DE202012013652U1

DE202012013652U1 - Reinigbare Gegenstände

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Publication number: DE202012013652U1
Application number: DE202012013652.6U
Authority: DE
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2019-01-08
Anticipated expiration: 2022-12-29
Also published as: KR20190035931A; US9527336B2; KR102038341B1; KR102041176B1; KR20140121411A; JP2015510445A; BR112014016062A2; EP2798022B1; CN104736650A; JP6386913B2; WO2013102099A1; US20140329012A1; EP2798022A1; BR112014016062A8; BR112014016062B8; CN104736650B

Abstract

Ein reinigbarer Gegenstand, umfassend:ein polymeres Körperelement mit einer Frontfläche und einer Rückfläche;eine Überzugszusammensetzung auf mindestens einem Abschnitt der Frontfläche des Körperelements;wobei die Überzugszusammensetzung eine härtbare siloxanbindbare Komponente umfasst und wobei die Überzugszusammensetzung einen hydrophilen Überzug mit einer Siloxanbindung zu der Frontfläche des Körperelements nach dem Härten bildet.

Description

Fachgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Gegenstände mit reinigbaren Flächen, und Verfahren zu deren Verwendung.
Hintergrund
Die leichte Reinigbarkeit von Flächen, z.B. Entfernen von Schmutz und Ruß, Graffitiy oder löschbare Flächen, ist ein lang vorhandenes gewünschtes Merkmal. Veranschaulichende Anwendungen, bei denen leichte Reinigbarkeit erwünscht ist, schließen Fenster, Bildschirme von elektronischen Geräten, Arbeitsflächen, Geräte, Tür- und Wandoberflächen, Schilder usw. ein. Andere veranschaulichende Anwendungen schließen beschreibbare Oberflächen, wie trocken-löschbare Tafeln, Ordner, Notebooks usw. ein, bei denen eine effektive Beschreibbarkeit, gekoppelt mit späterem leichtem Entfernen des Geschriebenen, erwünscht ist.
Gegenstände, die reinigbare Oberflächen aufweisen, wurden aus einer Reihe von Materialien hergestellt, die verschiedene Kombinationen von Eigenschaften bieten. Allgemein anerkannte Ausführungsformen schließen bestimmte Etikettenmaterialien, Trockenradiergegenstände, Notizzettel, Ordner mit reinigbaren Schildern usw. ein.
Trocken-löschbare Tafeln werden seit Jahren wegen ihrer Vorteile und Vielseitigkeit als Schreiboberflächen eingesetzt. Die Tafeln stellen ein Ausdrucksmittel bereit, das den Schmutz und die Schwierigkeiten einer Kreidetafel beseitigt.
Eine bestehende Herausforderung für trocken-löschbare Gegenstände ist, Oberflächen zu finden, die leicht gereinigt werden können, einer Verfärbung widerstehen, wenn auf sie mit Permanentmarker geschrieben wird, leicht gelöscht werden können, wenn mit herkömmlichen trocken-löschbaren Markern geschrieben wird, haltbar sind usw. Glas- und Porzellanoberflächen wurden lange zum Beschreiben von Oberflächen von trocken-löschbaren Gegenständen verwendet, aber verbesserte Eigenschaften sind erwünscht, zum Beispiel bildet, obwohl ihre nicht-porösen Oberflächen leicht mit den trocken-löschbaren Markern beschrieben und dann leicht nach einem Tag gelöscht werden, die Beschriftung eine Haftung mit der Tafel mit der Zeit aufbaut, wobei es schwierig oder sogar unmöglich wird, sie mit einem Trockenradierer durch Wischen zu entfernen. Trocken-löschbare Beschriftung, die mit einem Trockenradierer nicht entfernbar ist, wird allgemein Ghosting genannt. Zusätzlich neigen Permanentmarker dazu, gut zu haften, und können nicht leicht entfernt werden. Zum Beispiel ist eine solche Beschriftung häufig nur mit Lösungsmitteln, wie Isopropanol, entfernbar. Reinigungsmittel auf Lösungsmittelbasis wurden im Handel durch Reinigungsmittel ersetzt, die Wasser, ein grenzflächenaktives Mittel und wenige Prozent eines weniger flüchtigen organischen Mittels enthalten. Solche Reinigungsmittel sind nicht immer in der Lage, eine Beschriftung mit Permanentmarker von trocken-löschbaren Tafeln zu entfernen. Andere übliche trocken-löschbare Oberflächen mit den gleichen Reinigungsproblemen schließen beschichteten Film, Melamin und gestrichenen Kunststoff und Stahl ein.
Der Bedarf an reinigbaren, beschreibbaren Oberflächen, die robuste Haltbarkeitseigenschaften; verbesserte Aufnahmefähigkeit von Beschriftung mit einer Reihe von Schreibinstrumenten unter einer Reihe von Bedingungen; und verbesserte Löschbarkeit und Reinigbarkeit, wobei geringe Eigenschaften des Ghostings gezeigt werden, setzt sich fort.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung betrifft reinigbare Gegenstände, die überraschende Eigenschaften bereitstellen. Sie betrifft auch Verfahren zur Verwendung solcher Gegenstände.
Kurz zusammengefasst umfasst das Verfahren zur Herstellung reinigbarer Gegenstände: (a) Bereitstellen eines Körperelements mit einer Fortfläche, wobei mindestens ein Abschnitt der Frontfläche siloxanbindbar ist; (b) Auftragen einer Überzugszusammensetzung auf mindestens einen Abschnitt der siloxanbindbaren Fläche, wobei die Überzugszusammensetzung eine siloxanbindbare Komponente umfasst; und (c) Härten der Überzugszusammensetzung, um einen hydrophilen Überzug mit einer Siloxanbindung an der Frontfläche des Körperelements zu bilden, wobei ein reinigbarer Gegenstand erhalten wird.
Kurz zusammengefasst umfassen die reinigbaren Gegenstände der Erfindung: (a) ein Körperelement mit einer Frontfläche; und (b) einen hydrophilen Überzug, der an die Frontfläche des Körperelements durch Siloxanbindungen gebunden ist.
Kurz zusammengefasst umfasst ein veranschaulichendes Verfahren der Erfindung zur Verwendung solcher reinigbarer Gegenstände zum Beispiel: (a) Bereitstellen eines reinigbaren Gegenstands wie hier beschrieben; (b) Schreiben auf dem hydrophilen Überzug davon, um eine Beschriftung darauf zu bilden; und (c) Abwischen, gegebenenfalls mit Wasser oder einem anderen Lösungsmittel, um mindestens einen Teil der Beschriftung zu entfernen.
Es wurde festgestellt, dass wie hier beschrieben hergestellte reinigbare Gegenstände überraschende Eigenschaften zeigen, das heißt, dass sie wiederholt leicht und effektiv gereinigt werden können. Die Gegenstände der Erfindung können in vielen anspruchsvollen Anwendungen verwendet werden, zum Beispiel sind sie insbesondere gut zur Verwendung als trocken-löschbare Flächen geeignet. Sie zeigen ausgezeichnete Beschreibbarkeit mit herkömmlichen trocken-löschbaren Markern, dennoch kann eine Beschriftung mit Permanentmarkern mit Wasser und einem Tuch oder Radierer leicht davon entfernt werden. Es müssen keine speziellen Lösungsmittel oder Werkzeuge verwendet werden. Die Gegenstände der Erfindung stellen daher unerreichten Nutzen und Haltbarkeit bereit. Einfachheitshalber wird die Erfindung in Bezug auf wiederbeschreibbare Gegenstände beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, dass die vorteilhaften Nutzen der Erfindung mit vielen anderen Anwendungen erreicht werden.
Figurenliste
Die Erfindung wird weiter in Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei:

1 eine schematische Ansicht einer veranschaulichenden Ausführungsform eines reinigbaren Gegenstands der Erfindung ist. Diese Figuren sind nicht maßstabsgetreu und sind nur veranschaulichend und nicht einschränkend gedacht.

