СТЕКЛО С ПОКРЫТИЕМ, ОБЛАДАЮЩЕЕ СВОЙСТВАМИ УСТОЙЧИВОСТИ К ЗАПОТЕВАНИЮ
COATED GLASS WITH FOGGING-RESISTANCE PROPERTIES

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
[0001] Настоящей заявкой испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США № 62/682,570, поданной 8 июня 2018 г., содержание которой полностью включено в настоящий документ путем отсылки
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Общей проблемой стеклянных подложек является их склонность к запотеванию при воздействии высокой влажности или температуры, или существенных перепадов влажности или температуры. Как правило, в таких ситуациях влага конденсируется на поверхности стеклянной подложки, тем самым усложняя возможность видеть через подложку или, когда подложка включает зеркало, затрудняя возможность видеть отражение. Для уменьшения или устранения этой проблемы применяли различные типы покрытий. Однако недостатки сохраняются. Например, некоторые из этих покрытий могут не обеспечивать свойства адекватной устойчивости к запотеванию, тогда как другие могут не обеспечивать желаемые механические свойства и/или химическую стойкость.
[0003] В результате, существует потребность в создании покрытия на стеклянной подложке с улучшенными свойствами устойчивости к запотеванию, при этом также показывающего желаемые механические свойства и/или химическую стойкость.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] В целом один вариант осуществления настоящего описания относится к способу изготовления стеклянной подложки с покрытием. Стеклянная подложка с покрытием содержит стеклянную подложку. Стеклянная подложка с покрытием дополнительно содержит покрытие на поверхности стеклянной подложки. Покрытие содержит связующее вещество, включающее полиакрилат и полиакриламид.
[0005] В целом другой вариант осуществления по настоящему описанию относится к стеклянной подложке с покрытием, содержащей стеклянную подложку и покрытие на поверхности стеклянной подложки, причем покрытие включает в себя связующее вещество. Прозрачность подложки с покрытием после воздействия одного из следующих условий находится в пределах 10% от прозрачности подложки с покрытием до воздействия этого условия: (i) когда подложку с покрытием выдерживают при температуре 0 °C или ниже, а затем подвергают воздействию окружающей среды при температуре 21 °C и влажности 70%, или (ii) когда подложку с покрытием помещают в пар при температуре 100 °C на одну минуту.
[0006] В целом другой вариант осуществления настоящего описания относится к способу изготовления стеклянной подложки с покрытием, такой как упомянутая выше. Способ может включать этап нанесения состава покрытия на стеклянную подложку. Состав покрытия содержит первое полимеризуемое соединение, второе полимеризуемое соединение и по меньшей мере один поперечно-сшивающий агент. Способ дополнительно содержит этап полимеризации соединений.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Обозначения
[0007] Следует понимать, что используемая в настоящем документе терминология служит только для цели описания конкретных вариантов осуществления и не предназначена для ограничения объема настоящего изобретения.
x-y
3
3
2
3
2
2
3
2
3
2
2
2
3
2
2
3
3
2
3
3
3
2
2
2
2
3
3
2
3
2
2
2
5
[0008] Термин «алкил» относится к одновалентной насыщенной алифатической углеводородной группе, такой как имеющей от 1 до 25 атомов углерода, а в некоторых вариантах осуществления - от 1 до 12 атомов углерода. Термин «C алкил» относится к алкильным группам, имеющим от x до y атомов углерода. Данный термин включает, в качестве примера, углеводородные группы с прямой и разветвленной цепью, такие как метил (CH), этил (CHCH), н-пропил (CHCHCH), изопропил ((CH)CH), н-бутил (CHCHCHCH), изобутил ((CH)CHCH), втор-бутил ((CH)(CHCH)CH), трет-бутил ((CH)C), н-пентил (CHCHCHCHCH), неопентил ((CH)CCH), гексил (CH(CHCHCH)), и т. д.
[0009] Термин «замещенный алкил» относится к алкильной группе, имеющей от 1 до 5, а в некоторых вариантах осуществления - от 1 до 3 или от 1 до 2 заместителей, выбранных из алкенила, замещенного алкенила, алкинила, замещенного алкинила, алкокси, замещенного алкокси, ацила, ациламино, ацилокси, амино, замещенного амино, четвертичного амино, аминокарбонила, имино, амидино, аминокарбониламино, амидинокарбониламино, аминотиокарбонила, аминокарбониламино, аминотиокарбониламино, аминокарбонилокси, аминосульфонила, аминосульфонилокси, аминосульфониламино, арила, замещенного арила, арилокси, замещенного арилокси, арилтио, замещенного арилтио, азидо, карбоксила, сложного карбоксилового эфира, (сложный карбоксиловый эфир)амино, (сложный карбоксиловый эфир)окси, циано, циклоалкила, замещенного циклоалкила, циклоалкилокси, замещенного циклоалкилокси, циклоалкилтио, замещенного циклоалкилтио, гуанидино, замещенного гуанидино, галогена, гидрокси, гидроксиамино, алкоксиамино, гидразино, замещенного гидразино, гетероарила, замещенного гетероарил, гетероарилокси, замещенного гетероарилокси, гетероарилтио, замещенного гетероарилтио, гетероциклического, замещенного гетероциклического, гетероциклилокси, замещенного гетероциклилокси, гетероциклилтио, замещенного гетероциклилтио, нитро, оксо, тиона, спироциклоалкила, фосфата, фосфоната, фосфината, фосфонамидата, фосфородиамидата, моноэфира фосфорамидата, циклического фосфорамидата, циклического фосфородиамидата, диэфира фосфорамидата, сульфата, сульфоната, сульфонила, замещенного сульфонила, сульфонилокси, тиоацила, тиоцианата, тиола, алкилтио и замещенного алкилтио, причем указанные заместители соответствуют определенным в настоящем документе.
x
y
[0010] Термин «алкенил» относится к углеводородной группе с прямой или разветвленной цепью, содержащей от 2 до 10 атомов углерода, а в некоторых вариантах осуществления от 2 до 6 атомов углерода или от 2 до 4 атомов углерода и имеющей по меньшей мере 1 участок ненасыщенности винила (>C=C<). Например, (C-C)алкенил относится к алкенильным группам, имеющим от x до y атомов углерода, и подразумевается, что он включает, например, этенил, пропенил, 1,3-бутадиенил и т. п.
2
6
[0011] Термин «алкинил» относится к одновалентному углеводородному радикалу с прямой цепью или одновалентному углеводородному радикалу с разветвленной цепью, содержащему по меньшей мере одну тройную связь. Также подразумевается, что термин «алкинил» включает углеводородные группы, имеющие одну тройную связь и одну двойную связь. Например, подразумевается, что (C-C)алкинил включает этинил, пропинил и т. п.
1-6
[0012] Термин «алкокси» относится алкоксигруппе с прямой или разветвленной цепью, содержащей определенное число атомов углерода. Например, C алкокси означает алкоксигруппу с прямой или разветвленной цепью, содержащую по меньшей мере 1 атом углерода и не более 6 атомов углерода. Примеры «алкокси», используемые в настоящем документе, включают, помимо прочего, метокси, этокси, проп-1-окси, проп-2-окси, бут-1-окси, бут-2-окси, 2-метилпроп-1-окси, 2-метилпроп-2-окси, пентокси и гексилокси.
[0013] Термин «арил» относится к карбоциклическому ароматическому фрагменту (такому как фенил или нафтил), содержащему определенное число атомов углерода, в частности 6-10 атомов углерода. Примеры арильных радикалов включают, помимо прочего, фенил, нафтил, инденил, азуленил, флуоренил, антраценил, фенантренил, тетрагидронафтил, инданил, фенантридинил и т. п. Если не указано иное, термин «арил» также включает каждый возможный позиционный изомер ароматического углеводородного радикала, например, в 1-нафтиле, 2-нафтиле, 5-тетрагидронафтиле, 6-тетрагидронафтиле, 1-фенантридиниле, 2-фенантридиниле, 3-фенантридиниле, 4-фенантридиниле, 7-фенантридиниле, 8-фенантридиниле, 9-фенантридиниле и 10-фенантридиниле. Примеры арильных радикалов включают, помимо прочего, фенил, нафтил, инденил, азуленил, флуоренил, антраценил, фенантренил, тетрагидронафтил, инданил, фенантридинил и т. п.
[0014] Следует понимать, что вышеупомянутые определения охватывают незамещенные группы, а также группы, замещенные одной или более другими группами, как известно из уровня техники. Например, алкильная группа может быть замещена от 1 до 8, в некоторых вариантах осуществления - от 1 до 5, в некоторых вариантах осуществления - от 1 до 3, а в некоторых вариантах осуществления - от 1 до 2 заместителями, выбранными из алкила, алкенила, алкинила, алкокси, ацила, ациламино, ацилокси, амино, четвертичного амино, амида, имино, амидино, аминокарбониламино, амидинокарбониламино, аминотиокарбонила, аминокарбониламино, аминотиокарбониламино, аминокарбонилокси, аминосульфонила, аминосульфонилокси, аминосульфониламино, арила, арилокси, арилтио, азидо, карбоксила, сложного эфира карбоновой кислоты, (сложный эфир карбоновой кислоты)амино, (сложный эфир карбоновой кислоты)окси, циано, циклоалкила, циклоалкилокси, циклоалкилтио, эпокси, гуанидино, галогено, галогеналкила, галогеналкокси, гидрокси, гидроксиамино, алкоксиамино, гидразино, гетероарила, гетероарилокси, гетероарилтио, гетероциклила, гетероциклилокси, гетероциклилтио, нитро, оксо, окси, тиона, фосфата, фосфоната, фосфината, фосфонамидата, фосфородиамидата, сложного фосфорамидатного моноэфира, циклического фосфорамидата, циклического фосфородиамидата, сложного фосфорамидатного диэфира, сульфата, сульфоната, сульфонила, замещенного сульфонила, сульфонилокси, тиоацила, тиоцианата, тиола, алкилтио и т. п., а также комбинаций таких заместителей.
Подробное описание
[0015] Ниже приводится подробное описание вариантов осуществления, один или более примеров которых проиллюстрированы на графических материалах. Каждый из примеров представлен путем объяснения вариантов осуществления, а не ограничения настоящего описания. В сущности, специалистам в данной области будет очевидно, что в варианты осуществления можно вносить различные модификации и изменения без отступления от объема или существа настоящего изобретения. Например, элементы, показанные или описанные как часть одного варианта осуществления, могут быть использованы с другим вариантом осуществления для получения еще одного дополнительного варианта осуществления. Таким образом, предполагается, что аспекты настоящего описания охватывают такие модификации и изменения.
[0016] В целом настоящее описание относится к стеклянной подложке с покрытием, обладающей свойствами устойчивости к запотеванию. В частности, покрытие включает связующее вещество. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что покрытие, описанное в настоящем документе, демонстрирует улучшенные свойства устойчивости к запотеванию, а также желательные механические свойства и химическую стойкость по сравнению с другими типами коммерчески доступных устойчивых к запотеванию покрытий.
[0017] Для обеспечения свойств устойчивости к запотеванию по существу желательно иметь покрытие, обеспечивающее прозрачность сквозь подложку. Таким образом, после проведения испытания устойчивости к запотеванию, как описано в настоящем документе, подложка демонстрирует прозрачность в пределах 10%, в частности, в пределах 8%, в частности, в пределах 5%, в частности, в пределах 4%, в частности, в пределах 3%, в частности, в пределах 2%, в частности, в пределах 1% прозрачности имеющий покрытие подложки до испытания устойчивости к запотеванию. В другом варианте осуществления после проведения испытания устойчивости к запотеванию подложка демонстрирует прозрачность в пределах 10%, в частности, в пределах 8%, в частности, в пределах 5%, в частности, в пределах 4%, в частности, в пределах 3%, в частности, в пределах 2%, в частности, в пределах 1% прозрачности сырого стекла (подложки без покрытия). Испытание устойчивости к запотеванию, как упомянуто выше, может представлять собой любое испытание (или комбинацию следующих испытаний): (а) непосредственное воздействие на подложку с покрытием пара при температуре выше 100 °C в течение одной минуты; (б) выдерживание в холодильной камере при температуре 1 °C в течение одного часа с последующим воздействием окружающей среды при температуре 21 °C и влажности 70%; (в) выдерживание в морозильной камере при температуре -18 °C в течение одного часа с последующим воздействием окружающей среды температуре 21 °C и влажности 70%; (г) выдерживание в морозильной камере при температуре -6,7 °C в течение одного часа с последующим воздействием окружающей среды при температуре 21 °C и влажности 70%; (д) выдерживание в морозильной камере при температуре -5 °C с последующим воздействием окружающей среды при температуре 22 °C и влажности 70%; и/или (е) выдерживание в морозильной камере при температуре -20 °C в течение 20 минут с последующим воздействием окружающей среды при температуре 23 °C и влажности 50-60%. В одном конкретном варианте осуществления испытание устойчивости к запотеванию, как упомянуто выше, может представлять собой любое испытание (или комбинацию следующих испытаний): (i) когда подложку с покрытием выдерживают при температуре 0 °C или ниже, а затем подвергают воздействию окружающей среды при температуре 21 °C и влажности 70%, или (ii) когда подложку с покрытием помещают в пар при температуре 100 °C на одну минуту.
[0018] Однако, если стеклянная подложка представляет собой отражающую подложку, такую как зеркало, может оказаться желательным наличие имеющей покрытие подложки, обеспечивающей отражение. Таким образом, после проведения испытания устойчивости к запотеванию, как описано далее в настоящем документе, подложка может демонстрировать отражающую способность в пределах 10%, в частности, в пределах 8%, в частности, в пределах 5%, в частности, в пределах 4%, в частности, в пределах 3%, в частности, в пределах 2%, в частности, в пределах 1% отражающей способности подложки с покрытием до испытания устойчивости к запотеванию. В другом варианте осуществления после проведения испытания устойчивости к запотеванию подложка демонстрирует отражающую способность в пределах 10%, в частности, в пределах 8%, в частности, в пределах 5%, в частности, в пределах 4%, в частности, в пределах 3%, в частности, в пределах 2%, в частности, в пределах 1% отражающей способности сырого стекла (подложки без покрытия). Испытания устойчивости к запотеванию могут быть такими же, как указанные выше.
[0019] Кроме того, стекло с покрытием может быть прозрачным, что позволяет четко видеть через стекло. Это означает, что стекло может обладать прозрачностью, составляющей более 75% или более, в частности, приблизительно 80% или более, в частности, приблизительно 85% или более, в частности, приблизительно 90% или более, в частности, приблизительно 95% или более. Такая прозрачность может быть обнаружена на определенной длине волны (например, 550 нм) или в диапазоне длин волн, в частности, от 500 нм до 900 нм, в частности, от 500 нм до 800 нм, в частности, от 500 нм до 700 нм, в частности, от 500 нм до 600 нм. Такая прозрачность может являться характерной для стекла с покрытием до и/или после проведения испытания устойчивости к запотеванию.
[0020] Кроме того, прозрачность стекла с покрытием может составлять величину в пределах приблизительно 10%, в частности, в пределах приблизительно 5%, в частности, в пределах приблизительно 4%, в частности, в пределах приблизительно 3%, в частности, в пределах приблизительно 2%, в частности, в пределах приблизительно 1%, в частности, в пределах приблизительно 0,5% прозрачности стекла без покрытия. Такие различия в выраженной в процентах прозрачности могут быть обнаружены при определенной длине волны (например, 550 нм) или в диапазоне длин волн, в частности, от 500 нм до 900 нм, в частности, от 500 нм до 800 нм, в частности, от 500 нм до 700 нм, в частности, от 500 нм до 600 нм. Стекло с покрытием может иметь мутность, составляющую приблизительно 10% или менее, в частности, приблизительно 8% или менее, в частности, приблизительно 5% или менее, в частности, приблизительно 4% или менее, в частности, приблизительно 3% или менее, в частности, приблизительно 2% или менее, в частности, приблизительно 1% или менее.
[0021] Стекло с покрытием может иметь отражающую способность, составляющую приблизительно 20% или менее, в частности, приблизительно 15% или менее, в частности, приблизительно 10% или менее, в частности, приблизительно 8% или менее, в частности, приблизительно 5% или менее, в частности, приблизительно 4% или менее, в частности, приблизительно 2% или менее, в частности, приблизительно 1% или менее. Однако при наложении на зеркало стекло с покрытием может иметь высокую отражающую способность. Например, отражающая способность может составлять приблизительно 50% или более, в частности, приблизительно 60% или более, в частности, приблизительно 70% или более, в частности, приблизительно 80% или более, в частности, приблизительно 85% или более, в частности, приблизительно 90% или более. Такая отражающая способность может быть отмечена на определенной длине волны (например, 550 нм) или в диапазоне длин волн, в частности, от 500 нм до 900 нм, в частности, от 500 нм до 800 нм, в частности, от 500 нм до 700 нм, в частности, от 500 нм до 600 нм. Такая отражающая способность может являться характерной для стекла с покрытием до и/или после проведения испытания устойчивости к запотеванию.
[0022] Кроме того, отражающая способность стекла с покрытием может составлять в пределах приблизительно 10%, в частности, в пределах приблизительно 5%, в частности, в пределах приблизительно 4%, в частности, в пределах приблизительно 3%, в частности, в пределах приблизительно 2%, в частности, в пределах приблизительно 1%, в частности, в пределах приблизительно 0,5% отражающей способности стекла без покрытия. Такие различия в выраженной в процентах отражающей способности могут быть обнаружены на определенной длине волны (например, 550 нм) или в диапазоне длин волн, в частности, от 500 нм до 900 нм, в частности, от 500 нм до 800 нм, в частности, от 500 нм до 700 нм, в частности, от 500 нм до 600 нм.
[0023] Что касается свойств устойчивости к запотеванию, по существу также может являться желательным наличие покрытия, демонстрирующего малый краевой угол смачивания, тем самым указывая на наличие гидрофильной поверхности или даже супергидрофильной поверхности. В связи с этим покрытие, описанное в настоящем документе, может демонстрировать краевой угол смачивания, составляющий приблизительно 25° или менее, в частности, приблизительно 20° или менее, в частности, приблизительно 15° или менее, в частности, приблизительно 10° или менее, в частности, приблизительно 9° или менее, в частности, приблизительно 8° или менее, в частности, приблизительно 7° или менее, в частности, приблизительно 5° или менее. Краевой угол смачивания может составлять более 0, в частности, приблизительно 1° или более, в частности, приблизительно 3°или более, в частности, приблизительно 5° или более, в частности, приблизительно 10° или более. В некоторых случаях такой краевой угол смачивания может быть образован в течение 1 секунды или через 1 секунду, в частности, в течение 2 секунд или через 2 секунды, в частности, в течение 3 секунд или через 3 секунды, в частности, в течение 4 секунд или через 4 секунды, в частности, в течение 5 секунд или через 5 секунд, в частности, в течение 6 секунд или через 6 секунд, в частности, в течение 10 секунд или через 10 секунды, в частности, в течение 15 секунд или через 15 секунды, в частности, в течение 20 секунд или через 20 секунд, в частности, в течение 30 секунд или через 30 секунд, в частности, в течение 1 минуты или через 1 минуту после нанесения капли воды. В течение этого времени может произойти уравновешивание за счет способности пленки поглощать воду, находящуюся на поверхности подложки с покрытием.
[0024] Безотносительно к какой-либо теории, малый краевой угол смачивания может указывать на образование на поверхности скорее водяной пленки, а не водяных пузырьков. При наличии водяных пузырьков падающий свет может рассеиваться при отражении, тем самым создавая замутненный внешний вид. В то же время свет, падающий на водяную пленку, может отражаться зеркально, тем самым уменьшая или устраняя замутненный внешний вид. Такое зеркальное отражение может быть обусловлено гидрофильной, такой как супергидрофильная, поверхностью.
[0025] Таким образом, размещение над паром при температуре 100 °C в течение одной минуты может не приводить к запотеванию благодаря наличию водяной пленки. Это также можно наблюдать при помещении непосредственно над водой (например, в исходящий пар), нагретой при 60 °C. Аналогичным образом, при помещении в холодную среду (например, холодильную камеру при температуре 1 °C или морозильную камеру при температуре -6 °C или -18 °C) на 2 часа и последующем переносе в комнатную температуру также может отсутствовать запотевание благодаря наличию водяной пленки. Соответственно, имеющее покрытие стекло может проявлять желаемые свойства устойчивости к запотеванию при использовании при комнатной температуре, воздействии высокой влажности и/или высокотемпературной среды или при использовании при низкой температуре (например, холодильная камера с температурой 1 °C или морозильная камера с температурой -6 °C или -18 °C) с последующим воздействием комнатной температуры.
[0026] Кроме того, стекло с покрытием может иметь желаемые механические свойства. Например, стекло может иметь степень адгезии, определенной способом решетчатого надреза в соответствии с ASTM D3359-09, соответствующую 3B или выше, в частности, 4B или выше, в частности, 5B. Метод испытания адгезии способом решетчатого надреза позволяет оценить прочность адгезии покрытия к подложке путем наклеивания и клейкой ленты, чувствительной к давлению, на надрезы на покрытии и ее отрыва. Баллы, полученные при испытании способом решетчатого надреза, могут сохраняться даже после выдерживания стекла с покрытием в кипящей воде в течение десяти минут.
[0027] Кроме того, в соответствии с испытанием устойчивости к истиранию, покрытие может получить оценку 3 или менее, например 2 или менее, например 1. Испытание с помощью прибора для определения устойчивости к истиранию показывает стойкость покрытия к царапанию.
[0028] Кроме того, покрытие может иметь показатель прочности адгезии при испытании способом отрыва шпильки, составляющий приблизительно 300 фунтов на квадратный дюйм или более, в частности, 350 фунтов на квадратный дюйм или более, в частности 400 фунтов на квадратный дюйм или более, в частности, приблизительно 450 фунтов на квадратный дюйм или более, в частности, приблизительно 500 фунтов на квадратный дюйм или более, в частности, приблизительно 600 фунтов на квадратный дюйм или более, в частности, приблизительно 750 фунтов на квадратный дюйм или более, в частности, приблизительно 1000 фунтов на квадратный дюйм или более, в частности, приблизительно 1250 фунтов на квадратный дюйм или более, в частности, приблизительно 1500 фунтов на квадратный дюйм или более до приблизительно 3000 фунтов на квадратный дюйм или менее, в частности, приблизительно 2500 фунтов на квадратный дюйм или менее, в частности, приблизительно 2000 фунтов на квадратный дюйм или менее, в частности, приблизительно 1750 фунтов на квадратный дюйм или менее, в частности, приблизительно 1500 фунтов на квадратный дюйм или менее, в частности, приблизительно 1250 фунтов на квадратный дюйм или менее, в частности, приблизительно 1000 фунтов на квадратный дюйм или менее, в частности, приблизительно 900 фунтов на квадратный дюйм или менее, в частности, приблизительно 800 фунтов на квадратный дюйм или менее, в частности, 700 фунтов на квадратный дюйм или менее, в частности, 600 фунтов на квадратный дюйм или менее, в частности, 500 фунтов на квадратный дюйм или менее.
