КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВОДО- И ГРЯЗЕОТТАЛКИВАЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ СТЕКОЛ (

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВОДО- И ГРЯЗЕОТТАЛКИВАЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ СТЕКОЛ ("ГИДРОФОБ ГОИ") И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ


RU (11) 2211813 (13) C2

(51) 7 C03C17/30 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2003.09.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 99118537/03 
(22) Дата подачи заявки: 1999.08.25 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.08.25 
(45) Опубликовано: 2003.09.10 
(56) Аналоги изобретения: ПАЩЕНКО А.А. и др. Гидрофобизация. - Киев: Наукова думка, 1973, с.166-172, 239. SU 1270136 A1, 15.11.1986. DE 2456318 A1, 05.06.1975. US 3567570 A, 02.03.1971. СУЙКОВСКАЯ Н.В. Химические методы получения тонких прозрачных пленок. - Л.: Химия, 1971, с.171-178. SU 552315 A, 03.05.1977. 
(71) Имя заявителя: Государственное унитарное предприятие "Всероссийский научный центр "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" 
(72) Имя изобретателя: Байгожин Акыл; Михайлов А.В.; Петровский Г.Т. 
(73) Имя патентообладателя: Государственное унитарное предприятие "Всероссийский научный центр "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" 
(98) Адрес для переписки: 193171, Санкт-Петербург, ул. Бабушкина, 36, корп.1, ВНЦ ГОИ, патентный сектор, Т.А.Репкиной 

(54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВОДО- И ГРЯЗЕОТТАЛКИВАЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ СТЕКОЛ ("ГИДРОФОБ ГОИ") И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 
Изобретение относится к оптической и стекольной промышленности, к архитектурным стеклопакетам, транспортным стеклам и другим изделиям из стекла. Техническая задача изобретения - создание стабильного высокопрочного покрытия поверхности стекла для защиты от воздействия влаги и грязи. Композиция для создания водо- и грязеотталкивающего покрытия на поверхности стекол включает раствор полиэтилгидридсилоксана в индифферентном растворителе. Она дополнительно содержит спиртовой раствор комплексообразующего неорганического соединения (КНС) на основе солей металлов Zn, Cd, Al, Ti, Sn, Hf, Zr при следующем соотношении компонентов: полиэтилгидридсилоксан - 3,0-5,0 г на 100 см3 индифферентного растворителя; КНС - 1,0-1,5 г на 100 см3 низшего спирта. Способ изготовления композиции для создания водо- и грязеотталкивающего покрытия на поверхности стекол включает приготовление раствора полиэтилгидридсилоксана в индифферентном растворителе. Затем в сухом стеклянном сосуде растворяют комплексообразующее неорганическое соединение на основе солей металлов Zn, Cd, Al, Ti, Sn, Hf, Zr, взбалтывают до образования эмульсии, соединяют с раствором полиэтилгидридсилоксана и взбалтывают смесь до полной гомогенизации. 2 с. и 3 з.п. ф-лы. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к оптической и стекольной промышленности, архитектурным стеклопакетам, транспортным стеклам и другим изделиям из стекла.
Известны многочисленные данные о гидрофобных составах и покрытиях на основе кремнийорганических мономеров, олигомеров и полимеров [1 - 3]. Почти все они являются хорошими гидрофобизаторами стекла и других материалов. Однако они, обладая достоинствами, имеют и недостатки, а именно: применение алкилхлорсиланов связано с рядом трудностей, так как реакция образования полимерного покрытия протекает с отщеплением хлористого водорода, который вызывает коррозию материалов, в том числе оптических стекол определенного типа и марок, и вреден для человека.
Нанесение покрытий из олигомеров и полимеров менее технологично, требуется термообработка изделия при 100 - 300oС в течение определенного времени в зависимости от состава и строения органосилоксанов.
Рекомендованные катализаторы снижают температуру конденсации силоксанов и время термообработки изделия с покрытием. Однако эти дорогостоящие катализаторы не способствуют стабильности гидрофобных покрытий в процессе эксплуатации изделий в жестких климатических условиях. Существенным недостатком известных гидрофобных покрытий на стеклах является их слабая стойкость при дождевании в течение 2 - 7 часов [2,3].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ увеличения стойкости гидрофобных кремнийорганических покрытий на стеклах при дождевании, где применяют двухслойное покрытие. Первым слоем на стекло наносят раствор гидролизованного олигомера тетраэтоксисилана в ацетоне, он служит аппретом для закрепления второго гидрофобизирующего слоя из 2-10%-ного раствора полиэтилгидридсилоксана в толуоле [2]. Угол смачивания гидрофобизированной таким способом поверхности снижается со 100 до 87-93o после 300 часов дождевания. Недостатком этого способа является двухстадийность процесса гидрофобизации и длительность срока сушки покрытия до двух суток.
Следует отметить, что средства защиты стекол от дождя (Rainguard), производства США и Франции, имеющиеся в коммерческих магазинах Автосервиса, находят применение. Однако эти средства являются средствами кратковременного действия - не более одной недели.
Задачей изобретения является создание стабильного водо- и грязеотталкивающего покрытия, а также повышение производительности, упрощение и снижение себестоимости технологического процесса гидрофобизации стекла.
Технический результат достигается тем, что предлагается композиция для создания водо- и грязеотталкивающего покрытия на поверхности стекол, включающая связующую и гидрофобизирующую составляющие, в том числе раствор полиэтилгидридсилоксана в индифферентном растворителе, которая в отличие от прототипа дополнительно содержит спиртовой раствор комплексообразующего неорганического соединения (КНС) на основе солей Zn,Cd,Al,Ti,Sn,Hf,Zr при следующем соотношении компонентов:

