PTFE weist eine niedrige Oberflächenenergie, sowohl für den polaren als auch für den dispersiven Anteil auf. Daher werden Beschichtungen aus PTFE sehr häufig für Antihaftzwecke eingesetzt, zum Beispiel als Entformungsbeschichtungen, Auskleidungen von Chemiereaktoren oder Kochgeschirr. Nachteile von solchem Beschichtungen sind zum Beispiel, dass sie einen Sinterprozess bei einer Temperatur zwischen 350 und zum Teil über 400 °C erfordern, bei dem sich Teile der Beschichtung unter Bildung toxischer Verbindungen (z.B. Fluorphosgen, Tetra- fluorethylen oder Trifluoressigsäure) zersetzen können (David A. Ellis, Scott A. Mabury, Jonathan W. Martin and Derek C. G. Muir, Nature 412, 2). Ein weiterer Nachteil ist, dass aufgrund der niedrigen Haftung der Teflonschicht zu einem Substrat Haft erhöhende Maßnahmen erforderlich sind, wie zum Beispiel bei Edelstahl und Aluminium eine Zwischenschicht aus aufrauenden Oxiden, wie Aluminiumoxid oder Titandioxid. Weitere Nachteile sind die geringe Kratzfestigkeit von PTFE sowie eine problematische Entsorgung aufgrund der hohen chemischen Beständigkeit des Materials. Transparente Schichten auf Metallen lassen sich mit diesen Methoden nicht herstellen.

In FR 2739392 wird eine Sol -Gel -Schicht beschrieben, die keine fluorierten Kohlenwasserstoffe enthält, aber stattdessen PDMS und Kondensate aus Ortho-Kieselsäureester und Alkoxysilanen . Zur Erzielung einer ausreichenden Kratzfestigkeit werden dem System dann noch oxidischen Komponenten wie Aluminiumoxid oder Titandioxid zugegeben. Auch damit lassen sich keine transparenten Beschichtungssysteme herstellen.

In weiteren Beispielen aus dem Stand der Technik, wie zum Beispiel EP 2457477, werden Mehrschichtsysteme mit einem zum Teil sehr komplexen Schichtaufbau verwendet sowie verschiedene anorganische Füllstoffe zur Erhöhung der Abriebsfestigkeit. Auch hiermit lassen sich keine transparenten Schichten herstellen . Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Beschichtungssystemen für transparente antihaftbeschichtete Glas- Keramik- oder Metallsubstrate mit hoher thermischer Beständigkeit und hoher Abriebsfestigkeit, bei denen der optische Charakter des Substrates praktisch nicht verändert wird, und beispielweise der so genannte „Metall -Look" einer Metalloberfläche erhalten bleibt und das Schichtsystem in ausreichender Schichtdicke zum Erhalten der erforderlichen mechanischen Eigenschaften auftragbar ist. Darüber hinaus soll das Schichtsystem im Sinne eines Einkomponentensystems verwendet werden können. Mit den im Stand der Technik beschriebenen Systemen können keine transparenten Schichten, die die Optik der Oberfläche aufrechterhalten, hergestellt werden und die gleichzeitig Antihafteigenschaften, auch bei höheren Temperaturen, hohe Härte, hohe Temperaturbeständigkeit und gute Abriebeigenschaften in ein und demselben System vereinen, insbesondere, wenn es sich um ein Einschichtsystem handelt, in dem alle diese Eigenschaften integriert sind.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass durch eine geeignete Kombination von verschiedenen Komponenten und die Zugabe von Brechwert angepassten anorganischen Komponenten in Partikelform, hergestellt a) durch Feinstzerkleinerung oder b) über eine Hydrolyse- und Kondensationsreaktion, durchgeführt innerhalb oder außerhalb des Redaktionsgemisches über den Sol- Gel-Prozess, Materialien synthetisiert werden können, die, als Schicht aufgetragen, die oben genannten

