In der Literatur und in einer großen Anzahl von Patenten wer- den vielfältige Materialien und Verfahren zu deren Herstel- lung beschrieben, mit denen Niedrigenergieoberflächen auf un- terschiedlichen Werkstoffklassen wie Metall, Kunststoff, Glas, Keramik und Verbundwerkstoffen realisiert werden kön- nen.

Ziel dieser Entwicklungen ist es, technische Oberflächen mit speziellen Gebrauchseigenschaften zur Verfügung zu stellen.

Zu diesen Eigenschaften gehören so interessante Funktionen, wie beispielsweise verbesserte Abreinigung, Antihafteffekte und Antiadhäsiveffekte. Diese Effekte beruhen im Wesentlichen auf der teflonähnlichen Wirkung dieser Beschichtung, die von der Bratpfanne her bekannt ist. Wie im Stand der Technik be- schrieben, haben die derzeitig verwendeten Funktionsmateri- alien neben ihrer positiven Funktion jedoch überwiegend Pro- bleme mit der dauerhaften Bereitstellung dieser Funktion über Jahre hinweg, da die Haltbarkeit der Funktionsmaterialien ge- genüber chemischen, thermischen und mechanischen Beeinflus- sungen aufgrund der unterschiedlichen Schwachstellen der ein- zelnen Systeme generell unzureichend ist.

Die ersten Versuche zur Niedrigenergiemodifikation von Hoch- energieoberflächen beruhten auf dem Einsatz von einfachen chemischen Substanzen zur Imprägnierung dieser Oberflächen.

Bevorzugt wurden hierbei Materialien mit hydrophoben funktio- nellen Gruppen (Methyl-, Phenyl-, Fluoralkylgruppen.... ) einge- setzt, die meist in einem verträglichen Lösungsmittel gelöst wurden.

Die Applikation dieser Materialien auf die entsprechenden O- berflächen gestaltet sich einfach, da hierzu gängige Im- prägnierverfahren (Sprühen, Wischen u. s. w. ) genutzt werden können.

Problematisch ist jedoch die Haltbarkeit dieser Beschich- tungen im täglichen Gebrauch, da es sich um sehr dünne Mono- lagen (Monolayercoatings) im sub-nm-Bereich handelt, die me- chanischen und chemischen Angriffen nur sehr beschränkte Zeit widerstehen können.

Aus diesem Grunde wurden inzwischen Funktionsmaterialien mit dickerem Schichtaufbau realisiert, die dementsprechend eine längere Wirksamkeit versprachen.

Da man mit physikalischen Methoden im Wesentlichen nur Dünn- schichten applizieren kann, wurden bevorzugt Funktionsmate- rialien für die chemische Beschichtung von Substraten ent- wickelt.

So wurden zum Beispiel poröse Schichtsysteme entwickelt, die in einem 2. Schritt mit den auch schon für die Monolagenbe- schichtung verwendeten Chemikalien imprägniert wurden. Vor- teil dieses Schichtsystems ist ein dickerer Schichtaufbau, und damit eine längere Funktionalität. Problematisch ist je- doch, dass das Gerüstmaterial nicht zur Funktionalität bei- trägt und je nach verwendetem Substrat eine Schwachstelle darstellt. Außerdem ist das Imprägniermaterial nicht ausrei- chend gegen chemische Angriffe geschützt.

Aus diesem Grund wurden in der folgenden Zeit Hybridmateria- lien z. B. über die Sol-Gel-Technik hergestellt, die aus einer Kombination beider Materialien bestehen. In den ersten Arbei- ten wurden Schritte der Synthese der Matrixkomponente sowie die Zugabe der Funktionskomponente nacheinander realisiert.

Bei der Verwendung z. B. von fluorhaltigen Tensiden ergaben sich aufgrund der typischen Eigenschaften dieser Verbindungs- klasse-sich an der Oberfläche von Flüssigsystemen anzurei- chern und erst später Micellen zu bilden-so genannte Gra- dientenschichten.