[0029] Кроме того, стекло с покрытием может демонстрировать желаемую химическую стойкость. Например, стекло с покрытием может проходить, что указывает на отсутствие повреждения пленки, испытание с воздействием 0,1 н. раствора гидроксида натрия при комнатной температуре в течение одного часа и/или 5%-ного раствора соляной кислоты при комнатной температуре в течение одного часа. Дополнительно, стекло с покрытием может демонстрировать вышеупомянутые результаты испытания способом решетчатого надреза даже после таких воздействий. Кроме того, стекло с покрытием может демонстрировать вышеупомянутые результаты испытания способом решетчатого надреза даже после замачивания в Windex в течение 1 часа при комнатной температуре. Показатели, полученные в ходе испытания способом решетчатого надреза, могут также сохраняться после замачивания в деионизированной воде в течение 1 часа при комнатной температуре.
[0030] Ниже более подробно описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения.
Стеклянная подложка
[0031] А.
2
2
2
2
[0032] Стеклянная подложка, как правило, имеет толщину от приблизительно 0,1 до приблизительно 15 миллиметров, в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 миллиметров, а в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 1 до приблизительно 8 миллиметров. Стеклянная подложка может быть образована в ходе любого подходящего процесса, в частности, флоат-процесса, плавки, вытяжки вниз, развертывания и т. д. В любом случае подложка изготовлена из стеклянной композиции, имеющей температуру стеклования, как правило, от приблизительно 500 °C до приблизительно 700 °C. Композиция, например, может содержать окись кремния (SiO), один или более оксидов щелочноземельных металлов (например, оксид магния (MgO), оксид кальция (CaO), оксид бария (BaO) и оксид стронция (SrO)) и один или более оксидов щелочных металлов (например, оксид натрия (NaO), оксид лития (LiO) и оксид калия (KO)).
2
2
[0033] SiO, как правило, составляет от приблизительно 55 моль.% до приблизительно 85 моль.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 60 моль.% до приблизительно 80 моль.% и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 65 моль.% до приблизительно 75 моль.% композиции. Оксиды щелочноземельных металлов также могут составлять от приблизительно 5 моль.% до приблизительно 25 моль.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10 моль.% до приблизительно 20 моль.% и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 12 моль.% до приблизительно 18 моль.% композиции. В конкретных вариантах осуществления MgO может составлять от приблизительно 0,5 моль.% до приблизительно 10 моль.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 моль.% до приблизительно 8 моль.% и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 3 моль.% до приблизительно 6 моль.% композиции, при этом CaO может составлять от приблизительно 1 моль.% до приблизительно 18 моль.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 моль.% до приблизительно 15 моль.% и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 6 моль.% до приблизительно 14 моль.% композиции. Оксиды щелочных металлов могут составлять от приблизительно 5 моль.% до приблизительно 25 моль.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10 моль.% до приблизительно 20 моль.% и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 12 моль.% до приблизительно 18 моль.% композиции. В конкретных вариантах осуществления NaO может составлять от приблизительно 1 моль.% до приблизительно 20 моль.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 моль.% до приблизительно 18 моль.% и в некоторых осуществлениях от приблизительно 8 моль.% до приблизительно 15 моль.% композиции.
2
3
2
3
2
2
3
2
3
2
3
2
2
3
2
2
3
2
2
3
4
[0034] Конечно, другие компоненты также могут быть включены в стеклянную композицию, как известно специалистам в данной области. Например, в некоторых вариантах осуществления композиция может содержать оксид алюминия (AlO). Как правило, AlO используют в том количестве, чтобы сумма массовых долей SiO и AlO не превышала 85% моль. Например, AlO может быть использован в количестве от приблизительно 0,01 моль.% до приблизительно 3 моль.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,02 моль.% до приблизительно 2,5 моль.% и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,05 моль.% до приблизительно 2 моль.% композиции. В других вариантах осуществления композиция может также содержать оксид железа (FeO), в частности, в количестве от приблизительно 0,001 моль.% до приблизительно 8 моль.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,005 моль.% до приблизительно 7 моль.% и в некоторых осуществлениях от приблизительно 0,01 моль.% до приблизительно 6 моль.% композиции. Другие подходящие элементы, которые могут быть включены в композицию, могут включать, например, диоксид титана (TiO), хрома (III) оксид (CrO), диоксид циркония (ZrO), оксид иттрия (YO), диоксид цезия (CeO), двуокись марганца (MnO ), кобальта (II, III) оксид (CoO), металлы (например, Ni, Cr, V, Se, Au, Ag, Cd, и т. д.) и тому подобное.
[0035] В одном варианте осуществления стеклянная подложка может представлять собой отражающую (например, зеркальную) стеклянную подложку. Это означает, что стеклянная подложка имеет отражающий слой, такой как металлический отражающий слой. Отражающий слой не обязательно ограничен любым образом и может представлять любой из по существу используемых в данной области. Например, отражающий слой может включать золото, серебро, алюминий, кремний и т. д. или любую их комбинацию. В одном варианте осуществления отражающий слой включает серебро. В другом варианте осуществления отражающий слой включает алюминий.
[0036] Кроме того, в одном варианте осуществления стеклянная подложка может представлять собой многослойный материал. Например, многослойный материал может включать две стеклянные подложки, разделенные промежуточным слоем. Промежуточный слой не обязательно ограничен любым образом и может представлять любой из по существу используемых в данной области. В целом может являться желательным использование промежуточного слоя, который также является сравнительно прозрачным. Такой промежуточный слой можно использовать внутри стеклянной подложки для того, чтобы подложка представляла собой безопасное стекло, которое сохраняет целостность при разбивании. Промежуточный слой может включать, помимо прочего, сополимер этилена (например, этиленвинилацетат), поливинилбутираль, полиуретан (например, термопластичный полиуретан) и т. д.
Покрытие
[0037] Б.
[0038] Как указано, покрытие наносят на одну или более поверхностей подложки. Например, стеклянная подложка может содержать первую и вторую противоположные поверхности, и, таким образом, покрытие может быть нанесено на первую поверхность подложки, вторую поверхность подложки или обе поверхности. В одном варианте осуществления, например, покрытие наносят только на первую поверхность. В таких вариантах осуществления противоположная вторая поверхность может не иметь покрытия или может содержать другой тип покрытия. Конечно, в других вариантах осуществления покрытие по настоящему изобретению может присутствовать как на первой, так и на второй поверхностях стеклянной подложки. В таких вариантах осуществления природа покрытия на каждой поверхности может быть одинаковой или различной.
[0039] Кроме того, покрытие может быть нанесено так, что оно, по существу, покрывает площадь поверхности (например, 95% или более, в частности, 99% или более) стеклянной подложки. Однако следует понимать, что покрытие может быть также нанесено так, чтобы покрывать менее чем 95% площади поверхности стеклянной подложки. Например, покрытие может быть нанесено на стеклянную подложку для декорирования.
[0040] Покрытие может содержать любое количество различных материалов. Например, покрытие содержит по меньшей мере связующее вещество. Покрытие может также включать, например, красители, светостабилизаторы, алкоксиды металлов, наночастицы, а также различные другие типы добавок.
Связующее вещество
[0041] i.
[0042] Как указано в настоящем документе, покрытие содержит связующее вещество. Покрытие, описанное в настоящем документе, может быть получено с использованием связующих веществ, описанных в настоящем документе. Например, такие связующие вещества могут быть использованы для формирования сетки.
[0043] В целом, связующее вещество может включать сетку, включающую гидрофильный полимер. Например, связующее вещество может включать полиакрилат, такой как поперечно-сшитый полиакрилат. Кроме того, связующее вещество может включать полиакриламид, такой как поперечно-сшитый полиакриламид. Кроме того, в одном варианте осуществления связующее вещество может включать силикон, такой как полученный из силанов и/или алкоксидов. Например, сетка может представлять собой сетку, полученную из тетраэтилортосиликата. В дополнительном варианте осуществления связующее вещество может включать связующее вещество, включающее полиол, такой как меламино-полиол. Следует понимать, что любой из указанных выше способов можно использовать по отдельности или в комбинации для образования связующего вещества.
[0044] В одном варианте осуществления связующее вещество может включать комбинацию вышеупомянутых гидрофильных полимеров. В частности, связующее вещество может включать комбинацию полиакрилата, такого как поперечно-сшитый полиакрилат, и полиакриламида, такого как поперечно-сшитый полиакриламид. В другом варианте осуществления связующее вещество может включать вышеупомянутое вещество в дополнение к силикону и полиолу, такому как меламино-полиол.
[0045] Связующее вещество может включать взаимопроникающую сетку. В целом взаимопроникающая сетка представляет собой сетку, в которой полимерные цепочки одного полимера или смолы перемешаны с цепочками другого полимера или смолы таким образом, что они не могут быть разделены без разрушения химических связей. Связующее вещество может включать взаимопроникающую полимерную сетку, состоящую по меньшей мере из двух поперечно-сшитых полимеров. Связующее вещество может включать полувзаимопроникающую сетку, например, включающую полимер с прямой или разветвленной цепью без каких-либо поперечных сшивок. Например, связующее вещество может включать один поперечно-сшитый полимер и один полимер, который не является поперечно сшитым. В другом варианте осуществления связующее вещество может включать два поперечно-сшитых полимера и один полимер, который не является поперечно сшитым.
[0046] Взаимопроникающая сетка может представлять собой полностью взаимопроникающую сетку или полувзаимопроникающую сетку. В одном варианте осуществления взаимопроникающая сетка представляет собой полностью взаимопроникающую сетку, так что все полимеры/смолы переплетаются друг с другом. Таким образом, все смолы связующего вещества поперечно сшиты с образованием взаимопроникающей сетки. При этом полимерные цепочки по меньшей мере одной соответствующей смолы переплетаются с полимерными цепочками другой соответствующей смолы таким образом, что они не могут быть разделены без разрыва химических связей.
[0047] Взаимопроникающая сетка также может представлять собой полувзаимопроникающую сетку. В таком случае сетка содержит по меньшей мере одну поперечно-сшитую смолу, в частности, по меньшей мере две поперечно-сшитые смолы. Таким образом, по меньшей мере одна смола сшивается поперечными связями с образованием взаимопроникающей сетки. При этом полимерные цепочки другой смолы могут быть не переплетены с полимерными цепочками первой поперечно-сшитой смолы и второй поперечно-сшитой смолы.
[0048] Кроме того, в одном варианте осуществления взаимопроникающая сетка может включать комбинацию двух органических поперечно-сшитых сеток. В другом варианте осуществления взаимопроникающая сетка может включать комбинацию органической поперечно-сшитой сетки и неорганической поперечно-сшитой сетки. Например, по меньшей мере одна из поперечно-сшитых смол может образовывать органическую поперечно-сшитую сетку, в то время как по меньшей мере одна из поперечно-сшитых смол может образовывать неорганическую поперечно-сшитую смолу. Термин «органическая поперечно-сшитая смола» означает, что полимеризуемое соединение представляет собой соединение на основе углерода. В то же время термин «неорганическая поперечно-сшитая смола» означает, что полимеризуемое соединение не является соединением на основе углерода. Например, полимеризуемое соединение может представлять собой соединение на основе кремния. В одном варианте осуществления взаимопроникающая сетка может включать по меньшей мере две органические поперечно-сшитые сетки и одну неорганическую поперечно-сшитую сетку.
[0049] Как правило, такие взаимопроникающие сетки можно синтезировать из состава, содержащего все полимеризуемые соединения, а также любые другие участвующие в реакции вещества, реагенты и/или добавки (например, инициаторы, катализаторы и т. п.), при этом одновременная полимеризация и поперечное сшивание соответствующих смол образуют взаимопроникающую сетку. В связи с этим соответствующие поперечно-сшитые смолы могут образовываться по существу одновременно. Следует понимать, что вышеупомянутые полимеризуемые соединения могут включать отдельные мономеры и олигомеры или форполимеры.
[0050] В альтернативном варианте осуществления первая поперечно-сшитая смола может быть образована и включена в состав, содержащий другие полимеризуемые соединения для второй поперечно-сшитой смолы и/или третьей смолы, такой как третья поперечно-сшитая смола. В таком варианте осуществления полимеризуемые соединения отверждают с образованием соответствующей сетки, которая смешана или переплетена с уже образованной первой поперечно-сшитой смолой. Дополнительно первая поперечно-сшитая смола и вторая поперечно-сшитая смола могут быть образованы и включены в состав, содержащий другие полимеризуемые соединения для третьей поперечно-сшитой смолы. В таком варианте осуществления полимеризуемые соединения отверждают с образованием соответствующей сетки, которая смешана или переплетена с уже образованной второй поперечно-сшитой смолой. Кроме того, первая поперечно-сшитая смола и вторая поперечно-сшитая смола сами по себе могут образовывать взаимопроникающую сетку или могут не образовывать взаимопроникающую сетку до полимеризации и поперечного сшивания полимеризуемых соединений третьей поперечно-сшитой смолы.
[0051] Взаимопроникающая сетка также может проявлять определенные свойства, отличающие ее от простой смеси смол. Взаимопроникающая сетка может иметь температуру стеклования, которая находится в пределах температур стеклования или представлять промежуточную температуру стеклования любых двух из первой поперечно-сшитой смолы, второй поперечно-сшитой смолы и третьей смолы. Например, взаимопроникающая сетка может иметь температуру стеклования от 0 °C до 300 °C, в частности, от 10 °C до 250 °C, в частности, от 20 °C до 200 °C, в частности, от 30 °C до 180 °C. Температуру стеклования можно измерять способом дифференциальной сканирующей калориметрии в соответствии со стандартом ASTM E1356. Кроме того, для других свойств, которые могут показывать бимодальное распределение или тримодальное распределение вследствие наличия простой смеси двух смол или трех смол соответственно, такие свойства взаимопроникающей сетки могут показывать унимодальное распределение.
[0052] Как правило, смолы в связующем веществе могут представлять собой термопластичную смолу или термореактивную смолу. По меньшей мере одна из смол в связующем веществе представляет собой термореактивную смолу, так что ее можно подвергать отверждению/поперечному сшиванию. Например, при отверждении термореактивная смола может затвердевать и обеспечивать образование покрытия. Термореактивная смола по существу образована, по меньшей мере из одной поперечно-сшиваемой или полимеризуемой смолы, такой как (мет)акриловая смола, (мет)акриламидная смола, алкидная смола, фенольная смола, аминосмола, силиконовая смола, эпоксидная смола, полиольная смола и т. д. В настоящем документе термин «(мет)акриловый» по существу охватывает как акриловую, так и метакриловую смолы, а также их соли и сложные эфиры, например, акрилатные и метакрилатные смолы. В одном варианте осуществления, по меньшей мере две смолы могут быть термореактивными смолами. В одном варианте осуществления две из смол могут представлять собой термореактивные смолы, в то время как третья смола может представлять собой термопластичную смолу. В другом варианте осуществления по меньшей мере три смолы могут являться термореактивными смолами.
[0053] Взаимопроникающая сетка, составляющая предмет настоящего изобретения, может включать по меньшей мере два поперечно-сшитых полимера/смолы, например, по меньшей мере три поперечно-сшитых полимера/смолы. В одном варианте осуществления сетка может включать по меньшей мере четыре поперечно-сшитых полимера/смолы. В соответствии с настоящим изобретением, по меньшей мере один из этих полимеров может представлять собой гидрофильный полимер.
[0054] Взаимопроникающая сетка может включать полимеры или смолы, которые способствуют образованию покрытия, обладающего требуемыми свойствами. Например, один полимер или смола может обеспечивать гидрофильность, которая может обеспечивать быстрое поглощение воды при конденсации на поверхности, тем самым обеспечивая функцию устойчивости к запотеванию. В противном случае вода может оставаться на поверхности, что приводит к образованию тонкой пленки инея. Например, этот полимер или смола может представлять собой полиакрилат, как упомянуто ниже. Для улучшения механической прочности может быть использован другой полимер или смола. В качестве примера, этот полимер или смола может представлять собой поперечно-сшитый полиол, такой как полиол, поперечно сшитый с аминосоединением, таким как меламин. Такая смола может также придавать адгезивные свойства. Например, поперечно-сшивающий агент, такой как меламин, также может взаимодействовать со стеклянной поверхностью, в частности с гидроксильными группами, для присоединения поперечно-сшитой сетки к стеклянной пластине. Другой полимер или смола может придавать гидрофобные свойства, которые могут улучшать химическую стойкость и/или долговечность. Однако следует понимать, что, хотя указано конкретное свойство, такие полимеры или смола также могут способствовать улучшению других свойств. Например, полиакрилат может также способствовать улучшению механической прочности покрытия.
Гидрофильный полимер
[0055] i.
[0056] Связующее вещество может включать сетку, образованную из гидрофильного полимера. Такой гидрофильный полимер может обеспечивать поглощение воды пленкой, тем самым уменьшая или устраняя эффект запотевания. Гидрофильность может быть обусловлена свойствами самого полимера или может быть встроена в полимер с помощью реакции. Например, полимер может вступать в реакцию с другим соединением для придания полимеру гидрофильности.
[0057] В одном варианте осуществления полимер может представлять собой акрилат. Акрилатная смола может представлять собой смолу, полученную из акриловой кислоты, метакриловой кислоты или их комбинации. Например, акрилатный мономер включает в себя, помимо прочего, метилакрилат, этилакрилат, н-пропилакрилат, изопропилакрилат, н-бутилакрилат, втор-бутилакрилат, изобутилакрилат, трет-бутилакрилат, н-амилакрилат, изоамилакрилат, изобормилакрилат, н-гексилакрилат, 2-этилбутилакрилат, 2-этилгексилакрилат, н-октилакрилат, н-децилакрилат, метилциклогексилакрилат, циклопентилакрилат, циклогексилакрилат, изоборнилакрилат, 2-гидроксиэтилакрилат, метилметакрилат, этилметакрилат, 2-гидроксиэтилметакрилат, н-пропилметакрилат, н-бутилметакрилат, изопропилметакрилат, изобутилметакрилат, н-амилметакрилат, н-гексилметакрилат, изоамилметакрилат, втор-бутилметакрилат, трет-бутилметакрилат, трет-бутилметакрилат, 2-этилбутилметакрилат, метилциклогексилметакрилат, циннамилметакрилат, кротилметакрилат, циклогексилметакрилат, циклопентилметакрилат, 2-этоксиэтилметакрилат, изоборнилметакрилат и т. п., а также их комбинации.
[0058] В одном варианте осуществления акрилатные мономеры могут представлять собой диакрилатные мономеры. Например, акрилатные мономеры могут представлять собой диакрилатные мономеры, включая, помимо прочего, метилдиакрилат, этилдиакрилат, н-пропилдиакрилат, изопропилдиакрилат, н-бутилдиакрилат, втор-бутилдиакрилат, изобутилдиакрилат, трет-бутилдиакрилат, н-амилдиакрилат, изоамилдиакрилат, изоборнилдиакрилат, н-гексилдиакрилат, 2-этилбутилдиакрилат, 2-этилгексилдиакрилат, н-октилдиакрилат, н-децилдиакрилат, метилциклогексилдиакрилат, циклопентилдиакрилат, циклогексилдиакрилат, метилдиметакрилат, этилдиметакрилат, 2-гидроксиэтилдиметакрилат, н-пропилдиметакрилат, н-бутилдиметакрилат, изопропилдиметакрилат, изобутилдиметакрилат, н-амилдиметакрилат, н-гексилдиметакрилат, изоамилдиметакрилат, втор-бутилдиметакрилат, трет-бутилдиметакрилат, 2-этилбутилдиметакрилат, метилциклогексилдиметакрилат, циннамилдиметакрилат, кротилдиметакрилат, циклогексилдиметакрилат, циклопентилдиметакрилат, 2-этоксиэтилдиметакрилат, изоборнилдиметакрилат и т. п., а также их комбинации.
[0059] В одном варианте осуществления акрилатный мономер может включать функциональную группу, так что он представляет собой функционализированный акрилатный мономер. Например, функциональная группа может представлять собой гидроксил, амин, карбоксил или сульфгидрил. В одном конкретном варианте осуществления такая функциональная группа может представлять собой гидроксил. В другом конкретном варианте осуществления такая функциональная группа может представлять собой амин. В дополнительном варианте осуществления такая функциональная группа может представлять собой карбоксил. Таким образом, после завершения полимеризации полиакрилат может также иметь такую функциональную группу. Безотносительно к какой-либо теории, такая функциональная группа может впоследствии обеспечивать поперечное сшивание полиакрилата. В связи с этим связующее вещество может включать поперечно-сшитый полиакрилат.
[0060] В целом акрилатные мономеры могут представлять собой алифатические мономеры. Например, мономеры могут быть использованы для образования алифатических олигомеров. В связи с этим в одном варианте осуществления алифатические мономеры или олигомеры могут не содержать каких-либо ароматических компонентов. Однако в одном варианте осуществления акрилатные мономеры также могут включать ароматический мономер или олигомер.
[0061] Мономеры также могут включать любые производные вышеуказанного. В целом эти мономеры можно называть полимеризуемыми соединениями акрилатных смол.
[0062] В одном варианте осуществления акрилатную смолу получают из мономеров, включающих моноакрилаты и диакрилаты. В другом варианте осуществления мономеры состоят из диакрилатных мономеров.
[0063] Акрилатные смолы также могут дополнительно включать глицидильную функциональную группу. Например, акрилатный мономер может представлять собой акрилатный мономер, содержащий глицидильную группу таким образом, что глицидильная группа не является частью основной цепи, а вместо этого придает акрилатному мономеру функциональность.
[0064] Как правило, эти акрилатные смолы могут быть синтезированы любым способом, известным в данной области. Акрилатные смолы могут быть образованы в ходе одного этапа реакций или более чем одного этапа реакций. При использовании нескольких этапов сначала может быть образован форполимер, который затем может участвовать в дальнейших реакциях синтеза акрилатных смол, описанных в настоящем документе.
