DE69729366T2

DE69729366T2 - Wasserabstossende Zusammensetzung

Info

Publication number: DE69729366T2
Application number: DE69729366T
Authority: DE
Inventors: Pascal Michaud; Bruno Costes; Yves Henry; Pierre Lascours
Original assignee: Airbus Operations SAS; EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: Airbus Operations SAS; EIDP Inc
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2017-12-23
Also published as: DE69729366D1; US5973055A; CA2225789C; JPH10195424A; EP0851016A1; CN1189524A; CA2225789A1; JP4223586B2; FR2757871A1; CN1093158C; EP0851016B1; FR2757871B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine wasserabstoßende Zusammensetzung, die auch als benetzungshemmende Zusammensetzung bezeichnet wird, die in englischer Sprache ferner als "Rain-Repellent"-Zusammensetzung bezeichnet wird, durch die die Ablagerung einer Flüssigkeit, insbesondere von Wasser oder einer wässrigen Flüssigkeit auf einer Oberfläche vermieden werden kann, sie betrifft insbesondere eine Zusammensetzung zum Vermeiden der Ablagerung von Wasser oder Vertreiben von Regenwasser oder jedem anderen Auftreffen von Wasser auf einer vorzugsweise durchsichtigen Oberfläche, insbesondere einer Glasoberfläche, beispielsweise der Oberfläche einer Glasscheibe und insbesondere der Oberfläche einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs oder eines Luftfahrzeugs, vorzugsweise der Oberfläche der Windschutzscheibe des Cockpits eines Flugzeugs.
Stand der Technik und gestellte Aufgabe
Mehrere Lösungen wurden vorgeschlagen, um die Flüssigkeiten und insbesondere den Regen oder andere Auftreffmaterialien von Glasscheiben und anderen durchsichtigen Oberflächen, wie Windschutzscheiben von Kraftfahrzeugen, Booten, Flugzeugen und anderen Luftfahrzeugen, zu entfernen oder abzustoßen, um insbesondere eine klare Sicht durch diese Windschutzscheiben aufrechtzuerhalten, die zur Sicherung der Bequemlichkeit und Sicherheit der Reisenden unverzichtbar ist. Das Problem der Sichtverhältnisse bei Wetter mit starkem Regen ist tatsächlich eines der ältesten Probleme, das insbesondere im Luftverkehr auftritt, wobei dieses Problem noch verschärfter bei den "Jets" auftritt.
Die erwogenen Lösungen können zwei große Kategorien eingeteilt werden:

– mechanische Mittel
– chemische Mittel

In der ersten Kategorie wurden und werden Scheibenwischer mit Erfolg an Windschutzscheiben – aber auch an anderen Glasoberflächen: Glasscheiben von Scheinwerfern, Kameras und dergleichen – von Kraftfahrzeugen, Booten, Lokomotiven und anderen Fahrzeugen sowie Flugzeugen und anderen Luftfahrzeugen (Hubschrauber und dergleichen) verwendet.
Flugzeuge verwenden insbesondere Scheibenwischer, die analog zu den Scheibenwischern von Kraftfahrzeugen sind, jedoch mit größerer Geschwindigkeit arbeiten und deren Wischerblätter mit einem stärkeren Druck an der Windschutzscheibe anliegen.
Um jedoch wirksam zu sein, benötigen die Scheibenwischer erhöhte Schlaggeschwindigkeiten und infolgedessen einen bedeutenden Strombedarf, um die damit verbundenen Vorrichtungen zu betreiben.
Es wurde auch vorgeschlagen, einen Druckluftstrahl zum Vertreiben des Wassers von der Windschutzscheibe zu verwenden. Dieses System ist schwerfällig, wenn es autonom ist, oder sogar nachteilig für die Eigenschaften des Flugzeugs, wenn es die die notwendige Druckluft den Motoren entzieht.
Die zweite Kategorie der erwogenen Lösungen ist die chemischer Mittel, wobei diese Mittel allein oder als Ergänzung der im Vorhergehenden beschriebenen mechanischen Mittel verwendet werden können. Diese Mittel bestehen allgemein darin, die Oberfläche hydrophob, d. h. für Wasser nicht-benetzbar zu machen, wodurch die behandelte Oberfläche so wasserabstoßend wird. Anders gesagt, wird Wasser auf der behandelten Oberfläche, beispielsweise der äußeren Oberfläche der Windschutzscheibe, die aufgrund der Tatsache einer hydrophoben Beschichtung, die sie trägt, nicht-benetzbar gemacht wurde, in winzige Tröpfchen zerteilt, die von dem Luftstrom hoher Geschwindigkeit, der über die Windschutzscheibe fegt, mitgerissen werden. Auf diese Weise können hervorragende Sichtverhältnisse erhalten werden, die höher als die bei mechanischen Verfahren, die alleine verwendet werden, sind.
Es existieren zahlreiche Dokumente, die sich auf die Applikation von Überzügen auf insbesondere durchsichtige Oberflächen, um diese wasserabstoßend, nicht-benetzbar zu machen, beziehen.
Die Dokumente US-A-2 612 458 und US-A-2 777 772 beschreiben wasserabstoßende Produkte, die aus Polysilanen mit Substitution bestehen, die durch Einreiben mit einem Reibemittel auf einer sauberen und trockenen Windschutzscheibe appliziert werden.
Das Dokument US-A-2 923 633 betrifft wasserabstoßende oder anti-Regen-Produkte für eine Windschutzscheibe, insbesondere für die Windschutzscheiben von Fahrzeugen, die sich mit großer Geschwindigkeit bewegen, die Alkoxygruppen tragende Polysilane enthalten. Diese Produkte sind mit Kohleschwarz oder Rot, das die Rolle eines Reibemittels spielt, gemischt, um eine Paste zu bilden, die durch Einreiben auf die saubere und trockene Windschutzscheibe appliziert wird. Die Applikation einer ergänzenden Wachsschicht ist nicht notwendig.
Das Dokument US-A-2 962 390 befasst sich mit einer wasserabstoßenden Zusammensetzung, wobei zunächst die Applikation einer Paste aus einem Alkylalkoxysilan mit beispielsweise Kohleschwarz auf einer zu behandelnden Oberfläche durchgeführt wird, diese hydrolysiert wird und dann mit einer wasserabstoßenden Paraffinwachsschicht und einem Polyamidharz überzogen wird. Die behandelte Oberfläche muss sauber und trocken sein.
Diese Zusammensetzungen zeigen den deutlichen Nachteil, dass sie, um wirksam zu sein, auf einer trockenen Oberfläche appliziert werden müssen und daher nicht im Flug oder bei Regen verwendet werden können. Sie erfordern häufig lange und komplizierte Applikationsvorgänge und aufgrund dessen das Festhalten des Flugzeugs am Boden. Ebenfalls vorgeschlagen wurde das Einwirken von Methylchlorsilandämpfen auf die zu behandelnden Oberflächen, wie Windschutzscheiben von Flugzeugen, um diese wasserabstoßend zu machen, doch ist dieser Vorgang lang und kompliziert und er bringt ebenfalls längeres Festhalten des Geräts am Boden mit sich.
Zahlreiche wasserabstoßende Zusammensetzungen erfordern in gleicher Weise eine insbesondere thermische Härtungsstufe, um funktionsfähig zu sein, weshalb deren Verwendung trotz des erhaltenen hervorragenden Schutzes äußerst beschränkend ist.
Andere wasserabstoßende Zusammensetzungen enthalten daher Alkylpolysiloxane und starke Säuren in einem Lösemittel, und sie sind insbesondere im Dokument US-A 3 579 540 beschrieben; diese Zusammensetzungen bilden einen Film, der über einen langen Zeitraum stark beständig ist, sie zeigen jedoch den wesentlichen Nachteil, dass sie insbesondere für Metallteile korrosiv sind.
Das Dokument US-A-5 021 089 beschreibt wasserabstoßende Zusammensetzungen ohne starke Säure, die auch nicht korrosiv sind, die ein Silylphosphat, ein Organopolysiloxan (Dimethylpolysiloxan) und ein flüchtiges organisches Lösemittel, das ein Organopolysiloxan (Oligomer) sein kann, enthalten. Diese Zusammensetzungen werden auf trockenen und sauberen Glasoberflächen zur Bildung eines gleichförmigen Films appliziert und können nicht bei Regen appliziert werden.
Ferner betrifft das Dokument FR-A-2 662 171 eine nichtkorrosive wasserabstoßende Zusammensetzung für nichtporöse Materialien, die ein Alkylpolysiloxan, beispielsweise ein Dimethylpolysiloxan, und Natriumsilicat umfasst. Zur Applikation muss zunächst die zu behandelnde Oberfläche gereinigt und getrocknet werden, der Überzug trocknen gelassen werden und poliert werden.
