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Beschlagverhinderndes Mittel für Glasoberflächen Die Erfindung betrifft
ein Mittel, das das Beschlagen von Fensterglas, Spiegeln, Brillen und anderen optischen
Gläsern und ganz allgemein von Glasoberflächen verhindert.
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Es sind bereits eine Reihe von derartigen Mitteln bekannt. Diese
enthalten als Wirkstoff meistens ein- oder mehrwertige Alkohole, welche in erster
Linie das Vereisen beschlagener Glasoberflächen verhindern. Sie müssen aber im allgemeinen
sehr gut und gleichmäßig auf der Glasoberfläche verteilt und verrieben werden, damit
ein gleichmäßiger Auftrag der leicht zum Schmieren neigenden Wirkstoffe gewährleistet
wird. Diese Produkte verlieren in verhältnismäßig kurzer Zeit ihre Wirksamkeit und
müssen deshalb relativ oft aufgetragen werden.
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Es wurde nun gefunden, daß man mit einer ausgewählten Reihe siliciumorganischer
Verbindungen einen hervorragenden Antibeschlageffekt erzielen kann, wobei man gleichzeitig
den damit behandelten Glasoberflächen bessere Polierbarkeit und höheren Glanz verleiht.
Da die Benetzung der Scheiben durch das Wasser erleichtert wird, wird das Anschmutzungsvermögen
der erfindungsgemäß behandelten Glasoberflächen wesentlich herabgesetzt.
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Aus der deutschen Auslegeschrift 1045 019 und der deutschen Patentschrift
812 334 ist es bekannt, die Oberflächen von Glasscheiben mit Zubereitungen zu behandeln,
welche aus Polysiloxanen bestehen oder diese enthalten. Hierdurch werden die Oberflächen
der Glasscheiben hydrophobiert, so daß das auf der Oberfläche befindliche Wasser
zu kleinen Tropfen zusammenläuft. Dies verursacht eine Verminderung der Transparenz
der Glasscheiben und ist insbesondere bei Glasscheiben von Kraftfahrzeugen unerwünscht.
Es ist vielmehr anzustreben, daß das sich auf der Glasoberfläche niederschlagende
Wasser spreitet und dabei einen dünnen durchsichtigen Film bildet.
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Die erfindungsgemäßen, beschlagverhinderllden Mittel bestehen aus
wäßrigen oder alkoholischen oder wäßrig-alkoholischen Lösungen von Organopolysiloxanen,
welche die Struktureinheit - Si - M - OS03X aufweisen, wobei M ein gegebenenfalls
substituierter Alkylenrest ist, welcher Sauerstoff und Silicium über mindestens
3 Kohlenstoffatome miteinander verbindet, und X Wasserstoff, dessen Metalläquivalent
oder einen gegebenenfalls substituierten Ammoniumrest bedeutet.
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Vorzugsweise ist in den erfindungsgemäßen Mitteln das Verhältnis
von 5 - M - OSO3X-Gruppen zur Summe der Siliciumatome im Organopolysiloxan größer
als 0,01 und vorzugsweise größer als 0,05.
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Die erfindungsgemäßen Mittel können gegebenenfalls Lösungsvermittler
enthalten.
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Sie können außerdem zusätzlich an sich bekannte Reinigungsmittel
enthalten. Diese Reinigungsmittel können vornehmlich anionaktiver und/oder nichtionogener
Art sein. Die so zusammengesetzten Zubereitungen können deshalb zur Reinigung von
Fenstern benutzt werden, wobei die gereinigten Fenster gleichzeitig wirksam gegen
ein späteres Beschlagen gesichert sind.
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Es ist auch möglich und sehr oft, insbesondere bei tiefen Temperaturen,
von Vorteil, den erfindungsgemäßen Mitteln an sich bekannte Gefrierschutzmittel
hinzuzusetzen. Beispiele derartiger Gefrierschutzmitte1 sind z. B. Glyzerin sowie
verschiedene Glykole.
