DE60012523T2 - Ceramerzusammensetzungen und daraus hergestellte antistatische abriebfeste ceramere - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Ceramerzusammensetzungen, umfassend ein elektrisch leitendes, organisches Polymer, abriebfeste antistatische Ceramergegenstände, die aus diesen Ceramerzusammensetzungen hergestellt sind, und Verfahren zur Herstellung dieser Ceramere und Ceramerzusammensetzungen.
  • Die Einbringung von Zusätzen in Polymere ist auf dem Fachgebiet bekannt. Zusätze, wie Antibeschlagmittel, Antioxidantien, Weichmacher, Stabilisatoren, Infrarot-Absorptionsmittel, Biozide, Flammverzögerungsmittel, Füllstoffe, Gleitmittel, nichtionische oberflächenaktive Mittel finden in der Polymertechnologie umfassende Verwendung. Derartige Zusätze können in der Form von beispielsweise Flüssigkeiten, Pasten, wachsartigen niedrig schmelzenden Lösungen oder Feststoffen vorliegen.
  • Kunststoffe sind elektrisch isolierend und können statische Elektrizität durch Kontakt mit oder durch Reibung an Material oder indem sie von einem Material während der Herstellung oder während dessen Verwendung abgezogen werden, erzeugen und akkumulieren. Kunststoffe mit hoher elektrischer Leitfähigkeit können die Akkumulation von Elektrizität verhindern und sind deshalb antistatisch. Optisch transparente, elektrisch leitende Beschichtungen sind auf dem Fachgebiet zur Verwendung in Anzeigevorrichtungen, Photoleitenden Komponenten und solaren photovoltaischen Zellen bekannt. In U.S. Patent Nr. 5,770,216 werden Folien diskutiert, die Zinkoxidteilchen als Zusätze enthalten. In U.S. Patent Nr. 5,300,575 werden Kunststofffolien diskutiert, die Polythiophenverbindungen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit enthalten.
  • Einige antistatische Beschichtungen können die Elektrizität unter relativ niedriger Luftfeuchtigkeit nicht leiten. Beispielsweise benötigen antistatische Beschichtungen, die ionische Leiter in organischen Matrices verteilt umfassen, typischerweise Wasser, um Elektrizität zu leiten. Ladung wird in Gegenwart von Wasser transportiert und die Leitung von Elektrizität kann aufhören, wenn die antistatische Beschichtung in eine relative Feuchtigkeit unter etwa 20 % gebracht wird. Ein elektrisch leitendes, organisches Material, wie Polythiophen, verteilt in einer organischen Matrix, ist anders als ionische Leiter in der Lage, Elektrizität unterhalb einer Feuchtigkeit von etwa 20 % zu leiten. Das Leiten von Elektrizität kann auftreten, wenn die organische Matrix, die das elektrisch leitende, organische Polymer enthält, in eine relativ trockene Umgebung gebracht wird, da sich Elektronen über konjugierte Doppelbindungen, die sich innerhalb des Polymergerüsts befinden, bewegen. Jedoch kann eine organische Matrix, die ein elektrisch leitendes, organisches Polymer enthält, leicht verkratzt werden, was die Verwendung des Polymers unter bestimmten Umständen einschränkt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt Ceramerzusammensetzungen bereit, die gehärtet werden können, um abriebfeste, antistatische Ceramere zu bilden. Die Ceramerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung umfassen eine Mehrzahl kolloidaler Siliciumdioxidteilchen, eine Bindemittelvorstufe und eine Dispersion eines elektrisch leitenden, organischen Polymers. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ceramerzusammensetzung ferner eine Amid-enthaltende Verbindung. Derartige Amid-enthaltende Verbindungen erhöhen die Transparenz des gehärteten Ceramers. Die Ceramerzusammensetzung kann ferner kolloidale, anorganische Oxidteilchen, Kupplungsmittel, Beschichtungsmodifikationsmittel (z. B. Initiatoren und Photosensibilisatoren), oberflächenaktive Mittel und andere optionale Zusätze umfassen.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst auch aus Ceramerzusammensetzungen hergestellte Ceramergegenstände. Derartige Ceramergegenstände können ein Substrat mit einer Ceramerbeschichtung umfassen, die mindestens an einem Teil der Substratsoberfläche haftet. Geeignete Substrate schließen zum Beispiel Polymerfolie, Glas, Keramik und Metall ein. Ein besonders geeignetes Substrat ist ein Behälter zur Lagerung von elektronischen Vorrichtungen. Die Ceramergegenstände können auch zum Beispiel geformte Ceramerteilchen umfassen.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung einer Ceramerzusammensetzung für die Herstellung eines transparenten Ceramers mit antistatischen Eigenschaften und Abriebfestigkeit. Das Verfahren umfasst die Schritte: a) Kombinieren eines wässrigen Siliciumdioxidsols mit einem optionalen Kupplungsmittel und einer Bindemittelvorstufe, um ein Gemisch zu bilden; b) Trocknen des Gemischs aus Schritt a), so dass das Gemisch im Wesentlichen frei von Wasser ist; c) Mischen einer Amidenthaltenden Verbindung mit einem elektrisch leitenden, organischen Polymer, um eine Dispersion elektrisch leitender organischer Polymere zu bilden; und d) Kombinieren der Dispersion des elektrisch leitenden, organischen Polymers aus Schritt c) mit dem Gemisch aus Schritt b), um die Ceramerzusammensetzung zu bilden. Ein antistatisches, abriebfestes Ceramer wird hergestellt, wenn das Material aus Schritt d) gehärtet wird.
  • Die vorliegende Erfindung schließt auch ein Verfahren zur Herstellung einer Ceramerzusammensetzung ein, wobei das Verfahren die Schritte einschließt: a) Kombinieren eines wässrigen Siliciumdioxidsols mit optionalen Kupplungsmitteln und mindestens einem organischen Monomer, um ein Gemisch zu bilden; b) Trocknen des Gemischs aus Schritt a), so dass das Gemisch im Wesentlichen frei von Wasser ist; und c) Kombinieren eines elektrisch leitenden, organischen Polymers mit dem Gemisch aus Schritt b), um eine Ceramerzusammensetzung zu bilden. Ein antistatisches, abriebfestes Ceramer wird hergestellt, wenn das Material aus Schritt c) gehärtet wird.
  • Wie hier verwendet, soll unter Bezugnahme auf die vorliegende Erfindung folgendes gelten: „Bindemittel" bezieht sich auf eine verfestigte oder gehärtete Bindemittelvorstufe.
  • „Bindemittelvorstufe" bezieht sich auf eine härtbare Zusammensetzung, die mindestens ein reaktives Monomer, Oligomer oder eine Kombination davon umfasst.
  • „Ceramer" bezieht sich auf eine gehärtete Ceramerzusammensetzung.
  • „Ceramerzusammensetzung" bezieht sich auf eine fließfähige Dispersion, die im Wesentlichen nicht aggregierte, kolloidale, anorganische Oxidteilchen (einschließlich mindestens Siliciumdioxidteilchen) umfasst, die in mindestens eine Bindemittelvorstufe gleichmäßig eingebracht sind.
  • „Beschichtung" bezieht sich auf eine Schicht des Ceramers.
  • „Kupplungsmittel" bezieht sich auf organische Moleküle, wobei die Moleküle eine erste funktionelle Gruppe, die zur kovalenten oder ionischen Bindung an ein Silikatteilchen fähig ist, eine optionale zweite funktionelle Gruppe, die zur Reaktion mit einer organischen Vorstufe fähig ist, und einen hydrophoben Abschnitt aufweisen, der an die erste funktionelle Gruppe gebunden ist und sich zwischen der ersten und zweiten funktionellen Gruppe befindet, falls die zweite funktionelle Gruppe vorhanden ist. Ein Kupplungsmittel kann als Dispergiermittel dienen.
  • „Härtbar" bezieht sich auf ein fließfähiges Material, das mittels Kühlen (um heiße Schmelzen zu verfestigten), Erwärmen (um lösungsmittelhaltige Materialien zu trocknen und zu verfestigten) und/oder Polymerisation (z. B. Kettenverlängerung, chemisches Vernetzen, Strahlungsvernetzen) in ein festes, im Wesentlichen nicht fließendes Material, umgewandelt werden kann.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Elektronik-Lagerungsbehälters, der mit einem Ceramer beschichtet ist.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht von einigen Ceramergegenständen.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht einer Ceramerbeschichtung auf einem Substrat.
  • 3a ist eine Querschnittsansicht einer Ceramerbeschichtung auf einem Substrat.
  • 4 ist eine Fotografie einer Ceramerbeschichtung, die aus einer Ceramerzusammensetzung hergestellt ist, die im Wesentlichen frei von einer Amid-enthaltende Verbindung ist.
  • 5 ist eine Fotografie einer Ceramerbeschichtung, die aus einer Ceramerzusammensetzung hergestellt ist, die eine Amid-enthaltende Verbindung umfasst.
  • Die vorliegende Erfindung stellt Ceramerzusammensetzungen bereit, die gehärtet werden können, um abriebfeste, antistatische Ceramere zu bilden. Die Ceramere können in der Form von einer Ceramerbeschichtung bereitgestellt werden, die auf einem Substrat haftet oder sie können in der Form eines Ceramergegenstands vorliegen. Ceramerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung umfassen eine Mehrzahl kolloidaler Siliciumdioxidteilchen, eine Bindemittelvorstufe und ein elektrisch leitendes, organisches Polymer. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ceramerzusammensetzung ferner eine Amid-enthaltende Verbindung. Gegebenenfalls können die Ceramerzusammensetzungen ferner kolloidale, anorganische Oxidteilchen, Kupplungsmittel, Beschichtungsmodifikationsmittel (z. B. Initiatoren und/oder Photosensibilisatoren), oberflächenaktive Mittel und andere optionale Zusätze umfassen.
  • Die Ceramerzusammensetzungen können auf verschiedene Substrate, wie Holz, Keramiken, Polymere (z. B. Acrylharzderivate, Polyester, Polycarbonate, Polyamide, Polyolefine, Polyurethane und Vinylpolymere), Metall, Gläser aufgebracht werden. Die Ceramerzusammensetzungen sind insbesondere zur Anwendung als Elektronik-Lagerungsbehälter geeignet.
  • 1 veranschaulicht einen antistatischen Lagerungsbehälter 30, der einen Lagerungsbehälter für elektronische Vorrichtungen 32 und eine Ceramerbeschichtung 34 umfasst, die auf der Oberfläche des Lagerungsbehälters 32 angebracht ist. Von einem Beispiel eines Elektronik-Lagerungsbehälters, der mit einem Ceramer der vorliegenden Erfindung beschichtet sein kann, wird in U.S. Patent Nr. 5,051,351 (Niles et al.) berichtet. Vorzugsweise bedeckt die Ceramerbeschichtung 34 sowohl die inneren als auch die äußeren Oberflächen des Lagerungsbehälters 32, um dem Lagerungsbehälter optimale antistatische Eigenschaften zu verleihen. Gegebenenfalls kann der Lagerungsbehälter nur teilweise mit der Ceramerzusammensetzung beschichtet sein. Die Ceramerbeschichtung 34 ist abriebfest und antistatisch, sogar unter Bedingungen von geringer Feuchtigkeit. Die Beschichtung hilft dabei, elektronische Vorrichtungen, die in dem beschichteten Lagerungsbehälter 30 gelagert werden, zu schützen, indem statische Elektrizität eliminiert wird, die die Vorrichtungen beschädigen kann.
  • Die Ceramerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können gehärtet werden, um Ceramergegenstände zu bilden, die eine Vielzahl von Form und Größen aufweisen. 2 veranschaulicht verschiedene geometrisch geformte Ceramergegenstände, die aus Ceramerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung hergestellt sind. Die geformten Ceramergegenstände können jede gewünschte Formen aufweisen, zum Beispiel können sie in der Form eines Kubus 42, eines Kegels 44, eines Zylinders 46 und einer Kugel 48 vorliegen. Die Form der Ceramergegenstände kann regelmäßig (z. B. geometrisch) oder unregelmäßig sein. Die geformten Ceramergegenstände können durch übliche Verfahren, einschließlich Formen, Prägen und Extrusion hergestellt werden. Die Ceramergegenstände der vorliegenden Erfindung können in jeder Größe vorliegen, liegen jedoch vorzugsweise in dem Größenbereich von 0,1 bis 10 Millimetern.
  • Nunmehr Bezug nehmend auf 3 ist hier ein Ceramer der vorliegenden Erfindung in der Form einer Beschichtung auf einem flächenförmigen Substrat veranschaulicht. Das Ceramerbeschichtete Substrat 50 schließt ein flächenförmiges Substrat 52 mit einer ersten Hauptoberfläche 54 und einer zweiten Hauptoberfläche 56 ein. Die Ceramerbeschichtung 58 ist an die erste Hauptoberfläche 54 des flächenförmigen Substrats 52 gebunden und schließt mit der ersten Hauptoberfläche 54 ab. Die Ceramerbeschichtung 58 umfasst eine Mehrzahl kolloidaler Siliciumdioxidteilchen und ein elektrisch leitendes, organisches Polymer, das durchgehend in einem gehärteten Bindemittel verteilt ist. Das flächenförmige Substrat 52 kann eine Polymerfolie (z. B. Polyester, Acrylharzderivat, Polycarbonat, Polyolefin, Polyimid, Polyamid, Vinyl), eine Glasplatte, eine Keramikplatte, ein Metall (z. B. Nickel) oder jedes andere elektrisch isolierende Material (z. B. Holz) sein. Zum Beispiel kann das Substrat ein Teil eines Lagerungsbehälters für elektronische Vorrichtungen, ein Schleifgegenstand, die Stirnseite einer elektronischen Anzeigevorrichtung, ein Verpackungsmaterial, ein Bodenbelag, ein Wandbelag, eine Fensterabdeckung oder ein Haftklebstoffband sein. Gegebenenfalls kann die zweite Hauptoberfläche 56 des plattenartigen Substrats 52 ebenfalls mit einer Ceramerbeschichtung beschichtet sein.
  • Nunmehr Bezug nehmend auf 3a ist hier ein Ceramer der vorliegenden Erfindung in der Form einer Beschichtung auf einem flächenförmigen Substrat veranschaulicht. In Ausführungsform 60 ist die Ceramerbeschichtung 58 mit einer elektrisch isolierenden, abriebfesten Deckschicht 62 überzogen. Die Deckschicht 62 kann jegliche gewünschte abriebfeste Beschichtung sein, zum Beispiel eine multifunktionelle, abriebfeste polymerisierte Acrylat-Beschichtung. Vorzugsweise ist die Abriebfestigkeit der Deckschicht 62 größer als die Abriebfestigkeit der Ceramerbeschichtung 58. Auf diese Weise erhöht die Deckschicht 62 den Level der Abriebfestigkeit, die dem flächenförmigen Substrat 52 verliehen wird. Um die antistatischen Eigenschaften beizubehalten, wird die Deckschicht 62 bevorzugt in einer sehr dünnen Schicht oder Beschichtung aufgetragen, um den isolierenden Effekt der Deckschicht zu minimieren.
  • Die Komponenten einer Ceramerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung werden nun detaillierter beschrieben.
  • Elektrisch leitendes, organisches Polymer
  • Geeignete elektrisch leitende, organische Polymere, die in der Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, schließen Polypyrrole, Polythiophene, Polyaniline und Kombinationen davon ein. Es ist bevorzugt, dass das elektrisch leitende, organische Polymer mit einem Gegenion assoziiert ist, um das elektrisch leitende, organische Polymer in der Ceramerzusammensetzung zu stabilisieren. Die bevorzugten elektrisch leitenden, organischen Polymere sind geladen und schließen 3,4-Polyethylendioxythiophen, Polypyrrol, Polyanilin und Kombinationen davon ein. Das am stärksten bevorzugte elektrisch leitende, organische Polymer ist 3,4-Polyethylendioxythiophen, stabilisiert mit Polystyrolsulfonat als Gegenion.
  • Ceramerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung schließen typischerweise etwa 0,05 bis etwa 50 Gewichtsprozent des elektrisch leitenden, organischen Polymers ein. Vorzugsweise schließt eine Ceramerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung etwa 0,05 bis etwa 5 Gewichtsprozent des elektrisch leitenden, organischen Polymers ein. Am stärksten bevorzugt umfasst eine Ceramerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung weniger als 1 Prozent des elektrisch leitenden, organischen Polymers, um ein optisch transparentes Ceramer bereitzustellen.
