WO2012163947A1

WO2012163947A1 - Substratelement für die beschichtung mit einer easy-to-clean beschichtung

Info

Publication number: WO2012163947A1
Application number: PCT/EP2012/060106
Authority: WO
Inventors: Marten Walther; Marta Krzyzak
Original assignee: Schott Ag
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2012-12-06
Also published as: JP6214526B2; TW201311597A; KR101644224B1; TWI455900B; GB2506536A; DE112012002331A5; GB201320488D0; KR20140036250A; JP2014522433A; DE102011076756A1; JP2016183099A; US20150152558A1; CN104080754A

Abstract

Substratelement für die Beschichtung mit einer Easy-to-clean Beschichtung, wobei die Wirkung der Easy-to-clean Beschichtung durch das Substratelement hinsichtlich ihrer hydrophoben und oleophoben Eigenschaften sowie insbesondere deren Langzeitbeständigkeit verbessert wird. Das Substratelement umfasst vor allem ein Trägermaterial aus Glas oder Glaskeramik und eine Haftvermittlerschicht, welche mit einer Easy-to-clean Beschichtung in eine Wechselwirkung treten kann und ein Mischoxid, insbesondere ein Siliziummischoxid, umfasst.

Description

Substratelement für die Beschichtung mit einer Easy-to-clean Beschich- tung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Substratelement für die Beschichtung mit einer Easy- to-clean Beschichtung, welche eine Trägerplatte und eine auf der Trägerplatte angeordnete Haftvermittlerschicht umfasst, welche geeignet ist, mit einer Easy- to-clean Beschichtung in eine Wechselwirkung zu treten. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Substratelements und die Verwendung eines solchen Substratelements.

Die Vergütung von Oberflächen, insbesondere eines transparenten Werkstoffes wie Glas oder Glaskeramik, erlangt eine immer größere Bedeutung, nicht zuletzt aufgrund des stark wachsenden Marktes von Berührungs- bzw. Sensorbildschirmen (Touchsceens), z.B. im Bereich der Touch-Panel-Anwendungen mit interaktiver Eingabe. Hierbei müssen die Berührungsoberflächen den Anforderungen von Transparenz und Funktionalität gerecht werden, die beispielsweise im Bereich von Multitouch-Anwendungen immer höher werden. Touchscreens finden beispielsweise als Bedienung von Smartphones, Bankautomaten oder als Info-Monitore, wie z.B. für die Fahrplanauskunft auf Bahnhöfen Verwendung. Darüber hinaus werden Touchscreens auch z.B. bei Spielautomaten oder für die Steuerung von Maschinen in der Industrie eingesetzt (Industrie-PCs). Eine Vergütung von transparenten Glas- oder Glaskeramikoberflächen gerät für alle Abdeckscheiben in den Fokus, insbesondere jedoch auch für Abdeckscheiben mobiler elektronischer Produkte, wie z.B. für Displays von Notebooks, Laptop- Computer, Uhren oder Mobiltelefone. Aber auch für Glas- oder Glaskeramikoberflächen beispielsweise von Kühlmöbeln, Schaufenstern, Theken oder Vitrinen erlangt eine Oberflächenvergütung immer mehr an Bedeutung. Bei allen Anwendungen geht es darum, bei guter und hygienischer Funktionalität ohne hohen Reinigungsaufwand eine gute Transparenz mit hoher ästhetischer Wirkung sicherzustellen, was beispielsweise durch Schmutz und Rückstände von Fingerabdrücken beeinträchtig wird.

Eine Oberflächenvergütung ist ein Ätzen der Glasoberfläche, wie es beispielsweise bei blendfreien Scheiben, wie den Antiglare Sreens bekannt ist. Nachteilig ist hier jedoch eine hohe Einbuße an Transparenz und Bildauflösung, da aufgrund der strukturierten Oberfläche auch das bildgebende Licht vom Gerät zum Betrachter an der Displayscheibe gebrochen und gestreut wird. Um eine hohe Bildauflösung zu erzielen, werden andere Lösungsmöglichkeiten im Bereich einer Beschichtung der Oberfläche mit einer Easy-to-clean Beschichtung gesucht.

Im Vordergrund der geforderten Eigenschaften stehen hier vor allem für Touch- screens die taktile und haptische Wahrnehmbarkeit der Berührungsoberfläche, die insbesondere für Multitouch-Anwendungen glatt sein sollte. Hier kommt es wesentlich auf die Fühlbarkeit durch den Benutzer an, weniger auf eine messbare Rauheit. Weiter stehen eine hohe Transparenz bei geringem Reflektionsver- halten im Vordergrund, eine hohe Schmutzabweisung und Reinigungsfreundlichkeit, vor allem eine Langzeithaltbarkeit der Easy-to-clean Beschichtung nach Benutzung und vielen Reinigungszyklen, die Kratz- und Abriebfestigkeit z.B. bei Verwendung von Eingabestiften, die Beständigkeit gegen chemische Belastungen durch Salze und Fette enthaltenden Fingerschweiß sowie die Haltbarkeit einer Beschichtung auch bei Klima- und UV-Belastung. Die Easy-to-clean- Wirkung sorgt dafür, dass Verschmutzungen, die durch die Umwelt oder auch durch den naturgemäßen Gebrauch auf die Oberfläche gelangen, leicht wieder zu entfernen sind oder aber so beschaffen sind, dass die Verschmutzungen nicht auf der Oberfläche haften bleiben. In diesem Fall hat die Easy-to-clean- Oberfläche die Eigenschaft, dass Verschmutzungen, z.B. durch Fingerabdrücke, weitestgehend nicht mehr sichtbar sind und so auch ohne Reinigung die Gebrauchsoberfläche sauber erscheint. Dieser Fall ist dann als Spezialfall der Easy-to-clean-Oberfläche eine Anti-Fingerprint-Oberfläche. Eine Berührungs- Oberfläche muss beständig gegen Wasser-, Salz- und Fett-Ablagerungen sein, die beispielsweise aus Rückständen von Fingerabdrücken beim Gebrauch durch Nutzer auftreten. Die Benetzungseigenschaften einer Berührungsoberfläche müssen derart sein, dass die Oberfläche sowohl hydrophob als auch oleophob ist.

Die meisten der bekannten Easy-to-clean Beschichtungen sind im Wesentlichen fluororganische Verbindungen mit hohem Kontaktwinkel gegenüber Wasser. So beschreibt die DE 19848591 zur Herstellung einer solchen Schutzschicht die Verwendung einer fluororganischen Verbindung der Formel R_rV in Form eines flüssigen Stoffsystems aus der fluororganischen Verbindung in einer Trägerflüssigkeit, wobei in der Formel R_rV, R_f für einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest steht, der teilweise oder vollständig fluoriert sein und geradkettig, ver- zweigtkettig oder zyklisch vorliegen kann, wobei der Kohlenwasserstoffrest durch ein oder mehrere Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefelatome unterbrochen sein kann. V steht für eine polare oder dipolare Gruppe, die ausgewählt wird aus -COOR, -COR, -COF, -CH₂OR, -OCOR, -CONR₂, -CN, -CONH-NR₂, - CON=C(NH₂)₂, -CH=NOR, -NRCONR₂, -NR₂COR, NR_W, -SO₃R, -OSO₂R , -OH, - SH, =B, -OP(OH)₂, -OPO(OH)₂, -OP(ONH₄)₂, -OPO(ONH₄)₂, -CO-CH=CH₂, worin R in einer Gruppe V gleich oder unterschiedlich sein kann und für Wasserstoff, einen Phenylrest oder einen geradkettigen oder verzweigtkettigen Alkyl- oder Alkyletherrest, der teilweise oder vollständig fluoriert oder chlorofluoriert sein kann, mit bis zu 12, vorzugsweise bis zu 8 Kohlenstoffatomen steht und w 2 o- der 3 ist, oder für -R_v-V- steht. In der Formel -R_v-V- steht V für die zuvor angegebene polare oder dipolare Gruppe und R_v für einen geradkettigen oder verzweigtkettigen Alkylenrest, der teilweise oder vollständig fluoriert oder chlorofluoriert sein kann, mit 1 bis zu 12, vorzugsweise bis zu 8 Kohlenstoffatomen.

Weiterhin beschreibt die EP 0 844 265 ein Silizium enthaltendes organisches Fluorpolymer zur Beschichtung von Substratoberflächen wie von Metall-, Glas- und Kunststoffmaterialien, um einer Oberfläche eine ausreichende und lang andauernde Antifoulingeigenschaft, ausreichende Wetterbeständigkeit, Gleitfähigkeit, Antihafteigenschaft, Wasserabstoßung sowie eine Resistenz gegen ölige Verschmutzungen und Fingerabdrücke zu verleihen. Ferner wird eine Behandlungslösung für ein Oberflächen-Behandlungsverfahren angegeben, welches ein Silizium enthaltendes organisches Fluorpolymer, ein Fluor enthaltendes organisches Lösungsmittel und eine Silanverbindung umfasst. Über die Eignung einer Substratoberfläche zum Beschichten mit einem solchen organischen Fluorpolymer ist nichts ausgeführt.

Die US 2010/0279068 beschreibt als Antifingerprint-Beschichtung ein Fluorpolymer oder ein Fluorsilan. In diesem Zusammenhang weist schon die US

2010/0279068 darauf hin, dass die Beschichtung einer Oberfläche alleine mit einer solchen Beschichtung unzureichend ist, um die geforderten Oberflächeneigenschaften für eine Antifingerprint-Beschichtung bereitzustellen. Die US 2010/0279068 schlägt zur Lösung des Problems vor, in die Oberfläche des Glasartikels eine Struktur zu prägen oder in diese Partikel einzupressen. Eine solche Vorbereitung der Oberfläche für die Beschichtung mit einer Antifingerprint-Beschichtung ist sehr aufwendig und kostspielig und erzeugt aufgrund der erforderlichen thermischen Prozesse unerwünschte Spannungen in den Glasartikeln.

Die US 2010/0285272 beschreibt als Antifingerprint-Beschichtung ein Polymer mit geringer Oberflächenspannung oder ein Oligomer, wie ein Fluorpolymer o- der ein Fluorsilan. Zur Vorbereitung der Oberfläche für die Beschichtung mit einer Antifingerprint-Beschichtung wird vorgeschlagen, die Glasoberfläche Sandzustrahlen und darauf mittels physikalischer oder chemischer Gasphasenab- scheidung ein Metall oder Metalloxid, wie Zinnoxid, Zinkoxid, Ceroxyd, Aluminium oder Zirkon aufzubringen. Zur Vorbereitung der Oberfläche für eine Antifingerprint-Beschichtung wird weiterhin vorgeschlagen, den aufgesputterten Me- talloxidfilm zu ätzen oder den aufgedampften Metallfilm zu eloxieren. Es soll eine abgestufte Oberflächenstruktur mit zwei topologischen Ebenen bereitgestellt werden. Die Antifingerprint-Beschichtung beinhaltet dann eine weitere abgestufte topologische Struktur. Diese Verfahren sind ebenfalls aufwendig und kostenintensiv und führen lediglich zu einer hydrophoben und oleophoben Oberfläche mit einer mechanischen Verankerung des Polymers durch die strukturierte Oberfläche, ohne die übrigen geforderten Eigenschaften ausreichend zu berücksichtigen.

