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DE19534764A1 - Sol-gel mfr of thin, crack-free silica films - Google Patents

Sol-gel mfr of thin, crack-free silica films

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Publication number
DE19534764A1
DE19534764A1 DE19534764A DE19534764A DE19534764A1 DE 19534764 A1 DE19534764 A1 DE 19534764A1 DE 19534764 A DE19534764 A DE 19534764A DE 19534764 A DE19534764 A DE 19534764A DE 19534764 A1 DE19534764 A1 DE 19534764A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sol
gel
mass
films
thin
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Withdrawn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
DE19534764A
Other languages
German (de)
Inventor
Helmut Schmidt
Martin Mennig
Gerhard Jonschker
Navin Suyal
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.)
Leibniz Institut fuer Neue Materialien Gemeinnuetzige GmbH
Original Assignee
Leibniz Institut fuer Neue Materialien Gemeinnuetzige GmbH
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.)
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Publication date
Application filed by Leibniz Institut fuer Neue Materialien Gemeinnuetzige GmbH filed Critical Leibniz Institut fuer Neue Materialien Gemeinnuetzige GmbH
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Priority to KR1019980701954A priority patent/KR19990044697A/en
Priority to DE59607013T priority patent/DE59607013D1/en
Priority to AT96932547T priority patent/ATE201665T1/en
Priority to EP19960932547 priority patent/EP0851845B1/en
Priority to ES96932547T priority patent/ES2157008T3/en
Priority to US09/043,283 priority patent/US6017389A/en
Priority to PCT/EP1996/004069 priority patent/WO1997011035A1/en
Publication of DE19534764A1 publication Critical patent/DE19534764A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Prodn. of thin silica film comprises hydrolysing and condensing a compsn. comprising 40-100 wt.% one or more silanes of formula Rx-Si-A4-x (I), 0-50 wt.% colloidal silica and/or 0-10 wt.% organic binder, processing the resulting viscous sol to a gel film, and heat treating the gel film. In (I), A = a hydrolytically cleavable substit.; R = a hydrolytically non-cleavable substit.; and x is such that at least 70% of (I) has x = 1 or more.

Description

Die Erfindung betrifft dünne, rißfreie, vorzugsweise trans­ parente und farblose SiO₂-Folien, ein Verfahren zu ihrer Herstellung nach dem Sol-Gel-Prozeß und ihre Verwendung z. B. als Membranen, Filter, Bestandteile von Laminaten oder Trägermaterialen mit inkorporierten funktionellen Zusatz­ stoffen.The invention relates to thin, crack-free, preferably trans Parente and colorless SiO₂ films, a process for their Manufactured according to the sol-gel process and their use e.g. B. as membranes, filters, components of laminates or Backing materials with incorporated functional additive fabrics.

Glasfolien werden üblicherweise mittels Zieh- oder Extru­ sionsverfahren aus der Schmelze hergestellt. Diese Ver­ fahren sind von den thermischen Eigenschaften des Glases (Erweichungspunkt, Kristallisationsgeschwindigkeit etc.) abhängig und daher auf bestimmte Glaszusammensetzungen beschränkt. Eine weitere Beschränkung besteht hinsichtlich der Mindestdicke der herstellbaren Glasfolien, wodurch es bisher nicht möglich war, Kieselglasfolien mit einer Dicke unterhalb etwa 250 µm durch Schmelz- und anschließende Formgebungsverfahren herzustellen.Glass foils are usually drawn or extruded sions process made from the melt. This ver driving are from the thermal properties of the glass (Softening point, crystallization rate etc.) dependent and therefore on certain glass compositions limited. Another limitation is with regard to the minimum thickness of the glass films that can be produced, which makes it So far it was not possible to use silica glass films with a thickness below about 250 µm by melting and subsequent To produce molding processes.