Alle im Vorhergehenden genannten Zusammensetzungen sind Zusammensetzungen, die stark an der Oberfläche haften und sie gehören zur Art eines Überzugs, der im voraus appliziert wird und eine bleibende Wirkung ausübt, sie können daher nur am Boden, größtenteils manuell unter Verfolgen einer beschränkenden Arbeitsweise appliziert werden, was eine längere und kostenaufwendige Immobilisierung des Luftfahrzeugs mit sich bringt. Ferner muss die Applikation auf einem sauberen und trockenen, nicht dem Regen ausgesetzten Glas erfolgen, das Glas muss daher bei der Verwendung dieser Zusammensetzungen vor den Unbilden der Witterung geschützt werden. Der applizierte Überzug hat nur eine begrenzte Lebensdauer und er verschwindet infolge der Abtragung durch Regen, Hagel, Schnee, Eiskristalle, Staubkörner und Sand. Dies kann während des ganzen Fluges erfolgen, ohne dass es möglich ist, dem abzuhelfen – insbesondere während der kritischen Phase der Landung.
Es wurde daher versucht, Zusammensetzungen zu entwickeln, die bei Regen, während ungünstige Witterungsverhältnisse auftreten, nach Bedarf mit Hilfe einer problemlos betreibbaren Vorrichtung durch beispielsweise die Besatzung eines Flugzeugs appliziert werden können, wobei diese Vorrichtung beispielsweise in der Form von Zerstäubungsdüsen, die in der Nähe der Windschutzscheibe positioniert sind, bestehen kann.
Auch das Dokument FR-A-1 390 936 (US-A-3 310 429) betrifft eine wasserabstoßende Zusammensetzung, die bei Regenwetter und während des Flugs appliziert werden kann und die ein aktives Mittel des Typs einer quaternären Ammoniumverbindung oder eines Chrom-Myristinsäure-Komplexes in einem Lösemittel, insbesondere des Typs CFC (F113 oder F112) umfasst – und die ausgehend von einem im Flugzeug gelagerten Behälter ausgestoßen werden kann.
Ferner beschreibt das Dokument US-A-3 352 709 eine während des Fluges und bei Regen applizierbare Zusammensetzung, die eine Kombination von quaternären Ammoniumverbindungen, von denen die eine – analog den Verbindungen des Dokuments US-A-3 310 429 – im Wesentlichen aliphatische Reste trägt, und die andere im Wesentlichen Polyoxyethylenreste trägt, umfasst. Die aktiven Mittel befinden sich in Lösung in einem Lösemittel, beispielsweise des Typs CFC, insbesondere F113, F11 oder F21.
Das Dokument US-A-3 442 664 betrifft eine wasserabstoßende Zusammensetzung, insbesondere für Windschutzscheiben von Flugzeugen, die ein Gemisch aus zwei Fluorsiliconen als wasserabweisendes aktives Mittel mit optional einem grenzflächenaktiven Mittel des Typs einer quaternären Ammoniumverbindung in einem halogenierten Lösemittel, wie 1,1,1-Trichlorethan, umfasst. Eine derartige Zusammensetzung kann während des Fluges und bei Regenwetter appliziert werden.
Das Dokument FR-A-1 416 467 befasst sich mit einer wasserabstoßenden Zusammensetzung, die bei Regenwetter und während des Fluges appliziert werden kann und die als wasserabstoßendes Mittel ein Silicotitancopolymer umfasst, das in einem geeigneten Lösemittel, beispielsweise des Typs CFC, gelöst werden kann, damit es durch Zerstäuben appliziert werden kann.
Das Dokument US-A-3 353 750, das dem französischen Patent FR-A-1 416 467 entspricht, gibt unter anderem das Vorhandensein von kationischen grenzflächenaktiven Mitteln des Typs einer quaternären Ammoniumverbindung an und führt als Lösemittel CFC 113 an.
Das Dokument US-A-3 366 123 beschreibt in gleicher Weise eine zerstäubbare wasserabweisende Zusammensetzung, die als aktives Mittel eine Verbindung des Typs eines Silicotitancopolymers, Silicosiliciumcopolymers oder Silicozirconiumcopolymers, ein kationisches Verteilungsmittel ("spreading agent"), das insbesondere ein quaternäres Ammoniumsalz ist, und ein Lösemittel des Typs eines Kohlenwasserstoffs, Alkohols oder CFC (insbesondere Freon^® F113 = 1,1,2–1,2,2-Trichlor-trifluorethan) umfasst.
Schließlich beschreibt das Dokument US-A-5 221 329 eine wasserabstoßende Zusammensetzung für insbesondere Windschutzscheiben von Flugzeugen, die ziemlich analog der des Dokuments US-A-3 343 750 ist, d. h. im Wesentlichen ein Copolymer des Silicotitanattyps als aktives hydrophobes Mittel, eine quaternäre Ammoniumverbindung als kationisches grenzflächenaktives Mittel und ein Lösemittel, das beispielsweise aus Hexan, Toluol und halogenierten Kohlenwasserstoffen, wie CFC 113, ausgewählt ist, umfasst. Diese Zusammensetzung unterscheidet sich im Wesentlichen durch die Tatsache, dass sie ferner ein Verteilungsmittel ("spreading agent"), wie d-Limonen oder Methylsalicylat, umfasst, das auch die Rolle eines Duftmittels im Hinblick auf einen Nachweis im Falle eines evtl. Entweichens spielt.
Diese in weitem Umfang verwendeten Zusammensetzungen ermöglichen die Überwindung des größten Teils der im Vorhergehenden genannten Nachteile, die mit "im voraus applizierten" Überzügen verbunden sind.
Es ist klar, dass diese wasserabstoßenden Produkte in Form von in Behältern unter Druck gelagerten Lösungen, die analog zu häufig auf anderen Gebieten verwendet Aerosolbomben sind, präsentiert werden können, wobei diese Behälter Wegwerfbe hälter sind, die durch die Wartungsmannschaften am Boden ersetzt werden. Der durch ein adäquates Inertgas, wie Stickstoff, unter Druck gesetzte Behälter ist durch einen Schieber mit einer oder mehreren Zerstäubungsdüsen oder "Vergaserdüsen", die sich in der Nähe der Windschutzscheibe befinden und die Lösung des wasserabstoßenden Produkts auf die Windschutzscheibe spritzen können, wenn dies notwendig ist, verbunden.
Im Falle von Regen kann die Besatzung dann nach Wunsch das Öffnen des Schiebers auslösen und das Produkt auf die Windschutzscheibe spritzen (siehe beispielsweise US-A-3 231 196).
Die derartigen applizierten aktiven Produkte müssen eine große Zahl von Forderungen erfüllen, die beispielsweise in den Dokumenten US-A-3 433 750 und US-A-3 766 123 aufgezählt sind, insbesondere:

– müssen sie einen günstigen Brechungsindex und eine akzeptable Dichte zeigen,
– dürfen sie nicht aggressiv gegenüber den Oberflächenmaterialien, auf die sie appliziert werden, insbesondere den bei einem Luftfahrzeug verwendeten organischen und metallischen Materialien sein,
– müssen sie nicht-entflammbar und nichttoxisch sein,
– und insbesondere müssen sie bei Regenwetter applizierbar sein.

Die Produkte des Standes der Technik, die derzeit am häufigsten verwendet werden, sind zwar in Hinblick auf den größten Teil der im Vorhergehenden genannten Forderungen zufriedenstellend, zeigen jedoch den Nachteil, dass sie bei Kontakt mit Luft polymerisieren, was fehlerhafte Arbeitsweisen der Zufuhr- und Spritzsysteme, die insbesondere auf der Verstopfung von Schiebern und Vergaserdüsen beruhen, mit sich bringt. Diese fehlerhaften Arbeitsweisen können sich in besonders kritischen Momenten: Landung, Start ... ergeben, wo die Notwendigkeit hervorragender Sichtverhältnisse besonders spürbar ist.
Ferner lassen diese Produkte beim Trocknen auf den Oberflächen, wie den Glasscheiben, Ablagerungen zurück, die schwierig zu beseitigen sind. Diese Ablagerungen sind für die Sichtverhältnisse relativ wenig hinderlich, aber für das äußere Aussehen des Flugzeugs ästhetisch schädlich. Diese Nachteile nehmen durch die Zerstäubung und aufeinanderfolgende Ablagerung von mehreren Schichten von Produkten zu, was daher zu zunehmenden mangelnden Sichtverhältnissen führt. Ferner enthalten diese zerstäubbaren Zusammensetzungen als Lösemittel oder Trägerflüssigkeit Verbindungen des Typs CFC oder Chlorfluorkohlenstoffe, die zur Familie der Freone^® gehören, insbesondere Freon^® F113 (1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan), die für den Abbau der stratosphärischen Ozonschicht verantwortlich gemacht werden und deren Verwendung immer stärkere Reglementierungen, die zum Protokoll von Montreal mit deren vollständigem Verbot ab 1. Januar 1996 führten, unterliegt.
Es wurde in Betracht gezogen, die Verbindungen des Typs CFC durch Verbindungen des Typs HCFC, wie F141b, zu ersetzen, jedoch wurden und werden immer strengere Reglementierungen mit dem Ziel, die Verwendung derartiger Zusammensetzungen in kürzerer oder längerer Zeit zu verbieten, in zahlreichen Ländern verkündet.
Es ist daher zwingend, andere Lösemittel oder fluide Träger zu verwenden, die keinen derartigen negativen Einfluss auf die Ozonschicht ausüben. Jedoch stößt die Suche nach derartigen Zusammensetzungen, da sie als spezielle Lösemittel für wasserabstoßende Produkte verwendet werden müssen, auf eine große Zahl von Schwierigkeiten, da diese Lösemittelverbindungen eine große Zahl von Kriterien erfüllen müssen, die im Hinblick auf insbesondere deren Toxizität (wichtiger Faktor insbesondere im Falle eines Entweichens), Nichtentflammbar keit, Stabilität, Dichte, Dampfdruck und deren Kompatibilität mit den wasserabstoßenden aktiven Produkten sowie mit dem Treibgas und evtl. mit den anderen Verbindungen, die einen Teil der Zusammensetzung bilden können, abzustimmen sind.
Aufgabe der Erfindung ist daher eine wasserabstoßende Zusammensetzung, die auch als "Rain Repellent" bezeichnet wird, die in Kontakt mit Luft nicht polymerisiert, keine Ablagerung und daher Verstopfen von Leitungen, Schiebern, Vergaserdüsen oder anderen Teilen des Verteilernetzes hervorruft, keine Spuren und verhärtete Ablagerungen auf den behandelten Oberflächen zurücklässt, eine hervorragende wasserabstoßende Wirksamkeit bei starkem Regen aufweist und alle im Vorhergehenden genannten Bedingungen für derartige Zusammensetzungen erfüllt und insbesondere Stabilität und vollständige Solubilisierung der aktiven Verbindung in einem großen Temperaturbereich von beispielsweise –55°C bis 80°C besitzt.
Aufgabe der Erfindung ist auch die Bereitstellung einer wasserabstoßenden Zusammensetzung, die in der Form eines Aerosols aufgespritzt werden kann und die einen fluiden Träger oder ein Lösemittel, der bzw. das unter anderem die weiter oben aufgeführten Bedingungen entsprechend den Reglementierungen, die für die Ozonschicht schädliche Verbindungen bannen, erfüllt, mit dem aktiven Produkt kompatibel ist, d. h. insbesondere dieses letztere im gesamten Temperaturbereich solubilisiert, und das Treibgas umfasst, wobei diese Zusammensetzung in einem Behälter, der mit einem Inertgas unter Druck gesetzt wurde, untergebracht ist.
Aufgabe der Erfindung ist schließlich ein in einem Fahrzeug, einem Luftfahrzeug, insbesondere einem Flugzeug positionierter Druckbehälter, der über einen Schieber mit einer Vergaserdüse in der Nähe der zu behandelnden Oberfläche, beispielsweise der Windschutzscheibe des Fahrzeugs oder Luftfahrzeugs, verbunden ist.
Diese Aufgaben und noch weitere werden gemäß der Erfindung durch eine wasserabstoßende benetzungshemmende Zusammensetzung, die auch als "Rain Repellent" bezeichnet wird, gelöst, die umfasst:

– ein hydrophobes aktives Mittel
– ein Lösemittel oder einen fluiden Träger, das bzw. der mit dem hydrophoben Stoff oder aktiven Mittel kompatibel ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Lösemittel oder der fluide Träger mindestens einen bei Umgebungstemperatur flüssigen Fluorkohlenwasserstoff umfasst, der aus (Perfluoralkyl)ethylen-verbindungen, die 6 bis 10 Kohlenstoffatome enthalten; 1H-Hydrogenperfluoralkanen, die 6 bis 8 Kohlenstoffatome enthalten; 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-Decafluorpentan; n-Perfluorhexan; 1,1,1,3,3-Pentafluorbutan der Formel CF₃-CH₂-CF₂-CH₃; 3,3,3,2,2-Pentafluor-1-propanol der Formel CF₃-CF₂-CH₂OH; Alkyl-perfluoralkyl-ethern der Formel (I): R¹ _F-O-R¹ (I)worin R¹ _F ein Perfluoralkylrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist und R¹ ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist; N-Perfluoralkyl-perfluormorpholinolverbindungen, die optional mit einem oder mehreren Perfluoralkylresten substituiert sind, der Formel (II)
worin: R² _F und R³ _F, die gleich oder verschieden sind, für einen linearen oder verzweigten perfluorierten aliphatischen Rest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen stehen, n eine ganze Zahl von 0 bis 8 bedeutet, das Symbol F im Inneren des Rings angibt, dass der gesättigte Ring vollständig fluoriert ist, d. h., dass alle Kohlenstoffatome an Fluoratome oder optional an einen oder zwei Reste R³ _F gebunden sind; und deren Gemischen ausgewählt ist; und dass das aktive hydrophobe Mittel eine Verbindung des Organopolysiloxan-Typs ist.