[0065] Кроме того, глицидильные или эпоксидные группы смол могут являться поперечно сшитыми. Поперечное сшивание может быть выполнено любым способом и с применением любого поперечно-сшивающего агента, по существу используемого в данной области. Поперечно-сшивающий агент может представлять собой амин, амид, акрилат или их комбинацию. В одном варианте осуществления поперечно-сшивающий агент может представлять собой амин. В одном варианте осуществления поперечно-сшивающий агент может представлять собой диамин, триамин или их комбинацию. В другом варианте осуществления поперечно-сшивающий агент может представлять собой амид. В дополнительном варианте осуществления поперечно-сшивающий агент может представлять собой акрилат. Например, акрилат может представлять собой этоксилированный акрилат, такой как этоксилированный триметилолпропантриакрилат. В качестве альтернативы или дополнения акрилат может представлять собой диакрилат, такой как ароматический диакрилат. В еще одном варианте осуществления поперечно-сшивающий агент может представлять собой изоцианат, такой как полиизоцианат. Кроме того, изоцианатный поперечно-сшивающий агент может быть алифатическим (например, гексаметилендиизоцианат, изофорондиизоцианат и т.д.) и/или ароматическим (например, 2,4 толилендиизоцианат, 2,6-толилендиизоцианат и т.д.). В результате реакции могут образовываться мочевинные связи при реагировании с аминогруппой и уретановые связи при реагировании с гидроксильной группой. Безотносительно к какой-либо теории, считается, что для улучшения целостности покрытия можно использовать сшивание поперечными связями.
[0066] В дополнение к акрилату полимер может включать акриламид, отдельно или в комбинации с акрилатом. Акриламид может представлять собой метакриламид или другой акриламид, известный в данной области. Акриламид может представлять собой алкилакриламид (например, метакриламид, диметакриламид, этилакриламид, диэтилакриламид, изопропилакриламид, бутилакриламид, фенилакриламид, гидроксипропилметакриламид, гидроксифенилметакриламид и т. п.). Акриламид может образовывать полиакриламид.
[0067] Безотносительно к какой-либо теории, полиакриламид может быть подвержен гидролизу. В связи с этим полиакриламид может иметь функциональную группу. Например, функциональная группа может представлять собой карбоксильную группу или гидроксильную группу. В одном варианте осуществления функциональная группа может представлять собой карбоксильную группу. В дополнительном варианте осуществления функциональная группа может представлять собой гидроксильную группу. Безотносительно к какой-либо теории, такая функциональная группа может впоследствии обеспечивать поперечное сшивание полиакриламида. В связи с этим связующее вещество может включать поперечно-сшитый полиакриламид.
[0068] Поперечно-сшивающий агент также может представлять собой другие соединения, общеизвестные в данной области. Например, такие соединения могут представлять собой изоцианаты, карбодиимиды (такие как поликарбодимиды), азиридины или их комбинацию. В одном варианте осуществления поперечно-сшивающий агент включает все три упомянутые выше типы соединений. В одном конкретном варианте осуществления поперечно-сшивающий агент включает по меньшей мере карбодиимиды, такие как поликарбодиимид. В дополнительном варианте осуществления поперечно-сшивающий агент включает по меньшей мере азиридин. Во еще одном дополнительном варианте осуществления поперечно-сшивающий агент включает по меньшей мере изоцианат. В определенных вариантах осуществления связующее вещество может включать акрилат, который поперечно сшит с применением поперечно-сшивающего агента, как описано в настоящем документе.
[0069] В целом инициатор (например, бензоилпероксид) может быть использован для образования свободного радикала, который может атаковать двойную связь поперечно-сшивающего агента, мономера или олигомера с образованием свободных радикалов, которые затем могут атаковать другие мономеры или олигомеры с образованием трехмерной поперечно-сшитой сетки. Однако также могут быть использованы другие имитаторы, такие как фотоинициаторы. Они могут включать фотоинициатор типа I и/или типа II. Например, фотоинициатор может представлять собой простой бензоиновый эфир, бензилкеталь, диалкоксиацетофенон, аминоалкилфенон, ацилфосфиноксид, бензофенон/амин, тиоксантон-амин или их комбинацию. Не имеющие ограничительного характера примеры подходящих фотоинициаторов включают ацетофенон, анизоин, антрахинон, моногидрат натриевой соли антрахинон-2-сульфоновой кислоты, трикарбонилхром, бензил, бензоин, этиловый эфир бензоина, изобутиловый эфир бензоина, бензофенон, бензофенон/1-гидроксициклогексилфенилкетон, 3,3′,4,4′-бензофенонтетракарбоновая кислота, 4-бензоилбифенил, 2-бензил-2-(диметиламино)-4′-морфолинобутирофенон, 4,4′-бис(диэтиламино)бензофенон, камфорхинон, 2-хлортиозантен-9-он, (кумен)циклопентадиенилирон(II)гексафторфосфат, дибензосуберенон, 2,2-диэтоксиацетофенон, 4,4′-дигидроксибензофенон, 2,2-диметокси-2-фенилацетофенон, 4-(диметиламино)бензофенон, 4,4′-диметилбензил, 2,5-диметилбензофенон, 3,4-диметилбензофенон, дифенил(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксид/2-гидрокси-2-метилпропиофенон, 4′-этоксиацетофенон, 2-этилантрахинон, ферроцен, 3′-гидроксиацетофенон, 4′-гидроксиацетофенон, 3-гидроксибензофенон, 4-гидроксибензофенон, 1-гидроксициклогексилфенилкетон, 2-гидрокси-2-метилпропиофенон, 2-метилбензофенон, 3-метилбензофенон, метилбензоилформиат, 2-метил-4′-(метилтио)-2-морфолинопропиофенон, фенантренехинон, 4′-фенозиацетофенон, тиозантен-9-он, соли гексафторантимоната триарилсульфония, соль гексафторфосфата триарилсульфония.
[0070] Более того, такая гидрофильная сетка может быть образована с использованием различных мономеров, описанных в настоящем документе. Например, такие мономеры могут включать любые акрилатные мономеры, акриламидные мономеры или их смеси, как описано в настоящем документе. В одном варианте осуществления мономеры включают по меньшей мере акрилатные мономеры. В одном конкретном варианте осуществления такие мономеры могут включать как акрилатные мономеры, так и акриламидные мономеры. В одном варианте осуществления состав может включать акрилатные мономеры с акриламидным полимером. В одном варианте осуществления акриламид может быть поперечно сшитым. В другом варианте осуществления акрилат может быть поперечно сшитым. В дополнительном варианте осуществления и акриламид, и акрилат могут быть поперечно сшитыми. В одном варианте осуществления акриламид может быть поперечно сшит с акрилатом с помощью поперечно-сшивающего агента.
1
20
2
20
2
10
[0071] Гидрофильный полимер может также включать полисахарид. Например, полисахарид может представлять собой целлюлозу (например, сложные эфиры целлюлозы, простые эфиры целлюлозы и т. п.), крахмал, хитозан и т. п., а также их комбинации. Особенно подходящими являются производные целлюлозы, такие как сложные эфиры целлюлозы, простые эфиры целлюлозы и т. п. Примеры простых эфиров целлюлозы могут включать, например, простые эфиры алкилцеллюлозы (например, метилцеллюлозу и этилцеллюлозу); простые эфиры гидроксиалкилцеллюлозы (например, гидроксиэтилцеллюлозу, гидроксипропилцеллюлозу, гидроксипропил-гидроксибутилцеллюлозу, гидроксиэтил-гидроксипропилцеллюлозу, гидроксиэтил-гидроксибутилцеллюлозу, гидроксиэтил-гидроксипропил-гидроксибутилцеллюлозу и т. п.); простые эфиры алкил-гидроксиалкилцеллюлозы (например, метил-гидроксиэтилцеллюлозу, метил-гидроксипропилцеллюлозу, этил-гидроксиэтилцеллюлозу, этил-гидроксипропилцеллюлозу, метил-этил-гидроксиэтилцеллюлозу и метил-этил-гидроксипропилцеллюлозу); простые эфиры карбоксиалкилцеллюлозы (например, карбоксиметилцеллюлозу); и т. п., а также протонированные соли любого из вышеупомянутых соединений, такие как натрий-карбоксиметилцеллюлоза. Аналогично примеры сложных эфиров целлюлозы могут включать, например, (C-C) сложные эфиры целлюлозы, в некоторых вариантах осуществления (C-C) сложные эфиры целлюлозы, а в некоторых вариантах осуществления (C-C) сложные эфиры целлюлозы, такие как ацетат целлюлозы, триацетат целлюлозы, ацетатфталат целлюлозы, ацетатбутират целлюлозы, бутират целлюлозы, трибутират целлюлозы, пропионат целлюлозы, трипропионат целлюлозы, ацетатпропионат целлюлозы, ацетат карбоксиметилцеллюлозы, ацетатпропионат карбоксиметилцеллюлозы, ацетатбутират целлюлозы, ацетатбутират сукцинат целлюлозы, пропионатбутират целлюлозы и т.д., а также их комбинации.
Покрытие, образованное по золь-гель технологии
[0072] ii.
[0073] В одном варианте осуществления связующее вещество может включать смолу или сетку, образованную с помощью золь-гель технологии. Например, такое связующее вещество может представлять собой кремнийсодержащую смолу. Кремнийсодержащая смола может представлять собой полисилоксановую смолу. В частности, полисилоксановая смола может представлять собой полисилсесквиоксановую смолу. Как правило, такая кремнийсодержащая смола может быть образована любым способом, общеизвестным в данной области. Например, кремнийсодержащая смола может быть образована путем реагирования кремнийорганических соединений, таких как органосилановые соединения. Это означает, что кремнийорганические соединения, такие как органосилановые соединения, можно называть полимеризуемыми соединениями кремнийсодержащей смолы.
[0074] Данные кремнийорганические соединения могут включать органосилановые соединения, такие как алкилсиланы, включая замещенные алкилсиланы. Кремнийорганические соединения также могут включать органоалкоксисиланы, органофторсиланы и т. д. В связи с этим кремнийорганические соединения могут включать комбинацию алкилсилановых соединений и органоалкоксисилановых соединений.
[0075] Например, связующее вещество может быть образовано из соединения металла и/или неметалла с алкоксидом. В частности, такие алкоксиды можно использовать для получения полимеризованного (или конденсированного) алкоксидного покрытия. Например, соединения могут подвергаться реакции гидролиза и реакции конденсации. Затем растворитель удаляют нагреванием или другими способами, чтобы получить покрытие.
[0076] Как правило, алкоксид может иметь следующую общую формулу:
x+
-
x
M (OR)
причем
x равно от 1 до 4;
R представляет собой алкил или циклоалкил; и
M представляет собой катион металла или неметалла.
[0077] В то время как R, M и x могут быть, по существу, выбраны соответствующим образом, в некоторых вариантах осуществления они могут быть выбраны в соответствии со следующим.
[0078] Как указано выше, х может быть равно от 1 до 4. Однако x может быть выбрано в зависимости от валентности выбранного катиона металла или неметалла. Как указано выше, х может быть равно 1, 2, 3 или 4. В одном варианте осуществления х равно 1, тогда как в других вариантах осуществления х может быть равно 2. В другом варианте осуществления х может быть равно 3, тогда как в другом варианте осуществления х может быть равно 4.
1
1
6
1
3
2
3
3
3
6
4
6
4
5
[0079] Аналогичным образом, R может быть выбран на основании желаемых характеристик, включая желаемую стереоспецифичность полученного алкоксида. Например, R может представлять собой алкил или циклоалкил. При этом такой алкил может представлять собой C или длиннее, в частности, C-C, в частности, C-C, в частности C-C. В то же время, такой циклоалкил может представлять собой C или длиннее, в частности C-C., в частности, C-C, в частности C-C. Когда R представляет собой алкил, выбранный R может представлять собой метильную, этильную, бутильную, пропильную или изопропильную группу. В одном варианте осуществления R может представлять собой пропильную группу, такую как изопропильная группа. Если R представляет собой циклоалкил, R может представлять собой циклопропильную, циклобутильную, циклопентильную или циклогексильную группу.
[0080] Как указано выше, M может представлять собой катион металла или катион неметалла. В одном варианте осуществления M может представлять собой катион металла. Металл может представлять собой металл группы IA, IIA, IIIA, IVA, VA, VIA, IB, IIB IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB или VIIIB. Например, M, хотя и не обязательно ограничено следующим, может представлять собой алюминий, кобальт, медь, галлий, гермий, гафний, железо, лантан, молибден, никель, ниобий, рений, скандий, кремний, натрий, тантан, олово, титан, вольфрам или цирконий. В одном конкретном варианте осуществления M может представлять собой медь, алюминий, цинк, цирконий, кремний или титан. В одном варианте осуществления M может включать любую комбинацию вышеупомянутых. Например, алкоксид может включать комбинацию алкоксидов, включая медь, алюминий, цинк, цирконий, кремний и титан. В одном варианте осуществления M может включать по меньшей мере кремний. В другом варианте осуществления M может представлять собой катион неметалла, такой как металлоид, как, по существу, известно в данной области техники.
2
3
4
4
4
2
1
[0081] В других дополнительных вариантах осуществления алкоксиды могут быть выбраны в соответствии с приведенными ниже примерами осуществления. Например, иллюстративные алкоксиды могут включать Cu(OR), Cu(OR), Al(OR), Zr(OR), Si(OR), Ti(OR) и Zn(OR), при этом R представляет собой C или более длинную алкильную группу. Например, алкоксид металла может включать, помимо прочего, бутоксид алюминия, изопропоксид титана, пропоксид титана, бутоксид титана, изопропоксид циркония, пропоксид циркония, бутоксид циркония, этоксид циркония, этоксид тантала, бутоксид тантала, этоксид ниобия, бутоксид ниобия, трет-бутоксид олова, этоксид вольфрама (VI), германий, изопропоксид германия, гексилтриметоксисилан, тетраэтоксисилан и тому подобное, в некоторых более конкретных вариантах осуществления может включать изопропоксид титана, н-пропоксид циркония, втор-бутоксид алюминия, пропоксид меди и/или тетраэтоксисилан.
[0082] В частности, алкоксидное соединение может представлять собой органоалкоксисилановое соединение. Примеры органоалкоксисилановых органических соединений включают соединения, имеющие следующую общую формулу:
5
6
a
4-a
RSi(OR)
причем
a составляет от 0 до 3, а в некоторых вариантах осуществления от 0 до 1;
5
R представляет собой алкил, алкенил, арил, гетероарил, циклоалкил, гетероциклил, галоген или галогеналкил; и
6
R представляет собой алкил.
2
5
4
3
2
3
3
3
2
2
3
3
3
3
2
3
3
3
2
5
3
3
3
2
5
2
3
3
3
2
7
2
2
3
3
2
2
2
3
3
3
5
[0083] В определенных вариантах осуществления a составляет 0, так что органосилановое соединение считают органосиликатом. Одним примером такого соединения является тетраэтилортосиликат (Si(OCH)). В других вариантах осуществления a составляет 1, так что органосилановое соединение считают триалкоксисилановым соединением. В одном варианте осуществления, например, R в триалкоксисилановом соединении может представлять собой алкил, арил или галогеналкил (например, фторалкил). Такая группа может содержать по меньшей мере 1 атом углерода, в частности, по меньшей мере 2 атома углерода, в частности, по меньшей мере 3 атома углерода, и может иметь 25 атомов углерода или менее, в частности, 20 атомов углерода или менее, в частности, 10 атомов углерода или менее, в частности, 5 атомов углерода или менее. К нескольким примерам таких триалкоксисилановых соединений относятся, например, этилтриметоксисилан (CHCHSi(OCH)), этилтриэтоксисилан (CHCHSi(OCHCH)), фенилтриметоксисилан (фенил-(OCH)), фенилтриэтоксисилан (фенил-(OCHCH)), гексилтриметоксилсилан (CH (CH)Si(OCH)), гексилтриэтоксилсилан (CH (CH)Si(OCHCH)), гептадекафтор-1,2,2-тетрагидродецилтриметоксисилан (CF(CF)(CH)Si(OCH)), 3-глицидоксипропилтриметоксисилан (CH (O)CH-CHO-(CH)-Si(OCH)) и т. п., а также их комбинации.
[0084] В одном варианте осуществления кремнийсодержащую смолу получают из кремнийорганических соединений, состоящих из упомянутых выше органоалкоксисилановых соединений.
[0085] Для образования кремнийсодержащей смолы можно по существу использовать любой из множества механизмов отверждения. Например, алкоксисиланы могут быть подвергнуты реакции гидролиза для превращения OR6 групп в гидроксильные группы. Затем гидроксильные группы могут быть подвергнуты реакции конденсации с образованием силоксановой функциональной группы. Как правило, реакции могут происходить по механизму SN2 в присутствии кислоты. Например, силаны могут быть гидролизованы, а затем конденсированы с образованием поперечно-сшитой сетки. Кроме того, гидролизованные силаны также могут реагировать с частицами диоксида кремния, такими как наночастицы диоксида кремния, при их использовании.
[0086] Чтобы инициировать реакцию, органосилановое соединение могут первоначально растворять в растворителе с образованием раствора. Особенно подходящими являются органические растворители, такие как углеводороды (например, бензол, толуол и ксилол); эфиры (например, тетрагидрофуран, 1,4-диоксан и диэтиловый эфир); кетоны (например, метилэтилкетон); растворители на основе галогенов (например, хлороформ, метиленхлорид и 1,2-дихлорэтан); спирты (например, метанол, этанол, изопропиловый спирт и изобутиловый спирт); и т. д., а также комбинации любого из вышеперечисленных. Спирты особенно подходят для применения в настоящем изобретении. Концентрация органического растворителя в растворе может варьироваться, но обычно используется в количестве от приблизительно 70 масс.% до приблизительно 99 масс.%, в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 80 масс.% до приблизительно 98 масс.%, а в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 85 масс.% до приблизительно 97 масс.% раствора. Органосилановые соединения также могут составлять от приблизительно 1 масс.% до приблизительно 30 масс.%, в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 2 масс.% до приблизительно 20 масс.%, а в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 3 масс.% до приблизительно 15 масс.% раствора.
[0087] Примеры алкилсилановых соединений включают соединения, имеющие следующую общую формулу:
1
2
3
4
Si(R)(R)(R)(R)
причем
1
2
3
4
R, R, R и R представляют собой алкил.
1
2
3
4
3
2
3
3
3
2
2
3
3
3
3
2
3
3
3
2
5
3
3
3
2
5
2
3
3
[0088] Как указано выше, R, R, R и R представляют собой алкил. Например, алкил может иметь по меньшей мере 1 атом углерода, в частности, по меньшей мере 2 атома углерода, в частности, по меньшей мере 3 атома углерода, и может иметь 25 атомов углерода или менее, в частности, 20 атомов углерода или менее, в частности, 10 атомов углерода или менее, в частности, 5 атомов углерода или менее. Каждая группа может представлять собой одну и ту же алкильную группу или другой алкил. Например, в одном варианте осуществления каждая группа может представлять собой одну и ту же алкильную группу. В одном варианте осуществления по меньшей мере три из групп R могут представлять собой одну и ту же алкильную группу, такую как метильная группа. В другом варианте осуществления по меньшей мере две из групп R могут представлять собой одну и ту же алкильную группу, такую как метильная группа. Следует понимать, что алкильные группы могут представлять собой замещенные алкильные группы. Некоторые примеры таких соединений включают, например, этилтриметилсилан (CHCHSi(CH)), этилтриэтилсилан (CHCHSi(CHCH)), фенилтриметилсилан (фенил-Si(CH)), фенилтриэтилсилан (фенил-Si(CHCH)), гексилтриметилсилан (CH(CH) Si(CH)), гексилтриэтилсилан (CH(CH) Si(CHCH)) и т. п., а также их комбинации.
Полиольная смола
[0089] iii.
[0090] В одном варианте осуществления связующее вещество может содержать поперечно-сшитую полиольную смолу. Поперечно-сшитая полиольная смола может быть получена с помощью реагирования или поперечного сшивания полиолов. В целом полиолы содержат две или более гидроксильные группы (т. е. определяемые как группа -OH, в которой группа -OH карбоксильной группы не считается гидроксильной группой). В целом полиолы могут представлять собой неполимерные полиолы или полимерные полиолы. Примеры таких полиолов могут включать в себя, например, диольное соединение, простой полиэфир-полиол, сложный полиэфир-полиол, поликарбонатный полиол, полиакрилатный полиол, полиуретановый полиол, полисилоксановый полиол, фенольный полиол, сахарный спирт, дендритный полиол и т. п. В одном варианте осуществления полиол может представлять собой диольное соединение, простой полиэфир-полиол, сахарный спирт и/или дендритный полиол. Однако следует понимать, что полиол может быть не ограничен вышеупомянутыми соединениями и может включать любой полиол, известный в данной области, который может быть подвержен полимеризации и/или поперечному сшивания.
[0091] Как указано выше, полиол может включать диольное соединение. Например, полиол может представлять собой этиленгликоль, диэтиленгликоль, пропиленгликоль, дипропиленгликоль, бутандиол, пентандиол, гександиол, гептандиол, октандиол, нонандиол, декандиол и т. п. Хотя вышеупомянутые соединения являются диольными соединениями, содержащими две гидроксильные группы, следует понимать, что также могут быть использованы соединения, содержащие дополнительные гидроксильные группы.
[0092] В одном варианте осуществления полиол может включать простой полиэфир-полиол. Простой полиэфир-полиол может включать этоксилированный или пропоксилированный продукт воды или диола. Простой полиэфир-полиол может представлять собой полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль или их комбинацию. В одном варианте осуществления простой полиэфир-полиол может представлять собой полиэтиленгликоль. В другом варианте осуществления простой полиэфир-полиол может представлять собой полипропиленгликоль. Например, пропиленгликоль может представлять собой монопропиленгликоль, дипропиленгликоль и/или трипропиленгликоль.
[0093] Кроме того, полиол может включать сложный полиэфир-полиол. Сложный полиэфир-полиол может быть получен в результате реакции поликонденсации кислоты или соответствующего ангидрида с многоатомным спиртом. Подходящие кислоты, например, включают, помимо прочего, бензойную кислоту, малеиновую кислоту, адипиновую кислоту, фталевую кислоту, изофталевую кислоту, терефталевую кислоту и себациновую кислоту, а также их соответствующие ангидриды, димерные жирные кислоты и тримерные жирные кислоты и слабо полимеризованные масла. Подходящие многоатомные спирты включают, помимо прочего, этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, 1,4-бутандиол, 1,6-гександиол, 2,2-диметил-1,3-пропандиол, неопентилгликоль, тетраэтиленгликоль, поликарбонатные диолы, триметилоэтан, триметилолпропан, глицерин, 1,4-циклогександиол, 1,4-циклогександиметанол и глицерин.