Es ist bekannt, daß durch Sol-Gel-Techniken die Verdich­ tungstemperatur von glasartigen und/oder keramischen Werk­ stoffen wesentlich verringert werden kann. Die Herstellung von SiO₂-Folien nach dem Sol-Gel-Prozeß scheiterte jedoch bisher an Problemen bei der Überführung der meist wäßrig­ alkoholischen Vorstufen (Sole) in den Xerogelkörper durch Lösungsmittelentzug oder Zusatz eines Gelierungsmittels. Beim Trocknen von Solen auf Unterlagen kommt es durch Ka­ pillarkräfte und aufgrund der unterschiedlichen Trocknungs­ geschwindigkeit an der Ober- bzw. Unterseite leicht zur Bildung von Rissen. Außerdem lösen sich die die Gelfilme aufgrund der bevorzugten Lösungsmittelverdampfung an der Oberfläche beim Trocknen von der Unterlage ab und rollen ein. Es war deshalb kein Verfahren bekannt, nach dem trans­ parente, rißfreie SiO₂-Folien mit größeren Abmessungen durch Gießen und Gelieren von SiO₂-Solen auf einer Unterlage hergestellt werden können.It is known that by sol-gel techniques the Verdich processing temperature of glassy and / or ceramic work substances can be significantly reduced. The production of SiO₂ films after the sol-gel process failed, however previously problems with the transfer of the mostly watery alcoholic precursors (brine) in the xerogel body Solvent withdrawal or addition of a gelling agent. When drying brines on substrates, Ka pillar forces and due to the different drying speed at the top or bottom slightly Formation of cracks. In addition, the gel films loosen due to the preferred solvent evaporation at the When drying, remove the surface from the surface and roll a. There was therefore no known method according to the trans Parente, crack-free SiO₂ films with larger dimensions  Pouring and gelling SiO₂ sols on a base can be produced.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß dünne SiO₂- Folien sehr einfach und in praktisch beliebigen Abmessungen (Länge und Breite) in einem Sol-Gel-Verfahren hergestellbar sind.Surprisingly, it has now been found that thin SiO₂- Foils very simple and in practically any dimensions (Length and width) can be produced in a sol-gel process are.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung dünner SiO₂-Folien, das dadurch gekennzeichnet ist, daß manThe invention relates to a method for producing thin SiO₂ films, which is characterized in that

  • a) 40 bis 100 Masse-% eines oder mehrerer Silane der allgemeinen Formel (I) Rx-Si-A4-x (I)worin die Reste A gleich oder verschieden sind und hydrolytisch abspaltbare Substitutenten darstellen, die Reste R gleich oder verschieden sind und hydroly­ tisch nicht abspaltbare Substituenten darstellen und x den Wert 1, 2 oder 3 hat, wobei bei mindestens 70 Stoffmengen-% der Silane x 1 ist; gegebenenfalls in Gegenwart vona) 40 to 100% by mass of one or more silanes of the general formula (I) R x -Si-A 4-x (I) in which the radicals A are identical or different and are hydrolytically removable substituents, the radicals R are identical or different are and represent hydrolytically non-removable substituents and x has the value 1, 2 or 3, wherein at least 70% by mass of the silanes x is 1; optionally in the presence of
  • b) 0 bis 50, vorzugsweise 0 bis 25 Masse-% kolloidalem SiO₂ und/oderb) 0 to 50, preferably 0 to 25% by mass of colloidal SiO₂ and / or
  • c) 0 bis 10 Masse-% eines organischen Bindemittelsc) 0 to 10% by mass of an organic binder

hydrolysiert und kondensiert, das erhaltene viskose Sol zu einer Gelfolie verarbeitet und die Gelfolie wärmebehandelt.hydrolyzed and condensed, the viscous sol obtained processed a gel sheet and the gel sheet heat-treated.

Gegenstand der Erfindung sind ferner auf diese Weise her­ stellbare SiO₂-Folien und SiO₂-Folien mit einer Dicke von 2,5 bis 250 µm und einer Fläche von mindestens 25 cm², vor­ zugsweise mindestens 50 cm², besonders bevorzugt mindestens 100 cm². The invention further relates to this way adjustable SiO₂ films and SiO₂ films with a thickness of 2.5 to 250 µm and an area of at least 25 cm² preferably at least 50 cm², particularly preferably at least 100 cm².  

