WO2012163947A1

Substrate element for coating with an easy-to-clean coating

Abstract

Substrate element for coating with an easy-to-clean coating, where the effect of the easy-to-clean coating is improved in respect of its hydrophobic and oleophobic properties and in particular its long-term stability by the substrate element. The substrate element comprises, first and foremost, a support material composed of glass or glass-ceramic and a bonding layer which can interact with an easy-to-clean coating and comprises a mixed oxide, in particular a silicon mixed oxide.

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23 claims: 4 independent, 19 dependent

  1. 1
    Patentansprüche 1 . Substratelement (1 1 , 12) für die Beschichtung mit einer Easy-to-clean Beschichtung umfassend ein Trägermaterial (2) und eine Beschichtung (3) dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) eine Haftvermittlerschicht ist, welche derart ausgestaltet ist, dass sie mit einer Easy-to- clean Beschichtung in eine Wechselwirkung treten kann und dass die Haftvermittlerschicht ein Mischoxid umfasst.
  2. 2
    Substratelement nach Anspruch 1 , wobei die Haftvermittlerschicht (3) eine Flüssigphasenbeschichtung, insbesondere eine thermisch verfestigte Sol-Gel Schicht ist.
  3. 3
    Substratelement nach Anspruch 1 , wobei die Haftvermittlerschicht (3) eine CVD-Beschichtung oder eine Flammpyrolyse-Schicht ist.
  4. 4
    Substratelement nach Anspruch 1 , wobei die Haftvermittlerschicht (3) eine PVD-Beschichtung, insbesondere eine gesputterte Schicht ist.
  5. 5
    Substratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Haftvermittlerschicht (3) durch eine oder mehrere Zwischenschichten in Teilschichten geteilt ist welche bevorzugt eine Dicke von 0,3 bis 10 nm, besonders bevorzugt eine Dicke von 1 bis 3 nm aufweisen.
  6. 6
    Substratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Haftvermittlerschicht (3) einen Brechungsindex im Bereich von 1 ,35 bis 1 ,7 , bevorzugt im Bereich von 1 ,35 bis 1 ,6 , besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,35 bis 1 ,56 aufweist.
  7. 7
    Substratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Haftvermittlerschicht (3) eine Siliziummischoxid-Schicht ist, insbesondere eine mit einem Oxid zumindest eines der Elemente Aluminium, Zinn, Magnesium, Phosphor, Cer, Zirkon, Titan, Caesium, Barium, Strontium, Niob, Zink, Bor und/oder Magnesiumfluorid gemischte Siliziumoxid-Schicht ist, wobei bevorzugt zumindest ein Oxid des Elements Aluminium enthalten ist.
  8. 8
    Substratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Haftvermittlerschicht (3) eine Dicke von größer 1 nm, bevorzugt größer 10 nm, besonders bevorzugt größer 20 nm beträgt.
  9. 9
    Substratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei über der Haftvermittlerschicht (3) eine Deckschicht (4) angeordnet ist und diese Deckschicht (4) eine partikuläre Schicht oder eine poröse Schicht ist.
  10. 10
    Substratelement nach Anspruch 9, wobei die Deckschicht (4) aus Siliziumoxid oder aus einem Siliziummischoxid besteht.
  11. 11
    1 1 . Substratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Trägermaterial (2) ein Metall, ein Kunststoff, ein Kristall, eine Keramik, ein Glas, eine Glaskeramik oder ein Verbundwerkstoff ist.
  12. 12
    Substratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Trägermaterial (2) ein Lithium-Aluminiumsilikatglas, ein Kalk-Natron-Silikatglas, ein Borosilikatglas, ein Alkali-Alumosilikatglas, ein alkalifreies oder alkaliarmes Alumosilikatglas ist.
  13. 13
    Substratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Trägermaterial (2) auf der Oberfläche (20) strukturiert ist, insbesondere eine geätzte Oberfläche aufweist.
  14. 14
    Substratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei nach dem Auftrag einer Easy-to-clean Beschichtung auf die Haftvermittlerschicht (3) der Wasserkontaktwinkel zur Easy-to-clean Beschichtung nach einer größer 1 ,5 fach, bevorzugt größer zweifach, besonders bevorzugt größer dreifach längeren Beanspruchung im Neutralsalz-Sprühversuch höher liegt als bei gleicher Easy-to-clean Beschichtung, welche ohne Haftvermittlerschicht aufgetragen ist, bei entsprechend kürzerer Beanspruchung im Neutralsalz-Sprühversuch.
  15. 15
    Verfahren zur Herstellung eines Substratelements (1 1 , 12) zum Beschichten mit einer Easy-to-clean Beschichtung umfassend folgende Schritte:- Bereitstellen eines Trägermaterials (2), insbesondere aus einem Glas oder einer Glaskeramik mit zumindest einer Oberfläche (20), - Beschichten der zumindest einen Oberfläche (20) des Trägermaterials mittels Sol-Gel-Auftragstechnik mit einer Haftvermittlervorläuferschicht. - Thermisches Verfestigen der Haftvermittlervorläuferschicht und Umwandeln der Haftvermittlervorläuferschicht in die Haftvermittlerschicht (3), wobei die Haftvermittlerschicht ein Mischoxid, bevorzugt ein Siliziummischoxid, besonders bevorzugt ein mit einem Oxid zumindest eines der Elemente Aluminium, Zinn, Magnesium, Phosphor, Cer, Zirkon, Titan, Caesium, Barium, Strontium, Niob, Zink, Bor oder mit Magnesium- fluorid gemischtes Siliziumoxid umfasst, sodass auf das so erhaltene Substratelement (1 1 ) eine Easy-to-clean Beschichtung mittels Sprüh-, Tauch-, Wisch- oder Druckverfahren auftragbar ist.
