BRPI0707762A2 - processo para revestir uma chapa de vidro - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA REVESTIR UMA CHAPA DE VIDRO Processo para a preparação de chapas de vidro mediante aplicação de um revestimento poroso ao vidro através de uma fenda de revestimento pela largura exigida do vidro, de tal modo que uma espessura de revestimento de 50-400 nm é obtida após secagem e cura, e a fenda está a uma distância entre 5-10.000 vezes à espessura do revestimento seco.

Description

PROCESSO PARA REVESTIR UMA CHAPA DE VIDRO

A invenção se refere a um processo para fazer umachapa de vidro revestida, a chapa de vidro tendo, em aomenos uma parte, de ao menos uma de suas superfícies, umrevestimento poroso.

Chapas de vidro revestidas são conhecidas. Porexemplo, chapas revestidas anti-refletivas são usadas emmolduras de retrato para emoldurar fotos, aquarelas oupinturas em aquarela, desenhos, gravações, pôsteres esemelhantes. Chapas de vidro não-tratadas mostram uma fortereflexão de luz geralmente de aproximadamente 8% quando seolha para o vidro em um ângulo normal (90°) . A reflexãoaumenta acentuadamente em ângulos mais agudos. Isso reduz aclaridade da imagem e, portanto, é indesejado.

Os revestimentos são comumente aplicados em umprocesso de revestimento por imersão: a chapa de vidro éimersa em um recipiente com fluido de revestimento, eretirada em certa velocidade. Embora esse método sejasatisfatório em alguns casos ele requer fluidos derevestimento relativamente estáveis uma vez que o fluido norecipiente é usado apenas em uma percentagem muito pequena.Além disso, o processo é ineficiente uma vez que as chapasde vidro devem ser manipuladas para dentro do recipiente epodem ser apenas revestidas em um pequeno número de cadavez. Além disso, o revestimento é aplicado em ambos oslados do vidro o que pode ser desnecessário.

0 objetivo da presente invenção é o de prover umprocesso para a preparação de uma chapa de vidro revestida.

A presente invenção prove um processo para apreparação de chapas revestidas mediante aplicação de umrevestimento ao vidro através de uma fenda de revestimentopela largura exigida do vidro, de tal modo que umaespessura de revestimento de 50-400 nm é conseguida apóssecagem e cura, e a fenda está a uma distância entre 5-10.000 vezes a espessura de revestimento a seco.

Em uma modalidade preferida, o presente processose refere a um revestimento em uma chapa de vidro com umrevestimento poroso, e especificamente um revestimentoanti-refletivo.

Uma modalidade preferida adicional se refere a umprocesso de revestimento usado em linha em uma linha devidro-flutuante.

Um dos problemas encontrados é que o vidroflutuante pode se tornar contaminado durante o processo defabricação especialmente no lado que é contatado pelo banhode flutuação. Em uma modalidade da invenção, o revestimentoanti-refletivo é aplicado diretamente após fabricação aolado que não estava em contato com o banho de flutuação.

Em outra modalidade da invenção, a invenção provêum processo de fazer uma chapa de vidro revestida, oprocesso compreende as etapas de

(1) limpar o vidro, preferivelmente no lado aser revestido

(2) prover em pelo menos uma parte de pelo menosum lado da chapa de vidro um revestimentoatravés de uma fenda de revestimento pelalargura desejada da chapa, de tal modo queuma espessura de revestimento de 50-400 nm éobtida após secagem e cura, e a fenda está auma distância entre 5-10.000 vezes aespessura de revestimento a seco; orevestimento compreendendo partículas denano tamanho, um aglutinante e um solvente.

(3) secar o revestimento.

Preferivelmente, a camada de revestimento tem umaaspereza média aritmética de 2-50 nm, e tendo por ladorevestido refletivo uma reflexão mínima em um comprimentode onda entre 425 e 675 nm de aproximadamente 2% ou menos.

Em uma modalidade alternativa, a presenteinvenção provê um processo para a preparação de chapas devidro anti-refletivas mediante aplicação de um revestimentoao vidro através de um processo de revestimento de gravurapela largura exigida do vidro, de tal modo que umaespessura de revestimento de 50-400 nm é obtida apóssecagem, e o rolo de gravura aplica uma espessura derevestimento úmido de 1-8 μπι, enquanto a câmara derevestimento é projetada para impedir evaporaçãosubstancial do solvente.

Não se esperava que, com tal técnica derevestimento de gravura, revestimentos finos com espessuramuito regular pudessem ser aplicados em velocidaderelativamente elevada. Essa técnica é preferida paraaplicações que requerem taxas maiores de produção que,porém, podem aceitar um revestimento menos regular. Umexemplo de tal aplicação é vidro para células solaresproduzidas em massa. Deve ser observado, contudo, que orevestimento através de uma fenda também poderia ser usadopara produção de células solares uma vez que ele produz umaespessura de revestimento muito regular mesmo que não sejatão rápido quanto à técnica de gravura.Em uma modalidade preferida da invenção, oprocesso para revestir uma chapa de vidro, com uma camadaanti-refletiva, no qual o revestimento é aplicado atravésde um rolo de revestimento de gravura, é usado em linha emuma instalação de vidro, preferivelmente de vidro paracélulas solares.

As modalidades conforme aqui descrito para orevestimento através de uma fenda também podem seraplicáveis ao revestimento com um rolo de gravura.