Schlüsselbegriffe und Glossar
Verschiedene hier verwendete Begriffe sind so zu verstehen, dass sie gemäß ihrer üblichen Bedeutung definiert sind, die dem Fachmann bekannt ist. Jedoch ist zu verstehen, dass die folgenden Begriffe die hier dargestellten Bedeutungen aufweisen.
Die Begriffe „ein“, „eine/eines“, „der/die/das“ und „mindestens ein“ und „ein oder mehrere“ werden austauschbar verwendet.
Wie hier verwendet, wird von allen Zahlen angenommen, dass sie durch den Begriff „etwa“ und vorzugsweise durch den Begriff „genau“ modifiziert werden. Nichtsdestotrotz dass die numerischen Bereiche und Parameter, die für den breiten Bereich der Erfindung angegeben sind, Näherungen sind, werden die in den bestimmten Beispielen dargestellten numerischen Werte so genau wie möglich angegeben. Alle numerischen Werte enthalten jedoch bestimmte Fehler, die sich notwendigerweise aus der Standardabweichung ergeben, die bei ihren jeweiligen Untersuchungsmessungen festgestellt werden.
Der Begriff „beschichtbares Material“ bedeutet ein nicht festes (z.B. flüssiges oder gelartiges) Material, das auf eine Fläche aufgetragen werden kann.
Der Begriff „umfasst“ und Abwandlungen davon weisen keine einschränkende Bedeutung auf, wenn diese Begriffe in der Beschreibung und den Patentansprüchen auftauchen.
Der Begriff „trocken-löschbare Tafel“ bezieht sich auf bekannte trocken-löschbare Flächen, wie Glas, Porzellan Stahl, gestrichenen Stahl, gestrichenes Metall, gestrichene Hartplatte, Melamin, beschichteten Film, beschichtetes Papier, beschichtete Faserplatten und andere trocken-löschbare Flächen, die im derzeitigen Handel bekannt sind.
Die Formulierungen „im Bereich“ und „in einem Bereich“ (und ähnliche Angaben) schließen die Endpunkte des angegebenen Bereichs ein.
Der Begriff „mattes Finish“ bedeutet ein raues oder granulares Flächenfinish oder Textur, wobei hoher Schimmer oder Glanz fehlt. Das matte Finish kann in Bezug auf Anfassen glatt sein, aber ist im Allgemeinen frei von signifikantem Glanz oder Glanzpunkten.
Der Begriff „optisch klar“ bezieht sich auf die Transparenz eines Materials, das typischerweise einen hohen Grad (z.B. mehr als etwa 99 % bei Korrektur für Reflexionsverluste) Lichtdurchlässigkeit und geringe Trübung (z.B. weniger als etwa 1 %) zeigt.
Der Begriff „Polymer“ ist so zu verstehen, dass er Polymere, Copolymere (z.B. Polymere, gebildet unter Verwendung von zwei oder mehreren unterschiedlichen Monomeren), Oligomeren und Kombinationen davon, sowie Polymere, Oliogmere oder Copolymere, die in einem mischbaren Gemisch gebildet werden können, zum Beispiel Coextrusion oder Reaktion, einschließlich Umesterung, einschließt. Sowohl Block- als auch statistische Copolymere sind eingeschlossen, wenn nicht anders angegeben.
Der Begriff „polymeres Material“ ist so zu verstehen, dass er Polymere, wie vorstehend definiert und andere organische oder anorganische Zusätze, wie zum Beispiel Antioxidationsmittel, Stabilisatoren, Antiozonbildner, Weichmacher, Farbstoffe, UV-Absorptionsmittel, Lichtstabilisatoren vom gehinderten Amintyp (HALS) und Pigmente einschließt.
Die Wörter „bevorzugt“ und „vorzugsweise“ beziehen sich auf Ausführungsformen der Erfindung, die unter bestimmten Umständen bestimmten Nutzen ergeben können. Jedoch können andere Ausführungsformen unter den gleichen oder anderen Umständen ebenfalls bevorzugt sein. Außerdem bedeutet die Aufzählung einer oder mehrerer stärker bevorzugten Ausführungsformen nicht, dass andere Ausführungsformen nicht geeignet sind, und soll anderen Ausführungsformen von dem Bereich der Erfindung nicht ausschließen.
Der Begriff „oder“ wird im Allgemeinen in seinem Sinn einschließlich „und/oder“ verwendet, wenn es der Inhalt nicht deutlich anders angibt. Der Begriff „und/oder“ beutet ein oder alle der aufgeführten Elemente oder eine Kombination von irgendwelchen zwei oder mehreren der aufgeführten Elemente.
Die Wiedergabe von Zahlenbereichen durch Endpunkte schließt alle Zahlen ein, die in den Bereich fallen (z.B. 1 bis 5 schließt 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4, 5 usw. ein.).
Gruppierungen von alternativen Elementen oder Ausführungsformen, die hier offenbart sind, sind nicht als Einschränkungen aufzufassen. Jedes Mitglied einer Gruppe kann einzeln oder in jeder Kombination mit anderen Mitgliedern der Gruppe oder anderen hier zu findenden Elementen bezeichnet und beansprucht werden. Es wird angenommen, dass eines oder mehrere Mitglieder einer Gruppe aus Gründen der bequemen Ausführung und/oder Patentierbarkeit in eine Gruppe eingeschlossen oder aus ihr gestrichen werden können. Wenn irgend ein solcher Einschluss oder eine Streichung auftritt, soll die Beschreibung hier die Gruppe wie modifiziert enthalten, wobei so die geschriebene Beschreibung aller Markush-Gruppen, die in den anhängenden Patentansprüchen verwendet werden, erfüllt wird.
Wenn eine Gruppe mehr als einmal in einer hier beschriebenen Formel vorhanden ist, wird jede Gruppe „unabhängig“ gewählt, ob spezifisch angegeben oder nicht. Zum Beispiel wird, wenn mehr als eine Gruppe Y in der Formel vorhanden ist, jede Gruppe Y unabhängig gewählt. Außerdem werden die in diesen Gruppen enthaltenen Untergruppen ebenfalls unabhängig gewählt. Zum Beispiel wenn jede Gruppe Y ein R enthält, dann wird jedes R ebenfalls unabhängig gewählt.
Wie hier verwendet, weisen die folgenden Begriffe die angegebenen Bedeutungen auf: „organische Gruppe“ bedeutet einen Kohlenwasserstoffrest (mit gegebenenfalls anderen Elementen als Kohlenstoff und Wasserstoff, wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und Silicium), der als ein aliphatischer Rest, cyclischer Rest oder Kombination von aliphatischen und cyclischen Resten (z.B. Alkaryl- und Aralkylresten) klassifiziert wird, im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung sind die organischen Reste jene, die die Bildung einer abwischbaren trocken-löschbaren und permanenten Markeroberfläche nicht beeinträchtigen; „aliphatische Gruppe“ bedeutet einen gesättigten oder ungesättigten linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest, dieser Begriff soll zum Beispiel Alkyl-, Alkenyl- und Alkinylgruppen einschließen; „Alkylrest“ bedeutet einen gesättigten linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest, einschließlich zum Beispiel Methyl, Ethyl, Isopropyl, t-Butyl, Heptyl, Dodecyl, Octadecyl, Amyl, 2-Ethylhexyl und dgl.; „Alkylenrest“ ist ein zweiwertiger Alkylrest; „Alkenylrest“ bedeutet einen ungesättigten linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit einer oder mehreren Kohlenstoff-Kohlenstoff Doppelbindungen, wie eine Vinylgruppe; „Alkinylrest“ bedeutet einen ungesättigten, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit einer oder mehreren Kohlenstoff-Kohlenstoff Dreifachbindungen; „cyclischer Rest“ bedeutet einen Kohlenwasserstoffrest mit geschlossenem Ring, der als ein alicyclischer Rest, aromatischer Rest oder heterocyclischer Rest klassifiziert ist; „alicyclischer Rest“ bedeutet einen cyclischen Kohlenwasserstoffrest mit Eigenschaften, die jenen von aliphatischen Resten ähneln; „aromatischer Rest“ oder „Arylrest“ bedeutet einen ein- oder mehrkernigen aromatischen Kohlenwasserstoffrest; und „heterocyclischer Rest“ bedeutet einen Kohlenwasserstoff mit geschlossenem Ring, indem ein oder mehrere der Atome in dem Ring ein anderes Element als Kohlenstoff (z.B. Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel usw.) sind. Eine Gruppe, die gleich oder verschieden sein kann, wird als „unabhängig“ etwas bezeichnet.
An den organischen Resten der Komplexe der vorliegenden Erfindung ist eine Substitution möglich. Zum Vereinfachen der Erörterung und des Zitierens bestimmter Terminologie, die in dieser Anmeldung verwendet wird, werden die Begriffe „Reste“ und „Einheit“ zum Unterscheiden zwischen chemischen Arten verwendet, die eine Substitution ermöglichen oder die substituiert werden können, und jenen, die keine ermöglichen oder nicht substituiert werden können. So wird der Begriff „Reste“ zum Beschreiben eines chemischen Substituenten verwendet, die beschriebene chemische Substanz schließt den unsubstituierten Rest und den Rest mit O, N, Si oder S-Atomen zum Beispiel in der Kette (wie in einem Alkoxyrest), sowie Carbonylreste und andere übliche Substitution ein. Wenn der Begriff „Einheit“ zum Beschreiben einer chemischen Verbindung oder eines Substituenten verwendet wird, soll nur ein nicht substituiertes chemisches Material eingeschlossen sein. Zum Beispiel soll der Ausdruck „Alkylrest“ nicht nur reine offenkettige Alkylsubstituenten mit gesättigtem Kohlenwasserstoff, wie Methyl, Ethyl, Propyl, t-Butyl und dgl., sondern auch Alkylsubstituenten einschließen, die weitere auf dem Fachgebiet bekannte Substituenten aufweisen, wie Hydroxy, Alkoxy, Alkylsulfonyl, Halogenatome, Cyano, Nitro, Amino, Carboxyl usw. So schließt „Alkylrest“ Ethergruppen, Halogenalkyle, Nitroalkyle, Carboxyalkyle, Hydroxyalkyle, Sulfoalkyle usw. ein. Andererseits ist der Ausdruck „Alkyleinheit“ auf den Einschluss von nur offenkettigen Alkylsubstituenten mit gesättigtem Kohlenwasserstoff, wie Methyl, Ethyl, Propyl, t-Butyl und dgl., beschränkt.
Der Begriff „primäre Teilchengröße“ bezieht sich auf die mittlere Größe von nicht agglomerierten einzelnen Teilchen von Silica.
Wie hier verwendet, wird „hydrophil“ verwendet, um sich auf eine Fläche zu beziehen, die durch wässrige Lösungen benetzt wird, und drückt nicht aus, ob die Schicht wässrige Lösungen absorbiert oder nicht. Flächen, auf denen Tropfen von Wasser oder wässrigen Lösungen einen statischen Kontaktwinkel von Wasser von weniger als 50° zeigen, werden als „hydrophil“ bezeichnet. Hydropobe Träger weisen einen Kontaktwinkel von Wasser von 50° oder größer auf.
Wie hier verwendet schließt „mindestens eine Monoschicht einer hydrophilen-funktionellen Verbindung“ z.B. (1) eine Monoschicht oder eine dickere Schicht von Molekülen ein, die auf der Fläche oder dem Primer auf der Fläche eines Trägers kovalent (durch Siloxanbindungen) gebunden sind, wobei solche Moleküle von der hydrophil-funktionellen Verbindung abgeleitet sind und (2) eine Monoschicht oder einer dickeren Schicht eines wasserlöslichen Polymers, das kovalent an die Fläche oder den Primer auf der Fläche eines Trägers gebunden ist. Wenn die hydrophil-funktionelle Verbindung Dimere, Trimere oder andere Oligomere der einzelnen Moleküle einschließt, dann würde „mindestens eine Monoschicht“ eine Monoschicht solcher Dimere, Trimere oder anderer Oligomere oder ein Gemisch solcher Oligomere mit Monomeren einschließen.
Die vorstehende Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung soll nicht jede offenbarte Ausführungsform oder jede Umsetzung der vorliegenden Erfindung beschreiben. Die folgende Beschreibung veranschaulicht weiter insbesondere veranschaulichende Ausführungsformen. An mehreren Stellen in der Anmeldung wird durch die Liste von Beispielen eine Anleitung bereitstellt, wobei die Beispiele in verschiedenen Kombinationen verwendet werden können. In jedem Fall dient die aufgeführte Liste nur als eine veranschaulichende Gruppe und sollte nicht als eine ausschließliche Liste aufgefasst werden.
Detaillierte Beschreibung veranschaulichender Ausführungsformen
1 zeigt eine veranschaulichende Ausführungsform eines reinigbaren Gegenstands der Erfindung 10, umfassend ein Körperelement 12 mit einem Überzug 14, der an die Frontfläche 16 davon siloxanverbunden ist. Bei der geeigneten Ausführungsform umfasst das Körperelement 12 das Grundteil 15 mit einer Frontschicht 13 auf der Frontfläche davon. Der Gegenstand 10 umfasst weiter gegebenenfalls eine Haftschicht 18 und gegebenenfalls eine entfernbare Einlage 20 auf der Rückfläche 22 des Körperelements 12.
