CZ266791A3

CZ266791A3 - Process and means for the introduction of functionality into an object and an object produced in such a manner

Info

Publication number: CZ266791A3
Application number: CS912667A
Authority: CZ
Inventors: Stephen William Carson; Ryan Richard Dirkx; Victor Dennis Papanu
Original assignee: Atochem North America
Priority date: 1990-08-30
Filing date: 1991-08-29
Publication date: 1993-02-17
Also published as: DK0478154T3; CA2050110C; NZ239578A; PT98836A; JPH04231354A; NO913342D0; HU210913B; AU8272991A; EP0478154B1; PL291580A1; DE69114097T2; KR920004147A; HU912827D0; EP0478154A3; IE912980A1; BR9103731A; IE75704B1; MY110306A; CA2050110A1; ATE129488T1

Description

Oblast techniky

Ό > O

C < O 03 '· SJ-< m N

-< I o*

Sl

Vynález je z oblasti výroby povlečených předmětů zahrnujících sklo nebo jiné křehké materiály, kde upravený předmět vykazuje jednu nebo více funkčností.

Zejména se vynález týká výroby předmětů například se zvýšenou pevností, barvou, odolností proti nárazem a sníženou propustností infračerveného nebo ultrafialového záření nanesením roztoků obsahujících sílaný na povrch předmětu, aby se vyrobil předmět s povrchovým povlakem obsahujícím křemík, kyslík a uhlík.

Dosavadní stav techniky

Křehké materiály obecně vykazují určité vlastnosti, jejichž velikost je menší než by bylo třeba, jako je například pevnost v tahu, odolnost vůči nárazu a schopnost chránit obsah před nepříznivým zářením. Tento jev může nastat jako výsledék takových faktorů, jako jsou nedokonalosti nebo malá množství nečistot bud v tělese nebo povrchu předmětu vyrobeného z tohoto materiálu nebo vlastnosti vlastní samotnému materiálu.

Určité způsoby ovlivňující tuto situaci zahrnují přípravu vícevrstvých struktur, čímž se vytvoří předmět s povrchem pod tlakovým napětím a povrchové úpravy jako jsou polymerní povlaky jak k ochraně povrchu od kazů tak k zajištění další malé míry výdržnosti.

{/č-obe-csie/ ji. 7/

Jak je uvedeno v US přihlááoe vynálezu pořadové -číslo 07/575052, sklo je ve své podstatě jedním z nej2 pevnějších materiálů, který je znám. Teoreticky by standardní silikátová skla měla vydržet napětí až 14 až 20 GPa.

V praxi však jsou obvykle získané pevnosti řádově 70 MPa. Vysvětlení tohoto rozporu mezi předpokládanými a naměřenými hodnotami je v existenci povrchových prasklin nebo trhlin. Tyto trhliny v podstatě lámou siloxanovou mřížku /Si-O-Si/, která je páteří skla. Toto poškození skla působí koncentraci jakékoli aplikované síly na míru, která vyvolá katastrofické poškození skleněného předmětu obvykle při mnohem nižších napětích, než by se jinak očekávalo. I když je to zde popsáno pro sklo, stejná teorie může být aplikována na širokou paletu křehkých materiálů nevykazujících významnou plastickou deformaci před poškozením.

V případě skleněné nádoby povrchové trhliny nebo poškození mohou pocházet z mnoha zdrojů od neroztavených vsázkových materiálů do trhlin vytvořených smykem napříč tvrdých povrchů včetně jiných skleněných předmětů. V obvyklých zařízeních vyrábějících nádoby,například skleněné předměty, mohou být tyto poškozeny přepravou od momentu, kdy jsou vytvořeny. Styk s částicemi a vzdušnou vlhkostí, jinými lahvemi, vodícími lištami a jiným manipulačním zařízením a dopravníkem, na kterém jsou transportovány, může vést k rozsáhlému snížení pevnosti nádoby vlivem vytvořených trhlin.

Výzkumníci dlouho hledají prostředek pro zmírnění těchto problémů u praktické pevnosti skla. Mnoho modifikací ve tvářecím a manipulačním postupu bylo zavedeno k zvýšení pevnosti, ale i při těchto zlepšeních vznikají při manipulaci stále trhliny na povrchu.

Z tohoto důvodu bylo značné výzkumné úsilí směrováno na snížení účinku trhlin potom, co jsou nevratně vytvořeny na předmětu.

- 3 Tyto způsoby mohou být obecně zařazeny do tří hlavních kategorií: povrchové úpravy, tepelné úpravy a povrchové povlaky. Tento vynález je příkladem posledního případu, při němž povlak se nanese na povrch předmětu, když byla již snížena pevnost.

Odborníci v oboru vědí, že zvýšením pevnosti křehkého předmětu, jako je například sklo, je třeba menší množství materiálu, aby se vytvořil předmět o dostatečně ekvivalentní pevnosti a obvyklého mechanického provedení. Tak v určitém případě skleněná láhev například může být lehčí než neupravená láhev nebo může mít stejnou hmotnost vykazující obecně vyšší odolnost vůči nárazu, lomu nebo poškození pnutím.

