ES2256936T3 - Composicion para formar un revestimiento resistente a la abrasion sobre un sustrato. - Google Patents

Composicion para formar un revestimiento resistente a la abrasion sobre un sustrato.

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Abstract

La invención se refiere a composiciones que tienen una estabilidad mejorada que, cuando se aplican a una variedad de sustratos y se produce el curado, forman un revestimiento transparente que tiene propiedades de resistencia a la abrasión superiores. Las composiciones de recubrimiento son mezclas de disolventes acuoso-orgánicos que contienen una mezcla de productos de hidrólisis y condensados parciales de una resina epoxi con silano funcional y silano tetrafuncional y un compuesto multifuncional seleccionado de entre un grupo que contiene ácidos carboxílicos multifuncionales, anhídridos multifuncionales y combinaciones de éstos.

Description

Composición para formar un revestimiento resistente a la abrasión sobre un sustrato.
La presente invención se refiere a las composiciones de revestimiento, y más particularmente pero no a título limitativo, a las composiciones de revestimiento que, una vez curadas, dan revestimientos sustancialmente transparentes que presentan resistencia mejorada a la abrasión. En un aspecto, la presente invención se refiere a una composición de revestimiento que tiene estabilidad mejorada en el que las composiciones de revestimiento se derivan de mezclas disolventes acuosas-orgánicas que contienen cantidades efectivas de silanos epoxi funcionales, silanos tetrafuncionales y compuestos multifuncionales tales como ácidos carboxílicos multifuncionales, anhídridos multifuncionales y sus mezclas.
La técnica anterior está repleta de composiciones que, cuando se aplica a sustratos y son curadas, dan revestimientos transparentes, resistentes a la abrasión para los sustratos. Tales revestimientos son especialmente útiles para sustratos poliméricos donde resulta muy deseable dar sustratos con superficies resistentes a la abrasión, con el objetivo final de obtener superficies resistentes a la abrasión que sean comparables al vidrio. Aunque las composiciones de la técnica anterior han proporcionado composiciones de revestimiento transparentes que tienen propiedades mejoradas de resistencia a la abrasión, tales composiciones de la técnica anterior son generalmente peores cuando se comparan con el vidrio. Por tanto, ha existido desde hace tiempo la necesidad de composiciones mejoradas que presenten una mayor estabilidad y que, cuando se aplican a un sustrato, tal como un sustrato polimérico, y después de su curado den revestimientos transparentes, de alta resistencia a la abrasión. Es precisamente a tales composiciones y procesos por los que tales composiciones son fabricadas y aplicadas a sustratos a las que se dirige la presente invención.
La presente invención proporciona composiciones que tienen una estabilidad mejorada que, cuando se aplican a una variedad de sustratos y son curadas, forman revestimientos transparentes que tienen propiedades superiores de resistencia a la abrasión. Descritas de un modo general, las composiciones de revestimiento de la presente invención comprenden una mezcla disolvente acuosa-orgánica que contiene de aproximadamente 10 a 99,9% en peso, basado en los sólidos totales de la composición, de una mezcla de productos de hidrólisis y condensados parciales de un silano epoxi funcional y un silano tetrafuncional y aproximadamente de 0,1 a 30% en peso, basado en los sólidos totales de la composición, de un compuesto multifuncional seleccionado del grupo consistente en ácidos carboxílicos multifuncionales, anhídridos multifuncionales y sus combinaciones. El silano epoxi funcional y el silano tetrafuncional están presentes en la mezcla disolvente acuosa-orgánica en una razón molar de aproximadamente 0,1:1 a 5:1. Las composiciones de revestimiento de la presente invención pueden incluir además aproximadamente de 0,1 a 50% en peso de una mezcla de productos de hidrólisis y condensados parciales de uno o más aditivos silano, basado en los sólidos totales de la composición, y/o una cantidad de sílice coloidal o un óxido de metal o sus combinaciones equivalentes a 0,1-50% en peso aproximadamente de sólidos, basado en los sólidos totales de la composición.
Es un objeto de la presente invención proporcionar composiciones de revestimiento que tengan estabilidad mejorada y que formen revestimientos transparentes mediante curado. Otro objeto de la presente invención es proporcionar composiciones de revestimiento estables que formen revestimientos transparentes mediante curado y que tengan resistencia mejorada frente a la abrasión.
Otros objetos, ventajas y rasgos de la presente invención resultarán evidentes mediante la lectura de la siguiente descripción detallada en conjunción con las reivindicaciones anexas.
La presente invención se refiere a composiciones de revestimiento que tienen estabilidad mejorada que, cuando se aplican a una variedad de sustratos y son curadas, forman revestimientos sustancialmente transparentes, resistentes a la abrasión que tienen un número Bayer de por lo menos 5 cuando son ensayados de acuerdo con la variación de La Prueba de Arena Oscilante (ASTM F735-81) descrita más adelante.
Para ensayar la resistencia a la abrasión de los sustratos revestidos, se puede emplear uno cualquiera de entre una serie de métodos de ensayos cuantitativos, incluida la Prueba Taber (ASTM D-4060), la prueba Tumble y la Prueba de Arena Oscilante (ASTM F735-81). Además, existe una serie de métodos de ensayo cualitativo que pueden usarse para medir la resistencia a la abrasión, incluida la Prueba del Estropajo de Acero y la Prueba del Raspador. En la Prueba del Estropajo de Acero y la Prueba del Raspador, los sustratos revestidos de muestra son rayados en condiciones reproducibles (carga constante, frecuencia, etc.). Las muestras de prueba arañadas son entonces comparadas y valoradas con respecto a muestras estándar. Una aplicación semi-cuantitativa de estos métodos de prueba implica el uso de un instrumento tal como un espectrofotómetro o un colorímetro, para medir los arañazos sobre el sustrato revestido como ganancia de turbiedad.
La resistencia a la abrasión medida de un revestimiento curado sobre un sustrato, independientemente de que sea medida por la Prueba Bayer, Prueba Taber, Prueba del Estropajo de Acero, Prueba del Raspador, Prueba Tumble, etc., es función, en parte, de la temperatura de curado y del tiempo de curado. En general, las temperaturas más altas y tiempos de curado más prolongados dan lugar a una mayor resistencia a la abrasión medida. Normalmente, se selecciona la temperatura de curado y el tiempo de curado para que tengan compatibilidad con el sustrato; aunque, a veces se usa temperaturas de curado y tiempos de curado inferiores a los óptimos debido a limitaciones de proceso y/o equipamiento. Los expertos en la materia reconocerán que otras variables, tales como el espesor de revestimiento y la naturaleza del sustrato, tendrán también un efecto en la resistencia a la abrasión medida. En general, para cada tipo de sustrato y para cada composición de revestimiento existirá un espesor de revestimiento óptimo. La temperatura de curado óptima, tiempo de curado, el espesor de revestimiento, y similares, pueden determinarse con facilidad empíricamente por parte de los expertos en la materia.
En la industria oftálmica, la Prueba de Arena Oscilante es actualmente el método más usado y aceptado para medir la resistencia a la abrasión. Dado que la aplicación ASTM original de la Prueba de Arena Oscilante se empleó para ensayar hojas poliméricas planas, el método de prueba ha sido modificado necesariamente para usarse con lentes oftálmicas. En la actualidad no existe una norma ASTM aceptada (u otra norma industrial) para esta prueba aplicada a lentes oftálmicas. Por consiguiente, en la práctica existen una serie de variaciones básicas de la Prueba de Arena Oscilante.
En una variación particular de la Prueba de Arena Oscilante, se modifica una cuna de arena para recibir lentes de muestra revestidas y lentes de referencia no revestidas. Típicamente se usa lentes de poli(dietilenglicol-bis-alil carbonato), llamadas en lo que sigue lentes ADC, como lentes de referencia. Las lentes se colocan en la cuna para permitir a un lecho de material abrasivo, ya sea arena o un óxido de metal sintéticamente preparado, fluir alternativamente a través de las lentes, cuando la cuna oscila alternativamente a una carrera, frecuencia y duración fijas.
En el método de prueba empleado para determinar la resistencia a la abrasión de las composiciones de revestimiento de la presente invención, se usó una arena comercialmente disponible, vendida por CGM, Inc, 1463 Ford Road, Bensalem, PA, como material abrasivo. En esta prueba, se cargaron 877 gramos de arena cernida (600 ml en volumen) en una cuna de 9 5/16'' por 6 ¾'' equipada con 4 lentes. La arena fue cernida a través de un tamiz de malla del número 5 (A.S.T.M.E.-11 especificación) y recogida sobre un tamiz de malla del número 6. Cada juego de cuatro lentes, típicamente dos lentes ADC y dos lentes revestidas, fue sometido a una carrera de cuatro pulgadas (la dirección de la carrera coincidió con la longitud de 9 5/16'' de la cuna) a una frecuencia de 300 carreras por minuto para un total de 3 minutos. La cuna de lentes fue reposicionada entonces por volteo de 180º y después sometida a otros tres minutos de ensayo. Se usó el reposicionamiento de la cuna para reducir el impacto de las inconsistencias que pudiera tener el mecanismo oscilante. Las lentes de referencia ADC usadas fueron Silor 70 mm lentes planas FSV, comecializadas por Essilor of América Inc. de St. Petersburg, Florida.
La turbiedad generada en las lentes fue medida entonces con un colorímetro Gardner XL-835. La ganancia de turbiedad para cada lente fue determinada como la diferencia entre la turbiedad inicial de las lentes y la turbiedad después del ensayo. La razón de la ganancia de turbiedad en las lentes ADC de referencia a la ganancia de turbiedad en las lentes de muestra revestida fue reseñada entonces como la resistencia a la abrasión resultante del material de revestimiento. Una razón superior a 1 indica un revestimiento que da una resistencia a la abrasión mayor que las lentes de referencia ADC no revestidas. Esta razón es comúnmente referida como la razón Bayer, número o valor; cuanto mayor sea el número Bayer, mayor será la resistencia a la abrasión del revestimiento. Los revestimientos producidos curando las composiciones de revestimiento de la presente invención, cuando se ensayan usando el Método de Arena Oscilante, como se ha descrito más arriba, revestidas sobre policarbonatos o sobre lentes ADC, han demostrado proporcionar números Bayer superiores a 5. Para ensayar muestras revestidas, se curaron muestras revestidas sobre lentes ADC a una temperatura de 120ºC durante un periodo de tres horas. Muestras revestidas sobre lentes de policarbonato fueron curadas a una temperatura de 129ºC durante un periodo de cuatro horas.
