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EP2067061A1 - TRANSPARENTE PORÖSE SiO2-BESCHICHTUNG FÜR EIN TRANSPARENTES SUBSTRATMATERIAL - Google Patents

TRANSPARENTE PORÖSE SiO2-BESCHICHTUNG FÜR EIN TRANSPARENTES SUBSTRATMATERIAL

Info

Publication number
EP2067061A1
EP2067061A1 EP07820582A EP07820582A EP2067061A1 EP 2067061 A1 EP2067061 A1 EP 2067061A1 EP 07820582 A EP07820582 A EP 07820582A EP 07820582 A EP07820582 A EP 07820582A EP 2067061 A1 EP2067061 A1 EP 2067061A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating
transparent
sol
gel process
polymer
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.)
Ceased
Application number
EP07820582A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Anett Berndt
Florian Eder
Hans-Dieter Feucht
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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 Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP2067061A1 publication Critical patent/EP2067061A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/113—Anti-reflection coatings using inorganic layer materials only
    • G02B1/115—Multilayers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31507—Of polycarbonate
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31652—Of asbestos
    • Y10T428/31667—Next to addition polymer from unsaturated monomers, or aldehyde or ketone condensation product

Definitions

  • the present invention relates to the field of transparent materials, especially the transparent materials whose reflection has been reduced.
  • a transparent coating for a transparent substrate material which is characterized in that the coating is based on SiO 2 and has a porosity of ⁇ 35% to ⁇ 65%.
  • the term "based on SiO 2" in the sense of the present invention means or comprises in particular that the coating contains SiO 2 as the main component, preferably ⁇ 70%, more preferably ⁇ 80% and most preferably> 90% to ⁇ 100% of the coating made of SiO 2 .
  • transparent in the sense of the present invention means or in particular includes a permeability of ⁇ 90% in the respectively used wavelength range, in particular in the visible wavelength range.
  • the coating is substantially homogeneous, and for many applications, a single coating is sufficient (unlike the multilayer systems listed above).
  • the coating can - as will be described below - be applied in most applications within the present invention by simple dipping, so that consuming and to be carried out in particular at high temperature application steps can be avoided.
  • the thickness of the coating produced is - as will be described below - in many applications in the range of 50-200 nanometers. It is therefore largely insensitive to thermal and mechanical stress (in particular bending stress) and has only insignificant effects on component dimensions and tolerances.
  • the porosity of the coating is ⁇ 40% to ⁇ 60%, more preferably ⁇ 45% to ⁇ 55%.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the thickness of the coating is ⁇ 95 nm to ⁇ 135 nm. This has proven to be particularly favorable for many applications. Preferably, the thickness of the coating is ⁇ IOO nm to ⁇ 130 nm.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the refractive index ni of the coating at ⁇ 0.8 * to ⁇ 1.2 * is wherein n is 2 the Brechungsin ⁇ dex of the substrate. In this case, for many applications within the present invention, the reflection can be further reduced.
  • the refractive index ni of the coating is preferably ⁇ O, 9 * up to ⁇ 1,1 * •
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the coating is essentially a porous solid shaped article, in particular a homogeneous porous shaped article or forms such a body.
  • the term "essentially” designates in particular ⁇ 90 vol%, preferably ⁇ 95 vol% of the coating.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the coating has transmission-increasing properties, in particular for light in the visible wavelength range.
  • the coating is preferably capable of increasing the transmission of the substrate by ⁇ 2%, preferably by ⁇ 4%, in the respective wavelength range used, in particular in the visible wavelength range.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the average diameter of the pores is from ⁇ 5 nm to ⁇ 50 nm. This has been found in many applications of the present invention to be particularly favorable for the antireflective properties of the coating.
  • the average diameter of the pores is preferably from ⁇ 10 nm to ⁇ 40 nm, more preferably ⁇ 10 nm to ⁇ 25 nm.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the diameter of ⁇ 90% of the pores is from ⁇ 5 nm to ⁇ 50 nm.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the diameter distribution of the pores of the coating according to the invention essentially follows a log-normal distribution with a half-value width of ⁇ IO nm, preferably ⁇ 8 nm, more preferably ⁇ 5 nm.