Die US 2009/0197048 beschreibt eine Antifingerprint- bzw. Easy-to-clean Be- schichtung auf einem Abdeckglas in Form einer Außenbeschichtung mit Fluorendgruppen, wie Perfluorkohlenstoff- oder einem Perfluorkohlenstoff- enthaltenden Rest, welche dem Abdeckglas ein Maß an Hydrophobie und Oleo- phobie verleiht, so dass die Benetzung der Glasoberfläche mit Wasser und Ölen minimiert ist. Für den Auftrag dieser Schicht auf eine Glasoberfläche wird vorgeschlagen, die Oberfläche chemisch mittels lonenaustausch zu härten, indem insbesondere Kalium-Ionen anstelle von Natrium- und/oder Lithium-Ionen eingelagert werden. Weiterhin kann das Abdeckglas unterhalb der Antifingerprint- bzw. Easy-to-clean Beschichtung eine Antireflex-Schicht aus Siliziumdioxid, Quarzglas, fluordotiertem Siliziumdioxid, fluordotiertem Quarzglas, MgF₂, HfO₂, TiO₂, ZrO₂, Y₂O₃ oder Gd₂O₃ enthalten. Auch wird vorgeschlagen auf der Glasoberfläche vor der Antifingerprint-Beschichtung mittels Ätzen, Lithographie oder Teilchenbeschichtung eine Textur oder ein Muster zu erzeugen. Auch wird vorgeschlagen die Glasoberfläche nach Härtung mittels lonenaustausch vor der Antifingerprint-Beschichtung einer Säurebehandlung zu unterziehen. Diese Verfahren sind ebenfalls aufwendig und führen nicht zu einer Easy-to-clean Beschichtung, die der Summe der geforderten Eigenschaften genügt.

Insbesondere nachteilig an solchen Easy-to-Clean Schichten nach dem Stand der Technik ist die begrenzte Langzeithaltbarkeit der Schichten, so dass durch chemischen und physikalischen Angriff eine schnelle Abnahme der Easy-to- Clean Eigenschaften beobachtet wird. Dieser Nachteil ist nicht nur abhängig von der Art der Easy-to-clean Beschichtung, sondern auch von der Art der Substratoberfläche, auf die sie aufgetragen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Substratelement bereitzustellen, welches eine spezielle Oberfläche aufweist welche geeignet ist, mit einer Vielzahl von Easy-to-clean Beschichtungen derart in Wechselwirkung zu treten, dass die Eigenschaften einer Easy-to-clean Beschichtung verbessert werden und die Berührungsoberfläche in ausreichendem Maß die geforderten Eigenschaften aufweist und wobei die Herstellung eines solchen Substrates kostengünstig und einfach ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe auf überraschend einfache Weise mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , des Anspruchs 15, Anspruchs 20 sowie der Ansprüche 22 bis 24. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 14, 16 bis 19 und 21 beschrieben.

Die Erfinder haben festgestellt, dass für eine Easy-to-clean Beschichtung, welche alle geforderten Eigenschaften zufrieden stellend erfüllt, auf dem zu beschichtenden Substratelement eine spezielle Haftvermittlerschicht bereitgestellt werden muss, welche auf einem Trägersubstrat angeordnet ist, aus einem Mischoxid besteht und die Eigenschaft besitzt, mit einer später aufzutragenden Easy-to-clean Beschichtung in eine Wechselwirkung zu treten.

Die Wechselwirkung ist eine chemische, insbesondere kovalente Bindung zwischen der Haftvermittlerschicht des erfindungsgemäßen Substrats und einer später aufzutragenden Easy-to-clean Beschichtung die derart wirkt, dass die Langzeitbeständigkeit einer Easy-to-clean Beschichtung erhöht wird. Unter„Easy-to-clean (ETC) Beschichtung", wie insbesondere einer„Antifinger- print (AFP)-Beschichtung", wird eine Beschichtung verstanden, welche eine hohe schmutzabweisende Eigenschaft hat, leicht reinigbar ist und auch eine Anti- graffiti Wirkung zeigen kann. Die Materialoberfläche einer solchen Easy-to- clean Beschichtung zeigt eine Widerstandsfähigkeit gegen Ablagerungen z.B. von Fingerabdrücken, wie Flüssigkeiten, Salzen, Fetten, Schmutz und anderen Materialien. Dies bezieht sich sowohl auf die chemische Beständigkeit gegen solche Ablagerungen als auch auf ein geringes Benetzungsverhalten gegenüber solchen Ablagerungen. Weiterhin bezieht es sich auf die Unterdrückung, Vermeidung oder Verringerung des Entstehens von Fingerabdrücken bei Berührung durch einen Nutzer. Fingerabdrücke enthalten vor allem Salze, Aminosäuren und Fette, Substanzen wie Talk, Schweiß, Rückstände abgestorbener Hautzellen, Kosmetika und Lotionen und unter Umständen Schmutz in Form von Flüssigkeit oder Partikeln verschiedenster Art.

Eine solche Easy-to-clean Beschichtung muss daher sowohl gegen Wasser mit Salz als auch gegen Fett- und Ölablagerungen beständig sein und ein geringes Benetzungsverhalten gegenüber beidem haben. Ein Augenmerk ist besonders auf eine hohe Beständigkeit in einem Salzwassersprühnebel-Test zu richten. Die Benetzungscharakteristik einer Oberfläche mit einer Easy-to-clean Beschichtung muss derart sein, dass sich die Oberfläche sowohl als hydrophob ausweist, d.h. der Kontaktwinkel zwischen Oberfläche und Wasser ist größer 90° als auch als oleophob ausweist, d.h. der Kontaktwinkel zwischen Oberfläche und Öl ist größer 50°.

Insbesondere Lösungen nach dem Stand der Technik nutzen zur Erhöhung des Kontaktwinkels den sogenannten Lotus-Effekt. Hierbei liegt eine Doppelstruktur der Oberfläche zugrunde, wodurch die Kontaktfläche und damit die Adhäsionskraft zwischen Oberfläche und auf ihr liegenden Partikeln und Wassertropfen stark verringert wird. Diese Doppelstruktur wird aus einer charakteristisch geformten Oberflächenstruktur im Bereich von etwa 10 bis 20 Mikrometer und einer auf dieser aufgetragenen Easy-to-clean Beschichtung gebildet. Das Benet- zungsverhalten von Flüssigkeiten auf festen aufgerauten Oberflächen kann entweder für niedrige Kontaktwinkel mit dem Wenzel-Modell beschrieben werden oder für hohe Kontaktwinkel mit dem Cassie-Baxter Modell, wie es beispielsweise die US 2010/0285272 ausführt. Im Gegensatz zu diesem Struktureffekt löst die Erfindung die Aufgabe auf einem chemisch basierten Weg.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Haftvermittlerschicht eine Flüssig- phasenbeschichtung, insbesondere eine thermisch verfestigte Sol-Gel Schicht. Die Haftvermittlerschicht kann aber auch eine CVD-Beschichtung (Schichtauftrag durch plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung) sein, welche beispielsweise mittels PECVD, PICVD, Niederdruck-CVD oder chemische Gasphasenabscheidung bei Atmosphärendruck hergestellt wird. Die Haftvermittlerschicht kann aber auch eine PVD-Beschichtung (Schichtauftrag durch plasmaunterstützte physikalische Gasphasenabscheidung) sein, welche beispielsweise mittels Sputtern, thermischen Verdampfen, Laserstrahl-, Elektronenstrahl- oder Lichtbogenverdampfen hergestellt wird. Die Haftvermittlerschicht kann aber auch eine Flammpyrolyse-Schicht sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Haftvermittlerschicht eine Siliziummischoxid-Schicht, wobei die Zumischung bevorzugt ein Oxid zumindest eines der Elemente Aluminium, Zinn, Magnesium, Phosphor, Cer, Zirkon, Titan, Caesium, Barium, Strontium, Niob, Zink, Bor und/oder Magnesiumfluorid ist, wobei bevorzugt zumindest ein Oxid des Elements Aluminium enthalten ist. Im Falle einer Silizium-Aluminium-Mischoxidschicht liegt das Molverhältnis von Aluminium zu Silizium im Mischoxid zwischen etwa 3% bis etwa 30%, bevorzugt zwischen etwa 5% und etwa 20%, besonders bevorzugt zwischen etwa 7% und etwa 12%. Unter Siliziumoxid im Sinne dieser Erfindung wird jedes Siliziumoxid zwischen Siliziummono- und Siliziumdioxid verstanden. Silizium im Sinne der Erfindung wird als Metall und als Halbmetall verstanden. Siliziummischoxid ist eine Mischung aus einem Siliziumoxid mit einem Oxid zumindest eines anderen Elementes, die homogen oder nicht homogen, stöchiometrisch oder nicht stöchio- metrisch sein kann.

Solch eine Haftvermittlerschicht hat eine Schichtdicke von größer 1 nm, bevorzugt größer 10 nm, besonders bevorzugt größer 20 nm. Hierbei ist maßgeblich, dass unter Berücksichtigung der Tiefe der Wechselwirkung mit der Easy-to- clean Beschichtung die Haftvermittlerfunktion der Schicht voll ausgeschöpft werden kann.

Solch eine Haftvermittlerschicht weist 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 (bei 588 nm Referenzwellenlänge) auf.

Die erfindungsgemäße Haftvermittlerschicht kann bevorzugt mit einem Sol-Gel Verfahren aufgetragen werden oder auch durch ein Verfahren mit chemischer oder physikalischer Gasphasenabscheidung, insbesondere durch Sputtern.

Es ist ein großer Vorteil der Erfindung dass, falls das Substrat aus Glas besteht oder Glas umfasst, dieses auch noch nach der Beschichtung thermisch vorgespannt und somit thermisch gehärtet werden kann, ohne dass hierdurch die Beschichtung merklichen Schaden nimmt. Vorzugsweise wird thermisch gehärtet indem zumindest der zu härtende Bereich des Glases, abhängig von der Glasdicke, während eines Zeitraums von beispielsweise etwa 2 min bis 6 min, bevorzugt von 4 min, auf eine Temperatur von etwa 600 °C bis etwa 750°C, bevorzugt auf eine Temperatur von etwa 670°C gebracht wird. Ein weiterer großer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass bei einer Herstellung der Haftvernnittlerschicht durch eine Flüssigphasenbeschichtung, insbesondere durch eine Sol-Gel Beschichtung, die thernnische Verfestigung der Beschichtung in situ mit einem thermischen Vorspannen des Trägermaterials erfolgen kann. Dies beinhaltet eine kostengünstige Herstellung.

Falls eine Aktivierung der Oberfläche des Trägermaterials vor dem Aufbringen der Haftvermittlerschicht, insbesondere als Sol-Gel-Schicht erfolgt, kann hierdurch das Haftvermögen der aufgebrachten Schicht verbessert werden. Vorteilhaft kann die Behandlung durch einen Waschprozess erfolgen oder auch als Aktivierung durch Corona-Entladung, Beflammen, UV-Behandlung, Plasmaaktivierung und/oder mechanische Verfahren, wie Aufrauen, Sandstrahlen, und/oder chemische Verfahren, wie Ätzen.