Wie vorstehend beschrieben umfasst das Verfahren zur Herstellung reinigbarer Gegenstände der Erfindung: (a) Bereitstellen eines Körperteils mit einer Frontfläche, wobei mindestens ein Abschnitt der Frontfläche siloxanbindbar ist; (b) Auftragen einer Überzugszusammensetzung auf mindestens einen Abschnitt der siloxanbindbaren Frontfläche, wobei die Überzugszusammensetzung eine siloxanbindbare Komponente umfasst; und (c) Härten der Überzugszusammensetzung, um einen Überzug mit einer Siloxanbindung an der Frontfläche des Körperelements zu bilden, wobei ein reinigbarer Gegenstand erhalten wird.
Körperelement
Das Körperelement bildet typischerweise im Wesentlichen den Hauptteil des Gegenstands, für den die reinigbare Fläche gemäß der Erfindung gewünscht ist. Zum Beispiel kann es ein Türflügel, ein Fenster, eine Decke oder eine andere architektonische Fläche, eine Fläche eines Schranks oder Möbelstücks, Fläche eines Schilds oder Whiteboards, eine Fläche eines persönlichen Gegenstands, wie eines Notebooks, eines Klemmbretts usw., sein. Der Fachmann ist in der Lage, die Erfindung unter Verwendung einer Reihe von Körperelementen, z.B. von geeigneter Konfiguration und Aufbau für die gewünschte Anwendung, gemäß der hier offenbarten Erfindung auszuführen.
Zusätzlich dazu, dass sie andere gewünschte Eigenschaften zeigt, muss die Frontfläche der Körperschicht siloxanbindbare Eigenschaft zeigen. Bei einigen Ausführungsformen wird die siloxanbindbare Fähigkeit des Körperelements durch Inkorporierung einer siloxanbindbaren Schicht als die Frontfläche des Körperelements, z.B. durch Bilden einer geeigneten Schicht auf einem darunterliegenden Grundelement, erreicht. Bei anderen Ausführungsformen wird die siloxanbindbare Fähigkeit des Körperelements durch Inkorporierung von siloxanbindbaren Komponenten in das Körperelement an der Frontfläche davon, z.B. geeignete siloxanbindbare Nanopartikel, die daraus herausragen, erreicht.
Frontfläche des Körperelements
Mindestens ein Abschnitt der Frontfläche des Körperelements und vorzugsweise im Wesentlichen die gesamte Frontfläche davon ist siloxanbindbar, d.h. in der Lage, Siloxanbindungen mit einem verträglich formulierten Überzug zu bilden. Diese Eigenschaft kann eine Eigenschaft sein, die dem Material inhärent ist, aus dem der Frontabschnitt des Körperelements aufgebaut ist, z.B. exponierte siloxanbindbare Teilchen, die in eine polymere Matrix mitgeführt sind, oder durch Bereitstellen einer siloxanbindbaren Deckschicht als die Frontfläche des Körperelements, z.B. Bildung einer Deckschicht für „diamantähnliches Glas“ auf der Fläche des Grundelements aus Polyesterfilm.
Bei einigen veranschaulichenden Ausführungsformen umfasst das Körperelement eine Schicht des Reaktionsprodukts eines Gemisches, umfassend mindestens eine härtbare Komponente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (Meth)acrylatmonomeren, (Meth)acrylatoligomeren. Andere härtbare Substanzen werden für noch andere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung gewählt.
Beschichtbare Substanzen, die zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignet sind, können eine Reihe von filmbildenden Substanzen umfassen. Bei einigen Ausführungsformen ist die beschichtbare Substanz ein polymeres Material, umfassend ein oder mehrere Monomere und/oder Oligomere in einem Lösungsmittel. Bei einigen Ausführungsformen ist das beschichtbare Material ein Gemisch von einem oder mehreren Monomeren, Oligomeren und/oder Polymeren in einem oder mehreren Lösungsmitteln. Bei anderen Ausführungsformen schließt das beschichtbare Material das (die) vorstehende(n) Oligomer(e), Monomer(e) und/oder Polymer(e) in einem oder mehreren Lösungsmitteln zusammen mit einem Volumen der Partikel oder Nanopartikel ein.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Körperelement Nanopartikel. Veranschaulichende Beispiele der Nanopartikel, die in den Körperelementen der Erfindung verwendet werden könnten, schließen Aluminiumoxide, Antimonzinnoxid, Bismutsubsalicylat, Böhmit, Calciumcarbonat, Calciumphosphat, Ceroxid, Graphen, Halloysit, Lanthanborid, Lithiumcarbonat, Silber, amorphen Silica, kolloidales Silica, Siliciumdioxid, Titandioxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid oder -dioxid ein. Geeignete Nanopartikel können viele Formen aufweisen, einschließlich unregelmäßige und regelmäßige Formen, Nanoröhrchen, Nanoplättchen, zylindrisch usw.
Bei bestimmten Ausführungsformen bezieht Auftragen einer Grundierüberzugszusammensetzung auf eine Schreibfläche das in Kontakt bringen der Trägerfläche mit einer Nanopartikel enthaltenden Überzugszusammensetzung ein. Die Nanopartikel enthaltende Überzugszusammensetzung schließt eine wässrige Dispersion mit einem pH-Wert von weniger als etwa 5, einschließlich Silicananopartikel mit mittleren Teilchendurchmessern von etwa 40 Nanometer oder weniger, und einer Säure mit einem pKa-Wert von ≤ etwa 3,5 ein. Das Verfahren schließt weiter Trocknen der Nanopartikel enthaltenden Überzugszusammensetzung, um eine Überzugszusammensetzung mit SilicaNanopartikel auf der Trägerfläche bereitzustellen. Bei bestimmten Ausführungsformen schließt, falls gewünscht, die Nanopartikel enthaltende Überzugszusammensetzung weiter ein Tetraalkoxysilan ein. Bei bestimmten Ausführungsformen des beschichteten Gegenstands ist die Nanopartikel enthaltende Grundierungsüberzug etwa 100 Angström (Å) bis etwa 10000 Å dick. Bei bestimmten Ausführungsformen des beschichteten Gegenstands ist der sulfonatfunktionelle Überzug nicht mehr als etwa 10 Mikron dick und häufig nicht mehr als 1 Mikron dick.
Nanopartikel können oberflächenmodifiziert sein, was sich auf die Tatsache bezieht, dass die Nanopartikel eine modifizierte Oberfläche aufweisen, so dass die Nanopartikel eine stabile Dispersion bereitstellen. „Stabile Dispersion“ bezieht sich auf eine Dispersion, in der die kolloidalen Nanopartikel nach Stehen für einen Zeitraum, wie etwa 24 Stunden, unter Umgebungsbedingungen, z.B. Raumtemperatur (etwa 20 bis etwa 22°C) und Atmosphärendruck ohne extreme elektromagnetische Kräfte nicht agglomerieren.
Oberflächenmodifizierte kolloidale Nanopartikel können gegebenenfalls in einer Polymerbeschichtung vorhanden sein, die als eine beschichtbare Zusammensetzung hier verwendet wird, wobei Nanopartikel in einer wirksamen Menge vorhanden sind, um die Haltbarkeit des fertig gestellten oder optischen Elements zu verbessern. Die hier beschriebenen oberflächenmodifizierten Nanopartikel können eine Reihe von erwünschten Merkmalen aufweisen, einschließlich zum Beispiel die Verträglichkeit des Nanopartikels mit einer beschichtbaren Zusammensetzung, so dass die Nanopartikel stabile Dispersionen in der beschichtbaren Zusammensetzung bilden, Reaktivität des Nanopartikels mit der beschichtbaren Zusammensetzung, um den Verbundstoff haltbarer zu machen, und geringen Einfluss oder Viskosität der nicht gehärteten Zusammensetzung. Eine Kombination von Oberflächenmodifikationen kann zum Beeinflussen der nicht gehärteten oder gehärteten Eigenschaften der Zusammensetzung verwendet werden. Oberflächenmodifizierte Nanopartikel können die optischen und physikalischen Eigenschaften der beschichtbaren Zusammensetzung, wie zum Beispiel verbesserte mechanische Festigkeit des Harzes, minimierte Viskositätsänderungen, während die Beschickungsmenge an Feststoffvolumen in der beschichtbaren Zusammensetzung erhöht wird, und Beibehalten der optischen Klarheit, während die Beschickungsmenge an Feststoffvolumen in der beschichtbaren Zusammensetzung erhöht wird.
Bei einigen Ausführungsformen sind die Nanopartikel oberflächenmodifizierte Nanopartikel. Geeignete oberflächenmodifizierte Nanopartikel können Oxidpartikel umfassen. Nanopartikel können einen Bereich von Partikelgrößen über eine bekannte Partikelgrößenverteilung für eine festgelegte Substanz umfassen. Bei einigen Ausführungsformen kann die mittlere Partikelgröße in einem Bereich von etwa 1 nm bis etwa 100 nm liegen. Partikelgrößen und Verteilungen der Partikelgrößen können auf bekannte Weise bestimmt werden, einschließlich zum Beispiel Transmissionselektronenmikroskopie (TEM). Geeignete Nanopartikel können jedes einer Reihe von Substanzen, wie Metalloxide, ausgewählt aus Aluminiumoxid, Zinnoxid, Antimonoxid, Silica, Zirkoniumoxid, Titandioxid und Kombinationen von zwei oder mehreren der vorstehenden, umfassen. Oberflächenmodifizierte Nanopartikel können im Wesentlichen vollständig kondensiert sein.
Bei einigen Ausführungsformen können die Silicananopartikel eine Teilchengröße im Bereich von etwa 5 bis etwa 75 nm aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen können die Silicananopartikel eine Teilchengröße im Bereich von etwa 10 bis etwa 30 nm aufweisen. Silicananopartikel können in der beschichtbaren Zusammensetzung in einer Menge von etwa 10 bis etwa 95 Gew.-% vorhanden sein. Bei einigen Ausführungsformen können die Silicananopartikel in der beschichtbaren Zusammensetzung in einer Menge von etwa 25 bis etwa 80 Gew.-% vorhanden sein, und bei anderen Ausführungsformen können die Silicananopartikel in der beschichtbaren Zusammensetzung in einer Menge von etwa 30 bis etwa 70 Gew.-% vorhanden sein. Silicananopartikel, die zur Verwendung in den beschichtbaren Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, sind im Handel von Nalco Chemical Co. (Naperville, I11.) unter der Produktbezeichnung NALCO™ Collidale Silica erhältlich. Geeignete Silicaprodukte schließen NALCO™ Produkte 1040, 1042, 1050, 1060, 2327 und 2329 ein. Geeignete Quarzstaubprodukte schließen zum Beispiel Produkte, vertrieben unter dem Handelsnamen AEROSIL™ Serie OX-50, -130, -150 und -200 von DeGussa AG, (Hanau, Deutschland) und CAB-O-SPERSE™ 2095, CAB-O-SPERSE™ A105, CAB-O-SIL™ MS von Cabot Corp. (Tuscola, I11.) ein. Die Oberflächenbehandlung von Partikeln mit Nanogröße kann eine stabile Dispersion in der beschichtbaren Zusammensetzung (z.B. einem polymeren Harz) bereitstellen. Vorzugsweise stabilisiert die Oberflächenbehandlung die Nanopartikel, so dass die Partikel in der beschichtbaren Zusammensetzung gut dispergiert werden, und ergibt eine im Wesentlichen homogene Zusammensetzung. Außerdem können die Nanopartikel über mindestens einen Teil ihrer Oberfläche mit einem Oberflächenbehandlungsmittel modifiziert werden, so dass das stabilisierte Partikel copolymerisieren oder mit der beschichtbaren Zusammensetzung während der Härtung reagieren kann.
Metalloxidnanopartikel können mit einem Oberflächenbehandlungsmittel behandelt werden, um sie zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet zu machen. Im Allgemeinen weist ein Oberflächenbehandlungsmittel ein erstes Ende auf, das sich an die Partikeloberfläche bindet (kovalent, ionisch oder durch starke Physiosorption), und ein zweites Ende, das Verträglichkeit des Partikels mit der beschichtbaren Zusammensetzung verleiht und/oder mit der beschichtbaren Zusammensetzung während des Härtens reagiert. Beispiele der Oberflächenbehandlungsmittel schließen Alkohole, Amine, Carbonsäuren, Sulfonsäuren, Phosphonsäuren, Silane und Titanate ein. Die Art des Behandlungsmittels kann von der Art der Metalloxidoberfläche abhängen. Zum Beispiel sind Silane gegenüber Silica und anderen siliciumhaltigen Füllstoffen typischerweise bevorzugt. Die Oberflächenmodifizierung kann entweder anschließend an Mischen mit der beschichtbaren Zusammensetzung oder nach Mischen durchgeführt werden. Es kann im Fall von Silanen bevorzugt sein, die Silane mit der Partikel- oder Nanopartikeloberfläche vor Einmischen in die beschichtbare Zusammensetzung umzusetzen. Die Menge des Oberflächenmodifikators kann von Faktoren, wie Teilchengröße, Teilchenart, Molekulargewicht des Modifikators und Art des Modifikators abhängen. Im Allgemeinen wird eine Monoschicht des Modifikators an der Oberfläche des Partikels angebracht. Das Anbringverfahren oder die erforderlichen Reaktionsbedingungen hängen auch von dem verwendeten Oberflächenmodifikator ab. Für Silane kann eine Oberflächenbehandlung bei erhöhten Temperaturen unter sauren oder basischen Bedingungen während eines Zeitraums von etwa 1 Stunde bis zu etwa 24 Stunden stattfinden.