1
8
1
10
6
12
1
10
6
12
2
8
2
8
[0094] В другом варианте осуществления полиол может включать полиакрилатный полиол. Полиакрилатный полиол может быть получен в результате реакции сополимеризации гидроксиалкил(мет)акрилатного мономера, такого как, например, гидрокси C-C алкил (мет)акрилат, с акрилатным мономером, таким как, например, C-C алкилакрилат и цикло C-C алкилакрилат, или с метакрилатным мономером, таким как, например, C-C алкилметакрилат и цикло C-C алкилметакрилат, или с виниловым мономером, таким как, например, стирол, б-метилстирол, винилацетат, винилверсатат, или со смесью двух или более таких мономеров. Подходящие гидроксиалкил(мет)акрилатные мономеры включают, например, гидроксиэтилакрилат, гидроксипропилакрилат, гидроксиэтилметакрилат, гидроксипропилметакрилат. Подходящие алкил (мет)акрилатные мономеры включают, например, метилметакрилат, этилметакрилат, бутилметакрилат, бутилакрилат, этилгексилметакрилат, изоборнилметакрилат. Подходящие полиакрилатные полиолы включают, например, сополимеры гидрокси(C-C)алкил (мет)акрилата и (C - C)алкил (мет)акрилата.
[0095] Полиол может также включать сахарный спирт. Например, сахарный спирт может представлять собой спирт на основе сахарозы. Например, полиол может представлять собой сорбит или полиол на основе сорбита. Сорбит может представлять собой этоксилированный и/или пропоксилированный сорбит.
[0096] В дополнительном варианте осуществления полиол может представлять собой дендритный полиол. Как и другие полиолы, дендритные полиолы содержат реакционноспособные гидроксильные группы и могут реагировать с другими функциональными группами. Как правило, такие дендритные полиолы могут иметь большое число первичных гидроксильных групп вдоль основной цепи разветвленного плотно упакованного полимера. Дендритный полиол может представлять собой дендритный полиол на основе углерода, или дендритный полиол на основе кремния, или их комбинацию. Таким образом, базовый полиол, используемый для образования дендритного полиола, может включать углерод, кремний или их комбинацию. В одном варианте осуществления базовый полиол включает углерод. В другом варианте осуществления основной полиол включает комбинацию кремния и углерода (т. е. карбосилан). Однако следует понимать, что базовый полиол может также включать другие атомы, такие как другой атом кислорода вне гидроксильной группы.
13
[0097] Кроме того, для образования дендритного полиола, основной полиол должен иметь разветвленную структуру. Например, от центрального атома должны отходить по меньшей мере три, в частности, по меньшей мере четыре группы или ветви заместителей, которые продолжаются от него и обеспечивают образование дендритной структуры. Кроме того, дендритный полиол может иметь среднюю степень разветвления, составляющую более нуля и менее или равную 1, например, от 0,2 до 0,8. Как правило, согласно определению строго линейные полиолы имеют степень разветвления, равную нулю, а идеально дендритные полиолы имеют степень разветвления, равную 1,0. Среднюю степень разветвления можно определить способом C-ЯМР спектроскопии.
[0098] Кроме того, дендритный полиол может представлять собой простой полиэфир-полиол и/или сложный полиэфир-полиол. В одном варианте осуществления дендритный полиол может представлять собой простой полиэфир-полиол. В другом варианте осуществления дендритный полиол может представлять собой сложный полиэфир-полиол. В другом варианте осуществления дендритный полиол может представлять собой комбинацию простого полиэфир-полиола и сложного полиэфир-полиола.
[0099] Дендритный полиол имеет по меньшей мере 2, в частности, по меньшей мере 3, в частности, по меньшей мере 4, в частности, по меньшей мере 5, в частности, по меньшей мере 6, в частности, по меньшей мере 8, в частности, по меньшей мере 10, в частности, по меньшей мере 15, в частности, по меньшей мере 20, в частности, по меньшей мере 30, в частности, по меньшей мере 50, в частности, по меньшей мере 100 концевых гидроксильных групп до 1 000 или менее, в частности, 500 или менее, в частности, 100 или менее, в частности, 75 или менее, в частности, 50 или менее, в частности, 25 или менее, в частности, 15 или менее, в частности, 10 или менее концевых гидроксильных групп. Дендритный полиол имеет молекулярную массу по меньшей мере 500 г/моль, в частности, по меньшей мере 1 000 г/моль, в частности, по меньшей мере 1 500 г/моль, в частности, по меньшей мере 2 000 г/моль, в частности, по меньшей мере 2 500 г/моль, в частности, по меньшей мере 3 000 г/моль, в частности, по меньшей мере 4 000 г/моль, в частности, по меньшей мере 5 000 г/моль, в частности, по меньшей мере 6 000 г/моль, в частности, от по меньшей мере 10 000 г/моль до 100 000 г/моль или менее, в частности, 75 000 г/моль или менее, в частности, 50 000 г/моль или менее, в частности, 25 000 г/моль или менее, в частности, 15 000 г/моль или менее, в частности, 10 000 г/моль или менее, в частности, 7 500 г/моль или менее, в частности, 6 000 г/моль или менее, в частности, 5 000 г/моль или менее. Не обязательно ограничиваясь этим, дендритный полиол может представлять собой любой из доступных под названием BoltornTM.
[00100] При использовании таких дендритных полиолов могут быть получены поперечно-сшитые сетки. Например, поперечно-сшитые сетки могут быть получены в результате реакции конденсации с любыми силанами, в частности гидролизованными силанами, присутствующими в составе. Кроме того, реакции могут происходить с меламиновой смолой. В связи с этим дендритный полиол может служить поперечно-сшивающим агентом. В частности, в меламиновой смоле может быть образован промежуточный карбокатион. После этого может произойти реакция конденсация между меламиновой смолой и дендритным полиолом. Такие реакции могут происходить по механизму SN1. В дополнение к таким реакциям дендритный полиол также может реагировать со стеклянной подложкой. То есть дендритный полиол может реагировать с гидроксильными группами, находящимися на стеклянной подложке. Такая реакция может повышать прочность приклеивания покрытия к стеклянной подложке, что приводит к улучшению свойств по результатам испытаний способом отрыва шпильки и способом решетчатого надреза.
[00101] Для образования поперечно-сшитой полиольной смолы можно по существу использовать любой из множества механизмов отверждения. В некоторых вариантах осуществления, например, поперечно-сшивающий агент может быть использован для способствования образованию поперечных связей. Например, может быть использован изоцианатный поперечно-сшивающий агент, способный вступать в реакцию с аминной или гидроксильной группами полимеризуемого соединения полиола. Изоцианатный поперечно-сшивающий агент может представлять собой полиизоцианатный сшивающий агент. Кроме того, изоцианатный поперечно-сшивающий агент может быть алифатическим (например, гексаметилендиизоцианат, изофорондиизоцианат и т.д.) и/или ароматическим (например, 2,4 толилендиизоцианат, 2,6-толилендиизоцианат и т.д.). В результате реакции могут образовываться мочевинные связи при реагировании с аминогруппой и уретановые связи при реагировании с гидроксильной группой. В связи с этим поперечно-сшитый полимер или смола может представлять собой полиуретан.
[00102] В еще одном варианте осуществления может быть использован меламиновый поперечно-сшивающий агент, способный реагировать с гидроксильными группами полимеризуемого соединения полиола с образованием поперечных связей. К подходящим меламиновым поперечно-сшивающим агентам могут относиться, например, смолы, полученные в ходе аддитивной и конденсационной полимеризации аминного соединения (например, меламина, гуанамина или мочевины) с формальдегидом. Особенно подходящими поперечно-сшивающими агентами являются полностью или частично оксиметилированные меламиновые смолы, такие как гексаметилолмеламин, пентаметилолмеламин, тетраметилолмеламин и т.п., а также их смеси. Такие реакции могут обеспечивать образование простых эфирных связей при реагировании гидроксильной группы полиольного полимеризуемого соединения с гидроксильной группой аминового (например, меламинового) поперечно-сшивающего агента. Безотносительно к какой-либо теории, меламин может реагировать с различными функциональными группами (например, карбоксил, гидроксил, глицидил и т.д.), и такие реакции могут обеспечивать дальнейшее поперечное сшивание, что, в свою очередь, может привести к повышению устойчивости к истиранию. Меламин может представлять собой гексаметоксиметилмеламин. Если поперечно-сшивающий агент представляет собой меламин, поперечно-сшитый полимер или смола может представлять собой меламино-полиольную смолу.
[00103] В одном варианте осуществления поперечно-сшитая полиольная смола может включать уретановые связи, образованные полиолом и поперечно-сшивающим агентом. В связи с этим полиол поперечно сшит изоцианатным поперечно-сшивающим агентом. Такая смола может представлять собой полиуретан. В другом варианте осуществления поперечно-сшитая полиольная смола может включать эфирные связи, образованные полиолом и поперечно-сшивающим агентом. В связи с этим происходит поперечное сшивание полиола с аминовым поперечно-сшивающим агентом, содержащим гидроксильные группы, таким как меламино-формальдегидный поперечно-сшивающий агент. Такая смола может представлять собой меламино-полиольную смолу. В другом варианте осуществления связующее вещество и сетка могут включать по меньшей мере две поперечно-сшитые полиольные смолы. Например, сетка может включать вышеупомянутые полиуретан меламино-полиольную смолу.
2
3
3
[00104] Как правило, реакции могут происходить по механизму SN1 в присутствии кислотного катализатора (например, п-толуолсульфоновой кислоты). Например, при использовании меламиноформальдегидного поперечно-сшивающего агента протон может быть атакован атомом кислорода (в -CHOCH), расположенным в меламиноформальдегиде, с получением промежуточного карбокатиона с остатком -CHOH в качестве побочного продукта. Затем нуклеофильный кислород в полиоле может атаковать промежуточное электрофильный карбокатион с образованием химической связи между меламинформальдегидом и полиолом.
Другие полимеры
[00105] iv.
[00106] В одном варианте осуществления связующее вещество может также содержать эпоксидную смолу. В целом такая эпоксидная смолу быть образована любым способом, по существу общеизвестным в данной области. Эпоксидные смолы могут быть синтезированы из любых соединений, которые содержат эпоксидный компонент. Такие соединения могут включать по меньшей мере одну эпоксидную функциональную группу, в частности, по меньшей мере две эпоксидные функциональные группы. В целом эпоксидное соединение представляет собой соединение, которое включает эпоксидные группы и может вступать в реакцию или быть поперечно сшитым. Эти соединения, содержащие эпоксидные функциональные группы, можно называть полимеризуемыми соединениями эпоксидных смол.
[00107] Подходящие эпоксидные смолы включают, помимо прочего, эпоксидные смолы на основе бисфенолов и полифенолов, таких как бисфенол A, тетраметилбисфенол A, бисфенол F, бисфенол S, тетракисенилоэтан, резорцин, 4,4′-бифенил, дигидроксинафтилен, и эпоксидные смолы, образованные из новолаков, таких как фенол:формальдегид новолак, крезол: формальдегид новолак, бисфенол А новолак, бифенил-, толуол-, ксилол или модифицированный мезиленом фенол:формальдегид новолак, аминотриазиновые новолачные смолы и гетероциклические эпоксидные смолы, полученные из п-аминофенола и циануровой кислоты. Кроме того, подходящими являются алифатические эпоксидные смолы, полученные из 1,4-бутандиола, глицерина и дициклопентадиеновых каркасов. Примерами гетероциклических эпоксидных соединений являются диглицидилгидантоин или триглицидилизоцианурат.
[00108] В некоторых вариантах осуществления эпоксидные смолы могут включать диглицидиловый эфир. Например, эпоксидные смолы могут представлять собой неароматические гидрогенизированные циклогександиметаноловые и диглицидиловые эфиры гидрогенизированной эпоксидной смолы на основе бисфенола A (например, гидрогенизированная эпихлоргидриновая эпоксидная смола на основе бисфенола А), циклогександиметанол. Другие подходящие неароматические эпоксидные смолы могут включать циклоалифатические эпоксидные смолы.
[00109] Кроме того, эпоксидное соединение может представлять собой комбинацию эпоксидного соединения и акрилатного соединения. Например, такое соединение может представлять собой эпоксиакрилатный олигомер, такой как эпоксидиакрилат, эпокситетраакрилат или их комбинацию. Например, такое соединение может представлять собой эпоксидиакрилат на основе бисфенола А, эпокситетраакрилат на основе бисфенола А или их комбинацию. Такой акрилат может быть любым из указанных в настоящем документе. Например, соединение может представлять собой эпоксидиметакрилат на основе бисфенола А или эпокситетраметакрилат на основе бисфенола А. Такие олигомеры также могут быть модифицированы с включением замещающей группы. Например, такая замещающая группа может включать амин, карбоксильную группу (например, жирную кислоту) и т. д.
[00110] Кроме того, эпоксидные группы смол могут быть поперечно сшиты любым способом и с применением любого поперечно-сшивающего агента, по существу используемого в данной области. Поперечно-сшивающий агент может представлять собой амин, амид, кислоту, фенол, спирт и т. д. В одном варианте осуществления поперечно-сшивающий агент может представлять собой амин. В одном варианте осуществления поперечно-сшивающий агент может представлять собой диамин, триамин или их комбинацию. В другом варианте осуществления поперечно-сшивающий агент может представлять собой амид. В одном варианте осуществления поперечно-сшивающий агент может представлять собой акрилат, такой как диакрилат или триакрилат. В целом инициатор (например, бензоилпероксид) может быть использован для образования свободного радикала, который может атаковать двойную связь поперечно-сшивающего агента или олигомера с образованием свободных радикалов, которые затем могут атаковать другие олигомеры с образованием трехмерной поперечно-сшитой сетки.
[00111] Безотносительно к какой-либо теории, считается, что для улучшения целостности покрытия можно использовать сшивание поперечными связями.
[00112] В дополнение к указанному выше, связующее вещество может также включать другие смолы. Например, как упоминалось выше, смола или полимер могут быть термопластичными. В частности, четвертый полимер может представлять собой любой полимер, который можно вводить в сетку связующего вещества. В частности, четвертая смола может представлять собой смолу, которая может термически разлагаться с высвобождением мономеров во время разложения и обеспечивать уменьшение количества пузырьков. Эти полимеры могут включать полиметакрилонитрил, полистирол (например, сополимер стирола с метилметакрилатом, поли(б-метилстирол), поли(п-бромстирол), поли(п-хлорстирол), поли(п-метоксистирол), поли(п-метилстирол), поли(дейтеростирол), поли(трифторстирол), и т. п.), полиоксиметилен, политетрафторэтилен, поликарбонат (например, полипропиленкарбонат, полиэтиленкарбонат и т. п.), полигликоль (например, полиэтиленгликоль, полиэтиленгликоль-пропиленгликоль-этиленгликоль, полипропиленгликоль и т. п.) и т. п. В одном варианте осуществления четвертая смола включает сополимер стирола с метилметакрилатом. В связи с этим такая четвертая смола может представлять собой линейный полимер. Например, четвертая смола может представлять собой смолу, которая не является поперечно-сшитой.
Образование сетки
[00113] v.
[00114] Как правило, поперечно-сшитые смолы могут образовывать поперечные связи сами по себе. То есть, например, полиольная смола образована путем реагирования полиола со поперечно-сшивающим агентом. Кремнийсодержащая смола может быть образована путем реагирования кремнийсодержащих соединений. Однако в одном варианте осуществления одна смола может образовывать ковалентные связи с другой смолой. Например, полиакрилат может образовывать поперечные связи с полиакриламидом. В качестве другого примера полиольная смола может также иметь некоторые ковалентные связи с другой смолой, такой как кремнийсодержащая смола. Кроме того, частицы диоксида кремния, такие как наночастицы диоксида кремния, при их применении, также могут быть использованы в реакциях с полиольной смолой для введения наночастиц в поперечно-сшитую полиольную смолу.
[00115] Каждая смола по отдельности может содержаться в количестве, превышающем 0 масс.%, составляющем, в частности, приблизительно 1 масс.% или более, в частности, приблизительно 2 масс.% или более, в частности, приблизительно 5 масс.% или более, в частности, приблизительно 7 масс.% или более, в частности, приблизительно 10 масс.% или более, в частности, приблизительно 20 масс.% или более, в частности, приблизительно 25 масс.% или более, в частности, приблизительно 30 масс.% или более, в частности, приблизительно 40 масс.% или более до менее чем 100 масс.% или менее, в частности, приблизительно 90 масс.% или менее, в частности, приблизительно 75 масс.% или менее, в частности, приблизительно 60 масс.% или менее, в частности, приблизительно 50 масс.% или менее. в частности, приблизительно 40 масс.% или менее, в частности, приблизительно 30 масс.% или менее, в частности, приблизительно 25 масс.% или менее, в частности, приблизительно 20 масс.% или менее, в частности, приблизительно 10 масс.% или менее от общей массы связующих смол. То есть смола может присутствовать в любой из вышеупомянутых концентраций, рассчитанных на основе общей массы связующих смол.
[00116] Связующее вещество может составлять приблизительно 1 масс.% или более, в частности, приблизительно 2 масс.% или более, в частности, приблизительно 3 масс.% или более, в частности, приблизительно 5 масс.% или более, в частности, 10 масс.% или более, в частности, 20 масс.% или более, в частности, 40 масс.% или более, в частности, 60 масс.% или более, в частности, 80 вес.% или более покрытия. Связующее вещество может содержаться в покрытии в количестве, составляющем приблизительно 100 масс.% или менее, в частности, приблизительно 90 масс.% или менее, в частности, приблизительно 70 масс.% или менее, в частности, приблизительно 50 масс.% или менее, в частности, приблизительно 30 масс.% или менее, в частности, приблизительно 20 масс.% или менее, в частности, приблизительно 15 масс.% или менее, в частности, приблизительно 12 масс.% или менее, в частности, приблизительно 11 масс.% или менее, в частности, приблизительно 10 масс.% или менее покрытия. Такая концентрация может быть характерной для покрытия после отверждения и перед закалкой.
[00117] Можно использовать множество различных способов для формирования покрытия и, в частности, связующего вещества, содержащего взаимопроникающую сетку. Как правило, состав покрытия наносят на поверхность стеклянной подложки. Состав покрытия содержит полимеризуемые соединения (например, мономеры, олигомеры и/или форполимеры). Состав покрытия может также содержать любые другие необязательные добавки (например, пигменты, светостабилизаторы, наночастицы, поверхностно-активные вещества, поперечно-сшивающие агенты, инициаторы, такие как фотоинициаторы, и т. д.).
[00118] Как правило, состав покрытия содержит первое полимеризуемое соединение. Состав покрытия также может содержать второе полимеризуемое соединение. Кроме того, состав покрытия может также содержать третье полимеризуемое соединение. В качестве примера в одном варианте осуществления первое полимеризуемое соединение содержит полимеризуемый полиол. Состав покрытия может также содержать поперечно-сшивающий агент. Например, поперечно-сшивающий агент может представлять собой изоцианат. В альтернативном варианте осуществления поперечно-сшивающий агент может представлять собой аминовый поперечно-сшивающий агент (например, меламиновый поперечно-сшивающий агент и, в частности, меламино-формальдегидный поперечно-сшивающий агент). В одном варианте осуществления второе полимеризуемое соединение может представлять собой органоалкоксисилан. В одном варианте осуществления третье полимеризуемое соединение может представлять собой акрилат. В одном варианте осуществления другой полимеризуемый полиол может быть использован с изоцианатным поперечно-сшивающим агентом.
[00119] В другом варианте осуществления первое полимеризуемое соединение может представлять собой акрилат. Состав покрытия также может содержать поперечно-сшивающее соединение. Например, поперечно-сшивающее соединение может представлять собой диакрилат и/или триакрилат. Кроме того, второе полимеризуемое соединение может представлять собой акриламид. Состав покрытия может содержать дополнительное поперечно-сшивающее соединение, такое как карбодиимид и, в частности, поликарбодиимид. Кроме того, состав покрытия может также включать фотоинициатор.
[00120] После нанесения на подложку состав покрытия может быть подвергнут отверждению. Такое отверждение может обеспечить получение первой поперечно-сшитой смолы. Например, когда первое полимеризуемое соединение содержит полимеризуемый полиол, первая поперечно-сшитая смола содержит поперечно-сшитый полиол. Кроме того, такое отверждение также может обеспечить получение второй поперечно-сшитой смолы, так что первая поперечно-сшитая смола и вторая поперечно-сшитая смола образуют взаимопроникающую сетку. Кроме того, третье полимеризуемое соединение также может быть подвергнуто полимеризации. В одном варианте осуществления такое соединение также может образовывать поперечно-сшитую смолу, которая образует взаимопроникающую сетку первой поперечно-сшитой смолы и/или второй поперечно-сшитой смолы.
[00121] В одном варианте осуществления по меньшей мере одна из смол может быть поперечно сшита перед нанесением на поверхность стеклянной подложки. Таким образом, состав или композиция покрытия могут содержать по меньшей мере одну поперечно-сшитую смолу. Кроме того, состав покрытия может содержать вторую поперечно-сшитую смолу и/или третью поперечно-сшитую смолу. В качестве альтернативы состав или композиция покрытия может содержать второе полимеризуемое соединение и/или третье полимеризуемое соединение. Например, состав или композиция покрытия может содержать вторую поперечно-сшитую смолу и третье полимеризуемое соединение. Или состав или композиция покрытия может содержать второе полимеризуемое соединение и третью поперечно-сшитую смолу.
[00122] В одном варианте осуществления взаимопроникающая сетка может быть образована, а затем скомбинирована с любыми другими компонентами (например, пигментами и т. д.). В этом случае композицию, содержащую взаимопроникающую сетку и смолы (например, по меньшей мере первую поперечно-сшитую полиольную смолу, вторую поперечно-сшитую смолу и третью смолу) и стеклянную фритту, можно наносить на поверхность стеклянного подложки. Перед нанесением композицию можно измельчить, например, с помощью шаровой мельницы.
[00123] Кроме того, один состав покрытия может быть нанесен на подложку с образованием первого покровного слоя. После этого на первый покровный слой может быть нанесен второй состав покрытия для образования второго покровного слоя. Например, по меньшей мере, один покровный слой может быть образован из гидрофильного полимера, такого как полиакрилат и/или полиакриламид. При этом может быть образован другой покровный слой, включающий полиольную смолу, кремнийсодержащую смолу и/или гидрофильный полимер.
[00124] Кроме того, состав покрытия может также содержать один или более органических растворителей. Подходящим может быть любой растворитель, способный диспергировать или растворять компоненты, такой как спирты (например, этанол или метанол); диметилформамид, диметилсульфоксид, углеводороды (например, пентан, бутан, гептан, гексан, толуол и ксилол), простые эфиры (например, диэтиловый эфир и тетрагидрофуран), кетоны и альдегиды (например, ацетон и метилэтилкетон), кислоты (например, уксусная кислота и муравьиная кислота) и галогенированные растворители (например, дихлорметан и тетрахлорид углерода) и т. п. Хотя фактическая концентрация используемых растворителей обычно зависит от компонентов состава и подложки, на которую его наносят, тем не менее они обычно содержатся в количестве от приблизительно 1 масс.% до приблизительно 40 масс.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 масс.% до приблизительно 35 масс.%, а в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10 масс.% до приблизительно 30 масс.% состава (перед сушкой).