Deren Vorteil besteht darin, dass sich durch Anreicherung der Niedrigenergiekomponente an der Schichtoberfläche die ge- wünschte Funktionalität einstellt und gleichzeitig durch Man- gel der Fluorkomponente an der Haftoberfläche eine gute Schichthaftung erfolgt. Problematisch ist jedoch die nur ge- ringe Dicke der Funktionsschicht an der Oberfläche und damit die fehlende Dauerhaftigkeit der Funktion und deren ungenü- gende Kratzfestigkeit.

Bei Verlust der Funktion ist das Substrat dann mit einem meist schwächeren Beschichtungsmaterial an der Oberfläche versehen.

Im Falle dieser Beschichtung reicht ein einfaches Imprägnie- ren jedoch meistens nicht mehr aus, da eine Verdichtung der Schicht notwendig ist, um ihre Haltbarkeit zu verbessern.

Auch durch komplexe chemische Synthesen und mittels aufwen- diger Prozessführung sind die bisherigen Materialien in der praktischen Anwendung überfordert, da ihre Funktionalität und Haltbarkeit nicht über Jahre hinweg gewährleistet werden kann.

Nur durch die Entwicklung einer neuartigen Stoffklasse ist es möglich, eine hohe Funktionalität mit einer langjährigen

Haltbarkeit zu verbinden und damit neue Anwendungsfelder für diese Klasse von Funktionsmaterialien zu erschließen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, neue Materialien und ein Verfahren zu deren Herstellung zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Funktionalität mit einer langjährigen Haltbar- keit verbinden und damit neue Anwendungsfelder für diese Klasse von Funktionsmaterialien zu erschließen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verfahren nach Anspruch 1, ein Funktionsmaterial nach einem der Ansprüche 17-19, einer Verwendung nach Anspruch 26, einer Funktionsschicht nach den Ansprüchen 27-30 und nach einem Gegenstand nach Anspruch 33.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2-16,21-22 sowie 31 und 32.

Erfindungsgegenstand sind weiter auch entsprechend beschich- tete Gegenstände, die Verwendung des erfindungsgemäßen Funk- tionsmaterials zur Beschichtung und Verfahren zur Beschich- tung mit dem erfindungsgemäßen Funktionsmaterial.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbil- dungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Besonders günstig sind : Die neuartige chemische Synthese eines anorganisch-orga- nischen Polymersystems durch nanochemische Kombination verschiedenartiger metallorganischer Synthesevorstufen

zu einem einheitlichen Stoff mit neuartigem Eigen- schaftsprofil.

'Die neuartige Herstellung von gemischt partikulä- ren/fibrillären nanoskaligen Systemen.

'Die in situ-Modifizierung dieser Systeme unter Verwen- dung von erst heute durch die chemische Nanotechnologie zugängigen Reaktionspartnern (POSS, Polyglycerine, na- noskaligen Metalloxidpartikeln, Nanokompositmaterialien, Polyanilin usw. ) und deren Reaktionsstufen mit Fluoral- kylsilanen und deren synergetischen Gemischen.

'Die überragende Funktionalität (Randwinkel bis > 150°).

Die überragende mechanische Stabilität trotz niedriger Aushärtetemperatur (<250 °C).

Die exzellente Langzeit-Temperaturstabilität bis ca. 450 °C.

Ausgehend von basen-und/oder säurekatalysierten Synthesen von nanoskaligen SiO2-Systemen (auf Basis von einfachen bzw. multifunktionellen Silanen und weiteren metallorgani- schen Verbindungen), wurde ein Stoffsystem synthetisiert, bei dem durch Variation der Hydrolyse-und Kondensationsbedingun- gen ein gemischt partikuläres/fibrilläres Basismaterial ge- funden wurde, durch dessen in situ-Modifikation ein-neuarti- ges Material mit weit verbesserter Funktionalität und Halt- barkeit entwickelt werden konnte.