Oberflächenbehandlungsmittel, die für die in die beschichtbare Zusammensetzung einzuschließenden Partikel geeignet sind, schließen Verbindungen, wie zum Beispiel Isooctyltrimethoxysilan, N-(3-Triethoxysilylpropyl)methoxyethoxyethoxyethylcarbamat (PEG3TES), SILQUEST™ A1230, N-(3-Triethoxysilylpropyl)methoxyethoxyethoxyethylcarbamat (PEG2TES), 3-(Methacryoyloxy)propyltrimethoxysilan, 3 -Acryloxypropyltrimethoxysilan, 3-(Methacryloyloxy)propyltriethoxysilan, 3-(Methacryloyloxy)propylmethyldimethoxysilan, 3-(Acryloyloxypropyl)methyldimethoxysilan, 3-(Methacryloyloxy)propyldimethylethoxysilan, 3-(Methaccryloyloxy)propyldimethylethoxysilan, Vinyldimethylethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, n-Octyltrimethoxysilan, Dodecyltrimethoxysilan, Octadecyltrimethoxysilan, Propyltrimethoxysilan, Hexyltrimethoxysilan, Vinylmethyldiacetoxysilan, Vinylmethyldiethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltriisopropoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriphenoxysilan, Vinyl-t-butoxysilan, Vinyltris-isobutoxysilan, Vinyltriisopropenoxysilan, Vinyltris(2-methoxyethoxy)silan, Styrylethyltrimethoxysilan, Mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, Acrylsäure, Methacrylsäure, Ölsäure, Stearinsäure, Dodecansäure, 2-[2-(2-Methoxyethoxy)ethoxy]essigsäure (MEEAA), beta-Carboxylethylacrylat, 2-(2-Methoxyethoxy)essigsäure, Methoxyphenylessigsäure und Gemische von zwei oder mehreren der vorstehenden ein.
Die Oberflächenmodifizierung der Partikel in einer kolloidalen Dispersion kann auf eine Reihe von Arten erreicht werden. Das Verfahren bezieht das Gemisch einer anorganischen Dispersion mit oberflächenmodifizierenden Mitteln und gegebenenfalls eines Colösungsmittels, wie zum Beispiel 1-Methoxy-2-propanol, Ethanol, Isopropanol, Ethylenglycol, N,N-Dimethylacetamid und 1-Methyl-2-pyrrolidinon, ein. Das Colösungsmittel kann zugegeben werden, um die Löslichkeit der oberflächenmodifizierenden Mittel, sowie der oberflächenmodifizierten Partikel zu verbessern. Das Gemisch, das das anorganische Sol und die oberflächenmodifizierten Mittel umfasst, wird anschließend bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur mit oder ohne Mischen umgesetzt. Bei einem Verfahren kann das Gemisch bei etwa 85°C für etwa 24 Stunden umgesetzt werden, wobei das oberflächenmodifizierte Sol erhalten wird. Bei einem Verfahren, wenn Metalloxide oberflächenmodifiziert werden, kann die Oberflächenbehandlung des Metalloxids die Adsorption der sauren Moleküle an der Partikeloberfläche einbeziehen. Die Oberflächenmodifizierung des Schwermetalloxids findet vorzugsweise bei Raumtemperatur statt.
Bei einigen Ausführungsformen können die mittleren Teilchengrößen (z.B. Partikeldurchmesser) im Bereich von etwa 0,05 Mikron bis etwa 60 Mikron liegen. Zusätzlich zu den vorstehenden Teilchengrößen kann die Verwendung kleinerer oder größerer mittlerer Teilchengrößen ebenfalls in Betracht gezogen werden. Bei Ausführungsformen der Erfindung kann mindestens ein Teil der vorstehenden Partikel auf vorstehend beschriebene Weise oberflächenmodifiziert werden. Bei anderen Ausführungsformen sind alle Partikel oberflächenmodifiziert. Bei noch anderen Ausführungsformen ist keines der Partikel oberflächenmodifiziert.
Abhängig von der gewünschten Anwendung kann die Frontfläche des Körperelements mattes Finish oder glänzendes Finish aufweisen.
Bei einigen Ausführungsformen wird das Körperelement durch Auftragen einer geeigneten Überzugsszusammensetzung auf mindestens einen Abschnitt der Frontfläche eines Trägers und Härten der Zusammensetzung, um das Körperelement in situ auf dem Träger zu erhalten, z.B. die Fläche eines Möbelstücks, einer Tür, eines Fensters usw., gebildet. Bei anderen Ausführungsformen wird ein vorgeformtes Körperelement oder ein vorgeformter reinigbarer Gegenstand der Erfindung an mindestens einem Abschnitt der Frontfläche des Trägers, z.B. Laminieren und Selbsthaftung oder Verwendung eines Bindeklebstoffs oder einer anderen Bindungsschicht gebunden.
Mindestens ein Abschnitt der Frontfläche des Körperelements und in einigen Fällen im Wesentlichen die gesamte Frontfläche davon, ist siloxanbindbar, d.h. fähig, Siloxanbindungen mit einem verträglich formulierten Überzug zu bilden. Diese Verträglichkeit kann eine inhärente Eigenschaft des Materials sein, aus dem der Frontabschnitt des Körperelements besteht, z.B. exponierte siloxanbindbare Partikel, die in einer Polymermatrix mitgeführt sind, oder durch Bereitstellen einer siloxanbindbaren Zusammensetzung als die Frontfläche des Körperelements, z.B. Bildung eines „diamantähnlichen Glases“, einer Deckschicht auf der Fläche eines Polyesterfilms.
Bei einigen Ausführungsformen wird die siloxanbindbare Eigenschaft des Körperelements durch Exponieren der siloxanbindbaren Partikel in der Polymermatrix erreicht. Veranschaulichende Beispiele der Verfahren zum Erreichen dieses sind Behandlung der Frontfläche mit Plasmaätzen, Koronabehandlung usw.
Das U.S.-Patent Nr. 6,696,157 (David et al.) offenbart diamantähnliche Glas- (manchmal als „DLG“ bezeichnet)-Filme und Verfahren zu deren Herstellung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Ein Vorteil solcher Materialien ist, dass zusätzlich zum Bereitstellen der siloxanbindbaren Frontfläche auf dem Körperelement, was starke Bindung zum Überzug bereitstellt, solche Schichten zusätzlich Steifigkeit und Formstabilität bereitstellen können, was zum Unterstützen des darüberliegenden Überzugs dient, was den erhaltenen reinigbaren Gegenstand haltbarer und beständig gegen Beschädigung macht. Das ist insbesondere hilfreich, wenn die darunterliegenden Komponenten des Grundelements relativ weicher sein können.
Veranschaulichende diamantähnliche Glasmaterialien, die zur Verwendung hier geeignet sind, umfassen ein kohlenstoffreiches, diamantähnliches amorphes covalentes System, das Kohlenstoff, Silicium, Wasserstoff und Sauerstoff enthält. Das DLG wird durch Abscheiden eines dichten statistischen kovalenten Systems, umfassend Kohlenstoff, Silicium, Wasserstoff und Sauerstoff, unter Bedingungen mit Ionenbeschuss durch Lokalisieren eines Trägers auf einer Leistungselektrode in einem Radiofrequenz („RF“) chemischen Reaktor gebildet. Bei bestimmten Implementierungen wird DLG unter Bedingungen intensiven Ionenbeschusses aus Gemischen von Tetramethylsilan und Sauerstoff abgeschieden. Typischerweise zeigt DLG vernachlässigbare optische Absorption in den sichtbaren und ultravioletten Bereichen, d.h. etwa 250 bis etwa 800 nm. Üblicherweise zeigt das DLG auch verbesserte Beständigkeit gegenüber Biegerissbildung, verglichen mit einigen anderen Arten von kohlenstoffhaltigen Filmen und ausgezeichnete Haftung an viele Träger, einschließlich Keramikmaterialien, Glas, Metallen und Polymeren.
Das DLG enthält mindestens etwa 30 Atomprozent Kohlenstoff, mindestens etwa 25 Atomprozent Silicium und weniger als oder gleich etwa 45 Atomprozent Sauerstoff. DLG enthält typischerweise etwa 30 bis etwa 50 Atomprozent Kohlenstoff. Bei bestimmten Ausführungen kann DLG etwa 25 bis etwa 35 Atomprozent Silicium einschließen. Ebenfalls schließt bei bestimmten Ausführungen das DLG etwa 20 bis etwa 40 Atomprozent Sauerstoff ein. Bei bestimmten vorteilhaften Ausführungen umfasst das DLG etwa 30 bis etwa 36 Atomprozent Kohlenstoff, etwa 26 bis etwa'32 Atomprozent Silicium und etwa 35 bis etwa 41 Atomprozent Sauerstoff auf Basis von freiem Wasserstoff. „Basis von freiem Wasserstoff“ bezieht sich auf die atomare Zusammensetzung einer Substanz, wie durch ein Verfahren, wie Elektronenspektroskopie für chemische Analyse (ESCA) nachgewiesen, das keinen Wasserstoff nachweist, auch wenn große Mengen in den Dünnschichten vorhanden sind.
Grundelement für Körperelement
Typischerweise besteht das Grundelement im Wesentlichen aus oder weist eine Fläche auf, umfassend eine Platte aus Glas, Keramik, Porzellan, Papier, Metall oder Kunststoff. Bei einigen Ausführungsformen ist das Grundelement ein polymerer Film. Veranschaulichende Beispiele schließen polymere Filme ein, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyester (z.B. Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat), Olefin (z.B. Polypropylen, Polyethylen), Polyvinylchlorid, Polycarbonat, Allyldiglycolcarbonat, Polyacrylate, wie Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polysulfon, Polyethersulfon, Homo-Epoxypolymere, Epoxy-Additonspolymere mit Polydiaminen, Polydithiole, Polyethylencopolymere, fluorierte Oberflächen, Celluloseester, wie Acetat und Butyrat, Biopolymere, Polymilchsäure und Gemischen davon.
Wie gewünscht, kann das Grundelement opaque, durchscheinend, transparent oder klar sein. Bei einigen Ausführungsformen ist das Grundelement retroreflektiv. Der Begriff transparent bedeutet durchlässig für mindestens etwa 85 % des einfallenden Lichts im sichtbaren Spektrum (etwa 400 bis etwa 700 nm Wellenlänge). Träger können gefärbt sein.
Die hier verwendeten Grundelemente können biegsam oder nicht biegsam sein, wie gewünscht.
Bei einigen Ausführungsformen ist das Grundelement im Wesentlichen selbsttragend, d.h. ausreichend formstabil, um seine Form zu halten, wenn es bewegt, verwendet oder sonst gehandhabt wird. Bei einigen Ausführungsformen wird der Gegenstand weiter auf gewisse Weise mit einem Träger versehen, z.B. mit einem verstärkenden Rahmen, angehaftet an eine tragende Fläche usw.
Falls gewünscht kann das Körperelement mit Grafiken an der Fläche davon oder darin eingebettet versehen werden, wie Wörter oder Symbole, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, die durch die darüberliegende Deckschicht sichtbar sind.
Bei vielen Ausführungsformen ist das Grundelement im Wesentlichen eben, aber es ist zu verstehen, dass es auch mit gekrümmten oder komplexen Formen konfiguriert werden kann.
Jede einer Reihe von Substanzen kann zur Verwendung als Grundelement 15 geeignet sein, einschließlich biegsamer Materialien, wie zum Beispiel gewebte Materialien, gestrickte Materialien, Filme (z.B. polymere Filme), Vliese, Metallplatte, Metallfolien, Glas und dgl. Bei einigen Ausführungsformen, wenn das endgültige Filmprodukt zur Verwendung bei optischen Anwendungen, wie bei einem optischen Display, gedacht ist, wird das Trägermaterial zum Teil basierend auf den gewünschten optischen und mechanischen Eigenschaften für die gewünschte Verwendung gewählt. Mechanische Eigenschaften können Biegsamkeit, Formstabilität und Schlagfestigkeit einschließen. Bei einigen Ausführungsformen kann ein optisch klares Material (z.B. transparent) erwünscht sein. Beispiele geeigneter optisch klarer Materialien schließen optisch klaren Polyesterfilm, Triacetat (TAC)-Film, Polyethylennaphthalat, Polycarbonat, Celluloseacetat, Poly(methylmethacrylat), Polyolefine, wie biaxial orientiertes Polypropylen (BOPP) und gleichzeitig biaxial-orientiertes Polypropylen (S-BOPP) ein. Das Grundelement kann umfassen oder bestehen aus Polyamiden, Polyimiden, phenolischen Harzen, Polystyrol, Styrol-Acrylnitril-Copolymeren, Epoxiden und dgl.