[00125] Кроме того, состав покрытия может содержать любые другие традиционные добавки, используемые в данной области. Например, такие добавки можно использовать для облегчения диспергирования компонентов и/или для облегчения формирования покрытия. Например, состав покрытия может содержать инициатор и/или катализатор, такой как кислотный катализатор. Примеры таких кислотных катализаторов могут включать, например, уксусную кислоту, сульфоновую кислоту, азотную кислоту, соляную кислоту, малоновую кислоту, глутаровую кислоту, фосфорную кислоту и т. д., а также их комбинации. При их использовании доля инициаторов и/или кислых катализаторов обычно составляет от приблизительно 0,001 масс.% до приблизительно 2 масс.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,005 масс.% до приблизительно 1 масс.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,01 масс.% до приблизительно 0,5 масс.% состава, а в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,1 масс.% до приблизительно 0,25 масс.%.
[00126] Состав покрытия может содержать поверхностно-активное вещество. Выбор поверхностно-активного вещества не обязательно ограничен, и оно может представлять собой любое поверхностно-активное вещество, по существу известное в данной области. Поверхностно-активное вещество может представлять собой дискретное соединение, общеизвестное в данной области. Кроме того, поверхностно-активное вещество может быть олигомерным или полимеризуемым поверхностно-активным веществом, как по существу известно в данной области.
[00127] Поверхностно-активное вещество может представлять собой анионное поверхностно-активное вещество, катионное поверхностно-активное вещество и/или неионное поверхностно-активное вещество. Например, в одном варианте осуществления поверхностно-активное вещество может представлять собой неионное поверхностно-активное вещество. Неионное поверхностно-активное вещество может представлять собой этоксилированное поверхностно-активное вещество, пропоксилированное поверхностно-активное вещество, этоксилированное/пропоксилированное поверхностно-активное вещество, полиэтиленоксид, олеат (например, моноолеат сорбитана и т. п.), сложный эфир жирной кислоты или его производное, алкилглюкозид, сорбитаналканоат или их производное, их комбинацию и т. п. В одном варианте осуществления поверхностно-активное вещество может представлять собой функциональное поверхностно-активное вещество, например, поверхностно-активное вещество, имеющее функциональную группу или двойную углерод-углеродную связь. Такая функциональная группа может обеспечивать поперечное сшивание поверхностно-активного вещества с полимером в взаимопроникающей сетке.
8
22
[00128] Как указано выше, в одном варианте осуществления раствор покрытия может включать анионное поверхностно-активное вещество. В целом анионные поверхностно-активные вещества включают поверхностно-активные вещества, имеющие одну или более отрицательно заряженных функциональных групп. Например, анионное поверхностно-активное вещество включает соли алкил-, арил-или алкиларилсульфонатов, сульфатов, фосфатов щелочных металлов или аммония. Например, к анионным поверхностно-активным веществам могут относиться лаурилсульфат натрия, октилфенолгликольсульфат натрия, додецилбензолсульфонат натрия, лаурилдигликольсульфат натрия, три-трет-бутилфенол аммония и пента-и октагликольсульфонаты, сульфосукцинатные соли, такие как этоксилированный нонилфенольный полуэфир сульфоянтарной кислоты динатрия, н-октилсульфосукцинат динатрия, диоктилсульфосукцинат натрия и их смеси. Другие примеры включают соль (C- C алкил) жирных кислот щелочного металла, щелочноземельного металла, аммония, алкилзамещенного аммония, например изопропиламина или соли алканоламмония.
10
16
10
22
10
22
4
10
10
22
[00129] В одном конкретном варианте осуществления анионное поверхностно-активное вещество включает водорастворимую соль, в частности, соль щелочного металла, органического продукта реакции серы, имеющего в своей молекулярной структуре алкильный радикал, содержащий от приблизительно 8 до 22 атомов углерода, и радикал, выбранный из группы, состоящей из радикалов на основе сложного эфира сульфоновой кислоты и серной кислоты. Анионные поверхностно-активные вещества на основе органической серы включают соли C-C алкилбензолсульфонатов, C-C алкансульфонатов, C-C алкилэфирсульфатов, C-C диалкилсульфосукцинатов, C-C ацилизотионатов, алкилдифенилоксидных сульфонатов, алкилнафталинсульфонатов и 2-ацетамидогексадекансульфонатов. Анионные поверхностно-активные вещества на основе органических фосфатов включают органические фосфатные эфиры, такие как сложные моно-или диэфирфосфаты конденсатов алкоксида с концевыми гидроксильными группами или их соли. Органические фосфатные сложные эфиры включают сложноэфирные фосфатные производные полиоксиалкилированных алкиларилфосфатных эфиров этоксилированных линейных спиртов и этоксилатов фенола. Конкретные примеры анионных поверхностно-активных веществ включают соль сложного эфира полиоксиэтиленалкиловой кислоты, соль сложного эфира полиоксиэтиленалкилфениловой кислоты, сульфат полиоксиэтиленстиролового эфира аммония, сульфат полиоксиметиленалкилфенилового эфира аммония и т. п., а также их смеси. Например, анионное поверхностно-активное вещество может включать соль полиоксиэтиленалкилового эфира серной кислоты, соль полиоксиэтиленалкилфенилового эфира серной кислоты или их смесь.
[00130] Как указано выше, в одном варианте осуществления раствор покрытия может включать неионное поверхностно-активное вещество. Неионное поверхностно-активное вещество может быть по существу известным в данной области. В целом неионные поверхностно-активные вещества включают, помимо прочего, аминоксиды, амиды жирных кислот, этоксилированные жирные спирты, блок-сополимеры полиэтиленгликоля и полипропиленгликоля, алкиловые сложные эфиры глицерина, алкилполиглюкозиды, простые эфиры полиоксиэтиленгликоля и октилфенола, сложные алкиловые эфиры сорбитана, сложные алкиловые эфиры полиоксиэтиленгликоль сорбитана, а также их смеси. Например, неионное поверхностно-активное вещество может представлять собой полиэтиленоксидный конденсат алкилфенола (например, продукт конденсации алкилфенола, имеющего алкильную группу, содержащую от 6 до 12 атомов углерода в конфигурации прямой или разветвленной цепи, с этиленоксидом (например, содержащийся в количествах, равных от 1 до 40 моль)). Алкильный заместитель может быть получен, например, из полимеризованного пропилена, диизобутилена, октана или нонена. Другие примеры включают додецилфенол, конденсированный с 12 молями этиленоксида на моль фенола; динонилфенол, конденсированный с 5 молями этиленоксида на моль фенола; нонилфенол, конденсированный с 9 молями этиленоксида на моль нонилфенола, и диизооктилфенол, конденсированный с 5 молями этиленоксида. Неионное поверхностно-активное вещество может представлять собой продукт конденсации первичного или вторичного алифатического спирта, имеющего от 8 до 24 атомов углерода в конфигурации с прямой или разветвленной цепью с содержанием от 1 до приблизительно 40 моль алкиленоксида на моль спирта. Неионное поверхностно-активное вещество может включать соединение, образованное путем конденсации этиленоксида с гидрофобным основанием, образованным путем конденсации пропиленоксида с пропиленгликолем (например, Плюроники).
[00131] Как указано выше, в одном варианте осуществления раствор покрытия может включать катионное поверхностно-активное вещество. Примеры катионных поверхностно-активных веществ могут включать водорастворимые четвертичные аммониевые соединения, полиаммониевые соли, полиоксиэтиленалкиламин и т. п.
[00132] В частности, поверхностно-активное вещество может представлять собой полимеризуемое поверхностно-активное вещество. Например, поверхностно-активное вещество может иметь двойную углерод-углеродную связь, которая может быть использована для полимеризации и/или для связывания с другими полимеризуемыми мономерами или олигомерами, содержащимися в покрытии. Некоторые из этих полимеризуемых поверхностно-активных веществ включают полиоксиалкилен (например, полиоксиэтилен) модифицированный стиролом сульфат фенилового эфира аммония, полиоксиалкиленовый (например, полиоксиэтиленовый) алкилэфир серной кислоты, полиоксиалкиленовый (например, полиоксиэтиленовый) сульфат алкилфенилового эфира аммония, полиоксиалкиленовый (например, полиоксиэтиленовый) алкилфениловый эфир. В целом такие полимеризуемые поверхностно-активные вещества включают алкилфенолэтоксилаты.
[00133] В случае применения поверхностно-активные вещества обычно составляют от приблизительно 0,001 масс.% или более, в частности, 0,005 масс.% или более, в частности, 0,01 масс.% или более, в частности, 0,1 масс.% или более до 5 масс.% или менее, в частности 3 масс.% или менее, в частности, 2 масс.% или менее, в частности, 1 масс.% или менее, в частности, 0,5 масс.% или менее, в частности, 0,25 масс.% или менее.
Способ
[00134] В.
[00135] Подходящие способы нанесения состава покрытия на стеклянную подложку могут включать, например, нанесение способом погружения, нанесение капельным способом, нанесение с удалением излишков с помощью планки, экструзионное нанесение, нанесение способом налива, нанесение валиком, нанесение способом распыления, способом печати и т. д. Кинематическая вязкость состава может быть скорректирована с учетом конкретной используемой области применения.
[00136] После нанесения состав покрытия может быть подвергнут полимеризации с образованием взаимопроникающей сетки. Способом полимеризации может являться любой способ, общеизвестный в данной области. Например, полимеризация может быть осуществлена с помощью УФ-излучения, нагревания или их комбинации. В одном варианте осуществления может быть применено только нагревание. В одном варианте осуществления для полимеризации различных соединений могут быть применены как УФ-излучение, так и нагревание. Например, для полимеризации любых акрилатных соединений может быть применено УФ-излучение. При этом нагревание может быть применено для образования поперечно-сшитого полиола и полисилоксана. Нагревание также может быть применено для полимеризации любых акриламидных соединений. Такие нагревание и воздействие УФ-излучения могут быть применены одновременно. В альтернативном варианте осуществления сначала может быть проведено нагревание, а затем может последовать УФ-излучение. Или же сначала может быть применено УФ-облучение, а затем может последовать нагревание.
[00137] При помощи золь-гель технологии состав покрытия могут подвергать отверждению при температуре от приблизительно 50 °C до приблизительно 350 °C, в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 75 °C до приблизительно 325 °C, в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 100 °C до приблизительно 300 °C, в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 150 °C до приблизительно 300 °C, а в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 200 °C до приблизительно 300 °C в течение периода времени в диапазоне от приблизительно 30 секунд до приблизительно 100 минут, в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 30 секунд до приблизительно 50 минут, в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 1 минуты до приблизительно 40 минут, а в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 2 до приблизительно 15 минут. Отверждение могут проводить в один или несколько этапов. При необходимости состав покрытия также могут подвергнуть сушке перед отверждением для удаления растворителя из состава. Такой этап предварительной сушки могут проводить, например, при температуре от приблизительно 20 °C до приблизительно 150 °C, в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 30 °C до приблизительно 125 °C, а в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 40 °C до приблизительно 100 °C.
[00138] При наличии взаимопроникающей сетки температура полимеризации может быть относительно низкой. Это означает, что температура может составлять приблизительно 300 °C или менее, в частности, приблизительно 250 °C или менее, в частности, приблизительно 225 °C или менее, в частности, приблизительно 200 °C или менее, в частности, приблизительно 175 °C или менее, в частности, приблизительно, 150 °C или менее, в частности, приблизительно 125 °C или менее. Температура может составлять 75 °C или более, в частности, приблизительно 100 °C или более, в частности, приблизительно 115 °C или более, в частности, приблизительно 125 °C или более, в частности, приблизительно 150 °C или более. Такое термическое отверждение могут проводить в течение периода времени в диапазоне от приблизительно 30 секунд до приблизительно 100 минут, в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 30 секунд до приблизительно 50 минут, в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 1 минуты до приблизительно 40 минут, а в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 2 до приблизительно 30 минут. Кроме того, термическое отверждение могут проводить в присутствии потока воздуха. То есть во время полимеризации происходит циркуляция воздуха в камере или печи.
2
2
2
2
2
[00139] Воздействие УФ-излучением могут проводить с интенсивностью и в течение периода времени, позволяющие проводить достаточную полимеризацию в зависимости от типов мономеров. Например, для некоторых акрилатов может быть достаточным воздействие УФ-излучением с интенсивностью приблизительно 15 мВт/см или более, в частности, приблизительно 20 мВт/см или более, в частности, приблизительно 25 мВт/см или более, в частности, приблизительно 30 мВт/см или более, в течение периода времени в диапазоне от приблизительно 30 секунд до приблизительно 100 минут, в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 30 секунд до приблизительно 50 минут, в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 1 минуты до приблизительно 25 минут, а в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 1 минуты до приблизительно 10 минут. В одном варианте осуществления могут применять воздействие УФ-излучением с интенсивностью от 25 до 30 мВт/см в течение 5 минут. Кроме того, воздействие УФ-излучением могут осуществлять в инертной атмосфере. Например, воздействие может осуществлять в присутствии газообразного аргона или газообразного азота. В одном конкретном варианте осуществления воздействие УФ-излучением осуществляют в присутствии газообразного азота.
[00140] Кроме того, вышеупомянутые нагревание/отверждение и воздействие УФ-излучением могут также применять для образования поперечно-сшитого гидрофильного полимера, как описано в настоящем документе. Поэтому для краткости такое описание не будет повторено.
[00141] При необходимости стеклянное изделие может быть также подвергнуто дополнительной термообработке (например, закалке, термической гибке и т. д.) для дополнительного улучшения свойств изделия. Термообработка может происходить, например, при температуре от приблизительно 500 °C до приблизительно 800 °C, а в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 550 °C до приблизительно 750 °C. Стеклянное изделие также могут подвергать процедуре охлаждения под высоким давлением, называемой «тушением». Во время этого процесса поверхности стеклянного изделия продувают воздухом под высоким давлением, подаваемым через конфигурацию сопел в различных положениях. При тушении внешние поверхности стекла охлаждаются гораздо быстрее, чем центр. По мере охлаждения центра стекла происходит стягивание стекла от внешних поверхностей к центру. В результате этого центр остается в натяжении, а внешние поверхности становятся сжатыми, что придает прочность закаленному стеклу. Однако в настоящем изобретении закалку могут проводить до нанесения и формирования покрытия так, что покрытие может оставаться на стеклянном изделии для обеспечения эффекта устойчивости к запотеванию.
[00142] В определенных вариантах осуществления также может быть желательным регулировать состав покрытия так, что содержание органического материала (например, органических связующих вещества) является относительно низким. Помимо прочего, сведение к минимуму содержания органического материала может ускорять любые последующие этапы нагревания (например, закалку). Например, подвергаемое отверждению покрытие может содержать органический материал в количестве, составляющем приблизительно 1 масс.% или более, в частности, приблизительно 2 масс.% или более, в частности, приблизительно 3 масс.% или более, в частности, приблизительно 5 масс.% или более до приблизительно 12 масс.% или менее, в частности, приблизительно 11 масс.% или менее покрытия, в частности, приблизительно 10 масс.% или менее, в частности, приблизительно 9 масс.% или менее, в частности, приблизительно 8 масс.% или менее покрытия.
[00143] Покрытие может иметь толщину, составляющую приблизительно 500 нм или более, в частности, приблизительно 750 нм или более, в частности, приблизительно 1 мкм или более, в частности, приблизительно 2 мкм или более, в частности, приблизительно 3 мкм или более, в частности, приблизительно 5 мкм или более, в частности, приблизительно 7,5 мкм или более, в частности, от приблизительно 10 мкм или более до приблизительно 50 мкм или менее, в частности, приблизительно 40 мкм или менее, в частности, приблизительно 30 мкм или менее, в частности, приблизительно 20 мкм или менее, в частности, приблизительно 15 мкм или менее, в частности, приблизительно 10 мкм или менее. Однако следует понимать, что можно получить любую толщину и что настоящее изобретение не обязательно ограничивается этой толщиной.
[00144] После того как стеклянная подложка готова к использованию дистрибьютором или конечным пользователем, например, готова к резке, химическим модификациям и т. д., описанное в настоящем документе покрытие при необходимости можно удалить. Такие способы удаления могут быть любыми способами, по существу известными в данной области. Например, покрытие можно удалить путем промывки покрытия растворителем, таким как вода.
[00145] Стеклянную подложку, описанную в настоящем документе, можно использовать в различных областях применения. Они могут включать очки, зеркала и другие бытовые или коммерческие изделия. Они также могут включать стекло для дверей холодильника или морозильника. Кроме того, они могут также включать вакуумное теплоизоляционное стекло. Стеклянную подложку также можно использовать в оптических инструментах. Соответственно, стеклянная подложка, описанная в настоящем документе, может иметь множество областей применения.
[00146] Несмотря на то что варианты осуществления настоящего описания обсуждались в целом, настоящее описание можно дополнительно понять с помощью следующих примеров, не имеющих ограничительного характера.
ПРИМЕРЫ
Способы испытания
[00147] Прочность к истиранию: Способность поверхности сопротивляться истиранию, вызванному очисткой, можно определять в соответствии со следующими способами: Пример 1 - ASTM D2486 (сухая щетка, масса 170 г, 500 проходов) и ASTM 12/14 (влажная щетка, масса 170 г, 500 проходов); Пример 2 - DIN 53778 (сухая щетка, масса 177 г, 50 проходов) и ASTM 12 (влажная щетка, масса 177 г, 500 проходов). Более конкретно, поверхности с заданной массой подвергаются 500 проходам как влажной, так и сухой щетки в отдельных испытаниях. Величина потери массы указывает на способность поверхности сопротивляться истиранию. Относительное количество следов царапин на каждой из испытуемых поверхностей также можно использовать в качестве способа сравнения. Глубину царапин измеряли с помощью прибора Alpha-Step D-600. Затем образцы оценивали по шкале от 1 до 6 (1=очень плохое (абляция при ползучести в смазочно-охлаждающей жидкости или воде), 2= плохое (обширная абляция при испытании щеткой), 3=пограничное (выраженные царапины, участки абляции), 4=приемлемое (выраженные царапины), 5=среднее (видны неглубокие царапины), и 6=отличное (отсутствуют видимые царапины)).
[00148] Краевой угол смачивания: Краевой угол смачивания могут измерять для определения гидрофобности/гидрофильности материала. Для измерения краевого угла смачивания на подложку помещают неподвижную каплю жидкости, такой как вода. Затем с помощью внешнего осмотра определяют угол между каплей и нижележащим изделием, например, с помощью микроскопа. В частности, такое измерение проводят через 5 секунд после нанесения капли.
[00149] Толщина покрытия: Слой покрытия удаляют бритвой с стекла с покрытием. Высоту возвышения покрытия определяют с помощью профилометра. Данные представляют собой среднее значение по результатам измерений в трех точках в различных положениях.
[00150] Испытание адгезии способом решетчатого надреза: Испытание адгезии способом решетчатого надреза: проводят в соответствии с ASTM D3359-09. Для испытания на покрытии выполняют разрезы на определенном расстоянии друг от друга в зависимости от толщины покрытия. Дополнительно также выполняют надрезы, пересекающие первые надрезы. Ленту наклеивают на область решетки и приблизительно через 90 секунд после наклеивания ее отрывают, быстро оттягивая ее под углом, как можно более близким к 180°. Область решетки исследуют на отрыв покрытия от подложки. Результаты классифицируют в баллах от 0B до 5B, где 5B указывает на то, что ни один из квадратов решетки не оторван. Значение ниже 3B указывает, что испытание не пройдено.
[00151] Испытание способом отрыва шпильки: Прочность адгезии покрытия можно оценивать с помощью испытания способом отрыва шпильки. Поверхность покрытия продувают газообразным азотом. Алюминиевый упор диаметром 20 мм полируют наждачной бумагой (100#). Смесь альдегидо-аминного конденсата и медьорганического соединения (Loctite 736) распыляют на поверхность покрытия и алюминиевой шпильки. Через 5 минут на поверхность алюминиевой шпильки наносят акриловый клей (312) и приклеивают ее к поверхности покрытия, прикладывая давление пока не будет достигнуто прочная адгезия. Склеенные алюминиевую шпильку и стекло оставляют на 3 часа при комнатной температуре. После этого упор отрывают с использованием прибора PosiTest AT со скоростью отрыва 30 фунтов на кв. дюйм/с. Прочность адгезии измеряют с помощью прибора PosiTest AT. При прочности менее 450 фунтов на кв. дюйм считают, что испытание не пройдено.
[00152] Испытание устойчивости к истиранию: Испытание устойчивости к истиранию проводится в соответствии с процедурой испытания TP-209 (Guardian ind.; Прибор для измерения устойчивости к истиранию: SDL Atlas CM-5). Размер стекла составляет 3" x 3", а общее количество циклов испытаний составляет 750. Вес плеча составляет 345 г. Изменение T% будет рассчитано по разности T% до и после испытания устойчивости к истиранию. Критерий прохождения испытания устойчивости к истиранию представляет собой ∆ T% < 1,5%.
[00153] Испытание с отрывом ленты: Испытание с отрывом ленты проводят в соответствии с процедурой испытания TP-201-7 (Guardian ind.). Ленту (3179C, 3M) приклеивают к поверхности стекла путем приложения давления. Через 1,5 минут ленту быстро отрывают вручную, а оставшийся от ленты клей удаляют с помощью бумажной салфетки (AccuWipe), смоченной NPA. Изменение T% будет рассчитано по разности T% до и после испытания с отрывом ленты. Критерий прохождения испытания с отрывом ленты представляет собой ∆ T% < 1,5%.
2
[00154] Испытание с помощью раствора NaOH (0,1 Н): Испытание с помощью NaOH проводят в соответствии с процедурой испытания TP301-7B (Guardian ind.). Стекло погружают в раствор NaOH (0,1 Н), налитый в один химический стакан, при комнатной температуре. Через час стекло извлекают из раствора, промывают деионизированной водой и высушивают газом N. Изменение T% будет рассчитано по разности T% до и после испытания с помощью NaOH. Критерий прохождения испытания с кипящей водой представляет собой ∆ T% < ± 0,5%.
4
4
[00155] Испытание с помощью раствора аммония: 10% раствор NHOH готовили разбавлением 29% раствора NHOH деионизированной водой. Противомикробное стекло замачивают в растворе и измеряют T% до и после замачивания в течение 5 дней. Изменение T% будет рассчитано по разности T% до и после испытания.
[00156] Стойкость к кислым/щелочным средам: Способность поверхности сопротивляться воздействию кислых/щелочных сред можно определять путем замачивания образца в растворе HCl в течение приблизительно 60 минут. Изменение T% будет рассчитано по разности T% до и после испытания.