Uríité kroky k zvýšení pevnosti skla uvádí Aratani a kol. v US patentu 4 859 636, kde se kovové ionty v povrchu skla vyměňují za ionty o větším poloměru, čímž se vyvine povrchové tlakové pnutí. Poole a kol. v US patentu 3 743 491 také vytvářejí povrchové tlakové pnutí, ale zajištují polymerní povlak k ochraně povrchu od další abrase.

Hashimoto a kol. v US patentu 4891241 upravují povrch skla prostředkem vázajícím silan, načež následuje polymerní povlak obsahující akryloylové a/nebo methakryloylové skupiny, načež následuje ozáření nebo tepelná úprava pro polymerizaci molekul obsahujících tyto skupiny.

Zatímco výše uvedené patenty vytvářejí zlepšení pevnosti skla takto upraveného, nejsou bez nedostatků.

Například některé z těchto úprav vyžadují delší doby než jsou doby dostupné během výroby, čímž vyžadují mimolinkové zpracování. Existují také zájmy týkající se bezpečnosti dělníků a jejich zdraví. Použití a manipulace s rozpouštědly, stejně jako s akrylátovými a methakrylátovými sloučeninami, jsou mimo zájem výrobce z hlediska zdraví a bezpečnosti a s ohledem na zpracování a použití spotřebovaných materiálů.

Dále k předcházejícímu, probléňr vhodnosti zpracování předmětu pro parametry jiné než, nebo navíc k pevnosti dosud vyžadovaly stupně, které mohou být považovány za neekonomické. Například zavedení barvicího prostředí jako povlaku navíc k zpevňovacímu prostředku obecně vyžaduje instalaci dalšího stroje například na výrobní lince lahví s doprovodnými kapitálovými a pracovními náklady.

Jak se uvádí v tomto popisu, výraz barva znamená čirou a zbarvenou část viditelného spektra nebo opakní část viditelného spektra buS černou, bílou nebo jakékoli jiné barvy.

Jiné vlastnosti, jejichž využití u křehkých a zejména skleněných předmětů se uznává, zahrnují vlastnosti, které se zíkají použitím například materiálů pro modifikaci propustnosti ultrafialového /UV/ záření, materiálů pro zlepšení vzhledu odřených a obroušených předmětů, lubrikanty a jiné, jak jednotlivě, ktak v kombinaci dvou nebo více aditiv určených k včlenění požadované vlastnosti nebo funkčnosti.

Podstata vynálezu

Předložený vynález zahrnuje jednoúčelové nebo víceúčelové povlaky a předměty, majídí tyto povlaky s jednou

- 5 nebo více funkcemi, aplikací silanových roztoků na povrch křehkých předmětů, kde silanové roztoky obsahují materiál který má zvolené vlastnosti. Silanové roztoky zahrnují monomery a oligomery mající silanolové skupiny /SiOH/ odvozené od silanů s alespoň jedním hydrolyzovatelným zbytkem připojeným ke křemíku a výhodně obsahujícími třitakovéto skupiny.

Popis výhodných provedeni

Výhodným provedením tohoto vynálezu je skleněný předmět s povlakem obsahujícím křemík, kyslík a uhlík, získaný aplikací silanového roztoku na povrch tohoto přemětu; tento předmět může mít dříve uloženou vrstvu obsahující nebo sestávající z materiálů jako je například oxid titanu,: cínu, křemíku nebo jiného kovu nebo kovonitridovou vrstvu, nebo směsi těchto materiálů s jinými složkami nebo bez jiných složek jako jsou dopanty pro modifikaci elektrické vodivosti.

Další výhodné provedení tohoto vynálezu zahrnuje produkci povlečených křehkých předmětů, které mají alespoň jednu zlepšenou vlastnost aplikací vodného roztoku silanu na povrch předmětu, kde silan má více alkoxyskupin připojených ke křemíku a alespoň jeden uhlovodíkový zbytek vázaný ke křemíku a tento roztok může začleňovat alespoň jednu skupinu, jejíž působení vytváří jednu nebo více vybraných funkcí, a pak vytvrzením povlaku na tomto předmětu.

Jak se používá v tomto popisu výraz funkce nebo funkčnost se používá k vymezení vlastnosti základu nebo předmětu, která je dekorativní, užitková nebo nutná pro využití tohoto základu nebo předmětu. Neomezujícími příklady funkce nebo funkčnosti jsou barva, zvýšená pevnost, schopnost blokovat a nebo modifikovat /včetně odrazu a lomu/ záření v různých částech elektromagnetického spektra,odolnost vůči poškrábání a schopnost maskovat viditelná povrchová poškození.

Bez zřetele k přítomnosti jiné funkčnosti před nebo po aplikaci zde popsaných silanových roztoků, jsou silanové roztoky užitečné při zajištění funkcí na substrátu včetně a bez omezení, zvýšené mechanické pevnosti,viditelné barevnosti, maskovacího povlaku a modifikátoru UV záření , povrchového lubrikantu, absorberu nebo stínění infračerveného záření, odrazivého nebo antiodrazivého povlaku pro jakoukoli část elektromagnetického spektra od UV k infračervenému záření nebo kombinace požadovaných vlastností.