Un experto en la materia reconocerá que: (a) las descripciones aquí facilitadas de sistemas de revestimiento que contienen silanos epoxi funcionales, silanos tetrafuncionales, aditivos de silano que no contienen un grupo epoxi funcional, y el componente multifuncional se refieren a los silanos incipientes y componentes multifuncionales a partir de los cuales se forma el sistema de revestimiento, (b) cuando los silanos epoxi funcionales, silanos tetrafuncionales y aditivos de silano que no contienen un grupo epoxi funcional, se combinan con la mezcla acuosa-disolvente, resultarán especies parcial o totalmente hidrolizadas, (c) las especies total o parcialmente hidrolizadas resultantes se combinarán para formar mezclas de especies de siloxano oligoméricas multifuncionales (d) estos oligómeros pueden o no contener mitades hidroxi pendientes y alcoxi pendientes y estarán constituidos por una matriz de silicio-oxígeno que contienen enlaces siloxano silicio-oxígeno y enlaces componentes multifuncionales silicio-oxígeno, (e) constituyen suspensiones oligoméricas dinámicas que sufren cambios estructurales que son dependientes de una multitud de factores que incluye: la temperatura pH, contenido de agua, concentración de catalizador, y similares.
Las composiciones de revestimiento de la presente invención comprenden una mezcla disolvente acuosa-orgánica que contiene aproximadamente de 10 a 99,9% en peso, basado en el total de sólidos de la composición, de una mezcla de productos de hidrólisis y condenados parciales de un silano epoxi funcional y un silano tetrafuncional y aproximadamente de 0,1 a 30% en peso, basado en el total de sólidos de la composición, de un compuesto multifucional seleccionado del grupo consistente en ácidos carboxílicos multifucionales, anhídridos multifuncionales y sus combinaciones. Los expertos en la materia reconocerán que la cantidad de silano epoxifuncional y la cantidad de silano tetrafuncional empleada para dar la mezcla de productos de hidrólisis y condensados parciales del silano epoxi funcional y el silano tetrafuncional puede variar ampliamente y será generalmente dependiente de las propiedades deseadas en la composición de revestimiento, el revestimiento formado por curado de la composición de revestimiento, así como el uso final del sustrato al que se aplica la composición de revestimiento. No obstante, generalmente se puede obtener resultados deseables en los que el silano epoxi funcional y el silano tetrafuncional están presentes en la mezcla acuosa-disolvente en una razón molar de aproximadamente 0,1:1 a 5:1. Más deseablemente, el silano epoxi funcional y el silano tetrafuncional están presentes en la mezcla acuosa-disolvente en una razón molar de aproximadamente 0,1:1 a 3:1.
Aunque la presencia de agua en la mezcla disolvente acuosa-orgánica es necesaria para formar productos de hidrólisis de los componentes silano de la mezcla, la cantidad actual puede variar considerablemente. Se necesita esencialmente agua suficiente para dar una mezcla de revestimiento sustancialmente homogénea de productos de hidrólisis y condensados parciales del silano epoxi funcional y del silano tetrafuncional, que, cuando se aplican a un sustrato y se curan sobre el mismo, dan un revestimiento sustancialmente transparente con un número Bayer de por lo menos 5 cuando se usa el método anteriormente descrito. Los expertos en la materia reconocerán que esta cantidad de agua puede determinarse por métodos empíricos.
El constituyente disolvente de la mezcla disolvente acuosa-orgánica de las composiciones de revestimiento de la presente invención puede ser cualquier disolvente o combinación de disolventes que sea compatible con el silano epoxi funcional, el silano tetrafuncional y el componente multifucional. Por ejemplo, el constituyente disolvente de la mezcla disolvente acuosa-orgánica puede ser un alcohol, un éter, un glicol o un éter de glicol, una cetona, un éster, un acetato de glicol éter y sus mezclas. Alcoholes apropiados pueden ser representados por la fórmula ROH donde R es un grupo alquilo que contiene de 1 a 10 átomos de carbono. Algunos ejemplos de alcoholes útiles en la aplicación de esta invención son metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, butanol secundario, butanol terciario, ciclohexanol, pentanol, octanol, decanol, y sus mezclas.
Glicoles, éteres, éteres de glicol apropiados pueden ser representados por la fórmula R^{1}-(OR^{2})_{X}-OR^{1} donde x es 0, 1, 2, 3 ó 4, R^{1} es hidrógeno o un grupo alquilo que contiene de 1 a 10 átomos carbono y R^{2} es un grupo alquileno que contiene 1 a 10 atomos de carbono y sus combinaciones.
Ejemplos de glicoles, éteres y éteres de glicol que tienen la fórmula anteriormente definida y que pueden usarse como constituyente disolvente de la mezcla disolvente acuosa-orgánica de las composiciones de revestimiento de la presente invención son el di-n-butiléter, etilen glicol dimetil éter, propilen glicol dimetil éter, propilen glicol metil éter, dipropilen glicol metil éter, tripropilen glicol metil éter, dipropilen glicol dimetil éter, tripropilen glicol dimetil éter, etilen glicol butil éter, dietilen glicol butil éter, etilen glicol dibutil éter, etilen glicol metil éter, dietilen glicol etil éter, dietilen glicol dimetil éter, etilen glicol etil éter, etilen glicol dietil éter, etilen glicol, dietilen glicol, trietilen glicol, propilen glicol, dipropilen glicol, tripropilen glicol, butilen glicol, dibutilen glicol, tributilen glicol y una mezclas. Además de los indicados más arriba, los éteres cíclicos tales como el tetrahidrofurano y dioxano son éteres apropiados para la mezcla disolvente acuosa-orgánica.
Ejemplos de cetonas apropiadas para la mezcla disolvente acuosa-orgánica son la acetona, alcohol de diacetona, metil etil-cetona, ciclohexanona, metil isobutil cetona y sus mezclas.
Ejemplos de esteres apropiados para la mezcla disolvente acuosa-orgánica son el acetato de etilo, acetato de n-propilo, acetato de n-butilo y sus combinaciones.
Ejemplos de acetatos de glicol-éter apropiadas para la mezcla disolvente acuosa-orgánica son el acetato de propilen glicol metil éter, acetato de dipropilen glicol metil éter, 3-etoxipropionato de etilo, acetato de etilenglicol etil éter y sus combinaciones.
El silano epoxi funcional útil en la formulación de las composiciones de revestimiento de la presente invención puede ser cualquier silano epoxi funcional que sea compatible con el silano tetrafuncional y el componente multifuncional de la composición de revestimiento y que proporcione una composición de revestimiento que, después del curado, produce un revestimiento sustancialmente transparente y resistente a la abrasión que tiene un número Bayer de por lo menos 5 cuando se emplea el método de ensayo descrito anteriormente.
En general, tales silanos epoxi funcionales están representados por la fórmula R^{3}_{x}Si(OR^{4})_{4-x} donde x es un número entero de 1, 2, ó 3, R^{3} es H, un grupo alquilo, un grupo alquilo funcionalizado, un grupo alquileno, un grupo arilo, un éter de alquilo y sus combinaciones conteniendo de 1 a 10 átomos de carbono aproximadamente y teniendo al menos un grupo epoxi funcional, y R^{4} es H un grupo alquilo que contiene de 1 a 5 átomos de carbono, un grupo acetilo, un grupo -Si(OR^{5})_{3-y}R^{6}_{y} donde y es un número entero de 0, 1, 2 ó 3 y sus combinaciones donde R^{5} es H, un grupo alquilo que contiene de 1 a 5 átomos de carbono, un grupo acetilo, u otro grupo -Si(OR^{5})_{3-y}R^{6}_{y} y sus combinaciones, y R^{6} es H, un grupo alquilo, un grupo alquilo funcionalizado, un grupo alquileno, un grupo arilo, un éter de alquilo, y sus combinaciones conteniendo de 1 a 10 átomos de carbono aproximadamente que pueden contener también un grupo epoxi funcional.
Son ejemplos de tales silanos epoxi funcionales el glicidoximetiltrimetoxisilano, 3-glicidoxipropiltrihidroxisilano, 3-glicidoxipropildimetilhidroxisilano, 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano, 3-glicidoxipropiltrietoxisilano, 3-glicidoxipropildimetoximetilsilano, 3-glicidoxipropildimetilmetoxisilano, 3-glicidoxipropiltributoxisilano, 1,3-bis(glicidoxipropil)tetrametildisiloxano, 1,3-bis (glicidoxipropil) tetrametoxidisiloxano, 1,3-bis(glicidoxipropil)-1,3-dimetil-1, 3-dimetoxidisiloxano, 2,3-epoxipropiltrimetoxisilano, 3,4-epoxibutiltrimetoxisilano, 6, 7-epoxiheptiltrimetoxisilano,
9,10-epoxideciltrimetoxisilano, 1,3-bis(2,3-epoxipropil)tetrametoxidisiloxano, 1,3-bis(6, 7-epoxiheptil)tetrametoxidisiloxano, 2-(3,4-epoxiciclohexil)etiltrimetoxisilano, y similares.
