ES2234145T3 - Composicion de tratamiento superficial, procedimiento de tratamiento superficial, sustrato y articulo. - Google Patents
Composicion de tratamiento superficial, procedimiento de tratamiento superficial, sustrato y articulo.Info
- Publication number
- ES2234145T3 ES2234145T3 ES98940653T ES98940653T ES2234145T3 ES 2234145 T3 ES2234145 T3 ES 2234145T3 ES 98940653 T ES98940653 T ES 98940653T ES 98940653 T ES98940653 T ES 98940653T ES 2234145 T3 ES2234145 T3 ES 2234145T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- substrate
- surface treatment
- group
- composition
- water
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/18—Materials not provided for elsewhere for application to surfaces to minimize adherence of ice, mist or water thereto; Thawing or antifreeze materials for application to surfaces
-
- 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
- C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D183/04—Polysiloxanes
- C09D183/08—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen, and oxygen
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31551—Of polyamidoester [polyurethane, polyisocyanate, polycarbamate, etc.]
- Y10T428/31609—Particulate metal or metal compound-containing
- Y10T428/31612—As silicone, silane or siloxane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31652—Of asbestos
- Y10T428/31663—As siloxane, silicone or silane
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Materials Applied To Surfaces To Minimize Adherence Of Mist Or Water (AREA)
- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
Abstract
Una composición de tratamiento de superficies que contiene un hidrolizado parcial de un silano reactivo que contiene flúor representado por la siguiente fórmula 1 como componente esencial, donde la proporción (T1) de moléculas con pesos moleculares de a lo sumo 2M calculada por la siguiente fórmula A en el hidrolizado parcial es menor del 70% y la proporción (T2) de moléculas con pesos moleculares de al menos 6M calculada por la siguiente fórmula B en el hidrolizado parcial es menor del 10%, donde M es el peso molecular del silano reactivo que contiene flúor medido por cromatografía de permeación por gel: (Rf - Q-)a(R1)bSi(X1)4-a-b ...fórmula 1 donde Rf es un grupo orgánico C1-30 que contiene flúor monovalente; Q es un enlace sencillo o un grupo de unión bivalente; R1 es un átomo de hidrógeno o un grupo orgánico C1-16 monovalente; a es 1 ó 2; b es 0 ó 1 y (a+b) es 1 ó 2, y X1 es un grupo hidrolizable. donde W1 es el área del pico total en un margen de pesos moleculares de 300 a 100.000 en un cromatograma de permeación por gel del hidrolizado parcial del silano reactivo que contiene flúor; W2 es el área del pico total en un margen de pesos moleculares de 300 a 2M en un cromatograma de permeación por gel del hidrolizado parcial del silano reactivo que contiene flúor, y W3 es el área del pico total en un margen de pesos moleculares de 6M a 100.000 en un cromatograma de permeación por gel del hidrolizado parcial del silano reactivo que contiene flúor, donde el hidrolizado parcial es obtenido por hidrólisis parcial del silano reactivo que contiene flúor en presencia de agua y ácido nítrico y donde la cantidad (H) de agua usada para la hidrólisis calculada a partir de la siguiente fórmula C es de 2 a 7: H = [número total de moles de agua usadas para la hidrólisis]/[número total de moles de X1 en el compuesto 1 usadas para la hidrólisis] ...fórmula C.
Description
Composición de tratamiento superficial,
procedimiento de tratamiento superficial, sustrato y artículo.
La presente invención se relaciona con una
composición de tratamiento de superficies que imparte repelencia del
agua y propiedad de resbalamiento de las gotas de agua a la
superficie de un substrato, con un substrato tratado con la
composición de tratamiento de superficies y con un método de
tratamiento de superficies de vidrio.
Los substratos de vidrio, plástico, cerámica y
metal y los substratos que tienen capas superficiales tratadas son
usados en varios campos. Un problema de estos substratos son los
efectos adversos de la suciedad sobre sus superficies, tales como el
agua y el polvo.
Por ejemplo, para transportes tales como vagones
eléctricos, automóviles, barcos y aviones, es deseable mantener las
partes exteriores, tales como paneles externos, cristales de
ventanas, espejos y paneles superficiales de signos informativos, y
las partes interiores, tales como paneles superficiales de
instrumentos de medición y otros equipos, limpias. Sin embargo, la
deposición de gotas de lluvia, polvo y suciedad o la condensación de
agua debida a la influencia de la humedad atmosférica y de la
temperatura sobre las superficies de equipos de transporte no sólo
puede causar un problema de daños en su aspecto, sino que también
causa una impresión desagradable y problemas sanitarios en caso de
un substrato directamente visible o tocable y altera las funciones
esenciales de los equipos de transporte. Especialmente, en casos de
equipos de transporte que se requiere sean transparentes o que se
pueda ver a través de ellos, tales como cristales de ventanas y
espejos, la reducción en la transparencia y la propiedad de ver a su
través es problemática.
Por otra parte, la eliminación del polvo, de la
suciedad o del agua enjugando o con un paño puede causar un problema
de finos arañazos sobre la superficie del substrato. Además, las
partículas extrañas que acompañan al polvo, a la suciedad o al agua
pueden agravar los arañazos. Más aún, el agua depositada sobre una
superficie de vidrio puede erosionar la superficie eluyendo los
componentes del vidrio y produce un fenómeno llamado
"chamuscamiento". Sin embargo, la fuerte abrasión producida por
la eliminación de las marcas de chamuscamiento puede dar lugar de
forma problemática a la formación de finas irregularidades. Si se
usa vidrio gravemente chamuscado o vidrio que tiene finas
irregularidades sobre la superficie para una parte diáfana, puede
arruinar la función esencial de la parte diáfana, causando una
terrible dispersión de la luz sobre la superficie. Por lo tanto, es
difícil asegurar la visibilidad.
Además, el polvo, la suciedad y el agua causan
problemas de promoción de daños, incrustación, decoloración y
corrosión sobre las superficies de los equipos de transporte y
problemas de inducción de cambio en sus propiedades eléctricas, en
sus propiedades mecánicas y en sus propiedades ópticas. Estos
problemas existen también en los campos de los materiales de
construcción y decoraciones y equipos para aparatos eléctricos y
electrónicos.
El tratamiento superficial de un substrato con
una composición que contiene un hidrolizado parcial de un silano
reactivo que contiene flúor como componente esencial con vistas a
impartir la propiedad de repeler las gotas de agua y de eliminar sus
efectos adversos (a la que en adelante se hará aquí referencia como
repelencia de agua), la propiedad de
anti-incrustación y la baja reflectividad, puede ser
realizado por métodos conocidos descritos en las siguientes
publicaciones.
JP-A-50-126033,
JP-A-59-115840,
JP-A-61-40845,
JP-A-61-241143,
JP-A-61-215235,
JP-A-1-95181,
JP-A-2-248480,
JP-A-2-115801,
JP-A-4-341379,
JP-A-4-342444,
JP-A-4-328188,
JP-A-5-279499 y
JP-A-1-170486. EP
0.513.690 A2 describe un substrato tratado en superficie consistente
esencialmente en un substrato que tiene al menos dos capas
superficiales tratadas, donde la primera capa que constituye la capa
más externa entre las capas superficiales tratadas es una capa
obtenida por tratamiento con un compuesto (I) capaz de formar una
superficie que tiene un ángulo de contacto de al menos 70º contra el
agua y la segunda capa que constituye una subcapa en contacto con la
capa más externa es una capa obtenida por tratamiento con al menos
un compuesto de silano reactivo (II) seleccionado entre el grupo
consistente en compuestos de isocianato silano y compuestos de
silano hidrolizables.
Estas publicaciones describen la hidrólisis
parcial de un silano reactivo que contiene flúor con un ácido, tal
como ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido
fosfórico, ácido acético y un ácido sulfónico.
Sin embargo, las composiciones convencionales
tienen problemas de aplicación no uniforme, adhesividad
insatisfactoria a un substrato y la propiedad
anti-incrustante no permanente.
Además, el tratamiento de un substrato
incorporado en un artículo o durante o después del uso con un
repelente de agua y aceite ha de hacerse a una temperatura
ordinaria. Por ejemplo, es económicamente inconveniente extraer el
parabrisas frontal de un automóvil que ya está en venta para su
tratamiento. Además, está fuera de toda cuestión tratar el
parabrisas frontal sin extraerlo y luego hornear la totalidad del
automóvil. Como es imposible preparar una composición nueva cada vez
que se hace un tratamiento, dicha composición debe ser funcional a
lo largo de mucho tiempo y tener una buena estabilidad de
almacenamiento.
Sin embargo, las composiciones convencionales
tienen aplicaciones limitadas debido a problemas de su baja
estabilidad de almacenamiento y de diferencia en su rendimiento
post-almacenamiento. Las composiciones
convencionales propuestas hasta la fecha no tienen la propiedad de
drenar las gotas de agua sobre la superficie de un substrato (a la
que en adelante se hará aquí referencia como la propiedad de
resbalamiento de las gotas de agua), así las propiedades antes
mencionadas, y presentan el problema de que cuando se aplican a
equipos de transporte no se puede asegurar la visibilidad.
Los presentes inventores han estudiado para
resolver los inconvenientes antes mencionados de las composiciones
convencionales. Como resultado, han visto que los inconvenientes
antes mencionados se atribuyen a condiciones de hidrólisis parcial
inapropiadamente seleccionadas, que dan lugar a una alta proporción
de moléculas con pesos moleculares bajos o altos en el hidrolizado
parcial resultante y a una composición que tiene grandes contenidos
de ácido y de agua.
También han visto que un agente de tratamiento de
superficies que contiene un hidrolizado parcial específico es
excelente en cuanto a repelencia al agua, propiedad
anti-incrustante, propiedad de resbalamiento de las
gotas de agua, adhesividad (durabilidad), resistencia a la abrasión,
resistencia química y estabilidad de almacenamiento.
A saber, la presente invención proporciona una
composición de tratamiento de superficies que contiene un
hidrolizado parcial o un silano reactivo que contiene flúor
representado por la siguiente fórmula 1 como componente esencial, en
donde la proporción (T_{1}) de moléculas con pesos moleculares de
a lo sumo 2M calculados a partir de la siguiente fórmula A en el
hidrolizado parcial es menor del 70% y la proporción (T_{2}) de
moléculas con pesos moleculares de al menos 6M calculados a partir
de la siguiente fórmula B en el hidrolizado parcial es menor del
10%, donde M es el peso molecular del silano reactivo que contiene
flúor medido por cromatografía de permeación por
gel:
gel:
[Ka2]
...fórmula
1(R^{f}-Q-)_{a}(R^{1})_{b}Si(X^{1})_{4-a-b}
- donde
- R^{f} es un grupo orgánico C_{1-30} que contiene flúor monovalente;
- Q es un enlace sencillo o un grupo de unión bivalente;
- R^{1} es un átomo de hidrógeno o un grupo orgánico C_{1-16} monovalente;
- a es 1 ó 2;
- b es 0 ó 1 y (a+b) es 1 ó 2, y
- X^{1} es un grupo hidrolizable.