  • Amid-enthaltende Verbindungen
  • Eine große Vielzahl von Amid-enthaltenden Verbindungen kann in der Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Geeignete Amid-enthaltende Verbindungen schließen N,N-disubstituierte Acetamide, N,N-disubstituierte Formamide, N,N-disubstituierte Acrylamide, N-substituierte Pyrrolidinone, N-substituierte Formamide, N-substituierte Caprolactame oder Kombinationen davon ein. Bevorzugte Amid-enthaltende Verbindungen schließen N,N-Dimethylacetamid, 1-Vinyl-2-pyrrolidinon, N-Methylpyrrolidinon, N-Vinylcaprolactam, N-Vinylformamid, N,N-Dimethylacrylamid oder Kombinationen davon ein. Typischerweise schließen Ceramerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung etwa 1 bis etwa 90 Gewichtsprozent einer Amid-enthaltenden Verbindung ein. Die vorliegende Erfindung umfasst auch eine Ceramerzusammensetzung, in der die Amid-enthaltende Verbindung eine Bindemittelvorstufe ist. Eine Ceramerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, die ein transparentes Ceramer erzeugen kann, umfasst Siliciumdioxidteilchen, eine Amid-enthaltende Verbindung, eine Bindemittelvorstufe, die im Wesentlichen frei von einem Amid ist, und ein elektrisch leitendes, organisches Polymer. Eine weitere Ceramerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, die ein transparentes Ceramer erzeugen kann, umfasst Siliciumdioxidteilchen, eine Amid-enthaltende Verbindung, eine Bindemittelvorstufe, die Amid-Gruppen enthält und ein elektrisch leitendes, organisches Polymer. Eine weitere Ceramerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, die ein transparentes Ceramer erzeugen kann, umfasst Siliciumdioxidteilchen und eine Bindemittelvorstufe, die genügend Amid-Gruppen aufweist, um das elektrisch leitende, organische Polymer zu dispergieren, und ein elektrisch leitendes, organisches Polymer. Eine Ceramerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, die eine Amid-enthaltende Verbindung umfasst, die keine Bindemittelvorstufe ist, wird ein transparentes Ceramer bilden, das im Wesentlichen frei von einer Amid-enthaltenden Verbindung ist, da die Amid-enthaltende Verbindungen während des Härtens der Ceramerzusammensetzung verdunsten wird.
  • Eine Amid-enthaltende Verbindung wird der Ceramerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zwecks Erhöhung der Transparenz des abschließend erhaltenen Ceramers zugesetzt. Es wird angenommen, dass das Amid in Kombination mit den Siliciumdioxidteilchen bei der Dispersion des elektrisch leitenden Polymers hilft. 4 ist eine Fotografie einer Ceramerbeschichtung, die im Wesentlichen frei von einer Amid enthaltenden Verbindung ist, und 5 ist eine Fotografie einer Ceramerbeschichtung, die eine Amid-enthaltende Verbindung enthält. 4 veranschaulicht im Gegensatz zu 5 eine Ceramerbeschichtung, die Flecken oder Tupfen 70 enthält. Die Zugabe des Amids zu den Ceramerzusammensetzungen führt, bezogen auf einige der getesteten Zusammensetzungen, zu Cerameren, die im Wesentlichen frei von den Flecken und Tupfen 70 sind. Obwohl wir nicht durch eine bestimmte Theorie gebunden sein wollen, wird vermutet, dass die Flecken und Tupfen ein Ergebnis der Präzipitation des elektrisch leitenden Polymers sind. Eine transparente Beschichtung bezieht sich teilweise auf eine Ceramerbeschichtung, die im Wesentlichen frei von Flecken und Tupfen ist.
  • Kolloidale anorganische Oxidteilchen
  • Die Ceramerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung schließen eine Mehrzahl kolloidaler Siliciumdioxidteilchen ein. Kolloidale Siliciumdioxidteilchen erhöhen die Abriebfestigkeit der Ceramere der vorliegenden Erfindung und helfen bei der Stabilisierung des elektrisch leitenden, organischen Polymers. Die Siliciumdioxidteilchen werden bevorzugt in der Form eines Siliciumdioxidsols bereitgestellt, das mittels auf dem Fachgebiet wohlbekannter Verfahren hergestellt werden kann. Wie hier verwendet, soll sich „Sol" auf eine kolloidale Dispersion von im Wesentlichen nicht aggregierten, anorganischen Oxidteilchen in einem flüssigen Medium beziehen. Kolloidale Siliciumdioxide, die gleichmäßig als Sole in wässrigen Lösungen enthalten sind, sind im Handel unter der Handelsbezeichnung „LUDOX" (im Handel erhältlich bei E.I. DuPont de Nemours and Co., Wilmington, DE), „NYACOL" (im Handel erhältlich bei Nyacol Co., Ashland, MA) und „NALCO" (im Handel erhältlich bei Nalco Chemical Co., Oak Brook, IL) erhältlich. Nicht wässrige Siliciumdioxidsole (auch Siliciumdioxid-Organosole genannt), sind im Handel unter der Handelsbezeichnung „NALCO 1057" (ein Siliciumdioxidsol in 2-Propoxyethanol, im Handel erhältlich bei Nalco Chemical Co.,), „MA-ST, IP-ST" und „EG-ST" (im Handel erhältlich bei Nissan Chemical Ind., Tokio, Japan) ebenfalls erhältlich. Die kolloidalen Siliciumdioxidteilchen weisen bevorzugt einen mittleren Teilchendurchmesser auf, der von etwa 5 bis etwa 100 nm, stärker bevorzugt von etwa 10 bis etwa 50 nm reicht. Die mittlere Teilchengröße kann unter Verwendung der Transmissionselektronenmikroskopie bestimmt werden. Zusätzlichen Beispiele für geeignete kolloidale Siliciumdioxide werden in U.S. Patent Nr. 5,126,394 (Bilkadi) beschrieben. Es ist bevorzugt, dass die Siliciumdioxidsole, die bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, einen pH-Wert im Bereich von etwa 2 bis etwa 6 oder etwa 8 bis etwa 11 aufweisen.
  • Vorzugsweise sind die kolloidalen Siliciumdioxidteilchen mit einem Kupplungsmittel funktionalisiert. Stärker bevorzugt sind die Siliciumdioxidteilchen (Meth)acrylat-funktionalisiert. Hier ist mit „(Meth)acrylat-funktionalisiert" gemeint, dass die Siliciumdioxidteilchen mit einem Methacrylat-terminierten organofunktionellen Silan funktionalisiert sind. Die funktionalisierten Teilchen verbinden sich innig und isotrop mit dem Bindemittel. Typischerweise werden die kolloidalen Siliciumdioxidteilchen durch Hinzufügen eines (Meth)acrylat-funktionalisierten Silans zu dem wässrigen kolloidalen Siliciumdioxid funktionalisiert. Von Beispielen für (Meth)acrylat-funktionalisiertem kolloidalem Siliciumdioxid wird in U.S. Pat. Nr. 4,491,508 (Olsen et al.), 4,455,205 (Olsen et al.), 4,478,876 (Chung), 4,486,504 (Chung) und 5,258,225 (Katsamberis) berichtet. Typischerweise schließen Ceramerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung etwa 5 bis etwa 65 Gewichtsprozent kolloidale Siliciumdioxidteilchen, stärker bevorzugt etwa 10 bis etwa 50 Gewichtsprozent kolloidale Siliciumdioxidteilchen und am stärksten bevorzugt etwa 30 bis etwa 50 Gewichtsprozent kolloidale Siliciumdioxidteilchen ein. Härten der Ceramerzusammensetzung erzeugt die Ceramere der vorliegenden Erfindung. Folglich umfassen die Ceramere etwa die gleichen Gewichtsprozentsätze an Siliciumdioxidteilchen wie die Ceramerzusammensetzungen, abzüglich etwaiger flüchtigen Komponenten, die verwendet wurden, um die Ceramere herzustellen.
  • Zusätzlich zu Siliciumdioxid, können die kolloidalen anorganischen Teilchen ferner kolloidale Teilchen mit höherem Brechungsindex als dem von Siliciumdioxid enthalten. Beispiele für derartige kolloidale Teilchen mit einem höheren Index schließen Aluminiumoxid-, Titandioxid-, Zirconiumdioxid-, Cerdioxid- und Antimonoxidsole ein, von denen alle im Handel bei Lieferfirmen wie Nyacol Co. und Nalco Chemical Co. erhältlich sind, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
  • Es ist in hohem Maße erwünscht, dass die kolloidalen anorganischen Teilchen, die verwendet werden, um ein Ceramer herzustellen, aus einem Sol abgeleitet sind. Wenn ein Pulver aus kolloidalen Teilchen verwendet wird, um eine Ceramerzusammensetzung herzustellen, kann sich eine schwer zu bearbeitende Masse bilden, die eine für die meisten Anwendungen ungeeignete Beschichtung erzeugt. Zum Beispiel ist beobachtet worden, dass Anwendungen von Zusammensetzungen, die Pulver mit kolloidalen Dimensionen enthalten, zu Ceramerbeschichtungen mit relativ schlechter optischer Transparenz und schlechten Fließeigenschaften für die Beschichtung führen. Deshalb ist die Verwendung eines Pulvers mit kolloidalen Dimensionen in den Ceramerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung nicht bevorzugt.
  • Kupplungsmittel
  • Ceramerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung, die ein oder mehrere Kupplungsmittel enthalten, erzeugen typischerweise Ceramere, die bessere Abriebfestigkeit, Witterungsbeständigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit aufweisen, als Ceramerzusammensetzungen, die im Wesentlichen frei von Kupplungsmittel sind. Beispiele für Kupplungsmittel, die zur Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, schließen eine große Vielzahl an organofunktionellen Silan-Monomeren, wie mono- und polyfunktionelle Organosiliziumverbindungen, ein. Die bevorzugten organofunktionellen Silane sind hydrolysierbare, organofunktionelle Silane, die auf dem Fachgebiet auch als „Kupplungsmittel" zur Kupplung von Siliciumdioxidteilchen an organische Materialien bekannt sind. Repräsentative Beispiele schließen Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, Phenyltriethoxysilan, (Meth)acryloyloxyalkyltrimethoxysilane, wie Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan, (Meth)acryloyloxypropyltrichlorsilan, Phenyltrichlorsilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Propyltrimethoxysilan, Propyltriethoxysilan, Glycidoxypropyltrimethoxysilan, Glycidoxypropyltriethoxysilan, Glycidoxypropyltrichlorsilan, Perfluoralkyltrimethoxysilan, Perfluoralkyltriethoxysilan, Perfluormethylalkyltrimethoxysilane, wie 1,1,1-Trifluorethyltrimethoxysilan, Tridecafluor-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrimethoxysilan, Perfluoralkyltrichlorsilane, Trifluormethylpropyltrimethoxysilan, Trifluormethylpropyltrichlorsilan und perfluoriertes Sulfonimidoalkyltrimethoxysilan (wie FC405, erhältlich von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN, Kombinationen davon und dergleichen ein. Bevorzugte Kupplungsmittel sind ausgewählt aus 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat, 3-(Triethoxysilyl)propylmethacrylat, 3-(Trimethoxysilyl)propylacrylat, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan und Kombinationen davon. Typischerweise schließen Ceramerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung 0,5 bis 15 Gewichtsprozent eines bestimmten Kupplungsmittels ein. Es ist bevorzugt, dass ein Ceramer der vorliegenden Erfindung 1 bis 10 Gewichtsprozent eines Kupplungsmittels einschließt und es ist am stärksten bevorzugt, dass ein Ceramer der vorliegenden Erfindung 5 bis 10 Gewichtsprozent eines bestimmten Kupplungsmittels einschließt.
  • Bindemittelvorstufe
  • Vorzugsweise ist die ethylenisch ungesättigte Bindemittelvorstufe ein monofunktionelles ethylenisch ungesättigtes Monomer, ein multifunktionelles ethylenisch ungesättigtes Monomer, ein Oligomer oder eine Kombination davon. Geeignete organische Monomere, die in der Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen (Meth)acrylsäure, (Meth)acrylsäureester oder Amide, wie N,N-Dimethylacrylamid, Pentaerythritoltriacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat, N-Vinylcaprolactam, N-Vinylpyrrolidinon, N-Vinylformamid oder Kombinationen davon, ein.
  • Das multifunktionelle, ethylenisch ungesättigte Monomer ist bevorzugt ein Ester der (Meth)acrylsäure. Es ist stärker bevorzugt ausgewählt aus einem difunktionellen, ethylenisch ungesättigten Ester der Acryl- oder Methacrylsäure, einem trifunktionellen, ethylenisch ungesättigten Ester der Acryl- oder Methacrylsäure, einem tetrafunktionellen, ethylenisch ungesättigten Ester der Acryl- oder Methacrylsäure und einer Kombination davon. Von diesen sind difunktionelle und trifunktionelle, ethylenisch ungesättigte Ester der (Meth)acrylsäure am meisten bevorzugt.
  • Bevorzugte multifurilctionelle, ethylenisch ungesättigte Ester der Acrylsäure weisen einen Brechungsindex von 1,40 bis 1,65 auf und können beschrieben werden durch die Formel:
    Figure 00120001
    wobei:
    R4 ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom oder ein (C1-C4)-Alkylrest ist (bevorzugt ist
    R4 ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe);
    R5 ein polyvalenter organischer Rest ist, der cyclisch, verzweigt oder linear;
    aliphatisch, aromatisch oder heterocyclisch sein kann; mit Kohlenstoff-, Wasserstoff-, Stickstoff-, nichtperoxidischen Sauerstoff-, Schwefel- oder Phosphoratomen;
    Y ein Wasserstoffatom, ein C1 bis C4-Alkylrest oder eine protische, funktionelle Gruppe ist;
    m eine ganze Zahl ist, die die Anzahl der Acryl- oder Methacrylgruppen in dem Ester bezeichnet und einen Wert von mindestens 2 hat; und
    n einen Wert aufweist, der der Valenz von R5 – m gleich ist.
  • Bezug nehmend auf diese Formel, weist R5 bevorzugt ein Molekulargewicht von etwa 14 bis etwa 100 auf, hat m bevorzugt einen Wert von 2 bis 6 (stärker bevorzugt hat m einen Wert von 2 bis 5 und am stärksten bevorzugt hat m einen Wert von 2 bis 3, wenn ein Gemisch von multifunktionellen Acrylaten und/oder Methacrylaten verwendet wird, hat m einen Durchschnittswert von 2,05 bis 5) und hat n einen Wert von 1 bis 3. Bevorzugte protische, funktionelle Gruppen sind ausgewählt aus -OH, -COOH, -SH, -PO(OH)2, -SO3H und -SO(OH)2.
  • Beispiele für geeignete multifunktionelle, ethylenisch ungesättigte Ester der (Meth)acrylsäure sind die Polyacrylsäure- oder Polymethacrylsäureester von mehrwertigen Alkoholen einschließlich zum Beispiel die Diacrylsäure- und Dimethylacrylsäureester von aliphatischen Diolen, wie Ethylenglykol, Triethylenglykol, 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol, 1,3-Cyclopentandiol, 1-Ethoxy-2,3-propandiol, 2-Methyl-2,4-pentandiol, 1,4-Cyclohexandiol, 1,6-Hexamethylendiol, 1,2-Cyclohexandiol, 1,6-Cyclohexandimethanol; die Triacrylsäure- und Trimethacrylsäureester von aliphatischen Triolen, wie Glycerin, 1,2,3-Propantrimethanol, 1,2,4-Butantriol, 1,2,5-Pentantriol, 1,3,6-Hexantriol und 1,5,10-Dekantriol; die Triacrylsäure- und Trimethacrylsäureester von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat; die Tetraacrylsäure- und Tetramethacrylsäureester von aliphatischen Tetraolen, wie 1,2,3,4-Butantetrol, 1,1,2,2-Tetramethylolethan, 1,1,3,3-Tetramethylolpropan und Pentaerythritoltertaacrylat; die Pentaacrylsäure- und Pentamethacrylsäureester von aliphatischen Pentolen, wie Adonitol; die Hexaacrylsäure- und Hexamethacrylsäureester von Hexanolen, wie Sorbitol und Dipentaerythritol; die Diacrylsäure- und Dimethacrylsäureester von aromatischen Diolen, wie Resorcin, Pyrocatechol, Bisphenol A und Bis(2-hydroxyethyl)phthalat; die Trimethacrylsäureester von aromatischen Triolen, wie Pyrogallol, Phloroglucinol und 2-Phenyl-2,2-methylolethanol; und die Hexaacrylsäure- und Hexamethacrylsäureester des Dihydroxyethylhydantoins; und Gemische davon.