Die Zusammensetzung gemäß der Erfindung, die ein Lösemittel enthält, das mindestens einen bei Umgebungstemperatur flüssigen Fluorkohlenwasserstoff, der aus den weiter oben angeführten Verbindungen ausgewählt ist, umfasst, erfüllt die reglementierenden Beschränkungen, hat keine unerwünschten Wirkungen auf die Umgebung und zeigt eine geringe und sehr verminderte Toxizität. Dies ist tatsächlich besonders wichtig für das Produkt, das insbesondere vom Wartungspersonal gehandhabt werden muss, und für den Fall, dass Lecks im Verteilungsnetz oder im Aufbewahrungsbehälter, der sich in der Nähe der Pilotenkanzel befindet, auftreten.
Die Zusammensetzung gemäß der Erfindung vermeidet auch die Bildung von festen Ablagerungen in den Rohren, Vergaserdüsen und dergleichen, die für eine gute Arbeitsweise der Systeme schädlich sind, sowie die Bildung von harten Schichten, Ablaufspuren und dergleichen auf den behandelten Oberflächen oder in deren Nachbarschaft.
Daher und unter anderem besitzt die Zusammensetzung gemäß der Erfindung alle üblicherweise erforderlichen Eigenschaften einer wasserabstoßenden Flüssigkeit, die auch als "benetzungshemmende" Flüssigkeit oder "Rain Repellent" bezeichnet wird: vor allem einen günstigen Brechungsindex, keine Aggressivität gegenüber bei der Fertigung von Fahrzeugen, Luftfahrzeugen und dergleichen, an denen sie verwendet werden kann, verwendeten Materialien, eine schwache Toxizität (aller ihrer Bestandteile) für das Personal, Nichtentflammbarkeit, gute Stabilität bei der Lagerung insbesondere in Druckbehältern und dies in einem großen Temperaturbereich von beispielsweise –55°C bis 80°C.
Ferner ist die Zusammensetzung gemäß der Erfindung auch während des Flugs, bei Regen und mit einer sehr großen wasserabstoßenden, regenschützenden, benetzungshemmenden Wirksamkeit unter allen Flugbedingungen bei geringer Geschwindigkeit und erhöhter Geschwindigkeit ungeachtet dessen, ob Scheibenwischer oder andere mechanische Mittel verwendet werden oder nicht, applizierbar.
Schließlich zeigt die Zusammensetzung gemäß der Erfindung im Gegensatz zu Zusammensetzungen des Standes der Technik, bei denen aufeinanderfolgende Anwendungen des Produkts die mangelnden Sichtverhältnisse verstärken, den Vorteil, dass eine Ablagerung mehrerer aufeinanderfolgender Schichten des Produkts ohne Schädigung von dessen Wirksamkeit möglich ist und dennoch eine leichte Reinigung der das Produkt aufnehmenden Oberfläche möglich ist.
Das Lösemittel der Zusammensetzung gemäß der Erfindung umfasst daher mindestens einen bei Umgebungstemperatur flüssigen Fluorkohlenwasserstoff, der aus den weiter oben angegebenen Verbindungen ausgewählt ist und mit dem hydrophoben Mittel kompatibel ist.
Von den (Perfluoralkyl)ethylenverbindungen sind die Verbindungen der Formel (III) CF₃-(CF₂)_n-CH=CH₂ (III)worin n eine ganze Zahl von 3 bis 7 bedeutet, bevorzugt.
Stärker bevorzugt ist n = 3 oder n = 5.
Die Verbindung der Formel (III), worin n = 3, d. h. (Perfluorbutyl)ethylen ist bei der Firma ELF ATOCHEM unter dem Namen FORALKYL E4 erhältlich.
Die Verbindung der Formel (III), worin n = 5, d. h. (Perfluorhexyl)ethylen ist bei der Firma ELF ATOCHEM unter dem Namen FORALKYL E6 erhältlich.
Als Beispiel für 1H-Hydrogenperfluoralkane sei insbesondere die Verbindung 1H-Hydrogenperfluorhexan (C₆F₁₃H) genannt.
Von den Alkyl-perfluoralkyl-ethern der weiter oben angegebenen Formel (I) ist die spezielle Verbindung n-Perfluorbutylmethyl-ether der Formel nC₄F₉-O-CH₃ bevorzugt.
Von den Verbindungen der weiter oben angegebenen Formel (II) ist die spezielle Verbindung N-Perfluormethyl-perfluormorpholin der Formel:
bevorzugt.
Der aus den weiter oben angegebenen Verbindungen gewählte Fluorkohlenwasserstoff und insbesondere die Verbindung der Formel (III) kann allein oder im Gemisch mit einer oder mehreren anderen Verbindungen, die beispielsweise aus partiell fluorierten Niederalkanen, Glykolethern, Siliconölen mit niedrigem Molekulargewicht und Methoxypropanol ausgewählt sind, vorhanden sein.
Vorzugsweise werden Monoalkyl-alkylenglykolether, wie Monomethyl-dipropylenglykolether, der bei der Firma ARCO unter dem Namen ARCOSOLV^® DPM erhältlich ist, oder auch Mono-(n)-butyl-dipropylenglykolether, der auch als DPnB (Dipropylenglykol-mono-n-butylether) bezeichnet wird, verwendet.
Im Falle der Verwendung eines Gemischs von Lösemitteln macht der bei Umgebungstemperatur flüssige Kohlenwasserstoff, der aus den weiter oben angegebenen Verbindungen ausgewählt ist, und insbesondere die Verbindung gemäß der Formel (I) üblicherweise 10 bis 90 Gew.-%, zweckmäßigerweise 25 bis 75 Gew.-%, vorzugsweise 40–60 Gew.-%, beispielsweise 50% des Lösemittelgemischs aus.