Em uma modalidade a espessura do revestimentoapós cura é estimada mediante multiplicação da espessura aúmido pela concentração de sólidos na solução derevestimento.

A transparência da chapa de vidro anti-refletivaé preferivelmente elevada. Para vidro de flutuação comum, aqual tem uma absorbância de 1 a 1,5% em 2 mm de espessura,a transparência geralmente é de aproximadamente 94%, oumais, em espessura de 2 mm, em comprimento de onda entre425 e 675 mm, preferivelmente aproximadamente 96%, ou mais,mais preferivelmente de aproximadamente 97%, ou mais, aindamais preferivelmente de aproximadamente 98% ou mais.

As chapas de vidro revestidas obtidas com oprocesso da presente invenção são usadas preferivelmente emmolduras, tal como molduras para fotografias, pinturas,pôsteres, gravações, desenhos, caixas de apresentação, esemelhante.

Em outra modalidade da invenção, a chapa de vidroé usada em um cenário arquitetural tal como para umajanela, divisória, ou outra estrutura de vidro.

Em uma modalidade, o vidro é curvo e pode estarem múltiplas camadas para melhorar a resistência.

Em outra modalidade, o vidro é usado para célulassolares. As propriedades anti-refletivas permitem umaeficiência substancialmente superior, não apenas em tornodo ângulo normal, mas também em ângulos agudos. Essesúltimos representam uma vantagem em comparação com osrevestimentos de múltiplas camadas, anti-refletivos.

Uma chapa de vidro é considerada pelos inventorescomo tendo um significado amplo, incluindo quartzo,policarbonato ou outros materiais semelhantes à chapa quetêm uma alta transparência, preferivelmente umatransparência de aproximadamente 80% ou mais em espessurade 2 mm, mais pref erivelmente aproximadamente 90% ou maisem espessura de 2 mm.

Geralmente, a chapa de vidro tem uma espessura de0,5 mm ou mais, preferivelmente 1 mm ou mais, maispreferivelmente, aproximadamente 1,8 mm ou mais. Em geral,a chapa de vidro tem uma espessura de aproximadamente 10 mmou menos, preferivelmente 6 mm ou menos, maispreferivelmente aproximadamente 4 mm ou menos, e ainda maispreferido, aproximadamente 3 mm ou menos. Contudo, aespessura do vidro não é crucial, e poderia ser de 10 cm oumenos.

Em outra modalidade, o substrato é inorgânico.

Mais particularmente vidro comum ou quartzo. Vidro deflutuação comum é mais preferido, uma vez que é um materialbarato e amplamente disponível.

Uma chapa de vidro anti-refletiva significa umachapa de vidro (conforme definido) com um revestimentoredutor de reflexão de luz em ao menos parte de ao menos umlado do vidro.

A chapa de vidro anti-refletiva geralmente teráum tamanho de 10 cm χ 10 cm ou maior, pref erivelmenteaproximadamente 20 cm χ 20 cm ou maior. O tamanho máximo édeterminado principalmente por considerações práticas, egeralmente será de 2 χ 3 metros ou menos. Em umamodalidade, a chapa de vidro anti-refletiva tempref erivelmente um tamanho de 20 χ 30 cm ou múltiplos dosmesmos, tal como pref erivelmente 3 0 χ 4 0 e maispreferivelmente 90 χ 130 cm ou múltiplo do mesmo. Em outramodalidade, a chapa de vidro anti-refletiva tempreferivelmente um tamanho de aproximadamente 72 cm χ 96 cmou múltiplo do mesmo, tal como, por exemplo,aproximadamente 144 cm χ 96 cm.

Em uma modalidade da invenção o vidro revestido érevestido e, então, temperado. Essa modalidade oferece avantagem de que a etapa de têmpera também cura orevestimento, portanto, economizando energia.

Preferivelmente, ao menos parte da superfície érevestida com um revestimento anti-refletivo. Geralmente,aproximadamente 20% ou mais da largura da superfície serãorevestidos, preferivelmente aproximadamente 50% ou mais,ainda mais preferivelmente, aproximadamente 90% ou mais dalargura da superfície são revestidos com o revestimentoanti-refletivo.

Preferivelmente, o revestimento anti-refletivo étal que - medido para um lado revestido - em um comprimentode onda entre 425 e 675 nm (a região de luz visível) areflexão mínima é de aproximadamente 2% ou menos,preferivelmente de aproximadamente 1,5% ou menos, e maispreferivelmente de aproximadamente 1% ou menos. A reflexãomédia em um lado, através da região de 425 a 675 nmgeralmente será aproximadamente de 2,5% ou menos,preferivelmente, aproximadamente de 2%, ou menos, maispreferivelmente, aproximadamente, de 1,5%, ou menos, eainda mais preferivelmente de aproximadamente 1% ou menos.

Geralmente, o mínimo na reflexão será um comprimento deonda entre 425 e 675 nm, preferivelmente um comprimento deonda de 450 nm ou superior, e mais preferido em 500 nm ousuperior. Preferivelmente, mínimo é um comprimento de ondade 650 nm ou inferior, mais preferido em 600 nm ouinferior. 0 comprimento de onda ótimo para o olho humano éuma reflexão mínima em torno de 550 nm uma vez que esse é ocomprimento de onda (cor) no qual o olho humano é maissensível. No caso de uma tonalidade de cor ser exigida, ummínimo em comprimento de onda inferior ou superior pode serescolhido. A reflexão pode ser medida mediante qualquerreflectômetro adequado ou colorímetro adequado como sabidopor aqueles versados na técnica. Geralmente, a reflexãomostrará uma inclinação ou uma curva através do comprimentode onda de 425-675 nm. O mínimo é definido seja como ummínimo em uma curva, ou a extremidade inferior dainclinação, estando em 675 ou em 425 nm.

