Verfahren und Zusammensetzung zur Beschichtung von Oberflächen Process and composition for coating surfaces
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft den Gegenstand des unabhängigen Anspruches. Damit befaßt sich die vorliegende Erfin- düng mit der Herstellung von Schichten und Formkörpern.The present invention relates to the subject matter of the independent claim. The present invention is concerned with the production of layers and moldings.
Als Ausgansmaterial zur Herstellung partikulärer Schichten und/oder Formkörper sind besonders solche System geeignet, bei denen Partikel, aus denen die Schichtsysteme und/oder Formkörper aufgebaut sind, in einer Matrix oder einem Lösungsmittel dis ergiert vorliegen. Als Lösungsmittel werden üblicherweise eingesetzt Wasser, aliphatische und/oder cy- lische Alkohole, Carbonsäureester, Glycolester, Ether, Gly- colether, Aromaten, Ketone, Ketonalkohole sowie Derivate und/oder Mischungen dieser Verbindungen.As a starting material for the production of particulate layers and / or moldings, those systems are particularly suitable in which particles from which the layer systems and / or moldings are constructed are present in a matrix or a solvent. Water, aliphatic and / or cyclic alcohols, carboxylic acid esters, glycol esters, ethers, glycol ethers, aromatics, ketones, ketone alcohols and derivatives and / or mixtures of these compounds are usually used as solvents.
Die Schichtqualität wird dabei stark von der Qualität des Dispergierzustandes der Partikel in der Dispersion beeing- flußt. Ein schlechter Dispergierzustand, der oftmals mit dem Vorhandensein von Agglomeraten einhergeht, führt zu Inhomogenitäten im Gefüge der hergestellten Schichten und/oder Formkörper..The layer quality is strongly influenced by the quality of the state of dispersion of the particles in the dispersion. A poor state of dispersion, which is often associated with the presence of agglomerates, leads to inhomogeneities in the structure of the layers and / or moldings produced.
Dies erweist sich als problematisch, wenn die eingesetzten Partikel sehr klein sind, etwa bei Partikelgrößen unter 0,5 μ und/oder Schichten hoher optischer Qualität gewünscht werden. So führt das Vorhandensein von Agglomeraten bei opti-
sehen Schichten zu verminderter Transparenz bis hin zur Schichteintrübung.This proves to be problematic if the particles used are very small, for example if particle sizes below 0.5 μ and / or layers of high optical quality are desired. The presence of agglomerates in see layers of reduced transparency up to layer opacification.
Es ist daher üblich, Dispergierhilfsmittel einzusetzen, um bei den zur Herstellung von Schichten und/oder Formkörper verwendeten Dispersionen einen guten Dispergierzustand zu gewährleisten. Die Qualität der Dispersion ist dabei von WaHL UND Menge des eingesetzten Dispergierhilfsmittels abhängig.It is therefore customary to use dispersing aids in order to ensure a good state of dispersion in the dispersions used for the production of layers and / or moldings. The quality of the dispersion depends on the choice and amount of the dispersing agent used.
Als Dispergierhilfsmittel werden eingesetzt sowohl anorganische als auch organische Verbindungen, wobei insbesondere organische Tenside als oligomere oder polymere Verbindungen Einsatz finden, die sich mit einer Vielzahl von Lösungsmitteln und/oder unterschiedlichen Partikeln mit guten Ergebnis- sen kombinieren lassen. Gleichfalls finden als Dispergierhil- fen niedermolekulare und/oder monomere Substanzen Einsatz, z.B. Carbonsäuren und/oder deren Derivate, Amine, quaternäre Ammoniumverbindungen sowie sonstige organische Basen, Organo- phosphate und/oder -pyrrophosphate.Both inorganic and organic compounds are used as dispersing agents, organic surfactants in particular being used as oligomeric or polymeric compounds which can be combined with a large number of solvents and / or different particles with good results. Likewise, low-molecular and / or monomeric substances are used as dispersing aids, e.g. Carboxylic acids and / or their derivatives, amines, quaternary ammonium compounds and other organic bases, organophosphates and / or pyrrophosphates.