  • Vorzugsweise ist der multifunktionelle, ethylenisch ungesättigte Ester der (Meth)acrylsäure ein nicht polyetherischer, multifunktioneller, ethylenisch ungesättigter Ester der (Meth)acrylsäure. Stärker bevorzugt ist der multifunktionelle, ethylenisch ungesättigte Ester der (Meth)acrylsäure ausgewählt aus Pentaerythritoltriacrylat (PETA), Pentaerythritoltrimethacrylat und Kombinationen davon. Am stärksten bevorzugt ist der multifunktionelle, ethylenisch ungesättigte Ester der (Meth)acrylsäure Pentaerythritoltriacrylat.
  • Zusätzlich zu den multifunktionellen, ethylenisch ungesättigten Estern der Acrylsäure kann die Ceramerzusammensetzung einen monofunktionellen, ethylenisch ungesättigten Ester der (Meth)acrylsäure (d. h. ein Alkyl- und/oder Arylacrylat oder -methacrylat) einschließen. Vorzugsweise weist der Alkylrest des (Meth)acrylats 4 bis 14 Kohlenstoffatome (im Mittel) auf. Der Alkylrest kann gegebenenfalls Sauerstoffatome in der Kette enthalten, die dadurch zum Beispiel Ether bilden. Vorzugsweise weist der Arylrest des (Meth)acrylats 6 bis 20 Kohlenstoffatome (im Mittel) auf. Beispiele schließen 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Methylbutyl(meth)acrylat, 4-Methyl-2-pentyl(meth)acrylat, Isoamyl(meth)acrylat, sec.-Butyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, n-Hexyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, Isodecyl(meth)acrylat und Isononyl(meth)acrylat, 2,2'-(Ethoxyethoxy)ethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 3-Hydroxypropyl(meth)acrylat, t-Butyl(meth)acrylat, Isobornyl(meth)acrylat, 2-(Phenoxy)ethyl(meth)acrylat, Biphenyl(meth)acrylat, t-Butylphenyl(meth)acrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat Dimethyladamantyl(meth)acrylat, 2-Naphthyl(meth)acrylat, Phenyl(meth)acrylat ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Andere Beispiele schließen polyethoxylierte oder polypropoxylierte Methoxy(meth)acrylat- (d. h. Poly(ethylen/propylenoxid)mono(meth)acrylat) Makromere (d. h. makromolekulare Monomere), Polymethylvinylethermono(meth)acrylat-Makromere und ethoxylierte oder propoxylierte Nonylphenolacrylat-Makromere ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Das Molekulargewicht derartiger Makromere (d. h: makromolekularer Monomere) beträgt typischerweise etwa 100 bis etwa 600 Gramm/Mol und bevorzugt etwa 300 bis etwa 600 Gramm/Mol. Bevorzugte monofunktionelle (Meth)acrylate, die verwendet werden können, schließen 2-Methylbutylacrylat, Isooctylacrylat, Laurylacrylat und mit Methoxygruppen verkapptes Poly(ethylenglykol)monomethacrylat ein.
  • Das monofunktionelle, ethylenisch ungesättigte Monomer kann auch aus einem (Meth)acrylamid, einem Alpha-Olefin, einem Vinylether, einem Vinylester und einer Kombination davon ausgewählt sein. Beispiele schließen Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, 2,2'-(Ethoxyethoxy)ethylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat oder Methacrylat, 3-Hydroxypropylacrylat oder Methacrylat, t-Butylacrylat oder Methacrylat, Isobornylacrylat, 2-(Phenoxy)ethylacrylat oder Methacrylat, Biphenylylacrylat, t-Butylphenylacrylat, Cyclohexylacrylat, Dimethyladamantylacrylat, 2-Naphthylacrylat, Phenylacrylat ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Bevorzugte monofunktionelle Acrylmonomere schließen Acrylsäure, t-Butylacrylat, N,N-Dimethylacrylamid, 1,1,3,3-Tetramethylbutylacrylamid, N-Octylacrylamid, 2-(Phenoxy)ethylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, 3-Hydroxypropylacrylat, Isobornylacrylat und 2-(Phenoxy)ethylacrylat ein. Andere Beispiele schließen Acrylamide, wie Acrylamid, Methacrylamid, N-Methylacrylamid, N-Ethylacrylamid, N-Methylolacrylamid, N-Hydroxyethylacrylamid, Diacetonacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N,N-Diethylacrylamid, N-Ethyl-N-aminoethylacrylamid, N-Ethyl-N-hydroxyethylacrylamid, N,N-Dimethylolacrylamid, N,N-Dihydroxyethylacrylamid, t-Butylacrylamid, Dimethylaminoethylacrylamid, N-Octylacrylamid (normal und verzweigt), N-Vinylpyrrolidinon und N-Vinylcaprolactam und 1,1,3,3-Tetramethylbutylacrylamid, ein. Diese vorstehend erwähnten Amid-enthaltenden Bindemittelvorstufen können auch als Amid-enthaltende Verbindung dienen und können das elektrisch leitende, organische Polymer stabilisieren.
  • Im Allgemeinen weisen die Acrylamidverbindungen die folgende Formel auf
    Figure 00150001
    wobei:
    R1 und R2 unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, ein C1-C8-Alkylrest, gegebenenfalls mit Hydroxy-, Halogen-, Carbonyl- und Amido-Funktionalitäten, ein C1-C8-Alkylenrest, gegebenenfalls mit Carbonyl- und Amido-Funktionalitäten, ein C1-C4-Alkoxymethylrest, ein C4-C18-Arylrest, ein C1-C3-Alk-C4-C18-arylrest und ein C4-C18-Heteroarylrest sind; mit der Maßgabe, dass nicht mehr als einer der Reste R1 und
    R2 ein Wasserstoffatom ist; und
    R3 ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom oder eine Methylgruppe ist.
  • Vorzugsweise ist R1 ein C1-C4-Alkylrest; ist R2 ein C1-C4-Alkylrest; und ist R3 ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom oder eine Methylgruppe. R1 und R2 können gleich oder verschieden sein. Stärker bevorzugt ist jeder Rest R1 und R2 eine CH3-Gruppe und ist R3 ein Wasserstoffatom.
  • Beispiele für geeignete Acrylamide sind N-(3-Brompropionamidomethyl)acrylamid, N-tert.-Butylacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N,N-Diethylacrylamid, N-(5,5-Dimethylhexyl)acrylamid, N-(1,1-Dimethyl-3-oxobutyl)acrylamid, N-(Hydroxymethyl)acrylamid, N-(Isobutoxymethyl)acrylamid, N-Isopropylacrylamid, N-Methylacrylamid, N-Ethylacrylamid, N-Methyl-N-ethylacrylamid, N-(Fluoren-2-yl)acrylamid, N-(2-Fluorenyl)-2-methylacrylamid, 2,3-Bis(2-furyl)acrylamid, N,N'- Methylenbisacrylamid. Ein besonders bevorzugtes Acrylamid ist N,N-Dimethylacrylamid.
  • Eine Ceramerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung schließt bevorzugt eine organische Matrix und kolloidale, anorganische Teilchen, die zumindest Siliciumdioxid einschließen, ein. Vorzugsweise wird das Bindemittel hergestellt aus einer härtbaren organischen Bindemittelvorstufe, die ein ethylenisch ungesättigtes Monomer, ausgewählt aus einem multifunktionellen ethylenisch ungesättigten Ester der (Meth)acrylsäure, einem monofunktionellen ethylenisch ungesättigten Monomer (z. B. einem Ester oder Amid) und Kombinationen davon, einschließt; und einem optionalen organofunktionellen Silan-Kupplungsmittel.
  • Die Ceramerzusammensetzung schließt bevorzugt weniger als etwa 80 Prozent bezogen auf das Gewicht (Gewichtsprozent) und typischerweise mehr als 5 Gewichtsprozent mindestens eines ethylenisch ungesättigten Monomers ein.
  • Wenn die ethylenisch ungesättigten Monomere ein Gemisch aus multifunktionellen und monofunktionellen, ethylenisch ungesättigten Monomeren einschließen, ist das multifunktionelle Monomer vorzugsweise in einer Menge von mindestens etwa 20 Gewichtsprozent und das monofunktionelle Monomer vorzugsweise in einer Menge von mindestens etwa 5 Gewichtsprozent vorhanden. Vorzugsweise ist das multifunktionelle Monomer in einer Menge von nicht mehr als etwa 60 Gewichtsprozent vorhanden und das monofunktionelle Monomer wird in einer Menge von nicht mehr als etwa 20 Gewichtsprozent verwendet.
  • Härtungsmittel
  • Während der Herstellung eines antistatischen Ceramers wird die Ceramerzusammensetzung einer Energiequelle (z. B. Wärme, ultraviolettem Licht oder einem Elektronenstrahl) ausgesetzt, die das Härten der Bindemittelvorstufe der Ceramerzusammensetzung einleitet. Dieser Härtungsprozess verläuft typischerweise über einen radikalischen Mechanismus, der die Verwendung eines Radikalinitiators (hier einfach als Initiator bezeichnet, z. B. ein Photoinitiator oder ein thermischer Initiator) erfordern kann. Wenn die Energiequelle ein Elektronenstrahl ist, erzeugt der Elektronenstrahl freie Radikale und es wird typischerweise kein Initiator benötigt. Wenn die Energiequelle Wärme, ultraviolettes Licht oder sichtbares Licht ist, wird typischerweise ein Initiator benötigt. Wenn der Initiator einer dieser Energiequellen ausgesetzt wird, erzeugt der Initiator freie Radikale, die dann die Polymerisation und das Vernetzen einleiten.
  • Beispiele für geeignete thermische Radikalinitiatoren schließen Peroxide, wie Benzoylperoxid, Azoverbindungen, Benzophenone und Chinone ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Beispiele für Photoinitiator, die ein freies Radikal erzeugen, wenn sie einer Bestrahlung mit sichtbarem Licht ausgesetzt werden, schließen Benzophenone ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Beispiele für Photoinitiatoren, die einen freies Radikal erzeugen, wenn sie ultraviolettem Licht ausgesetzt werden, schließen organische Peroxide, Azoverbindungen, Chinone, Benzophenone, Nitrosoverbindungen, Acrylhalogenide, Hydrazone, Mecaptoverbindungen, Pyryliumverbindungen, Triacrylimidazole, Bisimidazole, Chloralkyltriazine, Benzoin, Benzoinmethylether, Benzoinethylether, Benzoinisopropylether, Benzoinisobutylether und Methylbenzoin, Diketone, wie Benzil und Diacetyl, Phenone, wie Acetophenon, 2,2,2-Tribrom-1-phenylethanon, 2,2-Diethoxyacetophenon, 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, 2,2,2-Tribrom-1-(2-nitrophenyl)ethanon, Benzophenon und 4,4-Bis(dimethylamino)benzophenon ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Beispiele für im Handel erhältliche Ultraviolett-Photoinitiatoren schließen solche ein, die unter den Handelsbezeichnungen IRGACURE 184 (1-Hydroxycyclohexylphenylketon), IRGACURE 361 und DAROCUR 1173 (2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on) (im Handel erhältlich bei Ciba-Geigy, Hawthorn, NY) erhältlich sind. Typischerweise ist eine Menge eines Initiators, sofern einer verwendet wird, in der Vorstufen-Zusammensetzung eingeschlossen, um den gewünschten Grad und die gewünschte Geschwindigkeit der Härtung zu bewirken. Vorzugsweise wird der Initiator in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent, stärker bevorzugt von 2 bis 4. Gewichtsprozent verwendet, bezogen auf das Gesamtgewicht der Ceramerzusammensetzung ohne Lösungsmittel. Es soll verstanden werden, dass Kombinationen von verschiedenen Initiatoren verwendet werden können.
  • Zusätzlich zu dem Initiator kann die Ceramerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung einen Photosensibilisator einschließen. Der Photosensibilisator ist bei der Bildung von freien Radikalen behilflich, die das Härten der Vorstufen-Zusammensetzung, insbesondere in einer Luftatmosphäre einleiten. Geeignete Photosensibilisatoren schließen aromatische Ketone und tertiäre Amine ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Geeignete aromatische Ketone schließen Benzophenon, Acetophenon, Benzil, Benzaldehyd und o-Chlorbenzaldehyd, Xanthon, Thioxanthon, 9,10-Anthrachinon und viele andere aromatische Ketone ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Geeignete tertiäre Amine schließen Methyldiethanolamin, Ethyldiethanolamin, Triethanolamin, Phenylmethylethanolamin, Dimethylaminoethylbenzoat und dergleichen ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Vorzugsweise beträgt die Menge des Photosensibilisators, der in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 0,01 bis 10 Gewichtsprozent, stärker bevorzugt 0,05 bis 5 Gewichtsprozent und am stärksten bevorzugt 0,25 bis 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Ceramerzusammensetzung. Es soll verstanden werden, dass Kombinationen von verschiedenen Photosensibilisatoren verwendet werden können, wenn gewünscht.
  • Optionale Zusätze
  • Die Ceramerzusammensetzung kann auch ein Egalisierhilfsmittel einschließen, um das Fließen oder das Benetzen der Ceramerzusammensetzung auf einem Substrat zu verbessern. Wenn die Ceramerzusammensetzung das Substrat nicht richtig benetzt, kann dies zu sichtbaren Mängeln (z. B. kleinen Löchern und/oder Furchen) in der Beschichtung führen. Beispiele für Egalisierhilfsmittel schließen Alkoxy-terminierte Polysilicone, wie die, die unter der Handelsbezeichnung „DOW 57" (ein Gemisch aus Dimethyl-, Methyl- und (Polyethylenoxidacetat)-terminiertem Siloxan) (im Handel erhältlich bei Dow Corning, Midland, MI) erhältlich sind, und fluorchemische oberflächenaktive Mittel, wie solche, die unter den Handelsbezeichnungen „FC430", „FC431" und „FX313" (im Handel erhältlich von Minnesota Mining and Manufacturing Company) erhältlich sind, ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Die Ceramerzusammensetzung kann, um das gewünschte Ergebnis zu gewähren, eine Menge eines Egalisierhilfsmittels einschließen. Vorzugsweise ist das Egalisierhilfsmittel in einer Menge bis zu etwa 3 Gewichtsprozent vorhanden und stärker bevorzugt in einer Menge von 0,5 bis etwa 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Ceramerzusammensetzung. Es soll verstanden werden, dass Kombinationen von verschiedenen Egalisierhilfsmitteln verwendet werden können, wenn gewünscht.
  • Zusätzlich kann es, wenn Silan-Kupplungsmittel verwendet werden, in einigen Fällen wünschenswert sein, etwa 1 Gewichtsprozent – relativ zum Gewicht des Kupplungsmittels – bis etwa 3 Gewichtsprozent Eisessig oder ähnliche Carbonsäuren als Katalysator für die Hydrolyse des organofunktionellen Silans zuzugeben.
  • Von Polymermaterialien ist bekannt, dass sie sich durch eine Vielzahl von Mechanismen abbauen. Übliche Zusätze, die dies ausgleichen können, sind als Stabilisatoren, Absorptionsmittel, Antioxidantien und dergleichen bekannt. Die Ceramerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können einen oder mehrere der folgenden enthalten: einen Ultraviolettstabilisator, ein Ultraviolettabsorptionsmittel, einen Ozonstabilisator und einen thermischen Stabilisator/ein thermisches Antioxidans.
  • Ein Ultraviolettstabilisator und/oder ein Ultraviolettabsorptionsmittel können einer Ceramerzusammensetzung zugegeben werden, zur Verbesserung der Witterungsbeständigkeit und zur Verminderung des „Vergilbens" mit der Zeit der Ceramerbeschichtung. Ein Beispiel für einen Ultraviolettstabilisator schließt den ein, der unter der Handelsbezeichnung „TINUVIN 292" (Bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidinyl)sebacat) erhältlich ist und ein Beispiel für ein Ultraviolettabsorptionsmittel schließt das ein, das unter der Handelsbezeichnung „TINUVIN 1130" (Hydroxyphenylbenzotriazol) erhältlich ist (beide im Handel bei Ciba-Geigy Co. erhältlich). Die Ceramerzusammensetzung kann eine Menge, entweder eines Ultraviolettstabilisators und/oder eines Ultraviolettabsorptionsmittels einschließen, um das gewünschte Ergebnis zu gewähren. Vorzugsweise ist der Ultraviolettstabilisator oder das Ultraviolettabsorptionsmittel in einer Menge von bis zu etwa 10 Gewichtsprozent vorhanden und stärker bevorzugt von etwa 1 bis etwa 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Ceramerzusammensetzung. Es soll verstanden werden, dass Kombinationen von verschiedenen Ultraviolettstabilisatoren und Ultraviolettabsorptionsmitteln verwendet werden könnten, wenn gewünscht.