Geralmente, ao menos um lado da chapa de vidroprecisa ser revestido, por exemplo, no caso de um quadro ouum substrato de célula solar ser colado no outro lado dovidro. Contudo, em uma modalidade da invenção, a chapa devidro tem um revestimento anti-refletivo em ambos os lados.Isso pode ser obtido mediante revestimento de ambos oslados de uma chapa de vidro. Também é possível laminar duaschapas de vidro as quais são revestidas em um lado, peloque os lados não-revestidos são laminados um ao outro. Epreferido, que a chapa de vidro em uso tenha em ambos oslados mais externos um revestimento anti-refletivo.

Contudo, também é possível combinar técnicas diferentespara se obter várias funcionalidades. Outrasfuncionalidades úteis incluem revestimentos anti-cerração,anti-turvação, anti-aderência, fácil limpeza, escorregadio,antiestático, de baixa emissão (tal como baixa emissão decalor), e semelhantes.

Preferivelmente, a reflexão da chapa de vidro(com um revestimento em dois lados) no comprimento de ondaexibindo um mínimo é de aproximadamente 3% ou menos,preferivelmente aproximadamente 2% ou menos, e maispreferido de aproximadamente 1% ou menos. A reflexão médiapor uma faixa de comprimento de onda de 425-675 nm é degeralmente aproximadamente 4% ou menos, preferivelmente deaproximadamente 3% ou menos, e ainda mais preferivelmentede aproximadamente 2% ou menos.

Um revestimento redutor (ou anti-refletivo) dereflexão de luz é um revestimento que reduz a reflexão deluz a partir de um artigo em um comprimento de onda de pelomenos entre 425 e 675 nm conforme medido no ânguloincidente normal. Medições são realizadas no artigorevestido e não-revestido. Preferivelmente a redução nareflexão é de aproximadamente 3 0% ou mais, preferivelmentede aproximadamente 50% ou mais, mais preferivelmente deaproximadamente 70% ou mais, ainda mais preferivelmente deaproximadamente 85% ou mais. A redução em reflexão conformeexpressa em uma percentagem é igual a 100 χ (reflexão doartigo não-revestido - a reflexão do artigorevestido)/(reflexão do artigo não-revestido.

A aspereza média aritmética pode ser medida porMicroscopia de Força Atômica (AFM) e é preferivelmente deaproximadamente 2 nm ou maior, mais preferivelmente deaproximadamente 5 nm ou maior, ainda mais preferivelmentede aproximadamente 10 nm ou maior, ainda maispreferivelmente de ainda aproximadamente 20 nm ou maior. Aaspereza média aritmética geralmente será deaproximadamente 50 nm ou inferior, preferivelmente de 45 nmou inferior.

0 revestimento da presente invenção pode exibirvários espaços no revestimento, assim tendo uma estruturanano-porosa. Os espaços vazios ajudam a obter propriedadesanti-refletivas. Geralmente, o revestimento compreendeaproximadamente 20% em volume ou mais de volume de espaçovazio. Volume de espaço vazio é definido aqui como espaçoaberto entre partícula/aglutinante em principio preenchidocom ar ambiente. Preferivelmente os espaços vaziosrepresentam aproximadamente 30% em volume ou mais, aindamais preferivelmente os espaços vazios representamaproximadamente 40% em volume ou mais; ainda maispreferivelmente, os espaços vazios representamaproximadamente 50% em volume ou mais. Geralmente, orevestimento exibe espaços vazios no revestimento deaproximadamente 90% ou menos, em outra modalidadeaproximadamente 80% em volume ou menos; e em uma modalidadeadicional aproximadamente 70% em volume ou menos.

0 processo para fazer a chapa de vidro revestidada presente revelação compreende preferivelmente as etapasde

(1) produzir o vidro em uma linha de vidro deflutuação,

(2) opcionalmente limpar o vidro,

(3) prover em ao menos uma parte de ao menos umlado da chapa de vidro um revestimento, orevestimento sendo aplicado através de umafenda de revestimento pela largura exigidada chapa de tal modo que uma espessura derevestimento de 50-4 00 nm é obtida apóssecagem e cura, e a fenda está em umadistância entre 5-10.000 vezes a espessurade revestimento a seco; o revestimentocompreendendo partículas nano dimensionadas,um aglutinante e um solvente,

(4) secagem e, se necessário, curo doreve s t imento.

Preferivelmente a camada de revestimento tem umaaspereza média aritmética de 2-50 nm, e tendo por ladorevestido refletivo uma reflexão mínima em um comprimentode onda entre 425 e 675 nm de aproximadamente 2% ou menos.

Para muitos processos de revestimento, a limpezaé uma etapa importante, uma vez que pequenas quantidades decontaminantes tais como poeira, graxa e outros compostosorgânicos fazem com que um revestimento anti-refletivo, ououtros revestimentos, apresentem defeitos. A limpeza podeser feita de diversas formas, tal como queima (aquecimentoaté 600-700°C; aplicável se um substrato inorgânico forusado); e/ou limpeza com um fluido de limpeza tal comosabão em água desmineralizada, álcool, ou sistemas dedetergente acídicos ou básicos. Ao utilizar um fluido delimpeza, geralmente, a chapa de vidro é seca em umatemperatura entre 20 0C e 400°C, opcionalmente com aplicaçãode um fluxo de ar.

