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EP1781572A1 - Multifunktionsadditiv - Google Patents

Multifunktionsadditiv

Info

Publication number
EP1781572A1
EP1781572A1 EP05778309A EP05778309A EP1781572A1 EP 1781572 A1 EP1781572 A1 EP 1781572A1 EP 05778309 A EP05778309 A EP 05778309A EP 05778309 A EP05778309 A EP 05778309A EP 1781572 A1 EP1781572 A1 EP 1781572A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
oxide material
transparent
metal
conductive
conductive oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05778309A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rüdiger Nass
Detlef Burgard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Products and Chemicals Inc
Original Assignee
Air Products and Chemicals Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Products and Chemicals Inc filed Critical Air Products and Chemicals Inc
Publication of EP1781572A1 publication Critical patent/EP1781572A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G19/00—Compounds of tin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G15/00—Compounds of gallium, indium or thallium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G19/00—Compounds of tin
    • C01G19/006—Compounds containing tin, with or without oxygen or hydrogen, and containing two or more other elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/24—Electrically-conducting paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/84—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by UV- or VIS- data
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer

Definitions

  • the present invention relates to the independent claim te.
  • the invention is generally concerned with transparent conductive oxide materials and their use.
  • Transparent, conductive oxide materials are generally known.
  • oxide materials such as ATO (SnO 2 : Sb), AZO (ZnO: Al) or ITO (In 2 O 3 : Sn) are used, which reduce the permeability of glass panes to IR radiation in thin layers.
  • the oxide materials are applied to glass panes by means of gas phase coating. The resulting dense layers lead to a reduced transmission of infrared radiation, but are transparent in the visible range, so that the glass panes can be used as a building window or in the automotive sector.
  • the conventional gas phase coating represents a standard process for flat glass segments, it is very costly due to the high material consumption and the comparatively expensive plant and is only profitable for high throughputs.
  • the gas phase coating is conditionally suitable only conditionally for plastics or similar materials and for geometries with clearly curved shapes.
  • plastics to beschich ⁇ th to produce IR-absorbent plastics.
  • the plastics are mixed on the one hand oxide materials that make the plastic less permeable to infrared radiation; On the other hand, oxide materials are added which give the plastic a certain resistance to ultraviolet radiation. In addition, sometimes even more coloring materials are added.
  • EP 0 893 409 B1 already discloses particles based on zinc oxide which comprise a metal oxide coprecipitate.
  • the latter contains an additional metal element, namely groups IHb and IVb and zinc.
  • the mean particle size of the particles is 0.001 to 0.1 ⁇ m.
  • US 2003/0224162 A1 discloses a process for the production of a film which is both transparent and conductive as a coating by means of a solution of metal nanoparticles, in which the metal in the nanoparticles is oxidized to the metal oxide during a coating step.
  • DE 199 40 458 A1 describes a method for the thermal modification of semiconducting coating materials which are subjected to an alternating electromagnetic field in solid form for the purpose of the modification.
  • a dirt-repellent coating material with spectral-selective properties is described in DE 100 10 538 A1.
  • the object of this invention is to provide news for the commercial application.
  • the present invention thus proposes, in a first aspect, transparent, conductive oxide material, wherein the oxide material is provided with at least one metal which is suitable for altering the spectral properties.
  • metals also mean metal ions, the combination of a plurality of metals or their ions.
  • the introduction of this metal alters the spectral properties, ie the ability of the oxide material to "transmit, absorb and reflect electromagnetic radiation of different wavelengths.” It is surprising that, despite the fact that the oxide material itself is typically only in small amounts, it is possible to induce a noticeable change in the spectral properties by providing such small amounts with even smaller trace amounts of metal.
  • the oxide material has elekt ⁇ risch conductive properties even after insertion and remains transparent. Surprisingly, therefore, by introducing metals, the optical properties of the material can be changed in the desired manner without losing the other desired properties of the material to be conductive and transparent.
  • electrically conductive properties are also understood as meaning electrically semiconducting and anti-static material properties. Due to the metal changing the spectral properties, the original oxide material is now changed so that it has a different transmission, reflection or absorption behavior than the original oxide material. It is thus possible to obtain oxide materials which have a very wide range of spectral properties and can therefore be used for various purposes, for example by being applied to support materials such as glass panes or incorporated into materials such as polymers. By introducing a single material can thus be achieved both a modified IR and UV transmission and coloration; The coloring is also determinable for one and the same oxide material only by the choice of metal and / or concentration. Since the metal changes the chemical properties of the oxide material at most minimally, typically even not appreciably, it is easier, for example, to provide polymers with desired material properties, since the interactions of a plurality of different materials are no longer taken into account have to.