In einer Ausführungsform ist zwischen der Entspiegelungsschicht und dem Trägermaterial zumindest eine Barriereschicht angeordnet, wobei die Barriereschicht insbesondere als Alkalien-Barriereschicht, insbesondere als Natrium- Barriereschicht ausgebildet ist. Die Dicke einer solchen Barriereschicht liegt im Bereich zwischen 3 und 100 nm, vorzugsweise zwischen 5 und 50 nm und besonders bevorzugt zwischen 10 und 35 nm. Die Barriereschicht umfasst vorzugsweise ein Metall- und/oder Halbmetalloxid. Insbesondere wird eine Barriereschicht im Wesentlichen aus Siliziumoxid und/oder Titanoxid und/oder Zinnoxid gebildet. Der Auftrag einer solchen Barriereschicht erfolgt mittels Flammpyrolyse, eines Verfahrens der physikalischen (PVD) oder eines Verfahrens der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) oder auch mittels eines Sol-Gel- Verfahrens. Solch eine Barriereschicht ist vorzugsweise im Wesentlichen als Glasschicht ausgebildet. Bestandteil der Erfindung ist weiterhin eine Haftvermittlerschicht, welche durch eine oder mehrere sehr dünne Zwischenschichten in Teilschichten geteilt ist. Dies dient vor allem der Stressvermeidung innerhalb der Haftvermittlerschicht. Beispielsweise kann sie durch eine oder mehrere reine Siliziumoxid- Zwischenschichten geteilt sein. Die Dicke einer solchen Zwischenschicht beträgt 0,3 bis 10 nm, vorzugsweise 1 bis 3 nm, besonders bevorzugt 1 ,5 bis 2,5 nm.

In einer Ausführungsform kann die Haftvermittlerschicht mit einer Deckschicht versehen sein. Solch eine Deckschicht muss derart gestaltet sein, dass durch die Deckschicht hindurch eine Wechselwirkung zwischen der Haftvermittlerschicht und einer Easy-to-clean Schicht, d.h. eine chemische, insbesondere kovalente Bindung zwischen der Haftvermittlerschicht und einer später aufzutragenden Easy-to-clean Beschichtung ausreichend möglich ist. Derartige Schichten sind beispielsweise poröse Sol-Gel Schichten oder dünne, teildurchlässige flammpyrolytisch aufgebrachte Oxidschichten. Sie kann auch unterstützend strukturgebend für die später auftragbare Easy-to-clean Beschichtung sein. Eine solche Deckschicht kann als partikuläre oder poröse Schicht ausgeführt werden. Insbesondere ist es von Vorteil, solch eine Deckschicht aus Siliziumoxid herzustellen, wobei das Siliziumoxid auch ein Siliziummischoxid, insbesondere ein mit einem Oxid zumindest eines der Elemente Aluminium, Zinn, Magnesium, Phosphor, Cer, Zirkon, Titan, Caesium, Barium, Strontium, Niob, Zink, Bor oder mit Magnesiumfluorid gemischtes Siliziumoxid sein kann. Zur Herstellung einer solchen Deckschicht eignet sich beispielsweise eine flammenpyrolytische Beschichtung, andere thermische Beschichtungsverfahren, Kaltgasspritzen oder auch beispielsweise Sputtern.

Als Trägermaterial zum Auftragen einer erfindungsgemäßen Haftvermittlerschicht sind grundsätzlich alle geeigneten Materialien geeignet, wie ein Metall, ein Kunststoff, ein Kristall, eine Keramik oder ein Verbundwerkstoff. Bevorzugt ist jedoch ein Glas oder eine Glaskeramik. Besonders bevorzugt wird hier ein Glas verwendet, das für seinen Gebrauch vorgespannt ist. Dieses Glas kann chemisch durch lonenaustausch oder thermisch vorgespannt sein. Insbesondere werden eisenarme Kalk-Natrongläser, Borosilikatgläser, Alumosilikatgläser, Lithium-Aluminiumsilkatgläser und Glaskeramik bevorzugt, die beispielsweise mittels Ziehverfahren, wie Updraw- oder Downdraw-Ziehverfahren, Overflow- Fusion, Floattechnologie oder aus einem Guß- oder Walzglas gewonnen werden. Speziell bei dem Guss- oder Walzverfahren oder einem gefloateten Glas, kann es sein, dass über eine Poliertechnologie die notwendige optische Güte der Oberfläche erzielt wird, die beispielsweise für eine Display-Vorsatzscheibe benötigt wird.

Vorteilhaft kann ein eisenarmes oder eisenfreies Glas, insbesondere mit einem Fe₂O₃-Gehalt kleiner 0,05 Gew.%, vorzugsweise kleiner 0,03 Gew.% verwendet werden, da dieses verminderte Absorption aufweist und somit insbesondere eine erhöhte Transparenz ermöglicht.

Für andere Anwendungen werden aber auch Graugläser oder gefärbte Gläser bevorzugt. Die Trägermaterialen, insbesondere Gläser, können transparent, tansluzent oder auch opak sein. Zum Beispiel für den Einsatz als„White

Boards" wird die Verwendung eines milchig anmutenden Glases bevorzugt, wie es die Schott AG, Mainz unter Opalika^® anbietet.

Hervorragende optische Eigenschaften im ultravioletten Spektralbereich können erreicht werden, wenn das Trägermaterial ein Quarzglas ist. Als Trägermaterial kann auch ein optisches Glas dienen, wie beispielsweise ein Schwerflintglas, Lanthanschwerflintglas, Flintglas, Leichtflintglas, Kronglas, Borosilikat-Kronglas, Barium-Kronglas, Schwerkronglas oder Fluorkronglas.

Bevorzugt werden Lithium-Aluminiumsilikatgläser folgender Glaszusammensetzungen als Trägermaterial verwendet, bestehend aus (in Gew.%) SiO₂ 55-69

AI₂O₃ 19-25

Li₂O 3-5

Summe Na₂O + K₂O 0-3

Summe MgO + CaO +SrO + BaO: 0-5

ZnO 0-4

TiO₂ 0-5

ZrO₂ 0-3

Summe TiO₂+ZrO₂+SnO₂ 2-6

P₂O₅ 0-8

F 0-1

B₂O₃ 0-2 ,

sowie ggf. Zusätzen von färbenden Oxiden, wie z.B. Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, Nd₂O₃, MnO2, TiO2, CuO, CeO2, Cr₂O₃, Selten-Erd-Oxide in Gehalten von 0-1 Gew.-%, sowie Läutermittel wie As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F, CeO₂ von 0-2 Gew%.

Bevorzugt werden weiterhin Kalk-Natron-Silikatgläser folgender Glaszusammensetzungen als Trägermaterial verwendet, bestehend aus (in Gew.%)

SiO₂ 40-80

AI₂O₃ 0-6

B₂O₃ 0-5

Summe Li₂O + Na₂O + K₂O 5-30

Summe MgO + CaO +SrO + BaO + ZnO: 5-30

Summe TiO₂+ZrO₂ 0-7

P₂O₅ 0-2,

sowie ggf. Zusätzen von färbenden Oxiden, wie z.B. Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, Nd₂O₃, MnO2, TiO2, CuO, CeO2, Cr₂O₃, Selten-Erd-Oxide in Gehalten von 0-5 Gew.-% bzw. für„Schwarzes Glas" von 0-15 Gew.%, sowie Läutermittel wie As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F, CeO₂ von 0-2 Gew%. Bevorzugt werden weiterhin Borosilikatgläser folgender Glaszusammensetzun- gen als Trägermaterial verwendet, bestehend aus (in Gew.%)

SiO₂ 60-85

AI₂O₃ 1 -10

Summe Li₂O + Na₂O + K₂O 2-16

Summe MgO + CaO +SrO + BaO + ZnO: 0-15

Summe TiO₂+ZrO₂ 0-5

P₂O₅ 0-2,

sowie ggf. Zusätzen von färbenden Oxiden, wie z.B. Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, Nd₂O₃, MnO2, TiO2, CuO, CeO2, Cr₂O₃, Selten-Erd-Oxide in Gehalten von 0-5 Gew.-% bzw. für„Schwarzes Glas" von 0-15 Gew.%, sowie Läutermittel wie As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F, CeO₂ von 0-2 Gew%.

Bevorzugt werden weiterhin Alkali-Alumosilikatgläser folgender Glaszusammensetzungen als Trägermaterial verwendet, bestehend aus (in Gew.%)

SiO₂ 40-75

AI₂O₃ 10-30

B₂O₃ 0-20

Summe Li₂O + Na₂O + K₂O 4-30

Summe MgO + CaO +SrO + BaO + ZnO: 0-15

Summe TiO₂+ZrO₂ 0-15

P₂O₅ 0-10,

sowie ggf. Zusätzen von färbenden Oxiden, wie z.B. Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, Nd₂O₃, MnO2, TiO2, CuO, CeO2, Cr₂O₃, Selten-Erd-Oxide in Gehalten von 0-5 Gew.-% bzw. für„Schwarzes Glas" von 0-15 Gew.%, sowie Läutermittel wie As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F, CeO₂ von 0-2 Gew%. Bevorzugt werden weiterhin alkalifreie Alumosilikatgläser folgender Glaszu- sammensetzungen als Trägermaterial verwendet, bestehend aus (in Gew.%)

SiO₂ 50-75

AI₂O₃ 7-25

Summe Li₂O + Na₂O + K₂O 0-0,1

Summe MgO + CaO +SrO + BaO + ZnO: 5-25

Summe TiO₂+ZrO₂ 0-10

P₂O₅ 0-5,

Bevorzugt werden weiterhin alkaliarme Alumosilikatgläser folgender Glaszusammensetzungen als Trägermaterial verwendet, bestehend aus (in Gew.%)

SiO₂ 50-75

AI₂O₃ 7-25

B₂O₃ 0-20

Summe Li₂O + Na₂O + K₂O 0-4

Summe MgO + CaO +SrO + BaO + ZnO: 5-25

Summe TiO₂+ZrO₂ 0-10

P₂O₅ 0-5,

Für Anwendungen bei Displaygläsern, insbesondere Touch-Panels oder Touch- screens, kleiner Formate ist es bevorzugt, wenn das Substrat eine Dicke < 1 mm aufweist und insbesondere ein Dünnstsubstrat ist. Besonders bevorzugt sind beispielsweise Dünngläser und Dünnstgläser wie sie die Schott AG, Mainz unter den Bezeichnungen D263, B270, Borofloat, Xensation Cover oder Xensation cover 3D vertreibt. Dünnstgläser weisen eine Dicke von 0,02 bis 1 ,3 mm auf. Bevorzugt sind Dicken von 0,03 mm, 0,05 mm, 0,07 mm, 0,1 mm, 0,145 mm, 0,175 mm, 0,21 mm, 0,3 mm, 0,4 mm, 0,55 mm, 0,7 mm, 0,9 mm, 1 ,1 mm, 1 ,2 mm oder 1 ,3 mm.

Ist eine Anwendung für Abdeckscheiben für Displays, als Touch-Panels oder Touchscreens für größere Flächen, beispielsweise Flächen mit mehr als 1 m² vorgesehen, so werden bevorzugt Trägermaterialien mit einer Dicke von 3 bis 6 mm verwendet, so dass eine mechanische Schutzfunktion des Displays mit übernommen wird.

Die Trägermaterialien können sowohl Einfachscheiben wie auch Verbundscheiben sein. Eine Verbundscheibe umfasst beispielsweise eine erste und eine zweite Scheibe, die beispielsweise mit einer PVB-Folie verbunden sind. Von den nach außen gerichteten Oberflächen der Verbundscheibe ist wenigstens eine Oberfläche mit einer erfindungsgemäßen Haftvermittlerschicht ausgestattet. Besonders bevorzugt ist die Anwendung des direkten Laminierens beispielsweise auf den Polarisator eines Displays.