Neben der speziellen Syntheseroute des Silikatsystems, das einer in situ-Modifikation zugänglich ist, sind die für diese Modifikation verwendeten neuartigen Materialien von beson- derem Interesse.

Für die in situ-Oberflächenmodifikation des Si02-Basissystems wird eine Reaktionsstufe von POSS (Polyhedral Oligomeric Sil-

sesquioxan), Polyglycerin und FAS (Fluoralkylsilan) verwen- det.

Die Modifikation besteht u. a. in der teilweisen Beschichtung des partikulären Systems ebenso wie im Einbau der Niedrig- energiekomponente in das fibrilläre System.

Erstaunlicherweise zeigt sich bei der u. a. thermischen Här- tung des Beschichtungssystems, dass dennoch eine sehr gute Anbindung der Beschichtung an das Substrat erfolgt und sich die funktionellen Gruppen der Niedrigenergiekomponenten vom Substrat weg orientieren und so ihre gewünschte Wirkung ent- falten können.

Die ausgehärteten Schichten sind in ihren mechanischen Eigen- schaften mit reinem Glas vergleichbar und tragen eine langan- haltende Niedrigenergiefunktion an ihrer Oberfläche.

Bei Modifikation der Beschichtung mittels polyfunktioneller Chemikalien (u. a. Polyglycerine) werden die Schichtsysteme flexibler und sind für die Beschichtung flexibler Substrate geeignet.

Wie Tabelle 1 (Einfluss von Additiven auf die thermische Sta- bilität der Funktionsbeschichtung) zu entnehmen ist, kann durch die Zugabe von erfindungsgemäßen Additiven (POSS, PG) zu einem FAS-dotierten Basissystem die Funktionalität des Schichtsystems nach Aushärtung sowie nach thermischer Belas- tung positiv beeinflusst werden. Damit wird es möglich, auch dauerhaften thermischen, mechanischen und chemischen Belas- tungen zu widerstehen. Ein optimales Ergebnis wird überra- schenderweise erst durch die Kombination von geeignetem Ba- sissystem mit speziellem Lösungsmittel, Funktionssystem und Additiv erreicht. Referenzsysteme ohne Additive haben schon nach einer Temperaturbelastung von 60 Stunden bei 350 °C kei- ne ausreichende Funktionalität mehr.

Thermoanalytische Untersuchungen zeigen, dass im Normalfall der oxidative Abbau der Kohlenstoff-Fluor-Verbindungen bei einer um ca. 80 °C niedrigeren Temperatur beginnt und mit ei- ner verstärkten Kinetik abläuft im Vergleich zum erfindungs- gemäßen Schichtsystem.

Durch den Einbau von hyperverzweigten Polyglycerinen mit ei- ner Molmasse von 2000g/Mol, dies entspricht 46 Monomer- Einheiten mit 28 Hydroxyl-Endgruppen, ergeben sich besonders flexible und temperaturstabile Schichtsysteme mit einem Dia- cetonalkohol-System.

Betrachtet man in Tabelle 2 (Vergleich der Elementverteilung von Substrat und Beschichtung) von einigen ausgewählten Ele- menten im Rasterelektronenmikroskop die Atom-%-Verhältnisse, so erkennt man, dass es in diesem Falle (es handelt sich um die Beschichtung eines Floatglases) durch die Diffusion von Natrium-Ionen zu einer Anreicherung der Alkaliionen im Schichtsystem und gleichzeitig zu deren Abreicherung im Sub- strat kommt. Parallel hierzu findet man einen höheren Fluor- Anteil im Schichtsystem. Beide Sachverhalte erklären die ver- besserte Funktionalität und Anbindung des Schichtsystems an das Substrat durch Interdiffusionsprozesse von Alkaliionen.

Insbesondere zeigen bereits die Basissysteme große Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Auch ohne zusätzlich orga- nisch-vernetzende Komponenten besitzt dieses Basissystem eine geringere Sprödigkeit und bessere Anbindung an z. B. silikati- sche Grundsysteme, was zu einer erhöhten chemischen und me- chanischen Festigkeit des Gesamtsystems (Sub- strat/Beschichtung) führt.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu beschränken.