Eigenschaftskombinationen, insbesondere eine hohe Transparenz aufweisen. Beispiele für anorganische Partikel sind Materialien wie Feldspat, Quarz, Böhmit oder Kronglas, aber auch alle anderen farblosen anorganischen Komponenten, deren Brechwert im erforderlichen Bereich liegt, Dazu werden 20-40 %, bevorzugt 25-35 %, der Verbindungen der allgemeinen Formel (I)

X _n SiR' _4-n (Sol -Gel -Ausgangskomponente I) , wobei X direkt an das Silizium gebundene, nicht hydrolysierbare Gruppen, wie zum Beispiel gerade oder verzweigte Alkylgruppen mit 2-20 C-Atomen, bevorzugt mit 5-12 C-Atomen, und besonders bevorzugt mit 7-9 C-Atomen sind, und bei denen gegebenenfalls Wasserstoffgruppen durch weitere hydrophobierend wirkende Gruppen, wie zum Beispiel Arylgruppen substituiert sein können, und wobei R' ans Silizium gebundene, hydrolysierbare Gruppen, wie zum Beispiel Alkoxy-Gruppen, -NH2 -Gruppen, Halogenide, Acyloxygruppen oder OH-Gruppen sein können, wobei Alkoxygruppen und Halogenide bevorzugt und Alkoxygruppen besonders bevorzugt sind und die Alkoxygruppen mit Kettenlängen von C = 1-5 bevorzugt und Kettenlängen von C = 1-2 besonders bevorzugt sind, und gegebenenfalls mit 1-30 %, besonders bevorzugt 2-15 %, der Verbindungen der allgemeinen Formel (II)

SiY ₄ (Sol -Gel -Ausgangskomponente II) , wobei Y ans Silizium gebundene, hydrolysierbare Gruppen, wie zum Beispiel Alkoxygruppen, -NH ₂ -Gruppen, Halogenide oder OH- Gruppen sein können, wobei Alkoxygruppen und Halogenide bevorzugt und Alkoxygruppen besonders bevorzugt sind, und gegebenenfalls mit 5-30 %, bevorzugt 10-20 %, der Verbindungen der allgemeinen Formel (III)

Me" ^" ' ^v Z ₂ -4 (Sol -Gel -Ausgangskomponente III) , wobei Me die Elemente Mg, Sc, Y, Ti , Zr, Nb, B, AI, Ge, Fe, Co, Ni , Cu, Cr, Au und Sn darstellen und wobei Ti, Zr, Nb, B, AI und Sn bevorzugt und AI, Sn, Ti, und Zr besonders bevorzugt sind, und wobei Z eine direkt an Me gebundene hydrolysierbare Gruppe darstellt, und die zum Beispiel ein Halogenid, eine OH- Gruppe oder eine Alkoxygruppe sein kann, und wobei Alkoxygruppen besonders bevorzugt sind, in einem Hydrolyse- und Kondensationsprozess (siehe auch Buch Brinker und Scherer) , zu wässrigen oder nicht wässrigen Solen umgesetzt werden, und mit 0,1-5 %, bevorzugt 0,3-3 %, der Verbindungen der allgemeinen Formel (IV)

R- [OSi (CH3 ) 2] _n -OR (Komponente IV), wobei n eine Zahl zwischen 2 und 200 darstellt, und R eine Wasserstoff- oder Alkylgruppe darstellt, und mit 10 - 30 % wässrige oder alkoholische Kieselsäure-Sole mit einem Kieselsäure-Anteil von 10-50 %, bevorzugt 20-40 % (Komponente (V) ) sind, und gegebenenfalls mit 1-10 %, bevorzugt 1,5-5 %, in Partikelform vorliegende transparente, farblose, anorganische Materialien zugesetzt, wobei die Auswahl der Komponenten gemäß ihrem Brechwert ausgewählt wird, der bei n = 1,50-1,75, bevorzugt bei 1,51-1,70 und besonders bevorzugt bei 1,53-1,67 liegt, umgesetzt.

Solche Materialien sind beispielsweise Feldspat, Quarz, Böhmit oder Kronglas, aber auch alle anderen farblosen anorganischen Komponenten, bei denen der Brechwert im erforderlichen Bereich liegt.