Contudo, a limpeza pode ser dispensada onde ovidro já estiver limpo o suficiente ou onde a aplicaçãoprotegida do vidro revestido não requer um revestimento dealta qualidade.

O revestimento é provido em ao menos uma parte deao menos um lado da chapa de vidro. No processo da presenteinvenção, o revestimento é aplicado por intermédio de umafenda sobre a largura exigida da chapa de tal modo que umaespessura de revestimento de 50-4 00 nm é obtida apóssecagem e cura, e a fenda está em uma distância entre 5-10.000 vezes a espessura do revestimento a seco. Com essatécnica de revestimento é possível utilizar um processocontínuo ou semicontínuo. Adicionalmente, é uma vantagemque seja desnecessária a utilização de grandes quantidadesde composição de revestimento. Além disso, a composição derevestimento pode ser usada continuamente com menosproblemas de controle de qualidade ou tempos dearmazenamento prolongados. Portanto, é possível utilizarsoluções de revestimento menos estáveis. Isso é uma claravantagem, uma vez que os revestimentos à base de sílica,normais, tendem a ter uma vida de prateleira de 1-4semanas. Após tal tempo é necessário substituir a solução oque pode ser difícil e pode causar problemas substanciaisde desperdício.

0 revestimento geralmente tem uma espessura de 1-5 μπι antes da secagem. A espessura a úmido exigida dependedo teor de sólido do revestimento, e como tal não éimportante. A espessura de revestimento geralmente é medidaapós secagem e cura, porém pode ser medida apenas apóssecagem, isto é, após evaporação do solvente(s) não-reativo. A espessura do revestimento úmido é influenciadapela viscosidade do revestimento, pela largura da fenda,pela distância da fenda até a chapa de vidro, pela pressãoimposta ao revestimento enquanto fluindo através da fenda,e pela velocidade do revestimento. A espessura dorevestimento quando substancialmente seco (isto é, comaproximadamente 20% em peso ou menos de solvente não-reativo em relação ao material sólido) preferivelmente é deaproximadamente 3 00 nm ou menos, preferivelmente deaproximadamente 200 nm ou menos, mais preferivelmente deaproximadamente 170 nm ou menos. Geralmente, o revestimentoseco, não curado terá uma espessura de aproximadamente 50nm ou mais, preferivelmente de aproximadamente 60 nm oumais, mais preferivelmente de aproximadamente 7 0 nm oumais. A espessura é medida seja de forma espectroscópica(refIectometria ou elipsometria) ou mediante observaçãodiretamente de uma superfície de fratura mediantemicroscopia eletrônica.

A fenda do aparelho de revestimento tem ocomprimento da peça que deve ser revestida. Geralmente, ocomprimento total de uma chapa será revestido. Em umamodalidade, apenas os milímetros externos não sãorevestidos. Geralmente, a fenda será reta, porém ela podeser curva ou precisar ser curva se necessário, para mantera distância até a chapa substancialmente idêntica por todoo comprimento revestido.Geralmente, o revestimento estará formando umfriso no topo da fenda, seja pelas forças capilares, oupela ligeira pressão, por exemplo, porque a superfície domaterial de revestimento no tanque de armazenamento estáligeiramente acima da altura da fenda. 0 friso é entãocolocado em contato com a chapa, e o revestimento adere aovidro, quando as forças de adesão são maiores do que asforças de coesão dentro do friso. A chapa pode ser entãopuxada ao longo da fenda, ou a fenda pode ser puxada aolongo da chapa, ou ambos os movimentos podem ser feitos, demodo a resistir o comprimento exigido da chapa.

Para aumentar a força capilar para, por exemplo,velocidade de fluxo superior, é preferível revestir a fendacom um material de elevada tensão de superfície, tal como,por exemplo, PTFE, ou outros materiais fluorados. Umaelevada tensão de superfície causa um friso mais largo, edesse modo um processo de revestimento mais fácil.

Em uma modalidade preferida, o substrato está emum ângulo o que ajuda um "fluxo" de revestimento de líquidocausando um revestimento mais igual. 0 ângulopreferivelmente é de aproximadamente 2 graus ou superior,mais preferivelmente de aproximadamente 5 graus ousuperior, e ainda mais preferivelmente de 10 graus ousuperior. O ângulo pode ser tão elevado quantoaproximadamente 90 graus (isto é, vertical) . Em umamodalidade, a chapa é preferivelmente aproximadamentevertical uma vez que uma nivelação ótima do revestimentosobre a chapa de vidro pode ocorrer.

A largura da fenda é preferivelmente deaproximadamente 0,1 mm ou maior, mais preferivelmente deaproximadamente 0,25 mm ou maior, ainda maispreferivelmente, de aproximadamente 0,5 mm ou maior.

Preferivelmente, a largura da fenda será de aproximadamente5 mm ou menor, ainda mais preferivelmente de 2 mm ou menor.