  16. 16
    Verfahren zur Herstellung eines Substratelements (1 1 , 12) nach Anspruch 15, wobei das thermische Verfestigen der Haftvermittlervorläuferschicht und das Umwandeln der Haftvermittlervorläuferschicht in die Haftvermittlerschicht (3) auf dem Trägermaterial (2) unterhalb der Erweichungstemperatur des Trägermaterials, insbesondere bei Temperaturen kleiner 550°C, bevorzugt zwischen 350 und 500 °C, besonders bevorzugt bei Temperaturen zwischen 400 und 500 °C Substratoberflächentemperatur erfolgt.
  17. 17
    Verfahren zur Herstellung eines Substratelements nach Anspruch 15, wobei das thermisches Verfestigen der Haftvermittlervorläuferschicht und Umwandeln der Haftvermittlervorläuferschicht in die Haftvermittlerschicht in situ mit einem thermischen Vorspannen des Trägermaterials erfolgt.
  18. 18
    Verfahren zur Herstellung eines Substratelements (1 1 , 12) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei dem thermischen Verfestigen der Haftvermittlervorläuferschicht und Umwandeln der Haftvermittlervorläuferschicht in die Haftvermittlerschicht (3) ein Trocknen der Haftvermittlervorläuferschicht bevorzugt bei Temperaturen kleiner 300°C, besonders bevorzugt bei Temperaturen kleiner 200°C vorgeschaltet ist.
  19. 19
    Verfahren zur Herstellung eines Substratelements (12) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei im Anschluss an das thermische Verfestigen der Haftvermittlervorläuferschicht und Umwandeln der Haftvermittlervorläuferschicht in die Haftvermittlerschicht (3) das Aufbringen einer Deckschicht (6) über der Haftvermittlerschicht (3) insbesondere mittels Flammenpyrolyse nachgeschaltet ist, wobei die Deckschicht (6) bevorzugt aus Siliziumoxid oder aus einem Siliziummischoxid besteht und diese Deckschicht eine partikuläre Schicht oder eine poröse Schicht ist, sodass auf das so erhaltene Substratelement eine Easy-to-clean Beschichtung mittels Sprüh-, Tauch-, Wisch- oder Druckverfahren direkt auftragbar ist.
  20. 20
    Verwendung eines Substratelements (1 1 , 12) nach einem der vorigen Ansprüche umfassend eine Trägerplatte (2), insbesondere aus Glas oder Glaskeramik und eine Haftvermittlerschicht (3), welche ein Mischoxid um- fasst, bevorzugt ein Siliziummischoxid, besonders bevorzugt ein mit einem Oxid zumindest eines der Elemente Aluminium, Zinn, Magnesium, Phosphor, Cer, Zirkon, Titan, Caesium, Barium, Strontium, Niob, Zink, Bor und/oder Magnesiumfluorid gemischtes Siliziumoxid zum Beschichten mit einer Easy-to-clean Beschichtung, insbesondere mit einer fluororganischen Verbindung oder mit einem Nanoschichtsystem.
  21. 21
    Verwendung eines Substratelements (1 1 , 12) nach Anspruch 21 zum Beschichten mit einer Easy-to-clean Beschichtung, insbesondere mit einer fluororganischen Verbindung oder mit einem Nanoschichtsystem, wobei über der Haftvermittlerschicht (3) eine Deckschicht (6) angeordnet ist und diese Deckschicht eine partikuläre oder poröse Schicht ist und insbesondere aus Siliziumoxid oder aus einem Siliziummischoxid besteht.
  22. 22
    Verwendung eines mit einer Easy-to-clean Beschichtung beschichteten Substratelements (1 1 , 12) nach einem der vorigen Ansprüche als Abdeckung, als Displayscheibe von Monitoren oder Display-Vorsatzscheibe, bevorzugt als 3D Display oder flexibles Display, als Scheibe im Innen- und Außenarchitekturbereich wie Schaufenster, Verglasung von Bildern, Vitrinen, Theken, Kühlmöbeln oder mit problematischer Zugänglichkeit für die Reinigung, als Herdvorsatzscheibe, als dekoratives Glaselement, insbesondere in belasteten Bereichen mit höherer Kontaminationsgefahr wie Küchen, Bäder oder Laboratorien oder als Abdeckung von Solarmodulen.
  23. 23
    Verwendung eines mit einer Easy-to-clean Beschichtung beschichteten Substratelements (1 1 , 12) nach einem der vorigen Ansprüche als Substrat für interaktive Eingabeelemente, die insbesondere als Touchfunktion ausgeführt sind, besonders bevorzugt mit resistiv, kapazitiv, optisch, mittels infrarot oder surface acoustic wave wirkender Touch-Technologie, insbesondere als eine Displayscheibe mit Touchscreenfunktion, besonders bevorzugt als Single-, Dual- oder Multitouch-Display. Vorrichtung mit einem Anzeigeelement oder einem Bedienelement enthaltend ein Substratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 19.
Independent claims23