Die Umsetzung erfolgt beispielsweise in einem Lösemittelgemisch aus Wasser und aliphatischen Alkoholen, wobei die Kettenlängen der aliphatischen Alkohole 1-6, bevorzugt 1-5 und besonders bevorzugt 2-3 und das Mischungsverhältnis Wasser : Alkohol 0,3 : 3,0 und bevorzugt 0,7 : 1,3 betragen. Als Katalysator für die Hydrolyse und Kondensation können sowohl mineralische als auch organische Säuren in Mengen von 0,05-2 %, wobei 0,1 bis 0,5 % bevorzugt sind, verwendet werden. Bevorzugt sind organische Monocarbonsäuren und besonders bevorzugt ist Ameisensäure. Die Beschichtungen können auch farblos transparent hergestellt werden, wenn temperaturbeständige, ionische oder Kolloid- Farbträger gemäß der allgemeinen Formel (II) verwendet werden. Fe, Co, Ni, Cu, und Cr ergeben transparent ionisch gefärbte Schichten, mit Au werden kolloidale transparente Färbungen (goldrubinrot) erzielt.

Die erfindungsgemäße Aufgabe lässt sich durch mehrere Ausführungsformen lösen.

Ausführungsform 1

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Mischung des sauren Katalysators mit Verbindungen der allgemeinen Formel (IV) hergestellt, wobei (IV) a) aus niedermolekularen (n = 2-4) Precursoren durch Hydrolyse und Kondensation hergestellt werden kann oder b) durch Zugabe von höhermolekularen Verbindungen (IV) direkt in die Reaktionsmischung eingebracht werden kann, wobei die höhermolekularen Verbindungen ein Molekulargewicht von 300- 1000, bevorzugt von 400-700 aufweisen. Zu dieser Mischung wird die Komponente (V) zugegeben und 5-30, bevorzugt 10-20 min gerührt, wobei die Temperatur zwischen Raumtemperatur und 50 °C liegt und wobei Raumtemperatur bevorzugt ist. Zu der Reaktionsmischung werden anschließend anorganische, farblose Komponenten in Pulverform zugesetzt, wobei die Auswahl der Komponenten gemäß ihrem Brechwert ausgewählt wird, der bei n = 1,50-1,75, bevorzugt bei 1,51-1,70 und besonders bevorzugt bei 1,53-1,67 liegt. Infrage kommen alle mineralischen Komponenten oder erschmolzene silikatische Gläser, die in dem infrage kommenden Brechwert-Bereich liegen. Die Suspension wird durch 30 min bis 2 h Rühren, bevorzugt bei 1 h dispergiert und anschließend in einer Rotationskugelmühle bei hoher Drehzahl, bevorzugt bei 2000-4000, besonders bevorzugt bei 3000 Umdrehungen pro Minute unter Verwendung von anorganischen Mahlkörpern, insbesondere Glaskugeln und besonders bevorzugt Glaskugeln mit Durchmessern von 2-3 mm vermählen. Ausführungsform 2

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch dadurch gelöst, dass eine Mischung des sauren Katalysators mit Verbindungen der allgemeinen Formel (IV)) hergestellt, wobei (IV) ein Molekulargewicht von 300-1000, bevorzugt von 400-700 aufweist, zu dieser Mischung die Komponente (V) zugegeben und 5-30, bevorzugt 10-20 min gerührt, wobei die Temperatur zwischen Raumtemperatur und 50 °C liegt und Raumtemperatur bevorzugt ist. Die Reaktion wird dabei so lange fortgeführt, bis die freie Wassermenge, z.B. bestimmt über die Karl-Fischer- Titration, einen konstanten Wert erreicht. Anschließend wird ein Sol aus Verbindungen der allgemeinen Formel (III) zu der Reaktionsmischung unter Rühren zu- getropft. Alternativ kann der Reaktionsmischung eine Verbindung der allgemeinen Formel (III) zugetropft werden und durch Zugabe einer Wassermenge von 5-20 %, bevorzugt 10 % unter Rühren zugegeben werden. Zu der Reaktionsmischung werden anschließend anorganische, farblose Komponenten in Pulverform zugesetzt, wobei die Auswahl der Komponenten gemäß ihren Brechwert ausgewählt wird, der bei n =