Jak je použito v popisu, maskovací” povlak je definován jako povlak,: jehož aplikace zlepší vzhled základu, který byl podroben manipulaci nebo jinému opotřebení, takovým způsobem, že se příznivě ovlivní vizuální vzhled výrobku. Začlenění modifikací vlastností pro UV nebo IČ záření zahrnuje zvýšení nebo snížení průhlednosti povlečeného předmětu k UV nebo IČ záření nebo změnu účinného indexu lomu povlečeného základu.

Nejvýhodnějším provedením tohoto vynálezu je produkce povlečených předmětů ze silikátového skla, které mají alespoň jednu zlepšenou funkci nebo vlastnost nanesením na povrch předmětu vodného roztoku silanu.

- 7 Příklady zahrnují například různost povrchu, pevnost skleněné láhve nebo keramické vrstvy a zmenšenou UV propustnost do průhledné nádoby.

Jedna nebo více zlepšených vlastností mohou být kombinovány začleněním molekulární struktury dávajícím vrůst k této vlastnosti do silanové molekuly nebo molekul nebo přimíšením roztoku majícího jiné účinné složky k silanovému roztoku.

Jak je zde použito, výraz účinné složky v plurálu nebo singuláru znamená sloučeninu nebo směs, jejíž složení včetně, ale bez omezení na příslušnou molekulární strukturu, včleňuje obecně požadovanou funkci do upraveného povrchu.

Příkladem účinné složky je emulze vysokomolekúlárního alifatického uhlovodíku naneseného na povrch skleněné nádoby pro vytvoření povrchu, který má větší kluznost než povrch, který není takto upraven.

Ve vztahu k tomuto vynálezu vřazení vícenásobné funkčnosti zahrnuje kombinaci dvou nebo více vlastností do nebo na základ, například jako je zvýšená pevnost a kluznost skleněné nádoby; kluznost, vizuální barva a UV modifikace láhve, nebo zvýšená pevnost a maskovací schopnost na póškrábání citlivé plastické hmoty. Pro účely tohoto popisu je na poškrábání citlivá plastická hmota klasifikována jako křehký materiál.

Povlak tohoto vynálezu může být nanesen přímo na předem neupravený povrch předmětu nebo nanesen na vnější vrstvu, jejíž složení je stejné nebo rozdílné od složení základního materiálu. Jedna nebo více funkčností křehkého předmětu se zvýší nanesením směsi vody a silanu na povrch předmětu, kde silan má více hydrolyzovatelných skupin, připojených ke křemíku a může mít také jeden nebo více organických zbytků připojených ke křemíku. Voda se následně odstraní alespoň zčásti, čímž se vytvoří povlak obsahující Si, 0 a C. Základ může být při jakékoliv teplotě nad teplotou tuhnutí roztoku, výhodně od asi 20 °C do 200 °C a nejvýhodněji od asi 25 do asi 130 °C.

Silanový roztok obsahuje monomery nebo oligomery obsahující SiOH skupiny. Odborníkům v oboru je zřejmé, že výraz silanol nebo -SiOH skupina může být technicky nepřesný; pro účely tohoto popisu tyto výrazy se týkají hydrolýzního produktu silikon obsahujícího zbytku, kde jedna nebo více hydroxylových skupin je připojeno ke křemíku, i když tyto hydroxylové skupiny jsou pouze v rovnováze s nezřeagovánými skupinami nebo následnými reakčními produkty.

Jak je zde použito, výraz uhlovodíkový znamená uhlíkonosnou sloučeninu s vodíkem vázaným k uhlíku a případně obsahující skupiny substituentů.

Silanový roztok obsahuje materiály zvolené pro zajištění alespoň jedné požadované funkce, buň jako oddělené materiály nebo příslušné skupiny nedílné se silanovým zbytkem. Jak bylo uvedeno výše, silanově zbytky samy o sobě zahrnují monomery nebo oligomery obsahující SiOH skupiný; materiál pro včlenění požadované funkčnosti $ůže být přidán do silanového roztoku, jako například lubrikační prostředek. Alternativně nebo přídavně může být barvivo začleněno do molekulární struktury samotného silanu.

- 9 Výhodné materiály tohoto vynálezu jsou silany obsahující alespoň jednu hydrolyzovatelnou skupinu připojenou ke křemíku a výhodně obsahující více těchto skupin, se skupinou nebo materiálem zvoleným k začlenění požadované funkčnosti přidaným do roztoku nebo jsoucím nedílnou částí silanové molekuly.

Výhodným provedením tohoto vynálezu je produkce povlečeného předmětu za použití roztoku silanu majícího alespoň dvě hydrolyzovatelné skupiny připojené ke křemíku. V nejvýhodnějším provedení je silan alespoň jedním alkoxysilanem smíchaným s vodou, čímž se vytvoří vodný roztok obsahující silanol a jiné funkční skupiny; nejvýhodnější alkoxysilany se používají v koncentracích od 1 do asi 100 % hmotnostního, výhodně od 5 do asi 40 % hmotnostních a nejvýhodněji od 7 do asi 25 % hmotnostních. V rozsahu a duchu tohoto vynálezu je aplikace silanu bez zředění.

Silan tohoto vynálezu má vzorec kde n je od 0 do 3 m je od 0 do 6, výhodně m je od 0 do 3.