  • the oxide material in its well-known form can already be NEN given metal content.
  • This oxide material may have electrically conductive properties in its original form and thus be suitable for allowing surface coatings, etc. at least antistatic behavior.
  • the second additionally introduced or applied metal can now be chosen so that the oxide material has a certain coloration and / or other optical properties. It is thus possible, by choosing both metals, to better match the oxide material to a desired function than would be possible by selecting a metal.
  • At least two different types of metal can be present in the transparent, conductive oxide material in a concentration of jointly, preferably in each case, at least 0.5 atomic percent, based on the oxide.
  • the metals are suitable and determined to influence the properties of the oxide material in a given way.
  • the oxide may be conductive due to the metal or spectral modifying.
  • the transparent, conductive oxide material can have a nanoparticulate form.
  • the oxide material can therefore have a particle size of not significantly greater than 1 ⁇ m on average. Even with such small particle sizes, the invention still has positive effects.
  • the particles according to the invention are redispersible in a very wide variety of media, and it is therefore possible to incorporate these into a wide variety of polymers and / or coatings and / or paints, so that a plurality of properties of these materials are simultaneously changed.
  • So z. B. plastics by Ein ⁇ bring a nanoparticulate oxide material both colored and IR-repellent and UV-resistant.
  • ITO In 2 O 3 : Sn
  • ITO can serve as starting oxide material.
  • ITO is known as an IR absorbing material, which is also used as a coating material in gas phase coating. ITO is already being added to plastics for IR shielding; the properties of ITO as coating and additive are accordingly known. Now, this basic substance known in terms of behavior and properties can only be changed by the additional loading of a metal so that it has the desired spectral properties.
  • the transparent, conductive oxide material has a crystal size of less than 1 ⁇ m.
  • the oxide material is therefore preferably present in nanodisperse form. As a result, according to the present invention, it can be introduced particularly uniformly into a surface coating or a polymer.
  • the oxide material includes at least one metal that is a metal ion.
  • the introduced metals or metal ions can be both main groups and Mausure ⁇ elements.
  • the transparent, conductive oxide material has at least one coloring metal.
  • the metal or the oxide material can be chosen so that the oxide material remains conductive or at least antistatic after introduction of the coloring metal. By adding only one substance, both antistatic and colored plastics, paints, coatings, etc. can be formed.
  • the transparent, conductive oxide material may have a metal which is suitable for producing a stronger UV absorption.
  • the oxide material according to the invention is suitable as a UV blocker z. B. to be used to increase the UV resistance of plastics.
  • the production of an organic UV blocker is provided, which thus has an extremely high resistance to fading, etc.
  • the oxide material may comprise a metal which is suitable for inducing a particularly strong infrared absorption and / or for shifting the absorption to desired regions.
  • the oxide material is still conductive, although a metal has been added which causes just increased infrared absorption.
  • a transparent, conductive and particularly good IR-absorbing oxide material is present. This is advantageous in the production of transparent panes, as required in the automotive industry or architecture.
  • Additives for plastics and / or coatings containing an oxide material according to the present invention are also proposed. These additives can be admixed with plastics or coatings and thus transfer one or more of the previously described properties to the plastic or the coating. These plastics and / or coatings can be used according to the invention to produce or to coat panes therefrom and to provide them with the improved optical properties in this way.
  • the particles according to the invention can be dispersible in various customary solvents.
  • customary solvents may be, for example, the following:
  • Alcohols eg ethanol, propanol, isopropanol, butanol
  • ketones eg acetone, MEK
  • diketones diols, carbitols
  • glycols diglycols, triglycols
  • glycol ethers eg methoxy- , Ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxyethanol
  • esters glycol esters (eg ethyl acetate, butyl acetate, butoxyethyl acetate, butoxyethoxyethyl acetate), alkanes and alkanes, aromatics (eg toluene, xylene), DMF, THF , NMP and mixtures or derivatives thereof.
  • binder systems such as polyacrylates (eg PMMA), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl alcohols (PVA), polyethylene glycols, polycarbonate (PC), polystyrenes, polyurethanes, bisphenol-based polymers, polysulfones , Polyolefins, polyesters, mixtures of these, and also oligomers and monomers of the abovementioned polymers, cellulose derivatives (for example methylcellulose, hydroxypropylcellulose, nitrobenzene). cellulose), from which a varnish system for transparent layers is obtained.
