Transparent Performance.

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1 Funktionale Beschichtungen Präsentation Mai 2010

2 Inhalt Unternehmensprofil Kompetenzen Funktionale Beschichtungen - Antibeschlag - Antimikrobiell - Kratzfestigkeit/Selbstreinigung - Thermische Katalyse - Photokatalytische Selbstreinigung - UV-Schutz Möglichkeiten der Zusammenarbeit

3 Unternehmensprofil GXC Coatings GXC Beschichtungen vermeiden langfristig sichtbare Betauung, Zerkratzen und Verschmutzung - Funktionsverluste und dekorative Probleme werden behoben Antibeschlag Automobilaußenbeleuchtung Fahrerassistenzsysteme Instrumente Sicherheitshelmvisiere Wasserzähler Industrielle, optische Sensorik Kratzfest Displays, Instrumente Fahrerassistenzsysteme Sicherheitshelmvisiere Wasserzähler, Meßgeräte Optische Sensorik Ophtalmik, Sportoptiken Selbstreinigung Straßenbeleuchtung Außenbeleuchtung Architekturelemente Außenspiegel Fahrzeugbauteile Optische Sensorik

4 Unternehmensprofil - Kennzahlen Kennzahlen GXC Coatings beschichtet auf einer Auto-matikanlage Kunststoffsubstrate mit patentgeschützten, funktionalen Lacksystemen Gründungsjahr: 2000 Umsatz (T ): ~ Mitarbeiter: 16 davon F&E: 5 Energiekosten (T ): 80 Energiekosten (%): 10

5 Unternehmensprofil - Entwicklung GXC - Lackentwicklung, Lackherstellung und Beschichtung von Bauteilen 2000 Gründung der GXC Coatings GmbH, Entwicklung Antifog Coatings 2001 Installation Automatikanlage für 3DGlasbeschichtungen 2002 Entwicklung IMPRESS-Bruchschutzschicht für Glas 2003 Serienbelieferung der Automobilindustrie: VOLVO, VW, Jaguar 2004 Entwicklung NuGlass Kunststoffbeschichtungsmaterialien 2009 Serienbetrieb Kunststoffbeschichtungen: BMW, Ford, GM 2012 Entwicklung Selbstreinigende PK-Schichten für Glas

6 Basis: Automatische Beschichtungsanlage Beladen Q-Check Verpacken Vorbehandeln Q-Check Abnahme Waschen, Trocknen, Kühlen Aushärten thermisch Beschichte n Reinraum

7 Basis: Solgel-prozess und Applikation R Si HO Auftrag/ härten Sol-gel Prozess OH OH Verdünnung Sol Silane/ Siloxane Thermisch RT, T, IR, Laser Sprüh-Beschichtung Fluten, Tauchen Gel: Beschichtung mit nano-skalierten Strukturen Strahlung e- UV, VIS, Laser E-Beam

8 Antibeschlag - Wirkprinzip Wasserbasierte Polysiloxanschichten mit Nanostrukturen und eingebundenenen anorganischen Nanopartikeln (EP )

9 Antibeschlag - Anwendungen Bei einer Vielzahl von Produkten wird Beschlag auf der Innenseite festgestellt, die Anlass zu Unzufriedenheit und Disfunktionalität gibt Beschlag reduziert die Sicherheit und ist dekorativ unerwünscht.

10 Antibeschlag - Wirkprinzip Die Antibeschlagschicht von GXC ist hydrophil, d.h. sie zieht Wasser an, spreitet es und macht es damit optisch unwirksam Kontaktwinkel gegen Wasser 5

11 Antibeschlag - Serie GXC-Antibeschlagsschichten vermeiden Beschlag seit 2001 in Serie Seriengeschäft seit 2001 ohne Feldausfälle Auf Glas (seit 2001) Auf Polycarbonat (seit 2007) Quelle:

12 Antibeschlag - Effekt Aufwendige Entwicklungs- und Testarbeiten waren für die Beschichtung des ersten Kunststoffscheinwerfers notwendig Beschichtet Unbeschichtet

