BR112018011262B1

BR112018011262B1 - Artigo de vidro que tem revestimento com rede de polímero interpenetrante

Info

Publication number: BR112018011262B1
Application number: BR112018011262-3A
Authority: BR
Inventors: Liang Liang; Suresh Kumar Devisetti
Original assignee: Guardian Glass, LLC
Priority date: 2015-12-02
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2022-11-22
Also published as: WO2017095987A1; US20170158553A1; EP3383810A1; RU2018123638A3; RU2018123638A; US11298921B2; BR112018011262A2

Abstract

ARTIGO DE VIDRO QUE TEM REVESTIMENTO COM REDE DE POLÍMERO INTERPENETRANTE. A presente invenção refere-se a um artigo de vidro que inclui um substrato de vidro e um revestimento disposto no substrato de vidro. O revestimento inclui um material de frita de vidro e um material ligante. O material ligante inclui um primeiro polímero que possui primeiras cadeias de polímeros reticuladas e um segundo polímero que possui segundas cadeias de polímeros que são lineares, ramificadas ou reticuladas. As primeiras cadeias de polímeros reticuladas e as segundas cadeias de polímeros formam uma rede interpenetrante na qual as segundas cadeias de polímeros são entrelaçadas em escala molecular com as primeiras cadeias de polímeros reticuladas.

Description

ANTECEDENTES

[0001] O vidro translúcido é utilizado em prédios, mobília, e muitas outras estruturas. Existem diversas técnicas para fabricar vidro translúcido. Uma tal técnica inclui tornar áspera a superfície do vidro por corrosão ácida, esmerilhamento, polimento, jateamento de areia, ou similares. A corrosão ácida com ácido hidroflurídrico é um método preferido para conseguir um bom desempenho ótico do vidro translúcido, e o vidro pode ser temperado após a corrosão ácida. No entanto, uma significativa desvantagem da corrosão ácida é o manuseio e descarte do ácido.

[0002] Outra técnica para fabricar vidro translúcido envolve a formação de um revestimento de esmalte translúcido sobre o vidro. O revestimento é formado depositando uma frita de vidro sobre a superfície do vidro. A frita pode estar em uma mistura com um meio de suporte e um aglutinante, o qual é tipicamente um polímero lineares. A mistura é termicamente tratada para remover o meio de suporte, deixando um revestimento "intermediário" ou "verde" do aglutinante e frita sobre a superfície do vidro. Um tratamento térmico adicional então remove o aglutinante e sinteriza a frita para formar o revestimento de esmalte translúcido final sobre o vidro.

SUMÁRIO

[0003] Um artigo de vidro de acordo com um exemplo da presente descrição inclui a substrato de vidro, e um revestimento disposto sobre o substrato de vidro. O revestimento inclui um material de frita de vidro e um material aglutinante. O material aglutinante inclui a primeiro polímero que tem cadeias de primeiro polímero de ligação cruzada e um segundo polímero que tem cadeias de segundo polímero que são lineares, ramificadas, ou de ligação cruzada. As cadeias de primeiro polímero de ligação cruzada e as cadeias de segundo polímero formam uma rede interpenetrante na qual as cadeias de segundo polímero estão intertrançadas em uma escala molecular com as cadeias de primeiro polímero de ligação cruzada.

[0004] Um uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o primeiro polímero inclui um polímero de infraestrutura de carbono e o segundo polímero inclui um polímero de infraestrutura de silício.

[0005] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o polímero de infraestrutura de silício inclui polissiloxano.

[0006] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o polímero de infraestrutura de carbono inclui um polímero termoestável.

[0007] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o polímero de infraestrutura de carbono inclui poliuretano ou epóxi.

[0008] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o polímero de infraestrutura de silício inclui polisilsesquioxano.

[0009] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, as cadeias de segundo polímero são de ligação cruzada.

[0010] E uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o revestimento ainda compreende um terceiro polímero que tem cadeias de terceiro polímero que são ou lineares, ramificadas, ou de ligação cruzada, e as cadeias de terceiro polímero são também intertrançadas em uma escala molecular na rede interpenetrante com as cadeias de primeiro polímero de ligação cruzada.

[0011] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o terceiro polímero inclui um polímero termoestável.

[0012] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, em relação a um peso total do revestimento. The revestimento inclui menos do que 11% do material aglutinante.

[0013] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o revestimento ainda compreende nanopartículas.

[0014] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, as nanopartículas incluem nanopartículas que contêm silício, e em relação a um peso total do revestimento.

[0015] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o revestimento inclui 0,5% a 5% das nanopartículas que contêm silício e menos do que 11% do material aglutinante inclusive das nanopartículas que contêm silício.

[0016] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, as nanopartículas que contêm silício estão quimicamente ligadas com pelo menos uma das cadeias de primeiro polímero ou das cadeias de segundo polímero.

[0017] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, as nanopartículas incluem nanopartículas que contêm titânio.

[0018] Uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima inclui uma camada polimérica substancialmente livre de frita de vidro disposta sobre o revestimento.

[0019] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o revestimento ainda compreende um pigmento.

[0020] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o substrato de vidro inclui um revestimento de baixo E.

[0021] Um artigo de vidro de acordo com um exemplo da presente descrição um inclui substrato de vidro, e um revestimento disposto sobre o substrato de vidro. O revestimento inclui um material de frita de vidro e, por peso, menos do que 11% de um material aglutinante que inclui um primeiro polímero e um segundo polímero. O revestimento tem uma adesão de hachura cruzada maior do que ou igual a 3B (ASTM: D335909), a resistência à tração de pino maior do que ou igual a 451,75 N/cm (450 libras por polegada quadrada) (ASTM: D4435-84), uma dureza Hoffman maior do que 10 (GE: E50TF65), e uma resistência à esfregação de metil-etil-cetona maior do que 100 ciclos (ASTM: D4752).