1,50-1,75, bevorzugt bei 1,51-1,70 und besonders bevorzugt bei 1,53-1,67 liegt. Infrage kommen alle mineralischen Komponenten oder erschmolzene silikatische Gläser, die in dem infrage kommenden Brechwert-Bereich liegen. Die Suspension wird durch 30 min bis 2 h Rühren, bevorzugt bei 1 h dispergiert und anschließend in einer Rotationskugelmühle bei hoher Drehzahl, bevorzugt bei 2000-4000, besonders bevorzugt bei 3000 pro Minute Umdrehungen unter Verwendung von anorganischen Mahlkörpern, insbesondere Glaskugeln und besonders bevorzugt Glaskugeln mit Durchmessern von 2-3 mm vermählen. Auch diese

Ausführungsform kann mit den zwei Alternativen a) und b) gemäß Anführungsform 1 durchgeführt werden.

Ausführungsform 3

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch dadurch gelöst, dass eine Mischung des sauren Katalysators mit Verbindungen der allgemeinen Formel (IV) hergestellt, wobei (IV) ein Molekulargewicht von 300-1000, bevorzugt von 400-700 aufweist, zu dieser Mischung die Verbindungen der allgemeinen Formel (II) und 20-40 % Wasser, bevorzugt 30 % zugegeben und 5-30, bevorzugt 10-20 min gerührt, wobei die Temperatur zwischen Raumtemperatur und 50 °C liegt und Raumtemperatur bevorzugt ist. Zu der Reaktionsmischung werden anschließend anorganische, farblose Komponenten in Pulverform zugesetzt, wobei die Auswahl der Komponenten gemäß ihrem Brechwert ausgewählt wird, der bei n = 1,50-1,75, bevorzugt bei 1,51-1,70 und besonders bevorzugt bei 1,53-1,67 liegt. Infrage kommen alle mineralischen Komponenten oder erschmolzene silikatische Gläser, die in dem infrage kommenden Brechwert -Bereich liegen. Die Suspension wird durch 30 min bis 2 h Rühren, bevorzugt bei 1 h dispergiert und anschließend in einer Rotationskugelmühle bei hoher Drehzahl, bevorzugt bei 2000-4000, besonders bevorzugt bei 3000 Umdrehungen pro Minute unter Verwendung von anorganischen Mahlkörpern, insbesondere Glaskugeln und besonders bevorzugt Glaskugeln mit Durchmessern von 2-3 mm vermählen. Auch diese Ausführungsform kann mit den zwei Alternativen a) und b) gemäß Ausführungsform 1 durchgeführt werden.

Ausführungsform 4

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch dadurch gelöst, dass eine Mischung des sauren Katalysators mit Verbindungen der allgemeinen Formel (IV)) hergestellt, wobei (IV) ein Molekulargewicht von 300-1000, bevorzugt von 400-700 aufweist, zu dieser Mischung die Verbindungen der allgemeinen Formel (II) und 20-40 % Wasser, bevorzugt 30 % zugegeben und 5-30, bevorzugt 10-20 min gerührt, wobei die Temperatur zwischen Raumtemperatur und 50 °C liegt und Raumtemperatur bevorzugt ist. Die Reaktion wird dabei so lange fortgeführt, bis die freie Wassermenge, z.B. bestimmt über die Karl-Fischer- Titration, einen konstanten Wert erreicht. Anschließend wird ein Sol aus Verbindungen der allgemeinen Formel (III) zu der Reaktionsmischung unter Rühren zugetropft. Alternativ kann der Reaktionsmischung eine Verbindung der allgemeinen Formel (III) zu- getropft werden und durch Zugabe einer Wassermenge von 5-20 %, bevorzugt 10 % unter Rühren zugegeben werden. Zu der Reaktionsmischung werden anschließend anorganische, farblose Komponenten in Pulverform zugesetzt, wobei die Auswahl der Komponenten gemäß ihren Brechwert ausgewählt wird, der bei n = 1,50-1,75, bevorzugt bei 1,51-1,70 und besonders bevorzugt bei 1,53-1,67 liegt. Infrage kommen alle mineralischen Komponenten oder erschmolzene silikatische Gläser, die in dem infrage kommenden Brechwert-Bereich liegen. Die Suspension wird durch 30 min bis 2 h Rühren, bevorzugt bei 1 h dispergiert und anschließend in einer Rotationskugelmühle bei hoher Drehzahl, bevorzugt bei 2000-4000, besonders bevorzugt bei 3000 Umdrehungen pro Minute unter Verwendung von anorganischen Mahlkörpern, insbesondere Glaskugeln und besonders bevorzugt Glaskugeln mit Durchmessern von 2-3 mm vermählen. Auch diese Ausführungsform kann mit den zwei Alternativen a) und b) gemäß Ausführungsform 1 durchgeführt werden.

