DE1928409B2 - Beschichtung zur Verhinderung des Beschlagens von durchsichtigen oder reflektierenden Oberflächen - Google Patents

Beschichtung zur Verhinderung des Beschlagens von durchsichtigen oder reflektierenden Oberflächen

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DE1928409B2
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Description

lang nicht dauerhaft verhindert werden. Die beispiels- Mesaconsäure oder Zitraconsäure verwendet werden,
weise in der DT-PS 843 454 erwähnten Schichten aus Ferner können auch Halbester wie Mono-2-hydroxy-
Lösungen wasserlöslicher polymerer Carbonsäuren propylitaconat, Mono-2-hydroxyäthylitaconat, Mono-
mit CH8 = C <-Gruppen oder deren Derivate sind 40 2-hydroxyäthyIzitraconat, Mono-2-hydroxypropylaco-
ungeeignet, da sie wegen ihrer leichten Abwaschbarkeit nitat, Mono-2-hydroxyäthylmaIeat, Mono-2-hydroxy-
beim Auftreten von Feuchtigkeit ablaufen oder abge- propylfumarat, Monomethylitaconat, Monoäthyl-
löst werden. itaconat, und die Ester der Itaconsäure oder der
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe Maleinsäure mit dem Diäthylenglykolmonomethyl-
gestellt, die Verwendung einer Beschichtung zur Ver- 45 ätner verwendet werden.
Minderung des Beschlagens von durchsichtigen oder Die erfindungsgemäß verwendeten hydrophilen PoIy-
reflektierenden Oberflächen vorzuschlagen, wobei merisate und Mischpolymerisate ergeben ausgezeich-
diese Beschichtung selbst durchsichtig ist und gegen- nete durchsichtige, kratzfeste, lösungsmittelbeständige
über mechanischem Abrieb oder Kratzern und gegen- und abriebfeste Überzüge auf Glas, Metall und
über Lösungsmitteln und insbesondere Ammoniak 50 Kunststoff und verhindern auf diesen Flächen das
oder Alkali enthaltenden Reinigungsmitteln beständig Beschlagen oder eine Kondensation von Feuchtigkeit
ist. an kalten Oberflächen. Der Anwendungsbereich der
Zur Lösung dieser Aufgabe wird daher vorgeschla- Überzüge reicht von Fenstern über Spiegel, Brillen
gen, die Verwendung von hydrophilen Polymeren des und Tauchermasken bis zu sämtlichen optischen
Hydroxyalkyl- oder Hydroxyalkoxyalkylacrylates bzw. 55 Geräten, kann aber auch für Trinkgläser, Kunststoff-
-methacrylates mit niederen Alkyl- bzw. Alkoxyresten, Folien und -Behälter, beispielsweise zum Verpacken
wobei die Alkyireste und Alkoxyreste jeweils 2 bis von Lebensmitteln, verwendet werden. Praktisch kön-
3 Kohlenstoffatome aufweisen, als wasserunlösliche nen alle diese Gegenstände aus Glas, Kunststoff oder
hydrophile Beschichtung zur Verhinderung des Be- Metall mit dem erfindungsgemäßen Überzug beschich-
schlagens von durchsichtigen oder reflektierenden 60 tet werden. Beispielsweise kann man durchsichtige
Oberflächen. Kunststoffgegenstände mit Neigung zum Beschlagen,
Die Herstellung von Homo- oder Copolymerisaten wie beispielsweise Polymethylmethacrylate, Polycarbo-
von Hydroxyalkylestern ungesättigter Carbonsäuren, nate, wie beispielsweise das 4,4'-Isopropylidendiphe*
wie Acryl- oder Methacrylsäure, ist zwar aus der nolpolycarbonat oder andere Carbonate, z. B. gemäß
US-PS 3 056 764 und der FR-PS 1 521 776 bekannt. 65 USA.-Patentschrift 3 305 520, ferner Gegenstände aus
Die Produkte sind jedoch keine hydrophilen Poly- Diäthylenglykol - bis - (allylcarbonat) - celluloseacetat,
merisate und werden wegen ihrer Klebrigkeit als Ver- Cellulosepropionat, Celluloseacetatpropionat, biaxial-
ankerungs- oder Zwischenschichten eingesetzt. Über- orientierte Polyäthylen- oder Polypropylenfolien bzw.