Als Beispiel für Lösemittelgemische gemäß der Erfindung kann eine Mischung genannt werden, die aus (Perfluorhexyl)ethylen oder (Perfluorbutyl)ethylen mit beispielsweise 25 bis 75 Masse-% und Monomethyl-dipropylenglykolether mit beispielsweise 75–25 Masse-% besteht.
Die Zusammensetzung gemäß der Erfindung umfasst üblicherweise 80–99 Masse-%, zweckmäßigerweise 85–99 Masse-% und vorzugsweise 90–98 Masse-% an Lösemittel; 1 bis 20%, zweckmäßigerweise 1 bis 15%, vorzugsweise 2 bis 10% an dem hydrophoben aktiven Mittel.
Die Zusammensetzung kann gegebenenfalls auch einen Duftstoff umfassen, um dem Aerosol einen angenehmen Duft zu verleihen; dieser Duftstoff kann vorzugsweise ein Orangen- oder Zitronenduftstoff, beispielsweise d-Limonen, Vert Gallia oder Vanillin sein; der Duftstoff stellt, wenn er vorhanden ist, 0,001 bis 1 Masse-%, vorzugsweise 0,01 bis 0,1 Masse-% der Zusammensetzung; er hat im Wesentlichen auch den Zweck, die Mannschaft im Falle des Entweichens des Produkts ins Innere der Pilotenkanzel zu warnen.
Andere Verbindungen und Hilfsstoffe können in die Zusammensetzung eingearbeitet werden, um die eine oder andere Eigenschaft zu verbessern, beispielsweise Stabilisierungsmittel, wie Nitroalkane, wie Nitromethan oder Nitroethan, und Acetale, wie Methylal oder 1,3-Dioxolan, oder Antikorrosionsmittel in Anteilen von 0,1 bis 5% (vorzugsweise etwa 0,5%), bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.
Das hydrophobe aktive Mittel des Typs eines Organopolysiloxans, das auch als fluides Silicon bezeichnet wird, das in der Zusammensetzung gemäß der Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise aus den Verbindungen der allgemeinen Formel (IV)
worin p eine ganze Zahl von 0 bis 150 ist; und die Symbole R, die gleich oder verschieden sind, jeweils für eine Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine Cycloalkylgruppe mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine Phenylgruppe, eine reaktive Gruppe, ein Halogen (F, Cl, Br, I) oder Wasserstoff stehen, ausgewählt.
Vorzugsweise ist das hydrophobe aktive Mittel des Typs eines Organopolysiloxans aus den Verbindungen des Fluid- oder Silikonöltyps, die eine reaktive Aminofunktion umfassen, d. h. in der Formel (IV) mindestens eine der Gruppen R eine aminierte Gruppe, d. h. beispielsweise eine Gruppe wie eine der bereits weiter oben definierten, die eine Aminogruppe trägt, ausgewählt.
Derartige Verbindungen sind beispielsweise bei der Firma General Electric unter der Bezeichnung SF 1706 erhältlich.
Diese Verbindungen erwiesen sich als besonders günstig, insbesondere wenn sie in den weiter oben angegebenen Anteilen und vorzugsweise mit 2 bis 10 Masse-%, beispielsweise 10 Masse-% mit den bevorzugten Lösemittelgemischen, die weiter oben genannt sind: d. h. Perfluorhexylethylen oder Perfluorbutylethylen und Monomethyl-dipropylenglykolether, mit Anteilen im Lösemittelgemisch von vorzugsweise 75 bis 25% und 25 bis 75%, beispielsweise 25/75 oder 75/25 verwendet wurden.
Vorzugsweise wird die Zusammensetzung erfindungsgemäß in einem Wegwerfdruckbehälter, der mit einem adäquaten Gas unter Druck gesetzt wurde, abgepackt; von den Gasen ist Stickstoff bevorzugt, da es sich um ein für die Umwelt nicht schädliches Gas handelt und keine Probleme der Nichtentflammbarkeit, Toxizität und dergleichen ergibt. In gleicher Weise kann auch Argon oder auch F134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan) verwendet werden.
Die Verbindungen gemäß der Erfindung finden Anwendung bei der Beseitigung von Wasser von jeder Oberfläche, insbesondere einer transparenten Oberfläche, für die das Vorhandensein von Wasser unerwünscht ist; es kann sich insbesondere um eine Glasoberfläche, eine Glasscheibe, die Teil eines Fahrzeugs, Boots, Luftfahrzeugs, wie eines Flugzeugs, Helikopters und dergleichen ist, und insbesondere die Windschutzscheibe eines Fahrzeugs oder Luftfahrzeugs handeln; es kann sich auch um die Glasoberfläche von Scheinwerfern, eine Glasscheibe einer Kamera, einer Leiteinrichtung, mit Laser oder ohne, eines Lenkflugkörpers und dergleichen oder jede andere Glasoberfläche oder auch ein Visier eines Helms für die Piloten eines Kraftfahrzeugs, Motorrads oder jeder anderen Vorrichtung handeln. Das Wasser kann von beliebiger Herkunft sein, es kann sich um Regenwasser oder sonstiges Wasser oder mit verschiedenen Mineralien belastetes Wasser, beispielsweise Meerwasser, gegenüber dem die Zusammensetzung der Erfindung in gleicher Weise wirksam ist, handeln, sie kann auch bei Luftfahrzeugen, Flugzeugen und Helikoptern, Wasserflugzeugen mit an Bord genommenen Personen und dergleichen verwendet werden.
Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele beschrieben, die zur Erläuterung und nicht zur Beschränkung angegeben sind.
Beispiele
Beispiel 1
Eine wasserabstoßende Zusammensetzung wurde durch Auflösen von 45 g Polysiloxan SF 1706 in 455 g eines Gemischs, das aus (Masse-%):