Beispiele Beispiel 1. Allgemein mit Vorteilen Basissystem : Das Basissystem wird durch die modifizierte Synthese und va- riable Kombination von zwei nanoskaligen Teilsystemen gebil- det. Dazu werden analog zur Stöber-Synthese ausgehend von Me- tallalkoxiden und deren gesteuerter Hydrolyse-und Kondensa- tionsreaktionen in einem Teilsystem durch Verwendung basi- scher Katalysatoren partikuläre nanoskalige Materialien syn- thetisiert, die mit dem zweiten System, das durch Verwendung saurer Katalysatoren zur Bildung nanoskaliger, linearer (fibrillärer) Materialien geführt wird, verbunden werden.

Durch diese komplexe Mischung und z. T. in situ Kombination dieser verschiedenartigen Polymersysteme erhält schon überra- schenderweise dieses Basissystem gegenüber den Einzelsystemen überragende chemische Eigenschaften, die auch durch Dotierung der Einzelsysteme mit nanoskaligen Materialien, wie z. B. Kie- selsolen, allein nicht erreicht werden können.

Im Verlaufe der Synthese wird die Steuerung der Hydrolyse- und parallelen Kondensationsschritte durch Wärmezu-bzw.- abführung erreicht, d. h. dass die gezielte Unterstützung en- do-oder exothermer Reaktionsschritte durch eine definierte Temperaturführung pro Zeiteinheit erreicht wird und die Dosierung der Reaktanden nach Reaktionsfortschritt erfolgt.

Dies ermöglicht auch die gesteuerte Folge von Teilsynthese- schritten mit pro Schritt grundsätzlich freier Wahl der Reak- tionsbedingungen und Katalysatoren in einem Reaktionsansatz.

Dadurch wird eine Steuerung der Molmassenverteilung (NMR Q1- Q4) insbesondere der silikatischen Matrix sowie eine Steuerung der Partikelgröße und-oberfläche sowie der Bela- dung der Partikeloberfläche und deren Bereitschaft zur weite- ren Funktionalisierung erreicht.

Außerdem kann im Mischsystem eine Vorgabe der Verdichtung und Basisporosität im Matrixsystem erhalten werden, die sich sig- nifikant von den mit Einzelsystemen erreichbaren Ergebnissen abhebt.

Funktionssystem : Die entwickelten Funktionssysteme haben die Aufgabe, dem Ba- sissystem-entsprechend der Anforderungsspezifikation der jeweiligen Applikation-die gewünschte dauerhafte Funktiona- lität zu verleihen bzw. eine Kombination von Funktionen auf die Matrix zu übertragen.

Daraus ergibt sich eine Vielzahl möglicher Funktionssysteme, die nachfolgend kurz vorgestellt werden sollen : Funktionssystem mit FAS (Fluoralkylsilan) : Durch die Zugabe von FAS-Mischungen, die in geeigneter Kombi- nation im Hinblick auf die gewünschte Funktionskombination synergetische Effekte zeigen, zu dem Basissystem (Mischsys- tem) ergibt sich eine z. T. gleichzeitige in situ Beschichtung der Partikel-wie auch der fibrillären Polymerphasen.

Durch gezielte Einstellung des Verhältnisses beschichteter Polymer-und Partikelphasen werden Materialsysteme erhalten, die angepasst an den jeweiligen Substratzustand zur Verbesse- rung der Haltbarkeit eingesetzt werden können.

Zusätzlich erfolgt eine Verbesserung der Haltbarkeit durch Abschirmung gefährdeter Bindungen des Typs-C-C-,-C-O-,-Si- O-,-Si-C-usw. durch spezielle FAS, die für eine sterische Abschirmung gefährdeter Bindungen geeignet sind und gleich-

zeitig eine gute thermische und chemische Stabilität besit- zen.