Wenn die Schichtherstellung, die mit üblichen Verfahren erfolgen kann, wie z.B. Spin- und/oder Dipcoating, Drucken, Elektrophorese, Sprühen und/oder Aufrakeln) , bzw. die For - köprerherstellung abgeschlossen ist, die gleichfalls mit üb- liehen Verfahren erfolgen kann wie z.B. Schlickerguß, Spritzguß, Extrusion, Elektrophorese und/oder Foliengießen, haben die Dispergiermittel ihren Zweck erfüllt. Sie dürfen dann die Schicht- oder Formkörpereigenschaften nicht beeinträchtigen und werden daher oftmals entfernt.If the layer production, which can be done by conventional methods, e.g. Spin and / or dip coating, printing, electrophoresis, spraying and / or knife coating), or the forker manufacture is completed, which can also be carried out using conventional methods, such as Slurry molding, injection molding, extrusion, electrophoresis and / or film casting, the dispersants have served their purpose. You must then not adversely affect the layer or molded body properties and are therefore often removed.
Dies kann, z.b. bei der Herstellung von Keramikkörpern, durch eine Temperaturbehandlung erfolgen, nach welcher etwaige Dis-
pergierhilfsmittel weitgehend entfernt sind. Dazu werden aber in der Regel Temperaturen benötigt, die dispergierhilfsmitte- labhängig deutlich über 500 °C liegen können.This can be done, for example in the production of ceramic bodies, by a temperature treatment, after which any dis- Pouring aids are largely removed. For this purpose, however, temperatures are generally required which, depending on the dispersing agent, can be well above 500 ° C.
Dies ist dann problematisch, wenn keine sehr hohen Temperaturen eingesetzt werden können oder sollen. Ein Beispiel stellt etwa die Beschichtung von Kathodenstrahlröhren mit ITO (Indium-Zinn-Oxid) dar. Hier ist einerseits zur Erzielung der gewünschten Leitfähigkeiten eine besonders hohe Dichte ge- wünscht, die eine weitgehende Entfernung der Dispergierhilfsmittel erfordert, andererseits ist eine hohe Temperatur hierfür aber im Prozeß nicht anwendbar. Die Wahl der Dispergierhilfsmittel ist dadurch stark eingeschränkt und es gilt, hier noch geeignete Dispergiermittel zu finden.This is problematic when very high temperatures cannot or should not be used. One example is the coating of cathode ray tubes with ITO (indium tin oxide). On the one hand, a particularly high density is required to achieve the desired conductivities, which requires extensive removal of the dispersing agents, but on the other hand a high temperature is required for this not applicable in the process. This severely limits the choice of dispersing agents and it is important to find suitable dispersing agents here.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen.The aim of the present invention is to provide something new for commercial use.
Das Ziel wird erreicht mit den Merkmalen des unabhängigen An- Spruches .The goal is achieved with the characteristics of the independent claim.
Damit sieht die Erfindung zunächst vor, daß bei einer Dispersion und/oder Zusammensetzung zur Herstellung einer Dispersion mit einem partikulären Bestandteil und einem Dispergier- hilfsmittel ein katalytisch Dispergierhilfsmittel abbauender Bestandteil enthalten ist.Thus, the invention initially provides that a dispersion and / or composition for the production of a dispersion with a particulate component and a dispersing agent contains a catalytically dispersing component.
Die Erfindung geht damit einen grundlegend anderen Weg als die Selektion eines besonderen Dispergierhilfsmittels und vermeidet so die Nachteile durch die stark beschränkte Wahl leicht entfernbarer Dispergierhilfsmittel, indem vorgeschla-
gen wird, das oder die Dispergierhilfsmittel einfach katalytisch abzubauen.The invention therefore proceeds in a fundamentally different way than the selection of a particular dispersing aid and thus avoids the disadvantages due to the very limited choice of easily removable dispersing aids by proposing gene is simply to catalytically degrade the dispersing aid (s).