PolystyroKoliea, ferner Folien aus Styrol-Acryinitril- urose, Polyallylgluccse, beispielsweise Diallylsucrose
Mischpolymerisat, Polyäthylenterephthalai, Polyvinyl- end Triallylglucose, Sucroseoiacrylat, Glucosedimeth-
chlorid, Polyvinylidenchlorid und deren entsprechende acrylat, Pentaerythritol-diacrylat oder Sorbitok imeth-
Mischpolymerisate gemäß der Erfindung behandeln. acrylat zugesetzt werden.
Auch können metallisierte Oberflächen, beispielsweise 5 Das hydrophile, ein Beschlagen verhindernde PoIy-
metallisierte Folien, oder verspiegelte Gläser, ferner mere kann auch als selbsttragende Folie hergestellt
Glasfenster jeder Art aus vergütetem Glas, Tafelglas und mit Glasoberflächen verbunden werden. So kann
oder Sicherheitsglas bzw. Verbundglas mit Zwischen- man beispielsweise eine bereits hergestellte Folie auf
schichten aus Polyvinylbutyral oder Mcthacrylat- eine Glasoberfläche legen und unter Druck und Hitze
chromchlorid mit dem erfindungsgemäß zu verwenden- io härten und mit dem Glas verbinden. Wahlweise kann
den Überzug versehen werden. man auch eine Schicht aus Monomerem, welches ge-
Die Beschichtung der durchsichtigen oder reflek- ringe Mengen eines Vernetzungsmittels enthält, bei-
tierenden Unterlage mit dem hydrophilen Polymerisat spielsweise Äthylenglykolmonomethacrylat mit einem
erfolgt vorzugsweise durch Aufbringen eines dünnen Gehalt von 0,5% Äthylenglykoldimethacrylat oder
Films mit einer Stärke von 0,02S bis 0,075 mm. 15 Itaconsäure als Klebstoff auf die Glasoberfläche auf-
Schichtdickeu von weniger als 0,006 mm können zwar bringen, eine bereits gebildete, beschlagsverhindernde
benutzt werden, neigen jedoch manchmal zum Be- Folie aufbringen und dann den Klebstoff härten, so
schlagen. Praktisch besteht keine Höchststarke für den daß er das Glas und die beschlagsverhindernde Folie
Überzug, d. h., es können also Folien von 0,2 mm miteinander berbindet.
oder mehr aufgebracht werden, jedoch wird kein zu- ao Die Polymerisation des Monomeren und das ansätzlicher Vorteil bei erhöhter Schichtdicke erreicht. schließende Härten wird durch Erhitzen auf beispiels-
Der erfindungsgemäß verwendete Überzug kann auf weise 40 bit 900C beschleunigt. Die Polymerisation die durchsichtige oder reflektierende Unterlage aus kann jedoch in einem erheblich breiteren Temperatureiner Lösung oder Dispersion des Polymeren auf ge- bereich von beispielsweise 20 bis 150" C oder sogar bis sprüht werden, worauf anschließend das Polymere »5 zu 235°C erfolgen.
gehärtet wird, was durch Wärme oder einen Kata- Zur Beschleunigung der Polymerisation und/oder
lysator noch beschleunigt werden kann. Das hydro- zum Härten können radikalische Katalysatoren wie
phile Monomere kann beispielsweise vor dein Auf- t.-Butylperoctoat, Isopropylpercarbonat, Benzoylper-
bringen auf die Oberfläche, z.B. auf Glas, zu 85% oxyd,Methyläthylketonperoxyd,Cumolhydroperoxyd,
umgewandelt sein und gehärtet werden. Vorzugsweise 30 Dicumolperoxyd verwendet werden. Diese Katalysa-
wird eine kleine Menge eines Katalysators, beispiels- toren werden gewöhnlich in Mengen von 0,05 bis 1,0
weise 0,1 bis 0,2% Peroxydkatalysator, zur Beschleu- und vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 0,2g Kataly-
nigung der Härtung zugesetzt. sator je 100 g polymerisierbares Material verwendet.