[Su3]
...fórmula
AT_{1} (%) =
[W_{2}/W_{1}]x100
...fórmula
BT_{2} (%) =
[W_{3}/W_{1}]x100
donde
- W_{1} es el área del pico total en un margen de pesos moleculares de 300 a 100.000 en un cromatograma de permeación por gel del hidrolizado parcial del silano reactivo que contiene flúor;
- W_{2} es el área del pico total en un margen de pesos moleculares de 300 a 2M en un cromatograma de permeación por gel del hidrolizado parcial del silano reactivo que contiene flúor, y
- W_{3} es el área del pico total en un margen de pesos moleculares de 6M a 100.000 en un cromatograma de permeación por gel del hidrolizado parcial del silano reactivo que contiene flúor, donde el hidrolizado parcial es obtenido por hidrólisis parcial del silano reactivo que contiene flúor en presencia de agua y ácido nítrico y donde la cantidad (H) de agua usada para la hidrólisis calculada a partir de la siguiente fórmula C es de 2 a 7:
...fórmula C.H
= [número \ total \ de \ moles \ de \ agua \ usadas \ para \
la \ hidrólisis]/[número \ total \ de \ moles \ de \ X^{1} \
en \ el \ compuesto \ 1 usadas \ para \ la \
hidrólisis]
R^{1} en el silano reactivo que contiene flúor
(al que en adelante se hará referencia como compuesto 1) es un átomo
de hidrógeno o un grupo orgánico C_{1-16}
monovalente. Un grupo orgánico significa un grupo que contiene
carbono y el grupo orgánico monovalente tiene preferiblemente de 1 a
8 átomos de carbono.
El grupo orgánico C_{1-16}
monovalente puede ser un grupo orgánico que tenga átomos de
halógeno, grupos funcionales o grupos de unión y es preferiblemente
un grupo hidrocarbonado monovalente o un grupo orgánico monovalente
que tiene átomo(s) de halógeno, que puede tener
grupo(s) funcional(es) o grupo(s) de unión.
El grupo hidrocarbonado monovalente puede ser un
grupo hidrocarbonado alifático monovalente o un grupo hidrocarbonado
aromático monovalente, preferiblemente un grupo hidrocarbonado
alifático. Como grupo hidrocarbonado alifático monovalente, se
pueden citar un grupo alquilo, un grupo alquenilo o un grupo
cicloalquilo, preferiblemente un grupo alquilo, de un modo
particularmente preferible un grupo alquilo que tenga a lo sumo 4
átomos de carbono, tal como un grupo metilo, un grupo etilo, un
grupo propilo o un grupo butilo. Como grupo hidrocarbonado
aromático, es preferible un grupo arilo.
Un grupo orgánico halogenado monovalente
significa un grupo orgánico monovalente que tiene átomo(s) de
halógeno que substituye(n) a al menos un átomo de hidrógeno.
Como átomo de halógeno, es preferible un átomo de cloro o un átomo
de flúor, particularmente un átomo de flúor. El grupo orgánico
halogenado monovalente es preferiblemente un grupo hidrocarbonado
halogenado monovalente, particularmente un grupo alquilo halogenado,
tal como un grupo cloroalquilo, un grupo fluoroalquilo o un grupo
clorofluoroalquilo.
El grupo orgánico halogenado monovalente es
preferiblemente un grupo polifluoro-orgánico
monovalente que tiene flúor substituyendo a al menos dos átomos de
hidrógeno en un grupo orgánico.
R^{f} en el compuesto 1 es un grupo orgánico
C_{1-30} que contiene flúor monovalente.
Un grupo orgánico que contiene flúor monovalente
significa un grupo orgánico monovalente tal como se ha mencionado
anteriormente en donde al menos un átomo de hidrógeno está
substituido por átomo(s) de flúor. R^{f} puede contener,
además de flúor, otro(s) átomo(s) de
halógeno(s) o grupo(s) funcional(es), o puede
tener un grupo de unión entre los enlaces
carbono-carbono. El grupo R^{f} tiene
preferiblemente de 3 a 18 átomos de carbono, especialmente de 4 a 16
átomos de carbono.
El grupo polifluoro-orgánico
monovalente es preferiblemente un grupo polifluorohidrocarbonado
monovalente, especialmente un grupo polifluoroalquilo. Un grupo
polifluoroalquilo significa un grupo alquilo en el que al menos dos
átomos de hidrógeno han sido substituidos por átomos de flúor. A
continuación, se expresará un grupo polifluoroalquilo como "un
grupo R^{F}".
El grupo R^{F} puede tener una estructura
lineal o ramificada, preferiblemente una estructura lineal. En el
caso de una estructura ramificada, una ramificación tiene
preferiblemente a lo sumo 4 átomos de carbono. La proporción de
átomos de flúor en el grupo R^{F} es preferiblemente de al menos
un 60%, particularmente de al menos un 80%, cuando se expresa como
(el número de átomos de flúor en el grupo R^{F})/(el número de
átomos de hidrógeno en el grupo alquilo correspondiente que tiene
los mismos átomos de carbono que el grupo R^{F}).
El grupo R^{F} puede contener un átomo de
oxígeno etéreo (-O-) o un átomo de azufre tioetéreo (-S-). Por
ejemplo, se pueden citar un grupo polifluorooxalquilo, un grupo
polifluorotioalquilo o un grupo que contenga dicho grupo. Como grupo
polifluorooxalquilo, se pueden citar un grupo que tenga un resto
polifluoroetilenoxi o un resto polifluoropropilenoxi o un grupo que
tenga un resto polifluoroetiloxi o un resto polifluoropropiloxi.
Como grupo polifluorotioalquilo, se pueden citar un grupo que tenga
un resto polifluoroetilentío o un resto polifluoropropilentío o un
grupo que tenga un resto polifluoroetiltío o un resto
polifluoropropiltío. El grupo R^{F} puede tener un grupo
funcional.
El grupo R^{F} es preferiblemente un grupo
perfluoroalquilo que corresponde a dicho grupo R^{F} antes
mencionado en donde todos los átomos de hidrógeno han sido
substituidos por átomos de flúor o por un grupo que contiene dicho
grupo perfluoroalquilo o un grupo perfluoroalquileno como parte de
su estructura. El grupo perfluoroalquilo en el grupo R^{F} tiene
preferiblemente de 3 a 18 átomos de carbono y el grupo
perfluoroalquileno en el grupo R^{F} tiene preferiblemente de 2 a
18 átomos de carbono. El grupo R^{F} es preferiblemente un grupo
perfluoroalquilo.
Q es un enlace sencillo o un grupo de unión
bivalente, preferiblemente un grupo de unión bivalente. Cuando Q es
un enlace sencillo, la fórmula 1 significa que R^{f} está
directamente unido a Si. El átomo de carbono en el grupo R^{f} que
está directamente unido a un grupo de unión bivalente está
preferiblemente unido a al menos un átomo de flúor. El grupo de
unión bivalente Q es seleccionado entre grupos de unión bivalentes
conocidos o comunes y están ejemplificados en los ejemplos
específicos del compuesto 1 que se citarán más adelante. Q es
preferiblemente un grupo alquileno, particularmente
-(CH_{2})_{e}- (donde e es un número entero de 1 a 6,
preferiblemente 2 ó 3), R^{f}-Q- en la fórmula 1
es preferiblemente un grupo orgánico monovalente representado por
CF_{3}(CF_{2})_{d}(CH_{2})_{e}-
(donde d es un número entero de 2 a 17 y e es el mismo que el
definido anteriormente).
X^{1} en el compuesto 1 es un grupo
hidrolizable, tal como -OR^{3} (donde R^{3} es un grupo alquilo
C_{1-6}), un grupo aciloxi, un grupo alcoxi
alcoxi-substituido, un átomo de halógeno, un grupo
isocianato, un grupo aminoxi, un grupo amido, un grupo amido ácido,
un grupo cetoximato, un grupo hidroxilo, un grupo mercapto, un grupo
epoxi o un grupo glicidilo. Según la presente invención, el grupo
hidrolizable incluye un grupo isocianato. R^{3} en -OR^{3} es
preferiblemente un grupo metoxi o un grupo etoxi.
X^{1} en el compuesto 1 es preferiblemente
-OR^{3} o un átomo de halógeno, particularmente -OR^{3}. El
átomo de halógeno como X^{1} es preferiblemente un átomo de cloro
y el grupo alcoxi como X^{1} es preferiblemente un grupo alcoxi
que tiene a lo sumo 4 átomos de carbono. El número de X^{1} en el
compuesto 1 es 2 ó 3, preferiblemente 3. A saber, (a+b) es 1 ó 2,
preferiblemente 1; a es preferiblemente 1, y b es preferiblemente
0.
Como compuesto 1 en la presente invención, se
pueden citar los siguientes compuestos. En las siguientes fórmulas,
R^{f}, Q, R^{1} y X^{1} son los mismos que los definidos
anteriormente y m es un número entero de al menos 1.
[Ka
3]
El compuesto de la presente invención contiene un
hidrolizado parcial del compuesto 1 como componente esencial. El
hidrolizado parcial del compuesto 1 es el producto de la hidrólisis
parcial del compuesto 1, que puede contener una fracción totalmente
hidrolizada. El propio compuesto 1 no entra en la definición del
hidrolizado parcial.
El hidrolizado parcial del compuesto 1 puede ser
el producto de la hidrólisis parcial de más de una especie de
compuesto 1. El hidrolizado parcial de compuesto 1 en la presente
invención puede ser el producto de cohidrólisis de al menos una
especie del compuesto 1 y al menos una especie del compuesto 2
mencionado a continuación. En la siguiente fórmula 2, R^{f}, Q,
R^{1} y X^{1} son iguales a los definidos anteriormente y
R^{2} es un átomo de hidrógeno o un grupo orgánico
C_{1-16}. Las realizaciones preferibles de R^{2}
son las mismas que las de R^{1}.
[Ka4]
...fórmula
2(R^{f}-Q-)(R^{1})(R^{2})Si(X^{1})
En la presente invención, el hidrolizado parcial
es preferiblemente el producto de hidrólisis de al menos una especie
de compuesto 1 y es normalmente una mezcla de al menos dos
componentes de productos. Un revestimiento obtenido aplicando la
composición de la presente invención que contiene el hidrolizado
parcial es excelente en la propiedad de resbalamiento de las gotas
de agua, la durabilidad y la manejabilidad.
En la presente invención, se usa preferiblemente
un líquido de reacción bruto obtenido tras la hidrólisis parcial
como la composición de la presente invención por sí solo o tras la
adición de aditivos necesarios.
Para la síntesis del hidrolizado parcial del
compuesto 1, son básicamente aplicables métodos hidrolíticos
conocidos. Sin embargo, como el hidrolizado parcial de la presente
invención se caracteriza por una distribución específica de pesos
moleculares, las condiciones de reacción deben ser estrictamente
controladas. Las condiciones de reacción, tales como la especie y la
cantidad de compuesto 1, la cantidad de agua, las cantidades y
especies de los otros reactivos, el procedimiento de reacción, el
tiempo de reacción y la temperatura, gobiernan la distribución de
pesos molecula-
res.
res.