  • Essentially means that ⁇ 90% of the pores, preferably ⁇ 95% of the pores and most preferably ⁇ 98% of the pores follow this distribution.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the coating is produced by means of a sol-gel process.
  • the present invention also relates to a method for producing a transparent coating for a transparent substrate material, characterized in that the method is based on a sol-gel process.
  • sol-gel process or sol-gel process in the sense of the present invention means or comprises in particular all processes and / or processes in which silicon precursor materials, in particular silicon halides and / or silicon alkoxides in solution, are subjected to hydrolysis and subsequent condensation become.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that at least one porosity-causing component is present during at least part of the sol-gel process, which component is removed and / or destroyed after completion of the sol-gel process.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the at least one porosity-causing component is a polymer, wherein the average molecular weight of the polymer is preferably ⁇ 5,000 Da to ⁇ 50,000 Da, more preferably ⁇ 10,000 Da to ⁇ 20,000 Da.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the polymer is an organic polymer, preferably selected from the group comprising polyethylene glycol, polypropylene glycol, copolymers of polyethylene glycol and polypropylene glycol, polyvinylpyrrolidone, polyether, alkyl, cycloalkyl and / or aryl-substituted polyethers, polyesters alkyl-, cycloalkyl- and / or aryl-substituted polyesters, in particular polyhydroxybutyric acid or mixtures thereof.
  • General Groups / Molecule Definition Within the specification and claims, general groups or molecules such as alkyl, alkoxy, aryl, etc. are claimed and described. Unless otherwise described, the following groups within the generally described groups / molecules are preferably used in the context of the present invention:
  • Alkyl linear and branched C 1 -C 8 -alkyls
  • long-chain alkyls linear and branched C5-C20 alkyls
  • Alkenyl C2-C6-alkenyl
  • Cycloalkyl C3-C8-cycloalkyl
  • Alkoxide / alkoxy C 1 -C 6 alkoxy, linear and branched
  • long-chain alkoxide / alkoxy linear and branched C5-C20 alkoxy
  • Aryl selected from aromatics with a molecular weight below 300 Da.
  • Polyether selected from the group consisting of H- (O-CH 2 - CH (R)) n-OH and H- (0-CH 2 -CH (R)) n -H wherein R is independently selected from: hydrogen, alkyl , Aryl, halogen and n from 1 to 250
  • substituted polyethers selected from the group consisting of R 2 - (O-CH 2 -CH (R 1 M n -OR 3 and R 2 - (O-CH 2 -CH (R 2 )) n -R 3 where R i, R 2 , R 3 is independently selected from: hydrogen, alkyl, long chain alkyl, aryl, halogen and n is from 1 to 250
  • Ether The compound Ri-OR 2 , wherein each Ri and R 2 are independently selected from the group consisting of hydrogen, halogen, alkyl, cycloalkyl, aryl, long chain alkyl Unless otherwise stated, the following groups / molecules are more preferred groups / molecules within the general group / molecule definition:
  • Alkyl linear and branched C 1 -C 6 -alkyl
  • Alkenyl C3-C6 alkenyl
  • Cycloalkyl C6-C8-cycloalkyl
  • long-chain alkoxy linear and branched C5-C10 alkoxy, preferably linear C6-C8 alkoxy
  • Polyether selected from the group consisting of H- (O-CH 2 - CH (R)) n-OH and H- (0-CH 2 -CH (R)) n -H wherein R is independently selected from: hydrogen, alkyl , aryl, halogen and n is from 10 to 250.
  • substituted polyethers selected from the group consisting of R 2 - (O-CH 2 -CH (R 1 )) n -OR 3 and R 2 - (O-CH 2 -CH (R 2 )) n -R 3 where R i, R 2 , R 3 is independently selected from hydrogen, alkyl, long chain alkyl, aryl, halogen and n is from 10 to 250.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the polymer is washed out after completion of the sol-gel process.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the polymer is washed out by means of tempering, in particular at a temperature of ⁇ 80 ° C to ⁇ 100 ° C, preferably with water after completion of the sol-gel process.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the polymer is terminated after termination of the sol-gel reaction. Burned out process especially at a temperature of ⁇ 250 ° C is burned out.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the silicon is added in the form of a silicon alkoxide precursor solution.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the pH of the silicon-containing precursor solution is from ⁇ 1 to ⁇ 4.