13 Antibeschlag - Fahrerassistenzsysteme Kamerasysteme und Sensoren werden innenseitig mit Antibeschlag und aussenseitig mit Kratzfestbeschichtungen versehen Fahrerassistenzsysteme Innenbeschichtungen mit AntifogEffekt Kunststoff: PC Sprüh-, Spinbeschichtung Höchste ästhetische Anforderungen Jobcoating

14 Antibeschlag - Cockpit Antibeschlagsschichten werden u.a. bei BMW und Harley Davidson eingesetzt, um Instrumente jederzeit ablesbar zu halten Cockpit Innenbeschichtungen mit Antifog-Effekt Kunststoff: PMMA Sprüh-, Spin und Aufreibbeschichtung Höchste ästhetische Anforderungen Materiallieferung und/oder Jobcoating

15 Antimikrobielle Schichten - Hemmhoftest Knapp 100% der Bakterien wurden durch die GXC-Schicht nach 24h abgetötet Diese wurde dabei als unbedenklich für Mensch und Tier eingestuft. * Stapylococcus aureus ATCC 6538 Anfangszeitpunkt (to) nach 24h unbeschichtete Fläche** 1,4*105 5,8*10 7 beschichtete Fläche** 1,4*105 <100 * getestet durch ein internationales Pharmaunternehmen (gelistet im Eurostoxx 50) ** Koloniebildende Einheiten / Colony forming Units (CFU)

16 Antimikrobielle Schichten - Anwendungen Antimikrobielle Schichten werden u.a. bei Operationsleuchten und Displays eingesetzt, um Reinigungszyklen zu verringern auf glatten Oberflächen überall, wo Hygiene gefordert wird auf transparenten Bauteilen

17 Antimikrobielle Schichten Anwendungen Unsere Nanosilberhaltigen und organischen Biozidschichten haben Eigenschaften, die zu einem weitem Einsatz im OP-Bereich geführt haben Langzeitbeständigkeit/Chemikalienbeständigkeit Akute/Profilaktische Wirkung Transparenz / Optische Unwirksamkeit Auf Glas dauerhaft fixierbar Durch spez. Reinigungsmitteleinsatz auffrischbar Fokus auf Pilz/oder Bakterienabtötung

18 Erzeugung einer glasähnliche chemisch inerten Oberfläche Kratzfestbeschichtungen - Eigenschaften Leistungsmerkmale Anforderungen Abrasions-, Erosions- und Kratzbeständigkeit Wetterstabilität UV-Stabilität Transparenz Haftung Chemische Schutzwirkung Elastizität und Duktilität Temperaturstabilität Verträglichkeit mit dem Substrat Sichere Applikation Wirkprinzip

19 Kratzfestbeschichtungen - Anwendungen o Mobilität Produktbeispiel Automobilbeleuchtung Automobil: Beleuchtung und Sensorik Motorräder: Visiere und Cockpits Straßenleuchten Medizintechnik Leuchten PC Abdeckungen Produktbeispiel Automobil-Interieur Messtechnik Wasseruhren Höhenmesser Haushaltsgeräte Schiebetüren bei Kaffeemaschinen

20 Kratzfestbeschichtungen - Taber Transparent Abraser Performance. Taber Abraser Testverfahren CS-10F 100/500/1000 Zyklen ECE 43R Oben beschichtet Unten beschichtet Bei diesem Test werden standardisierte Prüfräder mit einem Gewicht von 500 Gramm in einer kreisförmigen Bahn über die plane Prüffläche gefahren. Gemessen wird vor und nach Belastung des Anstiegs des Streulichtanteils, sog. Haze.

21 Kratzfestbeschichtungen - Beständigkeit - große Abmessungen bis 700 mm - ein-oder beidseitige Beschichtung - Kratzfestigkeit Desinfektionsmittelbeständigkeit, z.b. z. B. Brennspiritus 2-Propanol Bacillol Cidex Dismonzon pur Incidin extra N Mikrozid Liquid Sokrona Terralin Trichlorol Virkon

22 Thermische Katalyse - Eigenschaften Hauptanforderungen an thermische, katalytische Glasbeschichtungen Transparenz der Beschichtung Optimale Haftung Sehr gute Abriebbeständigkeit Katalytische Eigenschaften - Oxidative Zersetzung von Ruß und unverbrannte Kohlenwasserstoffe bei möglichst niedriger Temperatur (im Bereich von C)