Die erfindungsgemäßen SiO₂-Folien sind dünn, rißfrei, vor­ zugsweise transparent und farblos, zeichnen sich durch hohe Flexibilität und minimale Schrumpfung aus.The SiO₂ films according to the invention are thin, crack-free, before preferably transparent and colorless, are characterized by high Flexibility and minimal shrinkage.

Einzelheiten des Sol-Gel-Prozesses sind bei C.J. Brinker, G.W. Scherer: "Sol-Gel Science - The Physics and Chemistry of Sol-Gel-Processing", Academic Press, Boston, San Diego, New York, Sydney (1990) und in den DE 19 41 191, DE 37 19 339, DE 41 17 041 und DE 42 17 432 beschrieben.Details of the sol-gel process are available from C.J. Brinker, G.W. Scherer: "Sol-Gel Science - The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing, "Academic Press, Boston, San Diego, New York, Sydney (1990) and in DE 19 41 191, DE 37 19 339, DE 41 17 041 and DE 42 17 432 are described.

Dort sind auch spezielle Beispiele für die im erfindungs­ gemäßen Verfahren einsetzbaren Silane sowie deren hydroly­ tisch abspaltbare Reste A und hydrolytisch nicht abspalt­ bare Reste R angegeben. Bevorzugte Beispiele für die Reste A sind Alkoxy-, Amin-, Halogen-, Hydrid- und Carboxylat­ gruppen sowie Si-Polyolkomplexe bildende Gruppierungen, die sich von Glykol, Glycerin oder Brenzkatechin ableiten. Spezielle Beispiele für die Reste R sind Alkyl-, Cyclo­ alkyl-, Aryl-, Alkaryl- und Arylalkylreste, die gegebenen­ falls substituiert sein können. Der Index x hat einen Wert von 1, 2 oder 3, vorzugsweise 1.There are also specific examples of those in the invention usable silanes and their hydroly residues A that can be split off table and hydrolytically not split off bare residues R. Preferred examples of the residues A are alkoxy, amine, halogen, hydride and carboxylate groups and groups forming Si-polyol complexes, the are derived from glycol, glycerin or pyrocatechol. Specific examples of the radicals R are alkyl, cyclo alkyl, aryl, alkaryl and arylalkyl radicals, the given if can be substituted. The index x has a value of 1, 2 or 3, preferably 1.

Der erfindungsgemäßen SiO₂-Folie können z. B. aus reinem Methyltriethoxysilan (MTEOS) oder aus Mischungen von MTEOS und Tetraethoxysilan (TEOS) hergestellt werden. Ein beson­ ders bevorzugtes System umfaßt 90 Stoffmengen-% MTEOS und 10 Stoffmengen-% TEOS.The SiO₂ film according to the invention can, for. B. from pure Methyltriethoxysilane (MTEOS) or from mixtures of MTEOS and tetraethoxysilane (TEOS). A special The preferred system comprises 90% MTEOS and 10 substance% TEOS.

Zur Verbesserung der Handhabbarkeit und anderer mechani­ scher Eigenschaften der dünnen SiO₂-Folien wird vorzugsweise kolloidales SiO₂ als zusätzliches Ausgangsmaterial ange­ wandt. Dessen Verwendung erhöht auch die Dichte und das Porenvolumen der Folien. Das kolloidale SiO₂ kann z. B. in Form von Kieselsolen oder nanoskaligen, dispergierbaren Pulvern vorliegen. Bevorzugt ist ein alkoholisches Kiesel­ sol mit Teilchengrößen von ca. 10 nm. To improve manageability and other mechani shear properties of the thin SiO₂ films is preferred colloidal SiO₂ as an additional starting material turns. Its use also increases density and that Pore volume of the foils. The colloidal SiO₂ can, for. B. in Form of silica sols or nanoscale, dispersible Powders are available. An alcoholic pebble is preferred sol with particle sizes of approx. 10 nm.  

Als weitere Eventualkomponente kann ein organisches Binde­ mittel angewandt werden, das sich anschließend wieder ther­ misch aus der Gelfolie entfernen läßt. Geeignete Bindemit­ tel sind z. B. Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Stärke, Polyethylenglykol und Gummi arabicum.An organic bandage can be used as a further contingent component agents are applied, which thereafter ther mix can be removed from the gel film. Suitable bindemite tel are z. B. polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, starch, Polyethylene glycol and gum arabic.

Die Hydrolyse und Kondensation wird unter Sol-Gel-Bedingun­ gen vorzugsweise in einem alkoholischen Lösungsmittel (z. B. Methanol oder Ethanol) unter basischer Katalyse (z. B. mit Ammoniak) durchgeführt, bis ein viskoses Sol entsteht. Um eine günstige Solpartikel-Morphologie und Sol-Viskosität einzustellen, unterwirft man das Hydrolysat/Kondensat vor­ zugsweise einem gezielten Alterungsschritt, bei dem die Reaktionsmischung mehrere Stunden bis mehrere Tage auf Temperaturen von 40 bis 120°C erwärmt wird. Besonders be­ vorzugt ist eine etwa 4tägige Erwärmung auf 80°C. Hierbei entsteht ein Sol mit einer Viskosität von vorzugsweise 5 bis 100 Pa·s, besonders bevorzugt 20 bis 25 Pa·s.The hydrolysis and condensation is carried out under sol-gel conditions gene preferably in an alcoholic solvent (e.g. Methanol or ethanol) under basic catalysis (e.g. with Ammonia) until a viscous sol is formed. Around a favorable sol particle morphology and sol viscosity adjust, subject the hydrolyzate / condensate preferably a targeted aging step in which the Reaction mixture for several hours to several days Temperatures of 40 to 120 ° C is heated. Especially be Preference is given to heating to 80 ° C for about 4 days. Here a sol with a viscosity of preferably 5 is formed up to 100 Pa · s, particularly preferably 20 to 25 Pa · s.

Das Sol kann anschließend auf verschiedene Weise zu einer Gelfolie verarbeitet werden, beispielsweise durch Gießen und Gelieren auf einem Substrat oder in einer Form, Film­ ziehen, Blastechniken oder Auspressen aus einer Schlitzdü­ se, wobei die Gelierung durch Verdampfen des Lösungsmittels und/oder Zugabe von Gelierungsmitteln (HCl- oder NH₃-Bega­ sung) erfolgt. Besonders bevorzugt sind das Gießen oder Aufrakeln auf eine nicht-haftende Unterlage, z. B. aus Poly­ styrol, Polyethylen oder Teflon und Verdampfen des Lösungs­ mittels. Die Gelierung des Sols kann auch kontinuierlich z. B. auf einer Walze oder einem Transportband erfolgen.The sol can then become one in different ways Gel film can be processed, for example by pouring and gelling on a substrate or in a mold, film pull, blowing techniques or squeezing out of a slot nozzle se, the gelation by evaporation of the solvent and / or addition of gelling agents (HCl or NH₃-Bega solution). Casting or are particularly preferred Doctor blade on a non-stick pad, e.g. B. made of poly styrene, polyethylene or teflon and evaporating the solution by means of. The sol can also gel continuously e.g. B. on a roller or a conveyor belt.

Bei dem besonders bevorzugten System aus 90 Stoffmengen-% MTEOS und 10 Stoffmengen-% TEOS wurde überraschenderweise gefunden, daß dieses bei basischer Katalyse und einer Tem­ peratur von 80°C auch nach einem Zeitraum von 100 h nicht oder nur unwesentlich kondensiert. Dies widerspricht der herkömmlichen Erfahrung, wonach die Anwesenheit von basi­ schen Katalysatoren die Kondensationsreaktion beschleunigt. Dagegen wird das erfindungsgemäße System praktisch voll­ ständig hydrolysiert, jedoch nicht kondensiert, so daß keine Gelierung erfolgt. Das hat zur Folge, daß beim Ein­ gießen des Sols in eine Form das Lösungsmittel abdampfen kann, ohne daß eine Gelierung erfolgt. Erst wenn das Lö­ sungsmittel nahezu vollständig verdampft ist, setzt eine Gelierung unter Bildung einer Gelfolie ein.In the particularly preferred system of 90% by mass MTEOS and 10% by mass TEOS surprisingly became found that this with basic catalysis and a tem temperature of 80 ° C even after a period of 100 h or condensed only marginally. This contradicts the  conventional experience, according to which the presence of basi catalysts accelerate the condensation reaction. In contrast, the system according to the invention is practically full constantly hydrolyzed, but not condensed, so that no gelation takes place. As a result, the one pour the sol into a mold, evaporate the solvent can without gelling. Only when the Lö is almost completely evaporated, one sets Gelation to form a gel sheet.

Die erhaltene Gelfolie wird dann getrocknet, vorzugsweise bei Temperaturen von Raumtemperatur bis 100°C unter Normal­ druck oder verringertem Druck. Besonders bevorzugte Trock­ nungsbedingungen sind 3 h bei 20 bis 30°C, gefolgt von 15 h bei 50°C.The gel sheet obtained is then dried, preferably at temperatures from room temperature to 100 ° C below normal pressure or reduced pressure. Particularly preferred dry Conditions are 3 h at 20 to 30 ° C, followed by 15 h at 50 ° C.

Der erhaltene Gelkörper kann gegebenenfalls verschiedenen Vorbehandlungen unterzogen werden. Beispielsweise kann eine Formgebung durch mechanische oder chemische Bearbeitung erfolgen, z. B. Bohren, Schneiden, Anlösen, Ätzen, Struktu­ rieren (Prägen, Ionenbeschuß), Falten oder Biegen.The gel body obtained can optionally be different Pretreatments are subjected. For example, a Shaping through mechanical or chemical processing take place, e.g. B. drilling, cutting, dissolving, etching, structure (embossing, ion bombardment), folding or bending.

Um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern, kann die Gelfolie gegebenenfalls in funktionelle (reaktive) Lösungs­ mittel eingebracht oder damit behandelt werden, z. B. mit Wasser, Alkoholen, Aminen, Si-Verbindungen (z. B. TEOS), oder mit reaktiven Gasen behandelt werden, z. B. mit HCl oder NH₃.To improve the mechanical properties, the Gel film if necessary in functional (reactive) solution introduced or treated with agents, e.g. B. with Water, alcohols, amines, Si compounds (e.g. TEOS), or treated with reactive gases, e.g. B. with HCl or NH₃.

Gegebenenfalls kann auch eine Vorbehandlung der Gelfolie durch Corona- oder Plasmaerzeuger erfolgen.If necessary, the gel film can also be pretreated done by corona or plasma generators.

Schließlich erfolgt eine Wärmebehandlung der Gelfolie im Temperaturbereich von 100 bis 1400°C, wobei unterhalb 200°C eine Temperung stattfindet, im Bereich von 200 bis 700°C die organischen Komponenten ausgebrannt werden und oberhalb 700°C eine thermische Verdichtung (Sinterung) erfolgt.Finally, the gel film is heat-treated in the Temperature range from 100 to 1400 ° C, below 200 ° C annealing takes place in the range from 200 to 700 ° C the organic components are burned out and above  700 ° C thermal compression (sintering) takes place.

Die Wärmebehandlung kann durch z. B. durch Erhitzen, Be­ strahlen mit Infrarot-, Laser- oder Blitzlichtstrahlung (Rapid Thermal Annealing) erfolgen. Hierbei werden Aufheiz­ geschwindigkeiten von vorzugsweise 40 bis 50°C/h angewandt.The heat treatment can be carried out by e.g. B. by heating, loading radiate with infrared, laser or flash light radiation (Rapid Thermal Annealing). Here are heating up speeds of preferably 40 to 50 ° C / h applied.

Die Wärmebehandlung kann in verschiedenen Gasatmosphären durchgeführt werden, z. B. in Luft, Sauerstoff, Stickstoff, Ammoniak, Chlor, Kohlenstofftetrachlorid oder entsprechen­ den Gasmischungen.The heat treatment can be in different gas atmospheres be performed, e.g. B. in air, oxygen, nitrogen, Ammonia, chlorine, carbon tetrachloride or equivalent the gas mixtures.

Die thermische Verdichtung in Luft eignet sich vorzugsweise für dünnere SiO₂-Folien mit einer Dicke bis zu 50 µm. Bei 1000°C bilden sich hierbei dünne transparente Glasfolien. Die Sinterung in Stickstoff bei 1000 bis 1250°C ergibt schwarze Glasfolien mit eingeschlossenen Kohlen­ stoffpartikeln, die hohe Festigkeit aufweisen und z. B. als Substrate oder für Laminate geeignet sind. Durch Sintern in Ammoniak können überraschenderweise auch dickere Glasfolien von ausgezeichneter Transparenz hergestellt werden.Thermal compression in air is preferred for thinner SiO₂ foils with a thickness of up to 50 µm. At 1000 ° C, thin transparent glass foils are formed. Sintering in nitrogen at 1000 to 1250 ° C results black glass foils with enclosed coals fabric particles that have high strength and z. B. as Substrates or for laminates are suitable. By sintering in Surprisingly, ammonia can also use thicker glass foils of excellent transparency.

Die erfindungsgemäß SiO₂-Folien zeigen keine Tendenz zu Rißbildung, ungewolltem Ablösen oder Einrollen. Ferner wurde überraschenderweise festgestellt, daß die eingesetz­ ten organischen Komponenten problemlos ohne Rißbildung thermisch entfernt werden können, so daß farblos-transpa­ rente Glasfolien herstellbar sind, deren Abmessungen le­ diglich durch die Größe der Unterlage beschränkt sind.The SiO₂ films according to the invention show no tendency to Cracking, unwanted detachment or curling. Further it was surprisingly found that the used organic components without any cracking can be removed thermally, so that colorless-transparent annuity glass films can be produced, the dimensions of which le diglich limited by the size of the pad.

Die erfindungsgemäßen SiO₂-Folie eignen für die verschieden­ sten Anwendungszwecke, z. B. als Membranen, Filter, Bestand­ teile von Laminaten oder Trägermaterialen mit inkorporier­ ten funktionellen Zusatzstoffen, wie magnetischen Parti­ keln, Kohlenstoff, Metallkolloiden, Farbstoffen (auch pho­ tochrom) und Pigmenten. Weitere Anwendungsbereiche sind optische und elektronische Bauteile sowie Multilayermate­ rialien für kugelsichere Verglasungen.The SiO₂ film according to the invention are suitable for the various Most applications, e.g. B. as membranes, filters, inventory parts of laminates or substrates with incorporated functional additives such as magnetic particles cels, carbon, metal colloids, dyes (also pho tochrome) and pigments. Other areas of application are  optical and electronic components as well as multilayer mate materials for bulletproof glazing.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung ohne sie zu beschränken.The following examples illustrate the invention without it restrict.

Beispiel 1example 1

Eine Mischung aus 0,92 Mol MTEOS, 0,08 Mol TEOS und 0,25 Mol kolloidalem SiO₂ (MA-ST von Nissan Chemicals; 30% in Methanol) wird mit 4,5 Mol absolutem Ethanol verdünnt und mit 4 Mol Ammoniakwasser (0,34 g 25% Ammoniaklösung in 72 g Wasser) unter Rühren mit einem Magnetrührer hydrolysiert. Das Rührer wird weitere 3 min fortgesetzt. Durch 4tägiges Altern der Reaktionsmischung bei 80°C in einem geschlosse­ nen Behälter wird ein viskoses Sol mit einer Viskosität von 20-25 Pa·s erhalten.A mixture of 0.92 mole MTEOS, 0.08 mole TEOS and 0.25 Moles of colloidal SiO₂ (MA-ST from Nissan Chemicals; 30% in Methanol) is diluted with 4.5 mol of absolute ethanol and with 4 moles of ammonia water (0.34 g of 25% ammonia solution in 72 g Water) hydrolyzed with a magnetic stirrer. The stirrer is continued for a further 3 minutes. Through 4 days Aging the reaction mixture at 80 ° C in a closed NEN container becomes a viscous sol with a viscosity of Get 20-25 Pa · s.

Das Sol wird direkt auf flache Polystyrolformen gegossen oder aufgerakelt, wobei Ziehgeschwindigkeiten von 5 bis 20 mm/s angewandt werden. Hierauf bedeckt man die Polystyrol­ form und hält sie 15 h in einem Ofen bei Temperaturen von 40 bis 65°C. In dieser Zeit geliert das viskose Sol und es kann eine riß- und verwerfungsfreie Gelfolie entnommen werden, die 3 h bei 20-30°C und anschließend 15 h bei 50°C getrocknet wird.The sol is poured directly onto flat polystyrene molds or doctored, drawing speeds from 5 to 20 mm / s can be applied. The polystyrene is then covered shape and keep them in an oven at temperatures of 15 h 40 to 65 ° C. During this time, the viscous sol and it gel a gel and tear-free and warp-free gel film can be removed be the 3 h at 20-30 ° C and then 15 h at 50 ° C is dried.

Die auf diese Weise hergestellten Gelfolien können unabhän­ gig von ihrer Dicke in Luft bei Temperaturen bis zu 400°C gesintert werden, wobei transparente Glasfolien entstehen. Gelfolien mit einer Dicke unter 50 µm können ohne Rißbil­ dung in Luft bis zu 1000°C zu transparenten Glasfolien gesintert werden. The gel films produced in this way can be independent gig of their thickness in air at temperatures up to 400 ° C are sintered, producing transparent glass foils. Gel films with a thickness of less than 50 µm can be cracked formation in air up to 1000 ° C to transparent glass foils be sintered.  

Bei der Sinterung dickerer Folien in Stickstoff im Bereich von 400 bis 1250°C entstehen mechanisch und thermisch sta­ bile schwarze Glasfolien, die beim anschließenden Erhitzen auf 1300°C keine sichtbare Veränderung zeigen. Die thermo­ mechanischen Eigenschaften entsprechen in etwa denen von reinem Kieselglas.When sintering thicker foils in nitrogen in the area from 400 to 1250 ° C mechanically and thermally bile black glass foils, which are then heated show no visible change at 1300 ° C. The thermo mechanical properties correspond approximately to those of pure pebble glass.

Bei Sinterung in einer Ammoniakatmosphäre bei Temperaturen bis 1000°C werden auch mit dickeren Gelfolien rißfreie Glasfolien von ausgezeichneter Transparenz erhalten. Die in Ammoniak gesinteren SiO₂-Folien weisen bessere chemische und thermische Stabilität und höhere Bruchfestigkeit, Mikrohär­ te und Hochtemperaturbeständigkeit auf als reine Kiesel­ gläser.When sintered in an ammonia atmosphere at temperatures up to 1000 ° C are crack-free even with thicker gel foils Obtain glass films of excellent transparency. In the Ammonia sintered SiO₂ films have better chemical and thermal stability and higher breaking strength, micro-hard te and high temperature resistance than pure pebbles glasses.

Beispiel 2Example 2

Zur Herstellung von photochromen Glasfolien wird eine 1 × 10-3 molare Lösung eines photochromen Spiropyran-Farbstoffs in Methanol hergestellt und 1 ml dieser Lösung zu 10 ml des wie in Beispiel 1 hergestellten Sols getropft, das einen Feststoffgehalt von nahezu 30 Massen-% aufweist. Die weite­ re Verarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1.To produce photochromic glass films, a 1 × 10 -3 molar solution of a photochromic spiropyran dye in methanol is prepared and 1 ml of this solution is added dropwise to 10 ml of the sol prepared as in Example 1, which has a solids content of almost 30% by mass. Further processing is carried out as in Example 1.

Beispiel 3Example 3

Zur Herstellung von magnetischen Glasfolien werden 2,5 ml einer Suspension von nanoskaligen Maghämit-Teilchen mit einer primären Teilchengröße von 10 nm und einem Feststoff­ gehalt von 6 Massen-% zu dem wie in Beispiel 1 hergestell­ ten Sol getropft. Die weitere Verarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1, wobei bei der Sinterung in Luft transparente rotbraun gefärbte magnetische Glasfolien erhalten werden.For the production of magnetic glass foils, 2.5 ml with a suspension of nanoscale maghemite particles a primary particle size of 10 nm and a solid content of 6% by mass to that produced in Example 1 dripped ten sol. Further processing takes place as in Example 1, being transparent in air during sintering red-brown colored magnetic glass foils can be obtained.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung dünner SiO₂-Folien, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • a) 40 bis 100 Masse-% eines oder mehrerer Silane der allgemeinen Formel (I) Rx-Si-A4-x (I)worin die Reste A gleich oder verschieden sind und hydrolytisch abspaltbare Substitutenten darstellen, die Reste R gleich oder verschieden sind und hydrolytisch nicht abspaltbare Substitu­ enten darstellen und x den Wert 1, 2 oder 3 hat, wobei bei mindestens 70 Stoffmengen-% der Silane x 1 ist; gegebenenfalls in Gegenwart von
  • b) 0 bis 50 Masse-% kolloidalem SiO₂ und/oder
  • c) 0 bis 10 Masse-% eines organischen Bindemittels
1. A process for producing thin SiO₂ films, characterized in that
  • a) 40 to 100% by mass of one or more silanes of the general formula (I) R x -Si-A 4-x (I) in which the radicals A are identical or different and are hydrolytically removable substituents, the radicals R are identical or different are and represent hydrolytically non-removable substituents and x has the value 1, 2 or 3, where at least 70% by mass of the silanes x is 1; optionally in the presence of
  • b) 0 to 50% by mass of colloidal SiO₂ and / or
  • c) 0 to 10% by mass of an organic binder
hydrolysiert und kondensiert, das erhaltene viskose Sol zu einer Gelfolie verarbeitet und die Gelfolie wärmebehandelt.hydrolyzed and condensed, the viscous obtained Sol processed into a gel sheet and the gel sheet heat treated. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrolyse und Kondensation in Gegenwart von sauren oder basischen, vorzugsweise basischen Kon­ densationskatalysatoren durchführt.2. The method according to claim 1, characterized in that to hydrolysis and condensation in the presence of acidic or basic, preferably basic con performs condensation catalysts. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß man das Hydrolysat/Kondensat durch mehrstün­ diges bis mehrtägiges Altern bei Temperaturen von 40 bis 120°C in ein viskoses Sol überführt. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized net that the hydrolyzate / condensate by several hours aging up to several days at temperatures of 40 transferred to a viscous sol up to 120 ° C.   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Sol auf einer nicht-haf­ tenden Unterlage zu einer Gelfolie verarbeitet.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized that the sol on a non-haf trending base into a gel film. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gelfolie trocknet und bei Temperaturen bis 1400°C wärmebehandelt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the gel film is dried and at Temperatures up to 1400 ° C heat treated. 6. Dünne SiO₂-Folien, herstellbar nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 5.6. Thin SiO₂ films, can be produced by the method one of claims 1 to 5. 7. Dünne SiO₂-Folien mit einer Dicke von 2,5 bis 250 µm und einer Fläche von mindestens 25 cm².7. Thin SiO₂ films with a thickness of 2.5 to 250 microns and an area of at least 25 cm². 8. Verwendung der SiO₂-Folien nach Anspruch 6 oder 7 als Membranen, Filter, Bestandteile von Laminaten oder Trägermaterialen mit inkorporierten funktionellen Zusatzstoffen.8. Use of the SiO₂ films according to claim 6 or 7 as Membranes, filters, components of laminates or Carrier materials with incorporated functional Additives.
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