Die Oberflächen der Trägermaterialien können poliert oder auch strukturiert, z.B. geätzt sein, je nachdem, welche Oberflächeneigenschaften gefordert werden, um die Erfordernisse einer guten Haptik zu erfüllen. In einer Ausführung kann die Entspiegelungsschicht mit der Antiglare Schicht kombiniert angewendet werden. Die Entspiegelungsschicht und eine darauf aufgetragene Easy-to- clean Schicht erhalten die Rauigkeit der Antiglare Schicht, unter Beibehaltung der ETC- bzw. AFP-und Entspiegelungseigenschaften insbesondere ihrer Langzeithaltbarkeit. Weiterhin eignet sich als Trägermaterial auch eine teilverspiegelte oder voll verspiegelte Oberfläche. Hier kommt die Wirkung einer langzeitbeständigen Easy- to-clean oder Antifingerprint Beschichtung besonders zur Geltung.

Weiterhin kann die Oberfläche des Trägermaterials auch eine Kratzbeständig- keitsbeschichtung, wie beispielsweise eine Siliziumnitritbeschichtung aufweisen.

Weiterhin kann ein Trägermaterial, insbesondere die Oberfläche eines Trägermaterials auch eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufweisen, wie sie für verschiedene Anwendungen vorteilhaft ist, beispielsweise bei kapazitiv arbeitenden Touchsreens. Solche Beschichtungen sind vor allem Beschichtungen mit einem oder mehreren Metalloxiden wie ZnO:AI, ZnO:B, ZnO:Ga, ZnO:F, SnO_x:F, SnO_x:Sb und ITO (ln₂O₃:SnO₂). Es können aber auch eines oder mehrere dünne Metallschichten als leitfähige Beschichtung auf einem Trägermaterial aufgetragen sein, wie z.B. Aluminium, Silber, Gold, Nickel oder Chrom.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats zum Beschichten mit einer Easy-to-clean Beschichtung. Ein solches Verfahren umfasst folgende Schritte:

Zunächst wird ein Trägermaterial, insbesondere aus einem Glas oder einer Glaskeramik bereitgestellt. Es kann jedoch auch ein Metall, ein Kunststoff oder ein beliebiges Material bereitgestellt werden, welche den Anforderungen des Beschichtungsprozesses genügt. Die zu beschichtende Oberfläche bzw. Oberflächen werden gereinigt. Das Reinigen mit Flüssigkeiten ist in Verbindung mit Glassubstraten eine verbreitete Vorgehensweise. Hierbei werden verschiedene Reinigungsflüssigkeiten eingesetzt wie entmineralisiertes Wasser oder wässrige Systeme wie verdünnte Laugen (pH>9) und Säuren, Detergent-Lösungen oder nichtwässrige Lösungsmittel wie z.B. Alkohole oder Ketone. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Trägermaterial vor der Beschichtung auch aktiviert werden. Derartige Aktivierungsverfahren umfassen die Oxidation, Corona-Entladung, Beflammen, UV-Behandlung, Plasmaaktivierung und/oder mechanische Verfahren, wie Aufrauen, Sandstrahlen, sowie Plasmabehandlungen oder auch Behandlung der zu aktivierenden Substratoberfläche mit einer Säure und/oder einer Lauge.

Die Haftvermittlerschicht wird mittels eines Verfahrens der physikalischen oder chemischen Gasphasenabscheidung, mittels einer Flammpyrolyse oder eines So-Gel Verfahrens aufgebracht. Bei letzterem kann die Haftvermittlerschicht auf die Oberfläche durch Tauchen, Dampfbeschichtung, Sprühen, Drucken, Auftrag mit einer Walze, in einem Wischverfahren, einem Streich- oder Rollverfahren und/oder Räkelverfahren oder einer anderen geeigneten Methode aufgebracht werden. Eintauchen und Sprühen sind hierbei bevorzugt.

Bei dem bevorzugten Sol-Gel-Verfahren wird eine Reaktion von metallorganischen Ausgangsmaterialien im gelösten Zustand für die Ausbildung der Schicht ausgenutzt. Durch eine gesteuerte Hydrolyse und Kondensationsreaktion der metallorganischen Ausgangsmaterialien baut sich eine Metalloxid- Netzwerkstruktur auf, d.h. eine Struktur, in der die Metallatome durch Sauer- stoffatome miteinander verbunden sind, einhergehend mit der Abspaltung von Reaktionsprodukten wie Alkohol und Wasser. Durch Zugabe von Katalysatoren kann dabei die Hydrolysereaktion beschleunigt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Trägermaterial bei der Sol- Gel-Beschichtung mit einer Ziehgeschwindigkeit von etwa 200 mm/min bis etwa 900 mm/min, bevorzugt von etwa 300 mm/min aus der Lösung herausgezogen, wobei der Feuchtigkeitsgehalt der Atmosphäre zwischen etwa 4 g/m3 und etwa 12 g/m3, besonders bevorzugt bei etwa 8 g/m3 liegt. Falls die Sol-Gel-Beschichtungslösung über einen längeren Zeitraum benutzt oder auch gelagert werden soll, ist es von Vorteil, die Lösung durch Zugabe von einem oder mehreren Komplexbildnern zu stabilisieren. Diese Komplexbildner müssen in der Tauchlösung löslich sein und sollen in vorteilhafter Weise mit dem Lösungsmittel der Tauchlösung verwandt sein. Bevorzugt werden organische Lösungsmittel, die gleichzeitig komplexbildende Eigenschaften besitzen, wie Merhylacetat, Ethylacetat, Acetylaceton, Acetessigester, Ethylmethylketon, Aceton und ähnliche Verbindungen. Diese Stabilisatoren werden der Lösung in Mengen von 1 bis 1 ,5 ml/l zugesetzt.

In einer bevorzugten Ausführung entsprechend beispielsweise Fig. 1 wird zur Herstellung eines Substratelements 11 eine solche Haftvermittlerschicht 3 durch Tauchbeschichtung nach dem Sol-Gel Prinzip aufgetragen. Hierbei wird für die Herstellung einer Siliziummischoxidschicht als Haftvermittlerschicht 3 auf der zumindest einen Oberfläche 20 des vorbereiteten, gewaschenen Trägermaterials 2, z. B. einer Glasscheibe, dieses in eine organische Lösung getaucht, die eine hydrolysierbare Verbindung des Siliziums enthält. Das Trägermaterial wird dann aus dieser Lösung gleichmäßig in eine Feuchtigkeit enthaltene Atmosphäre herausgezogen. Die Schichtdicke der sich bildenden Siliziummischoxid- Haftvermittlervorläuferschicht wird über die Konzentration der Silizium- Ausgangsverbindung in der Tauchlösung und die Ziehgeschwindigkeit bestimmt. Die Schicht kann nach dem Auftrag getrocknet werden, um eine höhere mechanische Festigkeit beim Transfer in den Hochtemperaturofen zu erreichen. Diese Trocknung kann in einem weiten Temperaturbereich stattfinden. Typischerweise werden bei Temperaturen im Bereich von 200°C hierfür Trocknungszeiten von wenigen Minuten benötigt. Niedrigere Temperaturen resultieren in längeren Trocknungszeiten. Es ist auch möglich direkt nach dem Auftrag der Schicht zu dem Verfahrensschritt der thermischen Verfestigung im Hochtemperaturofen zu gehen. Der Trocknungsschritt dient hierbei der mechanischen Stabilisierung der Beschichtung. Die Ausbildung der im Wesentlichen oxidischen Haftvermittlerschicht aus dem aufgetragenen Gelfilm geschieht im Hochtemperaturschritt, bei dem organische Bestandteile des Gels ausgebrannt werden. Hierbei wird dann zur Erzeugung der endgültigen Siliziummischoxidschicht bzw. Mischoxidschicht als Haftvermittlerschicht die Haftvermittlervorläuferschicht bei Temperaturen unterhalb der Erweichungstemperatur des Trägermaterials, bevorzugt bei Temperaturen kleiner 550°C, insbesondere zwischen 350 und 500°C, besonders bevorzugt zwischen 400 und 500°C Substratoberflächentemperatur eingebrannt. Abhängig von der Erweichungstemperatur des Grundglases können auch Temperaturen oberhalb 550° angewendet werden. Diese Tragen jedoch nicht zur weiteren Steigerung der Haftfestigkeit bei.

Die Erzeugung dünner Oxid-Schichten aus organischen Lösungen ist seit vielen Jahren wohlbekannt, siehe hierzu z. B. H. Schröder, Physics of Thin Films 5, Academic Press New York and London (1967, Seiten 87— 141 ) oder auch US- PS 4,568,578.

Das anorganische Sol-Gel Material, aus dem die Sol-Gel Schicht hergestellt wird, ist vorzugsweise ein Kondensat, insbesondere umfassend ein oder mehrere hydrolysierbare und kondensierbare oder kondensierte Silane und/oder Metall-Alkoxide, vorzugsweise des Si, Ti, Zr, AI, Nb, Hf und/oder Ge. Bevorzugt kann es sich bei den im Sol-Gel Prozess über anorganische Hydrolyse und/oder Kondensation vernetzten Gruppen, beispielsweise um folgende funktionelle Gruppen handeln: TiR4, ZrR4, SiR4, AIR3, TiR3(OR), TiR2(OR)2, ZrR2(OR)2, ZrR3(OR), SiR3(OR), SiR2(OR)2, TiR(OR)3, ZrR(OR)3, AIR2(OR), AIR1 (OR)2, Ti(OR)4, Zr(OR)4, AI(OR)3, Si(OR)4, SiR(OR)3 und/oder Si2(OR)6, und/oder einer der folgenden Stoffe oder Stoffgruppen mit OR: Alkoxy wie vorzugsweise Methoxy, Ethoxy, n-Propoxy, i-Propoxy, Butoxy, Isopropoxyethoxy, Methoxyp- ropoxy, Phenoxy, Acetoxy, Propionyloxy, Ethanolamin, Diethanolamin, Trietha- nolamin, Methacryloxypropyl, Acrylat, Methyacrylat, Acetylaceton, Ethylaceta- tessigester, Ethoxyacetat, Methoxyacetat, Methoxyethoxyacetat und/oder Me- thoxyethoxyethoxyacetat, und/oder einer der folgenden Stoffe oder Stoffgruppen mit R: Cl, Br, F, Methyl, Ethyl, Phenyl, n-Propyl, Butyl, Ally, Vinyl, Glycidylpropyl, Methacryloxypropyl, Aminopropyl und/oder Fluoroctyl.

Allen Sol-Gel Reaktionen ist gemeinsam, dass molekulardisperse Vorstufen über Hydrolyse-, Kondensations- und Polymerisationsreaktionen zunächst zu partikulardispersen bzw. kolloidalen Systemen reagieren. In Abhängigkeit von den gewählten Bedingungen können zuerst gebildete„Primärpartikel" weiter wachsen, sich zum Clustern aggregieren oder eher lineare Ketten ausbilden. Die so entstandenen Einheiten bedingen Mikrostrukturen, die sich durch die Entfernung des Lösungsmittels ergeben. Im Idealfall kann das Material thermisch vollständig verdichtet werden, in der Realität verbleibt aber oft ein z. T erhebliches Maß an Restporosität. Deshalb haben die chemischen Bedingungen bei der Sollherstellung einen entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften einer Sol-Gel Beschichtung, wie P. Löbmann ,"Sol-Gel-Beschichtungen", Forbil- dungskurs 2003„Oberflächen Veredelung von Glass", Hüttentechnische Vereinigung der deutschen Glasindustrie beschreibt.