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Zusätzlich verhindert man auf diese Art ein Vereisen der Fenster.
Fällt die Temperatur jedoch so stark, daß diese Gefrierschutzmittel ein Vereisen
der Fenster nicht mehr verhindern können, erfolgt die Ausbildung des Eises jedoch
in so feinkristalliner Weise und in gleichmäßig dünner Schicht, daß die Eisschichten
leicht entfernt werden können.
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Die erfindungsgemäßen Mittel lassen sich auf den zu behandelnden
Glasoberflächen sehr leicht verteilen. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen,
daß die in den Zubereitungen enthaltenen bestimmten organomodifinerten Polysiloxane
sehr niedrige Obertlächenspannungen haben und deshalb leicht auf der Glasoberfläche
spreiten.
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Die in den erfindungsgemäßen Mitteln eingesetzten Organopolysiloxane
können z. B. nach Verfahren hergestellt werden, wie sie in der französischen Patentschrift
1 266 006 beschrieben sind. Die Organopoly-
siloxane haben z. B.
folgende durchschnittliche Zusammensetzung:
In dieser Formel bedeutet n und m' beliebige Zahlen, wobei das Verhältnis von n
und m in einem Bereich von 0 bis 100, vorzugsweise in einem Bereich von 0 bis 20,
liegt. R stelif -gleiche oder verschiedene Hydrocarbyl- bzw. Hydrocarbyloxyreste
dar. Vorzugsweise bedeutet R einen Methyl-, Äthyl- oder Phenylrest oder eine niedere
Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffeatomen. M ist ein Alkylenrest, der gegebenenfalls
substituiert, insbesondere halogeniert sein kann und Silicium und Sauerstoff über
mindestens 3 Koblenstoffatome miteinander verbindet. Vorzugsweise stellt M -einen-
Propylenrest dar. X ist ein Wasserstoffatom oder dessen Metalläquivalent, wie z.
B.
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Na, K, ½ Ca, l/3 Al; oder stellt einen gegebenenfalls substituierten
Ammoniumrest dar. a hat einen Wert von 1 bis 3, b einen Wert von 0 bis 2, c ist
gleich 1.
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In den erfindungsgemäßen Mitteln können neben den Organopolysiloxanen,
welche die - Gruppierung ~ SiMOS03X aufweisen, durch das Herstellungsverfaliren
bedingt auch Polysiloxane enthalten sein, welche diese organofunktionellen Gruppen
nicht enthalten. Diese Polysiloxane lassen sich durch die Formel
wiedergeben. Hierin haben R und a dieselbe Bedeutung wie in der Formel I. Beispiele
solcher Polysiloxane sind
ader
In diesen Formeln sind R" und R"' gleiche oder verschiedene Kohlenwasserstoffgruppen,
R" vorzugs-
weise Methyl- oder Ät lgruppen, R"' vorzugsweise niedrige Alkylreste
mit 1 nbis 4 Kohlenstoffatomen, u stellt eine beliebige -Zahl, - orzugsweise im
Bereich von 1 bis 100, dar. Wesentlich ist dabei nur, daß im Gemisch das Verhältnis
der Gruppen SiMOS03X zur Gesamtzahl der. Siliciumatome größer als 0,01 und insbesondere
größer als 0,05 ist. Es ist leicht einzusehen, daß auch dieses Gemisch sich durch
die Formel 1 beschreiben läßt. Es muß dabei aber nicht jedes Molekül des polymeren
Gemisches wenigstens eine organofunktionelle Einheit # Si-M-OSO3X enthalten.
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In den erfindungsgemäßen Mitteln können z-. B.