Die Dispersionen der Ausführungsformen 1-4 können mit allen gängigen Nassbeschichtungsverfahren auf die Substrate aufgebracht werden, wie zum Beispiel durch Tauchen, Sprühen, Fluten, Schleudern, Rollenauftrag oder Druckverfahren. Bevorzugt sind Tauchen und Sprühen, besonders bevorzugt ist Sprühen. Vor dem Sprühen werden die Substrate gereinigt und von Staub und anhaftenden Kontaminationen, insbesondere von fettigen und öligen Substanzen, befreit. Dazu werden industriegängige Reinigungsverfahren nach dem Stand der Technik eingesetzt .

Das Sprühen wird mit einer handelsüblichen Spritzpistole, zum Beispiel einer Becher-Pistole durchgeführt und die Schicht wird in Dicken von 10-60 μπι Nassfilmdicke aufgetragen, bei Raumtemperatur zur Staubtrockene trocknen lassen und anschließend in einem Ofen kontinuierlich aufgeheizt, wobei die Aufheizgeschwindigkeit 5-20 °C, bevorzugt 10-11 °C/min beträgt. Nach dem Aufheizen auf Temperaturen zwischen 300-400 °C, bevorzugt 320-350 °C, wird bei dieser Temperatur 30 min bis 2 h, bevorzugt 1 h, gehalten. Die Schichtdicken der eingebrannten Schicht betragen 5-30 m, bevorzugt sind 25 m.

Als Substrate bei Metallen können verschiedene Metalle verwendet werden, bevorzugt sind Edelstahl und Aluminium, aber auch Glas oder Keramik. Die Oberflächenhärten der Schichten liegen zwischen 2 und 4 Newton, die Bleistifthärte beträgt 8-9. Zum Antihafttest wurde ein beschichtetes Edelstahlsubstrat auf 150 °C erhitzt und ein Ei aufgegeben. Nach 10 min ist die Unterseite des Eies gebräunt und lässt sich ohne jeden Kraftaufwand vom Substrat entfernen. Auf der Substratoberfläche können keine Anhaftspuren beobachtet werden.

Die Schichten können nach Gebrauch einfach gereinigt werden, z.B. nasses Abwischen, Abspritzen oder auch in der Spülmaschine, wobei sehr milde Bedingungen und kurze Zeiten ausreichen .

Beispiele Beispiel 1

Herstellung eines Beschichtungsmaterials gemäß Ausführungsform 1

0,10 g Ameisensäure und 0,09 g Polydimetylsiloxan werden in einen Rundkolben eingewogen und 5 Minuten bei Raumtemperatur gerührt. 8,74 g Levasil 200 S/30 werden dieser Lösung zugegeben und weitere 15 min bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend werden 5,84 g Trimethoxymethylsilan und 0,30 g Quarzpulver (Sikron SF 800) und 5,53 g i-Propanol zugegeben und 1 h gerührt. Die Suspension wird in einer Rotationskugelmühle mit Glasperlen mit einem Durchmesser von 2-3 mm gegeben und bei 3000 Umdrehungen/min 1 h vermählen.