  • PMMA polyacrylates
  • PVP polyvinylpyrrolidone
  • PVB polyvinyl butyral
  • PVA polyvinyl alcohols
  • PC polystyrenes
  • polyurethanes bisphenol-based polymers
  • polysulfones polysulfones
  • Polyolefins polyesters, mixtures of these,
  • coating systems can be applied to substrates (eg glass, PC, PVC, PE, PP, PET, PMMA) by various wet processes (eg printing, spraying, spin-dip coating). After drying well under 100 0 C optically trans ⁇ parente structures are obtained. Likewise, the introduction of these particles into UV-curable coating systems is possible.
  • substrates eg glass, PC, PVC, PE, PP, PET, PMMA
  • plastics and / or coatings may comprise the oxide material according to the present invention. As a result, these plastics or coatings have a changed spectral behavior. In addition, the plastics and / or coatings can be given conductive or antistatic properties by the oxide material.
  • a nanocrystalline ITO powder (In 2 O 3 / SnO 2 ) is prepared from an aqueous solution by means of a co-precipitation process in which soluble In and Sn components are precipitated by pH increases.
  • the concentration of compounds becomes so chosen that this concentration 7 at.% Based on In be ⁇ contributes. Basically, the concentrations are freely adjustable within wide limits.
  • FIG. 1 plots the spectral property or transmission of the ITO layers thus produced against the wavelength.
  • an oxide material according to the invention was prepared by preparing a crystalline doped In 2 O 3 / SnO 2 (ITO) powder as in Comparative Example 1, except that in addition to the aqueous starting solution, a soluble Fe.sub.2 compound in a concentration of 5 at.% Based on In zu ⁇ set. It was then layered as in Example 1. The layers are transparent and, in contrast to example 1, have a golden yellow color. The surface resistance was measured at 10 5 ⁇ / sq. certainly. 2 shows the transmission curve and thus the spectral behavior of the layers thus produced as a function of the wavelength. FIG. 2 shows a spectral behavior of the substance produced according to the invention compared with comparison example 1. As can be seen, the transmission is especially in the spectral range short wavelengths compared to Comparative Example 1 significantly reduced.
  • Example 3 A transparent, conductive oxide material was prepared as in Comparative Example 1, except that 7 at.% Fe 2+ was added. As in Comparative Example 1, layers of a thickness of approximately 2 ⁇ m were produced. These layers were transparent as in Comparative Example 1, but had a brown color. The surface resistance was similar to Comparative Example 10 5 ⁇ / sq.
  • Fig. 3 shows the transmission curve for these layers.
  • a conductive oxide material is as herge ⁇ in Example 2, except that instead of at Fe 2+ second % of a titanium compound zu ⁇ set.
  • 60 g of this powder and 60 g of ITO from Comparative Example 1 were dispersed in 100 g of isopropoxy-ethanol (IPE) and the dispersion was admixed with 39 g each of nitrocellulose. From the dispersions, layers were produced on glass by means of a 50 ⁇ m doctor blade. The layer thicknesses were after one hour of heating at 120 0 C 4 microns.
  • the er ⁇ inventive material formed a transparent, bluish layer with a surface resistance of 10 3 -10 4 ⁇ / sq.
  • FIG. 4 shows that the layers produced in this way have a lower permeability to UV rays than comparable ITO layers.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein transparentes, leitendes Oxid­-Material. Hierbei ist vorgesehen, dass das Oxid-Material mit mindestens einem Metall vorgesehen ist, das geeignet ist, die Spektraleigenschaften zu verändern.

Description

Titel: Multifunktionsadditiv
Besehreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft das unabhängig Beanspruch¬ te. Damit befasst sich die Erfindung allgemein mit transpa¬ renten, leitenden Oxidmaterialien und deren Verwendung.
Transparente, leitende Oxidmaterialien sind allgemein be¬ kannt. So werden neben Edelmetallen Oxidmaterialien wie ATO (SnO2:Sb), AZO (ZnO:Al) oder ITO (In2O3:Sn) verwendet, die in dünnen Schichten die Durchlässigkeit von Glasscheiben für IR- Strahlung verringern. Im Allgemeinen werden dazu die Oxidma¬ terialien mittels Gasphasenbeschichtung auf Glasscheiben auf¬ gebracht. Die entstehenden dichten Schichten führen zu einer zwar verminderten Transmission infraroter Strahlung, sind a- ber im sichtbaren Bereich transparent, so dass die Glasschei- ben als Gebäudefenster oder im Automobilbereich eingesetzt werden können.
Die gebräuchliche Gasphasenbeschichtung stellt zwar für fla¬ che Glassegmente ein Standardverfahren dar, ist jedoch auf- grund des hohen Materialverbrauchs und der vergleichsweise teueren Anlage sehr kostspielig und nur für hohe Durchsätze rentabel . Außerdem ist die Gasphasenbeschichtung nur bedingt für Kunststoffe oder ähnliche Materialien und für Geometrien mit deutlich gekrümmten Formen allenfalls bedingt geeignet.