  • Ein Ozonstabilisator schützt gegen Abbau, der aus einer Reaktion mit Ozon folgt. Beispiele für Ozonstabilisatoren schließen gehinderte Amine ein, wie die, die unter der Handelsbezeichnung „IRGONOX 1010" (im Handel erhältlich bei Ciba-Geigy Co.) und Phenoltriazin (im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co. Milwaukee, WI) erhältlich sind, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Die Ceramerzusammensetzung kann eine Menge eines Ozonstabilisators einschließen, um das gewünschte Ergebnis zu gewähren. Vorzugsweise ist der Ozonstabilisator in einer Menge bis zu etwa 1 Gewichtsprozent vorhanden, stärker bevorzugt 0,1 bis 1,0 Gewichtsprozent und am meisten bevorzugt etwa 0,3 bis etwa 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Ceramerzusammensetzung.
  • Verfahren zur Herstellung von Ceramerzusammensetzungen und Cerameren
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer Ceramerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst den Schritt des Kombinierens wässriger Siliciumdioxidteilchen mit mindestens einer Bindemittelvorstufe und gegebenenfalls mit einem Kupplungsmittel, um ein Gemisch zu bilden. Das Gemisch wird dann unter Vakuum bei einer Temperatur von 55 °C getrocknet, um das Wasser zu entfernen und wird dann mit einem Härtungsmittel und einem Lösungsmittel gemischt. Geeignete Lösungsmittel schließen Alkohole und Ketone, wie Isopropylalkohol, Ethanol, Methylethylketon, Aceton oder Kombinationen davon, ein. Wenn Verdünner oder Lösungsmittel dem Gemisch zugegeben werden müssen, ist es bevorzugt, dass sie vor der Dispersion des elektrisch leitenden, organischen Polymers zugegeben werden.
  • Unabhängig von dem vorstehenden Verfahren, kann eine Dispersion eines elektrisch leitenden, organischen Polymers mit einer optionalen Amid-enthaltenden Verbindung kombiniert werden. Vorzugsweise wird die Dispersion des elektrisch leitenden, organischen Polymers durch Kombinieren einer Amid-enthaltenden Verbindung mit einem elektrisch leitenden, organischen Polymer und einem Lösungsmittel hergestellt. Die Amid-enthaltende Verbindung wird mit dem elektrisch leitenden, organischen Polymer kombiniert, wenn ein transparentes Ceramer gewünscht ist. Ceramerzusammensetzungen, die im Wesentlichen frei von einer Amid-enthaltenden Verbindung sind, bilden typischerweise Ceramere, die Flecken enthalten, was Aggregate des elektrisch leitenden Polymers (siehe 4) zu sein scheinen. Es ist am stärksten bevorzugt, dass eine wässrige Dispersion des elektrisch leitenden, organischen Polymers unter Verwendung von Wasser als Lösungsmittel gebildet wird. Einige elektrisch leitende, organische Polymer-Dispersionen können im Wesentlichen lösungsmittelfrei hergestellt werden. Wenn ein Lösungsmittel verwendet wird, ist es bevorzugt, das elektrisch leitende, organische Polymer zu der Amid-enthaltenden Verbindung vor der Zugabe des Lösungsmittels zuzugeben. Diese Reihenfolge der Zugabe der Komponenten maximiert die Wirkung des Amids auf die Stabilität des elektrisch leitenden Polymers in der fertigen Ceramerzusammensetzung. Die Dispersion des elektrisch leitenden, organischen Polymers wird dann, wenn sie gebildet und mit dem Amid kombiniert ist, mit einer im Wesentlichen nicht-wässrigen Ceramerzusammensetzung kombiniert, um eine zweite Ceramerzusammensetzung zu bilden. Die Ceramerzusammensetzungen, die ein elektrisch leitendes, organisches Polymer und Siliciumdioxidteilchen umfassen, werden dann gehärtet, um die Ceramere, zum Beispiel Ceramergegenstände und Ceramerbeschichtungen, zu bilden. Ceramergegenstände der vorliegenden Erfindung weisen bevorzugt einen Oberflächenwiderstand im Bereich von etwa 104 bis etwa 1012 Ohm/Quadrat auf.
  • Die Ceramerzusammensetzung kann auf ein Substrat durch jede Technik, wie Sprühbeschichten, Rakeln, Tauchbeschichten, Flutbeschichten, Walzenauftrag aufgetragen werden. Beim Sprühbeschichten wird das Ceramer atomisiert und dann auf die Oberfläche des Substrats aufgetragen. Beim Tauchbeschichten wird das Substrat in die Ceramerzusammensetzung getaucht und so aus der Ceramerzusammensetzung entfernt, dass überschüssige Beschichtung vom Substrat abtropft. Beim Flutbeschichten wird das thermoplastische Substrat in einer senkrechten Position gehalten und der Ceramer wird nahe dem oberen Ende des Substrats aufgetragen. Der Ceramer fließt dann das Substrat hinunter. Beim Walzenauftrag wird der Ceramer auf das Substrat durch eine Übertragungswalze aufgetragen.
  • Nach dem Trocknen kann die Ceramerzusammensetzung einer Energiequelle ausgesetzt werden, um die Zusammensetzung zu härten und um eine abriebfeste (oder eine harte) Ceramerbeschichtung zu bilden. Diese Energiequelle kann thermische Energie, ein Elektronenstrahl, ultraviolettes Licht oder sichtbares Licht sein. Die benötigte Energiemenge ist in erster Linie von der Chemie der Vorstufen-Zusammensetzung, sowie von deren Dicke und Dichte abhängig. Für thermische Energie wird die Ofentemperatur typischerweise im Bereich von etwa 50 °C bis etwa 250 °C (bevorzugt im Bereich von etwa 90 °C bis etwa 110 °C) für etwa 15 Minuten bis etwa 16 Stunden liegen. Elektronenstrahlstrahlung kann bei einem Energieniveau von etwa 0,1 Megarad bis etwa 10 Megarad (Mrad), bevorzugt bei einem Energieniveau von etwa 1 Mrad bis etwa 10 Mrad angewendet werden. Ultraviolette Strahlung bezieht sich auf nicht teilchenförmige Strahlung mit einer Wellenlänge innerhalb des Bereichs von etwa 200 bis etwa 400 nm, bevorzugt innerhalb des Bereichs von etwa 250 bis 400 nm. Es ist bevorzugt, dass das ultraviolette Licht ein Energieniveau von mindestens 300 Watt/Inch (120 Watt/cm), bevorzugt von mindestens 600 Watt/Inch (240 Watt/cm) aufweist. Sichtbare Strahlung bezieht sich auf nicht teilchenförmige Strahlung mit einer Wellenlänge innerhalb des Bereichs von etwa 400 bis etwa 800 nm, bevorzugt innerhalb des Bereichs von etwa 400 bis etwa 550 nm.
  • Die Ceramerzusammensetzung kann über die gesamte Substratsoberfläche oder auf einem Teil davon aufgetragen werden. Die bevorzugte Beschichtungsdicke der Ceramerzusammensetzung wird von der Formulierung und der Menge des Lösungsmittels abhängen. Typischerweise weist die gehärtete Beschichtung eine Dicke von mindestens etwa 1 μm und bevorzugt von mindestens etwa 3 μm auf. Typischerweise weist die gehärtete Beschichtung eine Dicke von nicht mehr als etwa 50 μm, bevorzugt von nicht mehr als etwa 30 μm, stärker bevorzugt von nicht mehr als etwa 10 μm und am stärksten bevorzugt von nicht mehr als etwa 4 μm auf. Die Menge der Ceramerzusammensetzung, die auf das Substrat aufgetragen wird, kann angepasst werden, um diese Beschichtungsdicke bereitzustellen. Die Abriebfestigkeit der Ceramerbeschichtung nimmt typischerweise ab, wenn die Dicke der Beschichtung unter etwa 3 μm abfällt. Die optische Lichtsdurchlässigkeit der Beschichtung scheint abzunehmen, wenn die Dicke der Beschichtung etwa 30 μm übersteigt.
  • Der Oberflächenwiderstand des Ceramers kann durch ein Widerstandsmessgerät bei Umgebungstemperatur gemessen werden. Ceramere der vorliegenden Erfindung weisen bevorzugt einen Oberflächenwiderstand im Bereich von etwa 104 bis etwa 1012 Ohm/Quadrat auf.
  • Geeignete Substrate für die Durchführung der Erfindung schließen Holz, Keramiken, die meisten Polymere (einschließlich Acrylharzderivaten, Polypropylenpolymeren, Polyestern, Polycarbonaten, Polyamiden, Polyolefinen, Polyurethanen, Vinylpolymeren), einige Metalle und ausgewählte Gläser, etc. ein. Die Substrate können Lagerungsbehälter für elektronische Vorrichtungen, Schleifgegenstände, Stirnseiten elektronischer Anzeigevorrichtungen, Verpackungsmaterial, Bodenbeläge, Wandbespannungen oder Rollos sein.
  • Während der Herstellung des beschichteten Substrats wird die Ceramerzusammensetzung mindestens auf einen Teil des Substrats aufgetragen. Vorzugsweise und vorteilhafterweise wird die Ceramerzusammensetzung direkt auf das Substrat aufgetragen. Die Ceramerzusammensetzung kann gegebenenfalls auf das Substrat, das grundiert worden ist, das zum Beispiel mit einem herkömmlichen Grundiermittel behandelt wurde, aufgetragen werden.
  • Beispiele
  • Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht dazu gedacht erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die präzisen Formen einzuschränken, die in der folgenden detaillierten Beschreibung offenbart sind. Vielmehr sind die Ausführungsformen so gewählt und beschriebenen, dass andere Fachleute die Prinzipien und die Durchführung der vorliegenden Erfindung erkennen und verstehen können. Einige der Eigenschaften der Ceramerzusammensetzungen und der Ceramere der vorliegenden Erfindung wurden unter Verwendung der nachstehend beschriebenen Testverfahren bestimmt.
  • Testverfahren 1: Test des Oberflächenwiderstands
  • Die Oberflächenwiderstandsmessungen der Ceramere wurden unter Verwendung eines ETS Modell 872 Widerstandsmessgeräts mit weitem Messbereich, das mit einer Modell 803B Sonde (im Handel erhältlich bei Electro-Tech Systems, Inc., Glenside, PA) ausgestattet war, bestimmt. Die Messungen wurden bei Umgebungstemperaturen von 23 ± 1 °C durchgeführt. Zwei konzentrische Ringelektroden wurden auf die Oberfläche des Ceramers gelegt und eine äußere Spannung von 100 Volt wurde an die Oberfläche des Ceramers angelegt. Das Widerstandsmessgerät mit weitem Messbereich maß den Oberflächenwiderstand. Das Messgerät konnte Anzeigewerte des Oberflächenwiderstands messen, die im Bereich von 103 bis 1012 Ohm/Quadrat lagen, wobei 6 × 1013 Ohm/Quadrat der oberste mit dem Gerät detektierbare Grenzwert war. Ceramere mit Oberflächenwiderständen von etwa 1012 Ohm/Quadrat oder weniger wurden als antistatische Beschichtungen betrachtet.
  • Testverfahren 2: Bestimmung der Ableitungszeit statischer Ladung
  • Die Ableitungszeiten statischer Ladung von Cerameren der vorliegenden Erfindung wurden unter Verwendung einer ETS Model 406C Testeinheit für den statischen Abfall (im Handel erhältlich bei Electro-Tech Systems, Inc) gemessen. Dieses Gerät hatte durch eine Hochspannungs- (5000 Volt) Coronaentladung auf der Oberfläche eines bestimmten Ceramers eine Ladung aufgetragen und es wurde die Zeit des Abfalls der Oberflächenspannung von 5000 Volt auf 0 Volt durch ein Feldmessgerät gemessen. Alle berichteten Werte der Ableitungszeit statischer Ladung wurden als Mittelwert von mindestens 3 getrennten Bestimmungen der Ableitungszeit statischer Ladung berechnet. Ceramere mit einer niedrigen Ableitungszeit für statische Ladung besitzen charakteristischer Weise bessere antistatische Eigenschaften als Ceramere mit einer hohen Ableitungszeit für statische Ladung.
  • Testverfahren 3: Bestimmung der Abriebfestigkeit
  • Die Abriebfestigkeit einer Testprobe wurde unter Verwendung einer Taber-Abriebmaschine Modell 503 (im Handel erhältlich bei Taber Co., Tonawanda, NY) bestimmt. Eine Testprobe wurde auf einer rotierenden Plattform mit zwei beschwerten Abriebsrädern platziert, die über die Oberfläche der Probe rollten. Insbesondere wurden beschwerte Taber CS-10F Abriebsräder mit einer Gewichtsbeladung von etwa 500 Gramm/Rad verwendet. Vakuum wurde in der Umgebung der Probe während des Testverfahrens angelegt, um Reibgut zu entfernen, das während des Tests in Folge des Abriebprozesses gebildet wurde. Das verwendete Vakuum war Teil der Taber-Abriebmaschine Modell 503 und die Taber-Abriebmaschine Modell 503 hatte eine Einstellung für die Stärke des Vakuums, die auf 100 Prozent eingestellt war.
  • Die Abriebfestigkeit einer Testprobe wurde durch Beobachtung des Grads der Trübungsbildung im Abriebbereich der Probe als Funktion der Anzahl der Abriebzyklen bestimmt. Die Trübung wurde unter Verwendung des ASTM Standards D-1003-95 „Standard Test Method for Haze and Luminous Transmittance of Transparent Plastics" bestimmt, wobei das in Absatz X2 „Alternative Haze (Short-Cut) Procedure" vorgeschlagene Verfahren verwendet wurde. Das Gerät, das verwendet wurde, um die Trübung einer Probe bei Umgebungstemperatur (23 ± 1 °C) zu messen, war ein Pacific Instruments Model XL211 Trübungsmesser (im Handel erhältlich bei Gardner Neotec Instrument Division, Silver Springs, MD) ausgestattet mit einer Integrationskugel (integrating sphere).
  • Die Abriebfestigkeit der Testprobe ist umgekehrt mit der Trübungsmessung korreliert, die unter Verwendung des vorstehenden Verfahrens bestimmt wurde. Ein Schleifgegenstand, der dazu bestimmt ist, einen hohen gemessenen Trübungswert aufzuweisen, wird weniger abriebfest sein, als ein Gegenstand mit einem niedrigen gemessenen Trübungswert.
  • Beispiel 1
  • Neun Acrylite FF-Acrylbahnen, die im Handel bei Cyro Industries, Rockaway, NJ erhältlich sind, mit einer Dicke von 3,1 mm wurden den vorstehenden Testverfahren 1, 2 und 3 unterzogen. Die Oberflächenwiderstände wurden bei 21 °C nach der Gleichgewichtseinstellung bei relativen Luftfeuchtigkeiten von 21 Prozent, 28 Prozent und 38 Prozent gemessen. Es wurde gefunden, dass die Oberflächenwiderstände von allen Bahnen, unter allen drei Bedingungen relativer Luftfeuchtigkeit 6 × 1013 Ohm/Quadrat überschritten. Die Ableitungszeiten statischer Ladung unter den gleichen relativen Luftfeuchtigkeits- und Temperaturbedingungen waren unendlich, was anzeigt, dass die Proben nicht antistatisch waren. Die beobachtete prozentuale Trübungsänderung, wie mittels Testverfahren 3 gemessen, betrug 19 Prozent nach 100 Abriebzyklen.
  • Beispiel 2
  • Bahnen aus bloßer Polyesterfolie mit einer Dicke von 175 μm, im Handel erhältlich bei ICI America, Wilmington, Delaware unter dem Markennamen 505, wurden den Testverfahren 1, 2 und 3 unterzogen. Die beobachteten Oberflächenwiderstände dieser Proben bei 21 °C und relativen Luftfeuchtigkeiten von 21 Prozent, 28 Prozent und 38 Prozent überschritten alle 6 × 1013 Ohm/Quadrat. Auch die Ableitungszeiten für statische Ladung bei gleichen Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsbedingungen waren unendlich. Die beobachtete prozentuale Trübungsänderung nach 100 Abriebzyklen, durchgeführt gemäß Testverfahren 3, betrug 22 Prozent.