Los silanos tetrafuncionales útiles en la formulación de las composiciones de revestimiento de la presente invención están representados por la fórmula Si(OR^{7})_{4} donde R^{7} es H, un grupo alquilo que contiene de 1 a 5 átomos de carbono aproximadamente y sus éteres, un (OR^{7}) carboxilato, un grupo -Si(OR^{8})_{3} donde R^{8} es H, un grupo alguilo que contiene de 1 a 5 átomos de carbono y sus éteres, un (OR^{7}) carboxilato, u otro grupo -Si(OR^{8})_{3} y sus combinaciones. Ejemplos de silanos tetrafucionales representados por la fórmula Si(OR^{7})_{4} son el tetrametil ortosilicato, tetraetil ortosilicato, tetrapropil ortosilicato, tetraisopropil ortosilicato, tetrabutil ortosilicato, tetraisobutil ortosilicato, tetrakis(metoxietoxi) silano, tetrakis(metoxipropoxi)silano, tetrakis(etoxitoxi) silano, tetrakis(metoxietoxietoxi)silano, trimetoxietoxisilano, dimetoxidietoxisilano, trietoximetoxisilano, poli-(dimetoxisiloxano), poli(dietoxisiloxano), poli(dimetoxidietoxisiloxano), tetrakis(trimetoxisiloxi)silano, tetrakis-(trietoxisiloxi) silano, y similares. Además de los sustituyentes R^{7} y R^{8} descritos anteriormente, para el silano tetrafuncional, R^{7} y R^{8} tomados junto con oxígeno (OR^{7}) y (OR^{8}) pueden ser grupos carboxilato. Ejemplos de silanos tetrafuncionales con funcionalidades carboxilato son el tetraacetato de silicio, tetrapropionato de silicio y tetrabutirato de silicio.
Los compuestos multifuncionales que se puede emplear en la formulación de las composiciones de revestimiento de la presente invención pueden ser cualquier ácido carboxílico multifuncional, anhídrido multifuncional y sus combinaciones que sea compatible con el silano epoxi funcional y el silano tetrafuncional de las composiciones de revestimiento y que sea capaz de interactuar con los productos de hidrólisis y condensados parciales del silano epoxi funcional y el silano tetrafuncional para dar una composición de revestimiento que, después del curado, produzca un revestimiento sustancialmente transparente y resistente a la abrasión que tenga un número Bayer de por lo menos 5 cuando se emplea el método de ensayo anteriormente descrito.
Ejemplos de ácidos carboxílicos multifuncionales que se puede emplear como compuesto multifuncional en las composiciones de la presente invención incluyen el ácido málico, ácido aconítico (cis, trans), ácido itáconico, ácido succinico, ácido malónico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido ciclohexil succínico, ácido 1,3,5 benzeno tricarboxilico, ácido 1,2,4,5 benzeno tetracarboxílico, ácido 1, 4-ciclohexanodicarboxílico, ácido 1,3-ciclohexanodicarboxílico, ácido 1,1-ciclohexano-diacético, ácido 1,3-ciclohexanodiacético, ácido 1,3,5-ciclohexanotricarboxílico y ácidos dibásicos insaturados tales como ácido fumárico y ácido maleico y sus combinación.
Ejemplos de anhídridos multifuncionales que se puede emplear como compuesto multifuncional en las composiciones de revestimiento de la presente invención incluyen los anhídridos cíclicos de los ácidos dibásicos antes mencionados tales como el anhídrido succínico, anhídrido itacónico, anhídrido glutárico, anhídrido trimelítico, anhídrido piromelítico, anhídrido ftálmico y anhídrido maleico y sus combinaciones.
La naturaleza de la interacción entre el silano epoxi funcional, el silano tetrafuncional y el compuesto multifuncional, y el efecto que tal interacción tiene en la resistencia a la abrasión del revestimiento curado no se entiende perfectamente. Se cree, sin embargo, que el compuesto multifuncional actúa más que como un simple catalizador de hidrólisis para los silanos. A este respecto, se puede proponer que el compuesto multifuncional tenga actividad específica hacia la funcionalidad epoxi en el silano. La reacción de los grupos epoxi con ácidos carboxílicos es bien conocida y puede ocurrir bajo condiciones tanto ácidas como básicas. Los grupos carboxilato del compuesto multifuncional tendrán también muy probablemente alguna actividad hacia los átomos de silicio en la matriz; y tal interacción puede ser a través de reacciones de intercambio normales con grupos alcóxido e hidróxido residuales o, alternativamente, a través de algún estado hipervalente sobre los átomos de silicio. La interacción actual que implica el compuesto multifuncional puede ser, en efecto, una combinación de todas las posibilidades anteriormente indicadas, cuyo resultado sería una matriz altamente reticulada. Así, la matriz se mejora por enlaces extendidos que implican el compuesto multifuncional.
Como ejemplos de la importancia de estas posibles interacciones, revestimiento preparados con compuestos no multifuncionales, por ejemplo ácido acético, no son capaces de mostrar el mismo alto grado de estabilidad y resistencia a la abrasión que se obtienen mediante el uso de los compuestos multifuncionales. En este caso, un ácido no multifuncional tendría la misma utilidad en la composición de revestimiento que un catalizador de hidrólisis para los silanos, pero no podría proporcionar los enlaces extendidos que se estima posibles con los compuestos multifuncionales.
Las composiciones de revestimiento de la presente invención son también muy estables con respecto al envejecimiento, tanto en términos de rendimiento como de estabilidad de la solución. El envejecimiento de las composiciones de revestimiento se caracteriza por un incremento gradual de la viscosidad que finalmente hace a las composiciones de revestimiento inutilizables debido a limitaciones de elaboración. Estudios sobre envejecimiento han puesto de manifiesto que las composiciones de revestimiento de la presente invención, cuando se almacenan a temperaturas de 5ºC o más bajas, tienen duraciones de conservación utilizables de 3-4 meses. Durante este periodo, la resistencia a la abrasión de los revestimientos curados no disminuye de manera significativa con el tiempo. Además, tales estudios han puesto de manifiesto que la estabilidad de las composiciones de revestimiento es dependiente de las concentraciones relativas del silano epoxi funcional, el silano tetrafuncional y el compuesto multifuncional. En general, las mayores concentraciones del silano epoxi funcional y del compuesto multifuncional contribuyen a la estabilidad incrementada de la mezcla de revestimiento. Así, además de proporcionar a los revestimientos curados resistencia mejorada a la abrasión, el compuesto multifuncional contribuye a la estabilidad global de las composiciones de revestimiento.
Aunque las composiciones de revestimiento producidas por la combinación única de un silano epoxi funcional, un silano tetrafuncional y un compuesto multifuncional proporcionan la base primaria para la alta resistencia a la abrasión de los revestimiento preparados por curado de tales composiciones de revestimiento, las composiciones de revestimiento pueden incluir adicionalmente otros materiales para: (a) mejorar la estabilidad de las composiciones de revestimiento; (b) incrementar la resistencia a la abrasión de los revestimientos curados producidos por las composiciones de revestimiento; (c) mejorar la elaboración de las composiciones de revestimiento; y (d) proporcionar otras propiedades deseables del revestimiento curado producido a partir de las composiciones de revestimiento.
Las composiciones de revestimiento de la presente invención pueden incluir también aproximadamente de 0,1 a 50% en peso, basado en el peso de sólidos totales de las composiciones de revestimiento, de una mezcla de productos de hidrólisis y condensados parciales de uno o más aditivos silanos, (es decir, silanos trifuncionales, silanos difuncionales, silanos monofuncionales, y sus mezclas). Los aditivos silano que se puede incorporar a las composiciones de revestimiento de la presente invención tienen la fórmula R^{9}_{X}Si(OR^{10})_{4-x} donde x es un número de 1, 2 ó 3; R^{9} es H, o un grupo alquilo que contiene de 1 a 10 átomos de carbono aproximadamente, un grupo alquilo funcionalizado, un grupo alquileno, un grupo arilo, un grupo alquil éter y sus combinaciones; R^{10} es H, un grupo alquilo que contiene de 1 a 10 átomos de carbono, un grupo acetilo; y sus combinaciones. Ejemplos de aditivos silano representados por la fórmula anteriormente definida son el metiltrimetoxisilano, etiltrimetoxisilano, propiltrimetoxisilano, butiltrimetoxisilano, isobutiltrimetoxisilano, hexiltrimetoxisilano, octiltrimetoxisilano, deciltrimetoxisilano, ciclohexiltrimetoxisilano, ciclohexilmetiltrimetoxisilane, 3-metacriloxipropiltrimetoxisilano, viniltrimetoxisilano, aliltrimetoxisilano, dimetildimetoxisilano, 2-(3-ciclohexenil)etiltrimetoxisilano, 3-cianopropiltrimetoxisilano, 3-cloropropiltrimetoxisilano, 2-cloroetiltrimetoxisilano, fenetiltrimetoxisilano, 3-mercaptopropiltrimetoxisilano, 3-aminopropiltrimetoxisilano, feniltrimetoxisilano, 3-isocianopropiltrimetoxisilano, N-(2-aminoetil)-3-aminopropiltrimetoxisilano, 4-(2-aminoetilaminometil)fenetiltrimetoxisilano, clorometiltrietoxisilano, 2-cloro-etiltrietoxisilano, 3-cloropropiltrietoxisilano, feniltrietoxisilano, etiltrietoxisilano, propiltrietoxisilano, butiltrietoxisilano, isobutiltrietoxisilano, hexiltrietoxisilano, octiltrietoxisilano, deciltrietoxisilano, ciclohexiltrietoxisilano, ciclohexilmetiltrietoxisilano, 3-metacriloxipropiltrietoxisilano, viniltrietoxisilano, aliltrietoxisilano, [2-(3-ciclohexenil)etiltrietoxisilano, 3-cianopropiltrietoxisilano, 3-metacrilamidopropiltrietoxisilano, 3-metoxipropiltrimetoxisilano, 3-etoxipropiltrimetoxisilano, 3-propoxipropiltrimetoxisilano, 3-metoxietiltrimetoxisilano, 3-etoxietiltrimetoxisilano, 3-propoxietiltrimetoxisilano, 2-[metoxi(polietileneoxi)-propil]heptametiltrisiloxano, [metoxi(poli-etilenoxi)propil]trimetoxisilano, [metoxi(polietilenoxi)etil]trimetoxisilano, [metoxi(polietilenoxi)-propil]-trietoxisilano, [metoxi(polietilenoxi)-etil]trietoxisilano.