Gerade im Automobilbereich ist es nun erwünscht, Kunststoffe statt Glas zu verwenden zu können. Weil aber auch Kunststoffe
- l - in der Regel IR-durchlässig sind, ist es für das Klima im Wa¬ geninneren vorteilhaft, IR-abweisende Schichten auf diese Kunststoffe aufzubringen und so der Aufheizung des Innenraums entgegenzuwirken. Wie dargelegt, ist dies jedoch mittels Gas- phasenbeschichtung nur bedingt möglich.
Es wurde bereits versucht, anstatt Kunststoffe zu beschich¬ ten, IR-absorbierende Kunststoffe herzustellen. Dazu werden den Kunststoffen einerseits Oxidmaterialien beigemischt, die den Kunststoff weniger durchlässig für infrarote Strahlung werden lassen; andererseits werden Oxidmaterialien beige¬ setzt, die dem Kunststoff eine gewisse Beständigkeit gegen ultraviolette Strahlung verleihen. Darüber hinaus werden teilweise sogar noch farbgebende Materialien zugegeben.
Die EP 0 893 409 Bl offenbart bereits Teilchen auf der Basis von Zinkoxid, die ein Metalloxid-Copräzipitat umfassen. Letztgenanntes enthält ein zusätzliches Metallelement, und zwar aus den Gruppen IHb und IVb und Zink. Die mittlere Teilchengröße der Teilchen beträgt 0,001 bis 0,1 μm.
Die US 2003/0224162 Al offenbart ein Verfahren zur Herstel¬ lung eines sowohl transparenten als.auch leitenden Films als Beschichtung mittels einer Lösung aus Metall-Nanopartikeln, bei dem das Metall in den Nanopartikeln-während eines Be- schichtungsschrittes zum Metalloxid oxidiert wird.
In der DE 199 40 458 Al wird ein Verfahren zur thermischen Veränderung halbleitender Beschichtungsmaterialien beschrie- ben, die in fester Form zum Zweck der Veränderung mit einem elektromagnetischen Wechselfeld beaufschlagt werden. Ein schmutzabweisender Beschichtungsstoff mit spektralselek¬ tiven Eigenschaften wird in der DE 100 10 538 Al beschrieben.
Die Vielzahl verschiedener, typisch anorganischer Materia- lien, die damit in den Kunststoff einzuarbeiten sind, erweist sich aber in der Regel als problematisch und setzt die Verar- beitbarkeit des Kunststoffes herab.
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, Neues für die ge- werbliche Anwendung bereitzustellen.
Die Lösung dieser Aufgabe wird in unabhängiger Form bean¬ sprucht. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Un¬ teransprüchen.
Die vorliegende Erfindung schlägt somit in einem ersten As¬ pekt in sich transparentes, leitendes Oxidmaterial vor, wobei das Oxidmaterial mit mindestens einem Metall vorgesehen ist, das geeignet ist, die Spektraleigenschaften zu verändern.
Als Metalle werden vorliegend auch Metallionen, die Verbin¬ dung mehrerer Metalle oder ihrer Ionen verstanden. Durch das Einbringen dieses Metalls werden die spektralen Eigenschaf¬ ten, also die Fähigkeit des Oxidmaterials, elektromagnetische Strahlung verschiedener Wellenlängen zu" transmittieren, zu absorbieren und zu reflektieren, verändert. Überraschend ist dabei, dass es, ungeachtet dessen, dass das Oxidmaterial selbst typisch nur in geringen Mengen einzusetzen ist, mög¬ lich ist, durch Versehen derart geringer Mengen mit noch kleineren Spurenmengen Metall noch eine merkliche Veränderung der Spektraleigenschaften herbeizuführen. Das Oxidmaterial weist dabei auch nach dem Einbringen elekt¬ risch leitende Eigenschaften auf und bleibt transparent . Ü- berraschenderweise können also durch Einbringen von Metallen die optischen Eigenschaften des Materials in gewünschter Wei- se verändert werden, ohne dass die anderen, gewünschten Ei¬ genschaften des Materials, leitend und transparent zu sein, verlorengehen. Unter elektrisch leitenden Eigenschaften wer¬ den dabei im Übrigen auch elektrisch halbleitende und anti¬ statische Materialeigenschaften verstanden. Durch das die Spektraleigenschaften verändernde Metall wird nun das ur¬ sprüngliche Oxidmaterial so verändert, dass es ein anderes Transmissions-, Reflexions- bzw. Absorptionsverhalten als das ursprüngliche Oxidmaterial aufweist. Es können somit Oxidma¬ terialien erhalten werden, die verschiedenste Spektraleigen- Schäften aufweisen und somit für verschiedene Zwecke einsetz- bar sind, etwa indem sie zum Beispiel auf Trägermaterialien wie Glasscheiben auf oder in Materialien wie Polymere einge¬ bracht werden. Durch das Einbringen eines einzigen Materials kann mithin sowohl eine veränderte IR- und UV-Transmission als auch eine Farbgebung erreicht werden; die Farbgebung ist dabei für ein und dasselbe Oxidmaterial zudem nur durch die Metallwahl und/oder Konzentration bestimmbar. Weil das Metall insbesondere die chemischen Eigenschaften des Oxidmaterials allenfalls minimal, typisch sogar nicht merklich ändert, ist es zum Beispiel leichter, etwa Polymere"mit gewünschten Mate¬ rialeigenschaften zu versehen, da die Wechselwirkungen mehre¬ rer unterschiedlicher Materialien miteinander nicht mehr be¬ rücksichtigt werden müssen.