Když m je 0, výhodný R” uhlovodík má přímý řetězec o délce mezi 1 a 3 a když m je od 2 do 6, může to být nasycený nebo nenasycený, například methyl, ethyl, vinyl, propyl, allyl, butadienyl a podobně.

Tyto uhlovodíkové řetězce mohou být substituovány skupinami, které zahrnují, ale nejsou na ně omezeny, entity, jako jsou nerozvětvené, rozvětvené a cyklické uhlovodíky buď nenasycené nebo nasycené; vodík, halogeny, křemík a substituované křemíkové skupiny; hydroxy, karboxy, barboxylat, epoxy, kyan, alkoxy, aminoalkyl, amido, karbamyl; a kombinace těchto skupin. Výhodné skupiny jsou ty, které obsahují hydroxy, epoxy a akryloxy nebo methakryloxy funkčnost.

XR’ skupina je skupina existující jako nebo hydrolyzovatelná na typ, který může reagovat s povrchem předmětu, který má být upraven. Povrch může obsahovat kov - OH zbytky, které mohou kondenzovat s XR’; výhodný povrch pro úpravu je sklo, které obsahuje cín - kyslíkové nebo křemík - kyslíkové vazby.

X atom může být halogen, kyslík, dusík nebo síra, za předpokladu, když X je halogen, jeho jediná vazby se počítá pro vazbu s atomem křemíku a R’ nemůže být přítomen X je výhodně kyslík.

R’ skupina může být vodík nebo nasycená nebo nenasycená uhlovodíková skupina mezi 1 až asi 10 atomy a může za hrnovat kyslíkové, dusíkové a sírové atomy v řetězci, čímž se získají etherové, aminové nebo thioetherové struktury a podobně; R’ může dále zahrnovat křemík a substituované křemíkové skupiny tak, že [» (^2)^0^)4-,, struktura je oligomerní; to znamená R’skupina může být opakující se jednotka.

SiOH skupiny pak mohou vzájemně reagovat nebo reagovat se skupinami na povrchu upraveného základu.

Zralý roztok se nanese na povrch základu stříkáním, natíráním, namáčením, ponořováním nebo jiným způsobem, který slouží pro zajištění alespoň jednoho účinného povlaku, včetně například vícenásobného máčení nebo postřiku. Nanášení se může provádět při jakékoli teplotě vhodné pro příslušný postup; v případě například skleněného zboží se nanesení silanového roztoku výhodně provádí při výstupu nebo na chladném konci chladicí pece.

Výsledný povlak se pak vytvrdí buň jedním nebo kombinací stání při okolní teplotě nebo aplikací energie jako je například IČ nebo UV záření. Výhodný způsob vytvrzení je zahřátí povlečeného předmětu na 50 až asi 250 °C.

Po aplikaci základní molekuly nebo jejího hydrolyzátu na povrch materiálu, který má být povlečen, slouží výsledný vnější povrch jako materiál, který vytváří zvolenou jednu nebo více vylepšujících vlastností v kompozitní struktuře základu a povlaku. Jestliže skupina je připojena nebo začleněna do R’, může být tato skupina hydrolyzována od původní silanové molekuly, ale bude nicméně přítomna v povlaku aplikovaném na základ.

Pro zavedení kluznosti do křehkého předmětu, který je povlečen podle tohoto vynálezu, jeden nebo druhý nebo oba R’ a R mají 6 nebo více uhlíků a zahrnují -( CH₂)qCH₃, -(CH₂)₁₈CH₃, -CH^H^CF^CF-j a podobné struktury pro zajištění kluzného vnějšku do základu.

Výhodná délka uhlíkového řetězce je od 1 do asi 3;

nejvýhodnější R’ skupina je methyl.

U silanu tohoto vynálezu majícího výše popsaný vzorec může R’ jak je poznamenáno, být opakující se jednotkou. Opakující se jednotka je výhodně vytvořená kondenzací silanolových skupin, kde R má substituentové skupiny zvolené ze skupiny zahrnující hydroxyl, epoxy, methakryloxy, akryloxy, 4-hydroxybutyramido, 2-hydroxyamino, a dialkylacetal, p je od 1 do 2 a ostatní parametry jsou jak bylo výše uvedeno.

Ve výhodném provedení tohoto vynálezu buá R’ nebo R nebo oba mohou obsahovat nebo začleňovat jednu nebo jakoukoli kombinaci skupin pro udělení zpevnění, modifikaci UV, stínění IČ, nebo jiné funkčnosti do základu.

Když R’ skupina včleňuje funkčnost, může tato skupina hydrolyzovat z původní silanové molekuly, ale nicméně zůstává částí výsledného roztoku použitého k úpravě základu.

Při využití tohoto vynálezu se silanový roztok připraví a ponechá stát po dobu, která může být v rozmezí od asi 10 minut.nahoru. I když není třeba se vázat teorií, má se zato, že doba zrání umožňuje silanové molekule hydrolýzovat alespoň zčásti, čímž se vytvoří SiOH skupiny, které mohou být přechodné nebo v rovnováze s jinými molekulárními typy v roztoku.