  • Beispiel 3
  • In einem Rundkolben wurden 1195 Gramm Nalco 2327 Siliciumdioxidsol, im Handel erhältlich bei Nalco Chemical Co. (eine Ammoniumion-stabilisierte Dispersion, mit einem pH-Wert von 9,3, aus kolloidalen Siliciumdioxidteilchen, 40 Prozent Feststoffgehalt, mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 Nanometern); 118 Gramm N,N-Dimethylacrylamid, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; 120 Gramm 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat-Kupplungsmittel, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; und 761 Gramm Pentaerythritoltriacrylat, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co., gemischt. Der Rundkolben wurde anschließend an die Vakuumleitung eines Büchi R152 Rotavapors montiert, im Handel erhältlich bei der Büchi Laboratory AG, Flanil, Schweiz, wobei die Badtemperatur auf 55 °C eingestellt war. Ein gekühltes Gemisch aus 50 Prozent entionisiertem Wasser/50 Prozent Gefrierschutzmittel wurde durch die Kühlschlangen rezirkuliert. Flüchtige Komponenten wurden bei einem verminderten Druck von 25 Torr entfernt, bis die Destillationsrate auf weniger als 5 Tropfen pro Minute (etwa zwei Stunden) verringert war. Das so erhaltene Material (1464 Gramm) war eine klare flüssige Dispersion aus acrylierten Siliciumdioxidteilchen in einem Gemisch aus N,N-Dimethylacrylamid- und Pentaerythritoltriacrylat-Monomeren (eine Ceramerzusammensetzung). Die Carl Fischer-Analyse dieser Ceramerzusammensetzung zeigte an, dass das Restwasser in der Zusammensetzung weniger als 1,5 Gewichtsprozent relativ zum Gesamtgewicht der Zusammensetzung beträgt.
  • Vier Teile der vorstehenden Ceramerzusammensetzung wurden zu 21 Teilen Isopropanol und 0,14 Teilen Irgacure 184 Photoinitiator gegeben, um eine vernetzbare klare Ceramerzusammensetzung mit 16 Prozent Feststoffgehalt in Isopropanol zu bilden. Diese Dispersion wurde auf Polyesterbahnen aufgetragen. Unmittelbar nach dem Auftragen wurden die beschichteten Bahnen 2,5 Minuten in einem zwangsbelüfteten Konvektionsofen bei 67 °C gelegt, um das Isopropanol abzulüften. Als Nächstes wurden die beschichteten Bahnen auf dem Förderband einer UV-Härtungsstation (Modell MC-6RQN, im Handel erhältlich bei Fusion UV Curing Inc., Rockville, MD), die mit einer „H"-Fusionslampe ausgestattet war, platziert. Die so erhaltenen, gehärteten Beschichtungen auf den Polyesterbahnen erschienen für das Auge klar. Die durchschnittliche prozentuale Trübung der beschichteten Bahnen, gemessen gemäß Testverfahren 3, betrug 0,7 Prozent.
  • Proben der gehärteten Beschichtungen wurden bei 21 Prozent, 30 Prozent und 38 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit gemessen und ihr Oberflächenwiderstand und ihre Entladungszeiten wurden gemäß Testverfahren 1 und 2 gemessen. Der Oberflächenwiderstand dieses Beispiels überschritt 6 × 1013 Ohm/Quadrat bei allen drei Luftfeuchtigkeitsgraden und die Ableitungszeiten waren unendlich. Dies zeigt an, dass die Beschichtung nicht antistatisch ist.
  • Beispiel 4
  • Schritt 1: Herstellung der Ceramerzusammensetzung
  • In einem Rundkolben wurden 1195 Gramm Nalco 2327 Siliciumdioxidsol, im Handel erhältlich bei Nalco Chemical Co. (eine Ammoniumion-stabilisierte Dispersion, mit einem pH-Wert von 9,3, aus kolloidalen Siliciumdioxidteilchen, 40 Prozent Feststoffgehalt, mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 Nanometern); 118 Gramm N,N-Dimethylacrylamid, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; 120 Gramm 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat-Kupplungsmittel, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; und 761 Gramm Pentaerythritoltriacrylat, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co., gemischt. Der Rundkolben wurde anschließend an die Vakuumleitung eines Büchi R152 Rotavapors montiert, im Handel erhältlich bei der Büchi Laboratory AG, wobei die Badtemperatur auf 55 °C eingestellt war. Ein gekühltes Gemisch aus 50 Prozent entionisiertem Wasser/50 Prozent Gefrierschutzmittel wurde durch die Kühlschlangen rezirkuliert. Flüchtige Komponenten wurden bei einem verminderten Druck von 25 Torr entfernt, bis die Destillationsrate auf weniger als 5 Tropfen pro Minute (etwa zwei Stunden) verringert war. Das so erhaltene Material (1464 Gramm) war eine klare flüssige Dispersion aus acrylierten Siliciumdioxidteilchen in einem Gemisch aus N,N-Dimethylacrylamid- und Pentaerythritoltriacrylat-Monomeren (eine Ceramerzusammensetzung).
  • Vier Gramm dieser Ceramerzusammensetzung wurden mit 4 Gramm Isopropylalkohol, 0,14 Gramm Irgacure 184 Photoinitiator und 0,05 Gramm Dow-57 (oberflächenaktives Mittel, im Handel erhältlich bei Dow Chemical Company, Midland, MI) vereinigt, um ein Gemisch mit 50 Prozent Feststoffgehalt herzustellen, das für dieses Beispiel als Lösung A bezeichnet werden soll.
  • Schritt 2: Herstellung der elektrisch leitenden Polymerdispersion
  • In einem separaten Glasfläschchen wurden 1 Gramm N,N-Dimethylacetamid, 2 Gramm Bayer AI 4071 (Gemisch aus 1,3 Gewichtsprozent leitendem 3,4-Polyethylendioxythiophenpolystyrolsulfonat-Polymer als Dispersion in Wasser) und 2 Gramm Aceton gemischt. Die Dispersion wurde von Hand geschüttelt, um die Proben vollständig zu vermischen. Das so erhaltene Gemisch soll für dieses Beispiel als Lösung B bezeichnet werden.
  • Schritt 3: Vereinigung der Lösungen und Bildung der Endbeschichtung und testen
  • Die Lösung B wurde langsam in die Lösung A gegossen und das so erhaltene Gemisch mit einem Feststoffgehalt von etwa 22 Prozent wurde von Hand geschüttelt, um es zu vermischen. Dieses Gemisch wurde anschließend auf Acrylsubstrate aufgetragen und man ließ es 4 Minuten bei Umgebungsbedingungen von etwa 30 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit und 23 ± 1 °C trocknen (um flüchtige Bestandteile zu entfernen.) Dann wurden die beschichteten Substrate 4 Minuten in einen Konvektionsofen bei etwa 67 °C gelegt. Als Nächstes wurden die beschichteten Bahnen auf dem Förderband einer UV-Härtungsstation (Modell MC-6RQN, im Handel erhältlich bei Fusion UV Curing Inc.), die mit einer „H"-Fusionslampe ausgestattet war, platziert. Die so erhaltenen, gehärteten Beschichtungen auf den Acrylbahnen erschienen für das Auge klar. Der Oberflächenwiderstand betrug, wie mittels Testverfahren 1 gemessen, 5 × 108 Ohm/Quadrat. Die Ableitungszeit der 5000 Volt betrug weniger als 0,01 Sekunden (die Auflösung des Gerätes in Testverfahren 2).
  • Beispiel 5
  • Schritt 1: Herstellung der Ceramerzusammensetzung
  • In einem Rundkolben wurden 1195 Gramm Nalco 2327 Siliciumdioxidsol, im Handel erhältlich bei Nalco Chemical Co. (eine Ammoniumion-stabilisierte Dispersion, mit einem pH-Wert von 9,3, aus kolloidalen Siliciumdioxidteilchen, 40 Prozent Feststoffgehalt, mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 Nanometern); 118 Gramm N,N-Dimethylacrylamid, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; 120 Gramm 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat-Kupplungsmittel, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; und 761 Gramm Pentaerythritoltriacrylat, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co., gemischt. Der Rundkolben wurde anschließend an die Vakuumleitung eines Büchi R152 Rotavapors montiert, im Handel erhältlich bei der Büchi Laboratory AG, wobei die Badtemperatur auf 55 °C eingestellt war. Ein gekühltes Gemisch aus 50 Prozent entionisiertem Wasser und 50 Prozent Gefrierschutzmittel wurde durch die Kühlschlangen rezirkuliert. Flüchtige Komponenten wurden bei einem verminderten Druck von 25 Torr entfernt, bis die Destillationsrate auf weniger als 5 Tropfen pro Minute (etwa zwei Stunden) verringert war. Das so erhaltene Material (1464 Gramm) war eine klare flüssige Dispersion aus acrylierten Siliciumdioxidteilchen in einem Gemisch aus N,N-Dimethylacrylamid- und Pentaerythritoltriacrylat-Monomeren (eine Ceramerzusammensetzung).
  • Vier Gramm dieser Ceramerzusammensetzung wurden mit 4 Gramm Isopropylalkohol, 0,14 Gramm Irgacure 184 Photoinitiator und 0,1 Gramm Dow-57 (oberflächenaktives Mittel, im Handel erhältlich bei Dow Chemical Company) vereinigt, um ein Gemisch mit 50 Prozent Feststoffgehalt herzustellen, das für dieses Beispiel als Lösung A bezeichnet werden soll.
  • Schritt 2: Herstellung der elektrisch leitenden Polymerdispersion
  • In einem separaten Glasfläschchen wurden 1 Gramm 1-Vinyl-2-pyrrolidinon (eine Amid-enthaltende Verbindung), 2 Gramm Bayer AI 4071 (Gemisch aus 1,3 Gewichtsprozent leitendem 3,4-Polyethylendioxythiophen-polystyrolsulfonat-Polymer als Dispersion in Wasser) und 2 Gramm Aceton gemischt. Das Gemisch wurde von Hand geschüttelt, um es sorgfältig zu vermischen. Das so erhaltene Gemisch soll für dieses Beispiel als Lösung B bezeichnet werden.
  • Schritt 3: Vereinigung der Lösungen und Bildung der Endbeschichtung und testen
  • Die Lösung B wurde langsam in die Lösung A gegossen und das so erhaltene Gemisch mit einem Feststoffgehalt von etwa 22 Prozent wurde von Hand geschüttelt, um es zu vermischen. Dieses Gemisch wurde anschließend auf Acrylsubstrate aufgetragen und man ließ es 4 Minuten bei Umgebungsbedingungen von etwa 30 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit und 23 ± 1 °C trocknen (um flüchtige Bestandteile zu entfernen). Dann wurden die beschichteten Substrate 4 Minuten in einen Konvektionsofen bei etwa 67 °C gelegt. Als Nächstes wurden die beschichteten Bahnen auf dem Förderband einer UV-Härtungsstation (Modell MC-6RQN, im Handel erhältlich bei Fusion UV Curing Inc.), die mit einer „H"-Fusionslampe ausgestattet war, platziert. Die so erhaltenen, gehärteten Beschichtungen auf den Acrylbahnen erschienen für das Auge klar. Der Oberflächenwiderstand betrug, wie mittels Testverfahren 1 gemessen, 1 × 106 Ohm/Quadrat. Die Ableitungszeit der 5000 Volt betrug weniger als 0,01 Sekunden.
  • Beispiel 6
  • Schritt 1: Herstellung der Ceramerzusammensetzung
  • In einem Rundkolben wurden 1195 Gramm Nalco 2327 Siliciumdioxidsol, im Handel erhältlich bei Nalco Chemical Co. (eine Ammoniumion-stabilisierte Dispersion, mit einem pH-Wert von 9,3, aus kolloidalen Siliciumdioxidteilchen, 40 Prozent Feststoffgehalt, mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 Nanometern); 118 Gramm N,N-Dimethylacrylamid, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; 120 Gramm 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat-Kupplungsmittel, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; und 761 Gramm Pentaerythritoltriacrylat, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co., gemischt. Der Rundkolben wurde anschließend an die Vakuumleitung eines Büchi R152 Rotavapors montiert, im Handel erhältlich bei der Büchi Laboratory AG, wobei die Badtemperatur auf 55 °C eingestellt war. Ein gekühltes Gemisch aus 50 Prozent entionisiertem Wasser/50 Prozent Gefrierschutzmittel wurde durch die Kühlschlangen rezirkuliert. Flüchtige Komponenten wurden bei einem verminderten Druck von 25 Ton entfernt, bis die Destillationsrate auf weniger als 5 Tropfen pro Minute (etwa zwei Stunden) verringert war. Das so erhaltene Material (1464 Gramm) war eine klare flüssige Dispersion aus acrylierten Siliciumdioxidteilchen in einem Gemisch aus N,N-Dimethylacrylamid- und Pentaerythritoltriacrylat-Monomeren (eine Ceramerzusammensetzung).
  • Vier Gramm dieser Ceramerzusammensetzung wurden mit 4 Gramm Isopropylalkohol, 0,14 Gramm Irgacure 184 Photoinitiator und 0,1 Gramm Dow-57 (oberflächenaktives Mittel, im Handel erhältlich bei Dow Chemical Company) vereinigt, um ein Gemisch mit etwa 50 Prozent Feststoffgehalt herzustellen, das für dieses Beispiel als Lösung A bezeichnet werden soll.
  • Schritt 2: Herstellung der elektrisch leitenden Polymerdispersion
  • In einem separaten Glasfläschchen wurden 1 Gramm N,N-Dimethylacrylamid (eine Amid-enthaltende Einheit), 2 Gramm Bayer AI 4071 (Gemisch aus 1,3 Gewichtsprozent leitendem 3,4-Polyethylendioxythiophen-polystyrolsulfonat-Polymer als Dispersion in Wasser) und 2 Gramm Aceton gemischt. Das Gemisch wurde von Hand geschüttelt, um es sorgfältig zu vermischen. Das so erhaltene Gemisch soll für dieses Beispiel als Lösung B bezeichnet werden.
  • Schritt 3: Vereinigung der Lösungen und Bildung der Endbeschichtung und testen
  • Die Lösung B wurde langsam in die Lösung A gegossen und das so erhaltene Gemisch mit einem Feststoffgehalt von etwa 22 Prozent wurde von Hand geschüttelt, um es zu vermischen. Dieses Gemisch wurde anschließend auf Acrylsubstrate aufgetragen und man ließ es 4 Minuten bei Umgebungsbedingungen von etwa 30 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit und 23 ± 1 °C trocknen (um flüchtige Bestandteile zu entfernen). Dann wurden die beschichteten Substrate 4 Minuten in einen Konvektionsofen bei etwa 67 °C gelegt. Als Nächstes wurden die beschichteten Bahnen auf dem Förderband einer UV-Härtungsstation (Modell MC-6RQN, im Handel erhältlich bei Fusion UV Curing Inc.), die mit einer „H"-Fusionslampe ausgestattet war, platziert. Die so erhaltenen, gehärteten Beschichtungen auf den Acrylbahnen erschienen für das Auge klar. Der Oberflächenwiderstand betrug, wie mittels Testverfahren 1 gemessen, 2 × 108 Ohm/Quadrat. Die Ableitungszeit der 5000 Volt betrug weniger als 0,01 Sekunden.
  • Beispiel 7
  • Schritt 1: Herstellung der Ceramerzusammensetzung
  • In einem Rundkolben wurden 1195 Gramm Nalco 2327 Siliciumdioxidsol, im Handel erhältlich bei Nalco Chemical Co. (eine Ammoniumion-stabilisierte Dispersion, mit einem pH-Wert von 9,3, aus kolloidalen Siliciumdioxidteilchen, 40 Prozent Feststoffgehalt, mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 Nanometern); 118 Gramm N,N-Dimethylacrylamid, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; 120 Gramm 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat-Kupplungsmittel, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; und 761 Gramm Pentaerythritoltriacrylat, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co., gemischt. Der Rundkolben würde anschließend an die Vakuumleitung eines Büchi R152 Rotavapors montiert, im Handel erhältlich bei der Büchi Laboratory AG, wobei die Badtemperatur auf 55 °C eingestellt war. Ein gekühltes Gemisch aus 50 Prozent entionisiertem Wasser/50 Prozent Gefrierschutzmittel wurde durch die Kühlschlangen rezirkuliert. Flüchtige Komponenten wurden bei einem verminderten Druck von 25 Torr entfernt, bis die Destillationsrate auf weniger als 5 Tropfen pro Minute (etwa zwei Stunden) verringert war. Das so erhaltene Material (1464 Gramm) war eine klare flüssige Dispersion aus acrylierten Siliciumdioxidteilchen in einem Gemisch aus N,N-Dimethylacrylamid- und Pentaerythritoltriacrylat-Monomeren (eine Ceramerzusammensetzung).
  • Zwei Gramm der vorstehenden Ceramerzusammensetzung wurden mit 2 Gramm Isopropylalkohol und 0,07 Gramm Irgacure 184 Photoinitiator vereinigt, um ein Gemisch mit etwa 50 Prozent Feststoffgehalt herzustellen, das für dieses Beispiel als Lösung A bezeichnet werden soll.