Preferivelmente, a distância entre a fenda e asuperfície a ser revestida será de aproximadamente 5 vezesa espessura de revestimento a seco ou mais, preferivelmenteaproximadamente 10 vezes, e mais preferivelmente deaproximadamente 20 vezes a espessura de revestimento aseco. Preferivelmente, a distância é de aproximadamente10.000 vezes ou menos, preferivelmente de aproximadamente1.000 vezes ou menos.

Em uma modalidade preferida da invenção sãotomadas medidas para aumentar a evaporação do solvente e/oupara retirar o solvente evaporado após o revestimento dovidro. Por exemplo, uma coifa e/ou um fluxo de ar podem serusados para auxiliar na remoção do solvente.

Em uma modalidade, a chapa revestida e seca ésubmetida a uma etapa de cura.

Em outra modalidade, o processo compreende umaetapa adicional, a chapa de vidro revestida sendo submetidaa uma etapa de controle de qualidade após revestimento esecagem, porém antes da cura do revestimento. Apósrevestimento, porém antes da cura, as propriedades anti-refletivas são perceptíveis embora ligeiramente diferentesda chapa revestida curada. Por exemplo, a partir da cura, orevestimento pode encolher, causando uma mudança emcomprimento de onda em reflexão mínima. Se as chapas devidro não estivessem dentro das especificações, essaschapas poderiam ser retiradas antes da cura, desse modoeconomizando os custos da cura. Adicionalmente, essaschapas podem ser limpas, e outra vez usadas no processo dainvenção.

0 revestimento usado nessa invenção compreendepartículas nano dimensionadas, um aglutinante e umsolvente.

Exemplos de partículas adequadas são aspartículas compreendendo fluoreto de lítio, fluoreto decálcio, fluoreto de bário, fluoreto de magnésio, dióxido detitânio, óxido de zircônio, óxido de estanho dopado comantimônio, óxido de estanho, óxido de alumínio, e dióxidode silício. Preferivelmente partículas compreendendodióxido de silício, mais preferivelmente partículasconsistindo em ao menos 90% em peso de dióxido de silíciosão utilizadas.

Em uma modalidade da invenção, o revestimentocompreende partículas tendo uma relação de aspecto médiamaior do que 1,5, uma vez que a chapa de vidro apresentauma baixa reflexão de luz vantajosa.

Preferivelmente a relação de aspecto daspartículas é maio do que 2, mais preferivelmente maior doque 4, ainda mais preferivelmente maior do que 6, aindamais preferivelmente maior do que 8, mais preferivelmentemaior do que 10. Geralmente, a relação de aspecto será deaproximadamente 100 ou inferior, preferivelmente deaproximadamente 5 0 ou inferior.

Os tamanhos das partículas podem ser determinadosmediante espalhamento de uma suspensão diluída daspartículas sobre uma superfície e medindo os tamanhos daspartículas individuais mediante uso de técnicasmicroscópicas, preferivelmente microscopia eletrônica devarredura (SEM) ou microscopia de força atômica (AFM).

Preferivelmente os tamanhos médios são determinadosmediante medição dos tamanhos de 100 partículasindividuais. A relação de aspecto é a relação entre ocomprimento e a largura de uma partícula. No caso de hastese partículas semelhantes a espiral o comprimento nadistância maior entre dois pontos na partícula e a larguraé o diâmetro maior quando medido perpendicular ao eixocentral da partícula, ambos, o comprimento e a largura sãomedidos da projeção das partículas conforme observado sob omicroscópico.

Em uma modalidade, partículas semelhantes àhaste e/ou semelhantes à espiral, preferivelmentepartículas semelhantes à espiral, são utilizadas.

Partículas semelhantes à espiral são partículas tendo umeixo central que se desvia de uma linha reta. Exemplos departículas semelhantes à espiral são conhecidos pelo nomecomercial Snowtex (PA-ST-UP, partículas tendo um diâmetrode 9-15 nm com um comprimento de 40-300 nm) , conformefornecidas pela Nissan Chemical.

Preferivelmente, as partículas são nanopartículas. Preferivelmente as nano partículas têm umcomprimento de menos do que 1000 nm, mais preferivelmentede menos do que 500 nm, e ainda mais preferivelmente demenos do que 350 nm.

Em uma modalidade preferida, o revestimentocompreende partículas que são amplamente esféricas (isto é,tendo uma relação de aspecto de aproximadamente 1,2 ouinferior, preferivelmente de aproximadamente 1,1 ouinferior), geralmente tem um tamanho de aproximadamente 10nm ou maior, preferivelmente de 20 nm ou maior, e maispreferido de 4 0 nm ou maior. Geralmente, as partículasterão um tamanho de 200 nm ou menor, preferivelmente de 150nm ou menor, e mais preferido de aproximadamente 100 nm oumenor. Com relação a outras características, a descriçãodas partículas não-esféricas descritas acima é igualmenteaplicável às partículas esféricas. A vantagem de utilizarpartículas amplamente esféricas é que o volume de nanoporos resultantes do espaço entre as partículas esféricas épequena em relação ao espaço entre as partículas não-esféricas e desse modo os revestimentos derivados daspartículas esféricas sofrem menos a partir do preenchimentodos nano poros por intermédio das forças capilares levandoa uma perda de desempenho anti-refletivo.

Em outra modalidade, o revestimento compreendemisturas das partículas descritas acima.