El compuesto 1 preferiblemente tiene el grupo
-OR^{3} como X^{1} en vistas a la facilidad del control de la
distribución de pesos moleculares del hidrolizado parcial. El
compuesto 1 donde X^{1} es el grupo -OR^{3} está representado
por la siguiente fórmula 1'.
[Ka5]
...fórmula
1'(R^{f}-Q-)_{a}(R^{1})_{b}Si(-OR^{3})_{4-a-b}
En la fórmula 1', R^{f}, Q, R^{1}, a, b y
R^{3} son los mismos que los definidos anteriormente y sus
realizaciones preferibles son las mismas que las mencionadas
anteriormente. En la presente invención, son preferibles los
compuestos en los que a es 2 y b es 0.
El compuesto representado por la fórmula 1' [al
que en adelante se hará referencia como compuesto 1'] se caracteriza
por hidrolizarse más lentamente que el compuesto 1 donde X^{1} es
un átomo de halógeno y es, por lo tanto, preferido, porque no genera
precipitados con la hidrólisis abrupta y facilita el control del
peso molecular.
La cantidad (moles) de agua usadas para la
hidrólisis es ajustada de tal manera que el valor H calculado a
partir de la siguiente fórmula C sea de 2 a 7:
...fórmula CH
= [número \ total \ de \ moles \ de \ agua \ usadas \ para \
la \ hidrólisis]/[número \ total \ de \ moles \ de \ X^{1} \
en \ el \ compuesto \ 1 usadas \ para \ la \
hidrólisis]
Si el valor H es menor de 2, la hidrólisis no
procede suficientemente y da un hidrolizado parcial con una gran
fracción de bajo peso molecular y la propiedad de resbalamiento de
las gotas de agua y la durabilidad del revestimiento pueden resultar
insuficientes. Por otra parte, si el valor H pasa de 7, la
hidrólisis procede demasiado rápido y da un hidrolizado parcial con
una gran fracción de alto peso molecular y la manejabilidad y la
durabilidad del revestimiento pueden ser insuficientes.
Para la hidrólisis parcial del compuesto 1 en la
presente invención, se usa el siguiente método b:
[Método a] Mezcla de compuesto 1 y agua.
[Método b] Mezcla de compuesto 1 y agua en
presencia de un ácido.
[Método c] Mezcla de compuesto 1 y agua en
presencia de un álcali.
\newpage
En la presente invención, el método b es
preferible en vistas a la facilidad del control del peso molecular.
El ácido en el método b es ácido nítrico. Como ácido en el método b,
el ácido nítrico es particularmente preferible en vistas a la
manejabilidad, a la facilidad de manipulación y a las propiedades
físicas de los revestimientos. Con los otros ácidos, es decir, ácido
sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido metanosulfónico, ácido fosfórico
o ácido acético, son concebibles los siguientes defectos. El ácido
clorhídrico y el ácido sulfúrico pueden afectar a las superficies
que han de ser tratadas y causar inconvenientes en la manipulación
de la composición resultante. El ácido sulfúrico puede descomponer
el hidrolizado parcial resultante. El ácido metanosulfónico, el
ácido fosfórico y el ácido acético pueden dar lugar a una producción
ineficaz del hidrolizado parcial por sus débiles acideces.
Cuando se usa ácido nítrico para la hidrólisis,
la cantidad de ácido nítrico en moles es preferiblemente de 0,001 a
0,1 veces la del compuesto 1. Si la cantidad de ácido nítrico es
demasiado pequeña, es probable que la velocidad de reacción sea
demasiado baja, mientras que, si la cantidad de ácido nítrico es
demasiado grande, es probable que la velocidad de reacción sea
demasiado alta para al peso molecular.
En cualquiera de los métodos a a c, la hidrólisis
es preferiblemente llevada a cabo en presencia de un solvente
orgánico. Cuando se usa un solvente orgánico, se prefiere disolver
primeramente el compuesto 1 en el solvente orgánico. La cantidad de
solvente orgánico usado para la hidrólisis es ajustada de tal forma
que la composición contenga el compuesto 1 en una cantidad del 0,1%
en peso al 10% en peso en vistas a la economía, al grosor del
revestimiento, al control de la hidrólisis y a la manejabilidad.
Como ejemplos específicos del solvente orgánico
se incluyen solventes alcohólicos, solventes de cellosolve,
solventes de carbitol, solventes de acetato, solventes de cetona,
solventes de éster y solventes de hidrocarburos halogenados. Son
preferibles los solventes alcohólicos, especialmente los solventes
de alcoholes inferiores, tales como el etanol o el alcohol
isopropílico. Se pueden usar uno o más solventes orgánicos. Se
prefiere seleccionar apropiadamente un solvente orgánico en vistas a
la resistencia a solventes del substrato, al tamaño del substrato, a
la velocidad de vaporización del solvente y a la economía.
El tiempo de reacción de la hidrólisis parcial es
preferiblemente de 3 a 250 horas y la temperatura de reacción es
preferiblemente de 15 a 80ºC.
El método b en el cual se usa ácido nítrico como
ácido puede ser ejemplificado por los siguientes métodos específicos
b^{1} y b^{2} y es particularmente preferible el método
b^{2}.
[Método b^{1}] Adición de cantidades
predeterminadas de ácido nítrico y agua al compuesto 1.
[Método b^{2}] Adición de una solución acuosa
de ácido nítrico previamente preparada al compuesto 1.
En el método b^{2}, se puede añadir una
solución acuosa de ácido nítrico al compuesto 1 de una sola vez o
gradualmente, preferiblemente de forma gradual, de un modo
particularmente preferible gota a gota.
El hidrolizado parcial de la presente invención
tiene que satisfacer una distribución específica de peso molecular
al medir el peso molecular por cromatografía de permeación por gel
(a la que en adelante se hará referencia como CPG) en un rango de
pesos moleculares de 300 a 100.000. Un peso molecular medido por CPG
no es estrictamente el mismo que el peso atómico total de los
elementos respectivos.
El peso molecular medido por CPG se basa en el de
una substancia conocida (un patrón). En la presente invención, el
peso molecular se basa en el del poliestireno. En la presente
invención, los pesos moleculares son preferiblemente medidos por el
siguiente método. A saber, se cromatografía poliestireno con un peso
molecular conocido dentro del margen de 300 a 100.000 para obtener
un cromatograma de CPG. Se correlacionan entonces el tiempo de
detección y el peso molecular del estireno en el cromatograma para
obtener una curva de calibración. Se convierte el tiempo de
detección de un hidrolizado parcial de compuesto 1 en su peso
molecular en la curva de calibración.
El agente de tratamiento de superficies de la
presente invención está substancialmente libre de moléculas de
hidrolizado parcial de pesos moleculares de más de 100.000, ya que
las moléculas de hidrolizado parcial de pesos moleculares mayores de
100.000 alteran el rendimiento de la composición como agente de
tratamiento de superficies formando precipitados en la composición o
causando gelificación de la composición.
La proporción del hidrolizado parcial en la
composición es determinada como sigue. A saber, se determina el peso
molecular, M, del compuesto 1 a partir del cromatograma de CPG. El
compuesto 1 en la presente invención tiene preferiblemente un peso
molecular (M) de 300 a 1.000, particularmente de 400 a 800. Cuando
se usa más de una especie del compuesto 1 para la hidrólisis
parcial, el mayor de sus pesos moleculares medido por CPG se define
como M.
Se determina entonces la proporción (valor
T_{1}) de moléculas con pesos moleculares de 300 a 2M en el
hidrolizado parcial a partir de las áreas de los picos en un
cromatograma de CPG del hidrolizado. El valor T_{1} puede ser
calculado a partir de la siguiente fórmula A.
\newpage
[Su5]
...fórmula
AT_{1} (%) =
[W_{2}/W_{1}]x100
donde
W_{1} es el área de pico total en un rango de
pesos moleculares de 300 a 100.000 en un cromatograma de CPG del
hidrolizado parcial del silano reactivo que contiene flúor y
W_{2} es el área de pico total en un rango de
pesos moleculares de 300 a 2M en un cromatograma de CPG del
hidrolizado parcial del silano reactivo que contiene flúor.
En la presente invención, el valor T_{1} es
menor del 70%, preferiblemente del 10 al 60%. Un valor T_{1} menor
del 70% asegura una buena propiedad de resbalamiento de las gotas de
agua y una excelente durabilidad.
La presencia de una gran cantidad de moléculas de
hidrolizado parcial con altos pesos moleculares en la composición no
es deseable. Especialmente, las moléculas de pesos moleculares de 6M
o superiores no son deseables porque el aumento de su proporción da
lugar a gelificación de la composición. La proporción (valor
T_{2}) de moléculas con pesos moleculares de 6M a 100.000 en el
hidrolizado parcial puede ser calculada a partir de la fórmula B
siguiente.
...fórmula
BT_{2} (%) =
[W_{3}/W_{1}]x100
donde
W_{1} es el área de pico total en un rango de
pesos moleculares de 300 a 100.000 en un cromatograma de CPG del
hidrolizado parcial del silano reactivo que contiene flúor y
W_{3} es el área de pico total en un rango de
pesos moleculares de 6M a 100.000 en un cromatograma de CPG del
hidrolizado parcial del silano reactivo que contiene flúor.
El valor T_{2} es menor del 10%,
particularmente del 0 al 5%.
Si el valor T_{2} no es menor del 10%, a saber,
si la proporción de moléculas con pesos moleculares de al menos 6M
en el hidrolizado parcial del compuesto de silano reactivo que
contiene flúor es alta, la manejabilidad durante el tratamiento de
superficie es terriblemente pobre y la durabilidad del revestimiento
resultante puede ser pobre.
Además, la proporción de moléculas de pesos
moleculares de 2 a 6M en el hidrolizado parcial del compuesto 1 es
preferiblemente del 30 al 100%, particularmente del 40 al 90%,
cuando se expresa como la proporción del área de pico total en un
rango de pesos moleculares de 2M a 6M en un cromatograma de CPG del
hidrolizado para W_{1}. Es preferible el control de esta
proporción para asegurar una excelente propiedad de resbalamiento de
las gotas de agua, una buena manejabilidad y durabilidad del
revestimiento. La cantidad de compuesto 1 en la composición es
preferiblemente controlada a como mucho un 10% en peso.
Además, el peso molecular medio ponderado del
hidrolizado parcial de compuesto 1 es preferiblemente de 1,6M a
3,5M, preferiblemente de 1,8M a 2,8M. En general, la composición de
la presente invención contiene preferiblemente un solvente orgánico,
así como el hidrolizado parcial de compuesto 1. El solvente orgánico
es normalmente el utilizado para la hidrólisis, pero, si es
necesario, se puede añadir otro solvente orgánico. La composición de
la presente invención será descrita a continuación como si
contuviera un solvente orgánico.