  • Schritt 2: Herstellung der elektrisch leitenden Polymerdispersion
  • In einem separaten Glasfläschchen wurden 2 Gramm N-Methylpyrrolidinon, 1 Gramm Bayer AI 4071 (Gemisch aus 1,3 Gewichtsprozent leitendem 3,4-Polyethylendioxythiophen polystyrolsulfonat-Polymer als Dispersion in Wasser) und 5 Gramm Aceton gemischt. Das Gemisch wurde von Hand geschüttelt, um es vollständig zu vermischen. Das so erhaltene Gemisch soll für dieses Beispiel als Lösung B bezeichnet werden.
  • Schritt 3: Vereinigung der Lösungen und Bildung der Endbeschichtung und testen
  • Die Lösung B wurde langsam in die Lösung A gegossen und das so erhaltene Gemisch mit einem Feststoffgehalt von etwa 16,7 Prozent wurde von Hand geschüttelt, um es zu vermischen. Dieses Gemisch wurde anschließend auf Acrylsubstrate aufgetragen und man ließ es 4 Minuten bei Umgebungsbedingungen von etwa 40 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit und 23 ± 1 °C trocknen (um flüchtige Bestandteile zu entfernen). Dann wurden die beschichteten Substrate 4 Minuten in einen Konvektionsofen bei etwa 67 °C gelegt. Als Nächstes wurden die beschichteten Bahnen auf dem Förderband einer UV-Härtungsstation (Modell MC-6RQN, im Handel erhältlich bei Fusion UV Curing Inc.), die mit einer „H"-Fusionslampe ausgestattet war, platziert. Die so erhaltenen, gehärteten Beschichtungen auf den Acrylbahnen erschienen für das Auge leicht trüb bis klar. Der Oberflächenwiderstand betrug, wie mittels Testverfahren 1 gemessen, 5 × 108 Ohm/Quadrat. Die Ableitungszeit der 5000 Volt betrug weniger als 0,01 Sekunden.
  • Beispiel 8
  • Schritt 1: Herstellung der Ceramerzusammensetzung
  • In einem Rundkolben wurden 1195 Gramm Nalco 2327 Siliciumdioxidsol, im Handel erhältlich bei Nalco Chemical Co. (eine Ammoniumion-stabilisierte Dispersion, mit einem pH-Wert von 9,3, aus kolloidalen Siliciumdioxidteilchen, 40 Prozent Feststoffgehalt, mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 Nanometern); 118 Gramm N,N-Dimethylacrylamid, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; 120 Gramm 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat-Kupplungsmittel, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; und 761 Gramm Pentaerythritoltriacrylat, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co., gemischt. Der Rundkolben wurde anschließend an die Vakuumleitung eines Büchi R152 Rotavapors montiert, im Handel erhältlich bei der Büchi Laboratory AG, wobei die Badtemperatur auf 55 °C eingestellt war. Ein gekühltes Gemisch aus 50 Prozent entionisiertem Wasser/50 Prozent Gefrierschutzmittel wurde durch die Kühlschlangen rezirkuliert. Flüchtige Komponenten wurden bei einem verminderten Druck von 25 Torr entfernt, bis die Destillationsrate auf weniger als 5 Tropfen pro Minute (etwa zwei Stunden) verringert war. Das so erhaltene Material (1464 Gramm) war eine klare flüssige Dispersion aus acrylierten Siliciumdioxidteilchen in einem Gemisch aus N,N-Dimethylacrylamid- und Pentaerythritoltriacrylat-Monomeren (eine Ceramerzusammensetzung).
  • Zwei Gramm der vorstehenden Ceramerzusammensetzung wurden mit 2 Gramm Isopropylalkohol und 0,07 Gramm Irgacure 184 Photoinitiator vereinigt, um ein Gemisch mit etwa 50 Prozent Feststoffgehalt herzustellen, das für dieses Beispiel als Lösung A bezeichnet werden soll.
  • Schritt 2: Herstellung der elektrisch leitenden Polymerdispersion
  • In einem separaten Glasfläschchen wurden 8 Gramm einer 50 gewichsprozentigen Lösung aus N-Vinylcaprolactam (eine Amid-enthaltende Verbindung) in Isopropanol, 2 Gramm Bayer AI 4071 (Gemisch aus 1,3 Gewichtsprozent leitendem 3,4-Polyethylendioxythiophenpolystyrolsulfonat-Polymer als Dispersion in Wasser), 4 Gramm 1-Methoxy-2-propanol und 4 Gramm Aceton gemischt. Die Bayer AI 4071-Dispersion wurde zuerst der Lösung des N-Vinylcaprolactams tropfenweise zugegeben und dann wurden anschließend die anderen Lösungsmittel zugegeben. Das so erhaltene Gemisch soll für dieses Beispiel als Lösung B bezeichnet werden.
  • Schritt 3: Vereinigung der Lösungen und Bildung der Endbeschichtung und testen
  • Die Lösung B wurde langsam in die Lösung A gegossen und das so erhaltene Gemisch mit einem Feststoffgehalt von etwa 27 Prozent wurde von Hand geschüttelt, um es zu vermischen. Dieses Gemisch wurde anschließend auf Acrylsubstrate aufgetragen und man ließ es 4 Minuten bei Umgebungsbedingungen von etwa 30 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit und 23 ± 1 °C trocknen (um den Isopropylalkohol und das Aceton zu entfernen). Dann wurden die beschichteten Substrate 4 Minuten in einen Konvektionsofen bei etwa 67 °C gelegt. Als Nächstes wurden die beschichteten Bahnen auf dem Förderband einer UV-Härtungsstation (Modell MC-6RQN, im Handel erhältlich bei Fusion UV Curing Inc.), die mit einer „H"- Fusionslampe ausgestattet war, platziert. Die so erhaltenen, gehärteten Beschichtungen auf den Acrylbahnen erschienen für das Auge klar. Der Oberflächenwiderstand betrug, wie mittels Testverfahren 1 gemessen, 1 × 108 Ohm/Quadrat. Die Ableitungszeit der 5000 Volt betrug weniger als 0,01 Sekunden.
  • Beispiel 9
  • Schritt 1: Herstellung der Ceramerzusammensetzung
  • In einem Rundkolben wurden 1195 Gramm Nalco 2327 Siliciumdioxidsol, im Handel erhältlich bei Nalco Chemical Co. (eine Ammoniumion-stabilisierte Dispersion, mit einem pH-Wert von 9,3, aus kolloidalen Siliciumdioxidteilchen, 40 Prozent Feststoffgehalt, mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 Nanometern); 118 Gramm N,N-Dimethylacrylamid, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; 120 Gramm 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat-Kupplungsmittel, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; und 761 Gramm Pentaerythritoltriacrylat, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co., gemischt. Der Rundkolben wurde anschließend an die Vakuumleitung eines Büchi R152 Rotavapors montiert, im Handel erhältlich bei der Büchi Laboratory AG, wobei die Badtemperatur auf 55 °C eingestellt war. Ein gekühltes Gemisch aus 50 Prozent entionisiertem Wasser/50 Prozent Gefrierschutzmittel wurde durch die Kühlschlangen rezirkuliert. Flüchtige Komponenten wurden bei einem verminderten Druck von 25 Torr entfernt, bis die Destillationsrate auf weniger als 5 Tropfen pro Minute (etwa zwei Stunden) verringert war. Das so erhaltene Material (1464 Gramm) war eine klare flüssige Dispersion aus acrylierten Siliciumdioxidteilchen in einem Gemisch aus N,N-Dimethylacrylamid- und Pentaerythritoltriacrylat-Monomeren (eine Ceramerzusammensetzung).
  • Zwei Gramm der vorstehenden Ceramerzusammensetzung wurden mit 2 Gramm Isopropylalkohol und 0,07 Gramm Irgacure 184 Photoinitiator vereinigt, um ein Gemisch mit etwa 50 Prozent Feststoffgehalt herzustellen, das für dieses Beispiel als Lösung A bezeichnet werden soll.
  • Schritt 2: Herstellung der elektrisch leitenden Polymerdispersion
  • In einem separaten Glasfläschchen wurden 2 Gramm N-Vinylformamid (eine Amid-enthaltende Verbindung), 1 Gramm Bayer AI 4071 (Gemisch aus 1,3 Gewichtsprozent leitendem 3,4-Polyethylendioxythiophen-polystyrolsulfonat-Polymer als Dispersion in Wasser) und 4 Gramm 1-Methyl-2-propanol gemischt. Die Dispersion wurde von Hand geschüttelt, um sie sorgfältig zu vermischen. Das so erhaltene Gemisch soll für dieses Beispiel als Lösung B bezeichnet werden.
  • Schritt 3: Vereinigung der Lösungen und Bildung der Endbeschichtung und testen
  • Die Lösung B wurde langsam in die Lösung A gegossen und das so erhaltene Gemisch mit einem Feststoffgehalt von etwa 36 Prozent wurde von Hand geschüttelt, um es zu vermischen. Dieses Gemisch wurde anschließend auf Acrylsubstrate aufgetragen und man ließ es 4 Minuten bei Umgebungsbedingungen von etwa 30 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit und 23 ± 1 °C trocknen (um den Isopropylalkohol und das Aceton zu entfernen). Dann wurden die beschichteten Substrate 4 Minuten in einen Konvektionsofen bei etwa 67 °C gelegt. Als Nächstes wurden die beschichteten Bahnen auf dem Förderband einer UV-Härtungsstation (Modell MC-6RQN, im Handel erhältlich bei Fusion UV Curing Inc.), die mit einer „H"-Fusionslampe ausgestattet war, platziert. Die so erhaltenen, gehärteten Beschichtungen auf den Acrylbahnen erschienen für das Auge leicht trüb bis klar. Der Oberflächenwiderstand betrug, wie mittels Testverfahren 1 gemessen, 2,5 × 108 Ohm/Quadrat. Die Ableitungszeit der 5000 Volt betrug weniger als 0,01 Sekunden.
  • Beispiel 10
  • Schritt 1: Herstellung der Ceramerzusammensetzung
  • In einem Rundkolben wurden 1195 Gramm Nalco 2327 Siliciumdioxidsol, im Handel erhältlich bei Nalco Chemical Co. (eine Ammoniumion-stabilisierte Dispersion, mit einem pH-Wert von 9,3, aus kolloidalen Siliciumdioxidteilchen, 40 Prozent Feststoffgehalt, mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 Nanometern); 118 Gramm N,N-Dimethylacrylamid, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; 120 Gramm 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat-Kupplungsmittel, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; und 761 Gramm Pentaerythritoltriacrylat, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co., gemischt. Der Rundkolben wurde anschließend an die Vakuumleitung eines Büchi R152 Rotavapors montiert, im Handel erhältlich bei der Büchi Laboratory AG, wobei die Badtemperatur auf 55 °C eingestellt war. Ein gekühltes Gemisch aus 50 Prozent entionisiertem Wasser/50 Prozent Gefrierschutzmittel wurde durch die Kühlschlangen rezirkuliert. Flüchtige Komponenten wurden bei einem verminderten Druck von 25 Torr entfernt, bis die Destillationsrate auf weniger als 5 Tropfen pro Minute (etwa zwei Stunden) verringert war. Das so erhaltene Material (1464 Gramm) war eine klare flüssige Dispersion aus acrylierten Siliciumdioxidteilchen in einem Gemisch aus N,N-Dimethylacrylamid- und Pentaerythritoltriacrylat-Monomeren (eine Ceramerzusammensetzung).
  • Vier Gramm der vorstehenden Ceramerzusammensetzung wurden mit 4 Gramm Isopropylalkohol und 0,14 Gramm Irgacure 184 Photoinitiator vereinigt, um ein Gemisch mit etwa 50 Prozent Feststoffgehalt herzustellen, das für dieses Beispiel als Lösung A bezeichnet werden soll.
  • Schritt 2: Herstellung der elektrisch leitenden Polymerdispersion
  • In einem separaten Glasfläschchen wurden 13 Gramm N,N-Dimethylacetamid (eine Amid-enthaltende Verbindung) und 2 Gramm Bayer AI 4071 (Gemisch aus 1,3 Gewichtsprozent leitendem 3,4-Polyethylendioxythiophen-polystyrolsulfonat-Polymer als Dispersion in Wasser) gemischt. Die so erhaltene Dispersion wurde von Hand geschüttelt, um sie sorgfältig zu vermischen. Dieses Gemisch soll für dieses Beispiel als Lösung B bezeichnet werden.
  • Schritt 3: Vereinigung der Lösungen und Bildung der Endbeschichtung und testen
  • Die Lösung B wurde langsam in die Lösung A gegossen und das so erhaltene Gemisch mit einem Feststoffgehalt von etwa 17 Prozent wurde von Hand geschüttelt, um es zu vermischen. Dieses Gemisch wurde anschließend auf Acrylsubstrate aufgetragen und man ließ es 4 Minuten bei Umgebungsbedingungen von etwa 30 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit und 23 ± 1 °C trocknen (um flüchtige Bestandteile zu entfernen). Dann wurden die beschichteten Substrate 4 Minuten in einen Konvektionsofen bei etwa 67 °C gelegt. Als Nächstes wurden die beschichteten Bahnen auf dem Förderband einer UV-Härtungsstation (Modell MC-6RQN, im Handel erhältlich bei Fusion UV Curing Inc.), die mit einer „H"-Fusionslampe ausgestattet war, platziert. Die so erhaltenen, gehärteten Beschichtungen auf den Acrylbahnen erschienen für das Auge klar. Der Oberflächenwiderstand betrug, wie mittels Testverfahren 1 gemessen, 2 × 108 Ohm/Quadrat. Die Ableitungszeit der 5000 Volt betrug weniger als 0,01 Sekunden.
  • Beispiel 11
  • Schritt 1: Herstellung der Ceramerzusammensetzung
  • In einem Rundkolben wurden 1195 Gramm Nalco 2327 Siliciumdioxidsol, im Handel erhältlich bei Nalco Chemical Co. (eine Ammoniumion-stabilisierte Dispersion, mit einem pH-Wert von 9,3, aus kolloidalen Siliciumdioxidteilchen, 40 Prozent Feststoffgehalt, mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 Nanometern); 118 Gramm N,N-Dimethylacrylamid, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; 120 Gramm 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat-Kupplungsmittel, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; und 761 Gramm Pentaerythritoltriacrylat, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co., gemischt. Der Rundkolben wurde anschließend an die Vakuumleitung eines Büchi R152 Rotavapors montiert, im Handel erhältlich bei der Büchi Laboratory AG, wobei die Badtemperatur auf 55 °C eingestellt war. Ein gekühltes Gemisch aus 50 Prozent entionisiertem Wasser/50 Prozent Gefrierschutzmittel wurde durch die Kühlschlangen rezirkuliert. Flüchtige Komponenten wurden bei einem verminderten Druck von 25 Torr entfernt, bis die Destillationsrate auf weniger als 5 Tropfen pro Minute (etwa zwei Stunden) verringert war. Das so erhaltene Material (1464 Gramm) war eine klare flüssige Dispersion aus acrylierten Siliciumdioxidteilchen in einem Gemisch aus N,N-Dimethylacrylamid- und Pentaerythritoltriacrylat-Monomeren (eine Ceramerzusammensetzung).
  • Vier Gramm der vorstehenden Ceramerzusammensetzung wurden mit 4 Gramm Isopropylalkohol und 0,14 Gramm Irgacure 184 Photoinitiator vereinigt, um ein Gemisch mit etwa 50 Prozent Feststoffgehalt herzustellen, da für dieses Beispiel als Lösung A bezeichnet werden soll.
  • Schritt 2: Herstellung der elektrisch leitenden Polymerdispersion
  • In einem separaten Glasfläschchen wurden 2 Gramm N,N-Dimethylacetamid (eine Amid-enthaltende Verbindung), 2 Gramm einer 20 gewichtsprozentigen Polypyrrol-Lösung (ConQuest XP 1000 Polypyrrol/Polyurethan-Dispersion in Wasser, im Handel erhältlich bei DSM Co.) und 2 Gramm Aceton gemischt. Das Gemisch wurde von Hand geschüttelt, um es sorgfältig zu vermischen. Das so erhaltene Gemisch soll für dieses Beispiel als Lösung B bezeichnet werden.