– Foralkyl E 6 24,87%

– DPM 74,62%

– Nitromethan 0,50%

– Vert Gallia 0,01%

besteht, hergestellt.
Diese Zusammensetzung wurde in klassischer Weise in einen Druckbehälter verpackt, der im Zerstäubungskreislauf an der Windschutzscheibe des Cockpits eines Flugzeugs AIRBUS-A300-A310 platziert wurde.
Sie wurde unter verschiedenen Bedingungen von Flug, Geschwindigkeit, Landung, Start und Regenfällen getestet; das Ablaufen von Wasser von der Windschutzscheibe des Cockpits war jedes Mal hervorragend. Es wurde festgestellt, dass die Wirksamkeit der Zusammensetzung durch die gleichzeitige Verwendung von Scheibenwischern der Vorrichtung noch höher war. Dennoch wurden selbst ohne die Verwendung eines Abwischens durch die Scheibenwischer bei allen Flug- und Regenkonfigurationen hervorragende Sichtverhältnisse erhalten.
Die äußere Oberfläche des Flugzeugs wurde danach geprüft, es wurde festgestellt, dass diese Oberfläche vollständig sauber und klar war; die Glasscheiben und die anderen Oberflächen trugen keine Ablagerung, keine Färbung, keine Spuren, keine harte Schicht. Im Laufe der Tests ergab sich kein Vorfall: es wurde kein Abdichten, kein Verstopfen der Vergasungsdüsen, Schieber und Leitungen des Zerstäubungskreislaufs festgestellt.
Ein Produkt des Standes der Technik, "RAINBOE", wurde unter den gleichen Bedingungen getestet. Mehrere Vorfälle aufgrund eines Abdichtens der Vergasungsdüsen kennzeichneten die Arbeitsweise, was die Zerstäubung auf den Glasscheiben behinderte, während Spuren und verhärtete Ablagerungen, die äußerst schwierig zu beseitigen waren, auf den Glasscheiben der Windschutzscheibe und den benachbarten Oberflächen festgestellt wurden.
Beispiele 2 bis 14
Eine wasserabstoßende Zusammensetzung wurde durch Auflösen von 45 g Polysiloxan SF 1706 in 455 g einer Verbindung oder eines Verbindungsgemischs, deren Zusammensetzung (in Masse%) für jedes dieser Beispiele in der folgenden Tabelle I angegeben ist, hergestellt:
Tabelle I
Die erhaltenen Zusammensetzungen werden in einem Aerosolgehäuse von 125 ml mit Treibgas HFC 134a in einem Verhältnis von 70 g Zusammensetzung pro 30 g 134a untergebracht.
Auf einer quadratischen Glasscheibe von 30 cm Seitenlänge, die horizontal angeordnet ist, werden 2 bis 3 Zerstäubungen durchgeführt, um eine fast scheibenförmige Oberfläche von etwa 10 cm Durchmesser zu bedecken. Die Zusammensetzung wird auf dieser Oberfläche mit einem Papier oder absorbierenden Lappen ausgebreitet.
Die Scheibe wird dann in vertikale Position gebracht und erhält etwa 5 ml mittels eines Aerosol zerstäubten Wassers.
Man beobachtet nach einigen Sekunden das Abfließen von appliziertem Wasser an der Stelle der Glasscheibe, die mit einer der Zusammensetzungen gemäß der Beispiele 2 bis 14 behandelt wurde.
Auf dem nicht behandelten Teil der Glasscheibe beobachtet man dagegen, dass das Wasser in Form von am Glas haftenden Tröpfchen verbleibt. Diese Versuche zeigen die besonders vorteilhafte, gegen Regen schützende Wirkung der auf diese Weise hergestellten Zusammensetzungen gemäß der Erfindung.