La composición contiene el hidrolizado parcial de
compuesto 1 preferiblemente en una cantidad del 0,1 al 10% en peso y
un solvente orgánico en una cantidad tal que la concentración final
de compuesto 1 sea del 0,1 al 10% en peso. Además, se prefiere usar
un solvente orgánico con un punto de ebullición adecuado para el
área de tratamiento con vistas a las condiciones de aplicación para
la composición de la presente invención y es preferible un solvente
orgánico que tenga un punto de ebullición de 60 a 200ºC,
particularmente de 70 a 150ºC.
La composición repelente de agua y aceites de la
presente invención contiene también habitualmente el agua usada para
la hidrólisis. La cantidad de agua en la composición es un factor
importante para la estabilidad de almacenamiento de la composición
y, preferiblemente, es de un 0,5 a un 3% en peso. La presencia de
más de un 3% en peso de agua no sólo puede hacer que la composición
sea menos estable provocando un cambio en la composición líquida
durante el almacenamiento, sino que también puede hacer que la
composición sea menos manejable retardando el secado de la
composición.
La cantidad de ion nitrato en la composición es
también importante con respecto a la estabilidad de almacenamiento y
es preferiblemente del 0,005 al 0,1% en peso. La presencia de más de
un 0,1% en peso de ion nitrato puede hacer que la composición sea
menos estable causando un cambio en la composición líquida durante
el almacenamiento.
La composición repelente de agua y aceites de la
presente invención puede contener aditivos que cumplan objetivos
particulares. Como aditivos, se pueden mencionar partículas
ultrafinas de metales y óxidos metálicos, resinas, antioxidantes,
surfactantes, absorbentes ultravioleta, colorantes tales como tintes
y pigmentos y conductores eléctricos. Se prefiere seleccionar los
aditivos considerando la compatibilidad y la reactividad con otros
constituyentes. La cantidad de aditivos en la composición es
preferiblemente menor del 20%. Un 20% en peso o más de aditivos
puede reducir la propiedad de resbalamiento de las gotas de agua, la
durabilidad y la manejabilidad.
La composición de la presente invención imparte
excelentes propiedades, tales como la repelencia al agua,
propiedades anti-incrustantes y propiedades de goteo
de agua a la superficie de un substrato cuando se aplica al
substrato. Como substrato, se pueden mencionar substratos hechos de
metales, cerámica, plástico, vidrio y otros materiales inorgánicos,
substratos hechos de materiales orgánicos y substratos hechos de
combinaciones de al menos dos seleccionados entre materiales
inorgánicos y orgánicos (compuestos o laminados).
El substrato puede tener también una superficie
hecha de un material diferente y puede tener una superficie
revestida, como una placa metálica revestida, o una capa de
tratamiento superficial, como un vidrio tratado en superficie. La
forma del substrato puede ser plana o tener una superficie total o
parcialmente curva.
La composición de la presente invención puede ser
aplicada por métodos conocidos. Es notable que la composición de la
presente invención puede ser aplicada a un substrato incorporado en
otro artículo o a un substrato en o después de su uso, ya que puede
ejercer un excelente rendimiento cuando se aplica a temperatura
ordinaria.
Se prefiere que el substrato tenga grupos
funcionales que puedan reaccionar con X^{1} sobre la superficie.
Un substrato que tenga grupos funcionales sobre la superficie puede
hacer que los efectos de la composición duren más tiempo. Como
grupos funcionales, se pueden citar grupos hidroxilo, grupos
isocianato, grupos sulfónicos, grupos amino y grupos carboxilo y son
preferibles los grupos hidroxilo. Como substrato que tiene grupos
hidroxilo sobre la superficie, es preferible un substrato que tenga
muchos grupos hidroxilo sobre la superficie, particularmente un
substrato de vidrio.
Por otra parte, cuando el substrato no tiene
grupos funcionales sobre la superficie, o cuando el número de grupos
funcionales sobre la superficie del substrato es insuficiente, se
prefiere someter el substrato a pretratamiento.
Como ejemplos de pretratamiento, se incluyen el
tratamiento por chorro de arena, el tratamiento abrasivo con
partículas de óxido de cerio o similares, el tratamiento ácido con
ácido fluorhídrico o similares, el tratamiento alcalino con
hidróxido de sodio o similares, el tratamiento de descarga con
descarga en corona o similares y la formación de una película que
tenga grupos funcionales. Para la formación de una película con
grupos funcionales, se puede formar una película de vidrio por un
método de sol-gel.
Los métodos de pretratamiento antes mencionados
son clasificados según sus fines principales como los que aumentan
el número de grupos funcionales disponibles limpiando la superficie
del substrato (métodos d^{1}) y los que realmente aumentan el
número de grupos hidroxilo sobre la superficie del substrato
(métodos d^{2}).
Entre los métodos d^{1}, es preferible la
limpieza abrasiva usando partículas abrasivas. Como partículas
abrasivas, son preferibles las partículas de óxido de cerio, de
alúmina, de sílice, de zirconia, de diamante o de carbonato de
calcio.
Entre los métodos d^{2}, son preferibles el
método de sol-gel y la formación de una película
derivada de un silano hidrolizable distinto del compuesto 1 sobre la
superficie del substrato. Como silano hidrolizable, es preferible un
compuesto representado por la siguiente fórmula 3 (al que en
adelante se hará aquí referencia como compuesto 3) y/o un
hidrolizado parcial del compuesto 3.
[Ka6]
...fórmula
3(R^{4})_{d}(R^{5})_{e}(R^{6})_{f}Si(X^{2})_{4-d-e-f}
donde
R^{3}, R^{4} y R^{5} son independientemente
un grupo orgánico C_{1-16} monovalente libre de
flúor;
d, e y f son independientemente 0, 1, 2 ó 3,
siempre que (d+e+f) sea 0, 1, 2 ó 3, y
X^{2} es un grupo hidrolizable.
R^{4}, R^{5} y R^{6} son preferiblemente
grupos orgánicos que tienen un grupo vinilo, un grupo epoxi, un
grupo glicidilo, un grupo hidroxilo, un grupo amino, un grupo
isocianato o un grupo mercapto como grupo funcional.
X^{2} es preferiblemente el grupo hidrolizable
ejemplificado en la explicación del compuesto 1 y es preferiblemente
un grupo alcoxi o un grupo isocianato.
Como ejemplos específicos de la fórmula 3, se
incluyen los siguientes compuestos.
Tetraalcoxisilanos tales como tetrametoxisilano,
tetraetoxilano,
tetra(n-propoxi)silano,
tetra(i-propoxi)silano,
tetra(n-butoxi)silano,
tetra(sec-butoxi)-silano y
tetra(t-butoxi)silano;
trialcoxisilanos tales como metiltrimetoxisilano,
metiltrietoxisilano, metiltrimetoxietoxisilano, etiltrietoxisilano,
viniltrimetoxisilano, feniltrietoxisilano,
\gamma-cloropropiltrimetoxisilano,
\gamma-cloropropiltrietoxisilano,
3,3,3-trifluoropropiltrimetoxisilano,
clorometiltrimetoxisilano, clorometiltrietoxisilano,
\gamma-meta-criloxipropiltrimetoxisilano,
\gamma-mercaptopropiltrimetoxisilano,
\gamma-mercaptopropiltrietoxisilano,
\gamma-aminopropiltrimetoxisilano,
\gamma-aminopropiltrietoxisilano,
N-\beta-(aminoetil)-\gamma-aminopropiltrimetoxisilano,
\beta-cianoetiltrietoxisilano,
glicidoximetiltrimetoxisilano, glicidoximetiltrimetoxisilano,
glicidoximetiltrietoxisilano,
\alpha-glicidoxietiltrimetoxisilano,
\alpha-glicidoxietiltrietoxisilano,
\beta-glicidoxietiltrimetoxisilano,
\beta-glicidoxietiltrietoxisilano,
\alpha-glicidoxipropiltrimetoxisilano,
\alpha-glicidoxipropiltrietoxisilano,
\beta-glicidoxipropiltrimetoxisilano,
\beta-glicidoxipropiltrietoxisilano,
\gamma-glicidoxipropiltrimetoxisilano,
\gamma-glicidoxipropiltrietoxisilano,
\gamma-glicidoxipropiltripropoxisilano,
\gamma-glicidoxipropiltributoxisilano,
\gamma-glicidoxipropiltrimetoxietoxisilano,
\alpha-glicidoxipropiltrimetoxisilano,
\alpha-glicidoxibutiltrimetoxisilano,
\beta-glicidoxibutiltrimetoxisilano,
\beta-glicidoxibutiltrietoxisilano,
\gamma-glicidoxibutiltrimetoxisilano,
\gamma-glicidoxibutiltrietoxisilano,
\delta-glicidoxibutiltrimetoxisilano,
\delta-glicidoxibutiltrietoxisilano,
(3,4-epoxiciclohexil)metiltrimetoxisilano,
(3,4-epoxiciclohexil)metiltrimetoxisilano,
\beta-(3,4-epoxiciclohexil)etiltrimetoxisilano,
\beta-(3,4-epoxiciclohexil)etiltripropoxisilano,
\beta-(3,4-epoxiciclohexil)-etiltributoxisilano,
\beta-(3,4-epoxiciclohexil)etiltrimetiltrimetoxietoxisilano,
\gamma-(3,4,-epoxiciclohexil)propiltrimetoxisilano,
\gamma-(3,4-epoxiciclohexil)propiltrietoxisilano,
\delta-(3,4-epoxiciclohexil)butiltrimetoxisilano
y
\delta-(3,4-epoxiciclohexil)butiltrietoxisilano;
triaciloxisilanos tales como
metiltriacetoxisilano, viniltriacetoxisilano, feniltriacetoxisilano
y \gamma-cloropropiltriacetoxisilano;
trifenoxisilanos tales como metiltrifenoxisilano,
\gamma-glicidoxipropiltrifenoxisilano y
\beta-(3,4-epoxiciclohexil)etiltrifenoxisilano;
dialcoxisilanos tales como dimetildimetoxisilano,
fenilmetildimetoxisilano, dimetildietoxisilano,
fenilmetildietoxisilano,
\gamma-cloropropilmetildimetoxisilano,
\gamma-cloropropilmetildietoxisilano,
\gamma-metacriloxipropilmetildimetoxisilano,
\gamma-metacriloxipropilmetildietoxisilano,
\gamma-mercaptopropilmetildimetoxisilano,
\gamma-mercaptopropilmetildietoxisilano,
\gamma-aminopropilmetildimetoxisilano,
\gamma-aminopropilmetildietoxisilano,
metilvinildimetoxisilano, metilvinildietoxisilano,
glicidoximetilmetildimetoxisilano,
glicidoximetilmetildimetoxisilano,
\alpha-glicidoxietilmetildimetoxisilano,
\alpha-glicidoxietilmetildietoxisilano,
\beta-glicidoxietilmetildimetoxisilano,
\beta-glicidoxietilmetil-dietoxisilano,
\alpha-glicidoxipropilmetildimetoxisilano,
\alpha-glicidoxipropilmetildietoxisilano,
\beta-glicidoxipropilmetildimetoxisilano,
\beta-glicidoxipropilmetildietoxisilano,
\gamma-glicidoxipropilmetildimetoxisilano,
\gamma-glicidoxipropilmetildietoxisilano,
\gamma-glicidoxipropilmetildipropoxisilano,
\gamma-glicidoxipropilmetildibutoxisilano,
\gamma-glicidoxipropilmetildimetoxietoxisilano,
\gamma-glicidoxipropiletildietoxisilano,
\gamma-glicidoxipropiletildipropoxisilano,
\gamma-glici-doxipropilvinildimetoxisilano,
\gamma-glicidoxipropilvinildietoxisilano y
\gamma-glicidoxipropilfenildietoxisilano, y
difenoxisilanos tales como dimetildiacetoxisilano
y \gamma-glicidoxipropilmetildifenoxisilano.