  • the invention also relates to a transparent coating for a transparent substrate produced by the process according to the invention.
  • the invention also relates to an optical component comprising a transparent substrate and a coating applied and / or arranged on the substrate according to the present invention
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the substrate is selected from the group comprising glass, transparent plastics, preferably selected from the group consisting of polycarbonate, polyacrylic and mixtures thereof, as well as mixtures thereof.
  • the present invention also relates to a method for producing an optical component according to the invention, characterized in that the coating is applied to the substrate by dipping and / or spin-coating.
  • the present invention also relates to the use of a coating according to the invention and / or an optical component according to the invention for
  • FIG. 1 shows a diagram with two transmission measurements of a polycarbonate substrate coated according to a first embodiment of the invention and of an uncoated polycarbonate substrate; such as
  • FIG. 2 shows a photograph of a polycarbonate substrate coated in half according to a first embodiment of the invention.
  • FIGS. 1 and 2 refer to Example I described below:
  • a polycarbonate based optical device was prepared as follows:
  • Solution 1 4 g of polyethylene glycol were provided in 50 ml of ethanol and while stirring slowly added water until complete solution occurs. Then 4 drops of IN HCl are added.
  • Solution 2 was then made up to 50 ml with solution 1 and stirred for 2 h.
  • the polycarbonate substrate was pretreated by flame silanization to increase the bond between substrate and coating.
  • the polycarbonate substrate was then dip-coated with the solution (rate 50 mm / min). It was then dried in air and annealed at 100 0 C for 2h in the oven. After cooling, it was stored in water for 1 min.
  • the porosity of the coating was 55%.
  • Example 1 shows a diagram with two transmission measurements of the polycarbonate substrate coated according to Example I and of the uncoated polycarbonate substrate. One sees an improvement of the transmission by approx. 5%.
  • FIG. 2 shows a photograph of a polycarbonate substrate half coated according to Example I. FIG. It can be seen clearly that the reflection was significantly reduced.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine transparente poröse SiO<SUB>2</SUB>-Beschichtung für ein transparentes Substratmaterial wie beispielsweise Polycarbonat, welche vorteilhafte antireflektive Eigenschaften besitzt. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mittels eines Sol-Gel-Verfahrens hergestellt wird, wobei während zumindest eines Teils des Sol-Gel-Prozesses mindestens eine porositätsverursachende Komponente vorhanden ist, die nach Beendigung des Sol-Gel-Prozesses entfernt und/oder zerstört wird. Die mindestens eine porositätsverursachende Komponente ist ein Polymer, wobei die durchschnittliche Molmasse des Polymers bevorzugt =5.000 Da bis =50.000 Da, noch bevorzugt =10.000 Da bis =20.000 Da beträgt.

Description

Beschreibung
Transparente poröse Siθ2-Beschichtung für ein transparentes Substratmaterial,
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der transparenten Materialien, insbesondere der transparenten Materialien, deren Reflexion vermindert wurde.
Bei vielen transparenten Materialen, insbesondere transparenten Materialien auf Kunststoffbasis, wie beispielsweise PoIy- carbonat etc. ergibt sich die Schwierigkeit, dass diese z.T. unerwünschte Reflektionseigenschaften haben, welche den Einsatz bei vielen Anwendungen erschweren oder sogar unmöglich machen.
Daher wurden zahlreiche Versuche unternommen, transparente Materialien insbesondere durch Aufbringen weiterer Schichten weniger reflektiv zu gestalten.
Hierzu wurde z.B. vorgeschlagen, durch eine sog ,,flower-like alumina"-Schicht die Reflexion zu vermindern (siehe Yamaguchi et al, Journal of Sol-Gel Science & Technology, 2005, 33, 117-120). Diese Herangehensweise erfordert jedoch einen Tem- perschritt bei erhöhten Temperaturen (ca. 400 0C).
Andere vorgeschlagene Beschichtungen umfassen Mehrschichtsysteme mit wechselnden Brechungsindices, z.B. Multischichtsys- teme aus Siθ2 und TiÜ2. Auch hier sind jedoch Temperschritte, meist bei Temperaturen über 4000C notwendig (siehe M. Walther, OTTI-Seminar Regensburg, September 2005) . Andere Systeme verwenden Schichten aus Tiθ2 und MgF2 (siehe EP 564 134 Bl), bei denen zusätzlich Fluorkohlenwasserstoffharze vorgesehen sind. Der Nachteil dieses Systems liegt wiederum in der schlechten Aufbringbarkeit .