La selección del aditivo silano así como la cantidad de tal aditivo silano incorporada en las composiciones de revestimiento dependerá de las propiedades particulares a mejorar o impartir a la composición de revestimiento o bien a la composición de revestimiento curada. Por ejemplo, cuando se utiliza el silano difuncional dimetil dimetoxi silano como aditivo silano y se incorpora a la composición de revestimiento en una cantidad de aproximadamente el 10% o menos basado en los sólidos totales de la composición, se reduce considerablemente el aumento de viscosidad durante el envejecimiento de la composición de revestimiento, sin afectar mucho a la resistencia a la abrasión resultante del revestimiento curado.
En ciertas aplicaciones resulta útil añadir sílice coloidal a la composición de revestimiento. La sílice coloidal está disponible comercialmente bajo una serie de designaciones diferentes de nombre comercial, incluyendo Nalcoag® (Nalco Chemical Co., Naperville, IL); Nyacol® (Nyacol Products, Inc., Ashland, MA); Snowtex® (Nissan Chemical Industries, LTD., Tokio, Japón); Ludox® (DuPont Company, Wilmington, Delaware); y Highlink OG® (Hoechst Celanese, Charlotte, NC). La sílice coloidal es una dispersión disolvente acuosa u orgánica de sílice particulada y los diversos productos difieren principalmente en el tamaño de partícula, la concentración de sílice, el pH, presencia de iones estabilizadores, relleno de disolvente y similares. Los expertos en la materia comprenderán que se puede obtener propiedades de producto sensiblemente diferentes por selección de diferentes sílices coloidales.
La sílice coloidal, una vez agregada a una composición de revestimiento, es considerada un material reactivo. La superficie de la sílice es cubierta con hidroxilos ligados a silicio, algunos de los cuales están desprotonados, que pueden interactuar con materiales de la composición de revestimiento. La importancia de estas interacciones es dictada por una variedad de factores que incluyen el sistema disolvente, pH, concentración, y fuerza iónica. El proceso de fabricación afecta también a estas interacciones. Los expertos en la materia reconocerán pues que la sílice coloidal puede agregarse a una formulación de revestimiento de diferentes modos con diferentes resultados.
En las composiciones de revestimiento de la presente invención, se puede agregar sílice coloidal a las composiciones de revestimiento en una variedad de modos diferentes. En algunos casos, es deseable agregar la sílice coloidal en la última etapa de la secuencia de reacción. En otros casos se agrega la sílice coloidal en la primera etapa de la secuencia de reacción. En otros casos adicionales, se puede agregar sílice coloidal en una etapa intermedia de la secuencia.
Se ha observado que la adición de sílice coloidal a las composiciones de revestimiento de la presente invención puede mejorar también la resistencia a la abrasión de las composiciones de revestimiento curadas y puede contribuir además a la estabilidad global de las composiciones de revestimiento. Se han conseguido los resultados más significativos con el uso de sílice coloidal básica acuosa, es decir, mezclas acuosas de sílice coloidal que tienen un pH superior a 7. En tales casos, el alto pH va acompañado por una concentración más elevada de un contraión estabilizador, tal como el catión sodio. Revestimientos curados, formulados a partir de las composiciones de revestimiento de la presente invención que contienen sílices coloidales básicas, han mostrado una resistencia a la abrasión comparable a los de una composición de revestimiento catalizada de la presente invención (es decir, una composición de producto de hidrólisis y condensados parciales de un silano epoxi funcional, un silano tetrafuncional, un compuesto multifuncional y un catalizador tal como hidróxido de sodio), pero las composiciones de revestimiento que contienen sílice coloidal presentan estabilidad mejorada con respecto a las composiciones catalizadas que no contienen sílice
coloidal.
Del mismo modo, es también posible añadir otros óxidos metálicos a las composiciones de revestimiento de la presente invención. Tales adiciones pueden realizarse en vez de, o además de, adiciones de sílice coloidal cualesquiera. Se puede añadir óxidos metálicos a los revestimiento de la invención para dar o mejorar propiedades específicas del revestimiento curado, tales como resistencia a la abrasión, índice de refracción, antiestática, anti-reflectancia, resistencia a la intemperie, etc. Los expertos en la materia reconocerán que tipos similares de consideraciones que son válidas para las adiciones de sílice coloidal serán también válidas más generalmente con las adiciones de óxidos metálicos.
Ejemplos de óxidos metálicos que se puede usar en las composiciones de revestimiento de la presente invención incluyen la sílice, circonia, ceria, óxido de estaño y sus mezclas.
La cantidad de sílice coloidal incorporada a las composiciones de revestimiento de la presente invención puede variar considerablemente y dependerá en general de las propiedades deseadas del revestimiento curado producido a partir de las composiciones de revestimiento, así como la estabilidad deseada de las composiciones de revestimiento. De forma similar, la cantidad de óxido metálicos incorporada en las composiciones de revestimiento de la presente invención puede variar considerablemente y dependerá en general de las propiedades deseadas de la composición curada producida a partir de las composiciones de revestimiento, así como la estabilidad deseada de las composiciones de revestimiento.
Cuando se añade sílice coloidal y/u óxido metálicos, es deseable añadir entre 0,1 y 50% en peso aproximadamente de sólidos de la sílice coloidal y/u óxidos metálicos, basado en los sólidos totales de la composición, a las composiciones de revestimiento de la presente invención. La sílice coloidal y/u óxidos metálicos tendrán generalmente un tamaño de partícula del orden de 2 a 150 milimicras de diámetro, y más deseablemente, un tamaño de partícula en el intervalo de aproximadamente 2 a 50 milimicra.
Aunque un catalizador no constituye un ingrediente esencial de la presente invención, la adición de un catalizador puede afectar a la resistencia a la abrasión y otras propiedades del revestimiento incluida la estabilidad, capacidad de tinción, porosidad, cosmética, resistencia cáustica, resistencia al agua y similares. La cantidad de catalizador usada puede variar considerablemente, pero cuando está presente lo será generalmente en una cantidad suficiente para proporcionar aproximadamente de 0,1 a 10% en peso basado en los sólidos totales de la composición.
Ejemplos de catalizadores que se puede incorporar a las composiciones de revestimiento de la presente invención son (i)los acetil acetonatos de metal, (ii) diamidas, (iii) imidazoles (iv) amidas y sales de amonio, (v) ácido sulfónicos orgánicos y sus sales de amina, (vi) sales metálicas alcalinas de ácidos carboxílicos, (vii) hidróxidos metálicos alcalinos y (viii) sales de fluoruro. Así, ejemplos de tales catalizadores incluyen para el grupo (i) compuestos tales como acetil acetonatos de aluminio, cinc, hierro y cobalto; grupo (ii) diciandiamida; para el grupo (iii) compuestos tales como 2-metilimidazol, 2-etil-4-metilimidazol y 1-cianoetil-2-propilimidazol; para el grupo (iv) compuestos tales como bencildimetilamina y 1,2-diaminociclohexano; para el grupo (v) compuestos tales como ácido trifuorometanosulfónico; para el grupo (vi) compuestos tales como acetato de sodio; para el grupo (vii) compuestos tales como hidróxido de sodio e hidróxido de potasio; y para el grupo (viii) fluoruro de tetra n-butil amonio, y similares.
Se puede incorporar a la composición una cantidad efectiva de un agente nivelador o de control de flujo para esparcir o nivelar más uniformemente la composición en la superficie del sustrato y proporcionar un contacto sensiblemente uniforme con el sustrato. La cantidad del agente de nivelación o de control de flujo puede variar considerablemente, pero en general es una cantidad suficiente para dar a la composición de revestimiento aproximadamente de 10 a 5.000 ppm del agente de nivelación o de control de flujo. Se puede emplear cualquier agente de nivelación o de control de flujo convencional, comercialmente disponible, que sea compatible con la composición de revestimiento y el sustrato y que sea capaz de nivelar la composición de revestimiento sobre un sustrato y que mejore la humectación entre la composición de revestimiento y el sustrato. El uso de agentes de nivelación y de control de flujo es bien conocido en la especialidad y ha sido descrito en el "Handbook of Coating Additives" (ed. Leonard J. Calbo, pub. Marcel Dekker), pg. 119-145.
Ejemplos de tales agentes de nivelación o de control de flujo que se puede incorporar a las composiciones de revestimiento de la presente invención incluyen los poliéteres orgánicos tales como TRITON X-100, X-405, N-57 de Rohm and Haas, siliconas tales como Paint Additive 3, Paint Additive 29, Saint Aditive 57 de Dow Corning, SILWET L-77 y SILWET L-7600 de OSI Specialties, y fluorotensioactivos tales como FLUORAD FC-171, FLUORAD FC-430 y FLUORAD FC-431 de 3M Corporation.
Se puede agregar también otros aditivos a las composiciones de revestimiento de la presente invención con el fin de mejorar la utilidad de las composiciones de revestimiento o los revestimientos producidos por curado de las composiciones de revestimiento. Si se desea, se puede incorporar, por ejemplo, absorbedores ultravioleta, antioxidantes y similares a las composiciones de revestimiento de la presente invención.
Las composiciones de revestimiento de la presente invención pueden ser preparadas por una variedad de procesos para dar composiciones de revestimiento estables que, después del curado, producen revestimientos sensiblemente transparentes que tienen resistencia mejorada frente a la abrasión. Por ejemplo, el silano epoxi funcional, el silano tretrafuncional y el compuesto multifuncional pueden añadirse a la solución disolvente acuosa-orgánica, y removerse durante un periodo de tiempo efectivo para producir una composición de revestimiento que tenga estabilidad mejorada. Una vez curadas, tales composiciones de revestimientos tienen números Bayer que van aproximadamente de 6 a 8 cuando se emplea el método de prueba anteriormente descrito. Sin embargo, incorporando un catalizador a las mezclas disolventes acuosas-orgánicas que contienen el silano epoxi funcional, el silano tetrafuncional y el compuesto multifuncional, los números Bayer de los revestimientos curados producidos a partir de tales composiciones de revestimiento se incrementan para estar comprendidos en el intervalo de aproximadamente 8 a 15 cuando se emplea el método de prueba anteriormente descrito.