Como compuesto 3, son preferibles aquéllos en los
cuales d+e+f=0, particularmente los tetraalcoxisilanos [Si
(OR)_{4}] y tetraisocianatosilanos [Si(NCO)_{4}].
(OR)_{4}] y tetraisocianatosilanos [Si(NCO)_{4}].
El compuesto 3 puede ser usado como tal o en
forma de hidrolizado parcial. En el tratamiento de un substrato que
tiene grupos funcionales con la composición, se prefiere unir
químicamente el hidrolizado parcial del compuesto 1 a los grupos
funcionales sobre la superficie del substrato. Un hidrolizado
parcial del compuesto 1 tiene normalmente X^{1} intacto residual,
que muestra una alta reactividad a temperatura ambiente. Por lo
tanto, el hidrolizado parcial puede unirse químicamente sin
tratamiento especial.
La composición repelente de agua y aceites de la
presente invención puede ser aplicada por métodos de revestimiento
convencionalmente conocidos, tal como revestimiento de espín, el
revestimiento por inmersión, diversos tipos de revestimiento por
impresión, revestimiento por pulverización, revestimiento con
pinceles, revestimiento de flujo, revestimiento manual y
revestimiento con rasqueta. Estos métodos pueden ser también
empleados para el pretratamiento.
Después de haber sido aplicada, se seca la
composición. El secado puede ser secado natural. A saber, cuando se
seca a temperaturas ordinarias de aproximadamente 0ºC a 50ºC, la
composición de la presente invención puede funcionar bien. Sin
embargo, se puede aplicar calor para aumentar la velocidad de secado
o para impartir una alta durabilidad. El secado térmico es
preferiblemente realizado a 50ºC a 400ºC, particularmente a 80ºC a
400ºC, durante 5 a 30 minutos. Se determinan las condiciones de
secado a la vista de lo que se ha de tratar y de la economía.
En cuanto a la aplicación de la composición, es
efectivo poner en contacto un substrato que tenga una superficie
tratada con la composición (al que en adelante se hará aquí
referencia como substrato tratado) con diversos solventes. Es
preferible el contacto con un solvente porque elimina los reactivos
intactos residuales sobre la superficie para mejorar la propiedad de
resbalamiento de las gotas de agua y evita un aspecto pobre debido a
un tratamiento no uniforme. El solvente que se pone en contacto con
un substrato tratado es preferiblemente seleccionado entre los
solventes orgánicos antes mencionados que pueden ser incorporados a
la composición y preferiblemente un solvente orgánico, de haberlo,
contenido en la composición. Se puede seleccionar un solvente
orgánico apropiado a la vista del ambiente de trabajo, de la
eficiencia operativa, de la economía y de la solvencia.
El contacto entre un substrato tratado y un
solvente puede ser efectuado, por ejemplo, enjugando con un paño o
papel de seda apropiado impregnado con el solvente, extendiendo las
gotas del solvente sobre el substrato tratado con papel de seda o
similar, empapando el substrato tratado en un baño del solvente o
pulverizando el solvente sobre el substrato tratado.
El grosor del revestimiento resultante es
preferiblemente de desde el grosor de una película monomolecular
hasta 0,1 \mum, ya que un revestimiento demasiado grueso acentúa
problemáticamente los defectos o no resulta económico. El grosor de
un revestimiento puede ser adecuadamente controlado por el método de
tratamiento, la concentración de la composición y las condiciones de
secado.
Un substrato que haya sido tratado con la
composición de la presente invención es preferiblemente un substrato
hecho de un material transparente, tal como vidrio. Se puede usar un
substrato tratado para diversos fines por sí mismo como un artículo
o después de incorporarlo en otro artículo.
El artículo puede estar compuesto por un
substrato tratado solo o puede ser un artículo que incorpore un
substrato tratado. Por ejemplo, puede ser un substrato de vidrio que
tenga una superficie tratada, como un parabrisas de automóvil o un
espejo que incorpore un vidrio que tenga una superficie tratada,
como una parte de espejo retrovisor de automóvil.
Otros artículos preferibles que incorporan
substratos tratados son equipos para transportes. Como transportes,
se pueden citar vagones eléctricos, autobuses, camiones,
automóviles, barcos y aviones. Como equipos para transportes, se
pueden citar partes exteriores, tales como cristales de ventanas,
espejos, lentes CCD y paneles superficiales de signos informativos,
y partes interiores, tales como paneles superficiales de
instrumentos de medición incorporados en transportes, otros equipos
de transporte para uso o en uso para transportes y otras partes
constituyentes de transportes. Más concretamente, se pueden citar
cuerpos, cristales de ventanas y pantógrafos de vagones eléctricos,
cuerpos, parabrisas frontales, parabrisas laterales, parabrisas
posteriores, espejos y parachoques de automóviles, autobuses y
camiones y cuerpos de cristales de ventanas de barcos y aviones.
El substrato tratado de la presente invención o
un artículo que lo incorpore tiene una superficie repelente del agua
y, por lo tanto, el agua depositada sobre el mismo forma gotas de
agua. Además, en virtud de su excelente propiedad de resbalamiento
de las gotas de agua, cuando se usa el artículo para un transporte,
es posible evitar que las gotas de agua permanezcan sobre la
superficie, ya que las gotas de agua resbalan rápidamente sobre la
superficie del artículo a medida que el transporte se mueve debido a
la presión del viento que reciben. Así, es posible eliminar los
efectos adversos del agua sobre la superficie del artículo. Por lo
tanto, cuando el artículo es una parte diáfana, tal como un
parabrisas, es posible asegurar la visibilidad y, por consiguiente,
una operación segura. Otra ventaja de la excelente propiedad de
resbalamiento de las gotas de agua impartida a la superficie de un
substrato tratado es que las gotas de agua son drenadas del
substrato tratado incluso cuando el transporte se mueve a una
velocidad tan baja que apenas genera presión del viento o cuando
está parado.
Además, el substrato tratado de la presente
invención apenas forma hielo incluso bajo un ambiente en el que las
gotas de agua sobre la superficie por lo demás se congelan y tiene
la ventaja de que, incluso cuando se produce la formación de hielo,
se puede eliminar el hielo con bastante rapidez. Además, como puede
evitarse la deposición de las gotas de agua, requiere operaciones de
limpieza menos frecuentes. Además, como la superficie del substrato
tratado tiene también una propiedad
anti-incrustante, es ventajoso para mantener un buen
aspecto.
El mecanismo del excelente rendimiento del agente
de tratamiento de superficies de la presente invención no ha sido
totalmente elucidado, pero se supone que es el siguiente.
Un hidrolizado parcial de compuesto 1 en la
presente invención tiene normalmente tanto los grupos hidrofóbicos
R^{f} como los grupos hidrofílicos (X^{1}), que permanecen
intactos después de la hidrólisis. Para que la composición que tiene
estos grupos muestra una buena propiedad de resbalamiento de las
gotas de agua cuando se aplica a un substrato, es importante alinear
los grupos R^{f} fuera minimizando al mismo tiempo X^{1} sobre
la superficie.
Si los grupos X^{1} forman enlaces químicos con
grupos sobre la superficie del substrato, tales como grupos
hidroxilo sobre una superficie de vidrio, no hay posibilidad de que
los X^{1} se alineen sobre la superficie. Sin embargo, cuando se
aplica realmente el agente de tratamiento de superficies, no todos
los grupos X^{1} reaccionan con los grupos sobre la superficie del
substrato. En tal caso, los grupos R^{f} del hidrolizado parcial
se alinean algo sobre la superficie, pero aleatoriamente, y,
supuestamente, el agente de tratamiento de superficies no puede
funcionar satisfactoriamente bien. Se supone que los X^{1}
intactos residuales sobre la superficie de revestimiento actúan
deteriorando la propiedad de resbalamiento de las gotas de agua.
Cualquier molécula del hidrolizado parcial en la
presente invención está dentro de un rango de pesos moleculares de
2M a 6M. Las moléculas del hidrolizado parcial que tienen pesos
moleculares relativamente altos son ventajosas, ya que tienen un
gran número de X^{1} que tienden a localizarse dentro. Además,
supuestamente, las moléculas con pesos moleculares superiores tienen
grados de libertad inferiores en su movimiento molecular y es más
probable que se sedimenten en una conformación energéticamente
estable con los grupos R^{f} alineados sobre la superficie para
impartir una buena propiedad de resbalamiento de las gotas de agua.
La reducción de las moléculas con pesos moleculares relativamente
bajos en el hidrolizado parcial contribuye probablemente a mejorar
la durabilidad del revestimiento.
Ahora se describirá la presente invención en
relación a Ejemplos. Se hicieron diversas evaluaciones en los
Ejemplos mediante los métodos siguientes.
Se midió el ángulo de contacto del agua.
Sobre una muestra de substrato que se mantuvo
horizontalmente (en un ángulo de 0º), se dejaron caer 50 \mul de
agua en gotitas y se inclinó la muestra de substrato. Se leyó el
ángulo entre el substrato y un plano horizontal en el que las
gotitas de agua comenzaron a rodar.
Se pulverizó agua sobre toda la superficie de una
muestra en posición vertical con una tobera mantenida a una
distancia de 20 cm de la muestra durante 1 hora y se observaron las
gotas de agua que quedaban sobre la superficie de la muestra a
simple vista y se evaluaron bajo la siguiente norma.
A: No quedan gotas de agua sobre la superficie de
la muestra.
B: Quedan gotas de agua sobre más de un 0% a un
30% de la superficie de la muestra.
C: Quedan gotas de agua sobre más de un 30% a un
70% de la superficie de la muestra.
D: gotas de agua extendidas sobre más del 70% de
la superficie de la muestra.
Se evaluaron la repelencia al agua, la propiedad
de resbalamiento de las gotas de agua y la propiedad de retención
del agua después de 6 horas de inmersión en agua hirviendo.
Se dejaron caer 15 cm^{3} de una composición
repelente de agua y de aceites sobre la superficie de un substrato
de vidrio (100 cm x 100 cm) limpiado por abrasión y se extendieron
con papel de seda como cera de coches. Se evaluó la manejabilidad
durante la extensión bajo la siguiente norma.