Insbesondere können in dem transparenten, leitenden Oxidmate¬ rial mindestens zwei verschiedene Metalle vorgesehen sein. So kann das Oxidmaterial in seiner zwar bekannten Form schon ei- nen gegebenen Metallgehalt aufweisen. Dieses Oxidmaterial kann in seiner ursprünglichen Form elektrisch leitende Eigen¬ schaften aufweisen und somit dazu geeignet sein, Oberflächen- beschichtungen etc. zumindest antistatische Verhaltensweisen zu ermöglichen. Das zweite zusätzlich eingebrachte bezie¬ hungsweise aufgebrachte Metall kann nun so gewählt werden, dass das Oxidmaterial eine bestimmte Farbgebung und/oder an¬ dere optische Eigenschaften aufweist. Es ist also möglich, durch die Wahl beider Metalle das Oxidmaterial wesentlich besser an eine gewünschte Funktion anzupassen, als es durch die Auswahl eines Metalles möglich wäre.
Insbesondere können in dem transparenten, leitenden Oxidmate¬ rial mindestens zwei verschiedene Arten von Metall in einer Konzentration von gemeinsam, bevorzugt jeweils, mindestens 0,5 Atomprozent bezogen auf das Oxid, vorhanden sein.
Die Metalle sind dabei geeignet und bestimmt die Eigenschaf¬ ten des Oxidmaterials in gegebener Weise zu beeinflussen. So kann das Oxid auf Grund des Metalls leitend beziehungsweise spektralverändernd wirken.
Insbesondere kann das transparente, leitende Oxidmaterial ei¬ ne nanopartikuläre Form aufweisen. Das Oxidmaterial kann da- mit eine Partikelgröße von im Mittel nicht wesentlich größer als 1 μm aufweisen. Auch bei solch geringen Teilchengrößen ergeben sich bei der Erfindung noch positive Effekte.
Die erfindungsgemäßen Partikel sind wie herkömmliche Oxidma- terialien in verschiedensten Medien redispergierbar und des¬ halb ist es möglich, diese in verschiedenste Polymere und/oder Beschichtungen und/oder Lacke einzubringen, so dass eine Mehrzahl an Eigenschaften dieser Materialien simultan verändert werden. So können z. B. Kunststoffe durch das Ein¬ bringen eines nanopartikulären Oxidmaterials sowohl farbig als auch IR-abweisend und UV-resistent ausgebildet werden.
Insbesondere kann in einer besonders bevorzugten Variante ITO (In2O3:Sn) als Ausgangsoxidmaterial dienen. ITO ist als IR- absorbierendes Material bekannt, das auch bei der Gasphasen- beschichtung als Beschichtungsmaterial benutzt wird. ITO wird auch bereits Kunststoffen zur IR-Abschirmung beigemengt; die Eigenschaften von ITO als Beschichtung und Additiv sind dem¬ nach bekannt. Nun kann diese in Verhalten und Eigenschaften bekannte Grundsubstanz lediglich durch die zusätzliche Beiga¬ be eines Metalles so verändert werden, dass sie die gewünsch- ten spektralen Eigenschaften aufweist.
Insbesondere weist das transparente, leitende Oxidmaterial eine Kristallingröße kleiner als 1 μm auf. Das Oxidmaterial wird also bevorzugt in nanodisperser Form vorzuliegen. Da- durch kann es nach der vorliegenden Erfindung in eine Ober- flächenbeschichtung oder ein Polymer besonders gleichmäßig eingebracht werden.