[0022] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o primeiro polímero e o segundo polímero são diferentes polímeros selecionados do grupo que consiste em polímeros de infraestrutura de carbono e polímeros de infraestrutura de silício.

[0023] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o primeiro polímero é o polímero de infraestrutura de carbono.

[0024] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o segundo polímero é o polímero de infraestrutura de silício.

[0025] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o polímero de infraestrutura de carbono inclui a polímero termoestável.

[0026] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o polímero de infraestrutura de silício inclui polissiloxano.

[0027] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o primeiro polímero inclui cadeias de primeiro polímero de ligação cruzada e o segundo polímero inclui cadeias de segundo polímero que são lineares, ramificadas, ou de ligação cruzada, e as cadeias de primeiro polímero e as cadeias de segundo polímero formam uma rede interpenetrante na qual as cadeias de segundo polímero estão intertrançadas em uma escala molecular com as cadeias de primeiro polímero de ligação cruzada.

[0028] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o material aglutinante do revestimento ainda compreende nanopartículas que contêm silício que estão quimicamente ligadas com pelo menos um do primeiro polímero ou do segundo polímero.

[0029] Um método para formar um revestimento para um artigo de vidro de acordo com um exemplo da presente descrição inclui aplicar um material de revestimento líquido por sobre um substrato de vidro. O material de revestimento líquido inclui um líquido transportador, um material de frita de vidro, e um material aglutinante. Pelo menos uma porção do líquido transportador é removida e o material aglutinante reage para formar um revestimento sobre o substrato de vidro. O revestimento inclui o material de frita de vidro, um primeiro polímero que tem cadeias de primeiro polímero de ligação cruzada, e um segundo polímero que tem cadeias de segundo polímero que são lineares, ramificadas, ou de ligação cruzada. A reação do material aglutinante produz uma rede interpenetrante na qual as cadeias de segundo polímero estão intertrançadas em uma escala molecular com as cadeias de primeiro polímero de ligação cruzada.

[0030] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, a remoção e a reação procedem concorrentemente aquecendo o material de revestimento líquido enquanto sobre o substrato de vidro.

[0031] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o material de revestimento líquido inclui a látex de polímero.

[0032] Em uma modalidade adicional de qualquer uma das modalidades acima, o líquido transportador é água.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0033] As várias características e vantagens da presente descrição ficarão aparentes para aqueles versados na técnica da descrição detalhada abaixo. Os desenhos que acompanham a descrição detalhada podem resumidamente ser descritos como segue. As dimensões ou tamanhos relativos das características nos desenhos podem ser exageradas para o propósito de descrição e não estão necessariamente mostrados em escala.

[0034] Figura 1A é uma vista em perspectiva de um exemplo de um artigo de vidro que tem um revestimento com uma rede de polímero interpenetrante.

[0035] Figura 1B é uma vista em seção do artigo de vidro da Figura 1A.

[0036] Figura 2 é uma vista em seção de um revestimento exemplar para um artigo de vidro.

[0037] Figura 3 é uma vista molecular de um material aglutinante que tem uma rede de polímero binária.

[0038] Figura 4 é uma vista molecular de outro material aglutinante exemplar que tem uma rede de polímero ternária.

[0039] Figura 5A é uma vista molecular de um material aglutinante exemplar que tem uma rede de polímero binária com nanopartículas.

[0040] Figura 5B é uma vista molecular de um material aglutinante exemplar que tem uma rede de polímero ternária com nanopartículas.

[0041] Figura 6 é uma vista em seção de outro revestimento exemplar para um artigo de vidro.

[0042] Figura 7 é outro exemplo de um revestimento que tem um aditivo autolimpante.

[0043] Figura 8 é outro exemplo de um revestimento que tem um pigmento.

[0044] Figura 9 é um exemplo de um artigo de vidro que tem um revestimento de baixo E.

[0045] Figura 10 é um exemplo de um artigo de vidro que tem um revestimento e a filme protetor.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0046] A Figura 1A é uma vista em perspectiva de um artigo de vidro exemplar 20 que é temperável, e a Figura 1B é uma vista em seção do artigo de vidro 20. O artigo de vidro 20 inclui um substrato de vidro 22 e um revestimento 24 disposto sobre o substrato de vidro 22. O revestimento 24 é um revestimento "intermediário" ou "verde" que pode posteriormente ser termicamente tratado em um processo de têmpera para transformar o revestimento 24 em um revestimento de esmalte translúcido e temperar o substrato de vidro 22.

[0047] Como será apreciado desta descrição, o revestimento 24 tem boa resistência, boa adesão ao substrato de vidro 22, e boa resistência química. Neste aspecto, existe um menor potencial para o revestimento 24 ser mecanicamente e/ou quimicamente danificado durante a manipulação antes do processo de tratamento térmico de têmpera para formar o revestimento de esmalte translúcido. Por exemplo, o artigo de vidro 20 pode ser manipulado em conexão com o transporte entre instalações e em conexão com etapas de processamento a jusante, tais como os procedimentos de corte. Durante a manipulação e/ou procedimentos de corte, o artigo de vidro 20 pode também ser exposto a produtos químicos potencialmente danosos. Por exemplo, tais produtos químicos podem incluir fluidos de corte ou mesmo umidade ambiental.

[0048] A Figura 2 ilustra uma vista em seção do revestimento 24. O revestimento 24 inclui um material de frita de vidro 26 e um material aglutinante 28. O material aglutinante 28 serve para ligar o material de frita de vidro 26 junto e no substrato de vidro 22. No exemplo ilustrado, o revestimento 24 é uma camada de espessura relativamente uniforme que está disposta diretamente sobre, e em contato com uma superfície do substrato de vidro 22. A superfície do substrato de vidro 22 pode ser condicionada ou tratada antes da formação do revestimento 24, para remover substâncias estranhas e melhorar a adesão. Alternativamente, um primer ou outra camada de adesão poderia ser provida sobre a superfície do vidro para adesão com o revestimento 24.