O: La extensión llevó 5 minutos o menos.
\Delta: La extensión llevó más de 5 minutos,
pero menos de 15 minutos.
X: La extensión llevó 15 minutos o más.
Instrumento: HLC8020 (TOSOH CORPORATION).
Columnas: TSKgel G4000HXL para el rango de pesos
moleculares de 1.000 a 100.000.
\hskip1.53cmTSKgel G2000HXL para el rango de pesos moleculares de 100 a 10.000.
Eluyente: Tetrahidrofurano.
Velocidad de flujo: 0,8 ml/min.
Detector: IR.
Volumen de inyección: 20 \mul.
Temperatura de entrada: 35ºC.
Temperatura de la columna: 40ºC.
Temperatura del detector: 35ºC.
Curva de calibración: expresada como
poliestireno.
Compuesto 1a:
CF_{3}(CF_{2})_{7}(CH_{2})_{2}Si(OCH_{3})_{3}.
Compuesto 1b: una mezcla de
CF_{3}(CF_{2})_{N}(CH_{2})_{2}Si(OCH_{3})_{3},
donde n es 5, 7, 9 y 11 y tiene una media de 8.
Compuesto 1c:
CF_{3}(CF_{2})_{7}(CH_{2})_{3}Si(OCH_{3})_{3}.
Compuesto 1d:
CF_{3}(CF_{2})_{2}OCF(CF_{3})CF_{2}OCF(CF_{3})CONH(CH_{2})_{3}Si(OCH_{3})_{3}.
Compuesto 1e:
CF_{3}(CF_{2})_{7}(CH_{2})_{2}OCO(CH_{2})_{2}S(CH_{2})_{3}Si(OCH_{3})_{3}.
Compuesto 3a: Si(NCO)_{4}.
Compuesto 3b:
Si(OCH_{2}CH_{3})_{4}.
Se agitaron 94,64 g de 2-propanol
y 3,41 g de Compuesto 1a en un reactor de vidrio equipado con un
termómetro y un agitador a 25ºC durante 10 minutos y se añadieron
luego gradualmente gota a gota 1,95 g de ácido nítrico acuoso al
0,6% en peso. Diez días de agitación continua a 25ºC después de la
adición gota a gota dieron la composición repelente de agua y
aceites 1. En la Tabla 1, se muestran las condiciones de la
hidrólisis y los resultados de la medición del peso molecular del
producto.
En la Tabla 1, la razón molar de agua es la razón
de agua en ácido nítrico acuoso con respecto a las moles totales de
-OCH_{3} en el compuesto antes de la hidrólisis y las cantidades
de agua y ácido nítrico son expresadas como sus proporciones
(unidad: % en peso) en la composición. T_{1} y T_{2} son los
mismos que los definidos previamente y M_{p} es el peso molecular
medio ponderal.
Se dejaron caer 2 cm^{3} (cc) de una solución
acuosa al 60% en peso de óxido de cerio sobre la superficie de una
placa de vidrio de sosa y cal de 10 cm x 10 cm de tamaño (grosor 3,5
mm) y se abradió la placa de vidrio con una esponja de un modo
elaborado. Después de la abrasión, se lavó el óxido de cerio con
agua y se secó la placa de vidrio al aire a 30ºC. Se dejó caer luego
1 cm^{3} (cc) de la composición repelente de agua y aceites sobre
la superficie de la placa de vidrio de sosa y cal y se extendió con
papel de seda como cera de coches y se secó en la atmósfera para dar
la muestra de substrato 1. En la Tabla 2, se muestran los resultados
de la evaluación de la muestra de substrato
1.
1.
Se llevó a cabo la misma reacción que en el
Ejemplo 1, excepto por el hecho de que la adición gota a gota de
ácido nítrico acuoso fue seguida de 10 días de agitación continua a
50ºC para dar la composición repelente de agua y aceites 2. Se
aplicó la composición resultante del mismo modo que en el Ejemplo 1
para dar la muestra de substrato 2. En la Tabla 1 se muestran las
condiciones de hidrólisis y los resultados de la medición del peso
molecular y en la Tabla 2 se muestran los resultados de la
evaluación de la muestra de substrato 2.
Se agitaron 95,61 g de 2-propanol
y 3,41 g de Compuesto 1a en un reactor de vidrio equipado con un
termómetro y un agitador a 25ºC durante 10 minutos y se añadieron
luego gradualmente gota a gota 0,97 g de ácido nítrico acuoso al
0,6% en peso. Diez días de agitación continua a 25ºC después de la
adición gota a gota dieron la composición repelente de agua y
aceites 3. La composición 3 fue aplicada del mismo modo que en el
Ejemplo 1 para dar la muestra de substrato 3. Las condiciones de la
hidrólisis y los resultados de la medición del peso molecular son
mostrados en la Tabla 1 y los resultados de la evaluación de la
muestra de substrato 3 son mostrados en la Tabla 2.
Se agitaron 90,09 g de 2-propanol
y 3,41 g de Compuesto 1a en un reactor de vidrio equipado con un
termómetro y un agitador a 25ºC durante 10 minutos y se añadieron
luego gradualmente gota a gota 6,49 g de ácido nítrico acuoso al
0,6% en peso. Diez días de agitación continua a 25ºC después de la
adición gota a gota dieron la composición repelente de agua y
aceites 4. Se aplicó la composición 4 del mismo modo que en el
Ejemplo 1 para obtener la muestra de substrato 4. Las condiciones de
la hidrólisis y los resultados de la medición del peso molecular son
mostrados en la Tabla 1 y los resultados de la evaluación de la
muestra de substrato 4 son mostrados en la Tabla 2.
Se agitaron 95,74 g de 2-propanol
y 3,38 g de Compuesto 1b en un reactor de vidrio equipado con un
termómetro y un agitador a 25ºC durante 10 minutos y se añadieron
luego gradualmente gota a gota 0,89 g de ácido nítrico acuoso al
0,6% en peso. Diez días de agitación continua a 25ºC después de la
adición gota a gota dieron la composición repelente de agua y
aceites 5. Se aplicó la composición 5 del mismo modo que en el
Ejemplo 1 para dar la muestra de substrato 5. Las condiciones de la
hidrólisis y los resultados de la medición del peso molecular son
mostrados en la Tabla 1 y los resultados de la evaluación de la
muestra de substrato 5 son mostrados en la Tabla 2.
Se agitaron 95,67 g de 2-propanol
y 3,38 g de Compuesto 1c en un reactor de vidrio equipado con un
termómetro y un agitador a 25ºC durante 10 minutos y se añadieron
luego gradualmente gota a gota 0,95 g de ácido nítrico acuoso al
0,6% en peso. Diez días de agitación continua a 25ºC después de la
adición gota a gota dieron la composición repelente de agua y
aceites 6. Se aplicó la composición 6 del mismo modo que en el
Ejemplo 1 para obtener la muestra de substrato 6. Las condiciones de
la hidrólisis y los resultados de la medición del peso molecular son
mostrados en la Tabla 1 y los resultados de la evaluación de la
muestra de substrato 6 son mostrados en la Tabla 2.
Se agitaron 95,81 g de 2-propanol
y 3,36 g de Compuesto 1d en un reactor de vidrio equipado con un
termómetro y un agitador a 25ºC durante 10 minutos y se añadieron
luego gradualmente gota a gota 0,84 g de ácido nítrico acuoso al
0,6% en peso. Diez días de agitación continua a 25ºC después de la
adición gota a gota dieron la composición repelente de agua y
aceites 7. Se aplicó la composición 7 del mismo modo que en el
Ejemplo 1 para obtener la muestra de substrato 7. Las condiciones de
la hidrólisis y los resultados de la medición del peso molecular son
mostrados en la Tabla 1 y los resultados de la evaluación de la
muestra de substrato 7 son mostrados en la Tabla 2.
Se agitaron 95,92 g de 2-propanol
y 3,32 g de Compuesto 1e en un reactor de vidrio equipado con un
termómetro y un agitador a 25ºC durante 10 minutos y se añadieron
luego gradualmente gota a gota 0,76 g de ácido nítrico acuoso al
0,6% en peso. Diez días de agitación continua a 25ºC después de la
adición gota a gota dieron la composición repelente de agua y
aceites 8. Se aplicó la composición 8 del mismo modo que en el
Ejemplo 1 para obtener la muestra de substrato 8. Las condiciones de
la hidrólisis y los resultados de la medición del peso molecular son
mostrados en la Tabla 1 y los resultados de la evaluación de la
muestra de substrato 8 son mostrados en la Tabla 2.
Se mantuvo la composición obtenida en el Ejemplo
1 en una atmósfera con una humedad del 40% y una temperatura de 20ºC
durante 120 días para dar la composición 9. Se aplicó la composición
9 del mismo modo que en el Ejemplo 1 para obtener la muestra de
substrato 9. Los resultados de la medición del peso molecular son
mostrados en la Tabla 1 y los resultados de la evaluación de la
muestra de substrato 9 son mostrados en la Tabla 2.
Ejemplo Comparativo
1
Se llevó a cabo la misma reacción que en el
Ejemplo 1, excepto por el hecho de que la adición gota a gota de
ácido nítrico acuoso fue seguida de 1 día de agitación continua a
25ºC, para dar la composición repelente de agua y aceites 11. Se
aplicó la composición 11 del mismo modo que en el Ejemplo 1 para
obtener la muestra de substrato 11. Las condiciones de la hidrólisis
y los resultados de la medición del peso molecular son mostrados en
la Tabla 1 y los resultados de la evaluación de la muestra de
substrato 11 son mostrados en la Tabla 2.
Ejemplo Comparativo
2
Se llevó a cabo la misma reacción que en el
Ejemplo 1, excepto por la utilización de 2-propanol
en una cantidad de 96,26 g y por la adición de ácido nítrico acuoso
al 0,6% en peso gota a gota en una cantidad de 0,33 g, para obtener
la composición repelente de agua y aceites 12. Se aplicó la
composición 12 del mismo modo que en el Ejemplo 1 para obtener la
muestra de substrato 12. Las condiciones de la hidrólisis y los
resultados de la medición del peso molecular son mostrados en la
Tabla 1 y los resultados de la evaluación de la muestra de substrato
12 son mostrados en la Tabla 2.
Ejemplo Comparativo
3
Se llevó a cabo la misma reacción que en el
Ejemplo 1, excepto por la utilización de 1,95 g de ácido nítrico
acuoso al 9,4% en peso en lugar de ácido nítrico acuoso al 0,6%,
para obtener la composición repelente de agua y aceites 13. Se
aplicó la composición 13 del mismo modo que en el Ejemplo 1 para
obtener la muestra de substrato 13. Las condiciones de la hidrólisis
y los resultados de la medición del peso molecular son mostrados en
la Tabla 1 y los resultados de la evaluación de la muestra de
substrato 13 son mostrados en la Tabla 2.
Ejemplo Comparativo
4
Se aplicó la composición 14 preparada disolviendo
3,41 g de compuesto 1a en 96,26 g de 2-propanol del
mismo modo que en el Ejemplo 1 para obtener la muestra de substrato
14. En la Tabla 2 se muestran los resultados de la evaluación de la
muestra de substrato 14.