Insbesondere beinhaltet das Oxidmaterial mindestens ein Me- tall, das ein Metallion ist. Die eingebrachten Metalle bzw. Metallionen können sowohl Hauptgruppen als auch Nebengruppen¬ elemente sein. Besonders hervorgehoben seien hier Fe3+, Fe2+, Co, Ni, Mn, Mo, Cr, Ti, Zr, Ag, Cu, Au, Al, Ga, Ge, W, Zn, Eu, Tb, Yb, Ce, V, Cd, Bi, Sb, sowie Kombinationen davon.
Insbesondere weist das transparente, leitende Oxidmaterial mindestens ein farbgebendes Metall auf. Dadurch kann das 0- xidmaterial verwendet werden, um neben einer UV- und/oder IR- Abschirmung auch eine Farbgebung in einem Lack oder Polymer zu erreichen. Insbesondere kann das Metall beziehungsweise das Oxidmaterial so gewählt werden, dass das Oxidmaterial nach Einbringung des farbgebenden Metalls weiter leitend be¬ ziehungsweise zumindest antistatisch bleibt. Durch den Zusatz nur eines Stoffes können also sowohl antistatische als auch farbige Kunststoffe, Lacke, Beschichtungen etc. gebildet wer¬ den.
Außerdem kann das transparente, leitende Oxidmaterial ein Me¬ tall aufweisen, das geeignet ist, eine stärkere UV-Absorption hervorzurufen. So kann im Gegensatz zu dem ursprünglichen transparenten, leitenden Oxidmaterial das Einbringen eines weiteren Metalls eine stärkere UV-Absorption hervorrufen. Da¬ durch ist das erfindungsgemäße Oxidmaterial geeignet, als UV- Blocker z. B. zur Erhöhung der UV-Resistenz von Kunststoffen verwendet zu werden. Hier ist also die Herstellung eines an¬ organischen UV-Blockers vorgesehen, der somit eine extrem ho- he Beständigkeit gegen Ausbleichen etc. aufweist.
Insbesondere kann das Oxidmaterial ein Metall aufweisen, das geeignet ist, eine besonders starke Infrarot-Absorption her¬ vorzurufen und/oder die Absorption zu gewünschten Bereichen hin zu verschieben. Dabei ist das Oxidmaterial weiterhin lei¬ tend, obwohl ein Metall zugegeben wurde, das eben verstärkte Infrarot-Absorptionen hervorruft. Somit ist ein transparen¬ tes, leitendes und besonders gut IR-absorbierendes Oxidmate¬ rial vorliegend. Dies ist vorteilhaft bei der Herstellung von durchsichtigen Scheiben, wie sie in der Automobilbranche oder der Architektur gefordert werden. Vorgeschlagen werden auch Additive für Kunststoffe und/oder Beschichtungen, die ein Oxidmaterial nach der vorliegenden Erfindung beinhalten. Diese Additive können Kunststoffen oder Beschichtungen beigemischt werden und so eine oder mehrere der vorher beschriebenen Eigenschaften auf den Kunststoff o- der die Beschichtung übertragen. Diese Kunststoffe und/oder Beschichtungen können erfindungsgemäß benutzt werden, um Scheiben daraus herzustellen beziehungsweise damit zu be¬ schichten und diese auf diese Weise mit den verbesserten op- tischen Eigenschaften zu versehen.
Insbesondere können die erfindungsgemäßen Partikel in ver¬ schiedenen lacküblichen Lösemitteln dispergierbar sein. Bei solchen lacküblichen Lösungsmitteln kann es sich zum Beispiel um Folgende handeln:
Wasser, Alkohole (z. B. Ethanol, Propanol, Isopropanol, Buta- nol) , Ketone (z. B. Aceton, MEK), Diketone, Diole, Carbitole, Glycole, Diglycole, Triglycole, Glycolether (z. B. Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy-, Isopropoxy-, Butoxyethanol) , Ester, Glyco- lester (z. B. Ethylacetat, Butylacetat, Butoxyethylacetat, Butoxyethoxyethylacetat) , Alkane und Alkangemisehe, Aromaten (z. B. Toluol, Xylol) , DMF, THF, NMP sowie Gemische oder De¬ rivate aus diesen.