Si-Ausgangsmaterialen wurden bisher am besten untersucht, siehe hierzu C. Brinker, G. Scherer,„Sol-Gel-Science - The Physic and Chemistry of Sol-Gel Processing (Academic Press, Boston 1990), R. liier , The Chemistry of Silica (Willey, New York, 1979). Die am meisten verwendeten Si-Ausgangsmaterialien sind Siliciumalkoxide in der Formel Si(OR)4, die bei der Wasserzugabe hydroly- sieren. Unter sauren Bedingungen entstehen bevorzugt lineare Verbände. Unter basichen Bedingungen reagieren die Siliziumalkoxide zu höher vernetzten„glo- bularen" Partikeln. Die Sol-Gel Beschichtungen enthalten vorkondensierte Partikel und Cluster. Üblicherweise wird zur Herstellung einer Siliziumoxid-Tauchlösung als Ausgangsverbindung Kieselsäuretetraethylester oder Kieselsäuremethylester verwendet. Dieser wird mit einem organischen Lösungsmittel, z. B. Ethanol, Hydrolysewasser und Säure als Katalysator in der angegebenen Reihenfolge versetzt und gut durchmischt. Dazu werden vorzugsweise dem Hydrolysewasser Mineralsäuren wie beispielsweise HNO₃, HCl, H₂SO₄ oder organische Säuren wie Essigsäure, Ethoxyessigsäure, Methoxyessigsäure, Polyethercarbonsäuren (z.B. Ethoxyethoxyessigsäure) Zitronensäure, Paratoluolsulfonsäure, Milchsäure, Methylarcrylsäure oder Acrylsäure zugegeben.

In einer besonderen Ausführungsform wird die Hydrolyse ganz oder teilweise im alkalischen, beispielsweise unter Verwendung von NH₄OH und/oder Tetrame- thylamoniumhydroxid und/oder NaOH durchgeführt.

Zur Herstellung der Haftvermittlerschicht für das erfindungsgemäße Substrat wird die Tauchlösung wie folgt hergestellt: Die Silizium-Ausgangsverbindungen werden in einem organischen Lösungsmittel gelöst. Als Lösungsmittel können Verwendung finden alle organischen Lösungsmittel, die die Silizium- Ausgangsverbindung lösen und die in der Lage sind, weiterhin eine ausreichende Menge an Wasser zu lösen, das zur Hydrolyse der Silizium- Ausgangsverbindung erforderlich ist. Geeignete Lösungsmittel sind z. B. Toluol, Cyclohexan oder Aceton, insbesondere aber C1 - C6-Alkohole z. B. Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Pentanol, Hexanol oder ihre Isomeren. Üblicherweise werden niedere Alkohole, insbesondere Methanol und Ethanol benutzt, da sie einfach zu handhaben sind und einen verhältnismäßig niedrigen Dampfdruck besitzen.

Als Silizium-Ausgangsverbindung werden insbesondere Kieselsäure C1 - C4 Al- kylester, d. h. Kieselsäuremethylester, -ethylester, -propylester oder -butylester benutzt. Bevorzugt wird der Kieselsäuremethylester.

Üblicherweise beträgt die Konzentration der Silizium-Ausgangsverbindung in dem organischen Lösungsmittel etwa 0,05 - 1 mol/Liter. Dieser Lösung wird zum Zwecke der Hydrolyse der Silizium-Ausgangsverbindung 0,05— 12 Gew.-% Wasser, vorzugsweise destilliertes Wasser und 0,01— 7 Gew.-% eines sauren Katalysators zugesetzt. Dazu werden vorzugsweise organische Säuren wie Essigsäure, Ethoxyessigsäure, Methoxyessigsäure, Polyethercarbonsäuren (z.B. Ethoxyethoxyessigsäure) Zitronensäure, Paratoluolsulfonsäure, Milchsäure, Me- thylarcrylsäure oder Acrylsäure oder Mineralsäuren wie beispielsweise HNO₃, HCl, H₂SO₄ oder zugegeben.

Der ph-Wert, der Lösung sollte etwa zwischen ph 0,5 und ph 3 liegen. Ist die Lösung nicht sauer genug (ph > 3) so besteht die Gefahr, dass sich die Poly- kondensate/Cluster vergrößern. Wird die Lösung zu sauer so besteht die Gefahr, dass die Lösung geliert.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Lösung in zwei Schritten hergestellt werden. Der erste Schritt läuft wie oben beschreiben ab. Diese Lösung wird nunmehr stehengelassen (gereift). Die Reifezeit wird dadurch erreicht, dass die gereifte Lösung mit weiterem Lösungsmittel verdünnt wird und die Reifung durch Verschieben des ph-Wertes der Lösung in den stark sauren Bereich gestoppt wird. Bevorzugt wird ein Verschieben in einen ph-Bereich von 1 ,5 bis 2,5. Die Verschiebung des ph-Wertes in den stark sauren Bereich erfolgt bevorzugt durch Zugabe einer anorganischen Säure, insbesondere durch Zugabe von Salzsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure oder auch von organischen Säuren, wie z. B. Oxalsäure oder dergleichen. Bevorzugt wird die starke Säure in einem organischen Lösungsmittel, insbesondere in dem Lösungsmittel, in dem auch die Silizium-Ausgangsverbindung gelöst ist, zugegeben. Dabei ist es auch möglich, die Säure in so viel Lösungsmittel, insbesondere wieder in alkoholischer Lösung, zuzugeben, dass das Verdünnen der Ausgangslösung und das Stoppen in einem Schritt erfolgt. In einer besonderen Ausführungsform wird die Hydrolyse ganz oder teilweise im alkalischen, beispielsweise unter Verwendung von NH₄OH und/oder Tetrame- thylamoniumhydroxid und/oder NaOH durchgeführt.

Die Sol-Gel Beschichtungen enthalten vorkondensierte Partikel und Cluster, die verschiedene Strukturen aufweisen können. Tatsächlich kann man diese Strukturen mit Streulichtexperimenten nachweisen. Durch Prozessparameter wie Temperatur, Dossierraten, Rührgeschwindigkeit, besonders aber durch den pH- Wert können diese Strukturen in Solen hergestellt werden. Es hat sich gezeigt, dass mit Hilfe von kleinen Siliziumoxid-Polykondensaten/Clustern, mit einem Durchmesser von kleiner gleich 20 nm, bevorzugt kleiner gleich 4 nm, und besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 2 nm Tauchschichten hergestellt werden können, die dichter gepackt sind, als herkömmlich Siliziumoxid-Schichten. Bereits dies führt zu einer Verbesserung der chemischen Beständigkeit.

Eine weitere Verbesserung der chemischen Beständigkeit und der Funktion als Haftvermittlerschicht wird dadurch erreicht, dass die Lösung mit geringen Mengen eines Zumischungsmittels versetzt wird, das sich homogen in der Lösung verteilt und in der späteren Schicht ebenso verteilt ist und ein Mischoxid bildet. Als Zumischungsmittels geeignet sind hydrolysierbare bzw. dissoziierende anorganische gegebenenfalls kristallwasserhaltige Salze von Zinn, Aluminium, Phosphor, Bor, Cer, Zirkon, Titan, Caesium, Barium, Strontium, Niob oder Magnesium, z. B. SnCI₄, SnCI₂, AICI₃, AI(N0₃)₃, Mg(NO₃)₂, MgCI₂, MgSO₄, TiCI₄, ZrCI₄, CeCI₃, Ce(NO₃)₃ und dergleichen. Diese anorganischen Salze können sowohl in wasserhaltiger Form als auch mit Kristallwasser verwendet werden. Sie sind aufgrund ihres geringen Preises im Allgemeinen bevorzugt.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform können als Zumischungsmittel ein oder mehrere der Metall-Alkoxide von Zinn, Aluminium, Phosphor, Bor, Cer, Zirkon, Titan, Caesium, Barium, Strontium, Niob oder Magnesium, vorzugsweise des Titan, Zirkon, Aluminium oder Niob, verwendet werden. Ferner sind geeignet Phosporsäureester, wie Phosphorsäuremethyl bzw. Ethyl- ester, Phosphorhalogenide, wie Chloride und Bromide, Borsäureester, wie Ethyl-, Methyl-, Butyl- oder Propylester, Borsäureanhydrid, BBr₃, BCI₃, Magnesi- ummethylat oder -ethylat und dergleichen.

Dieses eine oder mehrere Zumischungsmittel wird beispielsweise in einer Konzentration von etwa 0,5— 20 Gew.-% gerechnet als Oxid, bezogen auf den Silizium-Gehalt der Lösung, gerechnet als SiO', zugegeben.

Die Zumischungsmittel können jeweils auch in beliebiger Kombination miteinander eingesetzt werden.

Falls die Tauchlösung über einen längeren Zeitraum benutzt oder auch gelagert werden soll, kann es von Vorteil sein, wenn die Lösung durch Zugabe von einem oder mehreren Komplexbildnern zu stabilisieren. Diese Komplexbildner müssen in der Tauchlösung löslich sein und sollen vorteilhafter Weise mit dem Lösungsmittel der Tauchlösung verwandt sein.

Als Komplexbildner können z.B. Ethylacetoacetat, 2,4-Pentandion (Acetylace- ton), das 3,5-Heptandion, das 4,6-Nonandion oder das 3-Methyl-2,4-pentandion, 2-Methylacetylaceton, Triethanolamin, Diethanolamin, Ethanolamin, 1 ,3- Propanediol, 1 ,5-Pentanediol, Carbonsäuren wie Essigsäure, Propionsäure, Ethoxyessigsäure, Methoxyessigsäure, Polyethercarbonsäuren (z.B.

Ethoxyethoxyessigsäure) Zitronensäure, Milchsäure, Methylarcrylsäure, Acryl- säure verwendet werden.

Das molare Verhältnis von Komplexbildner zu Halbmetalloxid- und/oder Me- talloxid-Vorstufe beträgt dabei 0,1 bis 5.

Beispiele:

Die Herstellung der fertigen Schichten wurde wie folgt vorgenommen: eine sorgfältig in einem Waschprozess gereinigte Floatglasscheibe im Format 10 x 20 cm wurde in die jeweilige Tauchlösung getaucht. Die Scheibe wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 6 mm/sek. wieder herausgezogen, wobei der Feuchtigkeitsgehalt der Umgebungsatmosphäre zwischen 4 g/m³ und 12 g/m³ liegt, bevorzugt 8 g/m³ betrug. Anschließend wurde das Lösungsmittel bei 90 bis 100 °C verdampft und danach die Schicht bei einer Temperatur von 450 °C 20 Minuten lang eingebrannt. Die Schichtdicke der so hergestellten Schichten betrug ca. 90 nm.

Herstellung von Beispiel-Lösungen:

1 . Tauchlösung

Es werden 125 ml Ethanol vorgelegt. Dazu werden unter Rühren 45 ml Kieselsäuremethylester, 48 ml dest. Wasser und 6 ml Eisessig gegeben. Nach der Zugabe von Wasser und Essigsäure wird die Lösung 4 h gerührt, wobei die Temperatur 40 °C nicht übersteigen darf. Gegebenenfalls muss die Lösung gekühlt werden. Anschließend wird die Reaktionslösung mit 675 ml Ethanol verdünnt und mit 1 ml HCl versetzt. Zu dieser Lösung werden dann 10 g SnCI₄ x 6 H₂O gelöst in 95 ml Ethanol und 5 ml Acetylaceton gegeben.