Wenn das hydrophile Monomere, welches den Die Umsetzung kann auch durch ultraviolettes Licht,
Zusatz an ungesättigter Carbonsäure enthält, zu 100% 35 durch Gammastrahlen oder eine andere Strahlung
bereits in das Mischpolymerisat umgewandelt ist, katalysiert werden.
können Monomere des Hydroxyalkylmethacrylats Die Polymerisation kann mit oder ohne Lösungs-
od. dgl. und Itaconsäure u. dgl. zugesetzt werden, mittel durchgeführt werden. Geeignete organische
damit man eine Mischung erhält, weiche beispiels- Lösungsmittel sind unter anderem niedere Alkohole
weise aus 80% Mischpolymerisat und 20% Monome- 40 wie Methylalkohol, Äthylalkohol und Isopropylalko-
rem besteht, worauf diese Mischung dann auf die zu hol sowie Glykol und Glykoläther, wie beispielsweise
behandelnde Oberfläche aufgegossen oder aufgesprüht Monomethyläther des Äthylenglykols, Propylenglykol,
oder die Oberfläche in diese Mischung eingetaucht Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Dipropylenglykol, Di-
wird, wonach das hydrophile Mischpolymerisat ge- methylformamid, Tetrahydrofuran u. dgl.
härtet wird. Die Menge der nachträglich zugesetzten 45 Das polymere Material wird vorzugsweise vor dem
Monomeren kann 1 bis 25 Gewichtsprozent betragen. Härten in einem organischen Lösungsmittel gelöst
Man kann den bereits gebildeten Polymeren vor auf die durchsichtige, nicht poröse Unterlage aufgedem Aufbringen noch übliche Vernetzungsmittel in bracht. Das organische Lösungsmittel kann noch mit Metigen von 0,25 bis 20 Gewichtsprozent und vor- chloriertem Kohlenwasserstoff wie Dichlorethylen oder zugsweise in Mengen von 0,5 bis 10 und insbesondere 50 Tetrachlorkohlenstoff oder mit Ketonen wie Methylin Mengen von 8 bis 11% zusetzen. Als Vernetzungs- äthylketon oder Aceton verdünnt werden. Das Aufmittel werden Verbindungen benutzt, die die Durch- bringen erfolgt vorzugsweise durch Aufsprühen, Einsichtigkeit der Überzüge in den eingesetzten Mengen tauchen, Rakeln, Aufwalzen oder Aufbürsten. Annicht beeinträchtigen. schließend läßt man den Überzug trocknen, indem man
Zusätzlich zu den obenerwähnten Vernetzungs- 55 das Lösungsmittel verdampfen läßt. Der trockne
mitteln kann beispielsweise einem teilweise, etwa zu Überzug kann dann bei der gleichen oder bei höheren
85% vernetzten hydrophilen Polymeren noch Äthvlen- Temperaturen, beispielsweise zwischen 90 und 235°C
glykoldimethacrylat, Äthylenglykoldiacrylat, Divinyl- und vorzugsweise bei 100 bis 1500C, gehärtet werden,
benzol, Divinyltoluol, Triallylmelamin, N.N'-Methy- Bei Verwendung einer Überzugslösung ist das M isch-
len-bis-acrylamid, Glycerintrimethacrylat, Diallyl- 60 polymerisat im allgemeinen in Mengen zwischen 5 und
maleat, Divinyläther, Diallylmonoäthylenglykolcitrat, 15 und vorzugsweise 8 und 11 Gewichtsprozent vor-
Allylvinylmaleat, Äthylenglykolvinylallylcitrat, Di- handen, wenngleich auch andere Mengen verwendet
allylitaconat, Äthylenglykoldiester der Itaconsäure, werden können. Alle Überzüge ergeben auf einer
Propylenglykoldimethacrylat, Propylenglykoldiacry- durchsichtigen Unterlage harte, kratzfeste, lösungs-
lat, Divinylsulfon, Hexahydro-l,3,5-triacryltriazin, 65 mittel beständige und abriebfeste Oberflächen, welche
Triallylphosphit, Diallylester der Benzolphosphon- kein Beschlagen zulassen und eine ausgezeichnete
säure, Polyester des Maleinsäureanhydrids mit Tri- Durchsichtigkeit haben. Die vernetzten Überzüge
äthylenglykol, Diäthylenglykoldiacrylat, Polyallylsu- haben die besten physikalischen Eigenschaften.