Die Dicke des Grundelements kann variieren und hängt typischerweise von der gewünschten Verwendung des Endgegenstands ab. Bei einigen Ausführungsformen sind die Trägerdicken geringer als etwa 0,5 mm und typischer zwischen etwa 0,02 und etwa 0,2 mm. Polymere Substanzen können unter Verwendung herkömmlicher Filmherstellungsverfahren (z.B. Extrusion und gegebenenfalls uniaxiale oder biaxiale Orientierung des extrudierten Films) gebildet werden. Das Grundelement 15 kann behandelt werden, um die Haftung mit der Deckschicht, falls vorhanden, zu verbessern. Beispiele solcher Behandlungen schließen chemische Behandlung, Koronoabehandlung (z.B. Luft- oder Stickstoffkorona), Plasma, Flammen oder aktinische Strahlung ein. Die Zwischenschichthaftung kann bei Verwendung einer optischen Bindungsschicht oder eines Primers, die aufgetragen werden, ebenfalls verbessert werden.
Wenn die fertig gestellten Gegenstände zur Verwendung in Anzeigetafeln gedacht sind, sind das Grundelement 15 und die anderen Komponenten des Gegenstands 10 typischerweise lichtdurchlässig, was bedeutet, das Licht durchgelassen werden kann, so dass die Anzeige betrachtet werden kann. Geeignete lichtdurchlässige optische Filme schließen ohne Einschränkung optische Mehrschichtfilme, mikrostrukturierte Filme, wie retroreflektierendes Bahnenmaterial und die Helligkeit erhöhende Filme (z.B. reflektierend oder absorbierend), polarisierende Filme, streuende Filme, sowie (z.B. biaxiale) Verzögerungsfilme und Kompensatorfilme, wie im U.S.-Patent Nr. 7,099,083 (Johnson et al.) beschrieben, ein.
Wie z.B. im U.S.-Patent Nr. 6,991,695 (Tait et al.) beschrieben, sind die optischen Mehrschichtfilme Filme, die erwünschte Durchlässigkeits- und/oder Reflexionseigenschaften mindestens teilweise durch eine Anordnung von Mikroschichten mit unterschiedlichen Brechungsindices bereitstellen. Jede der Mikroschichten ist ausreichend dünn, so dass Licht, das an einer Mehrzahl solcher Grenzflächen reflektiert wird, eine konstruktive oder destruktive Interferenz eingeht, wobei dem Film seine reflektiven oder durchlässigen Eigenschaften verliehen werden. Für optische Filme, die so entworfen sind, dass sie ultraviolette, sichtbare oder nah-infrarote Wellenlängen reflektieren, weist jede Mikroschicht im Allgemeinen eine optische Dicke (z.B. eine physikalische Dicke, multipliziert mit ihrem Brechungsindex) von weniger als etwa 1 Mikron auf. Dickere Schichten können ebenfalls eingeschlossen sein, wie Hautschichten an den Außenoberflächen des Films oder schützende Grenzschichten, die in dem Film angeordnet sind, damit mehrere Pakete von Mikroschichten getrennt werden. Optische Mehrschicht-Filmkörper können auch eine oder mehrere dicke Haftschichten umfassen, um zwei oder mehrere Platten des optischen Mehrschichtfilms in einem Laminat zu binden.
Die reflektierenden und durchlässigen Eigenschaften des optischen Mehrschichtfilms sind Funktionen der Brechungsindices der jeweiligen Mikroschichten. Jede Mikroschicht kann mindestens an lokalisierten Positionen im Film durch die Brechungsindices in der Ebene nx, ny und einem Brechungsindex nz, der mit der Dickeachse des Films verbunden ist, charakterisiert werden. Diese Indices stellen den Brechungsindex des betreffenden Materials für polarisiertes Licht entlang der zueinander orthogonalen x-, y- und z-Achsen dar. In der Praxis werden die Brechungsindices durch vernünftige Wahl der Materialien und Verarbeitungsbedingungen gesteuert. Geeignete Filme können durch die Coextrusion von mehreren Schichten, typischerweise mehrere zehn oder hundert der Schichten von zwei alternierenden Polymeren (Polymere A, B), gefolgt von gegebenenfalls Durchleiten des Mehrschichtextrudats durch eine oder mehrere Vervielfachungsdüsen und dann Strecken oder anderweitiges Orientieren des Extrudats, um einen endgültigen Film zu ergeben, hergestellt werden. Der erhaltene Film besteht aus mehreren (z.B. mehrere zehn oder hundert) Mikroschichten, deren Dicken und Brechungsindices angepasst sind, um eine oder mehrere Reflexionsbanden in dem (den) gewünschten Bereich(en) des Spektrums, wie im sichtbaren oder nahen Infrarot, bereitzustellen.
Beispiele der Substanzen, die bei der Herstellung der polymeren optischen Mehrschichtfolie verwendet werden können, sind in der PCT-Veröffentlichung Nr. WO 99/36248 (Neavin et al.) zu finden. Wünschenswerterweise ist mindestens eines der Materialien ein Polymer mit einem optischen Beanspruchungskoeffizienten mit einem großen absoluten Wert. Mit anderen Worten entwickelt das Polymer vorzugsweise große Doppelbrechung (mindestens etwa 0,05, stärker 25 bevorzugt etwa 0,1 oder sogar 0,2) beim Strecken. Abhängig von dem Aufbringen des Mehrschichtfilms kann die Doppelbrechung zwischen zwei orthogonalen Richtungen in der Ebene des Films, zwischen einer oder mehreren Richtungen in der Ebene und der Richtung senkrecht zu der Filmebene oder eine Kombination von diesen entwickelt werden. In bestimmten Fällen, wenn die isotropen Brechungsindices zwischen den nicht-gestreckten Polymerschichten in breitem Umfang getrennt sind, kann die Präferenz für große Doppelbrechung bei mindestens einem der Polymere relaxed werden, obwohl Doppelbrechung häufig noch erwünscht ist. Solche speziellen Fällen können bei der Wahl von Polymeren für Spiegelfilme und für Polarisatorfilme entstehen, die unter Verwendung eines biaxialen Verfahrens gebildet werden, das den Film in zwei orthogonale Richtungen in der Ebene zieht. Ferner ist das Polymer vorzugsweise in der Lage, die Doppelbrechung nach Strecken beizubehalten, so dass dem fertiggestellten Film die gewünschten optischen Eigenschaften verliehen werden. Ein zweites Polymer kann für andere Schichten des Mehrschichtfilms gewählt werden, so dass bei dem fertig gestellten Film der Brechungsindex des zweiten Polymers in mindestens einer Richtung sich signifikant von dem Brechungsindex des ersten Polymers in der gleichen Richtung unterscheidet. Zur bequemeren Durchführung können die Filme unter Verwendung von nur zwei unterschiedlichen Polymermaterialien und Verschachteln jener Materialien während des Extrusionsverfahrens zum Herstellen alternierender Schichten A, B, A, B usw. hergestellt werden. Das Verschachteln von zwei unterschiedlichen Polymermaterialien ist jedoch nicht erforderlich. Stattdessen kann jede Schicht eines optischen Mehrschichtfilms aus einem einzigartigen Material oder einem Gemisch bestehen, das sonst nicht im Film zu finden ist. Vorzugsweise werden die Polymere bei gleichen oder ähnlichen Schmelztemperaturen coextrudiert.
Beispiele der zwei Polymerkombinationen, die sowohl passende Unterschiede der Brechungsindices als auch passende Zwischenschichthaftung bereitstellen, schließen ein: (1) für einen polarisierenden optischen Mehrschichtfilm, der unter Verwendung eines Verfahrens mit hauptsächlich uniaxialem Strecken hergestellt wird, PEN/coPEN, PET/coPET, PEN/sPS, PET/sPS, PEN/EastarTM Polyester und PET/EastarTM Polyester, wobei „PEN“ sich auf Polyethylennaphthalat bezieht, „coPEN“ auf ein Copolymer oder Gemisch, basierend auf Naphthalindicarbonsäure bezieht, „PET“ auf Polyethylenterephthalat bezieht, „coPET“ auf ein Copolymer oder Gemisch, basierend auf Terephthalsäure bezieht, „sPS“ sich auf syndiotaktisches Polystyrol und seine Derivate bezieht und EastarTM eine Handelsbezeichnung für einen Polyester oder Copolyester (es wird angenommen, dass er Cyclohexandimethylendioleinheiten und Terephthalateinheiten umfasst), im Handel erhältlich von Eastman Chemical Co., ist; (2) für einen polymerisierenden optischen Mehrschichtfilm, hergestellt durch Manipulieren der Verfahrensbedingungen eines biaxialen Streckverfahrens PEN/coPEN, PEN/PET, PEN/PBT, PEN/PETG und PEN/PETcoPBT, wobei „PBT“ sich auf Polybutylenterephthalat bezieht, „PETG“ sich auf ein Copolymer von PET unter Verwendung eines zweiten Glycols (üblicherweise Cyclohexandimethanol) bezieht und „PETcoPBT“ auf einen Copolyester von Terephthalsäure oder einen Ester davon mit einem Gemisch von Ethylenglycol und 1,4-Butandiol bezieht; (3) für Spiegelfilme (einschließlich gefärbter Spiegelfilme) PEN/PMMA, coPEN/PMMA, PET/PMMA, PEN/EcdelTM thermoplastischer Polyester, PET/EcdelTM thermoplastischer Polyester, PEN/sPS, PET/sPS, PEN/coPET, PEN/PETG und PEN/THVTM Fluorpolymere, wobei „PMMA“ sich auf Polymethylmethacrylat bezieht, EcdelTM eine Handelsbezeichnung für einen thermoplastischen Polyester oder Copolyester ist (es wird angenommen, dass er Cyclohexandicarboxylateinheiten, Polytetramethylenetherglycoleinheiten und Cyclohexandimethanoleinheiten umfasst), im Handel erhältlich von Eastman Chemical Co., und THVTM eine Handelsbezeichnung für ein Fluorpolymer, im Handel erhältlich von 3M Company, ist.
Weitere Einzelheiten geeigneter optischer Mehrschichtfilme und verwandter Aufbauten sind im U.S.-Patent Nr. 5,882,774 (Jonza et al.) und den PCT-Veröffentlichungen Nr. WO 95/17303 (Ouderkirk et al.) und in WO 99/39224 (Ouderkirk et al.) zu finden. Die polymeren optischen Mehrschichtfilme und Filmkörper können zusätzliche Schichten und Beschichtungen umfassen, die wegen ihrer optischen, mechanischen und/oder chemischen Eigenschaften gewählt werden. Die polymeren Filme und Filmkörper können auch anorganische Schichten, wie Metall oder Metalloxidbeschichtungen oder Schichten, umfassen.
Bei anderen Ausführungsformen kann das Grundelement 15 irgendeines einer Reihe von nicht-polymeren Materialien, wie Glas, Metallbahnenmaterial, Papier, Pappe, gestrickte Materialien, Stoffe oder dgl. umfassen oder daraus bestehen.
Überzug
Der Überzug 14 wird durch Auftragen einer härtbaren flüssigen Überzugszusammensetzung, die eine siloxanbindbare Komponente umfasst, auf mindestens einen Abschnitt der Frontfläche 16 des Körperelements 12 gebildet. Die Überzugszusammensetzung wird dann gehärtet, so dass ein fester Überzug 14, der an das Körperelement siloxangebunden ist, gebildet wird.
Der erhaltene Überzug ist hydrophil, vorzugsweise in starkem Maße. Bei veranschaulichenden Ausführungsformen ist der erhaltene Überzug etwa 0,3 bis etwa 1 Mikron dick, und die darunterliegende Deckschicht aus diamantähnlichem Glas des Körperelements ist etwa 0,1 bis etwa 2 Mikron dick. Solche Kombinationen stellen eine geeignete Kombination von dauerhafter Reinigbarkeit und Kratzbeständigkeit bereit. Es ist zu verstehen, dass erfindungsgemäße Gegenstände unter Verwendung anderer Dicken der Schichten der Komponenten hergestellt werden können.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Überzug mindestens ein zwitterionisches Silan aus der Gruppe bestehend aus Phosphatsilanen und Sulfonatsilanen. Solche Silane schließen mindestens eine Phosphatgruppe (PO₄ ^3-) oder Sulfonatgruppe (SO₃ ^-) ein, um der reinigbaren Fläche gewünschte hohe Hydrophilie zu verleihen.
Veranschaulichende Beispiele der zwitterionischen sulfonatfunktionellen Verbindungen schließen jene, offenbart im U.S.-Patent Nr. 5,936,703 (Miyazaki et al.) und den PCT-Anmeldungen Nr. WO 2007/146680 (Schlenoff) und WO 2009/119690 (Yamazaki et al.), ein.
Bei einigen Ausführungsformen weisendie in den Lösungen und Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendeten zwitterionischen Sulfonat-Organosilanolverbindungen die folgende Formel (I) auf wobei: (R¹O)_p-Si(R²)_q-W-N⁺(R³)(R⁴)-(CH₂)_m-SO₃ ^- (I) wobei:

jeder Rest R¹ unabhängig Wasserstoff, eine Methylgruppe oder Ethylgruppe ist;
jeder Rest R² unabhängig eine Methylgruppe oder eine Ethylgruppe ist;
jeder Rest R³ und R⁴ unabhängig ein gesättigter oder ungesättigter, geradkettiger, verzweigter oder cyclischer organischer Rest ist, die miteinander, gegebenenfalls mit den Atomen der Gruppe W, verbunden sein können, wobei ein Ring gebildet wird;
W ein organischer Verbindungsrest ist;
p und m ganze Zahlen von 1 bis 3 sind;
q gleich 0 oder 1 ist; und
p + q = 3.

Der organische Verbindungsrest W der Formel (I) ist vorzugsweise ausgewählt aus gesättigten oder ungesättigten, geradkettigen, verzweigten oder cyclischen organischen Resten. Der Verbindungsrest W ist vorzugsweise ein Alkylenrest, der Carbonylreste, Urethanreste, Harnstoffreste, Heteroatome, wie Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel, und Kombinationen davon einschließen kann. Beispiele geeigneter Verbindungsreste W schließen Alkylenreste, Cycloalkylenreste, alkylsubstituierte Cycloalkylenreste, hydroxysubstituierte Alkylenreste, hydroxysubstituierte Mono-oxa-alkylenreste, zweiwertige Kohlenwasserstoffreste mit Mono-oxa-Gerüstsubstitution, zweiwertige Kohlenwasserstoffreste mit Mono-thia-Gerüstsubstitution, zweiwertige Kohlenwasserstoffreste mit Monooxo-thia-Gerüstsubstitution, zweiwertige Kohlenwasserstoffreste mit Dioxo-thia-Gerüstsubstitution, Arylenreste, Arylalkylenreste, Alkylarylenreste und substituierte Alkylarylenreste ein.
Geeignete Beispiele der zwitterionischen Verbindungen der Formel (I) sind im U.S.-Patent Nr. 5,936,703 (Miyazaki et al.) und den PCT Anmeldungen Nr. WO 2007/146680 und WO 2009/119690 beschrieben und schließen die folgenden zwitterionischen funktionellen Gruppen ein (-W-N⁺(R³)(R⁴)-(CH₂)_m-SO₃ ^-):
Bei bestimmten Ausführungsformen weisen die in den Lösungen und Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendeten Sulfonat-Organosilanolverbindungen die folgende Formel (II) auf wobei: (R¹O)_p-Si(R²)_q-CH₂CH₂CH₂-N⁺(CH₃)₂(CH₂)_m-SO₃ ^- (I) wobei:

jeder Rest R¹ unabhängig Wasserstoff, eine Methylgruppe oder Ethylgruppe ist;
jeder Rest R² unabhängig eine Methylgruppe oder eine Ethylgruppe ist;
p und m ganze Zahlen von 1 bis 3 sind;
q gleich 0 oder 1 ist; und
p + q = 3.

Geeignete Beispiele der zwitterionischen Verbindungen der Formel (II) sind im U.S.-Patent Nr. 5,936,703 (Miyazaki et al.) beschrieben, einschließlich zum Beispiel: (CH₃O)₃Si-CH₂CH₂CH₂-N⁺(CH₃)₂-CH₂CH₂CH₂-CO₃ ^-; und (CH₃CH₂O)₂Si(CH₃)-CH₂CH₂CH₂-N⁺(CH₃)₂-CH₂CH₂CH₂-SO₃ ^-.
Andere Beispiele geeigneter zwitterionischer Verbindungen, die unter Verwendung von Standardverfahren hergestellt werden können, die im Beispielteil veranschaulicht sind, schließen die folgenden ein:

und
Die sulfonatfunktionelle Überzugszusammensetzung schließt typischerweise eine sulfonatfunktionelle Verbindung in einer Menge von mindestens etwa 0,1 Gew.-% und häufig mindestens etwa 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Überzugszusammensetzung, ein. Die sulfonatfunktionelle Überzugszusammensetzung schließt typischerweise eine sulfonatfunktionelle Verbindung in einer Menge von nicht mehr als etwa 20 Gew.-% und häufig nicht mehr als 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Überzugszusammensetzung, ein. Im Allgemeinen werden für Überzugsdicken einer Monoschicht relativ verdünnte Überzugszusammensetzungen verwendet. In einer anderen Ausführungsform können relativ konzentrierte Überzugszusammensetzungen verwendet und anschließend gespült werden.
Die sulfonatfunktionelle Überzugszusammensetzung schließt vorzugsweise Alkohol, Wasser oder hydroalkoholische Lösungen (d.h. Alkohol und/oder Wasser) ein. Typischerweise sind solche Alkohole niedrige Alkohole (z.B. C₁ bis C₈ Alkohole und typischer C₁ bis C₄ Alkohole), wie Methanol, Ethanol, Propanol, 2-Propanol usw. Vorzugsweise sind die sulfonatfunktionellen Überzugszusammensetzungen wässrige Lösungen. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „wässrige Lösung“ auf Wasser enthaltende Lösungen. Solche Lösungen können Wasser als das einzige Lösungsmittel verwenden oder sie können Kombinationen von Wasser und organischen Lösungsmitteln, wie Alkohol und Aceton, verwenden. Organische Lösungsmittel können auch in die hydrophilen Überzugszusammensetzungen eingeschlossen sein, um so ihre Gefrier-Tau-Stabilität zu verbessern. Typischerweise sind die Lösungsmittel in einer Menge bis zu etwa 50 Gew.-% der Zusammensetzungen und vorzugsweise im Bereich von etwa 5 bis etwa 50 Gew.-% der Zusammensetzungen, vorhanden.
Die sulfonatfunktionelle Überzugszusammensetzung kann sauer, basisch oder neutral sein. Die Eigenschaft der Haltbarkeit der Überzüge kann durch den pH-Wert beeinflusst werden. Zum Beispiel sind Überzugszusammensetzungen, die sulfonatfunktionelle zwitterionische Verbindungen enthalten, vorzugsweise neutral.
Die sulfonatfunktionellen Überzugszusammensetzungen können mit einer Reihe von Viskositäten bereitgestellt werden. So kann die Viskosität von wasserähnlicher Dünne bis pastenähnlicher Schwere variieren. Sie können auch in der Form von Gelen bereitgestellt werden. Zusätzlich kann eine Reihe anderer Komponenten in die Zusammensetzungen inkorporiert werden.
So können zum Beispiel herkömmliche grenzflächenaktive Mittel, kationische, anionische oder nicht-ionische grenzflächenaktive Mittel verwendet werden. Detergenzien und Benetzungsmittel können ebenfalls verwendet werden. Typischerweise sind die anionischen grenzflächenaktiven Mittel, Detergenzien und Benetzungsmittel jene, die nachstehend für die Grundierzusammensetzung beschrieben werden, auch in den sulfonatfunktionellen Überzugszusammensetzungen der Erfindung geeignet. Der Begriff „grenzflächenaktives Mittel, wie hier verwendet, beschreibt Moleküle, die hydrophile (polare) und hydrophobe (nicht-polare) Bereiche am gleichen Molekül umfassen, die zum Verringern der Oberflächenspannung der Überzugslösung fähig sind. Geeignete grenzflächenaktive Mittel schließen die im U.S.-Patent Nr. 6,040,053 (Scholz et al.) offenbarten ein.
Für typische Konzentrationen der Siliciumdioxidnanopartikel (z.B. etwa 0,2 bis etwa 15 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Überzugszusammensetzung) umfassen die meisten grenzflächenaktiven Mittel weniger als etwa 0,1 Gew.-% der Überzugszusammensetzung, vorzugsweise etwa 0,003 bis etwa 0,05 Gew.-%, um die antireflektierenden Eigenschaften des Überzugs zu bewahren. Es sollte angemerkt werden, dass mit einigen grenzflächenaktiven Mitteln bei Konzentrationen über der zum Erreichen der Antibeschlageigenschaften erforderlichen ein fleckiger Überzug erhalten wird.
Anionische grenzflächenaktive Mittel in der Grundierzusammensetzung sind bevorzugt, wenn sie zum Verbessern der Gleichförmigkeit der erhaltenen Überzüge zugegeben werden. Geeignete anionische grenzflächenaktive Mittel schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf jene mit Molekularstrukturen, umfassend (1) mindestens eine hydrophobe Einheit, wie C₆ bis C₂₀ Alkyl-, Alkaryl- und/oder Alkenylreste, (2) mindestens einen anionischen Rest, wie Sulfat, Sulfonat, Phosphat, Polyoxyethylensulfat, Polyoxyethylensulfonat, Polyoxyethylenphosphat und dgl., und/oder (3) die Salze solcher anionischer Reste, wobei die Salze Alkalimetallsalze, Ammoniumsalze, tertiäre Aminosalze und dgl. einschließen. Veranschaulichende kommerzielle Beispiele geeigneter anionischer grenzflächenaktiver Mittel schließen Natriumlaurylsulfat, z.B. TEXAPON™ L-100 von Henkel Inc., Wilmington, DE oder POLYSTEP™ B-3 von Stepan Chemical Co., Northfield, IL; Natriumlaurylethersulfat, POLYSTEP™ B-12 von Stepan Chemical Co., Northfield IL; Ammoniumlaurylsulfat, z.B. STANDAPOL™ A von Henkel Inc., Wilmington, DE; und Natriumdodecylbenzolsulfonat, z.B. SIPONATE™ DS-10 von Rhone-Poulenc, Inc., Cranberry, NJ, ein.
Wenn die Grundierüberzugszusammensetzung kein grenzflächenaktives Mittel einschließt, oder wenn verbesserte Gleichförmigkeit des Überzugs erwünscht ist, kann es vorteilhaft sein, ein anderes Benetzungsmittel zuzugeben, einschließlich jener, die keine dauerhaften Antibeschlageigenschaften verleihen, um einen gleichförmigen Überzug des Gegenstands aus einer wässrigen oder hydroalkoholischen Lösung sicherzustellen. Beispiele geeigneter Benetzungsmittel schließen polyethoxylierte Alkylalkohole (z.B. BRIJ™ 30 und BRIJ™ 35, von ICI Americas und TERGITOL™ TMN-6™ (Specialty Surfactant, von Union Carbide Chemical and Plastics Co., polyoxyethylenierte Alkylphenole (z.B. TRITON™ X-100 von Union Carbide Chemical and Plastics Co., ICONOL™ NP-70 von BASF Corp.) und Polyethylenglycol/Polypropylenglycol-Blockcopolymer (TETRONIC™ 1502 Blockcopolymer-grenzflächenaktives Mittel, TETRONIC™ 908 Blockcopolymer-grenzflächenaktives Mittel und PLURONIC™ F38 Blockcopolymer-grenzflächenaktives Mittel, alle von BASF Corp.) ein. Selbstverständlich muss jedes zugegebene Benetzungsmittel in einer Menge eingeschlossen sein, die die antireflektierenden oder Antibeschlageigenschaften des Überzugs nicht zerstören, wenn solche Merkmale erwünscht sind. Im Allgemeinen wird das Benetzungsmittel in Mengen von weniger als etwa 0,1 Gew.-% der Überzugszusammensetzung, vorzugsweise etwa 0,003 bis etwa 0,05 Gew.-% der Überzugszusammensetzung, abhängig von der Menge der Siliciumdioxidpartikel, verwendet. Spülen oder Eintauchen des überzogenen Gegenstands in Wasser kann erwünscht sein, um einen Überschuss an grenzflächenaktivem Mittel oder Benetzungsmittel zu entfernen.
Sulfonatfunktionelle Überzugszusammensetzungen werden vorzugsweise auf den Gegenstand unter Verwendung herkömmlicher Verfahren, wie Rakel-, Walzen-, Vorhang-, Rotogravur-, Spray- oder Tauchbeschichtungsverfahren, aufgetragen. Die bevorzugten Verfahren schließen Rakel- und Walzenbeschichtung oder Luftrakelbeschichtung ein, um die Dicke einzustellen.
Die sulfonatfunktionellen Überzüge der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise in Einschichtdicke aufgetragen. Typischerweise ist der sulfonatfunktionelle Überzug nicht mehr als etwa 10 Mikron dick, und vorzugsweise nicht mehr als etwa 1 Mikron dick, gemessen mit einem Ellipsometer, wie einem Gaertner Scientific Corp Modell Nr. L115C.
Sulfonatfunktionelle Überzüge der vorliegenden Erfindung können auf beide Seiten eines Träges aufgetragen werden, falls gewünscht. Alternativ können die Überzüge der vorliegenden Erfindung auf eine Seite des Trägers aufgetragen werden. Nach Auftragen wird der sulfonatfunktionelle Gegenstand typischerweise bei Temperaturen von etwa 20°C bis etwa 150°C in einem Rezirkulationsofen getrocknet. Ein inertes Gas kann zirkuliert werden. Die Temperatur kann weiter erhöht werden, um das Trocknungsverfahren zu beschleunigen, aber man muss Vorsicht walten lassen, um eine Schädigung des Trägers zu vermeiden.
Die sulfonatfunktionellen Überzugszusammensetzungen stellen für die damit beschichteten Oberflächen Antibeschlageigenschaften bereit. Die Antibeschlageigenschaft wird durch die Neigung der Überzüge gezeigt, einer Bildung von Wassertröpfchen zu widerstehen, welche die Transparenz des beschichteten Trägers deutlich verringern kann. Wasserdampf von zum Beispiel menschlichem Atem, neigt auf dem beschichteten Träger in Form eines dünnen gleichförmigen Wasserfilms anstatt als Wassertröpfchen zum Kondensieren. Ein solcher gleichförmiger Film verringert nicht signifikant die Klarheit oder Transparenz des Trägers.
Gegenstand
Zusätzlich können reinigbare Gegenstände der Erfindung, z.B. trocken-löschbare Gegenstände ferner solch andere gegebenenfalls vorhandene Komponenten, wie Rahmen, Mittel zum Lagern von Materialien und Werkzeuge, wie Schreibinstrumente, Radierer, Tücher, Notizpapier usw., Griffe zum Tragen, Schutzabdeckungen, Vorrichtungen zum Hängen an vertikalen Oberflächen, Staffeleien usw., umfassen.
Verfahren zur Verwendung
Reinigbare Gegenstände der Erfindung können leicht gereinigt werden, z.B. durch einfaches Abwischen mit einem trockenen Tuch, Papierhandtuch usw., oder in einigen Fällen durch Abwischen mit einem Tuch, Papierhandtuch usw. unter Verwendung von Wasser.
Zum Beispiel kann bei Ausführungsformen, wenn der Gegenstand ein trocken-löschbarer Gegenstand ist, die Fläche des Überzugs leicht beschrieben, dann leicht gereinigt werden. Bezeichnenderweise kann sogar eine Beschriftung mit Permanentmarker leicht durch Abwischen, vorzugsweise nach zuerst Aufbringen von Wasser und/oder Wasserdampf (z.B. durch Anhauchen) entfernt werden. Typischerweise schließen die Verfahren der vorliegenden Erfindung Entfernen der Beschriftung mit Permanentmarker von der Oberfläche durch einfaches Aufbringen von Wasser (z.B. Leitungswasser bei Raumtemperatur) und/oder Wasserdampf (z.B. Atem einer Person) und Abwischen ein. Wie hier verwendet bezieht sich „Abwischen“ auf leichtes Wischen, typischerweise mit der Hand, mit zum Beispiel, einem Gewebe, Papierhandtuch oder einem Stoff, ohne wesentlichen Druck (z.B. im Allgemeinen nicht mehr als etwa 350 Gramm) für ein- oder mehrmaliges Streichen oder Reiben (typischerweise sind nur wenige Male erforderlich).
In einigen Fällen wird das Reinigen der Oberfläche, z.B. Löschen des trocken-löschbaren Bords unter Verwendung einer Reinigerzusammensetzung, vorzugsweise eines Glasreinigers auf Wasserbasis, wie Windex™ Glass Cleaner (SC Johnson Co., Racine, WI), erleichtert.
Beispiele
Die Erfindung wird weiter durch die folgenden veranschaulichenden nicht einschränkenden Beispiele erklärt.