O revestimento compreende preferivelmente umaglutinante, o qual tem como função principal manter aspartículas presas e aderidas à chapa de vidro.Preferivelmente, o aglutinante estabelece ligaçõescovalentes com as partículas e o substrato. Com essepropósito, o aglutinante - antes da cura - contémpreferivelmente compostos inorgânicos com grupos alquil oualcóxi, porém outros compostos também podem ser adequados.Além disso, o aglutinante preferivelmente se polimerizapara formar uma rede polimérica contínua.

Em uma modalidade da invenção o aglutinante dorevestimento consiste substancialmente em um aglutinanteinorgânico, uma vez que tal revestimento mostra boaspropriedades mecânicas e boa adesão ao substrato,resultando, por exemplo, em elevada resistência àperfuração, elevada resistência a arranhão e boaresistência ao desgaste.

aglutinante inorgânico compreendepreferivelmente um ou mais óxidos inorgânicos, por exemplo,dióxido de silício. O aglutinante é preferivelmente ummaterial inorgânico reticulado que liga covalentemente aspartículas e o substrato.

O aglutinante inorgânico pode resultar após areação de reticulação e aquecimento do aglutinante não-reagido, por exemplo, um alcoxi silano, um alquil silicatoou um silicato de sódio. Como alcoxi silanospreferivelmente são utilizados tri e tetra alcoxi silanos.Preferivelmente, são utilizados aglutinantes de etilsilicato. Devido à etapa de aquecimento esses compostos desilício são convertidos em dióxido de silício.

Em outra modalidade, o aglutinante é umrevestimento orgânico, em que as partículas contêm gruposorgânicos reativos e, opcionalmente, um material derevestimento adicional está presente o qual tem grupos,reativos com os grupos reativos nas partículas. Essamodalidade é preferida no caso da chapa de vidro ser denatureza orgânica, e não poder resistir às temperaturas decozimento de até 400 0C. Em uma modalidade, os gruposreativos nas partículas são (met)acrilato, e os gruposreativos no material de revestimento adicional sãoetilênicos insaturados, preferivelmente (met)acrilato.Exemplos de revestimentos adequados são descritos naW02004/104113.Preferivelmente, ο revestimento compreende umaquantidade de solvente não-reativo para ajustar aviscosidade das partículas e aglutinante até tal valor, queas camadas finas podem ser aplicadas nas chapas de vidro.

Preferivelmente a viscosidade do revestimento éaproximadamente o valor do solvente não-reativo puro, e aquantidade de sólidos no revestimento é de aproximadamente5% ou menos, preferivelmente, aproximadamente de 4%, oumenos, mais preferivelmente, aproximadamente de 3%, oumenos. Para ter um processo econômico, a quantidade desólidos geralmente será de aproximadamente 0,5% em peso oumais, pref erivelmente 1% em peso ou mais, maispreferivelmente aproximadamente 2% em peso ou mais.

Preferivelmente, a viscosidade será de aproximadamente 2,0mPa.s ou mais, pref erivelmente 2,2 mPa.s ou mais e aindamais preferivelmente 2,4 mPa.s ou mais. Geralmente, aviscosidade é de aproximadamente 20 mPa.s ou menos,preferivelmente de aproximadamente 10 mPa.s ou menos, maispreferivelmente de aproximadamente 6 mPa.s ou menos, eainda mais preferivelmente de aproximadamente 3 mPa.s oumenos. A viscosidade pode ser medida com um Ubbelohde PSLASTM IP n°l (tipo 27042).

Dependendo da química do aglutinante, muitossolventes são úteis. Exemplos adequados de solventesincluem água, solventes orgânicos não-próticos, e alcoóis.

Em uma modalidade, com um aglutinante inorgânicoum solvente orgânico é usado, mais preferivelmente umamistura de água e álcool é usada como o solvente. Aconcentração de sólidos na composição de revestimento podeestar entre 1 e 20% em peso (% em peso) , pref erivelmenteentre 1 e 5% em peso. A percentagem em peso das partículas,com base em 100% de sólidos é, por exemplo, superior a 50%em peso, preferivelmente mais do que 60% em peso, e maispreferivelmente de mais do que 70% em peso no revestimentofinal. A concentração de sólidos é a concentração de todosos componentes que não evaporam após a aplicação dacomposição de revestimento ao artigo.

A composição de revestimento pode compreender umcomposto para catalisar a conversão do precursor noaglutinante. No caso de aglutinantes de alcoxi silano ou deetil silicato como o precursor preferivelmente um ácido,por exemplo, ácido acético, é usado como o catalisador. 0catalisador é adicionado preferivelmente à composição derevestimento logo antes de sua aplicação. No caso demateriais curáveis por UV, um iniciador sensível à luz égeralmente usado como catalisador.

A composição de revestimento também podecompreender um precursor de aglutinante inorgânicohidrofóbico. A adição de tal precursor pode levar apropriedades hidrofóbicas e até mesmo super hidrofóbicas dorevestimento resultante enquanto mantendo a função anti-refletiva. Preferivelmente um revestimento hidrofóbico éobtido com ângulos de contato com a água estáticossuperiores a 90°, mais preferivelmente com um ângulo decontato com a água estático superior a 140°. Um exemplo detal aglutinante de aditivo precursor hidrofóbico pode ser,porém não é limitado a, 1H, 1H, 2H, 2H-(Perfluorooctil)trietoxisilano (vide fórmula I)<formula>formula see original document page 22</formula>

Fórmula 1

Para aglutinantes orgânicos, um sistema desolvente completamente orgânico é preferido, embora algumaágua possa estar presente. Exemplos de solventes adequadosincluem 1,4-dioxano, acetona, clorofórmio, ciclohexano,dietilacetato, propanol, etanol, metanol, butanol, metiletil cetona, metil propil cetona, tetrahidrofurano, toluenoe tetrafluoroisopropanol. Solventes preferidos são:metanol, metil etil cetona, isopropanol ou 1-metoxipropano-2-ol.