Funktionssystem mit POSS (Polyoctahedral Oligomeric Silses- quioxan) : Durch kontrollierte Reaktion von Fluoralkylsilanen mit geeig- neten Silsesquioxantypen bzw. durch den Einsatz bereits fluo- rierter POSS-Reagenzien wird eine überraschende Verbesserung der mechanischen Stabilität (Kratzfestigkeit) und thermischen Stabilität sowie die Verbesserung der dauer- haften Antiadhäsiveigenschaften (Niedrigenergieoberfläche) erreicht.

Funktionssystem mit Polyglycerin : Durch den gezielten Einbau von Polyglycerinen wird eine deut- liche Verbesserung der Flexibilität des Beschichtungsmateri- als bei der Beschichtung von flexiblen Substraten (Stoffe, Pa- pier, Holz-, Kunststoff-, Metallfolien usw. ) erreicht.

Funktionssystem mit Polyanilin : Durch den gezielten Einbau von Polyanilin wird eine Verbesse- rung der Leitfähigkeit des Beschichtungsmaterials erreicht.

Daraus ergibt sich deren Verwendung für antistatische Ober- flächen bzw. leitfähige Niedrigenergiebeschichtungen.

Funktionssystem mit TiO2-Nanos : Durch den gezielten Einbau von Ti02-Nanopartikeln in das Be- schichtungssystem ergibt sich eine Verbesserung der Selbst- reinigungsfunktion durch die photokatalytische Wirkung dieser Nanomaterialien.

Funktionssystem mit Ag-Nanos :

Durch den gezielten Einbau von Ag-Nanopartikeln in das Be- schichtungssystem erhält die Beschichtung einen aktiven Schutz gegenüber Mikroorganismen aufgrund der Abtötung von Mikroorganismen durch für sie toxische Ag+-Ionen.

Funktionssystem mit Micrometer-Partikel : Der gezielte Einbau von Micrometer-Partikeln der Metalloxide des Typs Si02, Zr02, Al203 usw. in das Beschichtungssystem führt durch die Ausbildung von speziellen Oberflächenstruktu- ren des Beschichtungsmaterials zu einer deutlichen Verbesse- rung der Fähigkeit der Oberfläche zur Selbstreinigung.

Durch vorherige Oberflächenmodifikation der gröberen Mikrome- ter-Partikel mit nanoskaligen Partikelclustern kann dieser Effekt noch durch Schaffung einer größeren Oberfläche verbes- sert werden.

Der z. T. hydrophobe Niedrigenergiecharakter des verwendeten Beschichtungsmaterials unterstützt dabei die Wirkungsweise der strukturierten, sich selbst reinigenden Oberfläche her- vorragend.

Beispiel 2. Vorgehensweise/Ausführungsbeispiele : 1) Synthese des Matrixsystems bzw. der Synthesevorstufe A : In ein thermostatisierbares Doppelmantelreaktionsgefäß werden bei Raumtemperatur organische Lösungsmittel, wie z. B. Monoal- kohole (Ethanol, Methanol, Isopropanol, Amylalkohol, Xylol, Toluol) ; Polyalkohole (Ethylenglycol, Butan-1,4-diol, Diethy- lenglycol, Polyethylenglycol, Pentaerythrol) oder Ketone (Di- methylketon, 4-Hydroxy-4methyl-2-pentanon) und bevorzugt E- thanol oder Diacetonalkohol, Wasser mit einem basischen Kata- lysator wie z. B. Amine der allgemeinen Form R-NH2, R2-NH, R3-

N, quarternäre Ammoniumsalze sowie Hydroxide wie z. B. Ethano- lamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Hydraziniumhydroxid, Diisopropylamin, Aminoethylethanolamin, LiOH, NaOH, KOH, Ba (OH) 2, Ca (OH) 2 und insbesondere Tetramethylammoniumhydro- xidlösung vorgelegt und unter schnellem Rühren Silane des Typs R mSi (OR) 4-m m=0-3, R=Alky, Aryl, Amin, Epoxy usw. wie z. B. SiC6H15C1, SiC3H8C12, SiC16H2o02, SiC9H2203, SiC4H1203, SiC13Hl3Cl, SiCgH1403 usw.-bevorzugt Tetraethoxysilan) hinzu- gefügt. Anschließend wird die Lösung mehrere Tage bei 50 °C konditioniert und beim Ausbleiben von Trübungen als Beschich- tungslösung bzw. zur Weiterverarbeitung verwendet.