Diesen können Bindersysteme wie Polyacrylate (z. B. PMMA) , Polyvinylpyrrolidon (PVP) , Polyvinylbutyral (PVB) , Polyvinyl- alkohole (PVA) , Polyethylenglycole, Polycarbonat (PC) , Po¬ lystyrole, Polyurethane, Bisphenol basierene Polymere, PoIy- sulfone, Polyolefine, Polyester, Mischungen dieser sowie Oli- gomere und Monomere der oben genannten Polymere, Cellulosede- rivate (z. B. Methylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Nitro- cellulose) zugesetzt werden, woraus man ein Lacksystem für transparente Schichten erhält. Neben rein organischen Binde¬ mittelsystemen können aber auch andere eingesetzt werden, insbesondere Silikone, Silane sowie weitere metallorganische Verbindungen sowohl in monomerer, oligomerer als auch polyme¬ rer Form.
Diese Lacksysteme können über verschiedene Nassverfahren (z. B. Drucken, Sprühen, Spin-Dip-Coating) auf Substrate (z. B. Glas, PC, PVC, PE, PP, PET, PMMA) aufgebracht werden. Nach dem Trocknen deutlich unter 100 0C werden optisch trans¬ parente Strukturen erhalten. Ebenso ist die Einbringung die¬ ser Partikel in UV-aushärtbare Lacksysteme möglich.
Weiter können Kunststoffe und/oder Beschichtungen das Oxidma¬ terial nach der vorliegenden Erfindung aufweisen. Diese Kunststoffe oder Beschichtungen weisen dadurch ein veränder¬ tes Spektralverhalten auf. Außerdem können die Kunststoffe und/oder Beschichtungen durch das Oxidmaterial leitende be- ziehungsweise antistatische Eigenschaften erhalten.
Im Weiteren werden Beispiele für erfindungsgemäße Oxidmateri¬ alien angegeben. Diese Beispiele sollen in keiner Weise die Erfindung einschränken, sondern dienen lediglich zur Illust- ration derselben.
Vergleichsbeispiel 1 :
Zu Vergleichszwecken wird aus einer wässrigen Lösung ein na- nokristallines ITO-Pulver (In2O3/SnO2) über einen Kofäl- lungsprozess hergestellt, bei dem lösliche In- beziehungswei¬ se Sn-Komponenten durch pH-Werterhöhungen ausgefällt werden. In diesem Beispiel wird die Konzentration der Verbindungen so gewählt, dass diese Konzentration 7 at .% bezogen auf In be¬ trägt. Grundsätzlich sind die Konzentrationen in weiten Gren¬ zen beliebig einstellbar. Nach Abtrennen des Reaktionsproduk¬ tes wird dieses getrocknet und zur Einstellung der kristalli- nen Phase bei 700 0C getempert. 50 g einer ethanolischen Dis¬ persion dieses nanokristallinen ITO mit einem Feststoffgehalt von 25 Gew.% wurde mit 50 g einer 15 Gew.%igen Polymerlösung Paraloid B 72 in Ethylacetat vermischt. Mit dieser Beschich- tungslösung wurde Glas, PC- oder PMMA-Platten über Spin- coating beschichtet . Hieraus resultierten nach Trocknen bei 70 0C transparente, farblose Schichten von ca. 1 μm Dicke. Die Oberflächenwiderstände der Schichten lagen zwischen 104 und 105 Ω/sq. In Fig. 1 ist die Spektraleigenschaft bezie¬ hungsweise Transmission der so hergestellten ITO-Schichten gegen die Wellenlänge aufgetragen.
Beispiel 2 :
Weiter wurde ein erfindungsgemäßes Oxidmaterial hergestellt, indem wie in Vergleichsbeispiel 1 ein kristallin dotiertes In2O3/SnO2 (ITO) -Pulver erstellt wurde, nur dass zusätzlich zu der wässrigen Ausgangslδsung noch eine lösliche Fe^-Ver¬ bindung in einer Konzentration von 5 at.% bezogen auf In zu¬ gesetzt wurde. Anschließend wurde es wie in Beispiel 1 in Schichten angeordnet. Die Schichten sind transparent und wei- sen jedoch im Gegensatz zu Beispiel 1 eine goldgelbe Farbe auf. Der Oberflächenwiderstand wurde mit 105 Ω/sq. bestimmt. Fig. 2 zeigt die Transmissionskurve und damit das Spektral- verhalten der so hergestellten Schichten in Abhängigkeit der Wellenlänge. Fig. 2 zeigt ein gegenüber dem Vergleichsbei- spiel 1 verändertes Spektralverhalten der erfindungsgemäß hergestellten Substanz. Wie ersichtlich, ist die Transmission gerade im Spektralbereich kurzer Wellenlängen gegenüber dem Vergleichsbeispiel 1 deutlich verringert.