Beispiel 2

Herstellung eines Beschichtungsmaterials gemäß Ausführungsform 2

0,01 g Ameisensäure und 0,09 g Polydimethylsiloxan werden in einen Rundkolben eingewogen und 5 min bei Raumtemperatur gerührt. 8,74 g Levasil 200 S/30 werden der Reaktionsmischung zugegeben und für weitere 15 min bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend werden 5,84 g Trimethoxymethylsilane der Lösung zugetropft und für eine weitere Stunde gerührt. Danach werden 8,52 g 10 %-ige Böhmit-Suspension zugetropft und für eine weitere Stunde gerührt. Anschließend werden 0,30 g Quarzpulver (Sikron SF 800) und 30,99 g i-Propanol zugegeben und 1 h gerührt. Die Suspension wird in eine Rotationskugelmühle mit Glasperlen mit einem Durchmesser von 2-3 mm gegeben und bei 3000 Umdrehungen/min 1 h vermählen.

Beispiel 3

Herstellung eines Beschichtungsmaterials gemäß Ausführungsform 3 0,57 g Ameisensäure und 2,49 g Polydimethylsiloxan werden in einen Rundkolben eingewogen und 5 min bei Raumtemperatur gerührt. 41,57 g Trimethoxymethylsilan und 15,9 g Tetraethyl- Orthosilikat werden der Reaktionsmischung zugegeben und es wird 15 min bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend werden 21,98 g Wasser langsam eingetropft, die Lösung wird 1 h lang bei Raumtemperatur gerührt, 1,48 g des Quarzpulvers Sikron SF 800 zugegeben und 30,99 g i-Propanol zugegeben. Die Suspension wird in eine Rotationskugelmühle mit Glasperlen mit einem Durchmesser von 2-3 mm gegeben und bei 3000 Umdrehungen/min 1 h vermählen.

Beispiel 4

Herstellung eines Beschichtungsmaterials gemäß Ausführungsform 4

0,57 g Ameisensäure und 2,49 g Polydimethylsiloxan werden in einen Rundkolben eingewogen und 5 min bei Raumtemperatur gerührt. 41,57 g Trimethoxymethylsilan und 15,9 g Tetraethyl- Orthosilikat werden der Reaktionsmischung zugegeben und es wird 15 min bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend werden 21,98 g Wasser langsam eingetropft, die Lösung wird 1 h lang bei Raumtemperatur gerührt, und anschließend werden 49,63 g Böhmit- Suspension zugetropft und für eine weitere Stunde gerührt. Anschließend werden 0,30 g Quarzpulver (Sikron SF 800) und 30,99 g i-Propanol zugegeben und 1 h gerührt. Die Suspension wird in eine Rotationskugelmühle mit Glasperlen mit einem Durchmesser von 2-3 mm gegeben und bei 3000 Umdrehungen/min 1 h vermählen .

Beispiel 5

Beschichten der Substrate

Die Beschichtungsmaterialien gemäß den Ausf hrungsformen 1-4 wurden mit einer Becherspritzpistole mit einem Düsendurchmesser von 0,8 mm bei 2 bar auf die gereinigten, planaren Edelstahlsubstrate mit einer Nassfilmdicke von 45 μτη aufgesprüht und bei 50 °C bis zur Staubtrockene getrocknet. Anschließend wurden die Substrate in einem Ofen mit einer Ausfallsgeschwindigkeit von 11 °C pro Minute auf 320 °C aufgeheizt und bei dieser Temperatur 1 h gehalten, und dann an der Luft abgekühlt . Beispiel 6

Anstatt eines planaren unstrukturierten Edelstahlsubstrates wird gemäß Beispiel 5 die Beschichtung eines gebürsteten Edelstahlsubstrates durchgeführt. Nach dem Abkühlen wird ein transparent beschichtetes Edelstahlsubstrat erhalten, bei dem die optische Wirkung der Bürststruktur erhalten bleibt.