Es stellt sich somit die Aufgabe, eine transparente Beschich- tung für ein transparentes Substratmaterial zu schaffen, wel- che die oben angesprochenen Nachteile zumindest teilweise überwindet und insbesondere auf einfache Weise aufbringbar ist .
Diese Aufgabe wird durch eine transparente Beschichtung nach Anspruch 1 sowie durch das Verfahren nach Anspruch 6 gelöst.
Demgemäß wird eine transparente Beschichtung für ein transparentes Substratmaterial vorgeschlagen, welche dadurch gekenn- zeichnet ist, dass die Beschichtung auf Siθ2 basiert und eine Porosität von ≥35% bis ≤65% aufweist.
Die Bezeichnung „basierend auf SiO2" im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet oder umfasst insbesondere, dass die Beschichtung Siθ2 als Hauptkomponente enthält. Bevorzugt sind dabei ≥70%, noch bevorzugt ≥80% sowie am meisten bevorzugt >90% bis <100 der Beschichtung aus SiO2.
Die Bezeichnung „transparent" im Sinne der vorliegenden Er- findung bedeutet oder umfasst dabei insbesondere eine Durchlässigkeit von ≥90% im jeweilig verwendeten Wellenlängenbereich, insbesondere im sichtbaren Wellenlängenbereich.
Durch eine solche erfindungsgemäße Siθ2-Beschichtung kann in vielen Anwendungen innerhalb der vorliegenden Erfindung einer oder mehrere der folgenden Vorteile erzielt werden:
Die Beschichtung ist im Wesentlichen homogen und für viele Anwendungen reicht eine einzige Beschichtung aus (anders als bei den oben aufgeführten Mehrschichtsystemen) .
Die Beschichtung kann - wie im Folgenden noch beschrieben wird - bei den meisten Anwendungen innerhalb der vorliegenden Erfindung durch einfaches Tauchen aufgebracht werden, so dass aufwendige und insbesondere bei hoher Temperatur durchzuführende Aufbringungsschritte vermieden werden können. Die Dicke der hergestellten Beschichtung beträgt - wie im Folgenden noch beschrieben wird - bei vielen Anwendungen im Bereich von 50- 200 Nanometern. Sie ist daher weitgehend unempfindlich gegenüber thermischem und mechanischem Stress (insbesondere Biegebelastung) und be- einflusst Bauteilabmessungen und Toleranzen nur unwesentlich.
Gemäß einer mehr bevorzugten Ausführungsform beträgt die Porosität der Beschichtung ≥40% bis ≤60%, noch bevorzugt ≥45% bis <55%.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch ge- kennzeichnet, dass die Dicke der Beschichtung bei ≥95 nm bis ≤135 nm liegt. Dies hat sich für viele Anwendungen als besonders günstig herausgestellt. Bevorzugt liegt die Dicke der Beschichtung bei ≥IOO nm bis ≤130 nm.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Brechungsindex ni der Beschichtung bei ≥0,8 * bis ≤1,2 * liegt, wobei n2 der Brechungsin¬ dex des Substrats ist. In diesem Fall kann für viele Anwendungen innerhalb der vorliegenden Erfindung die Reflexion nochmals vermindert werden. Bevorzugt liegt der Brechungsindex ni der Beschichtung bei ≥O, 9 * bis ≤1,1 * •
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung im Wesentlichen ein porö- ser Vollformkörper, insbesondere ein homogener poröser Vollformkörper ist bzw. einen solchen Körper bildet.
Der Term „im wesentlichen" bezeichnet dabei insbesondere ≥90 Vol-%, bevorzugt ≥95 Vol-% der Beschichtung.
Dadurch kann bei vielen Anwendungen innerhalb der vorliegenden Erfindung eine einfach herstellbare und noch weiter re- flektionsmindernde Beschichtung erreicht werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung transmissionserhöhende Eigenschaften, insbesondere für Licht im sichtbaren Wellen- längenbereich, aufweist.