[00157] Коррозийная стойкость: Способность поверхности сопротивляться коррозии можно определять в соответствии с ASTM B368-09 (2014), который известен как способ ускоренных испытаний на стойкость к медносоляному туману (испытания CASS). Во время этого испытания образцы подвергают воздействию солевого тумана, содержащего заряженные ионы меди, а затем анализируют изменение цвета после 120 часов воздействия с применением способа, описанного выше.
[00158] Испытание в камере конденсации (водяной туман): Стекло помещают в камеру с температурой 45 єC и влажностью 100% на 21 день. Измеряют T% до и после испытания. При этом прочность адгезии слоя покрытия после испытания исследуют способом решетчатого надреза, и для прохождения испытания может быть оторвано не более 15% пленки. Изменение T% будет рассчитано по разности T% до и после испытания.
[00159] Испытание в камере с высокой температурой и влажностью: Стекло помещают в камеру с температурой 85 єC и влажностью 85% на 10 дней. Изменение T% будет рассчитано по разности T% до и после испытания.
[00160] Испытание с помощью раствора Windex: Стекло замачивают в 100% растворе Windex и измеряют T% до и после замачивания в течение 5 дней. Изменение T% будет рассчитано по разности T% до и после испытания.
[00161] Прозрачность: Прозрачность (T%) измеряли с помощью прибора Hunter UltraScan XE, модель TTRIN, спектральный диапазон от 350 нм до 1050 нм. Tvis% (видимая область спектра) рассчитывают согласно следующему уравнению.
Tuv% противомикробного стекла в диапазоне УФ-излучения измеряют оптическим спектрофотометром (Peking Elmer 950), а Tuv% рассчитывают согласно следующему уравнению.
[00162] Устойчивость к запотеванию: При высоких температурах определяют характеристики устойчивости к запотеванию путем воздействия на стекло упомянутого выше водяного пара от нагретой до 100 °C воды в стеклянном стакане. В некоторых примерах пар также может быть образован от нагревания воды до 60 °C. В альтернативном варианте характеристики оценивают в холодной среде путем выдерживания стекла с покрытием в холодильной (1 °C) или морозильной (-5 °C, -6,7 °C или -18 °C) камере в течение 2 часов с последующим воздействием на подложку с покрытием окружающей среды или в среды с заданными параметрами (например, с температурой 21 °C и влажностью 60%, с температурой 22 °C и влажность 70%).
Пример 1
[00163] Растворы покрытия готовили в соответствии с образцами, представленными ниже. Оптические свойства сырого стекла сравнивали со свойствами стекла, содержащим покрытие из целлофана от компании NEI, и стекла, описанного в настоящем примере. В соответствии с приведенными ниже результатами отмечены минимальные изменения прозрачности и отражающей способности обоих стекол с покрытием по сравнению с сырым стеклом. Однако в образце 1 (482-185-9) отмечена более высокая мутность.
Образец
T%
СТАНДАРТ
R%
СТАНДАРТ
H%
СТАНДАРТ
Сырое стекло
90,05
0,03
8,21
0,01
0,07
0,06
Устойчивое к запотеванию стекло NEI
90,44
0,01
7,81
0,01
0,17
0,03
482-185-9
90,26
0,08
7,28
0,12
0,95
0,60
ИДЕНТИФИКАТОР
Сырое стекло
482-159-1
482-185-9
Комментарии
Поставщик
-
NEI
Lab formulation
Наблюдают желтый цвет пленки от NEI при отверждении в печи при температуре 150 °C в течение 20 мин
Процесс
Натриево-кальциевое стекло 4 мм
1 мил/50 мм/с; 120 °C/30 мин/натриево-кальциевое стекло 4 мм /без праймера
1 мил/50 мм/с; 200 °C/30 мин/натриево-кальциевое стекло 4 мм /без праймера
Оптические свойства
T%
90,05
90,44
90,26
-
R%
8,21
7,81
7,28
H%
0,1
0,2
1
поверхность
Краевой угол смачивания, градусы (через 1 минуту)
-
6,5
5,6
Образуется малый краевой угол смачивания после нахождения капли воды на поверхности в течение 1 мин
Толщина, мкм
-
5,9
7,3
Защита от запотевания
Защита от запотевания (водяной пар при температуре выше 100 °C)
-
Пройдено
Пройдено
Пройдено: образование водяной пленки, без запотевания
Устойчивость к запотеванию после выдерживания в морозильной камере (2 ч)
-
Пройдено
Пройдено
Механическая и адгезионная прочность
Испытания способом решетчатого надреза
-
5B
5B
5B: Отрыв пленки отсутствует
Прибор для определения устойчивости к истиранию, 200 циклов
-
2
2
1: невооруженным глазом царапин не наблюдается
Протирание бумажной салфеткой (вода)
-
Пройдено
Пройдено
Пройдено: Царапины отсутствуют
Отрыв ленты
-
Пройдено
Пройдено
Пройдено: Отрыв пленки отсутствует
Химическая и термостабильность
Кипящая вода в течение 10 мин (доп. испытание способом решетчатого надреза)
-
Пройдено (5B)
Пройдено (5B)
Не пройдено: Отрыв пленки
NaOH, 0,1 Н/1 ч/комн. темп.
-
Не пройдено
Пройдено
HCl, 5%, 1 ч
-
Не пройдено
Пройдено
Смазочно-охлаждающая жидкость, 24 ч, комн. темп.
-
Пройдено (5B)
Пройдено (5B)
[00164] В ходе исследований устойчивости к запотеванию отмечено минимальное запотевание на стекле с покрытием от компании NEI и на образце 1 при извлечении образца из морозильной камеры с температурой -20 °C через 2 часа и воздействии комнатной температуры 68 °F и 15% влажности; однако на сыром стекле наблюдали сильное запотевание. Безотносительно к какой-либо теории, устойчивость к запотеванию можно объяснить гидрофильной поверхностью, в частности, супергидрофильной поверхностью покровных пленок.
[00165] Кроме того, определяли характеристики устойчивости к запотеванию, подвергая стекло воздействию горячего водяного пара. В настоящем исследовании продемонстрировано запотевание на сыром стекле и минимальное запотевание или его отсутствие на стекле с покрытием.
[00166] Кроме того, как указано в таблице выше, покрытие образца 1 демонстрирует улучшенную химическую устойчивость по сравнению с образцом с покрытием производства компании NEI.
Пример 2
[00167] Растворы покрытия готовили в соответствии с образцами, представленными ниже. В частности, получена тройная взаимопроникающая сетка, включающая целлофан, сетку оксида металла (на основе золя с алкоксидами металлов и/или неметаллов) и меламино-полиольную смолу. Сетка оксидов металла включала гибридную сетку, полученную из ацетата меди, бутоксида алюминия, изопропоксида титана, ацетата цинка и пропоксида циркония. После приготовления и нанесения покрытие подвергали отверждению при температуре выше 250 °C.
[00168] Раствор покрытия готовили следующим образом.
Хим. вещество (484-43-3 и 484-43-4)
Кол-во
Раствор для изготовления целлофана от NEI (мл)
3
Неорганический золь (484-31-3) (мл)
0,5
Полиол/меламин (484-42-2) (г)
0,25
Gen 1,5, 3% (г)
0,25
Хим. вещество (484-42-2)
Масса (г)
Гексаметоксиметилмеламин
3
Полиол
2
Катализатор
0,1
Хим. вещество (SiO<sub>2</sub> золь)
масса (г)
NPA
69,70
Деионизированная вода
1,81
Уксусная кислота (AcOH)
4,89
Тетраэтилортосиликат (ТЭОС)
3,64
Наночастицы на основе диоксида кремния (IPA-ST-UP)
19,95
[00169] Следующие результаты были получены на основе средних значений измерений трех образцов.
Сырое стекло, натриево-кальциевое, 4 мм
Целлофан
484-43-3
484-43-4
Процесс
-
Праймер (75 °C/10 мин)2<sup>-е</sup> покрытие (120 °C/30 мин)
200 °C/30 мин
200 °C/30 мин; 5 мин УФ-излучение (30 мВт/см<sup>2</sup>, 254 нм)
Оптические свойства
T%
90,05
90,48
89,56
90,0
R%
8,21
7,81
7,88
7,75
H%
0,07
0,29
0,45
0,63
Поверхностные свойства
Толщина, мкм
-
8,23
8,01
5,28
Краевой угол смачивания, градусы
-
8,63
7,87
9,2
Устойчивость к запотеванию
Водяной пар при температуре выше 100 °C; 1 мин
Не пройдено
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Водяной пар при температуре выше 60 °C; 2 мин
Не пройдено
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Механическая и адгезионная прочность
Отрыв ленты
-
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Испытания способом решетчатого надреза
-
5B
5B
5B
Прибор для определения устойчивости к истиранию, 200 циклов/ 345 г
-
1
2
1
Отрыв шпильки
-
578
611
1 521
Термостойкость
Кипящая вода
-
Пройдено; 5B, 10 мин; отсутствие запотевания - водяной пар при температуре выше 100 °C
Пройдено; 5B, 60 мин; отсутствие запотевания - водяной пар при температуре 100 °C
Пройдено; 5B, 60 мин; отсутствие запотевания - водяной пар при температуре 100 °C
Химическая стойкость
NaOH, 0,1 Н, 1 час, комн. темп.
-
Отрыв пленки
Пройдено; 5B; отсутствие запотевания - водяной пар при температуре выше 100 °C
Пройдено; 5B; отсутствие запотевания - водяной пар при температуре выше 100 °C
HCl, 5%, 1 ч, комн. темп.
-
Отрыв пленки
Пройдено; 5B; отсутствие запотевания - водяной пар при температуре выше 100 °C
Пройдено; 5B; отсутствие запотевания - водяной пар при температуре выше 100 °C
Windex, 1 ч, комн. темп.
-
Пройдено; 5B; отсутствие запотевания - водяной пар при температуре выше 100 °C
Пройдено; 5B; отсутствие запотевания - водяной пар при температуре выше 100 °C
Пройдено; 5B; отсутствие запотевания - водяной пар при температуре выше 60 °C
деионозированная вода, 1 ч, комн. темп.
-
Пройдено; 5B; отсутствие запотевания - водяной пар при температуре выше 100°C и 60 °C
Пройдено; 5B; отсутствие запотевания - водяной пар выше 60 °C; но запотевание при воздействии водяного пара 100 °C
Пройдено; 5B; отсутствие запотевания - водяной пар выше 60 °C; но запотевание при воздействии водяного пара 100 °C
[00170] В соответствии с результатами, отмечена минимальная разница в прозрачности и отражающей способности 484-43-3 (термо-/УФ) по сравнению с сырым стеклом; Однако, отмечено небольшое увеличение мутности. Кроме того, улучшенную абразивную стойкость можно наблюдать при двойном отверждении, что подтверждается в ходе испытания устойчивости к истиранию, которое показывает отсутствие царапин. Кроме того, прочность адгезии у стекла, изготовленного путем двойного отверждения, приблизительно в 2,5 раз выше, чем у покрытия, подверженного сушке/отверждению в ходе только одного термического процесса, на что указывают результаты испытания на отрыв шпильки. Кроме того, химическая стойкость, оцениваемая по результатам испытаний как с раствором NaOH, так и с раствором HCl, указывает на более стабильное покрытие. Например, целлофан разрушается в растворах NaOH и HCl, тем самым указывая на то, что прочность пленки возрастает благодаря тройной взаимопроникающей сетке. Кроме того, за счет увеличения содержания меламиновой смолы можно улучшить абразивную стойкость.
Пример 3
2
[00171] Растворы покрытия готовили в соответствии с образцами, представленными ниже. В частности, получена тройная взаимопроникающая сетка, включающая целлофан, сетку оксида металла (на основе золя с алкоксидами металлов и/или неметаллов) и меламино-полиольную смолу. Сетка оксидов металла включала гибридную сетку, полученную из ацетата меди, бутоксида алюминия, изопропоксида титана, ацетата цинка и пропоксида циркония. Покрытие наносили с использованием аппликатора с прижимной планкой с зазором 1 мил. После приготовления и нанесения покрытие подвергали отверждению в печи при температуре 120 °C течение 30 минут. Затем пленку переносили в камеру УФ-облучения и облучали УФ-излучением с длиной волны 254 нм и мощностью 30 мВт/см в течение 3 минут.
[00172] Раствор покрытия готовили следующим образом.
Хим. вещество (484-56-4)
Кол-во
Раствор для изготовления целлофана от NEI (мл)
3,25
Неорганический золь (мл)
0,5
Полиол/меламин (484-42-2) (г)
0,5
Хим. вещество (484-42-2)
Масса (г)
Гексаметоксиметилмеламин
2
Полиол
3
Катализатор
0,1
Хим. вещество (484-31-3)
Масса (г)
SiO<sub>2</sub> золь
0,2
TiO<sub>2</sub> золь
4
CuO золь
4
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> золь
0,4
Хим. вещество (SiO<sub>2</sub> золь)
масса (г)
NPA
59,7
Деионизированная вода
1,808
Уксусная кислота (AcOH)
4,89
Тетраэтилортосиликат (ТЭОС)
3,637
Наночастицы на основе диоксида кремния (IPA-ST-UP)
2,993
ИДЕНТИФИКАТОР
TiO<sub>2</sub> золь
CuO золь
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> золь
Изопропоксид титана
2
-
-
Втор-бутоксид алюминия
-
-
2
Ацетат меди
-
1,6
-
NPA
18
4
24
Деионизированная вода
0,1
26
-
Уксусная кислота
0,1
-
-
HNO<sub>3</sub> (70%)
1
4,8
2
[00173] Ниже приведены характеристики стеклянного изделия с покрытием.
Образец
Результат
Спецификация
Механическая и адгезионная прочность
Испытания способом решетчатого надреза
5B
5B
Прибор для определения устойчивости к истиранию, 200 циклов, 345 г
1
1
Отрыв ленты
Пройдено
Пройдено
Поверхностные свойства
Толщина, мкм
12
5-20
Краевой угол смачивания, градусы (через 5 секунд)
7
< 10
Химическая стойкость
Замачивание в растворе Windex, 1 час при комн. темп.
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B; Доп. испытание на устойчивость к запотеванию (60 °C/100 °C): Пройдено
Доп. испытание способом решетчатого надреза: >4B; Доп. испытание на устойчивость к запотеванию (60 °C/100 °C): Пройдено
Замачивание в деионизированной воде, 1 час при комн. темп.
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B; Доп. испытание на устойчивость к запотеванию (60 °C/100 °C): Пройдено
Доп. испытание способом решетчатого надреза: >4B; Доп. испытание на устойчивость к запотеванию (60 °C/100 °C): Пройдено
Кипящая вода, 1 час
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B; Доп. испытание на устойчивость к запотеванию (60 °C/100 °C): Пройдено
Доп. испытание способом решетчатого надреза: >4B; Доп. испытание на устойчивость к запотеванию (60 °C/100 °C): Пройдено
Устойчивость к запотеванию
Устойчивость к запотеванию над водяным паром от воды с температурой 100 °C
Пройдено
Пройдено
Устойчивость к запотеванию над водяным паром от воды с температурой 60 °C
Пройдено
Пройдено
Устойчивость к запотеванию после морозильной камеры с температурой -5 °C с последующим воздействием температуры 22 °C и влажности 70%
Пройдено
Пройдено
[00174] Отмечены превосходная механическая и адгезионная прочность, поскольку отсутствуют какое-либо повреждения покровного слоя. Краевой угол смачивания близок к 7 градусам, что указывает на быстрое поглощение воды, тем самым уменьшая или устраняя запотевание поверхности. Кроме того, покровный слой может выдерживать замачивание в деионизированной воде и растворе Windex в течение одного часа с разрушением поверхности, о чем свидетельствуют результаты последующего испытания способом решетчатого надреза. Кроме того, подложки после замачивания сохраняли свойства устойчивости к запотеванию.
[00175] По сравнению с зеркалом без вышеописанного покрытия зеркальный образец продемонстрировал превосходные характеристики устойчивости к запотеванию при испытании над водяным пар, образующимся при температуре 60 °C и температуре 100 °C. В случае зеркала без покрытия наблюдали более выраженную конденсацию по сравнению с минимальной конденсацией или ее отсутствием на зеркале с покрытием. Кроме того, сравнивали отражающую способность зеркала с покрытием со отражающей способностью необработанного зеркала без покрытия. В диапазоне волн между 350 нм и 1500 нм наблюдают минимальную разницу в отражающей способности. Отмечено небольшое снижение отражающей способности в диапазоне от 350 нм до 500 нм.
[00176] Безотносительно к какой-либо теории, на поверхности без покрытия могут быть образованы водяные пузырьки. При этом в при наличии покрытия на поверхности может быть образована водяная пленка. В результате этого падающий свет может рассеиваться при отражении, тем самым создавая замутненный внешний вид.
Пример 4
[00177] Растворы покрытия готовили в соответствии с образцами, представленными ниже. Раствор покрытия готовили следующим образом.
[00178] Раствор на водной основе с полимеризованным поверхностно-активным веществом для отверждения под действием УФ-излучения готовили путем смешивания водорастворимого мономера, 2-гидроксиэтилакрилата, водорастворимого фотоинициатора, 2-гидрокси-2-метилпропиофенона и полимеризованного поверхностно-активного вещества KH10 и водорастворимого поперечно-сшивающего агента SR9035. Перед применением раствор перемешивали при комнатной температуре в течение 30 минут.
Хим. вещество (484-87-1)
Функция
Масса (г)
2-гидрокси-2-метилпропиофенон
фотоинициатор
0,1
15 моль этоксилированного триметилолпропантриакрилата
водорастворимый поперечно-сшивающий агент
0,2
2-гидроксиэтилакрилат
водорастворимый мономер
2
полиоксиэтиленалкилэфирный серный сложный эфир
полимеризованной поверхностно-активное вещество
3
Всего
-
5,3
Хим. вещество (484-42-2)
Масса (г)
Гексаметоксиметилмеламин
2
Полиол
3
Катализатор
0,1
[00179] Раствор для отверждения под действием УФ-излучения получали путем смешивания изоборнилакрилата и ароматического моноакрилатного олигомера низкой вязкости с поперечно-сшивающими агентами, 3 моль этоксилированного триметилолпропантриакрилата и пентаэритритолпентаакрилата низкой вязкости.
Хим. вещество (482-150-1)
Масса (г)
Изоборнилакрилат
8
Ароматический моноакрилатный олигомер
2
3 моль этоксилированного триметилолпропантриакрилата
1
дипентаэритритолпентаакрилат
1
[00180] Раствор фотоинициатора готовили в соответствии со следующей таблицей:
Хим. вещество (482-150-2)
Функция
Масса (г)
75% раствор йодония, (4-метилфенил)[4-(2-метилпропил)фенил]-, гексафторфосфата(1-) в пропиленкарбонате
Фотоинициатор для катионной полимеризации
0,5
1:1 по массе смеси 1-гидроксициклогексилфенилкетона и бензофенона
Фотоинициатор для свободнорадикальной полимеризации
0,5
бис(2,4,6-триметилбензоил)-фенилфосфиноксид/2-гидрокси-2-метил-1-фенилпропан-1-он
Фотоинициатор для свободнорадикальной полимеризации
0,5
NPA
Растворитель
10
[00181] После этого готовили раствор для отверждения под действием УФ-излучения следующим образом:
Хим. вещество (484-89-7)
Функция
Масса (г)
482-150-1
Гидрофобный раствор для отверждения под действием УФ-излучения
0,3
484-87-1
Раствор полимеризованного поверхностно-активного вещества
2
484-42-2
Полиол/меламиновая смола
0,7
482-150-2
Фотоинициатор
0,05
[00182] Далее готовили раствор покрытия в соответствии с таблицей ниже. Перед нанесением покрытия на стекло содержимое перемешивали при комнатной температуре.
Хим. вещество (484-91-1)
Масса (г)
Раствор, отверждаемый под действием УФ-излучения (484-89-7)
0,5
Раствор для изготовления целлофана от NEI
2,5
2
[00183] Этот пример использовали для исследования покрытия на многослойном стекле с двумя листами стекла и пленкой из поливинилбутираля между листами стекла. Предоставлено многослойное стекло, имеющее размер 8"на 12", толщину 4 мм и толщину поливинилбутирального промежуточного слоя 0,2 мм. Многослойное стекло промывали мылом и высушивали газообразным азотом. Раствор наносили на многослойную стеклянную подложку с использованием аппликатора с прижимной планкой с зазором 1 мил, при этом скорость нанесения покрытия составляла 50 мм/с. Покрытие подвергали сушке/отверждению при температуре 120 °C в течение 30 минут, а затем помещали в камеру УФ-облучения с мощностью 30 мВт/см в течение 3 минут при 254 нм.
Оптические характеристики
Коэффициент пропускания, T%
91,12
Отражающая способность, R%
8,19
Мутность, H%
0,6
Поверхность
Толщина, мкм
~12 мкм
Краевой угол смачивания, градусы (через 5 секунд)
7,95
Устойчивость к запотеванию
водяной пар при температуре выше 100 °C; 1 мин
пройдено
водяной пар при температуре выше 60 °C; 1 мин
пройдено
Испытание в морозильной камере: выдерживание при температуре -6,7 °C в течение одного часа, затем воздействие температуры 21 °C и влажности 70%
Пройдено
Механическая и адгезионная прочность
Отрыв ленты
пройдено
Испытания способом решетчатого надреза
5B
Прибор для определения устойчивости к истиранию, 200 циклов/ плечо 345 г
пройдено (2); незначительные царапины, наблюдаемые через увеличительную линзу
Отрыв шпильки, фунтов на квадратный дюйм
512
Термостабильность
Кипящая вода (60 мин)
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B; отсутствие запотевания - водяной пар 60 °C и 100 °C
Химическая стойкость и долговечность
NaOH, 0,1 Н, 1 час, комн. темп.
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B; отсутствие запотевания - водяной пар 60 °C и 100 °C
Windex, 1 ч, комн. темп.
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B; отсутствие запотевания - водяной пар 60 °C и 100 °C
Деионизированная вода, 1 ч, комн. темп.
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B; отсутствие запотевания - водяной пар 60 °C и 100 °C
HCl, 5%, 1 ч, комн. темп.
Не пройдено, пленка повреждена после замачивания
[00184] Кроме того, сравнивали оптические свойства многослойного стекла с покрытием с оптическими свойствами многослойного стекла без покрытия.
Стекло
T%
R%
H%
Многослойное стекло
90,57
8,68
0,38
Многослойное стекло, стойкое к запотеванию
91,12
8,19
0,6
[00185] Как указано, наблюдают минимальное изменение прозрачности и отражающей способностью у стекла с покрытием.