2. Tauchlösung

Es werden 125 ml Ethanol vorgelegt. Dazu werden unter Rühren 45 ml Kieselsäuremethylester, 48 ml dest. Wasser und 1 ,7 g 37%ige HCl gegeben. Nach der Zugabe von Wasser und Salzsäure wird die Lösung 10 min gerührt, wobei die Temperatur 40 °C nicht übersteigen darf. Gegebenenfalls muss die Lösung gekühlt werden. Anschließend wird die Reaktionslösung mit 675 ml Ethanol verdünnt. Zu dieser Lösung werden dann 10 g SnCI₄ x 6 H₂O gelöst in 95 ml Ethanol und 5 ml Acetylaceton gegeben.

3. Tauchlösung

In 125 ml Ethanol werden unter Rühren 60,5 ml Kieselsäuretetraethylester, 30 ml destilliertes Wasser und 1 1 ,5 g 1 N Salpetersäure zugegeben. Nach der Zu- gäbe von Wasser und Salpetersäure wird die Lösung 10 min gerührt, wobei die Temperatur 40 °C nicht übersteigen darf. Gegebenenfalls muss die Lösung gekühlt werden. Anschließend wird die Lösung mit 675 ml Ethanol verdünnt. Zu dieser Lösung werden nach 24 h 10,9 g AI(NO₃)₃ x 9 H₂O gelöst in 95 ml Ethanol und 5 ml Acetylaceton gegeben.

4. Tauchlösung

In 125 ml Ethanol werden unter Rühren 60,5 ml Kieselsäuretetraethylester, 30 ml destilliertes Wasser und 1 1 ,5 g 1 N Salpetersäure zugegeben. Nach der Zugabe von Wasser und Salpetersäure wird die Lösung 10 min gerührt, wobei die Temperatur 40 °C nicht übersteigen darf. Gegebenenfalls muss die Lösung gekühlt werden. Anschließend wird die Lösung mit 675 ml Ethanol verdünnt. Zu dieser Lösung werden 9,9 g Tetrabutylortotitanat gelöst in 95 ml Ethanol und 4 g Ethylacetat gegeben.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine Lösung aus Siliziummischoxid auf ein Trägersubstrat aufgetragen und im Zuge eines thermischen Vorspannprozesses thermisch verfestigt. Die thermische Verfestigung der Sol- Gel-Schicht erfolgt in situ mit einem anschließenden thermischen Vorspannen des Substrates bei Substratoberflächentemperaturen oberhalb von 500°C. Dies beinhaltet eine sehr kostengünstige Herstellung, da das Vorspannen und die thermische Verfestigung der Haftvermittlerschicht in einem Prozess erfolgt. Hierbei beträgt die Ofentemperatur je nach Temperatur-Zeit-Kurve etwa 650°C. Im Anschluss an die Temperaturbehandlung erfolgt eine Schockkühlung.

Mit den vorgenannten Lösungen werden chemisch und mechanisch beständige Mischoxidschichten als Haftvermittlerschicht erhalten, wobei im Falle einer Zumischung zur Ausbildung von Aluminium-Silizium-Mischoxidschichten das Molverhältnis von Aluminium zu Silizium im Mischoxid zwischen etwa 3% bis etwa 30%, bevorzugt zwischen etwa 5% und etwa 20%, besonders bevorzugt zwischen etwa 7% und etwa 12% liegt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zur Herstellung eines Sub- stratelements 12, wie beispielsweise Fig. 2 zeigt, zusätzlich zu dem Beispiel entsprechend Fig. 1 auf die Haftvermittlerschicht 3 eine Deckschicht 4 als partikuläre oder poröse Schicht aufgebracht. Dies erfolgt insbesondere mittels einer flammenpyrolytischen Beschichtung, einem thermischen Beschichtungsverfah- ren, Kaltgasspritzen oder Sputtern, wobei die Deckschicht 4 bevorzugt aus Siliziumoxid besteht. Die Deckschicht kann hierbei auch aus einem Siliziummischoxid bestehen. Als Zumischung eignet sich beispielsweise ein Oxid zumindest eines der Elemente Aluminium, Zinn, Magnesium, Phosphor, Cer, Zirkon, Titan, Caesium, Barium, Strontium, Niob, Zink, Bor oder Magnesiumfluorid.

Aufgrund der ausreichenden offenen Porosität der Deckschicht 4 kann bei dem Auftrag einer Easy-to-clean Schicht bei Verwendung des Substratelements 12 eine Wechselwirkung zwischen den Molekülen der Easy-to clean Beschichtung und der Haftvermittlerschicht stattfinden, welche die höhere Langzeitstabilität der Easy-to-clean Beschichtung sicherstellt.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Substratelements zum Beschichten mit einer Easy-to-clean Beschichtung, insbesondere mit einer fluororganischen Verbindung. Das Substratelement umfasst dabei eine Trägerplatte, insbesondere aus Glas oder Glaskeramik und eine Haftvermittlerschicht, welche ein Mischoxid umfasst, 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 Magnesiumfluorid gemischtes Siliziumoxid, wobei bevorzugt zumindest ein Oxid des Elements Aluminium enthalten ist. In einer Ausgestaltung der Verwendung eines erfindungsgemäßen Substratele- ments zum Beschichten mit einer Easy-to-clean Beschichtung ist über der Haftvermittlerschicht eine Deckschicht angeordnet. Diese Deckschicht ist eine partikuläre oder poröse Schicht, insbesondere aus Siliziumoxid, wobei das Siliziumoxid auch ein Siliziummischoxid sein kann.

Solche erfindungsgemäßen Substrate finden Verwendung zum Beschichten mit einer Easy-to-clean Beschichtung. Insbesondere kann diese Easy-to-clean Beschichtung eine Antifingerprint-Beschichtung oder eine Antihaft-Beschichtung sein. Im Falle der Anti-Haft Beschichtungen wirken die Schichten sehr glatt, so dass ein mechanischer Oberflächenschutz erreicht wird. Üblicherweise weisen die im folgenden angesprochenen Schichten mehrere Eigenschaften aus dem Bereich Easy-to-Clean, Antihaft, Antifingerprint, Antiglare oder glättende Oberfläche auf. Jedes der Produkte ist dabei in einem Bereich besser geeignet, so dass durch Wahl der richtigen Art von Easy-to-clean Beschichtung in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Substratelement Produkte mit optimierten Easy-to-clean Eigenschaften besonderer Langzeithaltbarkeit erzielt werden können.

Easy-to-clean Beschichtungen sind vielfältig am Markt erhältlich. Insbesondere sind es fluororganische Verbindungen, wie sie beispielsweise die DE 19848591 beschreibt. Bekannte Easy-to-clean Beschichtungen sind Produkte auf Basis Perfluorpolyether unter der Bezeichnung„Fluorolink^® PFPE" wie„Fluorolink^® S10" von Fa. Solvay Solexis oder auch „Optool™ DSX" oder„Optool™ AES4-E" von Fa. Daikin Industries LTD, „Hymocer^® EKG 6000N" von der Firma ETC products GmbH oder Fluorsilane unter der Bezeichnung„FSD", wie„FSD 2500" oder„FSD 4500" von Fa. Cytonix LLC oder Easy Clean Coating„ECC"- Produkte wie„ECC 3000" oder„ECC 4000" von Fa. 3M Deutschland GmbH. Hierbei handelt es sich um flüssig aufgebrachte Schichten. Antifingerprint- Beschichtungen, beispielsweise als Nanoschichtsysteme, welche mittels physikalischer Gasphasenabscheidung aufgetragen werden, werden beispielsweise von Fa. Cotec GmbH unter der Bezeichnung„DURALON UltraTec" angeboten.

In der Fortführung der Erfindung weisen mit den Produkten beschichtete Substrate bessere Eigenschaften, insbesondere Langzeiteigenschaften auf, wenn sie auf dem erfinderischen Substratelement aufgetragen werden. Folgende Beispiele sollen dies verdeutlichen. Die Testsubstrate wurden nach dem Auftrag der Beschichtung zur Charakterisierung folgenden Tests unterworfen:

1 . Neutralsalz-Sprühversuch nach DIN EN 1096-2:2001 -05 (NSS-Test)

Als besonders herausfordernder Test hat sich der Neutralsalz-Sprühtest erwiesen, bei dem die beschichteten Glasproben 21 Tage bei konstanter Temperatur einer neutralen Salzwasser-Atmosphäre ausgesetzt werden. Der Salzwassersprühnebel bewirkt die Beanspruchung der Beschichtung. Die Glasproben stehen in einem Probenhalter, sodass die Proben einen Winkel von 15 ± 5 ° mit der Vertikalen bilden. Die neutrale Salzlösung wird hergestellt, indem reines NaCI in deionisiertem Wasser gelöst wird, so dass eine Konzentration von (50 ± 5)g/l bei (25 ± 2)°C erreicht wird. Die Salzlösung wird über eine geeignete Düse zerstäubt, um einen Salzsprühnebel zu erzeugen. Die Betriebstemperatur in der Prüfkammer muss 35 ± 2 °C betragen.

Vor dem Test sowie nach 168 h, 336 h und 504 h Testzeit wird jeweils der Kontaktwinkel zu Wasser gemessen, um die Beständigkeit der hydrophoben Eigenschaft zu charakterisieren. Bei einem Rückgang des Kontaktwinkels unter 60° wurde der Versuch jeweils abgebrochen, da dieses mit einem Verlust der hydrophoben Eigenschaft korreliert.

2. Kontaktwinkelmessung Die Kontaktwinkelmessung erfolgte mit dem Gerät PCA100, welches Bestimmung der Kontaktwinkel mit verschiedenen Flüssigkeiten und der Oberflächenenergie ermöglicht.

Der Messbereich reicht für den Kontaktwinkel von 10 bis150° und für die Oberflächenenergie von 1 ^*10^"2 bis 2^*10³ mN/m. Je nach Beschaffung der Oberflächen (Sauberkeit, Uniformität der Oberfläche) kann der Kontaktwinkel auf 1 ° genau bestimmt werden. Die Genauigkeit der Oberflächenenergie richtet sich danach, wie genau sich die einzelnen Kontaktwinkel auf einer nach Owens-Wendt- Kaelble berechneten Regressionsgeraden befinden und wird als Regressionswert mit angegeben.

Es können Proben jeder Größe vermessen werden, da es sich um ein portables Gerät handelt und es auf große Scheiben zum Messen aufgesetzt werden kann. Die Probe muss mindestens so groß sein, dass ein Tropfen aufgesetzt werden kann ohne mit dem Probenrand in Konflikt zu kommen. Das Programm kann verschiedene Tropfen-Methoden bearbeiten. Hier wird üblicherweise die Sessil Drop-Methode (liegender Tropfen) benutzt und mit der„ellipse fitting" (Ellipsen- Methode) ausgewertet.

Vor der Messung wird die Probenoberfläche mit Ethanol gereinigt. Dann wird die Probe positioniert, die Messflüssigkeit aufgetropft und der Kontaktwinkel gemessen. Die Oberflächenenergie (polarer und disperser Anteil) wird aus einer nach Owens-Wendt-Kaelble angepassten Regressionsgerade ermittelt.

Um ein Maß für die Langzeithaltbarkeit zu bekommen, wird eine Kontaktwinkelmessung nach lang andauerndem NSS-Test durchgeführt.

Für die hier dargestellten Messergebnisse wurde als Messflüssigkeit deionisiertes Wasser benutzt. Die Fehlertoleranz der Messergebnisse beträgt ± 4°

3. Fingerprinttest Der Fingerprinttest dient zum reproduzierbaren Aufbringen eines Fingerabdrucks (Fingerprints) auf eine Substratoberfläche und zur Beurteilung der Reinigungsfähigkeit.