5 6
Gegebenenfalls kann das erfinduagsgemäß verwen- getrocknet, wobei eine Ausbeute von 185 g erhalten
dete Mischpolymerisat mit einem Polyepoxyd ver- wurde.
mischt werden, welches mindestens zwei vicmale 100 g des Polymeren warden in eider Mischung aus
Epoxyreste enthält. Derartige P ilyepoxyde sind unter 600 g Äthylenglykolmonometfaylälher und 300 g Me-
anderem cycloaliphatische Piepoxyde wie Vinylcyclo- 5 thyläthylketon gelöst und mit 10 g cycloaliphatischem
hcxendioxyd, S^EpoxycyclohexyünethyKJ'^'-epoxy- Diepoxyd versetzt Die erhaltene Lösung wurde dann
cyclohexancarboxylat, S^Epoxy-ö-methylcyclohexyl- auf die Innenfläche einer Windschutzscheibe von einem
methyl-3',4'-epoxy-6-methylcyclohexnncarboxylat, Kraftfahrzeug mit einer Naßfilmdicke von 0,25 mm
Limonendioxyd, 3,4 - Epoxycyclohexyl - 2',4' - dioxy- aufgesprüht. Nach Trocknen wurde die Windschutz-
6',7'-epoxyspiroindan, Butandiendiepoxyd, Bisphenol- io scheibe 2 Stunden in einem Heizofen bei 120° C zu
A-epichlorhydrin. Das Verhältais von Polyepoxyd zu einem harten, kratzfesten Überzug gehärtet. Die
Mischpolymeren! im Gemisch kann in einem weiten Windschutzscheibe zeigte kein Beschlagen bei feuchter
Bereich schwankes; es können 1 bis 50 Gewichts- Luft. Das gleiche Ergebnis wurde beim Beschichten
prozent des Polyepoxydes, bezogen auf das Gewicht eines Kunststoffbrillenglases aus Polydiäthylenglykol-
des hydrophilen Polymeren, verwendet werden. 15 bis-allylcarbonat mach dem Tauchverfahren und
Feroci können die Überzüge noch übliche Zusätze einstündigem Härten bei 135° C erzielt,
wie Benetzungsmittel, Verbindungen zur Verbesserung Die gleichen Ergebnisse wurden auch erreicht, wenn
der Fließeigenschaften, Viskositätszusätze, Härtungs- ohne Zusatz des cycloaliphatische Diepoxydes ge-
teschleaniger u. dgl. je nach Art der zu behandelnden arbeitet wurde; jedoch wurde die Härtung doppelt
Oberfläche enthalten. 20 solange, d. h. 4 Stunden bei der Windschutzscheibe
Wie bereits erwähnt, kann auch bei Vorliegen eines und 2 Stunden bei dem Brillenglas, durchgeführt,
bereits zu 100% umgewandelten Mischpolymerisates
eine Mischung hergestellt werden, die beispielsweise _ B e 1 s ρ 1 e 1 3
80 Gewichtsprozent Mischpolymerisat aus Hydroxy- 880 g Äthylenglykolmonomethyläther, 180 g Hy-
äthylmethacrylat, Äthylenglykoldimethacrylat, Di- 25 dioxyäthylmrthacrylat, 20 g Itaconsäure und 2 g
äthylaminoäthylmethacrylat und L-Butyiacrylamid, t-Butylperoctoai wurden in einen 1,5-1-Rührkolben
beispielsweise im Verhältnis von 23,1:0,2:0,7:1, gegeben und unter Stickstoff 6 Stunden bei 850C
und 20 Gewichtsprozent Monomere im gleichen oder erhitzt. Anschließend wurde das Reaktionsgemisch
verschiedenen Verhältnis enthalten, wobei diese Mi- unter starkem Rühren in 101 Wasser gegeben. Das
schung dann vorzugsweise mit zugesetztem Aminoplast 30 hierbei ausgefallene Mischpolymerisat wurde filtriert
od.*r Ammoniurndichromat auf die zu behandelnde und getrocknet; die Ausbeute betrug 185 g.