полиэтилгидридсилоксан - 3-5 г на 100 см3 индифферентного растворителя; КНС - 1,0-1,5 г на 100 см3 низшего спирта, причем на 10 частей раствора полиэтилгидридсилоксана приходится от 0,5 до 1,5 частей раствора КНС.
В качестве индифферентного растворителя выбран бензин или петролейный эфир, а растворителем КНС может быть изопропиловый спирт, или пропиловый спирт, или этиловый спирт.
КНС, образованное из солей металлов III или IV группы, может состоять, по крайней мере, из одной соли, а из солей металлов II группы должно содержать не менее двух разных солей.
Оптимальное содержание активного водорода в полиэтилгидридсилоксане должно быть 1,3 - 1,42%.
Предложенную композицию заявитель называет "Гидрофоб ГОИ".
Предлагается также способ изготовления данной композиции, который включает приготовление растворов связующей и гидрофобизирующей составляющих, в отличие от прототипа создают однородную смесь, для чего в сухом стеклянном сосуде растворяют в индифферентном растворителе полиэтилгидридсилоксан и взбалтывают до образования прозрачности. В таком же сосуде растворяют в низшем спирте комплексообразующее неорганическое соединение на основе солей хлоридов металлов Zn, Cd, Al, Ti,Sh,Hf,Zr и взбалтывают до образования или эмульсии, или прозрачности, соединяют оба полученных раствора и взбалтывают смесь до полной гомогенизации.
Технический результат достигается в соответствии с предложенным составом композиции, когда на 100 см3 индифферентного растворителя используют 3,0-5,0 г полиэтилгидридсилоксана, а на 100 см3 низшего спирта используют 1,0-1,5 г хлорида металла. Время взбалтывания для такого количества состава обычно составляет 2-3 мин, 10-15 мин и 30 мин соответственно по стадиям. При этом на 10 частей первого раствора прибавляют от 0,5 до 1,5 частей второго раствора.
Указанное соотношение составляющих композиции определено многократным опытом и дает воспроизводимость и наилучший технический результат.
Ниже приводятся конкретные примеры по изготовлению состава гидрофобного раствора.
Пример 1. В чистом сухом стеклянном сосуде растворяют 3,0 г полиэтилгидридсилоксана (силикона) в 100 см3 бензина БР-1 или петролейного эфира марки 70-100 и взбалтывают в течение 2-3 минут, образуется прозрачный раствор.
В таком же сосуде растворяют 1,0 или 1,5 г хлорида кадмия или хлорида олова (МХ2) в 100 см3 абсолютированном изопропаноле, или пропаноле, или этаноле, взбалтывают в течение 10 мин и образуется прозрачная жидкость.
К первому раствору добавляют 5-10 см3 второго раствора и снова взбалтывают до полной гомогенизации (30 мин). Смесь постепенно становится коллоидным раствором.
Пример 2. В таком же сосуде, как в примере 1, растворяют 0,5 г силикона в 100 см3 бензина БР-1 или петролейного эфира марки 70-100 и взбалтывают в течение 2-3 мин и образуется прозрачный раствор.
К этому раствору добавляют 10-15 см3 спиртового раствора кадмия хлорида или олова хлорида, приготовленного в примере 1, и снова взбалтывают до полной гомогенизации (30 мин). Смесь из слабо мутного состояния превращается в прозрачный раствор.
Пример 3. Изготавливают раствор силикона, как в примере 1 и 2, т.е 3 или 5 % растворы.
В отдельном стеклянном растворе 1,0 или 1,5 г алюминия хлористого в 100 см3 изопропилового спирта, взбалтывают до полного растворения кристаллов и образуется прозрачная жидкость.
К 3 и 5% растворам силикона добавляют соответственно 5-10 см3 и 10-15 см3 спиртового раствора алюминия хлористого и снова взбалтывают эти растворы до полной гомогенизации.
Пример 4. Изготавливают 3 и 5% растворы силикона, как в примере 1 и 2.
В стеклянном сосуде растворяют 1,0 или 1,5 г циркония хлорокиси или графния хлорокиси в 100 см3 изопропанола или этанола, взбалтывают в течение 2-3 минут и образуется коллоидный раствор.
К 3 и 5% растворам силикона добавляют соответственно 5-10 см3 и 10-15 см3 спиртового раствора циркония хлорокиси или гафния хлорокиси и опять взбалтывают до тех пор, пока растворы не станут прозрачными.
Нанесение покрытий из оптимального состава и их характеристики.
Обрабатываемая поверхность стекла должна быть чистой и сухой. На поверхность наносят растворы, изготовленные в примерах 1-4, с помощью чистой ткани или струйным распылением из пульверизатора. Затем поверхность равномерно протирают тканью круговыми поступательными движениями. Через 2-3 мин повторяют операцию. Отверждение покрытия: при температуре +10oС в течение 120 мин, а при +20oС - 60 минут. После высыхания поверхность протирают сухой чистой тканью.
Угол смачивания капли воды поверхности стекла с покрытиями составляет от 93 до 102o, а без покрытия - 10-15o. Критический угол скатывания капли воды равняется 10-20o.
Следует отметить, что высокий угол смачивания капли воды показывают покрытия на основе силикона и оловохлорида.
Полученное таким способом тонкослойное покрытие испытывалось на влагостойкость по ГОСТ 15151-69, тепло-, морозостойкость и механическую прочность в соответствии с ОСТ 3-1901-85.
После испытаний покрытия сохраняют гидрофобные свойства. Поверхность стекла с покрытием мало пылится и легко чистится от загрязнений чистой мягкой тканью. Покрытия не изменяют оптические свойства стекол и предохраняют химически нестойкие стекла от коррозии под воздействием климатический факторов. Они стойкие к воздействию слабых растворов кислот, щелочей и солевых растворов, а также к воздействию органический растворителей (бензин, спирт, ацетон и др.).
Покрытия обладают высокой механической прочностью и термостойкостью до 250oС, выдерживают перепады температур +60oС.
Таким образом предлагаемая композиция для водо- и грязеотталкивающего покрытия на поверхности стекол и ее изготовление имеют существенные преимущества перед известными составами, а именно: позволяет создать стабильный водо- и грязеотталкивающий слой, а также повысить производительность нанесения, покрытия отверждаются при обычных температурах +10 - +20oС, упрощение и снижение себестоимости технологического процесса гидрофобизации стекол.
Для создания покрытия не требуется специального оборудования. Покрытие нетоксично и экологически безопасно при длительном сохранении на поверхности стекла.
Источники информации