[0049] O revestimento 24 pode ter uma espessura de menos do que aproximadamente 80 micrômetros, e mais tipicamente pode ter uma espessura em uma faixa de 50 micrômetros a 80 micrômetros. A espessura do revestimento de esmalte translúcido final pode ser de aproximadamente 40 a 70 micrômetros, mas esta espessura dependerá da composição selecionada e da espessura do revestimento 24.

[0050] O revestimento 24 pode alternativamente variar em espessura para propósitos estéticos e/ou de efeito ótico. Além disso, o revestimento 24 pode totalmente cobrir pelo menos uma superfície completa do substrato de vidro 22 ou substancialmente totalmente cobrir pelo menos uma superfície completa do substrato de vidro 22. Tipicamente, esta superfície será uma superfície externa, tal como uma superfície externa de um vidro isolado de múltiplos painéis, apesar da localização do revestimento 24 não ser limitada. O revestimento 24 pode alternativamente cobrir somente porções selecionadas de uma superfície do substrato de vidro 22, com outras porções selecionadas não tendo o revestimento 24.

[0051] O material de frita de vidro 26 que finalmente forma o revestimento de esmalte translúcido final é geralmente um particulado de vidro no revestimento 24. A composição do material de frita de vidro 26 pode ser modelada para estreitamente coincidir com as propriedades de expansão térmica do substrato de vidro 22. Por exemplo, a composição é selecionada de modo que o coeficiente de expansão térmica do material de frita de vidro 26 estreitamente coincida com o coeficiente de expansão térmica do substrato de vidro 22, para melhorar a durabilidade do revestimento de esmalte translúcido final.

[0052] A composição do material de frita de vidro 26 pode também ser modelada com relação ao processo de têmpera posterior. De modo a sinterizar e consolidar o material de frita de vidro 26 para formar o revestimento de esmalte translúcido final, é desejável que o material de frita de vidro 26 funda durante o processo de têmpera. Assim, a composição do material de frita de vidro pode também ser modelado com relação a uma temperatura utilizada para o processo de têmpera a jusante. Geralmente, a composição do material de frita de vidro 26 é controlada de modo que a temperatura de fusão seja menos do que 650°C, mas mais tipicamente a temperatura de fusão pode ser de aproximadamente 550°C. Em um exemplo, o material de frita de vidro 26 é um vidro baseado em sílica que inclui óxido de zinco como um supressor de ponto de fusão. Em um exemplo adicional, o material de frita de vidro 26 tem uma composição como apresentada na Tabela 1 abaixo. Os constituintes listados podem variar por +/- 10% dos valores listados. Por exemplo, a valor de 2 poderia variar por +/- 0.2. Tabela 1: Composição de Frita de Vidro

[0053] A Figura 3 ilustra uma vista molecular de uma porção representativa do material aglutinante 28. Neste exemplo, o material aglutinante 28 inclui um primeiro polímero 28a que tem cadeias de primeiro polímero de ligação cruzada 30a e um segundo polímero 28b que tem cadeias de segundo polímero 30b. As cadeias de segundo polímero 30b podem ser cadeias lineares, ramificadas, ou de ligação cruzada. As cadeias de primeiro polímero 30a e as cadeias de segundo polímero 30b formam uma rede interpenetrante 32 na qual as cadeias de segundo polímero 30b estão intertrançadas em uma escala molecular com as cadeias de primeiro polímero 30a. A rede interpenetrante 32 contribui para a boa resistência e resistência química do revestimento 24 em comparação com os aglutinantes que não incluem tal rede interpenetrante.

[0054] A rede interpenetrante 32 pode ser uma rede totalmente interpenetrante ou uma rede semi-interpenetrante, dependendo do tipo das cadeias de segundo polímero 30b com relação a serem lineares, ramificadas, ou de ligação cruzada. A rede interpenetrante 32 é semi- interpenetrante para os tipos lineares ou ramificados das cadeias de segundo polímero 30b, em que as cadeias de segundo polímero lineares ou ramificadas 30b penetram através dos espaços entre as cadeias de primeiro polímero de ligação cruzada 30a. A rede interpenetrante 32 é totalmente interpenetrante para os tipos de ligação cruzada das cadeias de segundo polímero 30b, em que as cadeias de segundo polímero de ligação cruzada 30b penetram através dos espaços entre as cadeias de primeiro polímero de ligação cruzada 30a e intertravar com as cadeias de primeiro polímero de ligação cruzada 30a de modo que as cadeias de cadeias de polímero 30a/30b não poderiam ser separadas sem romper as ligações químicas.

[0055] As composições químicas do primeiro polímero 28a e do segundo polímero 28b são diferentes e podem ser selecionadas para melhorar e modelar a resistência, adesão, e resistência química do revestimento 24. Por exemplo, o primeiro polímero 28a inclui um polímero de infraestrutura de carbono de ligação cruzada e o segundo polímero 28b inclui um polímero de infraestrutura de silício ou um diferente polímero de infraestrutura de carbono que pode ser linear, ramificado, ou de ligação cruzada.

[0056] Uma classe exemplar de polímeros de infraestrutura de carbono que pode ser utilizada para o primeiro polímero 28a e o segundo polímero 28b inclui polímeros termoestáveis. Apesar de não limitado, polímeros termoestáveis de poliuretano e epóxi podem prover boa resistência e resistência química.

[0057] Uma classe exemplar de polímeros de infraestrutura de silício que pode ser utilizada para o segundo polímero 28b inclui o polissiloxano. Novamente, apesar de não limitado, um polissiloxano exemplar que pode prover boa resistência, adesão, e resistência química inclui o polisilsesquioxano.