- 13 Podobně R* a R mohou zahrnovat struktury znázorněné v tabulce 1 pro materiály, které zajišlují modifikaci UV vlastností. V těchto strukturách R je alkyl nebo aryl od 1 do 10 uhlíků.

Tabulka 1

UV modifikující struktury

0 >—ΐ

II

Skupiny jako je para-nitrosonaftol a podobně elektronové bohaté struktury zajištují chromoforní vlastnosti v tomto vynálezu. Tyto skupiny zhhrnují materiály uvedené v tabulce 2.

- 15 Tabulka 2

Chromoforní skupiny

pokračování tabulky 2

CHgCHgOH

Jak je použito v tomto popisu, výraz roztok zahrnuje chemické roztoky, suspenze, emulze a směsi z nichž kterýkoli může vykazovat úplné nebo neúplné promíchání.

Vodný roztok silanu se uloží na povrch předmětu postřikem, nakapáním, máčením, natíráním nebo kterýmkoli jiným postupem vhodným pro nanášení kapalin, par nebo aerosolů. Po nanesení na povrch má nastat kondenzační reakce vedoucí k vytvoření siloxanových /Si-O-Si/ vazeb indukovaná například mikrovlnným, infračerveným nebo UV zářením nebo vystavením okolní teplotě nebo zvýšené teplotě při atmosférickém tlaku nebo nad nebo pod tímto tlakem.

Ačkoli není to nutné pro využití tohoto vynálezu, má se zato, že u silikátových materiálů, zejména u skla, se vyskytuje polysiloxanová vazba v povlaku, stejně jako mezi povlakem a povrchem. Silanový povlak po vazbě k povrchu může působit, mimo jiné, vyhojení trhlin v površích vytvořením Si-O-Si sítě napříč poškrábaných povrchů.

Tvorba siloxanových vazeb v oblasti prasklin zjevně působí k vytvoření vzrůstu napětí při lomu předmětu, například pivní lahve nebo podobně. Zjištěná zvýšení pevnosti nanesením silanových roztoků tohoto vynálezu jsou pres 350 %.

Použitím silanových roztoků tohoto vynálezu, začleně ní molekulární části do povlaku na předmětu, která má významnou nepropustnost vůči UV záření, vytváří ochranu vůči rozkladu obsahu láhve.

Základ může být při jakékoli teplotě nad teplotou tuhnutí roztoku výhodně od easi 20 do asi 200 °C a nejvýhodněji od asi 25 do asi 130 °C.

- 18 Odborníkům v oboru je zřejmé, že také jiné sloučeniny mohou být přidány k silanovému roztoku pro účel zlepšení smáčení, jako jsou povrchově aktivní látky. Neiontové povrchhově aktivní látky jsou v tomto ohledu zvlášt účinné.

Jak zde bylo poznamenáno, do silanového roztoku mohou být přidány sloučeniny, které jsou schopné reagovat se silancvou skupinou, čímž se vytvoří kopolymerní struktóra, nebo se vytvoří vzájemně pronikající struktury, které mohou být použity ve spojení se silany.

Jak bylo uvedeno výše, nenasycení a jiné molekulární funkčnosti mohou být začleněny do monomerní silanové struktury nebo přidány do roztoku, ve kterém je přítomen silan. Monomery, které vedou k polymerním strukturám, ja ko například aminoformaldehydy, epoxidy a polyakryláty, mohou být zvláší výhodné.

V dále uvedených příkladech provedení ty způsoby přípravy a zkoušení vzorků, které jsou dobře známé odbor níkům v oboru a netvoří součást vynálezu jako takového, nebudou rozepisovány.

- 19 Příklady provedeni vynálezu

Zpevňování

Příklad 1

V tomto příkladu jsou tyče ze sodnovápenatého skla upraveny Vickersovým diamantem, čímž se vytvoří přibližně 50 mikrometrové praskliny na povrchu. Tyto tyčové vzorky se zkoušejí v chybu a mají průměrnou pevnost 56 MPa. Vzorky se stejnými prasklinami se povlečou postřikem roztoku obsahujícího 10 % hmotnostních vinyle trimethoxysilanu /VTMO/ ve vodě. Roztok obsahujíeí dostatečné množství kyseliny sírové, aby se nastavila hodnota pH mezi 3,0 a 3,4. Vzorky se pak tepelně upravují po dobu 15 minut při teplotě 200 °C a zkoušejí na ohyb. Průměrná pevnost těchto vzorků se zvýší z 56 MPa na 90 MPa.

Příklad 2

Příklad 2 je modifikací příkladu 1. V tomto příkladu jsou vzorky opět označené tyče a roztokem je 10%ní roztok VTMO okyselený jako v příkladu 1. Tento roztok také obsahuje 0,75 % hmotnostních neiontové povrchově aktivní látky. Po vytvrzení označené vzorky mají zvýšenou pevnost z 56 MPa na 93 MPa.

Příklad 3

Příklad 3 je stejný jako příklad 1 s tou výjimkou, že použitým silanem je methyltrimethoxysilan /MTMO/. Kontrolní vzorky mají průměrnou pevnost 62 MPa.

Po povlečení a vytvrzení se pevnost v ohybu zvýší na 96 MPa.