Oberfläche aufgesprüht oder diese in die Mischung 100 g dieses gefällten Mischpolymerisates wurden
eingetaucht wird. in einem Lösungsmittelgemisch aus 600 g Äthylalko-
n . . . hol und 200 g Diäthylenglykolmonomethyläther ge-
B e ' s p! e' x 35 löst und mit 10 g Itaconsäure, 10 g 2-Hydroxyäthyl-
In einem Rührkolben mit Heizmantel wurden methacrylat und 0,5 g t.-Butylperoctoat versetzt. An-
ICCOg Silikonöl, 100 g 2-Hydroxyäthylmethacrytat schließend wurden 76,5 g Äthylalkohol als Verdün-
und 0,33 g lsc propylpercarbonat gegeben und unter nungsmittel zugesetzt. Diese Mischung wurde auf die
Stickstoff bei heftigem Rühren auf 100°C erhitzt. Innenfläche einer Kraftfahrzeugwindschutzscheibe mit
Nach 15 Minuten wurde die erhaltene Aufschläm- 40 einer nassen Schichtdicke von 0,25 mm aufgesprüht,
mung des Pc lymercn heiß abfiltriert und das so ge- Dann wurde bei Zimmertemperatur und anschließend
wonrene pulvrige Polymere wieder in 300 ml Xylol 30 Minuten in einem Umwälzofen bei 12O0C ge-
aufgeschlämmt, nitriert und getrocknet. Es wurde eine trocknet. Der erhaltene Überzug war kratzfest, lö-
98°oige Austei te an einem feinteiligen Pulver mit sungsmittelbeständig, abriebfest, durchsichtig und
einer Teilchengröße von 2 bis 5 mm erhalten. 45 verhinderte selbst bei übermäßiger Luftfeuchte ein
30 g dieses so hergestellten Poly-2-hydroxyäthyl- Beschlagen.
methai rylats wi rden in 70 ml Methanol aufgelöst und Bei einem gleichen Ansatz wurden die 20 g Itacon-
mit 4,0 g Pfefferminzöl versetzt. säure des ersten Ansatzes durch 20 g Bernsteinsäure
Mit dieser Mischung wurden eine Windschutz- ersetzt; auch bei der anschließenden Herstellung des
scheibe in einer Schichtdicke von 0,125 mm, ferner 50 versprühbaren Gemisches wurden die hierbei verwen-
eine Flugzeugfrontscheibe und ein;* Kameralinse mit deten 10 g Itaconsäure durch Bernsteinsäure ersetzt,
einer die Reflexion verringernden Schicht aus Magne- Eine mit dieser Mischung besprühte Windschutzscheibe
siumfluorid sowie eine Spiegelfläche beschichtet. zeigte die gleichen Eigenschaften wie die mit dem
In allen Fällen erhielt man einen lichtdurchlässigen, zuerst hergestellten Überzug beschichtete Scheibe,
optisch klaren, gut haftenden und mit heißer, feuchter 55 .
Luft nicht beschlagenden Überzug. Auf gleiche Weise Beispiel 4
hergestellte Mischungen ohne Zusatz von Pfeffer- Es wurde eine Tauchlösung aus den folgenden
minzöl zeigten ähnliche Ergebnisse. Bestandteilen hergestellt:
B e i s ρ i e 1 2 6o Mischpolymerisat aus Hydroxyäthyl-
methacrylat und Itaconsäure im
Ein 1,5-I-Reaktionsgefäß wurde mit 800 g Äthylen- Verhältnis von 94: 6 15
glykolmonomethyläther, 180 g 2-Hydroxyäthylmeth- Methacrylat-chrom(HI)-chlorid 1
acrylat, 20 g Acrylsäure und 2 g t.-Butylperoctoat Hydroxyäthylmethacrylat 1
beschickt und 6 Stunden unter Kohlendioxyd bei 65 t.-Butylperoctoat 0,01
850C unter Rühren erhitzt. Das gebildete Polymere Itaconsäuremonomethylester 0,5
wurde durch Eingießen der Reaktionsmischung in 101 Diäthylenglykolmonomethyläther 25
Wasser unter kräftigem Rühren gefällt, filtriert und Äthanol 56,5
In dieser Tauchlösung wurde eine Linse eingetaucht und anschließend getrocknet, wobei ein Überzug von 0,3 mm haftenblieb. Die Linse wurde dann 30 Minuten bei einer Temperatur von 120° C gehärtet. Der auf der Linese gut haftende geling grünstichige Überzug war äußerst hart und kratzfest.