Es hat sich überraschend gezeigt, daß dies, obwohl wenigstens eine zusätzliche Substanz verwendet wird, die ja die entstehenden Schichten und/oder Formkörper in ihrer Funktionaltät beeinträchtigen könnte, zu wesentlich verbesserten Ergebnissen führt. So wurde gefunden, daß sich mit der Erfindung auch bei niederen Temperaturen transparente, elektrisch besonders gut leitende ITO (S θ2/In2θ3) herstellen lassen. Dies wird auf die verbesserten Kontaktstellen und besseren Übergänge zwischen einzelnen ITO-Partikeln zurückgeführt. Ob und wieweit hier verbleibende metallisch leitende Reste der Me- tallorganyle selbst die Leitfähigkeit an den Partikelgrenzen selbst erhöhen, ist unklar; daß dies der Fall ist, wird aber nicht ausgeschlossen. Jedenfalls führt aber der Zusatz der Metallorganyle zu wesentlichen und unerwarteten Verbesserungen der Schichten, obwohl die Metallorganyle selbst nicht leiten, und zwar selbst bei den eingesetzten, niedrigen Pro- zeßtemperaturen von z.B. 200 °C nicht.It has surprisingly been found that although at least one additional substance is used, which could adversely affect the functionality of the layers and / or moldings formed, this leads to significantly improved results. It was found, for example, that the invention can be used to produce transparent ITO (S θ2 / In2θ3) which is particularly electrically conductive even at low temperatures. This is attributed to the improved contact points and better transitions between individual ITO particles. It is unclear whether and to what extent remaining metallic conductive residues of the metal organyls themselves increase the conductivity at the particle boundaries; that this is the case is not excluded. In any case, the addition of the metal organyles leads to significant and unexpected improvements in the layers, although the metal organyles themselves do not conduct, even at the low process temperatures of e.g. 200 ° C does not.
Es hat sich als ausreichend erwiesen, einen Anteil von unter 2 Gewichtsprozent metallorganischer Verbindungen einzusetzen. Bevorzugt ist eine Menge unter 1 Gewichtsprozent.It has proven to be sufficient to use a proportion of less than 2 percent by weight of organometallic compounds. An amount below 1 percent by weight is preferred.
Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft beschrieben.The invention is described below by way of example.
Vergleichs-Beispiel 1Comparative example 1
Eine ethanolische Dispersion mit 2Gew% ITO mit einer Teil- chengröße unter 0,2μm wird mit 6 Gewichtsprozent einer Carbonsäure bezogen auf ITO dispergiert und durch Spincoating auf ein Borosilikatglas zu einer Dicke von ca 100 nm aufge-
tragen. Nach Antrocknung wird als Verkratzschutz eine Lösung eines hydrolisierbaren Si-Alkoholates über spincoating zur Nachbeschichtung aufgetragen. Dann wird das doppelt beschichtete Substrat für 30min bei 180 °C ausgeheizt. Nach Abkühlen wird die Leitfähigkeit zu 70kΩD bestimmt.An ethanolic dispersion with 2% by weight of ITO with a particle size below 0.2 μm is dispersed with 6 percent by weight of a carboxylic acid based on ITO and spin-coated onto a borosilicate glass to a thickness of approximately 100 nm. wear. After drying, a solution of a hydrolyzable Si-alcoholate is applied via spin coating as a scratch protection for subsequent coating. The double-coated substrate is then baked at 180 ° C. for 30 minutes. After cooling, the conductivity is determined to be 70kΩD.
(Vergleichs-) Beispiel 2(Comparative) example 2
Wie vor, aber mit 3% Carbonsäure. Nach Abkühlen wird die Leitfähigkeit zu 30kΩD bestimmt.As before, but with 3% carboxylic acid. After cooling, the conductivity is determined to be 30kΩD.
(Vergleichs-) Beispiel 3(Comparative) example 3
Wie vor, aber mit 1% Carbonsäure. Nach Abkühlen wird die Leitfähigkeit zu 10,3kΩD bestimmt.As before, but with 1% carboxylic acid. After cooling, the conductivity is determined to be 10.3kΩD.
Beispiel 4:Example 4:
Eine Dispersion wie in Beispiel 3 wird hergestellt, aber es werden zusätzlich 0,2Gew% eines Zirkonalkoholates zugesetzt. Dann werden Schichten wie unter 1 damit hergestellt. Nach Abkühlen wird die Leitfähigkeit zu 7,5kΩD bestimmt. Derartige Leitfähigkeit von solchen ITO-Sehichten waren zuvor nicht e'r- zielbar, insbesondere nicht bei transparenten ITO-Sehichten.
A dispersion as in Example 3 is prepared, but an additional 0.2% by weight of a zirconium alcoholate is added. Then layers as in 1 are produced with it. After cooling, the conductivity is determined to be 7.5kΩD. Such conductivity of such ITO Sehichten were not previously e 'r- targetable, in particular not with ITO transparent Sehichten.