23 Thermische Katalyse - Nachweis Unbeschichtet beschichtet Glassubstrat mit transparenter katalytisch aktiver Beschichtung, Abbau einer Rußschicht nach 45 min bei 300 C Kaminen oder Brennkammern Backofensichtscheiben Optischer Nachweis der katalytischen Aktivität: Manuelle Berußung der Beschichtung mit Kerzenruß und thermische Auslagerung

24 Thermische Katalyse - Applikations Verschiedene Beschichtungsmaterialien für Glas, Glaskeramik, Metall, Stein oder Keramik Transparente Beschichtung speziell für Glas/Keramik Thermische Zersetzung von Russpartikeln bereits bei Temperaturen ab 300 C, ab ca. 350 C als transparente Beschichtung Applikation durch Nassbeschichtungsverfahren Gute Haftung und Abriebbeständigkeit (Beständigkeit gegenüber Stahlwolle Alkalimetalloxid als katalytisch aktive Komponente Edelmetall- und schwermetallfreie Beschichtung Temperaturstabilität der Beschichtung > 800 C

25 Selbstreinigende Schichten - Fragestellung Substrat Substrat Fett Substrat Fett Photokatalyse oder Lotus Effekt Staub

26 Selbstreinigende Schichten - Möglichkeiten Es gibt 2 Möglichkeiten für selbstreinigende Oberflächen Lotus-Effekt Photokatalyse

27 Selbstreinigende Schichten - Benetzung Der Unterschied liegt im Benetzungsverhalten der Oberfläche Hydrophil Hydrophob (wasserliebend, adhäsiv) (wasserabweisend, kohäsiv) Photokatalyse LOTUS-Effekt

28 Selbstreinigende Schichten - LOTUS Wassertropfen Bes chi Sub chtung stra t Staub LOTUS: an den Oberflächen verbleiben Ablaufspuren

29 Selbstreinigende Schichten - Photokatalyse TiO2 Oberfläche Staub Fett Wasser (H2O) & Kohlenstoffdioxid (CO2) Photokatalyse: Es gibt keine Ablaufspuren!

30 Selbstreinigende Schichten - Photokatalyse Wirkprinzip Photokatalyse: Abbau der Schadstoffe läuft über lichtinduzierte Ladungstrennung H2O Li ch t Bandlück e LB - Elektronenaufnahme O2 Bandlücke Energie Schmutz VB + Elektronenabgabe CO2 + H2O LB = Leitungsband VB = Valenzband - = Elektronen + = Löcher

31 Selbstreinigende Schichten - Photokatalyse Antimikrobieller Effekt der Photokatalyse: Abbau von Mikroorganismen und jeglichen organischen Substanzen! Abbau des Bakteriums Sarcina lutea innerhalb von 1, 4 und 6 Tagen: 0 1d 4d 6d

32 Selbstreinigende Schichten - Photokatalyse Vergleichsmessungen GXC NuGlass PKG vs. Pilkington Act Name ζ*m B/% RB/ % RZ Tabe r T** / % d/ nm KWT/Zykl en Sauna/ h PKG196 0, ,3 60s , PKG198 0, ,6 15s <100 87, Pilkington Active 0,01 2 8,5 6min <100 88, *ζ=photoneneffizienz: Maas für die Aktivität, DIN **beidseitige Beschichtung GXC NuGlass PKG196 ist kratzfester, GXC NuGlass PKG198 aktiver!

33 Selbstreinigende Schichten - Photokatalyse Auf Kunststoffen: Herausforderung Katalysator kann nicht unterschieden, welche Organik angegriffen wird 1) Abbau des Kunststoffes, Trübung TiO2-Schicht nicht mehr stabil, es gibt Haftungsprobleme 2) Kunststoffe und TiO2 besitzen unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten Rissbildung bei Calcination / Aushärtung Niedrige Calcinationstemperatur 3) GXC verwendet eine SiO2Zwischenschicht als Lösung!