Claims (4)

  1. raschenderweise lassen sich nun hydrophile Polymeri-
    Patentansprüche: sate dieser Gattung; die in Abwesenheit von Wasser
    polymerisiert und eventuell nur später mit Wasser aus-
    i 1. Verwendung voa hydrophilen Polymeren des gefallt werden, als beschiagverhindernde Schicht ver-Hydroxyalkyl-oder HydroxyalkoxyaJkyl-acrylates 5 wenden, deren Wiricung darauf beruht, daß das Wasser
    6s5w. -methacrylates mit niederen AiKyI- bzw. Alk- oder die Feuchtigkeit absorbiert wird und die Ober-
    *, bxyresten, wobei die Alkyireste und Alkoxyreste fläche trotzdem klar bleibt.
    jeweils 2 bis 3 Kohlenstoffatome aufweisen, als Vorzugsweise wird eine Beschichtung -Tvendet, die wasserunlösliche hydrophile Beschichtung zur Ver- aus einem Copolymerisat von 80 bis 9*· · .twichtsprohinderung des Beschlagens von durchsichtigen io zent Acrylat oder Methacrylat mit 20 bis 1 Gewichtsoder reflektierenden Oberflächen. prozent einer äthylenisch ungesättigten >4ono- oder
  2. 2. Verwendung von hydrophilen Polymeren . Polycarbonsäure oder einem Teüester einer äthylenisch nach Ansprach 1, welche kleinere Mengen einer ungesättigten Polycarbonsäure besteht; dieses ist beäthylenisch ungesättigten Mono- oder Polycarbon- sonders von Vorteil, wenn größere absorbierte Wassersäure mit vorzugsweise 3 bis 9 Kohlenstoffatomen is mengen die Beschichtung weich oder gummiartig oder einen Partialester einer äthylenisch unge- werden lassen.
    sättigten Polycarbonsäure einpolymerisiert ent- Das hydrophile Monomere ist vorzugsweise ein
    halten. Hydroxyalkylmonoacrylat oder -methacrylat, wie
  3. 3. Verwendung von gehärteten Polymeren nach 2-Hydroxyäthylacrylat oder -methacrylat, Diäthylenden Ansprüchen 1 und 2. ao glykolmonoacrylat oder -methacrylat, Hydroxypro-
  4. 4. Verwendung der hydrophilen Polymeren in pylacrylate und -methacrylate, wie beispielsweise das Lösung und im Gemisch mit einem Monomeren 2-oder 3-Hydroxypropylacrylat bzw. -methacrylat oder des Polymeren und einem vernetzbaren äthylenisch Dipropylenglykoi-monomethacrylat.
    ungesättigten Monomeren für härtbare Beschich- Bei der Herstellung der Hydroxyalkylmonoacrylate tungen. »5 und -methacrylate wird ebenfalls eine kleine Menge
    Diacryiat oder Dimethacrylat gebildet. Diese brauchen
    nicht entfernt zu werden, da ihre Anwesenheit die Bildung einer harten, abriebfesten, kratzfesten und lösungsmittelbeständigen Beschichtung unterstützt. Im
    Das Beschlagen von Fensterscheiben bzw. von Glar- 30 allgemeinen werden nicht mehr als 2 o/ o an Monomeren, scheiben in Fahneugen wie Kraftfahrzeugen, Zügen ζ. B. Äthylenglykoldimethacrylat, Äthylenglykoldi- und Flugzeugen sowie das Beschlagen von Linsen in acrylat, DiäthylenglykcMimethacrylat od. dgl., veroptischen Geräten und insbesondere von Brillen- wendet.
    gläsern, Ferngläsern, Kameralinsen, Spiegein und von Als äthylenisch ungesättigte Säure können Acryl-
    tnderen durchsichtigen oder reflektierenden Ober- 35 säure. Bernsteinsäure, Crotonsäure, Methacrylsäure,
    flächen aus Glas, Kunststoff oder Metall konnte bis- Itaconsäure, Aconitinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure,
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