Příklad 4

Příklad 4 je duplikací příkladu 2 za použití MTMO. Průměrná kontrolní pevnost je opět 62 MPa, ale zpevněné vzorky mají průměrnou pevnost 103 MPa.

Příklady 5 a 6

Příklady 5 a 6 jsou duplikáty příslušných příkladů 1 a 2 s tou výjimkou, že použitým sílaném je methakryloxypropyltrimethoxysilan* /MPTMO/. Pro tyto příklady je průměrná kontrolní pevnost 60 MPa.

Tyto povlečené vzorky se tepelně vytvrdí jak bylo výše popsáno, ale j3ou také podrobeny dalšímu UV ozáření, aby se zvýšilo vytvrzení. Zpevněné vzorky pro příklad 5 získaly průměrnou pevnost 126 MPa, zatímco pro příklad 6 dosáhly pevnost 124 MPa.

Příklad 7

Pravoúhlé tyče se nařežou z plochých kotoučů A^O^. Polovina vzorků jak jsou nařezány se rozlomí ohybem na Instron zkušebním zařízení s rychlostí křížové hlavy 50 mm za minutu. Průměrná pevnost vzorků je 163 MPa.

Stejné množství vzorků se povleče 10%ním roztokem CETMO obsahujícím 0,025 % hmotnostních neiontové povrchově aktivní látky a 0,025 % hmotnostních polyethylenové emulze. Roztok se nechá zrát po dobu 2 hodin pří teplotě místnosti předtím, než se nanese na povrch tyče.

Po postřiku se tyto vzorky tepelně vytvrdí. Vytvrzení probíhá 15 minut při teplotě 125 °G a pak 10 minut při teplotě 225 °C. Průměrná pevnost upravených vzorků je 198 MPa. Zvýšení pevnosti upraveného ma teriálu oproti neupraveným vzorkům je 21%ní.

Maskování

Příklad 8

Lahve, které prošly dostatečným množstvím normálního čištění a opětného plnění, aby měly obvykle odřený a opotřebený vzhled, se povlečou silanovým roztokem sestávajícím ze 3 silanů v 10%ním roztoku všech silanů ve vodě.

1:1:1 roztok obsahuje glycidoxypropyltrimethoxysilan /GPTMO/, 2-(3,4-epoxycyklohexyl) ethyltrimethoxysilan /CETMO/ a methyltrimethoxysilan /MTMO/.

Množství každého silanu je asi 3,33 % hmotnostních.

Roztok obsahuje dostatečné množství kyseliny sírové, aby byla hodnota pH mezí 3,0 až 4 3,4. Neiontové povrchově aktivní látka se přidá v množství 0,75 % hmotnostních, aby se zvýšilo smáčení. Lahve takto upravené mají viaólní vzhled lahví, které prošly pouze minimálním počtem čisticích a plnicích cyklů.

Modifikace UV propustnosti

Příklad 9

2-Hydroxybenzofenon; jehož molekula má schopnost stínit UV zářeaí, se začlení do GPTMO molekuly.

1,85 g této sloučeniny se přidá do 10 g VTMO v roztoku a roztok se ponechá ě 3tát při teplotě místnosti po dobu 24 hodin.

Zralý materiál se nanese na tabuli skla máčením, jak bylo uvedeno v příkladu 1. Po vytvrzení vzorky vykazují sníženou propustnost UV záření.

Příklad 10

2-Hydroxybenzofenon v alkoholickém roztoku se přidá do roztoku popsaného v příkladu 1 a výsledný materiál se nanese na tabuli skla jak je uvedeno v příkladu 2. Vytvrzená vzorky vykazují v podstatě stejné snížení propustnosti UV záření, jak je uvedeno v příkladu 9.

Kluznost

Příklad 11

Příklad 11 je identický s příkladem 8 s výjimkou toho, že silanový roztok, který byl použit, je CETMO, dále obsahující polyethylenovou emulzi, která byla přimíchána a láhve nejsou podrobeny opakovaným cyklům plnění a čištění. Kontrolní vzorky mají úhel kluznosti asi 30 , upravené lahve mají úhel kluznosti asi 10 °.

Příklad 12

Vzorky polymethylmethakrylatových tabulí se postříkají roztokem 10 % hmotnostních CETMO ve vodě, obsahujícím také přimíchanou polyethylenovou emulzi.

Tento roztok obsahuje dostatečné množství kyseliny sírové, aby se nastavilo pH na hodnotu mezi 3,0 až 3,4.

- 23 Vzorky se pak tepelně upravjí po dobu 15 minut při teplotě 125 °C a pak se nechají zchladnout na teplotu místnosti. Bylo zjištěno, že upravené vzorky mají nižší tření mezi upravenými tabulemi než mezi neupraveným^ tabulemi.

Barva

Příklad 13

Barvivo obsahující FDaC červeň č. 40 a FDaC červeň číslo 3 se přidá k povlakovému roztoku obsahujícímu silany příkladu 2 a výsledný materiál se použije povlečením čistých lahví postřikem. Po tepelném vytvrzeni mají lahve rovnoměrné červené zbarvení. Tyto lahve také vykazují zvýšenou pevnost v tahu ve srovnání s kontrolními vzorky.