2) Synthese des Matrixsystems bzw. der Synthesevorstufe B : In ein thermostatisierbares Doppelmantelreaktionsgefäß werden 10 Vol-% bis 50 Vol-% Silane des Typs R'mSi (OR) 4-m m=0-3, R=Alky, Aryl, Amin, Epoxy usw. wie z. B. SiC6H15Cl, SiC3H8C12, SiC16H2o02, SiC9H2203, SiC4H1203, SiC13H13C1, SiC9H1403 usw.-be- vorzugt Tetraethoxysilan) in einem Lösungsmittel wie z. B. Mo- noalkohole (Ethanol, Methanol, Isopropanol, Amylalkohol, Xy- lol, Toluol) ; Polyalkohole (Ethylenglycol, Butan-1,4-diol, Diethylenglycol, Polyethylenglycol, Pentaerythrol) oder Keto- ne (Dimethylketon, 4-Hydroxy-4methyl-2-pentanon) und bevor- zugt Ethanol oder Diacetonalkohol oder Wasser vorgelegt und auf eine Temperatur von 20°C bis 45°C thermostatiert (bevor- zugt 25°C).

Nach ca. 30 Minuten werden innerhalb von 20-40 Minuten 2-20 Vol-% der wässrigen Lösung eines sauren Katalysators vom Typ einer organischen Säure wie z. B. Essigsäure, Ameisensäure, Malonsäure, Äpfelsäure, Bernsteinsäure, Oxalsäure, Glutar- säure, Maleinsäure, Fumarsäure, Toluolsulfonsäure, Trifluo- ressigsäure, Weinsäure, Citronensäure usw. bzw. einer

anorganischen Säure oder sauren Lösung wie z. B. HN03, HsS04, H3P04, HC104, H2CO3, NH2SO3H, NaHS04, KH2P04 usw. und bevorzugt HCl hinzugefügt und stark verrührt. Innerhalb einer mehrstün- digen Vorhydrolyse erfolgt eine definierte Temperaturabsen- kung auf 15°C bis 5°C (bevorzugt 10°C). Nach einer weiteren Haltezeit von ca. 1 Stunde erfolgt die Zugabe einer zusätzli- chen Reaktionsstufe.

3) Kombinierte und/oder beschleunigte Synthese des Matrixsys- tems bzw. der Synthesevorstufe : In einer veränderten Variante ist neben der Mischung der in 1) und 2) beschriebenen Matrixsysteme und Synthesevorstufen auch eine kombinierte Synthese der in 1) und 2) beschriebenen Matrixsysteme und Synthesevorstufen durch die Kombination beider Prozesse in einem Reaktionsansatz möglich. Dabei wer- den durch reaktionsgesteuerte Zudosierung der Reaktanden, so- wie Variation der Versuchsbedingungen und Einstellung der Re- aktionskinetiken, Folgen von Teilreaktionen mit entsprechen- den Teilumsätzen am Gesamtumsatz realisiert und maßgeschnei- derte Mischsysteme aufgebaut.

Eine Verkürzung der Synthesezeit wird durch die Zudosierung von 2-10% einer 10-40 Ma-% igen Metalloxidsolen, insbesondere modifizierte Kieselsole oder/und wässrige saure oder alkali- sche Metalloxidsole aus der Elektrolyse von wässrigen Metall- salzen möglich.