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Organopolysiloxangemische der FormelI mit öliger Konsistenz enthalten
sein. Derartige Öle lassen sich z. B. durch die folgenden Formeln beschreiben:
v stellt eine beliebige Zahl dar. Diese kann, wenn polymere. Gemische vorliegen,
auch eine gebrochene Zahl sein. Der Wert von v liegt vorzugsweise im Bereich von
0 bis 100. Die Summe v + w ist 3 bis 100, v/w ist 0 bis 100, w ist 0,25 bis 100,
vorzugsweise 0,5 bis 100.
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Ein anderer möglicher Aufbau solcher öliger Polysiloxane kann durch
die folgende Formel ausgedrückt werden:
In dieser Formel haben die Symbole die bereits angegebene Bedeutung. Auch Öle mit
- SiR'2, (MOSO3X)-Gruppen erfüllen den erfindungsgemäßen Zweck. Weiterhin fallen
-in den Bereich der FormelI auch verzweigte Siloxangemische mit folgender Formel
In dieser Formel-stellt x eine-beliebige Zahl dar, vlx ist vorzugsweise gleich 1
bis 10.
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Eine andere Art der erfindungsgemäß enthaltenen Organopolysiloxane
offenbart sich in der-Formel
Dem Fachmann ist es natürlich geläufig, daß derartige Formelbilder die Struktur
der erfindungsgemäß in der - Zubereitung enthaltenen Organopolysiloxane nur ausschnittsweise
verdeutlichend wiedergeben können. Ganz allgemein kann man sagen, daß sich die nachfolgend
genannten Strukturelemente in statistischer oder Blockanordnung über das Molekülgerüst
verteilt zum Aufbau der in den erfindungsgemäßen Mitteln enthaltenen Organopolysiloxangemische
eignen.
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Die Auswahl der für ein spezielles Problem am besten geeigneten Organopolysiloxane
hängt von einer Reihe von Faktoren ab. Im allgemeinen wird der Antibeschlageffekt
mit wachsendem Gehalt an organofunktionellen Siloxaneinheiten steigen. Gleichzeitig
wächst aber auch die Wasserlöslichkeit und damit die Abwaschbarkeit der Substanzen.
Durch Einbau von Kettenverzweigungen kann diesem Effekt entgegen gewirkt werden.
Auch durch geeignete Wahl des Metalläquivalents bzw. des gegebenenfalls substituierten
Ammoniumrestes kann die Löslichkeit beeinflußt werden. Aus wirtschaftlichen Gründen
wird man bemüht sein, mit möglichst kleinen Gehalten an organofunktionellen Si -
M - OSO3X-Einheften auszukommen.
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Die Antibeschlagwirkung der erfindungsgemäßen Zubereitungen soll
an Hand der folgenden Beispiele und Vergleichsversuche gezeigt werden. Dabei wurden
die Versuche so durchgeführt, daß Objektträger mit 50/0eigen Lösungen der Wirkstoffe
in 800/,im Äthanol benetzt und sodann mit einem sauberen Wolltuch auspoliert wurden.
Die Objektträger wurden dann so über einen oben offenen, durchsichtigen Kunststoffkasten
gelegt, daß sie ihn nach oben möglichst vollständig abschlossen. Durch diesen Prüfkasten
floß 300 C warmes Wasser. Die Außentemperatur betrug
22"C. Für die Vergleichsversuche
wurden folgende Zubereitungen verwendet: I. Der Kontrollversuch wurde mit wirkstoffreinem
800/,im Äthanol durchgeführt.
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II. Die Zubereitung enthält als Wirkstoff ein lineares Polysiloxan,
das aus
| CH3 |
| Si - 0 |
| CH3 |
| CH3 |
| und ;$; 0 SOaH i-C3H7NH2 -Einheiten |
| (CH2)3OS03Hi-C3H7NH2 |
aufgebaut ist, wobei die Polysiloxankette durch Äthoxygruppen begrenzt ist. Die
mittlere Kettenlänge beträgt 6,5, das Verhältnis der Summe aller Siliciumatome zu
Schwefelatomen beträgt 8:1.
