25 bis 35 g/m2. Die bevorzugte Konzentration der Summe der oben beschriebenen Komponenten A, B und C beträgt 0,01 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-%., und ganz besonders bevorzugt 1 bis 8 Gew.-%; der Rest ist in der Regel Lösungsmittel.
Nach dem Auftragen auf das Substrat bildet sich eine Schicht durch eine fortschreitende Polymerisation und/oder Vernetzung der Komponenten A und B, bzw. der Komponente B, wobei Si-O-Si Bindungen ausgebildet werden. Zur TiO2-Schicht werden Si-O-Ti Bindungen ausgebildet. Zusätzlich wird die sich bildende Schicht bei einer Glasoberfläche über Si-O-Si- Bindungen, bzw. über Si-O-Ti Bindungen mit dem Substrat verankert. Nach einer Reaktionszeit von 15 bis 60 Minuten (bei Raumtemperatur) kann nicht reagierte Silan/Siloxanmischung mit Hilfe eines Lösungsmittels und gegebenenfalls eines Tuches wieder von der Oberfläche abgetragen werden, falls eine klar durchsichtige Oberfläche gewünscht ist. Wird die Vernetzung bei höheren Temperaturen (z.B. 50 bis 80 °C) durchgeführt, kann nicht reagierte Silan/Siloxanmischung bereits nach 1 bis 10 Minuten entfernt werden. Die Silan/Siloxanmischung kann nach dem Auftrag auf das mit TiO2 beschichtete Substrat auch einpoliert werden. Ein Abtragen nicht reagierter Mischung ist dann zur Erzielung einer klar durchsichtigen Oberfläche nicht notwendig. Bevorzugt wird die fertig beschichtete Oberfläche für 1 bis 5 Stunden bei 50 bis 150 °C nachbehandelt. So wird die Nachvernetzung beschleunigt.
Das Beschichtungssystem kann auch dadurch hergestellt werden, dass ein Ti02-Sol mit einer Mischung aus den Komponenten A und B und optional C oder mit einer Mischung aus den Komponenten B und C gemischt wird und dieses Gemisch anschließend auf das Substrat aufgebracht wird. Bevorzugt erfolgt das Aufbringen der Gesamtmischung auf das Substrat innerhalb von 24 Stunden, besonders bevorzugt innerhalb von 12 Stunden nach dem Mischen.
Das Beschichtungssystem kann diskrete TiO2- und Silanschichten enthalten, oder das Beschichtungssystem kann eine Schicht enthalten, bei der TiO2 und Silan in einer Schicht gemischt sind.
Figur 1 zeigt beispielhaft und schematisch ein Beschichtungssystem auf einer Glasoberfläche mit einer diskreten TiO2-Schicht, auf der eine vernetzte Silanschicht aufgebracht ist. Die Silanschicht enthält hier wasserabstoßende Gruppen, z.B. perfluorierte Alkane, geradkettige und verzweigte substituierte und nicht substituierte Alkane. Der Rest R in Figur 1 ist bevorzugt der Methyl- oder der Etylrest. Figur 2 zeigt beispielhaft und schematisch ein Beschichtungssystem auf einem Substrat (welches nicht zwangsläufig ein Si-haltiges Substrat sein muss) mit einer diskreten TiO2-Schicht, auf der ebenfalls eine Silanschicht aufgebracht ist.
Verwendung findet das erfindungsgemäße Beschichtungssystem bei der Hersteilung "selbstreinigender", bzw. pflegeleichter Oberflächen, z.B. "selbstreinigender" Glas-, Email- und Keramikoberflächen, insbesondere Floatglasoberflächen und temperaturbehandelte Glasflächen. Das Beschichtungssystem ist im Innen- wie im Außenbereich einsetzbar. Bevorzugte Anwendungen sind im Fassadenbereich, Sanitärbereich, Küchenbereich, auf Fliesen, auf Gewächshäusern und bei der Fahrzeugverglasung. Als weitere Materialien, deren Oberflächen mit dem erfindungsgemäßen Beschichtungssystem versehen werden können, sind zu nennen: Architekturmaterialien (z.B. Stein, Beton, Glas, Baukeramik: Fliesen) Duschkabinen, Küchenspülen, Kunststoffe (z.B. Polycarbonat, Polymethylmetacrylat, Polypropylen, Kühlschrankinnenverkleidungen), sogenannte weiße Ware (Außenseite), Holz und Gewebe (z.B. Duschvorhänge), Gartenmöbel und Markisen. Hervorzuheben sind weiterhin die antibakteriellen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Beschichtung. Verwendung findet die Beschichtung daher auch auf Oberflächen, bei denen es auf Keimfreiheit oder Keimarmut ankommt.
Weiterhin findet das erfindungsgemäße Beschichtungssystem Verwendung bei der Erzeugung von Oberflächen mit schaltbaren hydrophoben und hydrophilen Eigenschaften. Diese Oberflächen können z.B. in der Druckindustrie eingesetzt werden zur Herstellung von Druckplatten oder Trommeln, die mit UV-Strahlung beschrieben werden und ihren polaren Zustand an den belichteten Stellen ändern, um dann die Druckfarbe nur dort aufzunehmen. Gelöscht wird die Information auf den Platten oder Trommeln durch eine Dunkellagerung. Danach sind die Platten oder Trommeln wieder verwendbar.