4) Herstellung der zusätzlichen Synthesestufe In einem zusätzlichen Syntheseschritt wird durch Reaktion, z. B. von DiSilanolIsobutyl-POSS mit einem geeigneten Fluoral-

kylsilan, eine fluorhaltige POSS-Vorstufe gebildet. Diese e- xistiert in einem Überschuss des Fluoralkylsilans und ist in der Lage, sich an den OH-Gruppen des silikatischen Matrixsys- tems anzukoppeln.

Zusätzlich kann diese Reaktionsmischung durch die Zugabe von reaktionsfähigen Polyglycerinen ergänzt werden.

5) Einführung der zusätzlichen Synthesestufe in das Matrix- system Innerhalb von 10-30 Minuten erfolgt die Zudosierung von 0,1 - 1 Vol-% der zusätzlichen Synthesestufe zum Vorhydrolysat des Matrixsystems.

Dadurch steigt die Temperatur im Reaktionsgefäß sehr stark an und muss innerhalb von ca. 60 Minuten auf 5-15°C zurückge- kühlt werden.

Nach einer Ruhephase von 30 Minuten erfolgt die Zudosierung von ca. 1-5 % einer sauren wässrigen Lösung mit einem pH von 2-6 (bevorzugt 0, 01n HCl mit pH=2) innerhalb von 20-60 Se- kunden.

Nach Anhebung der Temperatur wird die Lösung bei RT 1 Tag lang gerührt und ist danach gebrauchsfertig.

Die erfindungsgemäßen Beschichtungssysteme können sowohl als wasserbasierende Systeme (nach Ersatz des Alkohols durch Was- ser-ergibt ein transparentes, stabiles Beschichtungssystem mit guter Topfzeit) bzw. als alkoholische Beschichtungssyste- me (nach Entfernung des Wassers z. B. mittels Molsiebe bzw. über"Eindampfen"und"Verdünnen") verwendet werden.

Das alkoholische Beschichtungssystem ist über einen Zeitraum von mehreren Monaten verwendbar, bevor es zu einem klaren Gel umgewandelt wird.

3. Beispiele für Beschichtungen : a) Eine mittels eines Spincoaters beschichtete Glasscheibe (oder Email) wird anschließend im Trockenschrank bei einer Temperatur von ca. 240°C mehrere Stunden ausgehärtet.

Der Randwinkel gegen Wasser wird mit 110° bestimmt. Auch nach einer mechanischen Belastung von 1000 Zyklen Tabe Abraser (Rolle F10) ist der gemessene Streulichtanteil der Beschich- tung unter 2 %.

Selbst nach 300 Zyklen Taber beträgt der Randwinkel der Be- schichtung noch 92°.

Nach einer Temperaturbelastung von 3 Tagen bei 400 °C beträgt der Randwinkel gegen Wasser immer noch 87°.

Die chemische Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen sowie die hydrolytische Beständigkeit der Beschichtung ist sehr gut.

Bei Glas, Email und Keramik kann die Haltbarkeit der Be- schichtung durch vorheriges Polieren des Substrates mit Cero- xid und Einsatz eines heißen alkalischen Reinigers zur OH- Gruppen-Bildung an der Substratoberfläche noch weiter verbes- sert werden. b) Durch Zugabe von Polyglycerinen bei der Synthese wird die Elastizität des Schichtsystems wesentlich verbessert-das Beschichtungsmaterial ist dann für flexible Substrate (Stoff, Papier usw. ) besser geeignet.

Ein Leinengewebe wird mittels Rakel beschichtet und bei ca.

110°C getrocknet.

Der Randwinkel gegen Wasser wird mit ca. 152° bestimmt- selbst kleine Wassertropfen fallen durch ihr geringes Eigen- gewicht ab.

Dieser Effekt ist auch nach mehreren Vollwäschen noch vorhan- den. c) Nichtsilikatische Plasmasprayschichten (oxidische, nitri- dische, carbidische und silicidische Coatings) können auf- grund ihrer einstellbaren Porosität direkt beschichtet werden bzw. nach Aufbringen eines dünnen Si02-Films durch Silanisie- ren bzw. durch thermische Spray-Pyrolyse von Silanen (Silico- ta-Verfahren), eventuell mit anschließender alkalischer Akti- vierung beschichtungsfähig gemacht werden.