Bevorzugt ist die Beschichtung in der Lage, die Transmission des Substrates um ≥2%, bevorzugt um ≥4% im jeweilig verwendeten Wellenlängenbereich, insbesondere im sichtbaren Wellen- längenbereich zu erhöhen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Durchmesser der Poren von ≥5 nm bis ≤50 nm beträgt. Dies hat sich bei vielen Anwendungen der vorliegenden Erfindung als besonders günstig für die antireflektiven Eigenschaften der Beschichtung herausgestellt. Bevorzugt beträgt der durchschnittliche Durchmesser der Poren von ≥IO nm bis ≤40 nm, noch bevorzugt ≥IO nm bis ≤25 nm.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser von ≥90% der Poren von ≥5 nm bis ≤50 nm beträgt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesserverteilung der Poren der erfindungsgemäßen Beschichtung im wesentlichen einer log-norm Verteilung mit einer Halbwertsbreite von ≤IO nm, bevorzugt ≤8 nm, noch bevorzugt ≤5 nm folgt.
„Im wesentlichen" bedeutet dabei, dass ≥90% der Poren, bevorzugt ≥95% der Poren sowie am meisten bevorzugt ≥98% der Poren dieser Verteilung folgen.
Eine derartige Verteilung hat sich für viele Anwendungen der vorliegenden Erfindung als besonders günstig herausgestellt, da so eine optisch besonders homogene Beschichtung erreicht werden kann. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mittels eines Sol-Gel- Verfahrens hergestellt wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung einer transparenten Beschichtung für ein transparentes Substratmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auf einem Sol-Gel-Prozess beruht.
Die Bezeichnung „Sol-Gel-Prozess oder Sol-Gel-Verfahren" im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet oder umfasst insbesondere alle Prozesse und/oder Verfahren bei denen Silizi- umprecursormaterialien, insbesondere Siliziumhalogenide und/oder Siliziumalkoxide in Lösung einer Hydrolyse und anschließenden Kondensation unterworfen werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass während zumindest eines Teils des Sol-Gel- Prozesses mindestens eine porositätsverursachende Komponente vorhanden ist, die nach Beendigung des Sol-Gel-Prozesses entfernt und/oder zerstört wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch ge- kennzeichnet, dass die mindestens eine porositätsverursachende Komponente ein Polymer ist, wobei die durchschnittliche Molmasse des Polymers bevorzugt ≥5.000 Da bis ≤50.000 Da, noch bevorzugt ≥IO.OOO Da bis <20.000 Da beträgt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer ein organisches Polymer, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Polyethylengly- kol, Polypropylenglykol, Copolymere aus Polyethylenglykol und Polypropylenglykol, Polyvinylpyrrolidon, Polyether, alkyl-, cycloalkyl- und/oder arylsubstituierte Polyether, Polyester, alkyl-, cycloalkyl- und/oder arylsubstituierte Polyester, insbesondere Polyhydroxybuttersäure oder Mischungen daraus. allgemeine Gruppen/ Moleküldefinition: Innerhalb der Beschreibung und den Ansprüchen werden allgemeine Gruppen oder Moleküle, wie z.B. Alkyl, Alkoxy, Aryl etc. beansprucht und beschrieben. Wenn nicht anders beschrieben, werden bevorzugt die folgenden Gruppen innerhalb der allgemein beschriebenen Gruppen/Moleküle im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet:
Alkyl: lineare und verzweigte Cl-C8-Alkyle,
langkettige Alkyle: lineare und verzweigte C5-C20 Alkyle
Alkenyl: C2-C6-alkenyl,
Cycloalkyl: C3-C8-cycloalkyl,
Alkoxid/Alkoxy : Cl-C6-alkoxy, linear und verzweigt
langkettig Alkoxid/Alkoxy: lineare und verzweigte C5-C20 Al- koxy
Aryl: ausgewählt aus Aromaten mit einem Molekulargewicht unter 300 Da.