[0058] Uma classe exemplar de polímeros de infraestrutura de carbono não de ligação cruzada que pode ser utilizada para o segundo polímero 28b inclui os polímeros lineares ou ramificados. O polímero linear ou ramificado pode incluir, mas não está limitado a, polimetacrilonitrila, poli(alfa-metilestireno), polioximetileno, politetrafluoroetileno, poli(metil atropato), poli p-bromoestireno, poli p- cloroestireno, poli p-metoxiestireno, poli p-metilestireno, poli a- deuteroestireno, poli α,β, β-trifluoroestireno, carbonato de polipropileno, carbonato de polietileno, polietileno glicol-b-propileno, glicol-b-etileno glicol, polietileno glicol, e ácido polimetil metacrilato-co-poliacrílico e seus copolímeros. Além disso, o polímero linear ou ramificado pode ser sintetizado por polimerização de radical livre, vivo, ou condensação com estrutura randômica, de enxerto, estrela ou bloco. Em exemplos adicionais, o polímero linear ou ramificado pode ter um peso molecular (Mw) de aproximadamente 10,000 g/mol a aproximadamente 300,000 g/mol. Os polímeros exemplares acima também facilitam a remoção durante a remoção durante o processo de tratamento térmico de têmpera. Tais polímeros termicamente decompõem em fragmentos moleculares relativamente pequenos que podem mais facilmente volatilizar para gás para remoção limpa.

[0059] Em exemplos adicionais, o primeiro polímero 28a é um polímero de infraestrutura de carbono de ligação cruzada, o segundo polímero 28b é um polímero linear ou ramificado, e o revestimento 24 inclui aproximadamente 70% a aproximadamente 95% do segundo polímero 28b, em relação ao peso total do primeiro polímero 28a e do segundo polímero 28b. More tipicamente, o revestimento 24 pode incluir aproximadamente 80% a aproximadamente 90% do segundo polímero 28b, em relação ao peso total do primeiro polímero 28a e do segundo polímero 28b.

[0060] O exemplo do material aglutinante 28 na Figura 3 com o primeiro polímero 28a e o segundo polímero 28b é um sistema aglutinante de polímero binário. A Figura 4 mostra outro material aglutinante exemplar 128 que é um sistema aglutinante de polímero ternário que inclui um terceiro polímero 28c, além do primeiro polímero 28a e do segundo polímero 28b. O terceiro polímero 28c tem cadeias de terceiro polímero 30c que podem ser cadeias lineares, ramificadas, ou de ligação cruzada. Por exemplo, o terceiro polímero 28c pode incluir qualquer um dos polímeros de infraestrutura de carbono ou polímeros de infraestrutura de silício exemplares acima e é diferente em composição do primeiro polímero 28a e do segundo polímero 28b.

[0061] As cadeias de terceiro polímero 30c são também intertrançadas em uma escala molecular em uma rede interpenetrante 132 com as cadeias de primeiro polímero de ligação cruzada 30a. Similar à rede interpenetrante 32, a rede interpenetrante 132 pode ser uma rede totalmente interpenetrante ou uma rede semi-interpenetrante, dependendo dos tipos das cadeias de segundo polímero 30b e das cadeias de terceiro polímero 30c com relação a serem lineares, ramificadas, ou de ligação cruzada.

[0062] A composição química do terceiro polímero 28c é diferente do que do primeiro polímero 28a e do segundo polímero 28b e pode também ser selecionada para melhorar e modelar a resistência, adesão, e resistência química do revestimento 24. Por exemplo, o terceiro polímero 28c inclui um diferente polímero de infraestrutura de carbono ou um diferente polímero de infraestrutura de silício do que o primeiro polímero 28a e o segundo polímero 28b, respectivamente. Em um exemplo, o primeiro polímero 28a e o terceiro polímero 28c incluem diferentes polímeros termoestáveis e o segundo polímero 28b inclui polissiloxano. Em um exemplo adicional, os polímeros termoestáveis são poliuretano e epóxi.

[0063] Em outro exemplo, o material aglutinante 28 é, ou inclui, a material baseado em silicato que deriva de vidro de água. O vidro de água pode incluir um ou mais compostos de óxido de silício, sódio, potássio, e lítio, e opcionalmente um ou mais compostos co-aglutinantes que incluem fosfato de alumínio e boro, dissolvidos em água. O vidro de água, uma vez curado, produz um material de silicato como, ou no, material aglutinante 28.

[0064] Em um exemplo, o material de silicato tem uma razão de peso controlada dos constituintes de silicato. Por exemplo, o material de silicato tem uma razão de peso de SiO2:Na2O que é 4.0:3.2, 5.2:2.4, ou 5.0:2.0. Em exemplos adicionais, se utilizados, a quantidade dos compostos co-aglutinantes na quantidade total do material de silicato é 3% a 40%, mas mais tipicamente é 10% a 30%.

[0065] Em um exemplo adicional, o vidro de água, e assim o material de silicato no revestimento 24, também inclui uma argila inorgânica. A argila inorgânica pode adicionalmente melhorar as propriedades mecânicas do revestimento 24, e pode servir para reduzir a aspereza no revestimento de esmalte translúcido final e melhorar a adesão com o substrato de vidro 22. Em um exemplo o revestimento 24 inclui, por peso, uma quantidade da argila inorgânica tal que o revestimento de esmalte translúcido final contenha aproximadamente 0.1% a aproximadamente 10% da argila inorgânica, mas mais tipicamente o revestimento de esmalte translúcido final pode incluir 0.2% a 8%. Geralmente, quantidades mais altas da argila inorgânica em uma dada faixa podem tender a aumentar o embaçamento do revestimento de esmalte translúcido final.