[00186] В ходе испытания устойчивости к запотеванию при температуре 100 °C на покрытой части стекла наблюдают тонкую пленку, вследствие чего отмечают зеркальное отражение. При этом на участках без покрытия наблюдают водяные пузырьки, вследствие чего отмечают диффузионное отражение. В ходе испытания устойчивости к запотеванию в холодной среде с температурой -6,7 °C отмечали характеристики устойчивости к запотеванию на покрытой части многослойного стекла.
[00187] Механическую прочность покровной пленки оценивали с помощью испытания устойчивости к истиранию. После 200 циклов возвратно-поступательных движений через увеличительную линзу можно наблюдать лишь слабые царапины, при протирании обычной бумажной салфеткой почти не отмечено царапин. Прочность адгезии подтверждена измерениями в ходе испытания способом решетчатого надреза и испытания на отрыв шпильки. В соответствии с результатами испытания способом решетчатого надреза и испытания на отрыв ленты не отмечено отрыва пленки.
[00188] В соответствии с результатами испытаний на химическую стойкость не отмечено повреждений на покровной пленке после замачивания в NaOH, деионизированной воде или Windex, и результаты испытания способом решетчатого надреза оставались такими же, как и до замачивания. Кроме того, характеристики устойчивости к запотеванию оставались такими же, как и до замачивания. Эти испытания указывают на превосходную термостабильность и долговечность. Однако после замачивания в растворе HCl отмечено повреждение пленки.
Пример 5
[00189] Растворы покрытия готовили в соответствии с образцами, представленными ниже.
Хим. вещество
Кол-во
Акриламидный раствор (484-129-1) (мл)
0,5
Акрилатный раствор (484-90-4) (г)
1
Акрилатный раствор (456-150-1) (г)
0,1
Силановый золь (482-57-1) (мл)
0,2
[00190] Для получения акриламидного раствора, описанного ниже, акриламид растворяли в деионизированной воде при помешивании в течение 30 минут.
Хим. вещество (484-129-1)
Масса (г)
Акриламид
2
Деионизированная вода
15
[00191] Остальные растворы получали следующим образом:
Хим. вещество (484-90-4)
Кол-во
2-Гидрокси-2-метилпропиофенон (мл)
0,5
15 моль этоксилированного триметилолпропантриакрилата (г)
2
20 моль этоксилированного триметилолпропантриакрилата (г)
2
2-гидроксиэтилакрилат (мл)
13
Полиоксиметиленалкилфениловый эфир (г)
10
Хим. вещество (456-150-1)
Масса (г)
Изоборнилакрилат
8
Ароматический моноакрилатный олигомер
2
3 моль этоксилированного триметилолпропантриакрилата
1
дипентаэритритолпентаакрилат
1
Хим. вещество (482-57-1)
Масса (г)
NPA
86,673
Деионизированная вода
1,808
Уксусная кислота (AcOH)
4,89
Тетраэтилортосиликат (ТЭОС)
3,637
Наночастицы на основе диоксида кремния (IPA-ST-UP)
2,993
2
[00192] На стекло наносили покрытие с применением мокрого способа. Раствор наносили с использованием аппликатора с прижимной планкой для получения покрытия с толщиной пленки от 10 до 20 микрон. Стекло отверждали в камере УФ-облучения с мощностью 30 мВт/см и длиной волны 254 нм в течение 3 минут. Стекло нагревали в печи при температуре 200 °C в течение 20 минут. Покрытие имело Ra, составляющее 0,09, и Rz, составляющее 0,43.
[00193] Кроме того, у этого стекла также наблюдали быстрое поглощение воды при быстром уменьшении краевого угла смачивания с 20 градусов до 5 градусов. Определяли также характеристики устойчивости к запотеванию путем помещения стекла в морозильную камеру с температурой -18 °C на 20 минут с последующим воздействием комнатной температуры в течение 1 минуты. Такие характеристики устойчивости к запотеванию можно объяснить поглощением воды устойчивой к запотеванию пленкой, образованной поверхностно-активными веществами и водорастворимыми полимерами.
Пример 6
[00194] Растворы покрытия готовили в соответствии с образцами, представленными ниже.
Хим. вещество
Кол-во
Акриламидный раствор (484-129-1) (мл)
0,5
Акрилатный раствор (484-90-4) (г)
1
Меламино-полиольный раствор. (484-42-2) (г)
0,1
Силановый золь (482-57-1) (мл)
0,2
[00195] Для получения акриламидного раствора, описанного ниже, акриламид растворяли в деионизированной воде при помешивании в течение 30 минут.
Хим. вещество (484-129-1)
Масса (г)
Акриламид
2
Деионизированная вода
15
[00196] Остальные растворы получали следующим образом:
Хим. вещество (484-90-4)
Кол-во
2-Гидрокси-2-метилпропиофенон (мл)
0,5
15 моль этоксилированного триметилолпропантриакрилата (г)
2
20 моль этоксилированного триметилолпропантриакрилата (г)
2
2-гидроксиэтилакрилат (мл)
13
Полиоксиметиленалкилфениловый эфир (г)
10
Хим. вещество (482-57-1)
Масса (г)
NPA
86,673
Деионизированная вода
1,808
Уксусная кислота (AcOH)
4,89
Тетраэтилортосиликат (ТЭОС)
3,637
Наночастицы на основе диоксида кремния (IPA-ST-UP)
2,993
Хим. вещество (484-42-2)
Масса (г)
Гексаметоксиметилмеламин
3
Полиол
2
Катализатор
0,1
2
[00197] На стекло наносили покрытие с применением мокрого способа. Натриево-кальциевое стекло имело толщину 4 мм. Раствор наносили с использованием аппликатора с прижимной планкой для получения покрытия с толщиной пленки от 10 до 20 мкм. Стекло отверждали в камере УФ-облучения с мощностью 30 мВт/см и длиной волны 254 нм в течение 3 минут. Стекло нагревали в печи при температуре 200 °C в течение 20 минут. Покрытие имело Ra, составляющее 0,09, и Rz, составляющее 0,43.
[00198] Стекло оценивали, помещая его в морозильную камеру с температурой -18 °C на 20 минут. Дверь открывали на 1 минуту, чтобы воздействовать на стекло комнатной температурой 21 °C и влажностью приблизительно 60%. Эту процедуру проводили семь раз, запотевания не отмечено. Однако на стекле без покрытия отмечали запотевание из-за конденсации влаги из воздуха. Безотносительно к какой-либо теории, покрытие может выполнять функцию придания устойчивости к запотеванию вследствие быстрого поглощения воды устойчивым к запотеванию покрытием.
Тестируемый параметр
Коммерческий образец производства компании Saint-Gobain
484-136-2
Оптические характеристики
Коэффициент пропускания, T%
90,5
90,5
Отражающая способность, R%
8,4
8,3
Мутность, H%
0,8
0,32
Оптические характеристики
Толщина, мкм
22,3
16,1
Краевой угол смачивания, градусы
13,7
8,2
Устойчивость к запотеванию
водяной пар при температуре выше 100 °C; 1 мин
Пройдено
Пройдено
Испытание в морозильной камере: выдерживание при -18 °C в течение одного часа, затем воздействие температуры 21 °C и влажности 70%
Пройдено
Пройдено
Механическая и адгезионная прочность
Отрыв ленты
Пройдено
Пройдено
Испытания способом решетчатого надреза
5B
5B
Прибор для определения устойчивости к истиранию, 200 циклов/ плечо 345 г
4
3
Отрыв шпильки, фунтов на квадратный дюйм
1277
519
Термостабильность
Кипящая вода (60 мин)
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5; 100 °C, устойчивость к запотеванию - пройдено; -18 °C, устойчивость к запотеванию - н/п
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5; 100 °C и -18 °C, устойчивость к запотеванию - пройдено
Химическая стойкость и долговечность
NaOH, 0,1 Н, 1 час, комн. темп.
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B; отсутствие запотевания при 100 °C; -18 °C (н/п)
Пленка - не пройдено
Windex, 1 ч, комн. темп.
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B; отсутствие запотевания при 100 °C; -18 °C (н/п)
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B; отсутствие запотевания при 100 °C и -18 °C
Деионизированная вода, 1 ч, комн. темп.
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B; отсутствие запотевания при 100 °C; -18 °C (н/п)
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B; отсутствие запотевания при 100 °C и -18 °C
HCl, 5%, 1 ч, комн. темп.
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B; отсутствие запотевания при 100 °C; -18 °C (н/п)
Устойчивость к запотеванию - пройдено при 100 °C и -18 °C
[00199] Как указано выше, долговечность определяли путем замачивания стекла в деионизированной воде и растворе Windex в течение 1 часа. Функцию устойчивости к запотеванию проверяли, помещая в морозильную камеру после замачивания в течение различного времени, затем промывали деионизированной водой и сушили при условиях окружающей среды в течение 12 часов. Время замачивания составляло 1 час, 2 часа, 4 часа и 7 часов. Во время замачивания могут растворяться поверхностно-активные вещества и водорастворимые полимеры, что влияет на функцию устойчивости покрытия к запотеванию. Кроме того, вода может повредить структуру покрытия, вызывая набухание водорастворимого полимера и его отслаивание от стекла. Однако не отмечено признаков повреждения покрытия или влияния на функцию устойчивости к запотеванию, даже после замачивания в течение 7 часов, что указывает на желаемую долговечность.
[00200] Что касается измерений краевого угла смачивания, наблюдали три стадии. Краевой угол смачивания быстро уменьшался в зависимости от времени смачивания через эти стадии. На первой стадии вода активно поглощалась покрытием, в частности, заряженными группами поверхностно-активных веществ, и/или гидрофильными группами водорастворимых полимеров, такими как гидроксильные и/или аминогруппы. На второй стадии поглощенная вода на поверхности покрытия могла быть перенесена внутрь покрытия с помощью поперечно-сшитой сетки; толщина покрытия может увеличиваться вследствие набухания. На третьей стадии образуется водяная пленка, и краевой угол смачивания по существу является постоянным.
[00201] По сравнению с коммерческим продуктом стойкость к царапанию в настоящем образце, оцениваемая с помощью прибора для испытания устойчивости к истиранию, была выше, чем у коммерческого образца. Однако наблюдали более низкую химическую стойкость к воздействию щелочного раствора, такого как NaOH.
Пример 7
2
[00202] Натриево-кальциевое стекло толщиной 4 мм покрывают раствором, как описано ниже. Толщина пленки составляла от 7-10 мкм. Стекло с покрытием подвергали отверждению в печи с температурой 120 °C в течение 30 минут, а затем в камере УФ-облучения с мощностью 30 мВт/см при длине волны 254 нм в течение 3-5 минут.
Тестируемый параметр
SR-100 NEI (482-159-1)
484-91-1 (STC)
Оптические характеристики
Коэффициент пропускания, T%
90,5
89,1
Отражающая способность, R%
7,8
8,1
Мутность, H%
0,3
-
Оптические характеристики
Толщина, мкм
8,2
8
Краевой угол смачивания, градусы
5,9
19,6
Устойчивость к запотеванию
водяной пар при температуре выше 100 °C; 1 мин
Пройдено
Пройдено
Испытание в холодильной камере: выдерживание при температуре 1 °C в течение одного часа, затем воздействие температуры 21 °C и влажности 70%
Не пройдено
Пройдено
Механическая и адгезионная прочность
Отрыв ленты
Пройдено
Пройдено
Испытания способом решетчатого надреза
5B
5B
Прибор для определения устойчивости к истиранию, 200 циклов/ плечо 345 г
2
2
Отрыв шпильки, фунтов на квадратный дюйм
578
705
Термостабильность
Кипящая вода (60 мин)
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5; 100 °C, устойчивость к запотеванию - не пройдено; 1 °C, устойчивость к запотеванию - н/п
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5; 100 °C и 1 °C, устойчивость к запотеванию - пройдено
Химическая стойкость и долговечность
NaOH, 0,1 Н, 1 час, комн. темп.
Пленка - не пройдено
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B; отсутствие запотевания при 100 °C и 1 °C
Windex, 1 ч, комн. темп.
Пленка - не пройдено
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B; отсутствие запотевания при 100 °C и 1 °C
Деионизированная вода, 1 ч, комн. темп.
Устойчивость к запотеванию - не пройдено при 100 °C и 1 °C
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B; отсутствие запотевания при 100 °C и 1 °C
HCl, 5%, 1 ч, комн. темп.
Пленка - не пройдено
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B; отсутствие запотевания при 100 °C и 1 °C
[00203] Покрытие, устойчивое к запотеванию, в настоящем примере продемонстрировало термостабильность по сравнению с доступным в продаже продуктом. Кроме того, механическая прочность, определяемая на основе способа решетчатого надреза, такая же, как и до проведения испытания.
[00204] Стекло оценивали путем помещения его в холодильную камеру с температурой 1 °C на 2 часа с последующим воздействием комнатной температуры 21 °C и влажности около 60%. Покрытие может преобразовывать любые пузырьки конденсированной воды в водную пленку, которая может снижать диффузионное отражение. Даже через 180 секунд имеющий покрытие образец не показывал никакого запотевания на стекле. Однако на участках стекла без покрытия можно было наблюдать четкую область запотевания.
Пример 8
[00205] Растворы покрытий готовили следующим образом:
Хим. вещество
масса (г)
465-122-1
465-122-5
Ароматический моноакрилатный олигомер
1
1
Поликарбодиимидный поперечно-сшивающий агент
0,8
1
2-гидрокси-2-метилпропиофенон
0,2
0,2
15 моль этоксилированного триметилолпропантриакрилата
1
1
акриламидный раствор
2
2
2-гидроксиэтилакрилат
4
4
Полиоксиэтиленалкилфениловый эфир
1
1
Всего
10
10,2
Поликарбодиимидный поперечно-сшивающий агент, масс.%
8,00
9,80
Массовое соотношение поликарбодиимида и акрилатного мономера
0,8
1
Ароматический моноакрилатный олигомер, масс.%
10,00
9,80
Хим. вещество
масса (г)
465-123-1
465-123-2
465-123-3
Ароматический моноакрилатный олигомер
1,5
2
2,5
Поликарбодиимидный поперечно-сшивающий агент
0,8
0,8
0,8
2-гидрокси-2-метилпропиофенон
0,2
0,2
0,2
15 моль этоксилированного триметилолпропантриакрилата
1
1
1
акриламидный раствор
2
2
2
2-гидроксиэтилакрилат
4
4
4
Полиоксиэтиленалкилфениловый эфир
1
1
1
Всего
10,5
11
11,5
Поликарбодиимидный поперечно-сшивающий агент, масс.%
7,62
7,27
6,96
Массовое соотношение поликарбодиимида и акрилатного мономера
0,53
0,40
0,32
Ароматический моноакрилатный олигомер, масс.%
14,29
18,18
21,74
Хим. вещество
масса (г)
465-128-1
465-128-2
465-128-3
Ароматический моноакрилатный олигомер
1
1
2,5
Поликарбодиимидный поперечно-сшивающий агент
0,9
0,8
0,8
Изоцианат
0,1
0,2
0
2-гидрокси-2-метилпропиофенон
0,2
0,2
0,2
15 моль этоксилированного триметилолпропантриакрилата
1
1
1
акриламидный раствор
2
2
2
2-гидроксиэтилакрилат
4
4
4
Полиоксиэтиленалкилфениловый эфир
1
1
1
Всего
10,2
10,2
11,5
Поликарбодиимидный поперечно-сшивающий агент, масс.%
8,82
7,84
6,96
Массовое соотношение поликарбодиимида и акрилатного мономера
1
1
0,32
Ароматический моноакрилатный олигомер, масс.%
9,80
9,80
21,74
[00206] Для получения акриламидного раствора, описанного ниже, акриламид растворяли в деионизированной воде при помешивании в течение 30 минут.
Хим. вещество
Масса (г)
Акриламид
8
Деионизированная вода
60
2
2
[00207] Натриево-кальциевое стекло размером 4 "x 8" и толщиной 4 мм промывают в промывочной машине деионизированной водой и высушивают газообразным N. Стекло помещают на торец машины для нанесения покрытия (BYK). Раствор покрытия объемом приблизительно 1,2 мл наносят на край стеклянной пластины при помощи аппликатора с прижимной планкой (BYK) с зазором 1 мил. Скорость нанесения покрытия устанавливают на 50 мм/с. Стекло с покрытием переносят в одну камеру УФ-облучения (Dymax 2000), оснащенную галоидной УФ-лампой (MHL 450/HG; USHIO), после чего стеклянную пластину с покрытием облучают в течение определенного времени УФ-облучения, такого как 3 или 4 мин, для создания отверждаемого под воздействием УФ-излучения слоя покрытия. Мощность УФ-излучения в камере УФ-облучения составляет приблизительно 30 мВт/см. Затем стекло с покрытием перемещают в термопечь с циркуляцией воздуха на 20 мин при температуре 180 °C для завершения термического отверждения.
[00208] Влияние массового соотношения поликарбодиимида и акрилатного мономера на характеристики стекла оценивают, когда концентрация акрилатного мономера составляет около 10 масс.%. Можно предполагать, что плотность поперечной сшивки сетки будет увеличена при более высоком весовом отношении поликарбодиимида к акрилатному мономеру. Таким образом, можно улучшить химическую стойкость стекла, такую как стойкость к воздействию Windex.
ИДЕНТИФИКАТОР
465-122-4
465-122-2
465-122-3
465-122-1
465-122-5
Прибор для определения устойчивости к истиранию, 200 циклов /плечо 345 г
2
1,5
2
1,5
1
Отрыв ленты
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Испытания способом решетчатого надреза
5B
5B
5B
5B
5B
Отрыв шпильки, фунтов на квадратный дюйм
728
968
943
893
981
Замачивание в растворе Windex, 1 час
Не пройдено
Не пройдено
Не пройдено
Не пройдено
Пройдено
Замачивание в деионизированной воде, 24 часа
Не пройдено
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Испытание в морозильной камере
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Массовое соотношение поликарбодиимида и акрилатного мономера
0
0,4
0,6
0,8
1
[00209] Влияние концентрации акрилатного мономера на характеристики стекла дополнительно исследовали путем поддержания массового соотношения поликарбодиимида и акрилатного мономера на уровне приблизительно 0,3-0,5, но концентрация акрилатного мономера изменяется с 10 масс.% до 21 масс.%. Очевидно, что превосходные характеристики устойчивого к запотеванию стекла, включая устойчивость к царапанию, химическую стойкость и адгезионную прочность, достигнуты благодаря этим составам. Очевидно, что более высокая концентрация акрилатного мономера в составе может влиять на характеристики устойчивой к запотеванию пленки. Это связано с тем, что акрилатный мономер может способствовать повышению механической прочности и химической стойкости пленки благодаря незначительному поглощению воды, а ароматическая структура проявляла высокую устойчивость к раствору основания, такому как Windex.
Хим. вещество
465-123-1
465-123-2
465-123-3
Массовое соотношение поликарбодиимида и акрилатного мономера
0,53
0,40
0,32
Ароматический моноакрилатный олигомер, масс.%
14,29
18,18
21,74
Прибор для определения устойчивости к истиранию, 200 циклов /плечо 345 г
1
1
1
Отрыв ленты
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Испытания способом решетчатого надреза
5B
5B
5B
Отрыв шпильки, фунтов на квадратный дюйм
851
725
Н/П
Замачивание в растворе Windex, 1 час
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Замачивание в деионизированной воде, 24 часа
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Испытание в морозильной камере
Пройдено
Пройдено
Пройдено
[00210] Оценивали влияние смешанных поперечно-сшивающих агентов на характеристики устойчивого к запотеванию стекла, в таблице ниже приведены результаты, измеренные различными способами. Очевидно, что как адгезионная, так и механическая прочность устойчивой к запотеванию пленки улучшаются, поскольку значения прибора для определения устойчивости к истиранию достигали 2, а данные испытания с отрывом шпильки превышали 1000 фунтов/кв. дюйм. При этом была достигнута отличная химическая стойкость, оцениваемая путем замачивания образцов в обычном растворе Windex и деионизированной воде. На образцах после замачивания не отмечено поврежденных частей. Образец также мог затем проходить испытания после замораживания с последующим испытанием способом решетчатого надреза с результатом 5.
ИДЕНТИФИКАТОР
465-128-1
465-128-3
T%
89,5
89,4
R%
8,6
8,6
H%
0,2
0,2
Толщина, мкм
18,1
17,5
Прибор для определения устойчивости к истиранию 200 циклов /плечо 345 г
2
2
Отрыв ленты
Пройдено
Пройдено
Испытания способом решетчатого надреза
5B
5B
Отрыв шпильки, фунтов на квадратный дюйм
1066
1057
Замораживание
Пройдено
Пройдено
Замачивание в растворе Windex, 1 час
Пройдено
Пройдено
Замачивание в деионизированной воде, 24 часа
Пройдено
Пройдено
[00211] Дополнительно исследуют устойчивость к воздействию окружающей среды стойкого к запотеванию стекла с помощью камер. Результаты испытаний обобщены в таблице ниже. Очевидно, что достигнута превосходная устойчивость с учетом того, что все образцы выдерживают испытание в специализированных камерах и проходят испытание после замораживания.
ИДЕНТИФИКАТОР
465-128-1
465-128-3
Цикл воздействия окружающей среды (замораживание-оттаивание); 1 день
Пройдено/5
Пройдено/5
CASS - 5 дней
Пройдено/5
Пройдено/5
Солевой туман, 5 дней
Пройдено/5
Пройдено/5
85 °C/85% влажность, 5 дней
Пройдено/5
Пройдено/5
Водный туман, 5 дней
Пройдено/5
Пройдено/5
Qsun, 10 дней
Пройдено/5
Пройдено/5
[00212] Кроме того, проводили сравнение характеристик устойчивого к запотеванию стекла между тройной взаимопроникающей сеткой и двойной поперечно-сшитой сеткой. Одним заметным отличием является повышенная адгезионная и механическая прочность, наблюдаемая у устойчивого к запотеванию стекла с двойными поперечными сетками.
ИДЕНТИФИКАТОР
484-136-2
465-128-1
465-128-3
Структура
Тройная взаимопроникающая полимерная сетка, изготовленная из полиола/меламина; поперечно-сшитого полиакриламида и полимеризованного ПАВ/полисилоксана и наночастиц SiO<sub>2</sub>
Поперечно-сшитая полиакрилатная структура показывает лучшую полимеризацию при УФ-облучении и образует улучшенную поперечно-сшитую сетку со смешанными поперечно-сшивающими агентами из поликарбодиимида и изоцианата.
Поперечно-сшитая полиакрилатная структура показывает лучшую полимеризацию при УФ-облучении и образует улучшенную поперечно-сшитую сетку с поликарбодиимидом.
