DE2051832C3

DE2051832C3 - Überzugsmittel für organische und anorganische Gläser

Info

Publication number: DE2051832C3
Application number: DE19702051832
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Chem. Dr. 6500 Mainz Schmalz
Original assignee: RESART-IHM AG 6500 MAINZ
Current assignee: RESART-IHM AG 6500 MAINZ
Priority date: 1970-10-22
Filing date: 1970-10-22
Publication date: 1978-11-23
Also published as: DE2051832B2; DE2051832A1

Description

CH₂=C-C
R

Q(CH₂J₁₁OH

15

in der R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet und π einen Wert von 2 bis 4 hat,

b) zu 12—5 Gew.-% aus einem Silan der allgemeinen Formel

CH₂=C-C

I \

OiCH₂J₁₁Si(OR₁J₃

besteht, in der R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe und Ri eine Alkylgruppe, vorzugsweise eine Methylgruppe, oder eine Acetylgruppe bedeuten und π einen Wert von 2 oder 3 hat

und der saure Katalysator wenigstens 2 Gew.-% Wasser enthält und zu 0,5 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt des Überzugsmittels, aus Schwefelsäure oder Perchlorsäure besteht.

Es ist bekannt, daß sich Wasserdampf in Form feinster Tröpfchen auf Gegenstände niederschlägt, wenn der Taupunkt unterschritten wird.

Das Beschlagen von Gegenständen durch Kondensation von atmosphärischem Wasserdampf ist besonders dann von großem Nachteil, wenn die Gegenstände aus organischen oder anorganischen Gläsern bestehen.

Organische Gläser sind Kunststoffe, die durch eine hohe Lichttransmission ausgezeichnet sind und die dementsprechend in der Technik zur Herstellung von Linsen, Brillengläsern, Uhrgläsern, Windschutzscheiben, Skylights und zur Verglasung von Fenstern und Türen verwendet werden. Zu den Kunststoffen, die als organische Gläser bezeichnet werden, gehören beispielsweise Polymethylmethacrylat, Polystyrol und Celluloseacetobutyrat.

Anorganische Gläser sind unterkühlte Schmelzen von Gemischen aus Oxyden, deren Hauptbestandteil meist Siliciumdioxyd ist und die vorwiegend zur Verglasung von Fenstern, zur Herstellung von Flaschen und zur Herstellung optischer Geräte dienen.

Durch Verschmutzung und durch Beschlagen mit Wasserdampf wird die Lichtdurchlässigkeit organischer und anorganischer Gläser herabgesetzt. Gegenstände, die durch solche Gläser betrachtet werden, verlieren an Sichtbarkeit oder können nicht mehr wahrgenommen werden.

Es besteht daher ein großes Interesse, insbesondere auch aus Gründen der Verkehrssicherheit, Gegenstände aus organischen und anorganischen Gläsern gegen Beschlagen durch atmosphärischen Wasserdampf und gegen Verschmutzung durch Staubaufnahme zu schützen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Überzugsmittel für organische und anorganische Gläser, durch das sowohl die Schmutzaufnahme als auch ein Beschlagen durch Kondensation von atmosphärischem Wasserdampf permanent verhindert wird.

Es wurde gefunden, daß ein Beschlagen durch kondensierenden Wasserdampf und eine elektrostatische Staubaufnahme von organischen und anorganischen Gläsern durch ein Überzugsmittel permanent verhindert werden kann, das aus einer Lösung eines Mischpolymerisats und einem sauren Katalysator besteht und das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Mischpolymerisat

a) zu 88—95 Gew.-% aus einer Verbindung der allgemeinen Formel

25 CH₂=C-C

-1

Q(CH₂J_nOH

30 in der R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet und π einen Were von 2 bis 4 hat,
b) zu 12—5 Gew.-% aus einem Silan der allgemeinen Formel

CH,=C —C

Q(CH₂J_nSi(OR₁ J₃

40 in der R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe und Ri eine Alkylgruppe, vorzugsweise eine Methylgruppe oder eine Acetylgruppe, bedeuten und η einen Wert von 2 oder 3 hat

und der saure Katalysator wenigstens 2Gew.-% Wasser enthält und zu 0,5— 1 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt des Überzugsmittels, aus Schwefelsäure oder Perchlorsäure besteht.