[0066] Em um exemplo adicional, o material aglutinante 28, ou sua porção, produzido do vidro de água tem uma composição como apresentada na Tabela 2 abaixo. Os constituintes listados podem variar por +/- 10% dos valores listados. Por exemplo, um valor de 2.72 poderia variar por +/- 0.272. Tabela 2: Composição de Material Aglutinante de Vidro Baseado em Água

[0067] Em exemplos adicionais mostrados nas Figuras 5A e 5B, a resistência, adesão, e resistência química do revestimento 24 podem ser adicionalmente melhoradas com a inclusão de nanopartículas 34. Em um exemplo, as nanopartículas 34 são nanopartículas que contêm silício. Um exemplo de nanopartículas que contêm silício inclui nanopartículas de sílica (SiO2).

[0068] As nanopartículas 34 geralmente têm um comprimento máximo menor do que 1000 nanômetros, mas mais tipicamente têm um comprimento máximo menor do que 500 nanômetros. Em um exemplo adicional, o comprimento máximo está em uma faixa de aproximadamente 5 nanômetros a aproximadamente 120 nanômetros, para facilitar a promoção de ligação química.

[0069] Como mostrado, as nanopartículas 34, e especificamente nanopartículas de sílica, podem ser quimicamente ligadas com uma ou mais das cadeias de polímero 30a/30b/30c na rede interpenetrante 32/132. As nanopartículas 34 assim servem como nodos para a fixação de uma ou mais das cadeias de polímero 30a/30b/30c para aumentar a densidade de ligação cruzada, adicionalmente reforçar o material aglutinante 28/128, melhorar a resistência química, e ainda melhorar a adesão quimicamente ligando com o substrato de vidro 22.

[0070] A boa resistência, adesão, e resistência química do material aglutinante 28/128 permite que o revestimento 24 contenha uma quantidade relativamente baixa do material aglutinante 28/128 em comparação com alguns aglutinantes que contêm somente polímeros lineares ou aglutinantes que não têm uma rede interpenetrante. Por sua vez, a baixa quantidade do material aglutinante 28/128 facilita remoção térmica limpa do material aglutinante 28/128, com pouca ou nenhuma carbonização residual que poderia de outro modo prejudicar o desempenho ótico.

[0071] O peso total do revestimento 24 pode incluir menos do que 11% do material aglutinante 28/128, inclusive das nanopartículas 34, se utilizadas. Em um exemplo adicional, o revestimento 24 inclui 0,5% a 5% das nanopartículas 34 e menos do que 11% do material aglutinante inclusive das nanopartículas 34. O restante da composição do revestimento pode ser o material de frita de vidro 26 e quaisquer aditivos que são utilizados, tais pigmentos.

[0072] Um limite inferior potencial da quantidade de material aglutinante 28/128 no revestimento 24 é aproximadamente 7%, abaixo do que a resistência, adesão, e/ou resistência química pode diminuir. Quantidades menores do que 7%, tal como aproximadamente 5% ou aproximadamente 3%, podem ser utilizadas se a resistência, adesão, e/ou resistência química for aceitável para uma dada implementação.

[0073] Quantidades do material aglutinante 28/128 no revestimento 24 que são mais altas do que 11% podem potencialmente também ser utilizadas. No entanto, pode existir um retorno diminuído sobre os benefícios para resistência, adesão, e/ou resistência química no revestimento 24. Quantidades acima de 11% também aumentam o potencial para carbonização residual após a remoção térmica do material aglutinante 28/128, e assim também aumentam o potencial de prejudicar o desempenho ótico. Especificamente, polímeros de ligação cruzada termoestáveis e polissiloxano são geralmente termicamente resistentes e altas quantidades destes polímeros podem aumentar o potencial para carbonização residual no revestimento de esmalte translúcido final.

[0074] A Figura 6 ilustra uma porção representativa de outro exemplo de um revestimento 124 que poderia alternativamente ser utilizado sobre o substrato de vidro 22 no artigo de vidro 20. Neste exemplo, o revestimento 124 inclui o material de frita de vidro 26 e, por peso, menos do que 11% de um material aglutinante 228. O material aglutinante 228 provê o revestimento 124 com boa resistência, adesão ao substrato de vidro 22, e resistência química. Por exemplo, o revestimento 124 tem uma adesão de hachura cruzada maior do que ou igual a 3B (ASTM: D3359-09), uma resistência à tração de pino maior do que ou igual a 451,75 N/cm (450 libras por polegada quadrada) (ASTM: D4435-84), uma dureza Hoffman maior do que 10 (GE: E50TF65), e uma resistência à esfregação de metil-etil-cetona (MEK) maior do que 100 ciclos (ASTM: D4752). Em exemplos adicionais, a adesão de hachura cruzada pode ser 5B, a resistência à tração de pino pode ser maior do que 875 N/cm (500 libras por polegada quadrada) ou maior do que 1050 N/cm (600 libras por polegada quadrada), e a dureza Hoffman pode ser maior do que 15 ou maior do que 20.

[0075] O material aglutinante 228 pode incluir qualquer sistema de aglutinante de polímero que atende as propriedades acima, no peso de menos do que 11%, para adesão de hachura cruzada, resistência à tração de pino, dureza Hoffman, e resistência à esfregação de MEK. Em um exemplo, o material aglutinante 228 pode incluir um único sistema de aglutinante de polímero ou um sistema de aglutinante de polímero binário ou mais alto, desde que o sistema de aglutinante selecionado provenha as propriedades acima para o revestimento 124. Em um exemplo, o material aglutinante 228 inclui as nanopartículas 34 aqui descritas, em ou um sistema de aglutinante de polímero único ou um sistema de aglutinante de polímero binário ou mais alto. Um sistema de aglutinante de polímero único exemplar pode incluir um polímero de infraestrutura de silício. Os sistemas de aglutinante de polímero binários ou mais altos exemplares podem incluir uma rede interpenetrante ou podem incluir qualquer um dos materiais aglutinantes 28 ou 128 com a rede interpenetrante 32 ou 132, respectivamente.