  • Schritt 3: Vereinigung der Lösungen und Bildung der Endbeschichtung und testen
  • Die Lösung B wurde langsam in die Lösung A gegossen und das so erhaltene Gemisch mit einem Feststoffgehalt von etwa 31 Prozent wurde von Hand geschüttelt, um es zu vermischen. Dieses Gemisch wurde anschließend auf Acrylsubstrate aufgetragen und man ließ es 4 Minuten bei Umgebungsbedingungen von etwa 30 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit und 23 ± 1 °C trocknen (um flüchtige Bestandteile zu entfernen). Dann wurden die beschichteten Substrate 4 Minuten in einen Konvektionsofen bei etwa 67 °C gelegt. Als Nächstes wurden die beschichteten Bahnen auf dem Förderband einer UV-Härtungsstation (Modell MC-6RQN, im Handel erhältlich bei Fusion UV Curing Inc.), die mit einer „H"-Fusionslampe ausgestattet war, platziert. Die so erhaltenen, gehärteten Beschichtungen auf den Acrylbahnen erschienen für das Auge stark dunkelgrau/schwarz bis durchscheinend (nicht transparent). Der Oberflächenwiderstand betrug, wie mittels Testverfahren 1 gemessen, 5 × 106 Ohm/Quadrat. Die Ableitungszeit der 5000 Volt betrug weniger als 0,01 Sekunden (die Auflösung des Geräts aus Testverfahren 2).
  • Beispiel 12
  • Schritt 1: Herstellung der Ceramerzusammensetzung
  • In einem Rundkolben wurden 1195 Gramm Nalco 2327 Siliciumdioxidsol, im Handel erhältlich bei Nalco Chemical Co. (eine Ammoniumion-stabilisierte Dispersion, mit einem pH-Wert von 9,3, aus kolloidalen Siliciumdioxidteilchen, 40 Prozent Feststoffgehalt, mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 Nanometern); 118 Gramm N,N-Dimethylacrylamid, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; 120 Gramm 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat-Kupplungsmittel, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Company; und 761 Gramm Pentaerythritoltriacrylat, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Company, gemischt. Der Rundkolben wurde anschließend an die Vakuumleitung eines Büchi R152 Rotavapors montiert, im Handel erhältlich bei der Büchi Laboratory AG, wobei die Badtemperatur auf 55 °C eingestellt war. Ein gekühltes Gemisch aus 50 Prozent entionisiertem Wasser/50 Prozent Gefrierschutzmittel wurde durch die Kühlschlangen rezirkuliert. Flüchtige Komponenten wurden bei einem verminderten Druck von 25 Torr entfernt, bis die Destillationsrate auf weniger als 5 Tropfen pro Minute (etwa zwei Stunden) verringert war. Das so erhaltene Material (1464 Gramm) war eine klare flüssige Dispersion aus acrylierten Siliciumdioxidteilchen in einem Gemisch aus N,N-Dimethylacrylamid- und Pentaerythritoltriacrylat-Monomeren (eine Ceramerzusammensetzung).
  • Vier Gramm der vorstehenden Ceramerzusammensetzung wurden mit 4 Gramm Isopropylalkohol und 0,14 Gramm Irgacure 184 Photoinitiator vereinigt, um ein Gemisch mit etwa 50 Prozent Feststoffgehalt herzustellen, das für dieses Beispiel als Lösung A bezeichnet werden soll.
  • Schritt 2: Herstellung der elektrisch leitenden Polymerdispersion
  • In einem separaten Glasfläschchen wurden 2 Gramm N,N-Dimethylacetamid (eine Amid-enthaltende Verbindung), 2 Gramm einer 50 gewichtsprozentigen Polyanilin-Lösung (leitendes Polyanilin-Polymer 5927657, 50 Gewichtsprozent) und 2 Gramm Aceton gemischt. Das Gemisch wurde von Hand geschüttelt, um es sorgfältig zu vermischen. Das so erhaltene Gemisch soll für dieses Beispiel als Lösung B bezeichnet werden.
  • Schritt 3: Vereinigung der Lösungen und Bildung der Endbeschichtung und testen
  • Die Lösung B wurde langsam in die Lösung A gegossen und das so erhaltene Gemisch mit einem Feststoffgehalt von etwa 35,7 Prozent wurde von Hand geschüttelt, um es zu vermischen. Dieses Gemisch wurde anschließend auf Acrylsubstrate aufgetragen und man ließ es 4 Minuten bei Umgebungsbedingungen von etwa 30 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit und 23 ± 1 °C trocknen (um flüchtige Bestandteile zu entfernen). Dann wurden die beschichteten Substrate 4 Minuten in einen Konvektionsofen bei etwa 67 °C gelegt. Als Nächstes wurden die beschichteten Bahnen auf dem Förderband einer UV-Härtungsstation (Modell MC-6RQN, im Handel erhältlich bei Fusion UV Curing Inc.), die mit einer „H"-Fusionslampe ausgestattet war, platziert. Die so erhaltenen, gehärteten Beschichtungen auf den Acrylbahnen erschienen für das Auge stark dunkelgrün bis durchscheinend (nicht transparent). Der Oberflächenwiderstand betrug, wie mittels Testverfahren 1 gemessen, 1 × 107 Ohm/Quadrat. Die Ableitungszeit der 5000 Volt betrug weniger als 0,01 Sekunden (die Auflösung des Geräts aus Testverfahren 2).
  • Beispiel 13
  • Schritt 1: Mischen der Bindemittelvorstufe (kein Siliciumdioxid)
  • In einem Glasfläschchen wurden die folgenden Materialien gemischt: 2 Gramm Pentaerythritoltriacrylat und 2 Gramm Isopropylalkohol. Für dieses Beispiel soll dieses Gemisch als Lösung A bezeichnet werden.
  • Schritt 2: Herstellung der elektrisch leitenden Polymerdispersion
  • In einem separaten Glasfläschchen wurden 5 Gramm N,N-Dimethylacetamid und 1 Gramm Bayer AI 4071 (Gemisch aus 1,3 Gewichtsprozent leitendem 3,4-Polyethylendioxythiophenpolystyrolsulfonat-Polymer als Dispersion in Wasser) zusammengemischt. Für dieses Beispiel soll das Gemisch als Lösung B bezeichnet werden.
  • Schritt 3: Vereinigung der Lösungen und Bildung der Endbeschichtung und testen
  • Die Lösung B wurde langsam in die Lösung A gegossen und das so erhaltene Gemisch mit einem Feststoffgehalt von etwa 20 Prozent wurde von Hand geschüttelt, um es zu vermischen. Dieses Gemisch wurde anschließend auf Acrylsubstrate aufgetragen und man ließ es 4 Minuten bei Umgebungsbedingungen von etwa 30 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit und 23 ± 1 °C trocknen (um flüchtige Bestandteile zu entfernen). Dann wurden die beschichteten Substrate 4 Minuten in einen Konvektionsofen bei etwa 67 °C gelegt. Die so erhaltenen, getrockneten Beschichtungen auf den Acrylbahnen bildeten keine einheitliche transparente Schicht, stattdessen trennte sich die Phase in kleine Abteilungen hoher und niedriger Konzentrationen des leitenden Polymers. Diese Bereiche erschienen in der Endbeschichtung als dunkelblaue Flecken (hohe Konzentration des leitenden Polymers) umgeben von klaren Bereichen (niedriger Gehalt des leitenden Polymers). Dies zeigt, dass die Siliciumdioxidteilchen (wie in allen bisherigen Beispielen gesehen) für die einheitliche Verteilung des leitenden Polymers beim Trocknen der Beschichtungen notwendig sind. Die Oberflächenwiderstandsmessungen und die Ableitungszeiten wurden nicht gemessen.
  • Beispiel 14
  • Schritt 1: Herstellung der Ceramerzusammensetzung
  • In einem Rundkolben wurden 1195 Gramm Nalco 2327 Siliciumdioxidsol, im Handel erhältlich bei Nalco Chemical Co. (eine Ammoniumion-stabilisierte Dispersion, mit einem pH-Wert von 9,3, aus kolloidalen Siliciumdioxidteilchen, 40 Prozent Feststoffgehalt, mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 Nanometern); 118 Gramm N,N-Dimethylacrylamid, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; 120 Gramm 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat-Kupplungsmittel, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; und 761 Gramm Pentaerythritoltriacrylat, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co., gemischt. Der Rundkolben wurde anschließend an die Vakuumleitung eines Büchi R152 Rotavapors montiert, im Handel erhältlich bei der Büchi Laboratory AG, wobei die Badtemperatur auf 55 °C eingestellt war. Ein gekühltes Gemisch aus 50 Prozent entionisiertem Wasser/50 Prozent Gefrierschutzmittel wurde durch die Kühlschlangen rezirkuliert. Flüchtige Komponenten wurden bei einem verminderten Druck von 25 Torr entfernt, bis die Destillationsrate auf weniger als 5 Tropfen pro Minute (etwa zwei Stunden) verringert war. Das so erhaltene Material (1464 Gramm) war eine klare flüssige Dispersion aus acrylierten Siliciumdioxidteilchen in einem Gemisch aus N,N-Dimethylacrylamid- und Pentaerythritoltriacrylat-Monomeren (eine Ceramerzusammensetzung).
  • Vier Gramm der vorstehenden Ceramerzusammensetzung wurden mit 4 Gramm Isopropylalkohol und 0,14 Gramm Irgacure 184 Photoinitiator vereinigt, um ein Gemisch mit etwa 50 Prozent Feststoffgehalt herzustellen, das für dieses Beispiel als Lösung A bezeichnet werden soll.
  • Schritt 2: Herstellung der elektrisch leitenden Polymerdispersion
  • In einem separaten Glasfläschchen wurden 1 Gramm Isopropylalkohol, 1 Gramm Methylethylketon und 2 Gramm Bayer AI 4071 (Gemisch aus 1,3 Gewichtsprozent leitendem 3,4-Polyethylendioxythiophen-polystyrolsulfonat-Polymer als Dispersion in Wasser) gemischt. Die so erhaltene Dispersion wurde von Hand geschüttelt, um sie zu vermischen. Es wurden einige Hinweise für die Bildung kleiner Polythiophen-Agglomerate festgestellt. Das so erhaltene Gemisch soll für dieses Beispiel als Lösung B bezeichnet werden.
  • Schritt 3: Vereinigung der Lösungen und Bildung der Endbeschichtung und testen
  • Die Lösung B wurde langsam in die Lösung A gegossen und das so erhaltene Gemisch mit einem Feststoffgehalt von etwa 33 Prozent wurde von Hand geschüttelt, um es zu vermischen. Dieses Gemisch wurde anschließend auf Acrylsubstrate aufgetragen und man ließ es 4 Minuten bei Umgebungsbedingungen von etwa 30 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit und 23 ± 1 °C trocknen (um den Isopropylalkohol und das Aceton zu entfernen). Dann wurden die beschichteten Substrate 4 Minuten in einen Konvektionsofen bei etwa 67 °C gelegt. Als Nächstes wurden die beschichteten Bahnen auf dem Förderband einer UV-Härtungsstation (Modell MC-6RQN, im Handel erhältlich bei Fusion UV Curing Inc.), die mit einer „H"-Fusionslampe ausgestattet war, platziert. Die so erhaltenen, gehärteten Beschichtungen auf den Acrylbahnen enthielten auf der Oberfläche kleine Agglomerate aus Polythiophen und eine beträchtliche Menge an Löchern. Der Oberflächenwiderstand und die Ableitungszeiten wurden nicht gemessen.
  • Beispiel 15
  • Schritt 1: Herstellung der Ceramerzusammensetzung
  • Die folgenden Materialien wurden in einen 500-ml-Rundkolben eingebracht: 67,15 Gramm Nalco 1042 Siliciumdioxidsol, im Handel erhältlich bei Nalco Chemical Co. (eine wässrige saure Dispersion mit 34 Prozent Feststoffgehalt, pH-Wert = 3,2, aus kolloidalen Siliciumdioxidteilchen); 11,2 Gramm 2-Hydroxyethylacrylat, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; 5,6 Gramm 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat, im Handel erhältlich bei Dow Corning, unter dem Markennamen Z6030); und 7,9 Gramm Pentaerythritolacrylat, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co. Der Kolben wurde dann an einen Büchi R 110 Rotationsverdampfer angeschlossen und das Wasser wurde unter Vakuum extrahiert (etwa 80 mm Hg), bei einer Wasserbadtemperatur von 55 °C. Die so erhaltene flüssige Ceramerzusammensetzung war klar und enthielt weniger als 2% Wasser, wie durch die Analysemethoden nach Carl Fischer bestimmt.
  • Zwei Gramm der vorstehenden Ceramerzusammensetzung wurden mit 2 Gramm Isopropylalkohol, 0,14 Gramm Irgacure 184 Photoinitiator und 0,05 Gramm Dow-57 (oberflächenaktives Mittel, im Handel erhältlich bei Dow Chemical Company) vereinigt, um ein Gemisch mit etwa 50 Prozent Feststoffgehalt herzustellen, das für dieses Beispiel als Lösung A bezeichnet werden soll.
  • Schritt 2: Herstellung der elektrisch leitenden Polymerdispersion
  • In einem separaten Glasfläschchen wurden 2 Gramm N,N-Dimethylacetamid (eine Amid-enthaltende Verbindung), 1 Gramm Bayer AI 4071 (Gemisch aus 1,3 Gewichtsprozent leitendem 3,4-Polyethylendioxythiophen-polystyrolsulfonat-Polymer als Dispersion in Wasser) zusammengemischt. Das Gemisch wurde von Hand geschüttelt, um es sorgfältig zu vermischen. Das so erhaltene Gemisch soll für dieses Beispiel als Lösung B bezeichnet werden.
  • Schritt 3: Vereinigung der Lösungen und Bildung der Endbeschichtung und testen
  • Zu Lösung A wurden 4,76 Gramm Ethylalkohol zugegeben. Nachdem dies gemischt worden war, wurde die Lösung B zu dem Gemisch aus Lösung A und Ethylalkohol zugegeben. Dieses Gemisch wurde anschließend auf Acrylsubstrate aufgetragen und man ließ es 4 Minuten bei Umgebungsbedingungen von etwa 30 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit und 23 ± 1 °C trocknen (um flüchtige Bestandteile zu entfernen). Dann wurden die beschichteten Substrate 4 Minuten in einen Konvektionsofen bei etwa 67 °C gelegt. Als Nächstes wurden die beschichteten Bahnen auf dem Förderband einer UV-Härtungsstation (Modell MC-6RQN, im Handel erhältlich bei Fusion UV Curing Inc.), die mit einer „H"-Fusionslampe ausgestattet war, platziert. Die so erhaltenen, gehärteten Beschichtungen auf den Acrylbahnen erschienen für das Auge klar. Der Oberflächenwiderstand betrug, wie mittels Testverfahren 1 gemessen, 3 × 108 Ohm/Quadrat. Die Ableitungszeit der 5000 Volt betrug weniger als 0,01 Sekunden (die Auflösung des Gerätes aus Testverfahren 2).
  • Beispiel 16
  • Schritt 1: Herstellung der Ceramerzusammensetzung
  • In einem 500-ml-Rundkolben wurden die folgenden Materialien gemischt: 119,5 Gramm Nalco 2327 Siliciumdioxidsol, 62 Gramm 2-Hydroxyethylacrylat, 43 Gramm Tetraethylenglykoldiacrylat (im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.) und 12 Gramm 3-(Methacryloxypropyl)trimethoxysilan Kupplungsmittel. Der Kolben wurde dann an einen Büchi R 110 Rotationsverdampfer angeschlossen und für 10 Minuten im Wasserbad erwärmt, bevor Vakuum angelegt wurde. Das Wasser wurde dann aus dem Gemisch bei 75 Torr und 60 °C extrahiert, bis keine weiteren Wassertröpfchen mehr im Kühler gesammelt wurden. Die so erhaltene flüssige Ceramerzusammensetzung war klar und enthielt 29,7 Gewichtsprozent Siliciumdioxid und 70,3 Gewichtsprozent organische Phase.
  • Zwei Gramm des vorstehenden Gemischs wurden mit 2 Gramm Isopropylalkohol und 0,07 Gramm Irgacure 184 Photoinitiator und 4,76 Gramm Ethylalkohol vereinigt, um ein Gemisch herzustellen, das für dieses Beispiel als Lösung A bezeichnet werden soll.
  • Schritt 2: Herstellung der elektrisch leitenden Polymerdispersion
  • In einem separaten Glasfläschchen wurden 2 Gramm N,N-Dimethylacetamid (eine Amid-enthaltende Verbindung) und 1 Gramm Bayer AI 4071 (Gemisch aus 1,3 Gewichtsprozent leitendem 3,4-Polyethylendioxythiophen-polystyrolsulfonat-Polymer als Dispersion in Wasser) zusammengemischt. Das Gemisch wurde von Hand geschüttelt, um es sorgfältig zu vermischen. Das so erhaltene Gemisch soll für dieses Beispiel als Lösung B bezeichnet werden.