Beispiel 3 : Ein transparentes, leitendes Oxidmaterial wurde wie in Ver¬ gleichsbeispiel 1 hergestellt, nur dass 7 at.% Fe2+ zugesetzt wurde. Es wurden wie in Vergleichsbeispiel 1 Schichten einer Stärke von ca. 2 μm hergestellt. Diese Schichten waren, wie in Vergleichsbeispiel 1, transparent, wiesen jedoch eine braune Farbe auf. Der Oberflächenwiderstand betrug ähnlich dem Vergleichsbeispiel 105 Ω/sq.
Fig. 3 zeigt die Transmissionskurve für diese Schichten.
Beispiel 4 :
Es wurde ein leitendes Oxidmaterial wie in Beispiel 2 herge¬ stellt, nur dass statt Fe2+ 2 at . % einer Titanverbindung zu¬ gesetzt wurden. 60 g dieses Pulvers sowie 60 g ITO aus Ver¬ gleichsbeispiel 1 wurden in je 100 g Isopropoxy-Ethanol (IPE) dispergiert und die Dispersion wurde mit je 39 g Nitrocellu- lose versetzt. Aus den Dispersionen wurde mittels einer 50 μm-Rakel Schichten auf Glas hergestellt. Die Schichtdicken betrugen nach einstündigem Aufheizen bei 120 0C 4 μm. Das er¬ findungsgemäße Material bildete eine transparente, bläuliche Schicht mit einem Oberflächenwiderstand- von 103-104Ω/sq. Fig. 4 zeigt, dass die so hergestellten Schichten eine geringere Durchlässigkeit für UV-Strahlen als vergleichbare ITO-Schich- ten aufweisen.
- li -

Claims

Patentansprüche
1. Transparentes, leitendes Oxid-Material, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Oxid-Material mit mindestens einem Me¬ tall vorgesehen ist, das geeignet ist, die Spektraleigen¬ schaften zu verändern.
2. Transparentes, leitendes Oxid-Material nach dem vorherge- henden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei verschiedene Metalle vorgesehen sind.
3. Transparentes, leitendes Oxid-Material nach dem vorherge¬ henden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei verschiedene Arten von Metall in einer Gesamtkon¬ zentration jeweils von mindestens 0,5 Atomprozent bezogen auf das Oxid vorgesehen sind.
4. Transparentes, leitendes Oxid-Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxid-Material nanopartikulär ist.
5.. Transparentes, leitendes Oxid-Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxid-Material ITO ist.
6. Transparentes, leitendes Oxid-Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxid-Material eine Kristallitgröße und/oder Partikel- große, bevorzugt zu einem Anteil von wenigstens 50%, kleiner als 1 μm, insbesondere kleiner 500 nm aufweist.
7. Transparentes, leitendes Oxidmaterial, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidmaterial mit mindestens einem Metall vorgesehen ist, das farbgebend ist.
8. Transparentes, leitendes Oxid-Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidmaterial mit mindestens einem Metall vorgesehen ist, das geeignet ist, eine verminderte UV-Durchlässig- keit hervorzurufen.
9. Kunststoff und/oder Beschichtung.mit einem Oxid-Merial nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Verfahren zur Herstellung eines Oxid-Materials nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009011137A1 (de) 2009-03-03 2010-09-09 Seleon Gmbh Verdunstungskammer, Zwischenkammer sowie Verfahren

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5071800A (en) * 1989-02-28 1991-12-10 Tosoh Corporation Oxide powder, sintered body, process for preparation thereof and targe composed thereof
DE69528460T2 (de) * 1994-06-06 2003-01-23 Nippon Shokubai Co. Ltd., Osaka Feine zinkoxid-teilchen, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung
JP3444655B2 (ja) * 1994-06-14 2003-09-08 三井金属鉱業株式会社 複合導電性粉末及び導電膜
DE19940458A1 (de) * 1999-08-25 2001-03-01 Nanogate Gmbh Verfahren zur Veränderung von Beschichtungsmaterialien
DE10010538A1 (de) * 2000-03-03 2001-09-06 Gerd Hugo Schmutzabweisender Beschichtungsstoff mit spektralselektiven Eigenschaften
DE10129376A1 (de) * 2001-06-20 2003-01-09 Degussa Indium-Zinn-Oxide
US7507447B2 (en) * 2002-02-26 2009-03-24 Fujifilm Corporation Transparent conductive film, method for producing same and method for forming pattern
DE10311645A1 (de) * 2003-03-14 2004-09-23 Degussa Ag Nanoskaliges Indium-Zinn-Mischoxidpulver
US7449235B2 (en) * 2003-04-01 2008-11-11 Hitachi Maxell, Ltd. Composite indium oxide particle which contains tin (Sn) and zinc (Zn), method for producing same, conductive coating material, conductive coating film, and conductive sheet

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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