Der Versuch zeigt die Intensität eines Fingerabdrucks auf einer entsprechenden Probenoberfläche. Mit einem Stempel wird ein nachgestellter reproduzierbarer Fingerprint zur Beurteilung der Fingerprintauffälligkeit auf eine Substratoberfläche aufgebracht. Der Stempel mit einer Stempelplatte aus lösungsmittelbeständigem Material hat eine Grundfläche von 3,5x3,9 cm² und weist eine Struktur konzentrischer Ringe auf mit einem Rillenabstand von ca. 1 ,2 mm und einer Rillentiefe von ca. 0,5 mm. Es werden jeweils folgende 3 Prüfmedien auf die Stempelfläche aufgetragen:

Als Printmedium wurde eine Handschweißlösung nach BMW Prüfvorschrift 506, hergestellt aus 50g alkalischer Kunstschweiß nach DIN ISO 105-E04, 2g Paraf- finöl, 1 ,5g Lecithin (Fluidlecithin Super, Fa. Brennnessel München) und 0,3g Gelbildner (PNC400, Fa. Brennnessel München) benutzt.

Zum Auftragen des Prüfmediums wird ein Filz in einer Petrischale mit dem Medium getränkt und der Stempel mit 1 kg Gewicht auf den getränkten Filz gedrückt. Der Stempel wird anschließend mit 3 kg auf die zu stempelnde Substratfläche gedrückt. Die Substratoberfläche muss vor Versuchsbeginn staub-, fettfrei und trocken sein. Das Stempelbild als Abdruck in Form einzelner Ringe darf anschließend nicht verschmiert sein. Es werden mindestens drei Fingerprinte gestempelt. Vor der Beurteilung werden die Fingerprinte ca. 12h getrocknet. Bei der Auswertung des Prints soll festgestellt werden wie viel eines Printmediums auf der Probenoberfläche verbleibt, und wie flächig es sich ausbreiten kann. Hierzu wird der Print mit einer Kaltlichtleuchte KL1500LCD (Fa. Schott) mit Spaltringleuchte in einem Kameramessplatz beleuchtet, fotographiert und über eine Bildauswertung mit Bildauswertungssoftware Nl Vision analysiert. Die Printe werden ausschließlich ohne Glanz aufgenommen, um eine Bildauswer- tung möglich zu machen. Es werden die Intensitätswerte des vom Fingerabdruck gestreuten Lichts, des Streulichts, ermittelt und der Mittelwert und Streubreite berechnet. Die Streubreite sollte kleiner gleich 0,065 betragen.

Herstellung Musterbeispiel Proben 1 - Erfindungsgemäßes Substratelement entsprechend Fig. 1 :

Zur Herstellung der Tauchlösung werden in 125 ml Ethanol unter Rühren 60,5 ml Kieselsäuretetraethylester, 30 ml destilliertes Wasser und 1 1 ,5 g 1 N Salpetersäure zugegeben. Nach der Zugabe von Wasser und Salpetersäure wird die Lösung 10 min gerührt, wobei die Temperatur 40 °C nicht übersteigen darf. Gegebenenfalls muss die Lösung gekühlt werden. Anschließend wird die Lösung mit 675 ml Ethanol verdünnt. Zu dieser Lösung werden nach 24 h 10,9 g AI(NO₃)₃ x 9 H₂O gelöst in 95 ml Ethanol und 5 ml Acetylaceton gegeben.

Eine sorgfältig gereinigte Borosilikat-Floatglasscheibe 2 im Format 10 x 20 cm wurde in die Tauchlösung getaucht. Die Scheibe wurde mit einer Geschwindigkeit von 6 mm/sek. wieder herausgezogen, wobei der Feuchtigkeitsgehalt der Umgebungsatmosphäre zwischen 5 g/m³ und 12 g/m³, bevorzugt 8 g/m³ lag. Anschließend wurde das Lösungsmittel bei 90 bis 100 °C verdampft und danach die Schicht bei einer Temperatur von 450 °C 20 Minuten lang eingebrannt. Die Schichtdicke der so hergestellten Haftvermittlerschicht 3 betrug ca. 90 nm.

Herstellung Musterbeispiel Proben 2 - Vergleichsprobe:

Zum Vergleich soll eine herkömmliche Siliziumbeschichtung nach dem Sol-Gel Tauchverfahren als Haftvermittlerschicht nach dem Stand der Technik herangezogen werden.

Zur Herstellung der Tauchlösung werden 125 ml Ethanol vorgelegt. Dazu werden unter Rühren 45 ml Kieselsäuremethylester, 40 ml dest. Wasser und 5 ml Eisessig gegeben. Nach der Zugabe von Wasser und Essigsäure wird die Lö- sung 4 h gerührt, wobei die Temperatur 40 °C nicht übersteigen darf. Gegebenenfalls muss die Lösung gekühlt werden. Anschließend wird die Reaktionslösung mit 790 ml Ethanol verdünnt und mit 1 ml HCl versetzt.

Eine sorgfältig gereinigte Borosilikat -Floatglasscheibe im Format 10 x 20 cm wurde in die Tauchlösung getaucht. Die Scheibe wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 6 mm/sek. wieder herausgezogen, wobei der Feuchtigkeitsgehalt der Umgebungsatmosphäre zwischen 5 g/m³ und 10 g/m³, bevorzugt bei 8g/m³ lag. Anschließend wurde das Lösungsmittel bei 90 bis 100 °C verdampft und danach die Schicht bei einer Temperatur von 450 °C 20 Minuten lang eingebrannt. Die Schichtdicke der so hergestellten Schicht betrug ca. 90 nm.

Herstellung Musterbeispiel Proben 3 - Vergleichsprobe:

Es wurde als Substrat für eine Beschichtung mit einer Easy-to-clean Beschichtung eine gereinigte Borosilikat-Floatglasscheibe ohne Haftvermittlerschicht bereitgestellt.

Die so hergestellten Substrate wurden jeweils mit folgenden Easy-to-clean Be- schichtungen beschichtet. Die erfindungsgemäßen Substrate des Musterbeispiels 1 tragen hierbei die Bezeichnungen Probe 1 -1 bis 1 -4, die Vergleichssubstrate tragen die Bezeichnungen Probe 2-1 bis 2-4 bzw. Probe 3-1 bis 3-4

Probe 1 -1 , 2-1 und 3-1 :

„Optool™ AES4-E" von Fa. Daikin Industries LTD, ein Perfluorether mit endständigem Silanrest

Probe 1 -2, 2-2 und 3-2: „Fluorolink" S10" von Fa. Solvay Solexis, ein Perfluorether mit zwei endständigen Silanresten

Probe 1 -3, 2-3 und 3-3:

Für den Test des erfindungsgemäßen Substratelements zum Beschichten mit einer Easy-to-clean Beschichtung wurde auch eine eigene Beschichtungsformu- lierung mit der Bezeichnung„F5" eingesetzt, wobei als Precursor Dynasylan^® F 8261 von der Fa. Evonik verwendet wurde. Zur Herstellung des Konzentrats wurden 5 g Precursor Dynasylan^® F 8261 , 10 g Ethanol, 2,5 g H₂O und 0,24 g HCL gemischt und 2 Min. gerührt. 3,5 g Konzentrat wurden mit 500 ml Ethanol zu der Beschichtungsformulierung F5 vermischt.

Probe 1 -4, 2-4 und 3-4:

„Duralon UltraTec" der Cotec GmbH, Frankenstraße 19, 0-63791 Karlstein Bei dieser Beschichtung werden die Substratgläser in einem Prozess mit Vakuum behandelt. Die mit der jeweiligen Haftvermittlerschicht beschichteten Substratgläser werden in einen Unterdruckbehälter eingebracht, der anschließend auf Grobvakuum evakuiert wird. Das„Duralon UltraTec" wird gebunden in Form einer Tablette (14 mm Durchmesser, 5 mm Höhe) in einen Verdampfer gegeben, der sich in dem Unterdruckbehälter befindet. Aus diesem Verdampfer wird dann bei Temperaturen von 100°C bis 400°C das Beschichtungsmaterial aus dem Füllkörper der Tablette herausverdampft und scheidet sich auf der Oberfläche der Haftvermittlerschicht des Substrates ab. Die Zeit- und Temperaturprofile werden, wie von der Firma Cotec GmbH zum Verdampfen der Tablette des Materials„Duralon UltraTec" vorgegeben, eingestellt.

Die Substrate erreichen im Prozess eine leicht erhöhte Temperatur, die im Bereich zwischen 300K bis 370K liegen.

Testergebnisse Die Proben wurden vor, im Verlauf und nach dem Neutralsalz-Sprühversuch (NSS-Test) und dem Konstantklimatest (KK-Test) untersucht. An den Proben wurden vor und im Verlauf des Neutralsalz-Sprühversuchs (NSS-Test) die Wasserkontaktwinkel und Fingerprinteigenschaften bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 bis 3 aufgeführt.

Tabelle 1 : Ergebnisse nach Neutralsalz-Sprühversuch (NSS-Test)

Bezeichnung: Proben 1 -X mit Haftvermittlerschicht, Proben 2-X mit Siliziumoxidschicht nach Stand der Technik, Proben 3-X ohne Beschichtung

Kontaktwinkelmessung [°]

BeBeschichtung

zeichnung (einseitig) vor dem nach nach nach

Test 168 h 336 h 504 h

Probe 1 -1 Optool™ AES4-E 102 95 93 90 Probe 2-1 Optool™ AES4-E 100 58 - -

Probe 3-1 Optool™ AES4-E 104 67 - -

Probe 1 -2 Fluorolink^® S10 102 100 97 98

Probe 2-2 Fluorolink^® S10 103 56 - -

Probe 3-2 Fluorolink^® S10 105 63 - -

Probe 1 -3 F5 103 89 81 79

Probe 2-3 F5 103 59 - -

Probe 3-3 F5 101 51 - -

Probe 1 -4 Duralon UltraTec 106 104 102 101

Probe 2-4 Duralon UltraTec 109 32 - -

Probe 3-4 Duralon UltraTec 104 45 - -

Tabelle 2: Wasser-Kontaktwinkelmessungen vor und im Verlauf des Neutralsalz- Sprühversuchs (NSS-Test) als Funktion der Zeit.

Medium 7 Handschweißlösung BMW

BeBeschichtung Mittelwert Intensität bezo¬

Mittelwert Intensität bezozeichnung (einseitig) gen auf die Auswerteflägen auf die Auswertefläche nach 405 h Belastung che vor dem Test

im NSS-Test

Probe 1 -1 Optool™ AES4-E 0,05 0,20

Probe 2-1 Optool™ AES4-E 0,06 0,25

Probe 3-1 Optool™ AES4-E 0,07 0,26

Probe 1 -2 Fluorolink^® S10 0,06 0,13

Probe 2-2 Fluorolink^® S10 0,06 0,25

Probe 3-2 Fluorolink^® S10 0,06 0,25

Probe 1 -3 F5 0,06 0,17

Probe 2-3 F5 0,06 0,25

Probe 3-3 F5 0,06 0,23

Probe 1 -5 Duralon UltraTec 0,08 0,06 Probe 2-5 Duralon UltraTec 0,05 0,09

Probe 3-5 Duralon UltraTec 0,07 0,10

Tabelle 3: Ergebnisse nach Fingerprinttest mit Medium 7 Handschweißlösung BMW vor und nach drei Wochen Belastung durch Neutralsalz-Sprühnebel (NSS-Test). Bezeichnung: Proben 1 -X mit Haftvermittlerschicht, Proben 2-X mit Siliziumoxidschicht nach Stand der Technik, Proben 3-X ohne Beschichtung

Die Proben mit erfinderischer Haftvermittlerschicht als Untergrund für eine Easy- to-clean Beschichtung weisen auch nach 504 h Testzeit keinen erkennbaren Angriff (i.O. = in Ordnung) mit nur geringer Farbveränderung auf. Dagegen zeigt eine Sol-Gel Siliziumoxidbeschichtung nach dem Stand der Technik als Untergrund für eine Easy-to-clean Beschichtung bereits schon nach 168 h Testzeit einen starken Angriff (n.i.O. = nicht in Ordnung) mit starker Farbveränderung auf. Die Beständigkeit der ETC Schicht im NSS-Test konnte durch Auftrag auf dem erfindungsgemäßen Substrat ohne sichtbaren Angriff auf größer 21 Tage erhöht werden.