Cuando se mezcla un hidrolizado acuoso del silano epoxi funcional con una solución del compuesto multifuncional y se combina con el silano tetrafuncional, se forma una composición de revestimiento que, una vez curada, tiene un valor Bayer de aproximadamente 7 cuando se emplea el método de prueba anteriormente descrito.
Cuando se forma un hidrolizado de silano tetrafuncional en presencia del compuesto multifuncional u otro ácido y la mezcla acuosa-orgánica, y se añade a esta mezcla el componente epoxi funcional, se obtiene una composición de revestimiento que una vez curada presenta un valor Bayer de aproximadamente 7 cuando se emplea el método de prueba anteriormente descrito.
Cuando se hidroliza una mezcla del silano tetrafuncional y del compuesto multifuncional y se trata con una cantidad efectiva de hidróxido de sodio y después se le agrega un hidrolizado acuoso del silano epoxi funcional, la composición de revestimiento curada resultante tiene un valor Bayer de aproximadamente 14 cuando se emplea el método de prueba anteriormente descrito.
Con lo que precede resulta claro para los expertos en la materia que se puede emplear varios métodos para producir las composiciones de revestimiento de la presente invención, y que tales composiciones, una vez curadas, dan revestimientos que tienen una resistencia mejorada frente a la abrasión. Además, las composiciones de revestimiento tienen una estabilidad deseada que mejora su estabilidad. Sin embargo, alterando el método de preparación de tales composiciones, se puede afectar a propiedades del producto, tales como la estabilidad y resistencia a la abrasión, es decir, número Bayer.
Las composiciones de la invención pueden aplicarse a sustratos sólidos por métodos convencionales, tales como revestimiento de flujo, revestimiento por pulverización, revestimiento a cortina, revestimiento por inmersión, revestimiento por centrifugación, revestimiento con rodillo, etc. para formar una película de superficie continua. Cualquier sustrato compatible con las composiciones puede ser revestido con las mismas, tales como materiales plásticos, madera, papel, metal, superficies impresas, cuero, vidrio, cerámica, vitrocerámica, materiales basados en minerales y textiles. Las composiciones son especialmente útiles como revestimientos para sustratos poliméricos orgánicos sintético en forma de hoja o película, tales como polímeros acrílicos, poli(etilentereftalato), policarbonatos, poliamidas, poliimidas, copolímeros de acrilonitrilo-estireno, copolímeros de estireno-acrilonitrilo-butadieno, cloruro de polivinilo, butiratos, polietileno y similares. Los materiales poliméricos transparentes revestidos con estas composiciones son útiles como cerramientos planos o curvados, tales como ventanas, claraboyas y parabrisas, especialmente para equipo de transporte. También se puede revestir con las composiciones de la invención lentes de plástico, tales como lentes ftálmicas acrílicas o de policarbonato.
Escogiendo la formulación, condiciones de aplicación y el pretratamiento apropiados (incluyendo el uso de agentes de imprimación) del sustrato, las composiciones de revestimiento de la presente invención pueden adherirse a prácticamente cualquier superficie sólida. Se puede obtener revestimientos resistentes a la abrasión que tienen números Bayer de por lo menos 5 empleando el método de prueba anteriormente descrito por curado térmico a temperaturas del orden de 50 a 200ºC durante un periodo comprendido entre 5 minutos y 18 horas aproximadamente. El espesor de revestimiento puede variar por medio de la técnica de aplicación particular, pero generalmente se utiliza revestimiento que tienen un espesor de aproximadamente 0,5 a 20 micras y más deseablemente de 1-10 micras.
Con el fin ilustrar mejor la presente invención, se facilita los siguientes ejemplos. No obstante, se comprenderá que los ejemplos son con fines ilustrativos solamente y no deben interpretarse como limitadores del ámbito de la presente invención. Se determinaron las propiedades de resistencia a la abrasión de los revestimientos producidos por curado de las composiciones de revestimiento preparadas de acuerdo con los siguientes ejemplos usando la modificación del método de Prueba de Arena Oscilante (ASTM F735-81) anteriormente descrito.
Ejemplos Procedimientos
A.
Se usaron lentes mordentadas de poli(dietilenglicol-bis-alil carbonato) (llamadas lentes ADC) para revestimiento y ensayo. Las lentes ADC fueron mordentadas por contacto con una solución de hidróxido de potasio al 10% que contenía éter metílico de propilen glicol y agua durante un periodo de aproximadamente 10 minutos. El éter metílico de propilenglicol y el agua estaban presentes en la solución de hidróxido de potasio en una relación volumétrica de 1:1. Se consiguió el revestimiento de las lentes con las composiciones de revestimiento mediante revestimiento por inmersión de las lentes mordentadas a una tasa de retirada de 6 pulgadas por minuto. Las lentes revestidas fueron entonces curada a 120ºC durante 3 horas. Las lentes fueron ensayadas usando la variación del método de Prueba de Arena Oscilante anteriormente descrito y se determinó un número Bayer para cada revestimiento.
B.
Se usaron lentes de policarbonato imprimadas (llamadas lentes PC) para revestimiento y ensayo. Las lentes PC fueron imprimadas con imprimador SDC XF-1107 (comercialmente disponible de SDC Coatings, Inc, Anaheim, California) usando una tasa de retirada de 2 pulgadas por minuto seguido por un secado al aire durante 30 minutos para dar una capa de imprimación de aproximadamente 0,5 micra. Se consiguió el revestimiento de las lentes con las composiciones de revestimiento por revestimiento mediante inmersión de las lentes imprimadas a una tasa de retirada de 18 pulgadas por minuto. Las lentes revestidas fueron entonces curadas a 130ºC durante 4 horas. Las lentes fueron ensayadas usando la variación del método de Prueba de Arena Oscilante anteriormente descrita y se determinó un número Bayer para cada revestimiento.
Ejemplo 1A
Se añadieron lentamente 464 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano a 767 gramos de agua desionizada mientras se removía. La mezcla acuosa de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano fue removida durante aproximadamente 1 hora. Se añadieron entonces 69,6 gramos de ácido itacónico, disueltos en 767 gramos de propilen glicol metil éter, en el sentido de la corriente, a la mezcla acuosa de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano. La mezcla fue removida entonces durante 30 minutos, y después se añadieron lentamente 1021 gramos de ortosilicato de tetraetilo para dar una mezcla resultante que fue removida durante la noche para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2,1 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con las composiciones de revestimiento preparadas empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 6,7.
Ejemplo 1B
Se trataron 380 gramos de la composición de revestimiento del ejemplo 1A con 0,9 gramos de bencildimetilamina y se removieron durante aproximadamente 2 horas para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2,3 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con las composiciones de revestimiento preparadas empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 8,3.
Ejemplo 1C
Se trataron 380 gramos de la composición de revestimiento del ejemplo 1A con 1,2 gramos de una solución acuosa al 19% de hidróxido de sodio para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2,4 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con las composiciones de revestimiento preparadas empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 10,5.
Los ejemplos 1B-1C ilustran el uso opcional de un catalizador con la composición de revestimiento del ejemplo 1A en la que se mejora la resistencia a la abrasión cuando se incorpora un catalizador a la composición de revestimiento.
Ejemplo 2A
A)
Se añadieron 496 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano a 820 gramos de agua desionizada. La mezcla acuosa de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano fue removida durante aproximadamente 1 hora.
b)
Se añadieron 200 gramos de propilenglicol metil éter y 18,2 gramos de ácido glutárico a 319 gramos de la mezcla acuosa de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano de la etapa A anterior y se removieron durante aproximadamente 15 minutos para producir una mezcla de adición. Se añadieron 264,5 gramos de ortosilicato de tetraetilo a esta mezcla y se removieron durante aproximadamente 17 horas para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2,1 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con las composiciones de revestimiento preparadas empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 7,9.
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Ejemplo 2B
Se trataron 400 gramos de la composición de revestimiento del ejemplo 2A con 0,9 gramos de bencildimetilamina y se removieron durante aproximadamente 6 horas para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2,1 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con las composiciones de revestimiento preparadas empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 12,2.
Ejemplo 3A
Se añadieron 200 gramos de propilen glicol etil éter y 13,7 gramos de anhídrido succínico a 319 gramos de la mezcla acuosa de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano (etapa A), del ejemplo 2A y se removieron durante aproximadamente 15 minutos para producir una mezcla de adición. Se añadieron a esta mezcla 264,5 gramos de ortosilicato de tetraetilo y se removieron durante aproximadamente 17 horas para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2,1 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con las composiciones de revestimiento preparadas empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 6,2.
Ejemplo 3B
Se trataron 400 gramos de la composición de revestimiento del ejemplo 3A con 0,9 gramos de bencildimetilamina y se removieron durante aproximadamente 6 horas para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2,1 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con las composiciones de revestimiento preparadas empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 14,4.
Ejemplo 4A
Ejemplo Comparativo
Se añadieron lentamente 116 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano a 191,8 gramos de agua desionizada. La mezcla acuosa de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano fue entonces removida durante aproximadamente 1 hora. Se añadieron entonces 16 gramos de ácido acético en 191,8 gramos de propilenglicol metil éter en el sentido de la corriente a la mezcla acuosa de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano. La mezcla fue entonces removida durante 15 minutos, y se añadieron lentamente 255,3 gramos de ortosilicato de tetraetilo para dar una mezcla resultante que fue removida aproximadamente durante 17 horas para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2,1 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con las composiciones de revestimiento preparadas empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 4,4.
El ejemplo 4, en contraste con los Ejemplos 1A, 2A y 3A, muestra la importancia del compuesto multifuncional con respecto a la obtención de números Bayer de por lo menos 5 cuando se ensaya tales composiciones de revestimiento usando el método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito.
Ejemplo 5
Se añadieron 378 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano a 653 gramos de agua desionizada y se removieron durante aproximadamente 18 horas. Se añadieron 30,8 gramos de una solución al 12% en peso de ácido itacónico en propilen glicol metil éter a 98,5 gramos de la mezcla acuosa de 3-glicidoxipropil trimetoxisilano con remoción. Se añadieron 100,8 gramos de ortosilicato de tetra-n-propilo. La mezcla fue removida durante 12 horas y se añadieron 19 gramos de propilen glicol metil éter para producir una composición de revestimiento. La composición de revestimiento fue envejecida 7 días a 5ºC.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2,1 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con las composiciones de revestimiento preparadas empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 8,6.