Acrylierte Silane der unter b) angegebenen allgemeinen Formel sind Handelsprodukte und werden als Haftvermittler für Glasfasern verwendet. Ihre Herstellung wird in der deutschen Auslegeschrift 12 70 716 beschrieben. Die im folgenden verwendeten Begriffe »Methacryloxy« und »Methacrylate sollen »Acryloxy«- und »Acrylat«-Verbindungen mit umfassen.

Das Überzugsmittel gemäß der Erfindung wird durch

Mischpolymerisation der monomeren Verbindungen in

einem Monoäther des Äthylenglycols als Lösungsmittel

hergestellt. Äthylenglycolmonoäthyläther wird als Lösungsmittel bevorzugt.

Als Vertreter von Monomeren der oben unter a) und b) angegebenen allgemeinen Formel haben sich für die Herstellung des Überzugsmittels die Verbindungen jS-Hydroxyäthylmethacrylat und y-Methacryloxypropyltrimethoxysilan als besonders geeignet herausgestellt. Für die Filmbeschaffenheit und Verarbeitbarkeit des Überzugsmittels ist die Verwendung des genannten ungesättigten Silans als Comonomeres bei der Herste!-

lung des Mischpolymerisates von ausschlaggebender Bedeutung.

Filme aus Poiy-jJ-Hydroxyäthylmethacrylat sind sehr hydrophil und quellen unter Wasseraufnahme. Der angequollene Film ist nicht wischfest und hat auch keine Haftfestigkeit auf dem Substrat Von Silikatglas lösen sich solche nur aus ß-Hydroxyäthylmethacrylat bestehende Filme bei Einwirkung von Wasser ab.

Haftfestigkeit auf Silikatglas in Gegenwart von Wasser kann selbst dann nicht erreicht werden, wenn der Film als Comonomeres eine mit den Hydroxylgruppen des 0-Hydroxyäthylmethacrylats kondensierbare Komponente, beispielsweise Methacrylsäureamid-N-methyloläther, enthält Selbst bei hohen Einbrenntemperaturen von 200—250° C wird bei einem aus 0-Hydroxyäthylmethacrylat und Methacrylsäureamid-N-methyloläther bestehendem Mischpolymerisat keine Haftfestigkeit oder Naßwischfestigkeit erzielt.

Besteht der Film jedoch aus einem Mischpolymerisat aus Hydroxyalkylmethacrylat und einem ungesättigten Silan der unter b) angegebenen allgemeinen Formel, vorzugsweise Methacryloxypropyltrimethoxysilan, so wird neben hoher Härte und hoher Naßwischfestigkeit ausgezeichnete Haftfestigkeit auf dem Substrat erreicht.

Darüber hinaus ist ein solcher Film mit Wasser nicht quellbar, permanent antistatisch und erweist sich auch als permanent resistent gegen Beschlagen durch kondensierenden Wasserdampf.

Die oben beschriebenen Filmeigenschaften werden nur dann erreicht, wenn während der Filmbildung durch Verdunsten des Lösungsmittels Spuren Wasser und ein saurer Katalysator in Mengen von 0,5—1 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt des Überzugsmittels, zugegen sind. Ais Katalysator sind nur Säuren von hoher Acidität, wie Schwefelsäure oder Perchlorsäure, geeignet

Der saure Katalysator beschleunigt sowohl die Hydrolyse der siliciumgebundenen Alkoxygruppen des Silans als auch die Kondensation der durch die Hydrolyse entstandenen Silanolgruppen. Durch Kondensation der Silanolgruppen findet bereits bei Zimmertemperatur eine Vernetzung statt, die ausreichend ist, um ein Quellen des Films bei Einwirkung von Wasser zu verhindern.

Für die praktische Anwendung des Überzugsmittels gemäß der Erfindung ist es sehr vorteilhaft, daß der Film die oben beschriebenen, technisch interessanten Eigenschaften bereits nach dem Auftrocknen an der Luft erlangt, ein Einbrennen im Wärmeschrank daher nicht erforderlich ist Aus diesem Grunde können beliebig große Teile, beispielsweise Schaufensterscheiben oder bereits in Fahrzeuge eingebaute Windschutzscheiben, mit dem Überzugsmittel ausgerüstet werden.

Die Tatsache, daß Filmvernetzung bereits bei Zimmertemperatur stattfindet, mithin ein Einbrennen des Films nicht erforderlich ist, ermöglicht es, daß auch organische Gläser, die im Vergleich zu Silikatglas niedrige Erweichungstemperaturen haben, mit dem Überzugsmittel beschichtet werden können.