[0076] Em exemplos adicionais, muitos polímeros lineares não podem atender às propriedades acima, no peso de menos do que 11%, para adesão de hachura cruzada, resistência à tração de pino, dureza Hoffman, e resistência à esfregação de MEK. Em alguns exemplos, o material aglutinante 228 pode pelo menos incluir as nanopartículas 34 e/ou um sistema de aglutinante de polímero binário ou mais alto em que um dos polímeros é ou um polímero de infraestrutura de silício ou um de polímero de ligação cruzada. A utilização de um polímero de infraestrutura de silício e um polímero de ligação cruzada em um sistema de aglutinante de polímero binário ou mais alto pode tender a deslocar as propriedades acima mais alto. A utilização de um sistema aglutinante de polímero ternário com um polímero de infraestrutura de silício e dois polímeros de ligação cruzada, em uma rede interpenetrante, pode tender a deslocar as propriedades acima ainda mais alto.

[0077] Qualquer um dos exemplos do revestimento 24/124 aqui, ou mesmo outros tipos de revestimentos para formar esmaltes translúcidos, pode incluir constituintes adicionais para melhorar o desempenho de revestimento. A Figura 7 mostra um exemplo adicional do revestimento 24 (ou revestimento 124) com um tal melhoramento. Neste exemplo, o revestimento 24 além disso inclui um aditivo autolimpante 36. Por exemplo, o aditivo autolimpante 36 inclui nanopartículas que contêm titânio. As nanopartículas que contêm titânio geralmente têm um comprimento máximo menor do que 1000 nanômetros, mas mais tipicamente terá um comprimento máximo menor do que 500 nanômetros. Em um exemplo adicional, o comprimento máximo está em uma faixa de aproximadamente 1 nanômetro a aproximadamente 10 nanômetros, para facilitar a atividade fotocatalítica.

[0078] Em um exemplo adicional, as nanopartículas que contêm titânio incluem estrutura de cristal de anatase de titânia. Neste aspecto, as nanopartículas podem incluir nanopartículas de titânia de anatase, tal como em uma mistura de nanopartículas de titânia de anatase e nanopartículas de titânia de rutilo, uma mistura com predominantemente nanopartículas de titânia de anatase, ou uma mistura com somente nanopartículas de titânia de anatase.

[0079] Uma ação autolimpante das nanopartículas que contêm titânio derive da atividade fotocatalítica de titânia na superfície livre ou região de quase superfície do revestimento de esmalte translúcido final formado do revestimento 24 após tratamento térmico. A titânia é fotocataliticamente ativa com radiação ultravioleta. A titânia decompõe materiais orgânicos na presença de radiação ultravioleta para assim facilitar a remoção de materiais orgânicos da superfície do revestimento de esmalte translúcido final.

[0080] A quantidade de nanopartículas que contêm titânio, por peso, no revestimento 24 (e eventualmente no revestimento de esmalte translúcido final) pode ser selecionada com relação a um equilíbrio entre o efeito autolimpante e um prejuízo potencial para as propriedades óticas do revestimento de esmalte translúcido final. Em geral, a quantidade de nanopartículas que contêm titânio no revestimento 24 será, por peso, em uma faixa de aproximadamente 0,2% a aproximadamente 5%.

[0081] A Figura 8 mostra um exemplo adicional do revestimento 24 (ou revestimento 124) com outro constituinte de melhoramento. Neste exemplo, o revestimento 24 além disso inclui um pigmento 38. O pigmento 38 pode incluir um único pigmento ou múltiplos pigmentos para produzir um efeito de cor desejado. O pigmento 38 não queima durante o tratamento térmico para produzir o revestimento de esmalte translúcido final. Em geral, a quantidade de pigmento 38, por peso em relação ao peso total do pigmento 38 e do material de frita de vidro 26 no revestimento 24, é 0,1% a 15%, e mais tipicamente é 0,5% a 10%.

[0082] Em um exemplo adicional, o pigmento 38 inclui partículas de pigmento que têm uma razão de aspecto relativamente alta, tal como partículas de pigmento de sílica com uma geometria como folha ou placa. As partículas de pigmento produzem um efeito multicolorido no revestimento de esmalte translúcido final de modo que a cor visível ou sombra de cor muda conforme o ângulo de visão muda.

[0083] A Figura 9 mostra um exemplo adicional do artigo de vidro 20 com o substrato de vidro 22 e o revestimento 24 (ou revestimento 124). Neste exemplo, o substrato de vidro 22 além disso inclui um revestimento de baixo E 40. O tipo e composição do revestimento de baixo E 40 não estão limitados. Os revestimentos de baixo E são geralmente conhecidos e assim não estão aqui descritos em mais detalhes.

[0084] A Figura 10 mostra um exemplo adicional do artigo de vidro 20 com o substrato de vidro 22 e o revestimento 24 (ou revestimento 124). Neste exemplo, o artigo de vidro 20 além disso inclui um filme protetor 42 disposto sobre o revestimento 24. Por exemplo, o filme protetor 42 é uma camada polimérica substancialmente livre de frita de vidro. O filme protetor 42 pode incluir um ou mais polímeros que são selecionados para resistência, dureza, resistência química, e processabilidade. Um polímero exemplar inclui, mas não está limitado a, um polímero estireno-acrílico. O polímero estireno-acrílico pode queimado limpamente durante o tratamento térmico, deixando pouco ou nenhuma carbonização que poderia potencialmente prejudicar as propriedades óticas do revestimento de esmalte translúcido final.