Průmyslová využitelnost

Odborníkům v oboru je zřejmé, že vytvrzovací stupeň při způsobu tohoto vynálezu může být prováděn aplikací energie jakéhokoli druhu a velikosti, které jsou dostatečné pro odstranění například vody nebo jiného nepovlakového reakčního produktu z povrchu upraveného předmětu za předpokladu, že takováto aplikace není škodlivá buň pro sklo nebo pro povlakový materiál. Vytvrzovací stupeň, který je kombinovanou funkcí energie a času může zahrnovat malé množství energie a relativně dlouhou dobu nebo naopak aplikaci energie omezené jak bylo výše uvedeno po relativně krátkou dobu působení.

Modifikace a zlepšení výhodných forem tohoto vynálezu,

- 24 uvedených zde a popsaných, mohou přijít na mysl odbor níkům v oboru, kteří porozumí principům a pravidlům tohoto vynálezu. Podle toho rozsah patentu, který je zde uveden, by neměl být omezen pouze na provedení vy nálezu zde popsaná, ale spíše by měl být omezen jen pokrokem, kterým vynález povyšuje stav techniky.

- 25 > ο ο < c· « D3 *— ϊ>

ΓΓ ^>-_α

-< Π Ν ř-«

X ςο οο

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY . Povlak vytvořený uložením z roztoku obsahujícího alespoň jeden silan na křehký základ vyznačený tím, že se vnese alespoň jedna funkčnost do základu.

2. Povlak podle bodu 1 vyznačený tím, že do základu je vnesena zvýšená pevnost v tahu.

3. Povlak podle bodu 1 vyznačený tím, že do základu je vnesena zvýšená kluznost.

4. Povlak podle bodu 1 vyznačený tím, že se do základu vnesou modifikované vlastnosti vůči ultrafialovému záření.

5. Povlak podle bodu je vnesena barva.

6. Povlak podle bodu je vnesen zlepšený vzhled.

vyznačený tím, že do základu vyznačený tím, že do základu

7. Povlak podle bodu 1 vyznačený tím, že do základu jsou vneseny modifikované vlastnosti vůči infračervenému záření.

8. Povlak podle bodu 1 vyznačený tím, že se do základu vnese zvýšená odrazivost.

9. Povlak podle bodu 1 vyznačený tím, že do základu je vnesena zvýšená protiodrazivost.

- 26 10.

1 .

12. du je

Povlak podle kteréhokoli z dvou bodů 2 až 9. Povlak podle kteréhokoli z tří bodů 2 až 9.

Povlak podle bodu 1 vyznačený tím, že do záklavnesena vícenásobná funkčnost.

13. Povlak podle bodu 1 vyznačený tím, že základem je sklo.

14. Povlak podle bodu 13 vyznačený tím, že sklo obsahuje křemík.

15. Povlak podle bodu 12 vyznačený tím, že základem je křemičitanové sklo.

16. Povlak podle bodu 15 vyznačený tím, že roztok silanu je vodný roztok.

17. Povlak podle bodu 1 vyznačený tím, že roztok silanu je vyzrálý.

18. Povlak podle bodu 1 vyznačený tím, že roztok silanu zraje po dobu alespoň 1 hodiny.

19. Povlak podle bodu 13 vyznačený tím, že silan obsahuje sloučeninu vzorce

kde n je číslo od 0 do 3, m je číslo od 0 do 6,

X je zvolen ze skupiny zahrnující kyslík, dusík a síru, R’ je vodík nebo substituovaná nebo nesubstituovaná nasycená nebo nenasycená uhlovodíková skupina s jedním až asi 10 atomy 1 uhlíku a

- 27 a R je zvolen β ze skupiny zahrnující substituované nebo nesubstituované,cyklické a acyklické,nasycené a nenasycené uhlovodíky mezi jedním až asi 10 atomy uhlíku.

20. Povlak podle bodu 19 vyznačený tím, že X je halogen.

21. Povlak podle bodu 19 vyznačený tím, že R je uhlovodík, který má 1 až 3 atomy uhlíku, když m je 58.nula.

22. Povlak podle bodu 19 vyznačený tím, že m je nula a R” je zvolen ze skupiny zahrnující methyl, ethyl, propyl, vinyl, allyl, butadienyl, cyklopentyl a cyklohexyl.

23. Povlak podle bodu 19 vyznačený tím, že n je 1.

24. Povlak podle bodu 19 vyznačený tím, že R“ má substituentové skupiny zvolené ze skupiny zahrnující hydroxyl, epoxy, methakryloxy, akryloxy, 4-hydroxybutyramido, 2-hydroxyamino, a dialkylacetal.

25. Povlak podle bodu 19 vyznačený tím, že R’ obsahuje křemík.

26. Povlak podle bodu 19 vyznačený tím, že R’ je opa kující se jednotka [R(ch₂}J_psí(xr«)_>p a p je 1 nebo 2.

27. Křehký předmět mající povlak získaný z nanesení v

alespoň jednoho silanu vyznačený tím, že zahrnuje vnesení zlepšených vlastností do povrchu tímto povlakem.

- 28 28. Předmět podle bodu 27 vyznačený tím, že je do základu vnesena zvýšená pevnost.