Die in den Beispielen verwendeten Substanzen schließen ein:

Substanz	Beschreibung	quelle
1,4-Butansulton		Aldrich Chemical, St. Louis, MO
3-(N,N-Dimethylaminopropyl)trimethoxysilan		Gelest, Morrisville, PA
LI1THISIL™25	Lithiumsilicat	PQ Corporation, Valley Forge, PA
WPET	MITSUBISHI™ W54B Weiße Polyesterfolie, 3 mil, 2 Seiten grundiert	Mitsubishi PET Film, LLC, Greer, SC
SR-351LV	Multifunktionelle Acrylatmonomer.	Sartomer Company, Exton, PA
WINDEX™ Glasreiniger	Reiniger auf Wasserbasis	SC Johnson Co., Racine, WI

Das folgende Testverfahren zur Beurteilung der Entfernung von Permanentmarker wurde verwendet.
Schreiben auf der Testoberfläche mit SHARPIE™ Schwarz Permanentmarker. Nach 24 Stunden bei Raumtemperatur Auftragen von Wasser auf die Fläche. Dann Reiben der Beschriftung auf der Fläche mit einem nassen Papierhandtuch. Fortsetzen des Reibens, bis die Beschriftung entfernt ist oder bis sich die Menge an auf dem Bord verbleibenden Marker nicht mehr ändert. Aufzeichnen, ob die Beschriftung durch die Wirkung eines nassen Papierhandtuchs entfernt ist oder nicht. Für Permanentmarker, die mit Wasser allein schwer zu entfernen sind, Sprühen von etwas WINDEX™ Glasreiniger auf die Beschriftung und dann Abwischen mit einem Papierhandtuch zum Entfernen.
Ein wieder beschreibbarer Gegenstand mit einem Körperelement mit Frontfläche mit hohem Glanz (Beispiel 1) und einem mit matter Frontfläche (Beispiel 2) wurden mit diamantähnlichen Glas beschichtet, um darauf Deckschichten zu bilden, gefolgt von Aufbringen der nachstehend beschriebenen zwitterionischen Silanzusammensetzungen, um Überzüge gemäß der Erfindung zu bilden. Die Entfernbarkeit von SHARPIE™ Permanentmarker wurde nach 24 Stunden Trockenzeit untersucht. Der Gegenstand mit mattem Finish von Beispiel 2 war stärker abriebbeständig als der glänzende Gegenstand von Beispiel 1, wie durch die nach der siebten Verwendung erhaltene Bewertung gezeigt.
Der Überzug in Beispiel 1 wurde aus einer Zusammensetzung gebildet, hergestellt durch Zugabe von 3-(N,N-Dimethylaminopropyl)trimethoxysilan (49,7 g, 239 mmol) in einem Gefäß mit Schraubgewinde, gefolgt von entionisiertem (DI) Wasser (82,2 g) und 1,4-Butansulton (32,6 g, 239 mmol). Das kombinierte Reaktionsgemisch wurde auf 75°C erwärmt und für einen Zeitraum von 14 Stunden gemischt. Das erhaltene Reaktionsgemisch wurde in Wasser auf 2 Gew.-% verdünnt, um die endgültige Überzugszusammensetzung zu erhalten, die dann auf die Frontfläche des Körperelements aufgetragen wurde.
In Beispiel 2 wurde der Überzug aus einer Zusammensetzung gebildet, hergestellt als eine 2 gew.-%ige Lösung von [LITHISIL™ 25 Lithiumsilicat: Beispiel 1 Herstellungszusammensetzung (23:77 Gew./Gew.)] in Wasser.

Nach 10maligem Verwenden wurden 100 % SHARPIE™ Schwarz Permanentmarker noch leicht entfernt. Der Marker ritzte die glänzenden Proben nach der 7. Verwendung, aber die durch die Walze bewirkte matte optisch strukturierte Oberflächenprobe wurde durch den Marker nicht eingeritzt. Daher ist die Haltbarkeit durch Mikrostrukturierung der Hartüberzugsoberfläche mit jedem geeigneten Verfahren verbessert.

		Beispiel 1		Beispiel 2
		Nasses Papierhandtuch	Spray	Nasses Papierhandtuch	Spray
Abwischen Nr.	Trockenzeit	Ergebnisse	Ergebnisse	Ergebnisse	Ergebnisse
1	5 min	100%	100%	100%	100%
2	5 min	100%	100%	100%	100%
3	5 min	100%	100%	100%	100%
4	5 min	100%	100%	100%	100%
5	5 min	100%	100%	100%	100%

6	5 min	100%	100%	100%	100%
7	5 min	100% Ritzen	100%	100%	100%
8	5 min	100%	100%	100%	100%
9	5 min	100% Ritzen	100%	100%	100%
10	24 Stunden	100% Ritzen	100%	100%	100%

Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen davon in Bezug auf die beigefügte Zeichnung vollständig beschrieben wurde, ist anzumerken, dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen für den Fachmann leicht zu erkennen sind. Solche Änderungen und Abwandlungen sind als in den Bereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen zu verstehen, wie durch die anhängenden Patentansprüche definiert, wenn sie nicht davon abweichen. Die vollständige Offenbarung aller Patente, Patentdruckschriften und Veröffentlichungen, die hier zitiert sind, sind durch Bezugnahme eingeschlossen.
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der Anmeldung zusammengefasst:

1. Verfahren zur Herstellung eines reinigbaren Gegenstandes, umfassend: (a) Bereitstellen eines Körperelements mit einer Frontfläche, wobei mindestens ein Abschnitt der Frontfläche siloxanbindbar ist, (b) Auftragen einer Überzugzusammensetzung auf mindestens einen Abschnitt der siloxanbindbaren Fläche, wobei die Überzugzusammensetzung eine siloxanbindbare Komponente umfasst; und (c) Härten der Überzugzusammensetzung, um einen hydrophilen Überzug mit einer Siloxanbindung an der Frontfläche des Körperelements zu bilden.
2. Verfahren nach Punkt 1, wobei das Körperelement das Reaktionsprodukt eines härtbaren Gemischs umfasst, das mindestens einen härtbaren Bestandteil umfasst, der ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus (Meth)acrylatmonomeren, (Meth)acrylatoligomeren.
3. Verfahren nach Punkt 1, wobei das härtbare Gemisch ferner eine Mehrzahl von oberflächenmodifizierten anorganischen Nanopartikeln umfasst.
4. Verfahren nach Punkt 3, wobei die Nanopartikel ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxiden, Antimonzinnoxid, Bismutsubsalicylat, Böhmit, Calciumcarbonat, Calciumphosphat, Cerdioxid, Graphen, Halloysit, Lanthanborid, Lithiumcarbonat, Silber, amorpher Silica, kolloidaler Silica, Siliciumdioxid, Titandioxid, Zinkoxid, Zirconiumoxid oder -dioxid.
5. Verfahren nach Punkt 3, wobei die Nanopartikel eine Mehrzahl von modifizierten Silicapartikeln umfassen.
6. Verfahren nach Punkt 1, wobei die Frontfläche des Körperelements einen matten Finish aufweist.
7. Verfahren nach Punkt 1, wobei die Frontfläche des Körperelements einen glänzenden Finish aufweist.
8. Verfahren nach Punkt 1, wobei (b) Auftragen eines Hardcoats (1) Laminieren eines vorgeformten Hardcoats auf mindestens einen Abschnitt der Frontfläche des Substrats umfasst.
9. Verfahren nach Punkt 1, wobei (b) Auftragen eines Hardcoats (1) Auftragen einer härtbaren Beschichtungszusammensetzung auf mindestens einen Abschnitt der Frontfläche des Substrats und (2) Härten der Beschichtungszusammensetzung, um den Hardcoat zu erhalten, umfasst.
10. Verfahren nach Punkt 1, wobei das Körperelement eine siloxanbindbare Deckschicht umfasst.
11. Verfahren nach Punkt 10, wobei die Deckschicht eine diamantartige Glasfolie ist.
12. Verfahren nach Punkt 1, wobei das Körperelement eine Polymermatrix umfasst, die Nanopartikel umfasst und wobei die Matrix behandelt wurde, indem mindestens ein Abschnitt der Frontfläche davon mindestens einem der folgenden ausgesetzt wurde: Plasma-, Korona- und Flammenbehandlung, um siloxanbindbare Nanopartikel auszusetzen.
13. Reinigbarer Gegenstand, umfassend: (a) ein Körperelement mit einer Frontfläche, wobei die Frontfläche funktionalisiert ist; und (b) einen Überzug, der an die funktionalisierte Frontfläche mittels Siloxanbindungen gebunden ist
14. Verfahren zur Verwendung eines reinigbaren Gegenstandes, umfassend: (a) Bereitstellen eines reinigbaren Gegenstandes nach Punkt 13; und (b) Schreiben von Zeichen auf die Frontfläche desselben.
15. Verfahren nach Punkt 14, ferner umfassend (c) Entfernen von mindestens einem Abschnitt der Zeichen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6696157 [0056]
US 7099083 [0067]
US 6991695 [0068]
WO 9936248 [0070]
US 5882774 [0072]
WO 9517303 [0072]
WO 9939224 [0072]
US 5936703 [0077, 0080, 0082]
WO 2007/146680 [0077, 0080]
WO 2009/119690 [0077, 0080]
US 6040053 [0088]

Claims

Ein reinigbarer Gegenstand, umfassend: ein polymeres Körperelement mit einer Frontfläche und einer Rückfläche; eine Überzugszusammensetzung auf mindestens einem Abschnitt der Frontfläche des Körperelements; wobei die Überzugszusammensetzung eine härtbare siloxanbindbare Komponente umfasst und wobei die Überzugszusammensetzung einen hydrophilen Überzug mit einer Siloxanbindung zu der Frontfläche des Körperelements nach dem Härten bildet.
Der Gegenstand nach Anspruch 1, wobei das Körperelement das Reaktionsprodukt eines härtbaren Gemischs umfasst, das mindestens einen härtbaren Bestandteil umfasst, der ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus (Meth)acrylatmonomeren, (Meth)acrylatoligomeren.
Der Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die Überzugszusammensetzung ferner eine Mehrzahl von oberflächenmodifizierten anorganischen Nanopartikeln umfasst.
Der Gegenstand nach Anspruch 3, wobei die Nanopartikel ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxiden, Antimonzinnoxid, Bismutsubsalicylat, Böhmit, Calciumcarbonat, Calciumphosphat, Cerdioxid, Graphen, Halloysit, Lanthanborid, Lithiumcarbonat, Silber, amorpher Silica, kolloidaler Silica, Siliciumdioxid, Titandioxid, Zinkoxid, Zirconiumoxid oder -dioxid.
Der Gegenstand nach Anspruch 3, wobei die Nanopartikel eine Mehrzahl von modifizierten Silicapartikeln umfassen.
Der Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die Frontfläche des Körperelements ein mattes Finish aufweist.
Der Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die Frontfläche des Körperelements ein glänzendes Finish aufweist.
Der Gegenstand nach Anspruch 1, wobei das Körperelement eine siloxanbindbare Deckschicht umfasst.
Der Gegenstand nach Anspruch 8, wobei die Deckschicht eine diamantartige Glasfolie ist.
Der Gegenstand nach Anspruch 1, wobei das Körperelement eine Polymermatrix umfasst, die Nanopartikel umfasst und wobei die Matrix behandelt wurde, indem mindestens ein Abschnitt der Frontfläche davon mindestens einem der folgenden ausgesetzt wurde: Plasma-, Korona- und Flammenbehandlung, um siloxanbindbare Partikel auszusetzen.
Ein reinigbarer Gegenstand, umfassend: ein Körperelement mit einer Frontfläche, wobei die Frontfläche funktionalisiert ist; und einen Überzug, der an die funktionalisierte Frontfläche mittels Siloxanbindungen gebunden ist.