Das Überzugsmittel gemäß der Erfindung verhindert permanent die Schmutzaufnahme und ein Beschlagen durch Wasserdampf von Gegenständen aus organischen und anorganischen Gläsern. Es ist daher in solchen Fällen von großem Nutzen, in denen die Sichtbarkeit von Gegenständen durch organische oder anorganische Gläser durch Schmutzaufnahme oder Beschlagen derselben beeinträchtigt oder verhindert wird.

Solche Fälle liegen immer dann vor, wenn organische oder anorganische Gläser in Form von Brillen- und Uhrgläsern, Linsen und Lupen, Leuchten, Fenster- und Windschutzscheiben, Lichtkuppeln, Skylights sowie Transparenten und Hinweisschildern zur Anwendung kommen.

In den folgenden Beispielen wird die Herstellung des Überzugsmittels und seine Eigenschaften beschrieben.

Beispiel 1

Ein Gemisch aus 90,0 g /J-Hydroxyäthylmethacrylat 10,0 g y-Methacrylcxypropyltrimethoxysilan, 0,5 g Azoisobuttersäuredinitril und 220 g Äthylenglycolmonoäthyläther wurde unter Rühren eine Stunde auf 100°C erhitzt. Anschließend wurde die _Lösung von 1,0 g Azoisobuttersäuredinitrfl in 80,0 g Äthyienglycolmonoäthyläther innerhalb von 3 Stunden zutropfen gelassen. Danach wurde noch eine Stunde bei 100⁰C polymerisiert

Die sehr viskose Lösung wurde durch Verdünnen mit Äthylenglycolmonoäthyläther auf einen Festkörpergehalt von 10 Gew.-% eingestellt.

Beispiel 2

Der nach Beispiel 1 hergestellte Lack wurde nach Zugabe von 0,1 Gew.-Teilen konzentrierter Schwefelsäure auf 100 Gew.-Teile Lack mittels einer Spritzpistole auf gereinigte Scheiben aus Silikatglas und Acrylglas aufgebracht Die Filme wurden eine Stunde an der Luft trocknen gelassen. Aus den beschichteten Platten wurden dann mehrere Zuschnitte im Postkartenformat hergestellt, mit denen folgende Prüfungen durchgeführt wurden:

a) Elektrostatische Staubaufnahme

Zwei Acrylglaszuschnitte, von denen nur einer mit dem Überzugsmittel ausgerüstet war, wurden durch Reiben mit einem Tuch elektrisch aufgeladen. Der nicht präparierte Prüfling zog danach trockene Zigarettenasche aus einer Entfernung von 65 mm an, wohingegen der präparierte aus einer Entfernung von 1 mm keine Asche aufnahm.

Zwei Acrylglasscheiben, von denen nur eine mit dem Überzugsmittel präpariert war, wurden in einem Zimmer, das täglich begangen wurde, aufgestellt. Nach 7 Tagen war die unbehandelte Scheibe mit einer dichten Staubschicht bedeckt, wohingegen die präparierte keinen Staub aufgenommen hatte.

b) Verhalten gegen kondensierenden Wasserdampf

Mit dem Überzugsmittel behandelte und unbehandelte Zuschnitte aus Silikatglas und Acrylglas wurden in das Gefrierfach eines Kühlschranks gestellt, dessen Temperatur - 18⁰C betrug. Nach einer Stunde wurden die Proben dem Gefrierfach entnommen, wobei sich nur auf den unbehandelten Zuschnitten spontan Wasserdampf in Form feinster Tröpfchen niederschlug.

Mehrere mit dem Überzugsmittel präparierte und unbehandelte Scheiben aus Acrylglas und Silikatglas wurden über Nacht im Freien aufgestellt. Die Lufttemperatur betrug während der Nacht im Mittel + 1°C. Am nächsten Morgen hatte sich nur auf den unbehandelten Scheiben Tau in Form feinster Tröpfchen niedergeschlagen.

Mit dem Überzugsmittel ausgerüstete Zuschnitte aus Silikatglas und Acrylglas wurden in Wasser eingetaucht und darin 10 Tage stehengelassen. Die Filme halten sich danach nicht verändert. Sie waren wischfest und nicht gequollen.

Claims

Patentanspruch:

Überzugsmittel für organische und anorganische Gläser, bestehend aus einer Lösung eines Mischpoiymerisats und einem sauren Katalysator, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymerisat

a) zu 88—95 Gew.-% aus einer Verbindung der allgemeinen Formel to