So wurde ein mittels eines Spincoaters beschichtete WCCrCNi- Hardcoating mit eingestellter Porosität anschließend im Tro- ckenschrank bei einer Temperatur von ca. 240°C mehrere Stun- den ausgehärtet.

Der Randwinkel gegen Wasser wurde mit 108° bestimmt. d) Organische Polymeroberflächen (z. B. Kunstoffe, Lacke usw.) können durch Aufbringen eines dünnen Si02-Films durch Silani- sieren bzw. durch thermische Spray-Pyrolyse von Silanen (Si- licota-Verfahren), eventuell mit anschließender alkalischer Aktivierung beschichtungsfähig gemacht werden.

Eine wie oben beschrieben vorbehandelte lackierte Aluminium- felge für den Automobilbereich wurde mit der Beschichtungslö- sung behandelt und anschließend thermisch konditioniert.

Der Randwinkel der sehr gut haftenden Beschichtung wurde mit 105 ° gegen Wasser bestimmt.

Tabelle 1 : Einfluss von Additiven auf die thermische Stabili- tät der Funktionsbeschichtung Basissystem + FAS Additiv Härtung Rand- Haf- Alterung Reste winkeltung wink + 400 Diacetonalkohol System kein Additiv (Nullprobe) 240 °C/3h95 °C/72h 34 + 400 ethanolisches System kein Additiv (Nullprobe) 240 °C/3h 103 °C/72h 38 + 400 Diacetonalkohol SystemIsooctyl-POSS Cage Mixture 0,1 Ma-% 240 °C/3h75 °C/72h 69 ++ 400 Diacetonalkohol SystemIsooctyl-POSS Cage Mixture 0, 5 Ma-% 240 °C/3h97 °C/72h 43 + 400 ethanolisches System Isooctyl-POSS Cage Mixture 0,1 Ma-% 240 °C/3h93 °C/72h 44 + 400 ethanolisches System Isooctyl-POSS Cage Mixture 0, 5 Ma-% 240 °C3h 84 °C/72h 30 ++ 400 Diacetonalkohol System TrisFluoro (3) Cyclopentyl-POSS 0,1 Ma-% 240 °C/3h96°C/72h 70 + 400 Diacetonalkohol System TrisFluoro (3) Cyclopentyl-POSS 0, 5 Ma-% 240 °C/3h 85 °C/72h 66 + 400 ethanolisches System TrisFluoro (3) Cyclopentyl-POSS 0,1 Ma-% 240 °C/3h 84 °C/72h 39 zu ethanolisches System TrisFluoro (3) Cyclopentyl-POSS 0, 5 Ma-% 240 °C/3h66 °C/72h 35 ++ 400 Diacetonalkohol System Polyglycerin PG-2 0, 1 Ma-% 240 °C/3h102 °C/72h 53 +++ 400 Diacetonalkohol System Polyglycerin PG-2 0,5 Ma-% 240 °C/3h 92 °C/72h 78 ++ 400 Diacetonalkohol SystemPolyglycerin PG-2 1 Ma-% 240 °C/3h79 °C/72h 82 ++ 400 ethanolisches System Polyglycerin PG-2 0, 1 Ma-% 240 °C/3h 86 °C/72h 68 + 400 ethanolisches System Polyglycerin PG-2 0, 5 Ma-% 240 °C/3h 67 °C/72h 57 400 ethanolisches System Polyglycerin PG-2 1 Ma-% 240 °C/3h81 °C/72h 39

Tabelle 2 : Vergleich der Elementverteilung von Substrat und Beschichtung Element-Atom-%-Atom-%- verhältnis verhältnis verhältnis Referenzsystem patentgemäßes System Si/Na 7, 37 6, 46 Si/F 12, 08 11, 62 Na/F 1, 64 1, 80