[0085] O filme protetor 42 serve para proteger o revestimento subjacente 24 de danos mecânicos e/ou exposição química. Tal filme protetor 42 poderia também ser utilizado com outros revestimentos para formar revestimentos de esmalte translúcidos. Especificamente, outros revestimentos que não têm a rede interpenetrante 32/132 podem ser susceptíveis a danos mecânicos e/ou ataque químico, e assim o filme protetor 42 pode ser utilizado como uma medida para proteger tal revestimento.

[0086] O revestimento 24/124, e potencialmente outros revestimentos para formar os revestimentos de esmalte translúcidos, podem ser fabricados utilizando um processo de deposição molhada. Tal processo pode incluir aplicar um material de revestimento líquido por sobre um substrato de vidro. O material de revestimento líquido inclui um líquido transportador, um material de frita de vidro (por exemplo, o material de frita de vidro 26), e um material aglutinante (por exemplo, o material aglutinante 28/128/228), mas pode também incluir aditivos, tal como o aditivo autolimpante 36, o pigmento 38, ou outros aditivos. A técnica utilizada para aplicar o material de revestimento líquido pode incluir, mas não está limitada a, aplicação de rolo, aplicação de spray, ou aplicação de cortina.

[0087] O líquido transportador inclui um solvente, tal como água ou um ou mais solventes orgânicos. Onde existem considerações de manipulação, ambientais, ou de custo, a água pode ser utilizada ao invés dos solventes orgânicos. A água geralmente tem menos voláteis orgânicos, é mais fácil para manipular, e é mais baixa em custo do que muitos solventes orgânicos.

[0088] Um exemplo de utilização de um líquido transportador baseado em água para o material de revestimento líquido é um látex de polímero. Um látex de polímero é uma solução de emulsão de um ou mais polímeros, oligômeros, e/ou monômeros suspensos em um meio aquoso. Por exemplo, o látex de polímero pode incluir os polímeros, oligômeros, e/ou monômeros para produzir os polímeros do material aglutinante 28/128 aqui descrito.

[0089] Outra utilização exemplar de um líquido transportador baseado em água para o material de revestimento líquido é o vidro de água. Neste exemplo, o material de revestimento líquido inclui água, um material de frita de vidro (por exemplo, o material de frita de vidro 26), e o material aglutinante baseado em silicato aqui descrito (e opcionalmente o co-aglutinante).

[0090] Após a aplicação do material de revestimento líquido por sobre o substrato de vidro, o processo ainda inclui remover pelo menos uma porção do líquido transportador e reagir o material aglutinante para formar o revestimento sobre o substrato de vidro. A remoção e a reação podem proceder concorrentemente aquecendo o material de revestimento líquido enquanto sobre o substrato de vidro. Em um exemplo para produzir o revestimento 24 aqui descrito (ou revestimento 124), a remoção do líquido transportador e a reação do material aglutinante são conduzidas a aproximadamente 150°C- 280°C, para aproximadamente 10-30 minutos. Em exemplos adicionais, múltiplas temperaturas de retenção podem ser utilizadas para a remoção do líquido transportador e a reação do material aglutinante. Se utilizado, o filme protetor 42 pode subsequentemente ser aplicado sobre o revestimento, tal como utilizando uma técnica de processamento molhado similar.

[0091] Para o vidro de água, a remoção do líquido transportador e a reação do material aglutinante podem ser conduzidas utilizando múltiplas temperaturas de retenção, para reduzir o potencial para aprisionamento de gás porosidade no revestimento devido ao borbulhamento no vidro de água. Por exemplo, uma primeira temperatura de aproximadamente 95°C, por aproximada mente 10 minutos, é utilizada para parcialmente ligar cruzado o material aglutinante baseado em silicato e remover uma porção da água. Uma segunda temperatura de aproximadamente 150°C- 280°C, por aproximadamente 10-30 minutos, é então utilizada para adicionalmente ligar cruzado o material aglutinante e remover mais da água. A utilização de múltiplas temperaturas de retenção assim mais gradualmente remove a água e reage o material aglutinante.

[0092] Em um exemplo adicional baseado em vidro de água, partículas de polímero são adicionadas ao material de revestimento líquido para adicionalmente reduzir o potencial para aprisionamento de gás durante o aquecimento. Por exemplo, as partículas de polímero podem incluir, mas não estão limitadas a, polistireno de ligação cruzada, poliacrílico, polimetil metacrilato, e copolímeros relativos. O tamanho das partículas de polímero pode ser de aproximadamente 1 micrômetro a aproximadamente 10 micrômetros. A quantidade das partículas de polímero, por peso, no material de revestimento líquido pode ser aproximadamente 0,2% a 3%, mas mais tipicamente pode ser de aproximadamente 0,5% a 1,5%.

[0093] Após a remoção do líquido transportador para formar o revestimento, o artigo de vidro é tratado por calor em um processo de têmpera para remover o material aglutinante, sinterizar o material de frita de vidro para produzir o revestimento de esmalte translúcido final, e temperar o substrato de vidro. Tipicamente, tal tratamento térmico será conduzido por um comprador ou outro usuário a jusante do artigo de vidro. Antes do tratamento térmico, o artigo de vidro pode ser cortado ou de outro modo processado em preparação para uma utilização final desejada.

[0094] A temperatura de tratamento térmico selecionada é tipicamente alta o bastante para queimar o material aglutinante e sinterizar a frita de vidro, porém é baixa o bastante para evitar ou reduzir o potencial para uma evolução de gás violenta que poderia produzir porosidade ou defeitos no revestimento de esmalte translúcido final. Em um exemplo para produzir o revestimento 24, o tratamento térmico é conduzido a aproximadamente 680°C, por aproximadame nte 14 minutos. A utilização de polímeros lineares ou ramificados para o segundo polímero 28b e/ou o terceiro polímero 28c pode também facilitar a limpa remoção do material aglutinante 28/128, ou pelo menos uma sua porção.