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III. Die Zubereitung enthält als Wirkstoff ein verzweigtes Polysiloxan,
welches im Polymerengemisch 12,14 Molprozent (CH3)(NaO3SO(CH2)3 SiO-Einheiten, 7,76
Molprozent CH3SiOl s-Einheiten und 80,1 Molprozent (CH3)2SiO-Einheiten enthält,
und dessen restliche Valenzen durch endbegrenzende Äthoxygruppen abgesättigt sind.
Das Verhältnis von Athoxygruppen zu Siliciumatomen beträgt 0,37.
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IV. Die Zubereitung enthält als Wirkstoff ein verzweigtes Polysiloxan,
das im Polymerengemisch 16,1 Molprozent (CH(i-C8H7NH2 HO8SO (CH2)3) Si - O-Einheiten,
5,2 Molprozent Phenyl SiO,'5-Eühelten und 78,7 Molprozent (CHa)2Si - 0-Einheiten
enthält, und dessen restliche Valenzen durch endbegrenzende Isopropoxygruppen abgesättigt
sind.
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Das Verhältnis von Isopropoxygruppen zu Siliciumatomen beträgt 0,49.
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V. Die Zubereitung enthält als Wirkstoff ein Siloxan der Formel IX,
welche der allgemeinen Formel 1 entspricht und sich von Formeln und VI ableitet.
In dieser Formel ist R4 der Rest CH3, M der Rest - (CH2)3 - und X der i-Propylammoniumrest.
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Rs stellt zu 81,6 0/o den Trimethylsilylrest und zu 18,40/, den Äthylrest
dar. p = 0, q = 1.
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VI. Die Zubereitung enthält ein Siloxan der vorstehenden Formel IX,
wobei R4 der Methylrest, M der Propylenrest und X der Äthanolammoniumrest ist. R5
setzt sich zu 80°/o aus Trimethylsilyl-und zu 20 0/o aus Äthylresten zusammen. q
= 1,2, p =0.
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VII. Die Zubereitung enthält ein Siloxan der vorstehenden Formel IX,
worin R4 ein Methylrest, M der Propylenrest und X der Triäthanolammoniumrest ist.
R5 setzt sich zu 52,6 0/o aus Trimethylsilylgruppen und zu 47,40/0 aus Isopropylgruppen
zusammen. q = 2,1, p 2 0.
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VIII. Die Zubereitung enthält als Wirkstoff ein Siloxan der vorstehenden
Formel IX, worin Ro der Methylrest, M ein Propylenrest, X der N-Methyläthanolammoniumrest
und R5 der Trimethylsilylrest ist. q = 1,3, p = 2,5.
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Die Zeit, nach der ein Beschlag der Glasoberfläche nach dem Auflegen
des Objektträgers auf den mit warmem Wasser durchflossenen Kunststoffkasten bemerkt
wurde, ist in der folgenden Tabelle verzeichnet:
| Versuch Nr. | Zeit (Stunden) |
| I sofortiger Beschlag |
| II 0,5 |
| III 0,75 |
| IV 1,0 |
| V bis VIII >5 |
Patentansprüche: 1. Beschlagverhindernde Mittel zum Auftragen auf Glasoberflächen,
bestehend aus wäßrigen oder
alkoholischen oder wäßrig-alkoholischen Lösungen von
Organopolysiloxanen, welche die Struktureinheit ~ SiMOS03X aufweisen, wobei M ein
gegebenenfalls substituierter Alkylenrest ist, welcher Sauerstoff und Silicium über
mindestens 3 Kohlenstoffatome miteinander verbindet, und X Wasserstoff, dessen Metalläquivalent
oder einen gegebenenfalls substituierten Ammoniumrest bedeutet.
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2. Beschlagverhinderndes MittelnachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis von Si - M - OSO3X-Gruppen zur Summe der Siliciumatome im Organopolysiloxan
größer als 0,01 und vorzugsweise größer als 0,05 ist.