29. Předmět podle bodu 27 vyznačený tím, že je do základu vnesena zvýšená kluznost.

30. Předmět podle bodu 27 vyznačený tím, že jsou do základu vneseny modifikované vlastnosti vůči ultrafialovému záření.

. Předmět podle bodu 27 vyznačený tím, že je do základu vnesena barva.

32. Předmět podle bodu 27 vyznačený tím, že je do základu vnesen zlepšený vzhled.

33. Předmět podle bodu 27 vyznačený tím, že jsou do základu vneseny modifikované vlastnosti vůči infračervenému záření.

34. Předmět podle bodu 27 vyznačený tím, že je do základu vnesena zvýšená odrazivost.

35. Předmět podle bodu 27 vyznačený tím, že je do základu vnesena zvýšená antiodrazivost.

36. Předmět podle kteréhokoli z dvou bodů 28 a 29.

37. Předmět podle kteréhokoli ze tří bodů 28 a 29.

38. Předmět podle bodu 27 vyznačený tím, že základ je anorganický.

39. Předmět podle bodu 27 vyznačený tím, že základ je sklo.

- 29 40. Předmět podle bodu 15 vyznačený tím, že sklo obsahuje křemík.

41. Předmět podle bodu 27 vyznačený tím, že silan obsahuje sloučeninu vzorce [s”<í«2>_B]_n ^Si(^m’)4-_n kde n je od 0 do 3, m je od 0 do 6,

X je zvolen/ ze skupiny zahrnující kyslík, dusík a síru,

R* je vodík nebo substituovaná nebo nesubstituovaná, nasycená nebo nenasycená uhlovodíková skupina mezi 1 až asi 10 atomy uhlíku a

R je zvolen ze skupiny zahrnující substituované nebo nesubstituované, cyklické a aeykljcké, nasycené a 3SX ¹ nenasycené uhlovodíky mezi 1 až TO atomy uhlíku.

42. Způsob vnesení alespoň jedné funkčnosti do křehkého základu vyznačený tím, že se na povrch křehkého základu nanese povlak obsahující roztok alespoň jednoho silanu a pak se tento povlak na základu vytvrdí.

43. Způsob podle bodu 42 vyznačený tím, že se do základu vnese zvýšená pevnost.

44. Způsob podle bodu 42 vyznačený tím, že se do základu vnese zvýšená kluznost.

45. Způsob podle bodu 42 vyznačený tím, že se do základu vnesou modifikované vlastnosti vůči ultrafialovému záření.

- 30 46. Způsob podle bodu 42 vyznačený tím, že se do základu vnese barva.

47. Způsob podle bodu 42 vyznačený tím, že se do základu vnese zlepšený vzhled.

48. Způsob podle bodu 42 vyznačený tím, že se do základu vnesou modifikované vlastnosti vůči infračervenému záření.

49· Způsob podle bodu 42 vyznačený tím, že se do základu vnese zvýšený odraz.

50. Povlak podle bodu 42 vyznačený tím, že se do základu vnese zvýšená antiodrazivost.

51. Způsob podle kteréhokoli z dvou bodů 43 až 49.

52. Způsob jaodle kterýchkoli tří bodů 43 až 49.

53. Způsob podle bodu 42 vyznačený tím, že roztok se ponechá zrát.

54. Způsob podle bodu 42 vyznačený tím, že povlak obsahuje od asi 2 do asi 80 % hmotnostních silanu v roztoku.

55. Způsob podle bodu 42 vyznačený tím, že povlak obsahuje od asi 7 do asi 50 % hmotnostních silanu v roztoku.

56. Způsob podle bodu 42 vyznačený tím, že se základ namáčí v silanovém roztoku.

57. Způsob podle bodu 42 vyznačený tím, že se základ postříká silanovým roztokem.

58. čený zákl Způsob podle bodu ad je anorganický. 42 vyznačený tím, že povle- 59. Způsob podle bodu 42 vyznačený tím, že povlečený základ je sklol 60. Způsob podle bodu 59 vyznačený tím, že sklo v obsahuje křemík. 61 . Způsob podle bodu 42 vyznačený tím, že silan

obsahuje kde n je od O do 3, m je od O do 6,

X je zvolen ze skupiny zahrnující kyslík, dusík a síru, R’ je vodík nebo substituovaná nebo nesubstituovaná nasycená nebo nenasycená uhlovodíková skupina s jedním až asi 10 atomy uhlíku a R” je zvolen ze skupiny zahrnující substituované nebo nesubstituované, cyklic ké a acyklické, nasycené a nenasycené uhlovodíky s 1 až asi 10 atomy uhlíku.

62. Způsob podle bodu 42 vyznačený tím, že vytvrzování se provádí udržováním povlečeného základu při zvýšené teplotě po dobu 1 minuty až 1 hodiny.

63. Způsob podle bodu 42 vyznačený tím, že vytvrzování se provádí udržováním povlečeného základu při okolní teplotě.

64. Způsob podle bodu 42 vyznačený tím, že vytvrzovací stupeň se provádí aplikací energie na povlak na základu.

- 32 65. Způsob podle bodu 42 vyznačený tím, že se vytvrzovací stupeň provádí zahřátím povlaku na základu.

Zastupuje: JUDr. Miloš Všetečka