Ejemplo Comparativo
5
Se mantuvo la composición 13 obtenida en el
Ejemplo Comparativo 3 en una atmósfera con una humedad del 40% y una
temperatura de 20ºC durante 300 días para obtener la composición 15.
La composición 15 contenía un precipitado de tipo gel formado en la
misma y no pudo ser aplicada a un substrato.
Ejemplos 10 a
12
Se sumergieron la muestra de substrato 1 [Ejemplo
10], la muestra de substrato 2 [Ejemplo 11] y la muestra de
substrato 5 [Ejemplo 12], preparadas como se ha descrito antes en
los agentes químicos mostrados en la Tabla 4 durante 24 horas. Tras
la inmersión, se evaluaron la repelencia del agua, la propiedad de
resbalamiento de las gotas de agua y la propiedad de retención de
las gotas de agua de las muestras de substratos. En la Tabla 3 se
muestran los resultados.
Ejemplos 13 a
15
Se rasparon la muestra de substrato 1 [Ejemplo
13], la muestra de substrato 2 [Ejemplo 14] y la muestra de
substrato 5 [Ejemplo 15], preparadas como se ha descrito antes, con
un paño de franela bajo una carga de 1 kg hacia delante y hacia
detrás 1.500 veces. En la Tabla 4 se muestran los resultados de la
evaluación de la repelencia del agua, de la propiedad de
resbalamiento de las gotas de agua y de la propiedad de retención de
las gotas de agua después de la prueba de abrasión.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 16 a
18
Se calentaron la muestra de substrato 1 [Ejemplo
16], la muestra de substrato 2 [Ejemplo 17] y la muestra de
substrato 5 [Ejemplo 18], preparadas como se ha descrito antes, a
200ºC durante 30 minutos. En la Tabla 5 se muestran los resultados
de la evaluación de la repelencia del agua, de la propiedad de
resbalamiento de las gotas de agua y de la propiedad de retención de
las gotas de agua después del calentamiento.
Se dejaron caer 10 cm^{3} (cc) de
2-propanol sobre la muestra de substrato 1 preparada
como se ha descrito antes y se enjugó con papel de seda como cera de
coches y se evaluaron la repelencia del agua, de la propiedad de
resbalamiento de las gotas de agua y de la propiedad de retención de
las gotas de agua. En la Tabla 5 se muestran los resultados.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Se agitaron 99,0 g de acetato de butilo y 1,00 g
de Compuesto 3a en un reactor de vidrio equipado con un termómetro y
un agitador a 25ºC durante un día para obtener la solución de
pretratamiento 20. Se dejaron caer 2 cm^{3} (cc) de una solución
acuosa de óxido de cerio al 60% en peso sobre la superficie de una
placa de vidrio de sosa y cal de 10 cm x 10 cm de tamaño (grosor 3,5
mm) y se raspó la placa de vidrio con una esponja de una forma
elaborada. Tras la abrasión, se lavó el óxido de cerio con agua y se
secó la placa de vidrio al aire a 30ºC.
Se dejó caer entonces 1 cm^{3} (cc) de la
solución de pretratamiento 20 sobre la superficie de una placa de
vidrio de sosa y cal y se extendió con un papel de seda como cera de
coches y se puso la placa de vidrio en un ambiente a 20ºC con una
humedad del 50% durante 1 hora para obtener el substrato pretratado
20.
Se trató el substrato pretratado 20 del mismo
modo que en el Ejemplo 1 en lugar de la placa de vidrio de sosa y
cal para obtener la muestra de substrato 20. En la Tabla 6 se
muestran los resultados de la evaluación de la muestra de substrato
20.
Se agitaron 78,80 g de alcohol etílico y 10,40 g
de Compuesto 3b en un reactor de vidrio equipado con un termómetro y
un agitador a 25ºC durante 10 minutos y se añadieron luego
gradualmente gota a gota 10,80 g de ácido nítrico acuoso al 0,6% en
peso. Un día de agitación continua a 25ºC después de la adición gota
a gota dieron la solución de pretratamiento 21.
Se dejaron caer 2 cm^{3} (cc) de una solución
acuosa de óxido de cerio al 60% en peso sobre la superficie de una
placa de vidrio de sosa y cal de 10 cm x 10 cm de tamaño (grosor 3,5
mm) y se raspó la placa de vidrio con una esponja de una forma
elaborada. Tras la abrasión, se lavó el óxido de cerio con agua y se
secó la placa de vidrio al aire. Se dejó caer entonces 1 cm^{3}
(cc) de la solución de pretratamiento 21 y se extendió por
revestimiento de espín (1.000 rpm x 10 segundos) y se secó la placa
de vidrio a 80ºC durante 5 minutos para obtener el substrato
pretratado 21.
Se trató el substrato pretratado 21 del mismo que
en el Ejemplo 1 en lugar de la placa de vidrio de sosa y cal para
obtener la muestra de substrato 21. En la Tabla 6 se muestran los
resultados de la evaluación de la muestra de substrato 21.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Se aplicó la composición repelente de agua y de
aceites 1 obtenida en el Ejemplo 1 a la superficie de un vidrio
laminado para un parabrisas frontal de automóvil y se fijó el vidrio
laminado a un automóvil. Se usó el automóvil realmente durante 3
meses y se observó entonces la condición de la superficie del
parabrisas frontal a simple vista.
No se observó deposición de suciedad o de polvo o
formación de escamas debido a la deposición de gotas de agua durante
el uso y, de haberla, podía ser enjugada fácilmente con papel de
seda. En condiciones de lluvia, la visibilidad estaba asegurada sin
uso de enjugadores, ya que las gotas de agua eran repelidas sobre la
superficie y se disipaban rápidamente con ayuda de la presión del
viento que recibían cuando el automóvil estaba en marcha. Cuando el
automóvil estaba parado bajo la lluvia, se aseguró una visión clara
sin usar enjugadores, ya que las gotas de lluvia resbalaban por
gravedad en virtud de la buena propiedad de resbalamiento de las
gotas de agua.
Además, no se observó formación de hielo en el
parabrisas frontal incluso durante un recorrido en condiciones (-5 a
0ºC) en las cuales un parabrisas frontal laminado no tratado
formaría hielo debido a las gotas de agua depositadas sobre el
mismo.
Cuando se cambió el parabrisas frontal laminado a
parabrisas laterales, a un parabrisas trasero y a espejos laterales,
se reconocieron los mismos efectos que en el Ejemplo 22.
Se raspó la superficie del parabrisas frontal de
un automóvil que había sido usado durante tres años con óxido de
cerio acuoso, se lavó con agua y se secó. Se trató el parabrisas
frontal laminado lavado del mismo modo que en el Ejemplo 1. Se
sometió el automóvil a un recorrido de prueba similar al del Ejemplo
22 y se reconocieron los mismos efectos.
La composición de tratamiento de superficies de
la presente invención imparte una excelente repelencia del agua,
propiedad anti-incrustante, propiedad de
resbalamiento de las gotas de agua, resistencia química, propiedad
anticongelante y propiedad descongelante a una superficie de un
substrato. La composición es también excelente en cuanto a
estabilidad de almacenamiento. La composición tiene los siguientes
efectos sobre un substrato tratado con la composición.
(1) Elimina los efectos adversos del agua y
simplifica la operación de limpieza en virtud de la excelente
repelencia del agua y de la propiedad de resbalamiento de las gotas
de agua.
(2) Hace que el substrato sea utilizable
semipermanentemente en virtud de los efectos funcionales
duraderos.
(3) Puede ser usada para partes diáfanas de
barcos que han de estar expuestas al agua del mar en virtud de la
excelente resistencia química.
(4) Funciona bien sin pretratamiento
especial.
(5) Puede mostrar sus propiedades con tratamiento
a temperatura ordinaria y puede ser aplicable a un substrato en su
uso o después de su uso y, por lo tanto, es ventajosa ambiental y
económicamente.
Claims (14)
1. Una composición de tratamiento de superficies
que contiene un hidrolizado parcial de un silano reactivo que
contiene flúor representado por la siguiente fórmula 1 como
componente esencial, donde la proporción (T_{1}) de moléculas con
pesos moleculares de a lo sumo 2M calculada por la siguiente fórmula
A en el hidrolizado parcial es menor del 70% y la proporción
(T_{2}) de moléculas con pesos moleculares de al menos 6M
calculada por la siguiente fórmula B en el hidrolizado parcial es
menor del 10%, donde M es el peso molecular del silano reactivo que
contiene flúor medido por cromatografía de permeación por gel:
...fórmula
1(R^{f}-Q-)_{a}(R^{1})_{b}Si(X^{1})_{4-a-b}
- donde
- R^{f} es un grupo orgánico C_{1-30} que contiene flúor monovalente;
- Q es un enlace sencillo o un grupo de unión bivalente;
- R^{1} es un átomo de hidrógeno o un grupo orgánico C_{1-16} monovalente;
- a es 1 ó 2;
- b es 0 ó 1 y (a+b) es 1 ó 2, y
- X^{1} es un grupo hidrolizable.
...fórmula
AT_{1} (%) =
[W_{2}/W_{1}]x100
...fórmula
BT_{2} (%) =
[W_{3}/W_{1}]x100
- donde
- W_{1} es el área del pico total en un margen de pesos moleculares de 300 a 100.000 en un cromatograma de permeación por gel del hidrolizado parcial del silano reactivo que contiene flúor;
- W_{2} es el área del pico total en un margen de pesos moleculares de 300 a 2M en un cromatograma de permeación por gel del hidrolizado parcial del silano reactivo que contiene flúor, y
- W_{3} es el área del pico total en un margen de pesos moleculares de 6M a 100.000 en un cromatograma de permeación por gel del hidrolizado parcial del silano reactivo que contiene flúor, donde el hidrolizado parcial es obtenido por hidrólisis parcial del silano reactivo que contiene flúor en presencia de agua y ácido nítrico y donde la cantidad (H) de agua usada para la hidrólisis calculada a partir de la siguiente fórmula C es de 2 a 7:
...fórmula C.H
= [número \ total \ de \ moles \ de \ agua \ usadas \ para \
la \ hidrólisis]/[número \ total \ de \ moles \ de \ X^{1} \
en \ el \ compuesto \ 1 usadas \ para \ la \
hidrólisis]
2. La composición de tratamiento de superficies
según la Reivindicación 1, donde el peso molecular medio ponderal
del hidrolizado parcial es de 1,6M a 3,5M.
3. La composición de tratamiento de superficies
según la Reivindicación 1 ó 2, donde X^{1} es -OR^{3} (donde
R^{3} es un grupo alquilo C_{1-6}).
4. La composición de tratamiento de superficies
según la Reivindicación 1, que contiene de un 0,005 a un 0,100% en
peso de ion nitrato.
5. La composición de tratamiento de superficies
según cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 4, que contiene de un
0,5 a un 3% en peso de agua.