É uma vantagem da presente invenção que orevestimento seja insensível à umidade. Desse modo, aocontrário do revestimento de três camadas, o espaço onde aschapas de vidro são revestidas não precisa ser de umidadecontrolada, e umidade entre, por exemplo, 3 0 e 80%, éaceitável. Adicionalmente, o revestimento inorgânico tambémnão é sensível aos retardos de tempo entre o revestimento ea cura. 0 revestimento curável por UV, orgânico, égeralmente curado diretamente após aplicação, embora issotambém não seja crucial.

Preferivelmente a composição do revestimento éaplicada ao artigo em uma espessura eventualmenteresultando em uma espessura após a cura de aproximadamente50 nm ou maior, preferivelmente de aproximadamente 70 nm oumaior, mais preferivelmente de aproximadamente 90 nm oumaior. Pref erivelmente, a espessura após a cura será deaproximadamente 300 nm ou menos, preferivelmente deaproximadamente 200 nm ou menos, mais preferivelmente deaproximadamente 160 nm ou menos, e mais preferido deaproximadamente 14 0 nm ou menos.

Em uma modalidade do processo, a aplicação dorevestimento é feita em uma chapa de vidro antes de umaetapa de têmpera daquela chapa de vidro. A etapa de têmperaé normalmente realizada para introduzir tensões internas emuma chapa de vidro comum em virtude da qual ela sefragmentará em pequenos pedaços quando a chapa de vidro sequebra. A etapa de têmpera é normalmente realizada comosabido por aqueles versados na técnica e envolveaquecimento até 600°C. Uma vantagem do revestimento deacordo com a invenção é que o revestimento pode resistir aesse processo de têmpera e pode ser curado durante oprocesso de têmpera. Nesse caso o processo de cura etêmpera é desse modo realizado em uma etapa.

Em uma modalidade da invenção, o revestimento éaplicado (semi-) contínuo na linha de um fabricante dechapa de vidro e, posteriormente, o revestimento é curadoenquanto o vidro é submetido a uma etapa de têmpera.

A invenção será elucidada adicionalmente atravésdos seguintes exemplos, sem ser limitada a eles.

Exemplos

A preparação de sistemas de revestimentoinorgânico com base em partículas com relação de aspectoalta e baixa é descrita na seção A. A preparação dosrevestimentos híbridos orgânicos/inorgânicos utilizandocura por UV são descritos na seção B. As propriedades dossistemas de revestimento anti-refletivo são descritas nasseção C.

As partículas de sílica foram fornecidas pelaNissan Chemical e um resumo de suas propriedades éfornecido na Tabela 1.

Tabela 1. Tipos e propriedades de partículas de sílica.

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* partículas semelhantes à espiral têm uma relação deaspecto elevada: um diâmetro de 9-15 nm e um comprimento de

40-300 nm

Seção A:

Formulações de revestimento foram preparadas sejamediante enxerto de aglutinante inorgânico reativo (alcoxisilanos) sobre a superfície das partículas de sílica (tipoIPA-ST-UP) e então misturando com um aglutinante pré-hidrolisado (mistura B, vide tabela 2) ou mediantemisturação diretamente das partículas (tipo MT-ST) com oaglutinante pré-hidrolisado.

Aglutinante de alcoxi silano pré-hidrolisado foifeito mediante adição de um alcoxi silano, água e ácidoacético ao solvente. Após 72 horas em temperatura ambientea mistura foi diluída com solvente até a concentraçãodesejada e ácido clorídrico foi adicionado para se obter umpH de 1 (mistura Β) . A Tabela 2 mostra as quantidades deprodutos químicos usados.Tabela 2

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Grupos precursores de aglutinante inorgânicoreativo foram enxertados nas nano partículas de sílicasemelhante à espiral mediante adição de um alcoxi silano auma suspensão das partículas de óxido em solvente. A Tabela3 mostra as quantidades dos produtos químicos usados. Apósagitação, água foi adicionada à mistura e a mistura foiaquecida até 80°C e mantida nesse ponto por 4 horas. Apósesfriamento a mistura foi diluída com solvente atéconcentração desejada. Nesse ponto certa quantidade damistura B é adicionada à mistura de reação para obter aformulação final desejada adequada para o processo deimersão (formulação 1 exemplar).

Formulação exemplar 2 baseada em nano partículasde sílica esféricas foi preparada mediante adição deaglutinante pré-hidrolisado (mistura B) e água a umasuspensão das partículas esféricas de óxido em solvente.

Nesse ponto a mistura resultante foi diluída com solventeaté a concentração desejada para aplicação ao substrato. ATabela 3 mostra as quantidades usadas.

Tabela 3. Compostos em percentagem em peso usados paraformulações de revestimento líquido AR inorgânicos.