Прибор для определения устойчивости к истиранию (200 циклов/ 345 г)
2-3
1-2
1-2
Отрыв шпильки, фунтов на квадратный дюйм
537
1066
1057
Испытания способом решетчатого надреза
5B
5B
5B
Таблица
пройдено
пройдено
пройдено
Испытание в морозильной камере (-18 °C)
пройдено
пройдено
пройдено
Windex (обычный), 1 ч
Пройдено доп. испытание в морозильной камере, доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
Пройдено доп. испытание в морозильной камере, доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
Пройдено доп. испытание в морозильной камере, доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
Деионизированная вода, 24 ч
Пройдено доп. испытание в морозильной камере, доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
Пройдено доп. испытание в морозильной камере, доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
Пройдено доп. испытание в морозильной камере, доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
Водный туман/солевой туман/CASS/(85/85)/QSUN
(Н/П)/5/5/5/10 дней; Пройдено испытание после замораживания, доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
5/5/5/5/10 дней, пройдено испытание после замораживания, доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
5/5/5/5/10 дней, пройдено испытание после замораживания, доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
[00213] Кроме того, проводили сравнение характеристик устойчивого к запотеванию стекла между коммерчески доступным раствором для изготовления целлофана, сеткой из целлофана/неорганического золя/полиолмеламина и сеткой, образованной из двойных поперечно-сшивающих агентов, как описано в этом примере.
Раствор покрытия
NEI (484-159-1)
484-56-4 U2
465-128-3
Процесс
Праймер (75 °C/10 мин); второе покрытие (120 °C/30 мин); Натриево-кальциевое стекло 4 мм
1 мил; 200 °C/30 мин; 2 мин УФ-облучение (30 мВт/см<sup>2</sup>; 254 нм); Натриево-кальциевое стекло 4 мм
1 мил; УФ-облучение 3 мин; 180 °C/20 мин
Оптические характеристики
Коэффициент пропускания, T%
90
90,9
89,4
Отражающая способность, R%
7,8
7,1
8,6
Мутность, H%
0,6
0,2
0,2
Поверхность
Толщина, мкм
8,2
7,3
17,5
Краевой угол смачивания, градусы
5,9 (5 с)
4,91 (5 с)
36 (3 мин)
Устойчивость к запотеванию
водяной пар при температуре выше 100 °C; 1 мин
Пройдено
пройдено
Пройдено
водяной пар при температуре выше 60 °C; 1 мин
Пройдено
пройдено
Пройдено
EN 166; 23 °C; 45% влажность, 8 с
T=99,53%
T= 99,23
Н/П
EN 166; 23 °C; 45% влажность, 30 с
T=99,530%
T= 99,78
Н/П
Испытание в морозильной камере: выдерживание при -20 °C в течение 20 мин, затем воздействие температуры 23 °C и влажности 50-60%; повтор 7 раз
Не пройдено
Не пройдено
Пройдено
Механическая и адгезионная прочность
Отрыв ленты
пройдено
пройдено
Пройдено
Испытания способом решетчатого надреза
5B
5B
5B
Прибор для определения устойчивости к истиранию, 200 циклов/ плечо 345 г
1-2
1-2
1-2
Отрыв шпильки, фунтов на квадратный дюйм
578
1380
1066
Термостабильность
Кипящая вода (60 мин)
пройдено, 5B; отсутствие запотевания - водяной пар 60 °C и 100 °C
пройдено, 5B; отсутствие запотевания - водяной пар 60 °C и 100 °C
пройдено, 5B; отсутствие запотевания - водяной пар 60 °C и 100 °C и доп. испытание в морозильной камере
Химическая стойкость
NaOH, 0,1 Н, 1 ч, комн. темп.
Не пройдено
5B; отсутствие запотевания - водяной пар 60 °C и 100 °C
5B; отсутствие запотевания - водяной пар 60 °C и 100 °C и доп. испытание в морозильной камере
HCl, 5%, 1 ч, комн. темп.
Не пройдено
5B; отсутствие запотевания - водяной пар 60 °C и 100 °C
Не пройдено
Смазочно-охлаждающая жидкость, 24 ч, комн. темп.
Н/П
5B; отсутствие запотевания - водяной пар 60 °C и 100 °C
Пройдено
Windex, 1 ч, комн. темп.
5B; отсутствие запотевания - водяной пар 60 °C и 100 °C - пройдено
5B; отсутствие запотевания - водяной пар 60 °C и 100 °C
5B; отсутствие запотевания - водяной пар 60 °C и 100 °C и доп. испытание в морозильной камере
Деионизированная вода, 1 ч, комн. темп.
5B; отсутствие запотевания - водяной пар 60 °C и 100 °C - пройдено
пройдено; 5B; отсутствие запотевания - водяной пар выше 60 °C; но запотевание при воздействии водяного пара 100 °C
Пройдено (24 часа); 5B; отсутствие запотевания - водяной пар 60 °C и 100 °C и доп. испытание в морозильной камере
Устойчивость
Замораживание-оттаивание TP-603 (5), 1 день
Не пройдено
Не пройдено
Пройдено доп. испытание в морозильной камере и доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
CASS, TP-701, 5 дней
Не пройдено
Не пройдено
Пройдено доп. испытание в морозильной камере и доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
Солевой туман, TP-703, 5 дней
Не пройдено
Не пройдено
Пройдено доп. испытание в морозильной камере и доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
Водный туман, TP-707 (2), 5 дней
Не пройдено
Не пройдено
Пройдено доп. испытание в морозильной камере и доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
85 °C/85% влажность, TP-710(2), 5 дней
Не пройдено
Не пройдено
Пройдено доп. испытание в морозильной камере и доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
Qsun, 10 дней
Не пройдено
Не пройдено
Пройдено доп. испытание в морозильной камере и доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
Пример 9
[00214] Растворы покрытий готовили следующим образом:
Хим. вещество
масса (г)
465-110-1
465-110-2
465-110-3
Ароматический моноакрилатный олигомер
1
1
1
Изоцианат
0,2
0
0
Трехфункциональный азиридин
0
0,2
0
Поликарбодиимидный поперечно-сшивающий агент
0
0
0,2
2-гидрокси-2-метилпропиофенон
0,2
0,2
0,2
15 моль этоксилированного триметилолпропантриакрилата
1
1
1
акриламидный раствор
2
2
2
2-гидроксиэтилакрилат
4
4
4
Полиоксиэтиленалкилфениловый эфир
1
1
1
Всего
9,4
9,4
9,4
Хим. вещество
масса (г)
465-111-1
465-111-2
465-111-3
Ароматический моноакрилатный олигомер
1
0
0
Этоксилированный бисфенол A диметакрилат
0
1
0
Эпоксиакрилат
0
0
1
Трехфункциональный азиридин
0,2
0,2
0,2
2-гидрокси-2-метилпропиофенон
0,2
0,2
0,2
15 моль этоксилированного триметилолпропантриакрилата
1
1
1
акриламидный раствор
2
2
2
2-гидроксиэтилакрилат
4
4
4
Полиоксиэтиленалкилфениловый эфир
1
1
1
Всего
9,4
9,4
9,4
Хим. вещество
масса (г)
465-101-4
465-101-5
465-101-6
Ароматический моноакрилатный олигомер
0,5
0,3
1
Трехфункциональный азиридин
0,2
0,2
0,2
2-гидрокси-2-метилпропиофенон
0,2
0,2
0,2
15 моль этоксилированного триметилолпропантриакрилата
1
1
1
акриламидный раствор
2
2
2
2-гидроксиэтилакрилат
4
4
4
Полиоксиэтиленалкилфениловый эфир
1
1
1
Всего
8,9
8,7
9,4
Массовое соотношение ароматического моноакрилатного олигомера и азиридина
2,5
1,5
5
[00215] Для получения акриламидного раствора акриламид растворяли в деионизированной воде при помешивании в течение 30 минут.
Хим. вещество
Масса (г)
Акриламид
8
Деионизированная вода
60
2
2
[00216] Натриево-кальциевое стекло размером 4 "x 8" и толщиной 4 мм промывают в промывочной машине деионизированной водой и высушивают газообразным N. Стекло помещают на торец машины для нанесения покрытия (BYK). Раствор покрытия объемом приблизительно 1,2 мл наносят на край стеклянной пластины при помощи аппликатора с прижимной планкой (BYK) с зазором 1 мил. Скорость нанесения покрытия устанавливают на 50 мм/с. Стекло с покрытием переносят в одну камеру УФ-облучения (Dymax 2000), оснащенную галоидной УФ-лампой (MHL 450/HG; USHIO), после чего стеклянную пластину с покрытием облучают в течение определенного времени УФ-облучения, такого как 3 или 4 мин, для создания отверждаемого под воздействием УФ-излучения слоя покрытия. Мощность УФ-излучения в камере УФ-облучения составляет приблизительно 30 мВт/см. Затем стекло с покрытием перемещают в термопечь с циркуляцией воздуха на 25 мин при температуре 200 °C для завершения термического отверждения.
[00217] Сначала изучали влияние массового соотношения ароматического моноакрилатного олигомера и азиридина. По-видимому, не существует различий в характеристиках устойчивого к запотеванию стекла при изменении массового соотношения от 1,5 до 5. Отмечено достижение как отличная механическая прочность со значением, полученным на приборе для определения устойчивости к истиранию, равным 1, так и химическая стойкость в испытании с замачивание в Windex. Большее количество азиридина в качестве поперечно-сшивающего агента в растворе покрытия может привести к увеличению плотности поперечных связей сетки, но более высокая плотность поперечных связей в устойчивой к запотеванию пленке может привести к снижению эластических свойств.
ИДЕНТИФИКАТОР
465-101-4
465-101-5
465-101-6
Прибор для определения устойчивости к истиранию, 200 циклов/ 345 г
1
1
1
Отрыв ленты
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Испытания способом решетчатого надреза
5B
5B
5B
Испытание в морозильной камере
Пройдено/доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
Пройдено/доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
Пройдено/доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
Замачивание в растворе Windex, 1 час
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Замачивание в деионизированной воде, 24 часа
Пройдено
Пройдено
Пройдено
[00218] Кроме того, влияние на стекло времени отверждения под воздействием УФ-излучения изучали на основе 465-110-2. Устойчивое к запотеванию стекло продемонстрировало наилучшие результаты, когда время отверждения под воздействием УФ-излучения составляло 3 мин, а время термического отверждения составляло 20 мин. При увеличении времени УФ-облучения полимерная пленка может разлагаться из-за воздействия УФ-излучения на связи в полимере, что может приводить к снижению механической прочности пленки, оцениваемой по результатам измерений прибором для определения устойчивости к истиранию, и к потере химической стойкости устойчивой к запотеванию пленки, исследуемой путем замачивания в растворе Windex.
ИДЕНТИФИКАТОР
УФ-излучение (мин)
Прибор для определения устойчивости к истиранию
Испытание с морозильной камерой
Windex, 1 час
Деионизированная вода, 24 часа
465-114-1
3
1
Пройдено
Пройдено
Пройдено
465-114-2
4
2,5
Пройдено
Не пройдено
Пройдено
465-114-3
5
2
Пройдено
Не пройдено
Пройдено
[00219] Кроме того, изучали влияние ароматического моноакрилатного олигомера на характеристики устойчивого к запотеванию стекла. Мономер продемонстрировал характеристики растворимости в воде, но не более высокую скорость поглощения воды по сравнению с акриламидным мономером. Таким образом, он может играть роль в одновременном улучшении механической прочности или устойчивости к царапанию и устойчивости к запотеванию. Большее количество акрилатного мономера, введенного в устойчивую к запотеванию пленку, может повысить механическую прочность пленки, но также может повысить гидрофобность пленки и, возможно, привести к отрицательному влиянию на характеристики устойчивости к запотеванию. Для обнаружения более эффективного акрилатного мономера были оценены три водорастворимых акрилатных мономера.
ИДЕНТИФИКАТОР
465-111-1
465-111-2
465-111-3
Прибор для определения устойчивости к истиранию, 200 циклов /345 г
3
3
3
Отрыв ленты
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Испытания способом решетчатого надреза
5B
5B
5B
Замачивание в растворе Windex, 1 час при комн. темп.
Пройдено
Пройдено
Не пройдено
Замачивание в деионизированной воде, 24 часа при комн. темп.
Пройдено
Пройдено
Пройдено
[00220] Кроме того, изучали влияние поперечно-сшивающего агента на пленку. Пленка, полученная с помощью азиридина в качестве поперечно-сшивающего агента, по-видимому, демонстрирует наилучшие характеристики при применении для получения устойчивого к запотеванию стекла.
ИДЕНТИФИКАТОР
465-110-1
465-110-2
465-110-3
Поперечно-сшивающий агент
Изоцианат
Азиридин
Поликарбодиимид
Прибор для определения устойчивости к истиранию, 200 циклов/ 345 г
1
1
2
Отрыв ленты
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Испытания способом решетчатого надреза
5B
5B
5B
Испытание в морозильной камере
Пройдено/доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
Пройдено/доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
Пройдено/доп. испытание способом решетчатого надреза: 5B
Замачивание в растворе Windex, 1 час
Не пройдено
Пройдено
Не пройдено
Замачивание в деионизированной воде, 24 часа
Пройдено
Пройдено
Пройдено
Пример 10
[00221] Раствор для нанесения покрытия готовили следующим образом:
Хим. вещество (469-82-2)
масса (г)
Ароматический моноакрилатный олигомер
3
Поликарбодиимидный поперечно-сшивающий агент
2,4
Фотоинициатор (469-58-1)
0,4
15 моль этоксилированного триметилолпропантриакрилата
3
Акриламидный раствор
6
2-гидроксиэтилакрилат
12
Полиоксиэтиленалкилфениловый эфир
7,5
Всего
34,3
[00222] Для получения акриламидного раствора акриламид растворяли в деионизированной воде при помешивании в течение 30 минут.
Хим. вещество
Масса (г)
Акриламид
2
Деионизированная вода
15
[00223] Раствор фотоинициатора готовили следующим образом:
Фотоинициатор (469-58-1)
Масса (г)
N-метил-2-пирролидон
5
2-гидрокси-2-метилпропиофенон
1
[00224] Раствор карбоксиметилцеллюлозы (484-40-1) готовили, прибавляя 1 г порошка КМЦ в 50 г деионизированной воды. Затем раствор помещали в шаровую мельницу на 24 часа для растворения КМЦ.
[00225] Конечные растворы покрытий готовили следующим образом:
Хим. вещество
Объем (мл)
469-170-1
469-170-2
469-170-3
469-82-2
10
10
5
484-40-1
5
10
10
2
2
[00226] Натриево-кальциевое стекло размером толщиной 4 мм промывают в промывочной машине деионизированной водой и высушивают газообразным N. Стекло помещают на торец машины для нанесения покрытия (BYK). Раствор покрытия наносили для получения толщины пленки 10-20 мкм. Стекло с покрытием отверждали в камере УФ-облучения с мощностью 30 мВт/см и длиной волны 254 нм в течение периода от 3 до 4 минут в газообразном азоте. После отверждения под воздействием УФ-излучения стекло нагревали в печи при температуре 180 °C в течение 25 минут с получением твердой пленки.
[00227] Ниже приведены характеристики стеклянного изделия с покрытием.
ИДЕНТИФИКАТОР
469-170-1
Прибор для определения устойчивости к истиранию
1, 1, 1
Отрыв ленты
П, П, П
Испытания способом решетчатого надреза
5B, 5B, 5B
Отрыв шпильки, фунтов на квадратный дюйм
468
Замачивание в растворе Windex, 1 час
П, П
Кипящая вода, 1 час
П, П
Испытание в морозильной камере с холодным туманом (-18 °C)
П, П
Доп. испытание с холодным туманом/Windex
П/5В; П/5В
Доп. испытание с туманом/кипящая вода /доп. испытание способом решетчатого надреза
П/5В; П/5В
[00228] Линейные карбоксиметилцеллюлозные цепи могут проникать в поперечно-сшитые полиакрилатные сетки с образованием полувзаимопроникающей сетки. Введение КМЦ может улучшить поглощение воды пленкой за счет высокой способности полимеров КМЦ поглощать воду. Кроме того, включение полимера КМЦ в сетку не может отрицательно влиять на механическую и адгезивную прочность.
Пример 11
[00229] В данном примере на стеклянную подложку наносили два покровных слоя. Раствор покрытия готовили следующим образом:
Раствор
масс. (г)
484-129-1
1
484-90-4
2
484-42-2
0,3
465-57-1
0,4
Хим. вещество (484-129-1)
масса (г)
2-гидрокси-2-метилпропиофенон
3
15 моль этоксилированного триметилолпропантриакрилата
4
SR451
4
2-гидроксиэтилакрилат
26
Полиоксиэтиленалкилфениловый эфир
20
[00230] Для получения следующего раствора прибавляли компоненты при комнатной температуре, а затем перемешивали в течение 0,5 часа перед применением.
Хим. вещество (484-42-2)
масса (г)
Гексаметоксиметилмеламин
3
Полиол
2
Катализатор
0,1
Хим. вещество (484-129-1)
масса (г)
Акриламид
4
Деионизированная вода
30
2
[00231] Для получения следующего раствора прибавляли компоненты при комнатной температуре, в последнюю очередь прибавляли уксусную кислоту. Затем компоненты перемешивали при комнатной температуре в течение 24 часов перед использованием. Раствор с 75 г разбавляют 25 г н-пропанола с получением конечного раствора с силоксаном и наночастицами SiO.
Хим. вещество (465-57-1)
масса (г)
н-пропанол
35
Вода
0,9
Уксусная кислота
2,5
Тетраэтилортосиликат
1,8
Наночастицы диоксида кремния(IPA-ST-UP)
10
[00232] Растворы покрытия для второго покровного слоя готовили следующим образом:
Хим. вещество (469-82-2)
масса (г)
Ароматический моноакрилатный олигомер
3
Поликарбодиимидный поперечно-сшивающий агент
2,4
Фотоинициатор (469-58-1)
0,4
15 моль этоксилированного триметилолпропантриакрилата
3
Акриламидный раствор
6
2-гидроксиэтилакрилат
12
Полиоксиэтиленалкилфениловый эфир
7,5
Всего
34,3
[00233] Для получения акриламидного раствора акриламид растворяли в деионизированной воде при помешивании в течение 30 минут.
Хим. вещество
Масса (г)
Акриламид
2
Деионизированная вода
15
[00234] Раствор фотоинициатора готовили следующим образом:
Фотоинициатор (469-58-1)
Масса (г)
N-метил-2-пирролидон
5
2-гидрокси-2-метилпропиофенон
1
2
2
[00235] Натриево-кальциевое стекло размером толщиной 4 мм промывают в промывочной машине деионизированной водой и высушивают газообразным N. Стекло помещают на торец машины для нанесения покрытия (BYK). Раствор покрытия наносили для получения толщины пленки 10-20 мкм. Имеющее покрытие стекло с первым покровным слоем (484-136-2) покрытия и вторым покровным слоем (469-82-2) подвергали отверждению в камере УФ-облучения с мощностью УФ-излучения 30 мВт/см и длиной волны 254 нм в течение от 3 до 4 минут в газообразном азоте. После отверждения под воздействием УФ-излучения стекло нагревали в печи при температуре 180 °C в течение 25 минут с получением твердой пленки.
[00236] Ниже приведены характеристики имеющего покрытие стеклянного изделия с одним слоем.
Тестируемый параметр
Коммерческое стекло
484-136-2
Оптические характеристики
T%
90,5
90,5
R%
8,4
8,3
H%
0,8
0,32
Поверхность
Толщина (мкм)
22,3
16,1
Краевой угол смачивания(градусы)
13,7
82
Устойчивость к запотеванию
Запотевание: Водяной пар при 100 °C
Пройдено
Пройдено
Запотевание: - 18 °C морозильная камера
Пройдено
Пройдено
Механическая и адгезионная прочность
Отрыв ленты
Пройдено
Пройдено
Испытания способом решетчатого надреза
5
5
Прибор для определения устойчивости к истиранию (плечо 345 г, 200 циклов)
4
3
Отрыв шпильки (фунтов на квадратный дюйм)
1277
519
Термостабильность
Кипящая вода (60 мин)
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5; Пройдено 100 °C; -18 °C (н/п)
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5; Пройдено 100 °C и -18 °C
Устойчивость
Замачивание в растворе Windex/замачивание в деионизированной воде(1 час, комнатная температура)
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5; Пройдено 100 °C; -18 °C (н/п)
Доп. испытание способом решетчатого надреза: 5; Пройдено 100 °C и -18 °C
[00237] Характеристики имеющего покрытие стекла со вторым покровным слоем приведены ниже.
Раствор покрытия
469-82-2
Отрыв шпильки (фунтов на квадратный дюйм)
725, 684
Прибор для измерения устойчивости к истиранию(Плечо 345 г, 200 циклов)
1, 1
Испытания способом решетчатого надреза
5B, 5B
Отрыв ленты
П, П
Холодный туман /доп. испытание способом решетчатого надреза
Три доп. исп. с холодным туманом и доп. исп. способом решетчатого надреза: 5
Горячий туман, 100 °C/доп. испытание способом решетчатого надреза
Три доп. исп. с холодным туманом и доп. исп. способом решетчатого надреза: 5
Замачивание в растворе Windex, 1 час
Два не пройдено при замачивании
Деионизированная вода, 24 часа
Три пройдено при замачивании, доп. исп. с холодным туманом и доп. исп. способом решетчатого надреза: 5
Кипящая вода, 1 час
Три пройдено при замачивании, доп. исп. с холодным туманом и доп. исп. способом решетчатого надреза: 5
[00238] Ниже приведены характеристики стекла с покрытием, включающего первый и второй покровные слои.
Раствор покрытия
Свойства
Отрыв шпильки (фунтов на квадратный дюйм)
485, 378
Прибор для измерения устойчивости к истиранию(Плечо 345 г, 200 циклов)
1, 1
Испытания способом решетчатого надреза
5B, 5B
Отрыв ленты
П, П, П
Замачивание в растворе Windex, 1 час
П, П
Кипящая вода, 1 час
П, П
Холодный туман (-18 °C)
П, П
Доп. испытание с холодным туманом/замачивание в Windex
П/5В; П/5В
Доп. испытание с туманом/кипящая вода /доп. испытание способом решетчатого надреза
П/5В; П/5В
[00239] Устойчивое к запотеванию стекло, изготовленное с использованием двух покровных слоев, продемонстрировало некоторые улучшенные характеристики по сравнению с отдельными покровными слоями. Например, была улучшена механическая и адгезионная прочность.
[00240] Эти и другие модификации и вариации настоящего изобретения могут быть реализованы специалистами в данной области без отступления от сущности и объема настоящего изобретения, которые более конкретно изложены в прилагаемой формуле изобретения. Кроме того, следует понимать, что аспекты различных вариантов осуществления могут быть взаимозаменяемыми как полностью, так и частично. Более того, специалистам в данной области будет понятно, что приведенное выше описание приводится только в качестве примера и не предназначено для ограничения изобретения, которое дополнительно описано в прилагаемой формуле изобретения.