[0095] Apesar de uma combinação de características ser mostrada nos exemplos aqui, nem todas estas precisam ser combinadas para realizar os benefícios de várias modalidades desta descrição. Em outras palavras, um sistema projetado de acordo com uma modalidade desta descrição não necessariamente incluirá todas as características mostradas em qualquer uma das Figuras. Mais ainda, características selecionadas de uma modalidade exemplar podem ser combinadas com características selecionadas de outras modalidades exemplares.

[0096] A descrição precedente é não limitante em natureza. Variações e modificações nos exemplos descritos podem tornar-se aparentes para aqueles versados na técnica que não necessariamente se afastam desta descrição. O escopo de proteção legal dado a esta descrição pode somente ser determinado estudando as reivindicações seguintes.

Claims

1. Artigo de vidro, caracterizado pelo fato de que compreende: um substrato de vidro; e um revestimento disposto sobre o substrato de vidro, o revestimento incluindo um material de frita de vidro e um material ligante, o material ligante compreendendo um primeiro polímero tendo primeiras cadeias de polímeros reticuladas e um segundo polímero possuindo segundas cadeias de polímeros que são lineares, ramificadas ou reticuladas, e as primeiras cadeias de polímeros reticuladas e as segundas cadeias de polímeros formando uma rede interpenetrante na qual as segundas cadeias de polímeros são entrelaçadas com as primeiras cadeias de polímeros reticuladas e adicionalmente em que o revestimento inclui menos de 11% do material ligante em relação a um peso total do revestimento; em que o artigo é quimicamente ligado ao substrato de vidro.

2. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro polímero inclui um polímero de estrutura principal e o segundo polímero inclui um polímero de estrutura principal de silício.

3. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o polímero de estrutura principal de silício inclui polissiloxano.

4. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o polímero de estrutura principal de carbono inclui um polímero termoendurecido.

5. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o polímero de estrutura principal de carbono inclui poliuretano ou epóxi.

6. Artigo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o polímero de estrutura principal de silício inclui polissilsesquioxano.

7. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as segundas cadeias de polímeros são reticuladas.

8. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento compreende ainda um terceiro polímero com cadeias de terceiro polímero que são lineares, ramificadas ou reticuladas, e as cadeias do terceiro polímero estão também entrelaçadas em uma escala molecular na rede interpenetrante com as primeiras cadeias de polímeros reticuladas.

9. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o terceiro polímero inclui um polímero termoendurecido.

10. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento compreende ainda nanopartículas.

11. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as nanopartículas incluem nanopartículas contendo silício e, relativamente ao peso total do revestimento, o revestimento inclui 0,5% a 5% das nanopartículas contendo silício e menos de 11% do material aglutinante incluindo as nanopartículas contendo silício.

12. Artigo de vidro, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que as nanopartículas contendo silício são quimicamente ligadas a pelo menos uma das primeiras cadeias de polímeros ou as segundas cadeias de polímeros.

13. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as nanopartículas incluem nanopartículas contendo titânio.

14. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma camada polimérica substancialmente isenta de fritas de vidro disposta no revestimento.

15. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento compreende ainda um pigmento.

16. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o substrato de vidro inclui um revestimento de baixa E.

17. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o revestimento tem uma aderência de grade maior ou igual a 3B (ASTM: D3359-09), uma força de tração de pino maior ou igual a 3,10 MPa (450 psi) (ASTM: D4435-84), uma dureza Hoffman maior que 10 (GE: E50TF65) e resistência à fricção de metil-etil-cetona superior a 100 golpes (ASTM: D4752).

18. Artigo de vidro, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o primeiro polímero e o segundo polímero são polímeros diferentes selecionados do grupo que consiste em polímeros de estrutura principal de carbono e polímeros de estrutura principal de silício.

19. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o primeiro polímero é o polímero de base estrutural de carbono, o segundo polímero é o polímero de base estrutural de silício, o polímero de estrutura principal carbono inclui um polímero termoendurecido e o polímero de estrutura principal de silício inclui polissiloxano.

20. Artigo de vidro de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o primeiro polímero inclui as primeiras cadeias de polímeros reticuladas e o segundo polímero incluir as segundas cadeias de polímeros que são lineares, ramificadas ou reticuladas e as primeiras cadeias de polímeros e as segundas cadeias de polímero formam uma rede interpenetrante na qual as segundas cadeias de polímeros são entrelaçadas em escala molecular com as primeiras cadeias de polímeros reticuladas.

21. Artigo de vidro, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o material ligante do revestimento compreende também nanopartículas contendo silício que são quimicamente ligadas a pelo menos um dos primeiros polímeros ou segundos polímeros.

22. Método para formar um revestimento para um artigo de vidro como definido na reivindicação 1, o método caracterizado pelo fato de que compreende: aplicar um material de revestimento líquido em um substrato de vidro, o material de revestimento líquido incluindo um líquido carreador, um material de frita de vidro e um material ligante; remover pelo menos uma porção do líquido transportador; e reagir o material ligante para formar um revestimento no substrato de vidro, o revestimento incluindo o material de frita de vidro, um primeiro polímero tendo primeiras cadeias de polímeros reticuladas, e um segundo polímero tendo segundas cadeias de polímeros que são lineares, ramificadas ou reticuladas, a reação do material ligante produzindo uma rede interpenetrante na qual as segundas cadeias de polímeros são entrelaçadas com as primeiras cadeias de polímeros reticuladas.

23. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que a remoção e a reação prosseguem concorrentemente aquecendo o material de revestimento líquido enquanto no substrato de vidro.

24. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o material de revestimento líquido inclui um látex polimérico.

25. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o líquido carreador é água.