1. Милс Р.Н., Льюис Ф.М. Силиконы. М.: Химия, 1964, стр. 192.
2. Пащенко А. А. , Воронков М.Г. и др. Гидрофобизация. Киев: Наукова думка, 1973, стр. 166-172.
3. Соболевский М.В., Музовская О.А. и др. Свойства и области применения кремнийорганических продуктов. М.: Химия, 1975, стр. 189-196. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Композиция для создания водо- и грязеотталкивающего покрытия на поверхности стекол, включающая раствор полиэтилгидридсилоксана в индифферентном растворителе, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит спиртовой раствор комплексообразующего неорганического соединения (КНС) на основе солей металлов Zn, Cd, Al, Ti, Sn, Hf, Zr при следующем соотношении компонентов: полиэтилгидридсилоксан - 3,0-5,0 г на 100 см3 индифферентного растворителя; КНС - 1,0-1,5 г на 100 см3 низшего спирта, причем на 10 ч. раствора полиэтилгидридсилоксана приходится от 0,5 до 1,5 ч. раствора КНС.
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве индифферентного растворителя выбран бензин или петролейный эфир, а растворителем КНС является изопропиловый спирт, или пропиловый спирт, или этиловый спирт.
3. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что КНС состоит, по крайней мере, из одной соли металла III или IV группы Периодической таблицы, а КНС из солей металлов только II группы Периодической таблицы содержит не менее двух разных солей.
4. Композиция по п. 1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что полиэтилгидридсилоксан содержит 1,3-1,42% активного водорода.
5. Способ изготовления композиция для создания водо- и грязеотталкивающего покрытия на поверхности стекол, включающий приготовление раствора полиэтилгидридсилоксана в индифферентном растворителе, отличающийся тем, что в сухом стеклянном сосуде растворяют в низшем спирте комплексообразующее неорганическое соединение на основе солей металлов Zn, Cd, Al, Ti, Sn, Hf, Zr, взбалтывают до образования эмульсии, соединяют с раствором полиэтилгидридсилоксана и взбалтывают смесь до полной гомогенизации, причем на 100 см3 индифферентного растворителя используют 3,0-5,0 г полиэтилгидридсилоксана, а на 100 см3 низшего спирта используют 1,0-1,5 г КНС, при этом на 10 ч. первого раствора прибавляют от 0,5 до 1,5 ч. второго раствора.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к стекольной промышленности: стекольные составы и композиции, обработка стекла, оборудование для производства и разработки новых стекольных составов и композиций, приспособления и механизмы для обработки и производства стекла, специальные стекла и др.



Стекло. Стекольные составы и композиции. Обработка стекла




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "закалка стекла" будет найдено словосочетание "закалка стекла". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("закалка" или "стекла").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+закалка -стекла".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "состав" будут найдены слова "составы", "составом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "состав!".


Рейтинг@Mail.ru