El ejemplo 5 ilustra el uso de un silano tetrafuncional que no sea el ortosilicato de tetraetilo y muestra la generalidad de la presente invención con respecto al silano tetrafuncional.
Ejemplo 6A
Ejemplo Comparativo
Se añadieron 116 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano a 191,8 gramos de agua desionizada. La mezcla acuosa de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano fue removida durante aproximadamente 1 hora. Se añadieron 17,4 gramos de ácido itacónico en 191,8 gramos de propilen glicol metil éter en el sentido de la corriente y se removieron 15 minutos aproximadamente para formar una mezcla de adición. Se añadieron 216,6 gramos de sílice coloidal de Nalco N-1042 y se removieron aproximadamente durante 17 horas para formar una composición de revestimien-
to.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 3,0.
Ejemplo 6B
Ejemplo Comparativo
Se añadieron 0,9 gramos de bencildimetilamina a 380 gramos de la composición de revestimiento del ejemplo 6A y se removieron durante aproximadamente 2 horas para formar una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 2,4.
Los ejemplos 6A y 6B ilustran la importancia de la presencia del silano tetrafuncional en las composiciones de revestimiento de la presente invención con respecto a la obtención de números Bayer de por lo menos 5 en el revestimiento curado cuando se ensayan tales composiciones de revestimiento usando el Método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito.
Ejemplo 7
Se añadieron por goteo 118,5 gramos de ortosilicato de tetraetilo a 9,1 gramos de ácido itacónico, 100,9 gramos de agua y 100,9 gramos de propilen glicol metil éter, que fueron removidos, para formar una mezcla disolvente acuosa-orgánica. La mezcla disolvente acuosa-orgánica fue removida durante 4 hora. Se añadieron por goteo 67,2 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano y se removieron durante 14 horas aproximadamente para formar una mezcla de adición. Se añadieron 0,03 gramos de un agente nivelador de silicona (PA-57 de Dow Corning, Midland, Michigan) en 0,27 gramos de propilen glicol metil éter para formar una composición de revestimiento.
Se aplicó la composición de revestimiento a lentes PC imprimadas de acuerdo con el Procedimiento B para dar un revestimiento curado. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes PC imprimadas, revestidas con las composiciones de revestimiento preparadas empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 6,4.
Ejemplo 8
Se añadieron por goteo 86,1 gramos de ortosilicato de tetraetilo a 10,6 gramos de ácido itacónico, 112,5 gramos de agua y 112,5 gramos de propilen glicol metil éter, que fueron removidos, para formar una mezcla disolvente acuosa-orgánica. La mezcla disolvente acuosa-orgánica fue removida durante 4 horas. Se añadieron por goteo 78,3 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano y se removieron durante 14 horas aproximadamente para formar una mezcla de adición. Se añadieron 0,03 gramos de un agente nivelador de silicona PA-57 en 0,27 gramos de propilen glicol metil éter para formar una composición de revestimiento.
Se aplicó la composición de revestimiento a las lentes PC imprimadas de acuerdo con el Procedimiento B para dar un revestimiento que tenía un espesor de aproximadamente 5,3 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que la lentes PC imprimadas, revestidas con las composiciones de revestimiento preparadas empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 5,3.
Ejemplo 9
Se añadieron por goteo 74,8 gramos de ortosilicato de tetraetilo a 9,1 gramos de ácido itacónico, 114,6 gramos de agua y 114,6 gramos de propilen glicol metil éter, que fueron removidos, para formar una mezcla disolvente acuosa-orgánica. La mezcla disolvente acuosa-orgánica fue removida durante 4 horas. Se añadieron por goteo 84,8 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano y se removieron durante 14 horas aproximadamente para formar una mezcla de adición. Se añadieron 0,03 gramos de un agente nivelador de silicona PA-57 en 0,27 gramos de propilen glicol metil éter para formar una composición de revestimiento.
Se aplicó la composición de revestimiento a las lentes PC imprimadas de acuerdo con el Procedimiento B para dar un revestimiento curado. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes PC imprimadas, revestidas con las composiciones de revestimiento preparadas empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 5,4.
Los ejemplos siguientes 10A-12E ilustran variaciones del proceso que se pueden emplear en la formulación de las composiciones de la presente invención que tienen resistencia mejorada a la abrasión.
Ejemplo 10A
Se combinaron 116,0 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano, 255,3 gramos de ortosilicato de tetraetilo, 17,4 gramos de ácido itacónico y 191,8 gramos de propilen glicol metil éter, mientras se removían, en una sola mezcla. Se añadieron 191,8 gramos de agua para formar una mezcla resultante. La mezcla fue entonces removida durante 17 horas para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2,1 micras. Las lentes revestidas fueron sometidas entonces al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 7,5.
Ejemplo 10B
Se añadieron 0,9 gramos de bencildimetilamina a 380 gramos de la composición de revestimiento del ejemplo 10A y se removieron durante 6 horas aproximadamente.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2,1 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 10,7.
Ejemplo 11
Se combinaron 45,4 gramos de ácido itacónico, 723,1 gramos de propilen glicol metil éter con remoción para formar una mezcla resultante. Se añadieron entonces 375,4 gramos de agua desionizada para formar una mezcla disolvente acuosa-orgánica. Se añadieron 726,1 gramos de ortosilicato de tetraetilo a la mezcla y se removieron durante 24 horas. Se añadieron entonces 329,6 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 1,5 micras. Las lentes revestidas fueron sometidas entonces al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 7,4.
Ejemplo 12A
A)
Se añadieron 188,9 gramos de ortosilicato de tetraetilo a una mezcla de 212 gramos de agua desionizada, 86,7 gramos de propilen glicol metil éter y 11,8 gramos de ácido itacónico y se removió la mezcla resultante durante 18 horas y se conservó a 5ºC.
B)
Se añadieron 476,8 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano a 273,7 gramos de agua desionizada y la mezcla resultante fue removida durante 18 horas y conservada a 5ºC.
C)
Se añadieron 67,4 gramos de la mezcla producida en la etapa B que precede a 250 gramos de mezcla producida en la etapa A anterior para producir una composición de revestimiento. La composición de revestimiento fue removida durante 24 horas.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para producir un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 1,3 micras. Las lentes revestidas fueron sometidas entonces al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 9,3.
Ejemplo 12B
Se añadieron 10,34 ml de una solución acuosa de hidróxido de sodio 0,105 molar a 250 gramos de mezcla A del ejemplo 12A que precede a un pH final de 3,4. La mezcla fue removida durante 18 horas. Se añadieron entonces 67,4 gramos de mezcla B (ejemplo 12A) a esta mezcla para producir una mezcla de adición. La mezcla de adición fue removida durante 24 horas. Se diluyó entonces una alícuota de 163,9 gramos de la mezcla de adición con 37,3 gramos de propilen glicol metil éter para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2,4 micras. Las lentes revestidas fueron sometidas entonces al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con las composiciones de revestimiento preparadas empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 13,9.
Ejemplo 12C
Se añadieron 1312,1 gramos de ortosilicato de tetraetilo a una mezcla de 82,1 gramos de ácido itacónico, 639,1 gramos de agua, y 1005 gramos de propilen glicol metil éter para formar una mezcla disolvente acuosa-orgánica. Esta mezcla fue removida durante 18 horas. Se añadieron 115,4 gramos de mezcla B de ejemplo 12A anterior a 364,6 gramos de la mezcla disolvente acuosa-orgánica. La mezcla fue removida durante 18 horas para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado. Las lentes revestidas fueron sometidas entonces al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 8,7.
Ejemplo 12D
Se añadió por goteo bencildimetilamina a la composición de revestimiento descrita en el ejemplo 12C para dar una composición de revestimiento con un valor pH de 4,2.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 1,8 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 10,1.
Ejemplo 12E
Se añadió por goteo solución de hidróxido sódico acuoso 1 molar a la composición de revestimiento descrita en el ejemplo 12C para dar una composición de revestimiento con un valor pH de 3,6.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 1,7 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 10,3.
Los ejemplos 12D-12E ilustran el uso de un catalizador con el revestimiento plenamente formulado del ejemplo 12C.
Ejemplo 13
Siguiendo el procedimiento descrito en el ejemplo 1, se combinaron en una mezcla 61,4 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano, 96,4 gramos de agua, 88,7 gramos de propilen glicol metil éter, 9,2 gramos de ácido itacónico y 128,3 gramos de ortosilicato de tetraetilo. A esta mezcla se le añadieron lentamente 13 gramos de sílice coloidal Nalco 1115 por vertido y remoción durante la noche para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 1,9 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 9,8.
Ejemplo 14
Siguiendo el procedimiento descrito en el ejemplo 1, se combinaron en una mezcla 61,9 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano, 87,2 gramos de agua, 87,1 gramos de propilen glicol metil éter, 9,3 gramos de ácido itacónico y 116,1 gramos de ortosilicato de tetraetilo. A esta mezcla se le añadieron 38,7 gramos de sílice coloidal Nalco 1115 por vertido y remoción durante la noche para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2,0 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 12,6.
Ejemplo 15
Siguiendo el procedimiento esbozado en el ejemplo 1, se combinaron en una mezcla 61,2 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano, 75,8 gramos de agua, 83,7 gramos de propilen glicol metil éter, 9,2 gramos de ácido itacónico y 101 gramos de ortosilicato de tetraetilo. A esta mezcla se le añadieron 64,7 gramos de sílice coloidal Nalco 1115 por vertido y remoción durante la noche para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2,1 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 11.