  • Schritt 3: Vereinigung der Lösungen und Bildung der Endbeschichtung und testen
  • Die Lösung B wurde langsam in Lösung A gegossen und das so erhaltene Gemisch mit etwa 17 Prozent Feststoffgehalt wurde von Hand geschüttelt, um es zu vermischen. Dieses Gemisch wurde anschließend auf Acrylsubstrate aufgetragen und man ließ es 4 Minuten bei Umgebungsbedingungen von etwa 30 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit und 23 ± 1 °C trocknen (um den Isopropylalkohol und das Aceton zu entfernen). Dann wurden die beschichteten Substrate 4 Minuten in einen Konvektionsofen bei etwa 67 °C gelegt. Als Nächstes wurden die beschichteten Bahnen auf dem Förderband einer UV-Härtungsstation (Modell MC-6RQN, im Handel erhältlich bei Fusion UV Curing Inc.), die mit einer „H"-Fusionslampe ausgestattet war, platziert. Die so erhaltenen, gehärteten Beschichtungen auf den Acrylbahnen erschienen für das Auge klar. Der Oberflächenwiderstand der so erhaltenen Beschichtung wurde auf 3 × 107 Ohm/Quadrat gemessen und die Ableitungszeit betrug weniger als 0,01 Sekunden.
  • Beispiel 17
  • Schritt 1: Herstellung der Ceramerzusammensetzung
  • In einem Rundkolben wurden 1195 Gramm Nalco 2327 Siliciumdioxidsol, im Handel erhältlich bei Nalco Chemical Co. (eine Ammoniumion-stabilisierte Dispersion, mit einem pH-Wert von 9,3, aus kolloidalen Siliciumdioxidteilchen, 40 Prozent Feststoffgehalt, mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 Nanometern); 118 Gramm N,N-Dimethylacrylamid, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; 120 Gramm 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat-Kupplungsmittel, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; und 761 Gramm Pentaerythritoltriacrylat, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co., gemischt. Der Rundkolben wurde anschließend an die Vakuumleitung eines Büchi R152 Rotavapors montiert, im Handel erhältlich bei der Büchi Laboratory AG, wobei die Badtemperatur auf 55 °C eingestellt war. Ein gekühltes Gemisch aus 50 Prozent entionisiertem Wasser/50 Prozent Gefrierschutzmittel wurde durch die Kühlschlangen rezirkuliert. Flüchtige Komponenten wurden bei einem verminderten Druck von 25 Torr entfernt, bis die Destillationsrate auf weniger als 5 Tropfen pro Minute (etwa zwei Stunden) verringert war. Das so erhaltene Material (1464 Gramm) war eine klare flüssige Dispersion aus acrylierten Siliciumdioxidteilchen in einem Gemisch aus N,N-Dimethylacrylamid- und Pentaerythritoltriacrylat-Monomeren (eine Ceramerzusammensetzung).
  • Acht Gramm der vorstehenden Ceramerzusammensetzung wurden mit 8 Gramm Isopropylalkohol, 0,28 Gramm Irgacure 184 Photoinitiator, 3 Gramm 1-Methoxy-2-propanol und 17 Gramm Methylethylketon vereinigt, um ein Gemisch mit etwa 22 Prozent Feststoffgehalt herzustellen, das für dieses Beispiel als Lösung A bezeichnet werden soll.
  • Schritt 2: Herstellung der elektrisch leitenden Polymerdispersion
  • In einem separaten Glasfläschchen wurden 8 Gramm N,N-Dimethylacetamid und 4 Gramm Bayer AI 4071 (Gemisch aus 1,3 Gewichtsprozent leitendem 3,4-Polyethylendioxythiophenpolystyrolsulfonat-Polymer als Dispersion in Wasser) gemischt. Die Dispersion wurde von Hand geschüttelt, um die Proben vollständig zu vermischen. Das so erhaltene Gemisch soll für dieses Beispiel als Lösung B bezeichnet werden.
  • Schritt 3: Vereinigung der Lösungen und Bildung der Endbeschichtung und testen
  • Die Lösung B wurde langsam in die Lösung A gegossen und das so erhaltene Gemisch mit einem Feststoffgehalt von etwa 16,7 Prozent wurde von Hand geschüttelt, um es zu vermischen. Dieses Gemisch wurde anschließend auf Polyesterfolien-Substrate aufgetragen und man ließ es 4 Minuten bei Umgebungsbedingungen von etwa 23 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit und 23 ± 1 °C trocknen (um flüchtige Bestandteile zu entfernen). Dann wurden die beschichteten Substrate 4 Minuten in einen Konvektionsofen bei etwa 67 °C gelegt. Als Nächstes wurden die beschichteten Platten auf dem Förderband einer UV-Härtungsstation (Modell MC-6RQN, im Handel erhältlich bei Fusion UV Curing Inc.), die mit einer „H"-Fusionslampe ausgestattet war, platziert. Die so erhaltenen, gehärteten Beschichtungen auf den Polyesterfolien erschienen für das Auge klar.
  • Schritt 4: Testen der Taber Abriebfestigkeit
  • Das Ceramer aus Beispiel 17 wurde auf Abriebfestigkeit gemäß dem vorstehend beschriebenen Testverfahren 3 getestet. Die Ergebnisse sind (zwei bis drei Proben wurden pro Punkt gemittelt) in Tabelle 1 veranschaulicht.
  • Tabelle 1
    Figure 00480001
  • Beispiel 18
  • Schritt 1: Herstellung der Ceramerzusammensetzung
  • In einem Glasfläschchen wurden 0,85 Gramm Pentaerythritoltriacrylat, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co.; 3 Gramm Ethylalkohol und 0,15 Gramm hochdisperses Siliciumdioxid (OX-50) gemischt. Dieses Gemisch wurde von Hand gemischt und wurde dann für 30 Minuten in ein Ultraschallbad gestellt. Danach wurden 0,07 Gramm Irgacure 184 und ein Tropfen 50-prozentiges Dow-57 (oberflächenaktives Mittel, im Handel erhältlich bei Dow Chemical Company) in Isopropylalkohol zugegeben. Das so erhaltene Gemisch war klar und es gab einen Hinweis auf Siliciumdioxid-Agglomerate innerhalb des Sols. Dieses Gemisch soll für den Rest dieses Beispiels als Lösung A bezeichnet werden.
  • Schritt 2: Herstellung der elektrisch leitenden Polymerdispersion
  • In einem separaten Glasfläschchen wurden 1 Gramm Bayer AI 4071 (Gemisch aus 1,3 Gewichtsprozent leitendem 3,4-Polyethylendioxythiophen-polystyrolsulfonat-Polymer als Dispersion in Wasser) und 1 Gramm N,N-Dimethylacetamid, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co., gemischt. Das so erhaltene Gemisch soll für den Rest dieses Beispiels als Lösung B bezeichnet werden.
  • Schritt 3: Vereinigung der Lösungen und Bildung der Endbeschichtung und testen
  • Die Lösung B wurde langsam in Lösung A gegossen und das so erhaltene Gemisch mit etwa 20 Prozent Feststoffgehalt wurde von Hand geschüttelt, um es zu vermischen. Dieses Gemisch wurde anschließend auf Acrylsubstrate aufgetragen und man ließ die beschichteten Substrate 4 Minuten bei 67 °C in einem Konvektionsofen trocknen (um flüchtige Bestandteile zu entfernen). Als Nächstes wurden die beschichteten Folien auf dem Förderband einer UV-Härtungsstation (Modell MC-6RQN, im Handel erhältlich bei Fusion UV Curing Inc.), die mit einer „H"-Fusionslampe ausgestattet war, platziert. Die so erhaltenen, gehärteten Beschichtungen auf den Acrylbahnen waren stark in Phasen getrennt, visuell nicht transparent und auf der Oberfläche sehr rauh. Der Oberflächenwiderstand wurde auf 3 × 107 Ohm/Quadrat gemessen und die Ableitungszeiten betrugen weniger als 0,01 Sekunden.
  • Beispiel 19
  • Schritt 1: Herstellung der Ceramerzusammensetzung
  • In einem Rundkolben wurden 60 Gramm Nalco 2327 Siliciumdioxidsol und 47,6 Gramm N,N-Dimethylacrylamid gemischt. Das homogene Gemisch wurde auf 55 °C gebracht und sein Wasseranteil wurde mit einem Büchi R 110 Rotavapor abgezogen. Zu dem entwässerten Gemisch wurden dann 10 Gramm Pentaerythritolacrylat gegeben. Das so erhaltene flüssige Ceramer war klar. Es enthielt 30 Gewichtsprozent Siliciumdioxid, 58 Prozent N,N-Dimethylacrylamid und 12 Prozent Pentaerythritolacrylat. Zwei Gramm von diesem Gemisch wurden mit 6 Gramm Ethanol verdünnt. Dieses Gemisch aus Alkohol und Ceramer soll für die Zwecke dieses Beispiels als Lösung A bezeichnet werden.
  • Schritt 2: Herstellung der elektrisch leitenden Polymerdispersion
  • In einem kleinen Glasfläschchen wurden 1 Gramm N,N-Dimethylacetamid und 1 Gramm Bayer AI 4071 (Gemisch aus 1,3 Gewichtsprozent leitendem 3,4-Polyethylendioxythiophenpolystyrolsulfonat-Polymer als Dispersion in Wasser) gemischt. Das so erhaltene Gemisch soll für die Zwecke dieses Beispiels als Lösung B bezeichnet werden.
  • Schritt 3: Vereinigung der Lösungen und Bildung der Endbeschichtung und testen
  • Die Lösung B wurde langsam in Lösung A gegossen und das so erhaltene Gemisch mit etwa 20 Prozent Feststoffgehalt wurde von Hand geschüttelt, um es zu vermischen. Dieses Gemisch wurde anschließend auf Acrylsubstrate aufgetragen und man ließ die beschichteten Substrate 4 Minuten bei 67 °C in einem Konvektionsofen trocknen (um flüchtige Bestandteile zu entfernen). Als Nächstes wurden die beschichteten Platten auf dem Förderband einer UV-Härtungsstation (Modell MC-6RQN, im Handel erhältlich bei Fusion UV Curing Inc.), die mit einer „H"-Fusionslampe ausgestattet war, platziert. Die so erhaltenen, gehärteten Beschichtungen auf der Acrylbahn waren für das Auge klar, mit einem glatten Oberflächenfinish. Der Oberflächenwiderstand wurde auf 2 × 108 Ohm/Quadrat gemessen und die Ableitungszeiten betrugen weniger als 0,01 Sekunden.
  • Beispiel 20
  • Schritt 1: Herstellung des Ceramers
  • In einem Glasfläschchen wurden 1,7 Gramm Pentaerythritoltriacrylat, im Handel erhältlich bei Aldrich Chemical Co. und 0,3 Gramm Silan-behandeltes Siliciumdioxid-Pulver, im Handel erhältlich bei der Minnesota Mining and Manufacturing Company (OX-50 Siliciumdioxid-Pulver behandelt mit 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat-Kupplungsmittel) gemischt. Dieses Gemisch wurde mit 6 Gramm Ethylalkohol verdünnt. Das so erhaltene Gemisch soll für die Zwecke dieses Beispiels als Lösung A bezeichnet werden.
  • Schritt 2: Herstellung der elektrisch leitenden Polymerdispersion
  • In einem kleinen Glasfläschchen wurden 1 Gramm N,N-Dimethylacetamid und 1 Gramm Bayer AI 4071 (Gemisch aus 1,3 Gewichtsprozent leitendem 3,4-Polyethylendioxythiophenpolystyrolsulfonat-Polymer als Dispersion in Wasser) gemischt. Das so erhaltene Gemisch soll für die Zwecke dieses Beispiels als Lösung B bezeichnet werden.
  • Schritt 3: Vereinigung der Lösungen und Bildung der Endbeschichtung und testen
  • Die Lösung B wurde langsam in Lösung A gegossen und das so erhaltene Gemisch mit etwa 20 Prozent Feststoffgehalt wurde von Hand geschüttelt, um es zu vermischen. Dieses Gemisch wurde anschließend auf Acrylsubstrate aufgetragen und man ließ die beschichteten Substrate 4 Minuten bei 67 °C in einem Konvektionsofen trocknen (um flüchtige Bestandteile zu entfernen). Als Nächstes wurden die beschichteten Platten auf dem Förderband einer UV-Härtungsstation (Modell MC-6RQN, im Handel erhältlich bei Fusion UV Curing Inc.), die mit einer „H"-Fusionslampe ausgestattet war, platziert. Die so erhaltenen, gehärteten Beschichtungen auf den Acrylbahnen waren für das Auge durchscheinend, mit einem rauhen Oberflächenfinish. Der Oberflächenwiderstand wurde auf 2 × 108 Ohm/Quadrat gemessen und die Ableitungszeiten betrugen weniger als 0,01 Sekunden.
  • Die vorstehende, detaillierte Beschreibung und die Beispiele wurden lediglich zum besseren Verständnis gegeben. Es werden keine unnötigen Einschränkungen darunter verstanden. Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten und beschriebenen exakten Details beschränkt, da Variationen, die für den Fachmann offensichtlich sind, in die Erfindung, die durch die Ansprüche definiert ist, eingeschlossen sind.

Claims (10)

  1. Ceramerzusammensetzung, umfassend: eine Mehrzahl kolloidaler Siliciumdioxidteilchen; eine Bindemittelvorstufe; und eine Dispersion eines elektrisch leitenden organischen Polymers.
  2. Ceramerzusammensetzung nach Anspruch 1; ferner umfassend eine Amid-enthaltende Verbindung.
  3. Ceramerzusammensetzung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Mehrzahl kolloidaler anorganischer Oxidteilchen, ausgewählt aus Aluminiumoxidteilchen, Titanoxidteilchen, Zirconiumoxidteilchen, Ceroxidteilchen, Antimonoxidteilchen und Kombinationen davon.
  4. Ceramerzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das elektrisch leitende organische Polymer aus Polypyrrolen, Polythiophenen und Polyanilinen ausgewählt ist.
  5. Ceramerzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei die Amid-enthaltende Verbindung aus N,N-disubstituierten Acetamiden, N,N-disubstituierten Formamiden, N,N-disubstituierten Acrylamiden, N-substituierten Pyrrolidinonen, N-substituierten Formamiden, N-substituierten Caprolactamen und Kombinationen davon ausgewählt ist.
  6. Ceramer, das aus der Ceramerzusammensetzung nach Anspruch 1 hergestellt ist.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Ceramerzusammensetzung, die die Herstellung eines transparenten Ceramers ermöglicht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Kombinieren eines wässrigen Siliciumdioxidsols mit einer Bindemittelvorstufe, um ein Gemisch zu bilden; b) Trocknen des Gemischs aus Schritt a), so dass das Gemisch im Wesentlichen frei von Wasser ist; c) Mischen einer Amid-enthaltenden Verbindung mit einem elektrisch leitenden organischen Polymer, um eine elektrisch leitende organische Dispersion zu bilden; und d) Kombinieren der Dispersion des elektrisch leitenden organischen Polymers aus Schritt c) mit dem Gemisch aus Schritt b), um die Ceramerzusammensetzung zu bilden, die die Herstellung eines transparenten Ceramers ermöglicht.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Ceramerzusammensetzung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Kombinieren eines wässrigen Siliciumdioxidsols mit einer Bindemittelvorstufe, um ein Gemisch zu bilden; b) Trocknen des Gemischs aus Schritt a), so dass das Gemisch im Wesentlichen frei von Wasser ist; und c) Kombinieren eines elektrisch leitenden organischen Polymers mit dem Gemisch aus Schritt b), um die Ceramerzusammensetzung zu bilden.
  9. Verfahren zur Herstellung eines antistatischen Ceramers, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Kombinieren eines wässrigen Siliciumdioxidsols. mit einer Bindemittelvorstufe, um ein Gemisch zu bilden; b) Trocknen des Gemischs aus Schritt a), so dass das Gemisch im Wesentlichen frei von Wasser ist; c) Mischen einer Amid-enthaltenden Verbindung mit einem elektrisch leitenden organischen Polymer, um eine elektrisch leitende organische Dispersion zu bilden; d) Kombinieren der Dispersion des elektrisch leitenden organischen Polymers aus Schritt c) mit dem Gemisch aus Schritt b), um eine Ceramerzusammensetzung zu bilden; und e) Härten der Ceramerzusammensetzung aus Schritt d), um ein antistatisches Ceramer zu bilden.
  10. Verfahren zur Herstellung eines antistatischen Ceramergegenstands, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Kombinieren eines wässrigen Siliciumdioxidsols mit einer Bindemittelvorstufe, um eine Ceramerzusammensetzung zu bilden; b) Trocknen der Ceramerzusammensetzung aus Schritt a), so dass die Ceramerzusammensetzung im Wesentlichen frei von Wasser ist; c) Kombinieren eines elektrisch leitenden organischen Polymers mit der Ceramerzusammensetzung aus Schritt b), um ein Material zu bilden; und d) Härten des Materials aus Schritt c).
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