6. La composición de tratamiento de superficies
según cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 5, que es para uso en
el tratamiento superficial de un substrato de vidrio.
7. Un método de tratamiento superficial del
vidrio que consiste en aplicar la composición de tratamiento de
superficies según la Reivindicación 6 a la superficie de un
substrato de vidrio y secar.
8. Un método de tratamiento superficial del
vidrio que consiste en aplicar la composición de tratamiento de
superficies según la Reivindicación 6 a la superficie de un
substrato de vidrio, secar y poner en contacto la composición de
tratamiento de superficies con un solvente.
9. El método de tratamiento superficial del
vidrio según la Reivindicación 7 ó 8, donde se seca la composición
de tratamiento de superficies a temperatura ordinaria después de
haber sido aplicada al substrato de vidrio.
10. El método de tratamiento superficial del
vidrio según la Reivindicación 7, 8 ó 9, donde el substrato de
vidrio tiene una superficie de vidrio intacta o una superficie que
ha sido sometida a pretratamiento con un compuesto de silano
hidrolizable libre de flúor o a limpieza abrasiva.
11. Un substrato tratado que tiene un
revestimiento de superficie formado aplicando la composición de
tratamiento de superficies según cualquiera de las Reivindicaciones
1 a 6 a la superficie del substrato y secándola.
12. El substrato tratado según la Reivindicación
11, donde el substrato es un substrato de vidrio.
13. Un artículo que incorpora el substrato
tratado según la Reivindicación 11 ó 12.
14. Un equipo para transportes que incorpora el
artículo según la Reivindicación 13.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24908997 | 1997-09-12 | ||
| JP24908997 | 1997-09-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2234145T3 true ES2234145T3 (es) | 2005-06-16 |
Family
ID=17187831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES98940653T Expired - Lifetime ES2234145T3 (es) | 1997-09-12 | 1998-09-01 | Composicion de tratamiento superficial, procedimiento de tratamiento superficial, sustrato y articulo. |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6733892B1 (es) |
| EP (1) | EP1022323B1 (es) |
| JP (1) | JP4431199B2 (es) |
| AT (1) | ATE283326T1 (es) |
| AU (1) | AU8888898A (es) |
| BR (1) | BR9812768A (es) |
| CA (1) | CA2303005A1 (es) |
| DE (1) | DE69827831T2 (es) |
| ES (1) | ES2234145T3 (es) |
| WO (1) | WO1999014284A1 (es) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6564935B1 (en) * | 1999-11-04 | 2003-05-20 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Coating solution, method and kit for preparing the same, and method for water-repellent treatment using the same |
| US20060292345A1 (en) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Dave Bakul C | Micropatterned superhydrophobic silica based sol-gel surfaces |
| US7833332B2 (en) * | 2007-11-02 | 2010-11-16 | Dubois Chemicals, Inc. | Coating solution for metal surfaces |
| WO2009069182A1 (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-04 | Kazufumi Ogawa | 撥水撥油防汚処理液とその製造方法及びそれを用いた撥水撥油防汚処理方法とそれらを用いて処理された物品 |
| CA2708133A1 (en) * | 2007-12-05 | 2009-06-11 | Corinne Jean Greyling | A polymeric high voltage insulator with a hard, hydrophobic surface |
| JPWO2009087981A1 (ja) * | 2008-01-11 | 2011-05-26 | 株式会社Kri | 重合性化合物及びこの製造方法 |
| EP2346678B1 (en) | 2008-10-07 | 2017-10-04 | Ross Technology Corporation | Spill resistant surfaces having hydrophobic and oleophobic borders |
| WO2014011251A2 (en) * | 2012-03-26 | 2014-01-16 | Silcotek Corp. | Coated article and chemical vapor deposition process |
| CA2796305A1 (en) | 2010-03-15 | 2011-09-22 | Ross Technology Corporation | Plunger and methods of producing hydrophobic surfaces |
| BR112013021231A2 (pt) | 2011-02-21 | 2019-09-24 | Ross Tech Corporation | revestimentos super-hidrofóbicos e oleofóbicos com sistemas ligantes de baixo voc |
| EP2791255B1 (en) | 2011-12-15 | 2017-11-01 | Ross Technology Corporation | Composition and coating for superhydrophobic performance |
| WO2014003852A2 (en) | 2012-06-25 | 2014-01-03 | Ross Technology Corporation | Elastomeric coatings having hydrophobic and/or oleophobic properties |
| CA3035514A1 (en) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | Mirapakon Inc. | Hydrophobic xerogel film and method of use thereof for reducing condensation |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3714214A (en) * | 1970-04-28 | 1973-01-30 | Du Pont | Alkoxy silyl alkyl compounds |
| JPS6110043A (ja) | 1984-06-26 | 1986-01-17 | Asahi Glass Co Ltd | 防汚性を有する低反射率ガラス |
| FR2632962A1 (fr) * | 1988-06-17 | 1989-12-22 | Pola Chem Ind Inc | Poudres a revetement hydrofuge et oleofuge leur procede de production et produits cosmetiques les contenant |
| US5288891A (en) * | 1990-11-22 | 1994-02-22 | Nippon Oil And Fats Co. Ltd. | Fluoralykyl group-containing organosilicon oligomer, method for preparing same and surface treating agent |
| JPH059456A (ja) * | 1991-02-16 | 1993-01-19 | Nippon Oil & Fats Co Ltd | 表面処理剤 |
| DE69217574T2 (de) | 1991-05-17 | 1997-06-12 | Asahi Glass Co Ltd | Oberflächenbehandeltes Substrat |
| JP2729714B2 (ja) | 1991-10-18 | 1998-03-18 | トヨタ自動車株式会社 | 高耐久撥水皮膜の形成溶液 |
| JP2678844B2 (ja) | 1991-11-26 | 1997-11-19 | トヨタ自動車株式会社 | 撥水ガラスの製造方法 |
| JPH05319868A (ja) * | 1992-05-25 | 1993-12-03 | Nissan Motor Co Ltd | ガラス基板用撥水処理剤およびその撥水処理法 |
| US5225510A (en) * | 1992-07-15 | 1993-07-06 | Dow Corning Corporation | Masonry treating composition and method |
| JP2758330B2 (ja) | 1992-12-18 | 1998-05-28 | セントラル硝子株式会社 | 撥水処理剤、その撥水処理基材およびその製法 |
| EP0624404B1 (en) | 1993-05-14 | 1998-08-05 | Asahi Glass Company Ltd. | Surface-treated substrate and process for its production |
| JP3572679B2 (ja) * | 1993-11-10 | 2004-10-06 | 日産自動車株式会社 | 撥水処理剤 |
| US5576109A (en) | 1994-04-20 | 1996-11-19 | Asahi Glass Company Ltd. | Surface treating agent and surface-treated substrate |
| EP0696627B1 (en) * | 1994-08-12 | 1999-01-27 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Water repellent composition |
| JPH08143855A (ja) | 1994-09-21 | 1996-06-04 | Asahi Glass Co Ltd | 表面処理用組成物 |
| EP0739919B1 (en) | 1995-04-25 | 2002-07-24 | Asahi Glass Company Ltd. | Composition for surface treatment |
| JP3192947B2 (ja) * | 1995-11-16 | 2001-07-30 | 東京応化工業株式会社 | シリカ系被膜形成用塗布液の製造方法 |
| US5871843A (en) | 1996-03-27 | 1999-02-16 | Asahi Glass Company Ltd. | Laminate and process for its production |
| US5786096A (en) | 1996-11-12 | 1998-07-28 | Asahi Glass Company Ltd. | Surface-treated substrate and process for its production |
-
1998
- 1998-09-01 AT AT98940653T patent/ATE283326T1/de not_active IP Right Cessation
- 1998-09-01 BR BR9812768-3A patent/BR9812768A/pt not_active Application Discontinuation
- 1998-09-01 US US09/508,080 patent/US6733892B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-09-01 JP JP51765399A patent/JP4431199B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-01 ES ES98940653T patent/ES2234145T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-01 DE DE69827831T patent/DE69827831T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-01 WO PCT/JP1998/003898 patent/WO1999014284A1/ja active IP Right Grant
- 1998-09-01 AU AU88888/98A patent/AU8888898A/en not_active Abandoned
- 1998-09-01 CA CA002303005A patent/CA2303005A1/en not_active Abandoned
- 1998-09-01 EP EP98940653A patent/EP1022323B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1999014284A1 (fr) | 1999-03-25 |
| EP1022323A1 (en) | 2000-07-26 |
| EP1022323A4 (en) | 2001-06-20 |
| BR9812768A (pt) | 2000-12-12 |
| JP4431199B2 (ja) | 2010-03-10 |
| US6733892B1 (en) | 2004-05-11 |
| DE69827831T2 (de) | 2005-11-10 |
| DE69827831D1 (de) | 2004-12-30 |
| EP1022323B1 (en) | 2004-11-24 |
| ATE283326T1 (de) | 2004-12-15 |
| CA2303005A1 (en) | 1999-03-25 |
| AU8888898A (en) | 1999-04-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5314731A (en) | Surface-treated substrate | |
| JPH0781024B2 (ja) | 撥水性．防汚性を有する透明基材およびそれを装着した構造物 | |
| ES2234145T3 (es) | Composicion de tratamiento superficial, procedimiento de tratamiento superficial, sustrato y articulo. | |
| JP6305462B2 (ja) | スルホネート官能コーティング及び方法 | |
| RU2519258C2 (ru) | Покрытие на основе двуокиси кремния для повышенной гидрофильности | |
| US5482768A (en) | Surface-treated substrate and process for its production | |
| EP1051448B1 (en) | Antisoiling coatings for antireflective surfaces and methods of preparation | |
| EP0703282B1 (en) | Composition for surface treatment | |
| KR100463926B1 (ko) | 다기능성 실리콘 폴리머 코팅제 조성물 | |
| US5576109A (en) | Surface treating agent and surface-treated substrate | |
| JPH06220428A (ja) | 表面改質された防曇性被膜 | |
| JP3155025B2 (ja) | 表面処理された建築・建装用物品および該物品の製造方法 | |
| JP3207452B2 (ja) | 建築・建装用物品 | |
| JPH0724958A (ja) | 表面処理された基材およびその製造方法 | |
| JP2906472B2 (ja) | 透明成形体 | |
| JPH05279499A (ja) | 表面処理された基材 | |
| JPH04342444A (ja) | 表面処理された輸送機器用物品および該物品の製造方法 | |
| JP3212320B2 (ja) | 輸送機器用物品および輸送機器用物品の製造方法 | |
| JPH10180937A (ja) | 表面処理された基材とその製造方法 | |
| JPH0827456A (ja) | 表面処理剤および表面処理された基材 | |
| WO2020018339A1 (en) | Sulfonate-functional coating compositions, methods of making the same, and articles therefrom | |
| JPH0518411U (ja) | コンパクト容器 | |
| JP2001081445A (ja) | 表面処理剤組成物、および表面処理された基材 | |
| JPH0718252A (ja) | 表面処理層を有する基材 |