Ejemplo 16
Se combinaron 17,4 gramos de ácido itacónico, 106 gramos de agua y 225,9 gramos de propilen glicol metil éter para formar una mezcla. Se añadieron por goteo 223,3 gramos de ortosilicato de tetratetilo a la mezcla mientras se removía para producir una primera mezcla de adición. La primera mezcla de adición fue entonces removida durante aproximadamente 2 horas. Se añadieron rápidamente 61,4 gramos de sílice coloidal Nalco 1115 por vertido para producir una segunda mezcla de adición. La segunda mezcla de adición fue entonces removida durante aproximadamente 15 minutos y se añadieron por goteo 116 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano para dar una tercera mezcla de adición resultante que fue removida aproximadamente durante 14 horas. Se añadieron 0,06 gramos de un agente nivelador de silicona (PA-57) en 0,5 gramos de propilen glicol metil éter para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 11,6.
Ejemplo 17
Se añadieron lentamente 153,1 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano a 181,1 gramos de sílice coloidal Nalco 1115, 100,5 gramos de agua y 5 gramos de ácido itacónico que fueron removidos constantemente. La mezcla de acuosa de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano fue entonces removida durante 1 hora. Se añadieron 324,4 gramos de propilen glicol metil éter y 16 gramos más de ácido itacónico. Entonces se añadieron a la mezcla 220 gramos de ortosilicato de tetraetilo, seguidos por otros 50 gramos de propilenglicol metil éter y después de removieron durante la noche para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2,4 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 13,6.
Ejemplo 18
Se añadieron lentamente 153,1 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano a una mezcla de 90,5 gramos de sílice coloidal Ludox HS-30 (DuPont Company, Wilmington Delaware) 190 gramos de agua y 5 gramos de ácido itacónico que fue removido constantemente. La mezcla de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano fue entonces removida durante aproximadamente dos horas. Se añadieron 325,4 gramos de propilen glicol metil éter y entonces se añadieron 16 gramos más de ácido itacónico a la mezcla 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano y se removieron durante una hora más para producir una mezcla de adición. Se añadieron lentamente 110 gramos de ortosilicato de tetraetilo a una alícuota de 390 gramos de la mezcla de adición mientras fue removida ésta constantemente. La mezcla resultante fue removida durante la noche para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2,4 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 8,4.
Ejemplo 19
Se añadieron lentamente 132,0 gramos de ortosilicato de tetraetilo a una solución de 12,6 gramos de ácido itacónico en una mezcla de 114,0 gramos de isopropanol y 114 gramos de agua desionizada. la mezcla fue removida durante 3 horas. Se añadieron 54,3 gramos de sílice coloidal Ludox HS-30 seguidos por 80 gramos más de isopropanol. Entonces se añadieron 91,8 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano a esta mezcla y se removieron durante 18 horas aproximadamente. Se añadieron 75 ppm de un agente nivelador de silicona (PA-57) para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 3,0 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 7,9.
Los ejemplos 13-19 ilustran la adición de sílice coloidal a las composiciones de la presente invención formuladas a partir de un silano epoxi funcional, un silano tetrafuncional y un compuesto multifuncional para producir composiciones que, mediante curado, tienen propiedades mejoradas de resistencia a la abrasión.
Los ejemplos 16-19 ilustran el uso opcional de dos tipos diferentes de sílice coloidal básica y posibles variaciones en las secuencias de mezclado.
Ejemplo 20
Se añadieron lentamente 18,9 gramos de metil trimetoxi silano a 56,3 gramos de agua que fue removida constantemente. Entonces se añadieron lentamente 19,8 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano a esta solución y se removieron aproximadamente durante una hora. Se añadieron a la mezcla 4,5 gramos de ácido itacónico predisuelto en 56,3 gramos de propilen glicol metil éter y se removieron durante una hora más. Se añadieron lentamente 81,3 gramos de ortosilicato de tetraetilo, se removieron durante dos horas más y la mezcla fue dejada en reposo a temperatura ambiente durante la noche. Entonces se añadieron 1,4 gramos de bencildimetilamina al producto resultante para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 3,4 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 10,8.
El ejemplo 20 ilustra la adición de un aditivo de silano a las composiciones de la presente invención formulado a partir de un silano epoxifuncional, un silano tetrafuncional, y un compuesto multifuncional.
Ejemplo 21
Se añadieron lentamente 18,9 gramos de metil trimetoxi silano de 33,5 gramos de sílice coloidal Nalco 1042 que fue removida constantemente. Entonces se añadieron lentamente 19,8 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano a esta solución y se removieron durante aproximadamente una hora. Se añadieron a la mezcla 4,5 gramos de ácido itacónico predisueltos en 57,3 gramos de propilen glicol metil éter. Esta mezcla fue removida durante una hora más antes de añadir lentamente 40,7 gramos de ortosilicato de tetraetilo para producir una mezcla de adición que fue removida durante dos horas más y después se dejó reposar a temperatura ambiente durante la noche. Se añadieron 1,4 gramos de bencil dimetil amina a la mezcla de adición para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 3,3 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 6,6.
Ejemplo 22
Siguiendo el procedimiento esbozado en el ejemplo 21, se combinaron 16,8 gramos de sílice coloidal Nalco 1042, 18,9 gramos de metiltrimetoxisilano, 19,8 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano, 4,5 gramos de ácido itacónico, 56,3 gramos de propilen glicol metil éter, 61,0 gramos de ortosilicato de tetraetilo y 1,4 gramos de bencildimetilamina para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 3,1 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que la lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 9,9.
Ejemplo 23
Se añadieron lentamente 37,7 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano a 82,1 gramos de agua que fue removida constamente. La mezcla acuosa de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano fue removida entonces durante 1 hora aproximadamente. Se añadieron a la mezcla 5,2 gramos de ácido itacónico predisueltos en 96,6 gramos de propilen metil glicol éter. La solución fue entonces removida durante dos horas más antes de añadir 0,54 gramos de dimetildimetoxisilano. Esta mezcla fue entonces removida durante 30 minutos y se añadieron 77,4 gramos de ortosilicato de tetraetilo a la mezcla para producir una mezcla de adición, después se removieron durante dos horas más y se dejaron reposar a temperatura ambiente durante la noche. Se añadieron 0,6 de bencildimetilamina a la mezcla de adición para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 3,1 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 11,5.
Ejemplo 24
Siguiendo el procedimiento esbozado en el ejemplo 23, se combinaron 37,7 gramos de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano, 82,1 gramos de agua, 5,2 gramos de ácido itacónico, 96,6 gramos de propilen glicol metil éter, 2,7 gramos de dimetil dimetoxi silano, 77,4 gramos de ortosilicato de tetratilo y 0,6 gramos de bencil dimetil amina para producir una composición de revestimiento.
La composición de revestimiento fue aplicada a las lentes ADC mordentadas de acuerdo con el Procedimiento A para dar un revestimiento curado que tenía un espesor de aproximadamente 2,6 micras. Las lentes revestidas fueron entonces sometidas al método de Prueba de Arena Oscilante modificado, anteriormente descrito, y se determinó que las lentes ADC mordentadas, revestidas con la composición de revestimiento preparada empleando los procedimientos expuestos en este ejemplo, tenían un número Bayer de aproximadamente 8,6.
Se puede introducir cambios en la construcción y la operación de los diversos componentes, elementos y conjuntos aquí descritos y se puede hacer también cambios en las etapas o la secuencia de etapas de los métodos aquí descritos sin apartarse del espíritu y ámbito de la invención tal como es definida en las siguientes reivindicaciones.

Claims (28)

1. Composición que tiene estabilidad mejorada y que, cuando se aplica a un sustrato y una vez curada, forma un revestimiento resistente a la abrasión sobre el sustrato, consistiendo dicha composición en:
una mezcla disolvente acuosa-orgánica que contiene productos de hidrólisis y condensados parciales de un silano epoxi funcional, un silano tetrafuncional, y un compuesto multifuncional en el que se selecciona el compuesto multifuncional dentro del grupo consistente en ácidos carboxílicos multifuncionales, anhídridos multifuncionales y sus combinaciones, y en el que el silano epoxi funcional está presente en una razón molar con el silano tetrafuncional de aproximadamente 0,1:1 a 5:1;
una cantidad de agua suficiente para hidrolizar el silano epoxifuncional y el silano tetrafuncional; y
opcionalmente incluyendo también uno o más de los siguientes:
(i)
un catalizador;
(ii)
dicha mezcla disolvente acuosa-orgánica incluye aproximadamente de 0,1 a 50% en peso, basado en el total de sólidos de la composición, de una mezcla de productos de hidrólisis y condensados parciales de un aditivo silano representado por la fórmula
R^{9}_{X}Si(OR^{10})_{4-x}
donde x es un número entero de 1, 2 ó 3; R^{9} es H, un grupo alquilo que contiene de 1 a 10 átomos de carbono aproximadamente, un grupo alquilo funcionalizado, un grupo alquileno, un grupo arilo, un grupo alquil éter y sus combinaciones; R^{10} es H, un grupo alquilo que contiene de 1 a 10 átomos de carbono aproximadamente, un grupo acetilo y sus combinaciones;
(iii)
dicha mezcla disolvente acuosa-orgánica incluye un agente de nivelación;
(iv)
dicha mezcla disolvente acuosa-orgánica incluye una cantidad efectiva de sílice coloidal para dar a la composición aproximadamente de 0,1 a 50% en peso de sílice, basado en el total de sólidos presentados en la composición;
(v)
óxidos metálicos seleccionados entre sílice, circonia, ceria, óxido de estaño y sus mezclas;
(vi)
absorbedores ultravioleta y
(vii)
antioxidantes.
2. Composición según la reivindicación 1, en la que los productos de hidrólisis y condensados parciales del silano epoxi funcional y del silano tetrafuncional están presentes en la mezcla disolvente acuosa-orgánica en una cantidad de aproximadamente 10 a 99,9% en peso basado en el total de sólidos de la composición de revestimiento, y en la que el compuesto multifuncional está presente en la mezcla disolvente acuosa-orgánica en una cantidad de aproximadamente 0,1 a 30% en peso, basado en el total de sólidos de la composición de revestimiento.