Polyether: ausgewählt aus der Gruppe enthaltend H-(O-CH2- CH(R))n-OH and H- (0-CH2-CH (R) ) n-H wobei R unabhängig ausgewählt ist aus: Wasserstoff, Alkyl, Aryl, Halogen und n von 1 to 250
substitutierte Polyether: ausgewählt aus der Gruppe enthaltend R2 -(0-CH2-CH(R1 Mn-OR3 and R2 -(0-CH2-CH(R2 ) ) n-R3 wobei Ri, R2, R3 unabhängig ausgewählt ist aus: Wasserstoff, Alkyl, langkettige Alkyle, Aryl, Halogen und n von 1 to 250 beträgt
Ether: Die Verbindung Ri-O-R2, wobei jedes Ri und R2 unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe enthaltend Wasserstoff, Halogen, Alkyl, Cycloalkyl, Aryl, langkettiges Alkyl Soweit nicht anders erwähnt, sind die folgenden Gruppen/Moleküle mehr bevorzugte Gruppen/Moleküle innerhalb der allgemeinen Gruppen/Moleküldefinition :
Alkyl: lineare und verzweigte Cl-C6-alkyl,
Alkenyl: C3-C6-alkenyl,
Cycloalkyl: C6-C8-cycloalkyl,
Alkoxy, Alkoxid: Cl-C4-alkoxy, insbesondere Isopropyloxid
langkettig Alkoxy: lineare und verzweigte C5-C10 Alkoxy, vorzugsweise lineare C6-C8 Alkoxy
Polyether: ausgewählt aus der Gruppe enthaltend H-(O-CH2- CH(R))n-OH and H- (0-CH2-CH (R) ) n-H wobei R unabhängig ausgewählt ist aus: Wasserstoff, alkyl, aryl, halogen und n von 10 bis 250 beträgt.
substitutierte Polyether: ausgewählt aus der Gruppe enthaltend R2 -(0-CH2-CH(R1 )) n-OR3 and R2 -(0-CH2-CH(R2 ) ) n-R3 wobei Ri, R2, R3 unabhängig ausgewählt ist aus: Wasserstoff, Alkyl, langkettige Alkyle, Aryl, halogen und n von 10 bis 250.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer nach Beenden des Sol-Gel- Prozesses ausgewaschen wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer nach Beenden des Sol-Gel- Prozesses mittels Temperung, insbesondere bei einer Temperatur von ≥80°C bis ≤100°C, bevorzugt mit Wasser ausgewaschen wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer nach Beenden des Sol-Gel- Prozesses ausgebrannt insbesondere bei einer Temperatur von ≥250°C ausgebrannt wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch ge- kennzeichnet, dass das Silizium in Form einer Silizium- Alkoxid-Precursor-Lösung zugegeben wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der Silizium enthaltenden Pre- cursor-Lösung von ≥l bis ≤4 beträgt.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine transparente Be- schichtung für ein transparentes Substrat, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein optisches Bauelement umfassend ein transparentes Substrat sowie eine auf dem Substrat aufgebrachte und/oder angeordnete Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend Glas, transparente Kunststoffe, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Polycarbonat, Polyacryl und Mischungen daraus, sowie Mischungen daraus.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen optischen Bauelements, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf das Substrat durch Tauchen und/ oder Spin-coating aufgebracht wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf die Verwendung einer erfindungsgemäßen Beschichtung und/oder eines erfindungsgemäßen optischen Bauelements für
optische Instrumente - Brillen Scheinwerfergehäuse in der Automobiltechnik Scheiben, besonders in der Automobiltechnik Cockpitverglasungen
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Anwendungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekann- ten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen - beispielhaft - ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Beschichtung dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 ein Diagramm mit zwei Transmissionsmessungen einer gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung beschichteten Polycarbonatsubstrats und eines unbeschichteten Polycarbonatsubstrates; sowie
Fig. 2 ein Foto eines zur Hälfte gemäß einer ersten Ausfüh- rungsform der Erfindung beschichteten Polycarbonatsubstrats .
Fig.l und 2 beziehen sich auf das im Folgenden beschriebene Beispiel I:
BEISPIEL I:
Ein optisches Bauelement auf Polycarbonatbasis wurde wie folgt hergestellt:
Zunächst wurden zwei Lösungen bereitgestellt: Lösung 1: 4g Polyethylenglykol wurden in 50ml Ethanol bereitgestellt und solange unter Rühren langsam Wasser zugegeben, bis vollständige Lösung eintritt. Anschließend werden 4 Tropfen IN HCl zugesetzt.