Die erfinderische Haftvermittlerschicht auf einem Substrat als Basis für die unterschiedlichen Easy-to-clean Beschichtungen vermittelt diesen in allen Fällen eine signifikante Verbesserung ihrer Langzeitbeständigkeit. Im Vergleich zeigt eine Easy-to-clean Beschichtung auf einem Substrat ohne Haftvermittlerschicht in allen Fällen bereits nach 168 Stunden NSS-Test einen Verlust der hydrophoben Eigenschaft. Für die Erhaltung eines hohen Kontaktwinkels, für praktisch relevante Easy-to-clean Eigenschaften sollte dieser über 80° liegen. Dies wurde als guter Indikator erkannt, um nach einem Belastungstest die Erhaltung der Eigenschaften zu ermitteln. Der NSS-Test ist als breit anerkannter Test einer der kritischen Tests für derartige Beschichtungen. Er spiegelt Belastungen wider, die beispielsweise durch Berührung mit Fingerabdrücken entstehen. Der Salzgehalt des Fingerschweißes ist ein typischer Einfluss für das Schichtversagen. Die Langzeitbeständigkeit wird als eine maßgebende Eigenschaft angesehen. Insgesamt wird eine geringere Antifingerprint-Eigenschaft mit längerer Beständigkeit besser eingestuft, als eine sehr gute Antifingerprint-Eigenschaft mit mangelnder Langzeitbeständigkeit. Der NSS-Test hat eine signifikante Relevanz in Bezug auf reelle Touch- und Outdoor-Anwendungen von beispielsweise Touchpanels und Touchscreens.

Nach dem Auftrag einer Easy-to-clean Beschichtung auf die erfindungsgemäße Haftvermittlerschicht liegt der Wasserkontaktwinkel zur Easy-to-clean Beschichtung nach einer größer dreifach längeren Beanspruchung im Neutralsalz- Sprühversuch höher als bei gleicher Easy-to-clean Beschichtung, welche ohne Haftvermittlerschicht aufgetragen ist bei entsprechend kürzerer Beanspruchung im Neutralsalz-Sprühversuch. Bei einem Abfall des Wasserkontaktwinkels im Langzeit-NSS-Test bis zu 10% ist die Easy-to-clean Schicht noch nicht wesentlich angegriffen, bei einem Abfall des Wasserkontanktwinkels auf kleiner 50° kann man rückschließen, dass die Easy-to-clean Schicht nicht mehr oder nur noch stark beschädigt existent ist und ihre Wirkung eingebüßt hat.

So zeigen die Messergebnisse in Tabelle 2 bei allen verschiedenen Easy-to- clean Beschichtungen auf einer reinen Glasoberfläche oder auf einer Silizi- umoxidbeschichtung nach dem Stand der Technik eine weitestgehende bis vollständige Einbuße der Easy-to-clean oder Antifingerprint Eigenschaft bereits nach 7 Tagen, wogegen gleiche Beschichtungen auf der erfindungsgemäßen Haftvermittlerschicht auch nach 21 Tagen ihre Wirksamkeit z.T. in voller Höhe beibehalten haben.

An den Ergebnissen erkennt man, dass für alle untersuchten fluororganischen Verbindungen das erfinderische Substratelement mit Haftvermittlerschicht eine deutliche Verlängerung der Beständigkeit bewirkt.

Trotzdem kann man zwischen den verschiedenen Easy-to-clean Systemen naturgemäß Unterschiede beobachten, da neben der Haftvermittlerschicht auch die Grundbeständigkeit der Easy-to-clean Schicht einen Einfluss auf die Beständigkeit hat. Unabhängig von der jeweiligen fluororganischen Verbindung ist jedoch ein durchgängiger Effekt zu beobachten, welcher insbesondere die Langzeitwirkung einer Easy-to-clean Beschichtung deutlich verbessert. Der Effekt entsteht dadurch, dass die Easy-to-clean Beschichtung in eine Wechselwirkung mit der Haftvermittlerschicht tritt.

Antifingerprint Testergebnisse bestätigen den Vorteil der erfinderischen Substratelemente als Basis für eine Easy-to-clean Beschichtung. Die Tabelle 3 n zeigt für die Proben mit und ohne Haftvermittlerschicht vor und nach einer Beanspruchung über 17 Tage im Neutralsalz-Sprühversuch (NSS-Test) die Analyse der Intensität des Streulichtes des aufgebrachten Norm-Fingerabdruckes. Die Ergebnisse zeigen je nach Art der ETC Beschichtung eine Verbesserung der Antifingerprint Eigenschaft direkt bereits nach der Beschichtung. Aber vor allem zeigen die Ergebnisse eine signifikante Verbesserung der AFP Eigenschaft nach einer Langzeitbeanspruchung im NSS-Test, d.h. die AFP-Wirkung einer ETC Beschichtung ist signifikant langzeitstabiler unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Substratelementes für die Beschichtung als für ein herkömmliches Substrat ohne Haftvermittlerschicht.

Mit einer Easy-to-clean Beschichtung beschichtete erfinderische Substratelemente kommen als Abdeckung mit Schutzfunktion zur Anwendung. Hierbei können alle Basismaterialien der herkömmlicher Abdeckungen und Schutzvorrichtungen als Trägermaterial für ein erfindungsgemäßes Substratelement dienen und mit einer Haftvermittlerschicht und Easy-to-clean Beschichtung versehen werden.

Mit einer Easy-to-clean Beschichtung beschichtete erfinderische Substratelemente kommen weiterhin als Substrat mit Touchfunktion zur Anwendung. Als Trägermaterial kommen alle geeigneten Materialien wie Metalle, Kunststoffe, Gläser oder Verbundwerkstoffe in Frage, die mit einer Touchfunktion ausgestattet sind. Insbesondere haben hier Displays mit Touchscreenfunktion einen hohen Stellenwert. Hier ist insbesondere die Langzeitbeständigkeit gegenüber Abrieb und chemischen Angriff in Form von Fingerschweiß wie Salzen und Fetten hervorzuheben.

Anwendungen sind beispielsweise Displayscheiben von Monitoren oder Display- Vorsatzscheiben, die jeweils als Vorsatzscheibe mit Luftspalt oder als direkt auf eine Displayscheibe gebondete Vorsatzscheibe, gegebenenfalls mit einlaminiertem Polarisator, zum Einsatz kommen.

Verwendet werden können mit einer Easy-to-clean Beschichtung beschichtete erfindungsgemäße Substratelemente für alle Arten von Displayanwendungen, wie Displayanwendungen mit Touchscreenfunktion als Single-, Dual- oder Mul- titouch-Displays, 3D Displays oder flexible Displays.

Verwendet werden mit einer Easy-to-clean Beschichtung beschichtete erfindungsgemäße Substratelemente als Substrat für alle Arten von interaktiven Eingabeelementen, die insbesondere als Touchfunktion ausgeführt sind, bevorzugt mit resistiv, kapazitiv, optisch, mittels infrarot oder surface acoustic wave wirkender Touch-Technologie. Besonders Systeme, welche mit Lichteinkopplung arbeiten, wie Infrot- oder optisch wirkende Touch-Technologien reagieren empfindlich auf das Vorhandensein von Schmutz und Ablagerungen auf der Berührungsoberfläche, da es hier aufgrund von Ablagerungen zu unerwünschten Reflexionen kommen kann. Hier hat die Verwendung eines mit einer Easy-to-clean Beschichtung beschichteten erfindungsgemäßen Substratelements besondere Vorteile. Andere Anwendungen mit langzeitbestandiger ETC- oder AFP-Eigenschaft sind Scheiben im Innen- und Außenarchitekturbereich wie Schaufenster, Verglasungen von Bildern, Vitrinen, Theken, Kühlmöbeln oder mit problematischer Zugänglichkeit für die Reinigung. Im Architekturbereich ist neben der guten Haftung, Kratzbeständigkeit und Langzeitbeständigkeit auch die UV-Beständigkeit der ETC Schicht wichtig.

Andere Anwendungen sind beispielsweise Herdvorsatzscheiben, dekorative Glaselemente, insbesondere in belasteten Bereichen mit höherer Kontaminationsgefahr wie Küchen, Bäder oder Laboratorien oder auch Abdeckungen von Solarmodulen.

Verwendung finden mit einer Easy-to-clean Beschichtung beschichtete erfinderische Substrate, teilweise auch mit geätzter Trägermaterialoberfläche, als Nutzungsoberflächen mit Antifingerprint-, Antigraffity- oder Antiglare-Eigenschaften.

Speziell dekorative Elemente, die auf der Rückseite des Glases eine Bedruckung haben oder eine spiegelnde Beschichtung aufweisen, profitieren von einer Easy-to-clean Beschichtung besonders. Diese Elemente, die beispielsweise als Herdvorsatzscheiben oder in anderen Küchengeräten eingesetzt werden, treten im Gebrauch immer wieder mit Fingerabdrücken oder fettigen Substanzen in Berührung. Die Oberfläche sieht in diesen Fällen sehr schnell unansehnlich und unhygienisch aus. Die Easy-to-clean Beschichtung liefert hier bereits gute visuelle Ergebnisse zur Unterdrückung und lässt sich leichter reinigen. Durch das erfindungsgemäße Substrat in einer solchen Anwendung kann die Langlebigkeit der Wirkung deutlich gesteigert werden und der Gebrauchswert eines Gegenstandes wird erhöht. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf eine Kombination vorstehend beschriebener Merkmale beschränkt ist, sondern dass der Fachmann sämtliche Merkmale der Erfindung, soweit dies sinnvoll ist, beliebig kombinieren wird.

Claims

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. Substratelement nach Anspruch 1 , wobei die Haftvermittlerschicht (3) eine Flüssigphasenbeschichtung, insbesondere eine thermisch verfestigte Sol-Gel Schicht ist.

3. Substratelement nach Anspruch 1 , wobei die Haftvermittlerschicht (3) eine CVD-Beschichtung oder eine Flammpyrolyse-Schicht ist.

4. Substratelement nach Anspruch 1 , wobei die Haftvermittlerschicht (3) eine PVD-Beschichtung, insbesondere eine gesputterte Schicht ist.

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. 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. 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. 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. 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. Substratelement nach Anspruch 9, wobei die Deckschicht (4) aus Siliziumoxid oder aus einem Siliziummischoxid besteht.

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. 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. Substratelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Trägermaterial (2) auf der Oberfläche (20) strukturiert ist, insbesondere eine geätzte Oberfläche aufweist.

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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 . 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. 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. 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.