34 Selbstreinigende Schichten - Photokatalyse Entwicklung einer Sperrschicht, um eine photokatalytische Zersetzung des Kunststoffes zu vermeiden zu beachtende Punkte: Transmission der SiO2 Schichten optische Güte geschlossene Schicht ausreichende Schichtdicke Mögliches Vorgehen: Auftrag mit Zwischencalcination Auftrag Nass-in-Nass TiO2 SiO2 Kunststoff

35 Selbstreinigende Schichten - Photokatalyse Nass-in-nass - Beschichtungen von PC/PMMA zeigen keine Rissbildungen Keine Rissbildung, Abriebfest Haze bei Trocknung der SiO2-Schicht Photokatalytisch Aktiv: ζmb=0,036% (Referenzglas:0,012%, Pulver:0,075%) Transmission bei PMMA: 93 %, PC: 89,7 % (Ref: PMMA: 92,1%, PC:88,5%) Chemikalienresistenz: Säure (Konz. HCl, 25% Essigsäure) o.k. Lauge (Konz. KOH) Ablösung Ethanol o.k. Isopropanol o.k. Aceton o.k.

36 Selbstreinigende Schichten - Photokatalyse Bisherige Ergebnisse (Testreihen sind noch nicht abgeschloss RZ T** / % UV Bestrahlung /h Tageslichtb estrahlung /h KWT/Zyklen Sauna/ h 24,3 15 s 93, ok 432 ok ,036 24,6 15 s 89, ok 432 ok ,036 26,6 15 s 89, Substra t ζ*mb /% RB/ % PMMA 0,036 PC Glas

37 Selbstreinigende Schichten - Photokatalyse Produktbeispiele GXC Coatings

38 Selbstreinigende Schichten - Photokatalyse Produktbeispiele GXC Coatings

39 UV-Schutzschicht - Eigenschaften Grundeigenschaften der GXC NuGlass UVBG 104-Schicht: Schichtdicke (Profilometer) Trübung (BYK Hazegard, beidseitig beschichtet ) Haftung auf Glas (Gitterschnitt / Tape-Test nach DIN 53151) Bleistifthärte (Wolff-Wilborn) Färbung (im Vergleich zu unbeschichtetem Glas) 2 µm < 0,3% Gt/TT 0/0 > 8H E*ab 1-1,3

40 UV-Schutzschicht - Beständigkeit Beständigkeit der GXC NuGlass UVBG 104-Schicht gegen: UV-Beständigkeit Farbe: keine Veränderung (3000 h Suntest) Trübung: keine Veränderung Reinigungsmittel ph 4-11 (ph < 4: eingeschränkt) (24 h Belastung, visuelle Beurteilung) (z. B. Frosch, Viss, Sidolin, Glassex) Keine Veränderung Lösemittel Ethanol, 2-Propanol, (24 h Belastung, visuelle Beurteilung) Aceton, MEK, n-hexan Keine Veränderung Feuchte (1 h Wasserbad 70 C, visuelle Beurteilung) Keine Veränderung

41 UV-Schutzschicht - Eigenfärbung Eigenfärbung (L*a*b*-Farbraum) Wettbewerb Glas unbeschichtet GXC UVBG 104

42 UV-Schutzschicht - Transmission 100 Floatglas GXC unbeschichtet UVBG 104 pro.glass Barrier 401 Transmission / % Wellenlänge / nm

43 UV-Schutzschicht - Transmissionsvergleich GXC UVBG pro.glass Barrier 401 Wettbewerb 1 Wettbewerb 2 Transmission / % Wellenlänge / nm

44 UV-Schutzschicht - Validierung Bestrahlungszeit ca. 20 s Energiedosis ca mj/cm² GXC UVBG PC Ba rri W er 4 et tb 01 e W wer et tb b 1 e W wer et tb b 2 ew er b 3 Hg-Mitteldruckstrahler (120 W/cm ) 100 pr o. G la ss UV-Sensor 100 Re fe re nz PM M A Probe mit UV-Barriere Rel. Transmission / % UV

45 UV-Schutzschicht - Anwendungsfelder Industrielle-/Theaterbeleuchtung Museumsverglasung GXC NuGlass UVBG 104 Architektur Vitrinenverglasung

46 Vielen Dank! Im Schleeke I D Goslar I Germany tel: I fax: