AT230039B - Verfahren zum Überziehen glasartiger Flächen mit Siliconen - Google Patents

Description

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  Verfahren zum Überziehen glasartiger Flächen mit Siliconen 
Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein Verfahren zum Überziehen glasartiger Flächen mit Siliconen, welches bei der Schlussbehandlung der solche Oberflächen aufweisenden Gegenstände zur Anwendung gelangen kann, wobei aber durch dieses Überzugsverfahren die sich aus der eigentlichen Wärmebehandlung ergebenden Eigenschaften in keiner Weise geändert und/oder modifiziert werden. Mit andern Worten, das erfindungsgemässe Siliconüberzugsverfahren darf keine sich auf der Oberfläche oder auch mehr oder weniger weit von derselben entfernt auswirkende Änderung der inneren Spannungen zur Folge haben, deren Verteilung sich normalerweise bei der Schlussbehandlung einstellt. 



   Unter der   Bezeichnung "glasartige Flächen" sind   nachfolgend ganz allgemein solche Oberflächen zu verstehen, welche Gegenstände aus Glas, verglaste oder emaillierte Gegenstände, Gegenstände aus Quarz,   Gegenstände auf Basis von Siliziumdioxyd   oder andern   Kieselsäureverbindungen   nach aussen abgrenzen und sich in dem besonderen, wissenschaftlich durch den   Ausdruck"glasartig"definierten   Zustand befinden. 



   Es ist bekannt, dass nach aussen hin von solchen glasartigen Flachen begrenzte Gegenstande nach ihrer Herstellung oder im Zuge ihres Herstellungsverfahrens stets einer Warmebehandlung unterworfen werden, welche auch mit einem andern Arbeitsgang zusammenfallen kann und nachfolgend   als"Schlussbehandlung"   bezeichnet wird. Der Zweck dieser Schlussbehandlung liegt darin, im Innern der glasartigen Masse, aus welcher der Gegenstand hergestellt bzw. mit welcher er verkleidet ist, eine besondere Verteilung der in- 
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Eigenschaften   bestim1l1cn.   



   Die vorliegende Erfindung sieht insbesondere ein Verfahren vor, bei welchem sich die Umsetzung von
Organosilanen unter Bildung eines Siliconüberzuges auf der glasartigen Fläche im Laufe der vorgenannten thermischen Schlussbehandlung vollzieht. Dabei soll vorteilhaft der auf der zu überziehenden glasartigen Oberfläche herrschende   Wärmezustand ausgenützt   werden, ohne dass hiedurch die mit dieser thermischen Schlussbehandlung hervorgebrachten Wirkungen in irgendeiner Weise abgeändert und/oder modifiziert werden und ohne dass dadurch eine allfällige Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens auf solche Gegenstände ausgeschlossen wird, die bereits der Schlussbehandlung und gegebenenfalls weiteren thermi-   schen   Nachbehandlungen unterworfen worden sind. 



   Bisher war das Überziehen glasartiger Flächen mit Siliconen "in der Hitze", d. h. im Zuge des abschliessenden Bearbeitungsganges der von derartigen Oberflächen begrenzten Gegenstände nur in sehr beschränktem Ausmass in Betracht gezogen worden. Beim gegenwärtigen Stand der Technik war bisher für die Erzeugung derartiger Siliconüberzüge erst eine einzige Methode unter Anwendung höherer Temperaturen bis zu 2000C vorgeschlagen worden. Dabei wurde die ausserordentlich hohe Reaktionsfähigkeit der Organochlorsilane in der Weise ausgenützt, dass der mit Siliconen zu überziehende Gegenstand in eine an derartigen Verbindungen mehr oder weniger reiche Atmosphäre eingeführt und/oder durch diese Atmosphäre hindurchgeführt wurde. 



   Obwohl dieses   Verlahren   theoretisch sehr emtach ist, so stehen ihm doch bei seiner praktischen Ausführung Nachteile und beträchtliche Schwierigkeiten entgegen, die auf die besonderen Eigenschaften der dabei verwendeten Verbindungen   zurückzuführen   sind. Diese Verbindungen sind bekanntlich schon an sich schädlich, giftig, und allgemein gefährlich sowie von nachteiliger Wirkung auf Personen und Gegen- 

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 stände, allein schon wegen der Freisetzung von Chlorwasserstoffsäure (3-3 Moleküle Chlorwasserstoff je Molekül Chlorsilan) bei blosser Berührung mit Luftfeuchtigkeit. 



   Aus diesen Gründen behilft man sich, wenn die Möglichkeit dazu besteht, z. B. bei kleinen Gegenständen wie Phiolen, Fläschchen usw., mit einer Nachbehandlung des bereits fertigen Gegenstandes. Der bereits ausgekühlte Gegenstand wird an seiner Oberfläche in bekannter Weise unter Zuhilfenahme einer beliebigen Vorrichtung mit einer Emulsion oder mit einer Lösung z. B. von linearen Organopolysiloxanen in einem Lösungsmittel angefeuchtet. Daraufhin wird der Gegenstand auf eine Temperatur im Bereich von 300 C gebracht, um die Polymerisation der betreffenden Siliziumderivate und deren Reaktion bzw. Vereinigung mit der glasartigen Fläche zu bewirken.

   Derartige Verfahren unter nachträglichem Aufbringen einer Behandlungsflüssigkeit auf den ausgekühlten Gegenstand und anschliessender Wärmebehandlung sind 
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 in der Schweizer Patentschrift Nr. 320698 für eine wässerige Siliconemulsion besonderer Art und in der
USA-Patentschrift Nr. 2,719, 098 für eine Tauchlösung auf Basis von Phenylmethylsiloxanpolymerharz be- schrieben. 



   Es leuchtet ein, dass auch diese Behandlungsvorgänge aus praktischen und wirtschaftlichen Erwägungen nicht vorteilhaft sind, weil ja das nachträgliche Erhitzen des Gegenstandes auf die erforderliche Tem- peratur, ganz abgesehen von den damit verbundenen beträchtlichen Kosten, ganz allgemein Änderungen in der inneren Verteilung der Spannungen verursacht, wodurch das Verfahren für zahlreiche Fälle praktisch   überhaupt nicht anwendbar wird.   Weiters ist es klar, dass diese bekannten Verfahren aus praktischen Grün- den auf sperrige Gegenstände oder auf Gegenstände mit praktisch unbegrenzter Ausdehnung, beispielswei- se Glastafeln, Glasstangen usw. sowie kontinuierlich hergestellte emaillierte Walzwerkserzeugnisse nicht angewendet werden können. 



   Es wurde jedoch gefunden, und darin liegt das Wesen der vorliegenden Erfindung, dass es unter be- stimmten Voraussetzungen durchaus möglich ist, die glasartigen Flächen von Gegenständen, die der ther- mischen Schlussbehandlung zur Herbeiführung der beabsichtigten Verteilung ihrer inneren Spannungen un- terworfen werden, mit einem vollkommenen Siliconüberzug zu versehen.

   Zu diesem Zwecke sieht die Er- findung vor, dass das Überzugsverfahren mit einem durch Teilhydrolyse von Diorganodihalogensilanen erhaltenen Siliconüberzugsmittel durchgeführt wird und dass man dieses Mittel auf dem zu überziehenden Gegenstand im Endstadium seines Herstellungsverfahrens in jenem Zeitpunkt aufbringt, in dem sein Wärmezustand eine feste Bindung des Siliconüberzugsmittels auf der zu behandelnden Oberfläche sowie eine Polymerisation des Siliconüberzugsmittels zu bewirken vermag, und dass das Siliconüberzugsmittel bereits in jenem Wärmezustand, der demjenigen des zu überziehenden Gegenstandes entspricht, auf die zu überziehende Oberfläche aufgebracht wird. 



   Bei dieser Behandlung ist wichtig, dass bei der Einwirkung von Dämpfen oder von besonders feinen Nebeln der eingesetzten organischen Siliciumverbindungen praktisch jeder unerwünschte Wärmeaustausch zwischen dem zu überziehenden Gegenstand und den an der eigentlichen Behandlung   teilnehmenden   oder mitwirkenden Stoffen ausgeschlossen ist. Dabei ist stets zu beachten, dass während der praktischen Durchführung die Temperatur dieser Nebel oder Dämpfe im Laufe der verschiedenen Phasen der Wärmebehandlung, welcher diese Oberflächen unterworfen werden müssen, immer sehr nahe der Temperatur der zu behandelnden Oberflächen liegen soll. 



   Für die erfindungsgemässe Wärmebehandlung mit dem Siliconüberzugsmittel kommt vorteilhaft ein Temperaturbereich der   glasartigen Oberfläche von 200   bis   300 C   oder etwas mehr in Betracht. Eine Änderung der gewollten endgültigen Verteilung der Spannungen tritt dabei nicht ein. 



   Die bei dem erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Organopolysiloxane werden zweckmässig nach dem durch die Arbeiten von W. G. Patnode und D. I. Wilcox (J. Am. Chem. Soc. 68 (1946), Seiten 358 ff. ) bekannten Verfahren hergestellt. Diese durch Teilhydrolyse erhaltenen Zusammensetzungen von Di-organodihalogensilanen enthalten hauptsächlich lineare Organohalogensiloxane und wesentlich geringere Mengen an zyklischen Organopolysiloxanen und sind zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besonders gut geeignet. 



   Unter   Di-organohalogensilanen   sind im Rahmen der vorliegenden Beschreibung die Fluor-, Chlor-, Jod- und Bromderivate gemeint. Die Anwendung von Chlorderivaten ist jedoch gemäss der vorliegenden Erfindung ganz besonders günstig. 



   Im allgemeinen kann man für das erfindungsgemässe Verfahren die Siliziumverbindungen entweder als solche oder nach Reinigung und Abtrennung der zyklischen Produkte verwenden. Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens können vorteilhaft auch die   Verätherungs- oder   Ver- 

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   Schliesslich gelangt das Gas-Dampf-Gemisch (die Dämpfe können gegebenenfalls zu einem ganz be- sonders feinen Nebel kondensiert sein) in das Sammelgefäss 20, von wo es durch eine Anzahl kleiner
Löcher in die Kammer 23 strömt. Durch entsprechende Einstellung der Lage und der Grösse dieser kleinen
Verbindungslöcher sowie des Druckes im Sammelgefäss kann man eine gleichförmige Verteilung in der
Kammer 23 erreichen. In dieser Kammer trifft das Siliconüberzugsmittel auf der mit Siliconen zu über- ziehenden Oberfläche auf. Diese Berührung erstreckt sich über die   ganze L äuge des Verbindungskanals   26, der ziemlich eng ist und dem darin strömenden Gas eine wirbelnde Bewegung verleiht.

   Von der Kammer
24 an werden die Gase von der Pumpe 19 angesaugt, welche sie gleichzeitig in den Kühler 5 drückt, in welchem die abscheidbaren Stoffe aus den Gasen herauskondensiert werden, so dass nach dem Durchgang durch den Abscheider 6, worin sich die kondensierten Stoffe abscheiden, der Ausgangszustand wieder her- gestellt ist. Der Kreislauf wiederholt sich standig, wobei das Regulierventil 30 dazu dient, die Bewegung des Gasstromes zu kontrollieren oder denselben zu unterbrechen, wenn der Verdampfer 1 wieder aufge- füllt werden muss. 



   Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausfuhrungsform stehen die Rohre 15 und 22 von Fig. 1 nicht direkt mit der eigentlichen Siliconüberzugsvorrichtung in Verbindung, da ja das Verfahren diskontinuierlich ist. 



   Diese Vorrichtung, in der das Überziehen mit Silicon erfolgt, ist zwar für den vorliegenden speziellen
Fall eingerichtet, sie ist aber prinzipiell in gleicher Weise wie der in Fig. 1 strichliert gezeichnete Teil der Vorrichtung aufgebaut. Die Rohrleitungen 15 und 22 stehen mit diesem Teil der Apparatur mittels des
Steuerschiebers 31 in Verbindung. Dieser Schieber ist so aufgebaut, dass durch Verschieben der drei mit der Achse 33 kraftschlüssig verbundenen Kolben 32, die nur zwei mögliche Stellungen 32 und 32'ein- nehmen können, wobei in der Stellung 32 eine Verbindung zwischen 15 und   15'sowie   zwischen 22 und 22' erfolgt, während in der Stellung 32'die Leitungen 15 und 22 kurzgeschlossen sind.

   Während die Apparatur auf diese Weise in kontinuierlichem Betrieb bleibt, kann das Überziehen der verschiedensten Gegenstän- de mit Siliconen vorgenommen werden. 



   Beim Verschieben der drei Kolben wird es ausserdem möglich, den Gegenstand einem Waschvorgang zu unterwerfen, sowie die in ihm enthaltenen Silicondämpfe wiederzugewinnen, da die Kolben in der
Stellung 32'eine Verbindung zwischen dem Rohr 15'und der Pumpe 34 sowie zwischen dem Rohr   22'und   dem der Wiedergewinnung dienenden Kondensator 35 freigeben. Diese Vorrichtung ist bloss als beispiels- weise Ausführungsform angegeben worden, doch ist die Erfindung keineswegs darauf beschränkt. In der
Praxis kann man diese Vorrichtung in vieler Hinsicht abändern und technische oder andere Hilfsmittel an- wenden, u. zw. in Anpassung an die jeweils zu überziehenden besonderen Gegenstände oder an die für die
Verwendung beim erfindungsgemässen Verfahren am besten geeignet erscheinenden oder die beste Aus- beute bzw. Verwendbarkeit versprechenden Stoffe.

   Anderseits kann man auch bei Anwendung des erfin- dungsgemässen Verfahrens Apparaturen verwenden, die in gewisser Hinsicht von der vorstehend beschriebenen Vorrichtung abweichen, soferne nur die allgemeinen Grundlagen der Erfindung beibehalten wer- den. 



   Obwohl im Rahmen der Erfindung eine Vorrichtung zur Verdampfung und zur Bildung eines Nebels beschrieben wurde, wobei die zur Überzugsbildung verwendeten Stoffe in die Dampfphase übergeführt werden, schliesst also die praktische Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens die Anwendung einer andern zur Erzeugung von Siliconüberzugsmitteln in äusserst fein verteiltem Zustand geeigneten Einrichtung bzw. von Hilfsmitteln, wie sie zur guten Ausführung des Verfahrens erforderlich sind, nicht aus, vorausgesetzt dass diese Mittel sowohl an sich als auch bei Anwendung zusammen mit andern Mitteln geeignet sind, im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens die gewünschten Wärmebedingungen zu erfüllen.

   Es soll nochmals hervorgehoben werden, dass sich der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung auf alle praktischen Ausführungsformen irgendwelcher Art erstreckt, die den gesetzten Zielen gerecht werden und mit dem erfindungsgemässen Verfahren im Einklang stehen, sowie auf all das, was in der Beschreibung definiert ist   und ! oder   aus dieser, den Zeichnungen und den Ansprüchen abzuleiten ist. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Überziehen glasartiger Flächen mit Siliconen mit Hilfe von Organopolysiloxanverbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass das Überzugsverfahren mit einem durch Teilhydrolyse von Diorganodihalogensilanen erhaltenen Siliconüberzugsmittel durchgeführt wird und dass man dieses Mittel auf dem zu überziehenden Gegenstand im Endstadium seines Herstellungsverfahrens in jenem Zeitpunkt aufbringt, in dem sein Wärmezustand eine feste Bindung des Siliconüberzugsmittels auf der zu behandelnden Oberfläche sowie einepolymerisation des Siliconüberzugsmittels zu bewirken vermag, und dass das Silicon- <Desc/Clms Page number 6> überzugsmittel bereits in jenem Wärmezustand, der demjenigen des zu überziehenden Gegenstandes ent- spricht,

   auf die zu überziehende Oberfläche aufgebracht wird.

   2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass Jur die Behandlung mit dem bilicon- überzugsmittel ein Wärmezustand entsprechend einem Temperaturbereich von 200 bis 3000c angewendet wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man auf die zu behandelnde Oberfläche ein durch Teilhydrolyse von Diorganodihalogensilanen erhaltenes Überzugsmittel aufbringt, welches hauptsächlich lineare Organohalogensiloxane sowie geringere Mengen an zyklischen Organopoly- siloxanen enthält.

   4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man auf der zu behandelnden Oberfläche ein durch Teilhydrolyse von Diorganodihalogensilanen erhaltenes Siliconüberzugsmittel auf- bringt, welches im wesentlichen lineare Organohalogensiloxane bzw. deren Äther- oder Esterderivate enthält.

   5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man auf der zu behandelnden Oberfläche ein durch Teilhydrolyse von Diorganodihalogensilanen erhaltenes Siliconüberzugsmittel aufbringt, welches im wesentlichen lineare Organochlorsiloxane enthält.

   6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man auf der zu behandelnden Oberfläche ein durch Teilhydrolyse von Diorganodihalogensilanen erhaltenes Siliconüberzugsmittel aufbringt, welches lineare Organohalogensiloxane bzw. ihre Ester- oder Ätherderivate sowie auch eine minimale Menge an zyklischen Organopolysiloxanen bzw. deren Derivaten enthält.

   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man das Siliconüberzugsmittel in gasförmigem Zustand auf die zu überziehende Oberfläche aufbringt.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man das Siliconüberzugsmittel in gasförmigem Zustand oder im Gemisch mit einem gasförmigen Träger oder Dispersionsmittel vor dem Aufbringen zunächst erhitzt und auf die zu überziehende Oberfläche in dem verlangten Wärmezustand einwirken lässt.

   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, dass man als Siliconüberzugsmittel solche Zusammensetzungen verwendet, deren Siedepunkt über 100 C liegt und die sich beim Aufbringen auf die zu behandelnde Oberfläche in der Dampfphase befinden.

   10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass man die Behandlung mit dem Siliconüberzugsmittel in der Dampfphase vornimmt, wobei die Konzentration des Dampfes an wirksamem Siliconüberzugsmittel im Bereich von 0, 1 bis 10 Vol. -0/0 liegt.

   11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man die Behandlung der mit Siliconen zu überziehenden Oberfläche in der Weise vornimmt, dass man das Siliconüberzugsmittel im Überschuss zuführt und das von der zu überziehenden Oberfläche nicht aufgenommene Mittel wiedergewinnt und erneut in den Kreislauf einführt.

   12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass man das Silicon- überzugsmittel mit Zusatzmitteln, wie Katalysatoren und/oder Reaktionsbeschleunigern, vermischt, insbesondere mit Stoffen wie Silylestern, Schwefelsäure, Wasser, wobei sich diese Zusatzmittel ebenfalls in der Dampfphase befinden.