Der Vorteil der mit dem er indungsgemäßem Beschichtungssystem versehenen Oberflächen liegt in einer erleichterten Reinigung und Pflege dieser Oberflächen. Anschmutzungen der Oberfläche werden verringert, zurückgedrängt und zum Teil ganz verhindert. Die Gebrauchsmenge von herkömmlichen Reinigungsmitteln wird dadurch verringert. Das Beschichtungssystem schützt auch dauerhaft allgemein vor Korrosion und speziell vor Glaskorrosion.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert.
Beispiel 1: Herstellung eines Beschichtungssystems auf einer Glasoberfläche (ohne Wärmebehandlung der fertigen Beschichtung)
Eine Fensterglasscheibe aus Floatglas wurde mit einem wässrigen Titandioxid-Sol (salpetersauer, pH = 1 ,2) mit einer Konzentration von 6 Gew.-% TiO2 benetzt und mit einem Rakel abgestreift. Die Nasschichtdicke betrug 15 μm. Die Scheibe wurde 30 Minuten bei 305 °C getempert. Die Kristallitgröße von entsprechend der TiO2-Beschichtung hergestelltem TiO2- Pulver betrug etwa 5 nm (Scherrer-Messung). Die Schichtdicke der TiO2- Schicht auf dem Substrat betrug etwa 75 nm (Messung mittels Raster- Elektronen-Mikroskop).
Die Silan-Siloxan-haltige Mischung wurde folgendermaßen hergestellt: 200 g Wasserstoff-Methylpolysiloxan mit einer Molmasse von ca. 2000, 100 g Phenyltrimethoxysilan, 5 g Dimethlydiethoxysilan, 45 g Isobutyltrimethoxy- silan und 280 g Octyltriethoxysilan wurden mit 62 g Trichloressigsäure vermischt. Die Mischung wurde unter ständigem Rühren auf 60 bis 65 °C erhitzt und ca. 15 Minuten bei dieser Temperatur gehalten. Nach Abkühlung der Mischung auf ca. 30 °C wurden nacheinander 50 ml Isopropanol und 500 ml Heptan zugesetzt. Die Lösung wurde danach mit Heptan verdünnt, bis sie eine Trockensubstanz-Konzentration von 4 bis 8 Gew.-% hatte.
Anschließend wurde diese Mischung gleichmäßig auf die mit TiO2 beschichtete Fensterglasscheibe aufgesprüht und mit einem Tuch gleichmäßig verteilt. Nach Abdampfen des Lösungsmittels (ca. 30 Minuten) befand sich auf der TiO2-Schicht ein festhaftender, dünner, ausgehärteter Harzfilm mit hydrophoben Eigenschaften. Die überschüssige Silan/Siloxanmischung wurde anschließend mit Isopropanol und einem Tuch abgetragen.
Beispiel 2: Herstellung eines Beschichtungssystems auf einer Glasoberfläche (mit Wärmebehandlung der fertigen Beschichtung)
Eine Glasscheibe wurde analog Beispiel 1 beschichtet. Die so mit TiO2 und Silan/Siloxan beschichtete Glasscheibe wurde anschließend für 2 Stunden im Trockenschrank bei 90 °C nachbehandelt, um die Vernetzung zu vervollständigen.

Claims

Patentansprüche
1. Beschichtungssystem, enthaltend TiO2 und eine auf Silanen und/oder Siloxanen basierenden Beschichtung, wobei das TiO2 eine mittlere Kristallitgröße d5o von 1 bis 100 nm aufweist und die Schichtdicke der TiO2-Schicht 1 bis 1000 nm beträgt.
2. Beschichtungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das TiO2 in der Beschichtung eine mittlere Kristallitgröße d5o von 5 bis 20 nm hat.
3. Beschichtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der TiO2-Schicht 5 bis 100 nm beträgt.
4. Beschichtungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der TiO2-Schicht 10 bis 80 nm beträgt.
5. Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die TiO2-Beschichtung und die Silanbeschichtung über Si-O-Ti Bindungen miteinander vernetzt sind.
6. Verfahren zur Herstellung eines Beschichtungssystems, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein Substrat eine TiO2-Beschichtung und anschließend eine Silanbeschichtung aufgebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die TiO2- Beschichtung durch Aufbringen eines TiO2-Sols und anschließender
Trocknung erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgebrachte TiO2-Sol bei erhöhten Temperaturen getrocknet (getempert) wird.
9. Verfahren zur Herstellung eines Beschichtungssystems, dadurch gekennzeichnet, dass ein TiO2-Sol mit einer Mischung aus einem Silan und aus einem Katalysator und/oder einem Siloxan gemischt wird und dieses Gemisch auf das Substrat aufgebracht und getrocknet wird.
10. Verwendung des Beschichtungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für die Herstellung "selbstreinigender", bzw. pflegeleichter Oberflächen.
11.Verwendung des Beschichtungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für die Herstellung korrosionsgeschützer Oberflächen.
12. Verwendung des Beschichtungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für die Erzeugung von Oberflächen mit schaltbaren hydrophoben und hydrophilen Eigenschaften.
13. Verwendung des Beschichtungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für die Herstellung von Druckplatten oder Trommeln, die mit UV- Strahlung beschrieben werden und ihren polaren Zustand an den belichteten Stellen ändern.
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