3. Composición según la reivindicación 1 ó 2, en la que el constituyente disolvente de la mezcla disolvente acuosa-orgánica es seleccionado del grupo consistente en un alcohol, un éter, un glicol, un éter de glicol, un éster, una cetona, un acetato de glicoléter y sus mezclas.
4. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el constituyente disolvente de la mezcla disolvente acuosa-orgánica es un alcohol que tiene la fórmula general ROH donde R es un grupo alquilo que contiene de 1 a 10 átomos de carbono aproximadamente.
5. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el constituyente disolvente de la mezcla disolvente acuosa-orgánica es seleccionado del grupo consistente en un glicol, un éter, un éter de glicol y sus mezclas que tiene la fórmula R^{1}-(OR^{2})_{X}-OR^{1} donde x es un número entero de 1, 2, 3 ó 4, R^{1} es H o un grupo alquilo que contiene de 1 a 10 átomos de carbono aproximadamente y R^{2} es un grupo alquileno que contiene de 1 a 10 átomos de carbono aproximadamente y sus combinaciones.
6. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el silano epoxi funcional está presente en una razón molar con el silano tetrafuncional de aproximadamente 0,1:1 a 3:1.
7. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el silano epoxi funcional está representado por la fórmula R^{3}_{x}Si(OR^{4})_{4-x} donde x es un número entero de 1, 2, ó 3, R^{3} es H, un grupo alquilo, un grupo alquilo funcionalizado, un grupo alquileno, un grupo arilo, un éter de alquilo y sus combinaciones conteniendo de 1 a 10 átomos de carbono aproximadamente y teniendo al menos un grupo epoxi funcional, y R^{4} es H un grupo alquilo que contiene de 1 a 5 átomos de carbono, un grupo acetilo, un grupo -Si(OR^{5})_{3-y}R^{6}_{y} donde y es un número entero de 0, 1, 2 ó 3 y sus combinaciones donde R^{5} es H, un grupo alquilo que contiene de 1 a 5 átomos de carbono, un grupo acetilo, otro grupo -Si(OR^{5})_{3-y}R^{6}_{y} y sus combinaciones, y R^{6} es H, un grupo alquilo, un grupo alquilo funcionalizado, un grupo alquileno, un grupo arilo, un éter de alquilo, y sus combinaciones conteniendo de 1 a 10 átomos de carbono aproximadamente.
8. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el silano tetrafuncional está representado por la fórmula Si(OR^{7})_{4} donde R^{7} es H, un grupo alquilo que contiene de 1 a 5 átomos de carbono aproximadamente y sus éteres, un (OR^{7}) carboxilato, un grupo -Si(OR^{8})_{3} donde R^{8} es H, un grupo alquilo que contiene de 1 a 5 átomos de carbono aproximadamente y sus éteres, un grupo (OR^{8}) carboxilato, otro grupo -Si(OR^{8})_{3} y sus combina-
ciones.
9. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la cantidad de agua presente en la mezcla disolvente acuosa-orgánica es una cantidad suficiente para dar una mezcla sensiblemente homogénea de productos de hidrólisis y condensados parciales del silano epoxi funcional y el silano tetrafuncional.
10. Composición según la reivindicación 1, en la que al menos una porción del componente disolvente de la mezcla disolvente acuosa-orgánica es generado durante la hidrólisis del silano epoxi funcional y el silano tetrafuncional.
11. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye una cantidad efectiva de un catalizador para dar resistencia a la abrasión mejorada a un revestimiento producido por curado de la composición.
12. Composición según la reivindicación 11, en la que la cantidad efectiva del catalizador es de aproximadamente 0,1 a 10% en peso, basado en el total de sólidos de la composición.
13. Composición según la reivindicación 11 ó 12, en la que la mezcla disolvente acuosa-orgánica incluye aproximadamente de 0,1 a 50% en peso, basado en el total de sólidos de la composición, de una mezcla de productos de hidrólisis y condensados parciales de un aditivo silano representado por la fórmula
R^{9}_{X}Si(OR^{10})_{4-x}
donde x es un número entero de 1, 2 ó 3; R^{9} es H, un grupo alquilo que contiene de 1 a 10 átomos de carbono aproximadamente, un grupo alquilo funcionalizado, un grupo alquileno, un grupo arilo, un grupo alquil éter y sus combinaciones; R^{10} es H, un grupo alquilo que contiene de 1 a 10 átomos de carbono aproximadamente, un grupo acetilo y sus combinaciones.
14. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en la que la mezcla disolvente acuosa-orgánica incluye una cantidad efectiva de un agente de nivelación para extender la mezcla disolvente acuosa-orgánica sobre un sustrato y proporcionar un contacto sensiblemente uniforme de la mezcla disolvente acuosa-orgánica con el sustrato.
15. Composición según la reivindicación 1, en la que la mezcla disolvente acuosa-orgánica incluye también aproximadamente de 0,1 a 50% en peso, basado en el total de sólidos de la composición, de una mezcla de productos de hidrólisis y condensados parciales de un aditivo silano representado por la fórmula
R^{9}_{X}Si(OR^{10})_{4-x}
donde x es un número entero de 1, 2 ó 3; R^{9} es H, un grupo alquilo que contiene de 1 a 10 átomos de carbono aproximadamente, un grupo alquilo funcionalizado, un grupo alquileno, un grupo arilo, un grupo alquil éter y sus combinaciones; R^{10} es H, un grupo alquilo que contiene de 1 a 10 átomos de carbono aproximadamente, un grupo acetilo y sus combinaciones.
16. Composición según la reivindicación 15, en la que la mezcla disolvente acuosa-orgánica incluye una cantidad efectiva de un agente de nivelación para extender la mezcla disolvente acuosa-orgánica sobre el sustrato y proporcionar un contacto sensiblemente uniforme de la mezcla disolvente acuosa-orgánica con el sustrato.
17. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la mezcla disolvente acuosa-orgánica incluye:
de aproximadamente 0,1 a 50% en peso, basado en el total de sólidos de la composición, de una mezcla de productos de hidrólisis y condensados parciales de un aditivo silano representado por la fórmula
R^{9}_{X}Si(OR^{10})_{4-x}
donde x es un número entero de 1, 2 ó 3; R^{9} es H, un grupo alquilo que contiene de 1 a 10 átomos de carbono aproximadamente, un grupo alquilo funcionalizado, un grupo alquileno, un grupo arilo, un grupo alquil éter y sus combinaciones; R^{10} es H, un grupo alquilo que contiene de 1 a 10 átomos de carbono aproximadamente, un grupo acetilo y sus combinaciones y
una cantidad efectiva de sílice coloidal para dar a la composición aproximadamente de 0,1 a 50% en peso de sílice, basado en el total de sólidos presentes en la composición.
18. Composición según la reivindicación 17, que incluye una cantidad efectiva de un catalizador para dar resistencia a la abrasión mejorada a un revestimiento producido por curado de la composición.
19. Composición según la reivindicación 18, en la que la cantidad efectiva del catalizador es de aproximadamente 0,1 a 10% en peso, basado en el total de sólidos de la composición.
20. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, en la que la mezcla disolvente acuosa-orgánica incluye una cantidad efectiva de un agente de nivelación para extender la mezcla disolvente acuosa-orgánica sobre un sustrato y proporcionar un contacto sensiblemente uniforme de la mezcla disolvente acuosa-orgánica con el sustrato.
21. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la mezcla disolvente acuosa-orgánica incluye una cantidad efectiva de sílice coloidal para dar a la composición aproximadamente de 0,1 a 50% en peso de sílice, basado en el total de sólidos presentes en la composición.
22. Composición según la reivindicación 21, en la que la mezcla disolvente acuosa-orgánica incluye una cantidad efectiva de un agente de nivelación para extender la mezcla disolvente acuosa-orgánica sobre un sustrato y proporcionar un contacto sensiblemente uniforme de la mezcla disolvente acuosa-orgánica con el sustrato.
23. Composición según la reivindicación 21 ó 22, en la que la mezcla disolvente acuosa-orgánica incluye una cantidad efectiva de un catalizador para proporcionar resistencia mejorada a la abrasión al revestimiento producido por curado de la composición.
24. Composición según la reivindicación 23, en la que la cantidad efectiva de un catalizador presente en la mezcla disolvente acuosa-orgánica es de aproximadamente 0,1 a 10% en peso, basado en el total de sólidos de la mezcla disolvente acuosa-orgánica.
25. Composición según la reivindicación 23 ó 24, en la que la mezcla disolvente acuosa-orgánica incluye aproximadamente de 0,1 a 50% en peso, basado en el total de sólidos de la mezcla disolvente acuosa-orgánica, de una mezcla de productos de hidrólisis y condensados parciales de un aditivo silano representado por la fórmula
R^{9}_{X}Si(OR^{10})_{4-x}
donde x es un número entero de 1, 2 ó 3; R^{9} es H, un grupo alquilo que contiene de 1 a 10 átomos de carbono aproximadamente, un grupo alquilo funcionalizado, un grupo alquileno, un grupo arilo, un grupo alquil éter y sus combinaciones; R^{10} es H, un grupo alquilo que contiene de 1 a 10 átomos de carbono aproximadamente, un grupo acetilo y sus combinaciones.
26. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la mezcla disolvente acuosa-orgánica incluye una cantidad efectiva de un agente de nivelación para extender la mezcla disolvente acuosa-orgánica sobre un sustrato y proporcionar un contacto sensiblemente uniforme de la mezcla disolvente acuosa-orgánica con el sustrato.
27. Artículo que comprende:
un sustrato; y
un revestimiento sensiblemente transparente y resistente a la abrasión formado sobre al menos una superficie del sustrato en el que el revestimiento es formado por curado de una composición de revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26.
28. Proceso para formar un revestimiento sensiblemente transparente y resistente a la abrasión sobre un sustrato, consistiendo dicho proceso en:
aplicar a por lo menos una superficie de un sustrato una cantidad efectiva de una composición de revestimiento tal como se ha definido en una cualquiera de la reivindicaciones 1 a 26; y
curar la composición de revestimiento para producir un revestimiento sensiblemente transparente y resistente a la abrasión sobre el sustrato.
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