Percentagens em peso das partículas de sílica sãofornecidas em peso seco equivalente, isto é, percentagem empeso de sólidos

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A2; Preparação de um revestimento ou película AR inorgânicasobre iam substrato

Películas finas das formulações 1 e 2 sãopreparadas em lâminas cie vidro mediante o seguinteprocedimento. Uma chapa de vidro é lavada e secarigorosamente para preparar a mesma para o processo derevestimento. A lâmina de vidro é então revestida ou com aformulação 1 ou 2. 0 revestimento é aplicado através de umafenda de 2 mm que é puxada ao longo da chapa de vidro a umadistância de 4 00 μιη. A chapa de vidro é mantida em umângulo de 80°. Após evaporação do solvente o revestimentoinorgânico seco é curado em um forno por 4 horas a 4500Cpara garantir cura completa. O revestimento tem umaespessura de aproximadamente 200 nm.

BI. Modificação de partículas de sílica com grupospolimerizáveis

Grupos de polimerização radical foram enxertadosnas nano partículas de sílica semelhante à espiral medianteadição de um composto de trimetoxi-silano compreendendo umgrupo acrilato (por exemplo, 3-(trimetoxisilil)propilacrilato) em conjunto com p-metoxi-fenol, um composto queinibe a polimerização dos grupos acrilato, um ácido e umaquantidade catai ítica de água a uma suspensão das nanopartículas de sílica em um álcool isopropílico. Após cadaadição a formulação foi pouco agitada. Após a adição finala mistura foi agitada por pelo menos 1 hora em temperaturaambiente. A Tabela 4 mostra as quantidades de produtosquímicos usados.

Tabela 4. Compostos em percentagem em peso usados paramodificação das nano partículas de sílica semelhantes àespiral. Percentagem em peso das partículas de sílica éfornecida em peso seco equivalente, isto é, percentagem empeso de sólidos

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B2. Preparação da formulação AR híbrida inorgânica/orgânica

A solução de partícula de sílica modificada comacrilato foi formulada para a formulação exemplar 3mediante adição de vários aglutinantes, foto-iniciador,estabilizante e solvente. A Tabela 5 mostra as quantidadesde produtos químicos usados. Após agitação em temperaturaambiente por pelo menos 6 horas a formulação 3 estavapronta para uso.

Tabela 5. Formulacao exempler 3<table>table see original document page 27</column></row><table><table>table see original document page 28</column></row><table>

O revestimento duro curável por UV (HC)formulação (3) compreende (52% em peso de sólidos)partículas de sílica modificadas de superfície de acrilato(MT-ST, tamanho de partícula 10-15nm), dipentaeritritolpentaacrilato (28% em peso de sólidos), etoxilado (9)trimetilolpropano triacrilato (18% em peso de sólidos),foto-iniciador Irgacure 184 da Ciba (2% em peso de sólidos)e uma quantidade de metanol como um solvente de tal modoque a concentração final de todos os sólidos é ca 50% empeso.

B4. Preparação de um revestimento ou película sobre umsubstrato

Películas finas de várias misturas são preparadasem chapas de vidro ou policarbonato mediante o seguinteprocedimento. As chapas de vidro ou policarbonato foramlavadas e secas completamente para preparar as mesmas parao processo de revestimento. Se preferido um revestimentoduro pode ser empregado antes da aplicação da formulaçãoexemplar 3. A chapa de vidro ou policarbonato é entãorevestida com a formulação de revestimento duro conformedescrito no exemplo A2. Após a evaporação do solvente acamada de revestimento duro fina é curada com irradiaçãopor UV (Sistemas UV de Fusão, D-bulb) em uma dose de 0,8J/cm2 em ar. Para aplicar a formulação exemplar 3 sobre orevestimento duro ou diretamente sobre a chapa de vidro oupolicarbonato, a chapa de vidro ou policarbonato érevestida com a formulação 3. Após a evaporação do solventea camada fina é curada com irradiação UV (Sistemas UV deFusão, D-bulb) sob nitrogênio em uma dose de 2,0 J/cm2.

Claims (9)

1. Processo para a preparação de vidro revestidocaracterizado pelo fato de ser mediante aplicação de umrevestimento poroso ao vidro através de uma fenda derevestimento, onde uma espessura de revestimento de 50-400nm é obtida após secagem e cura, e a fenda está a umadistância entre 5-10.000 vezes a espessura do revestimentoseco a partir do vidro.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o processo é usado em linha,em uma linha de vidro-flutuação.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que o revestimento é aplicadodiretamente após a fabricação no lado que não estava emcontato com o metal fluido.

4. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que ovidro está em um ângulo em relação à horizontal deaproximadamente 10° ou superior.

5. Processo para a preparação de vidro revestido,o processo caracterizado por compreender:(i) limpar o vidro(ii) prover em ao menos uma parte de ao menos umlado do vidro um revestimento através de umafenda de revestimento, de tal modo que afenda está a uma distância entre 5-10.000vezes a espessura de revestimento calculadode acordo com a equação de espessura derevestimento a úmido multiplicada pelaconcentração de sólidos na solução derevestimento, e(iii) secar e curar o revestimento.

6. Processo para a preparação de vidro revestidocaracterizado pelo fato de ser mediante aplicação de umrevestimento poroso ao vidro através de uma fenda derevestimento onde a largura da fenda é de aproximadamente- 0,1 mm a aproximadamente 2 mm.

7. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizado pelo fatode que a solução de revestimento compreende nano partículasde um óxido de metal.

8. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizado pelofato de que a solução de revestimento compreende nanopartículas de um óxido de metal.

9. Vidro revestido caracterizado por ser obtidopelo processo de qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3,- 4, 5, 6, 7 ou 8.