Lösung 2: 4ml Tetraethoxysilan in 20 ml EtOH
Lösung 2 wurde dann mit Lösung 1 auf 50 ml aufgefüllt und 2h gerührt .
Das Polycarbonatsubstrat wurde durch Flammsilanisierung vorbehandelt, um die Bindung zwischen Substrat und Beschichtung zu erhöhen.
Das Polycarbonatsubstrat wurde anschließend mit der Lösung tauchbeschichtet (Geschwindigkeit 50 mm/min) . Danach wurde an der Luft getrocknet und bei 1000C für 2h im Ofen getempert. Nach dem Abkühlen wurde 1 min in Wasser gelagert.
Die Porosität der Beschichtung betrug dabei 55 %.
Fig. 1 ein Diagramm mit zwei Transmissionsmessungen des gemäß Beispiel I beschichteten Polycarbonatsubstrats und des unbeschichteten Polycarbonatsubstrates . Man sieht eine Verbesse- rung der Transmission um ca. 5%.
Fig. 2 zeigt ein Foto eines zur Hälfte gemäß Beispiel I beschichteten Polycarbonatsubstrats. Man erkennt deutlich, dass die Reflexion deutlich vermindert wurde.

Claims

Patentansprüche
1. Transparente Beschichtung für ein transparentes Substratmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschich- tung auf Siθ2 basiert und eine Porosität von ≥35% bis ≤65% aufweist .
2. Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Beschichtung von ≥95 nm bis ≤135 nm liegt.
3. Beschichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechungsindex ni der Beschichtung von ≥0,8 * -^n2 bis ≤1,2 * -^n2 liegt, wobei n2 der Brechungs- index des Substrats ist.
4. Beschichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein poröser Vollformkörper ist.
5. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die SiO2- Beschichtung mittels eines Sol-Gel-Verfahrens hergestellt wird.
6. Verfahren zur Herstellung einer transparenten Beschich- tung für ein transparentes Substratmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auf einem Sol-Gel-Prozess beruht .
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass während zumindest eines Teils des Sol-Gel-Prozesses mindestens eine porositätsverursachende Komponente vorhanden ist, die nach Beendigung des Sol-Gel-Prozesses entfernt und/oder zerstört wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine porositätsverursachende Komponente ein Polymer ist, wobei die durchschnitt- liehe Molmasse des Polymers bevorzugt ≥5.000 Da bis <50.000 Da beträgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Polymer ein organisches Polymer, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Polyethy- lenglykol, Polypropylenglykol, Copolymere aus Polyethylen- glykol und Polypropylenglykol, Polyvinylpyrrolidon, PoIy- ether, alkyl, cycloalkyl und/oder arylsubstituierte PoIy- ether, Polyester, alkyl, cycloalkyl und/oder arylsubstituierte Polyester oder Mischungen daraus.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer nach Beenden des Sol-Gel- Prozesses ausgewaschen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer nach Beenden des Sol-Gel-Prozesses mittels Temperung ausgewaschen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Silizium in Form einer Silizium- Alkoxid-Precursor-Lösung zugegeben wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der Silizium enthaltenden Precursor-Lösung von ≥l bis ≤4 beträgt.
14. Transparente Beschichtung für ein transparentes Sub- strat, hergestellt nach einem der Ansprüche 6 bis 13.
15. Optisches Bauelement umfassend ein transparentes Substrat sowie eine auf dem Substrat aufgebrachte und/oder angeordnete Beschichtung nach einem der vorigen Ansprüche.
16. Optisches Bauelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend Glas, transparente Kunststoffe, bevorzugt aus- gewählt aus der Gruppe enthaltend Polycarbonat, Polyacryl und Mischungen daraus, sowie Mischungen daraus.
17. Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelementes nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf das Substrat durch Tauchen und/oder Spin-Coating aufgebracht wird
18. Verwendung einer Beschichtung gemäß einem oder mehrere der Ansprüche 1 bis 5 und /oder 14, eines optischen Bauelements gemäß Anspruch 15 oder 16 für
a. optische Instrumente b. Brillen c. Scheinwerfergehäuse in der Automobiltechnik d. Scheiben, besonders in der Automobiltechnik e. Cockpitverglasungen
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