Claims

Wasserabstoßende Lösung, die im Wesentlichen aus einem hydrophoben Mittel und einem mit dem aktiven hydrophoben Mittel kompatiblen Lösemittel besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösemittel mindestens einen bei Umgebungstemperatur flüssigen Fluorkohlenwasserstoff umfasst, der aus (Perfluoralkyl)ethylenverbindungen, die 6 bis 10 Kohlenstoffatome enthalten; 1H-Hydrogenperfluoralkanen, die 6 bis 8 Kohlenstoffatome enthalten; 1,1,1,2,3,4,4,-5,5,5-Decafluorpentan; n-Perfluorhexan; 1,1,1,3,3-Pentafluorbutan der Formel CF₃-CH₂-CF₂-CH₃; 3,3,3,2,2-Pentafluor-1-propanol der Formel CF₃-CF₂-CH₂OH; Alkylperfluoralkyl-ethern der Formel (I): R¹ _F-O-R¹ (I)worin R¹ _F ein Perfluoralkylrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist und R¹ ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist; N-Perfluoralkyl-perfluormorphinverbindungen, die optional mit einem oder mehreren Perfluoralkylresten substituiert sind, der Formel (II)
worin: R² _F und R³ _F, die gleich oder verschieden sind, für einen linearen oder verzweigten perfluorierten aliphatischen Rest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen stehen, n eine ganze Zahl von 0 bis 8 bedeutet, das Symbol F im Inneren des Rings angibt, dass der gesättigte Ring vollständig fluoriert ist, d. h., dass alle Kohlenstoffatome an Fluoratome oder optional an einen oder zwei Reste R³ _F gebunden sind; und deren Gemischen ausgewählt ist; und dass das aktive hydrophobe Mittel eine Verbindung des Organopolysiloxan-Typs ist, die aus den Verbindungen der Formel (IV):
worin p eine ganze Zahl von 0 bis 150 ist; und die Symbole R, die gleich oder verschieden sind, jeweils für eine Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine Cycloalkylgruppe mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine Phenylgruppe, eine reaktive Gruppe, ein Halogen oder Wasserstoff stehen, unter der Bedingung, dass in der Formel (IV) mindestens eine der Gruppen R eine aminierte Gruppe ist, ausgewählt ist.
Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösemittel den bei Umgebungstemperatur flüssigen Fluorkohlenwasserstoff allein oder im Gemisch mit einer oder mehreren anderen Verbindungen, die aus partiell fluorierten Niederalkanen, Glykolethern, Silikonölen eines niedrigen Molekulargewichts und Methoxypropanol ausgewählt sind, umfasst.
Lösung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Verwendung eines Lösemittelgemischs der bei Umgebungstemperatur flüssige Fluorkohlenwasserstoff 10 bis 90 Gew.-% des Lösemittelgemischs ausmacht.
Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die (Perfluoralkyl)ethylenverbindungen der Formel (III): CF₃-(CF₂)_n-CH=CH₂ (III)worin n eine ganze Zahl von 3 bis 7 ist, entsprechen.
Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das 1H-Hydrogenperfluoralkan 1H-Hydrogenperfluorhexan ist.
Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkyl-perfluoralkyl-ether der Formel (I) der n-Perfluorbutyl-methyl-ether der Formel nC₄F₉-O-CH₃ ist.
Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Formel (II) N-Perfluormethyl-perfluormorpholin der im Folgenden angegebenen Formel ist:
Lösung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindung der Formel (III) n 3 oder 5 ist, d. h. die Verbindung der Formel (III) (Perfluorbutyl)ethylen oder (Perfluorhexyl)ethylen ist.
Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Masse-% 80 bis 99% Lösemittel und 1 bis 20% an aktivem hydrophobem Mittel umfasst.
Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner mindestens einen Duftstoff in einem Anteil von 0,001 bis 1 Masse-% der Zusammensetzung umfasst.
Lösung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Verbindung des Lösemittelgemischs Dipropylenglykolmonomethylether (DPM) ist.
Lösung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie 85 bis 99% Lösemittel und 1 bis 15% Organopolysiloxan umfasst.
Lösung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie 90 bis 98% Lösemittel und 2 bis 10% Organopolysiloxan umfasst.
Lösung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösemittel aus einem Gemisch von (Perfluorbutyl)ethylen oder (Perfluorhexyl)ethylen und Dipropylenglykolmonomethylether besteht.
Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Formel (IV) die bei der Firma General Electric unter der Handelsbezeichnung SF 1706 erhältliche Verbindung ist.
Lösung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass (Perfluorbutyl)ethylen oder (Perfluorhexyl)ethylen 25 bis 75 Masse-% des Lösemittelgemischs ausmachen und die Verbindung SF 1706 2 bis 10 Masse-% der Lösung ausmacht.
Lösung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Duftstoff d-Limonen, Vert Gallia oder Vanillin ist.
Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner mindestens ein Stabilisierungsmittel in einem Anteil von 0,1 bis 5%, bezogen auf das Gewicht der Lösung, umfasst.
Verfahren zum Entfernen von Wasser von einer beliebigen Oberfläche, insbesondere einer transparenten Oberfläche durch Applizieren einer Zusammensetzung, die ein hydrophobes Mittel und ein mit dem aktiven hydrophoben Mittel kompatibles Lösemittel umfasst, auf die Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösemittel mindestens einen bei Umgebungstemperatur flüssigen Fluorkohlenwasserstoff umfasst, der aus (Perfluoralkyl)ethylenverbindungen, die 6 bis 10 Kohlenstoffatome enthalten; 1H-Hydrogenperfluoralkanen, die 6 bis 8 Kohlenstoffatome enthalten; 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-Decafluorpentan; n-Perfluorhexan; 1,1,1,3,3-Pentafluorbutan der Formel CF₃-CH₂-CF₂-CH₃; 3,3,3,2,2-Pentafluor-1-propanol der Formel CF₃-CF₂-CH₂OH; Alkyl-perfluoralkyl-ethern der Formel (I): R¹ _F-O-R¹ (I)worin R¹ _F ein Perfluoralkylrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist und R¹ ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist; N-Perfluoralkyl-perfluormorphinverbindungen, die optional mit einem oder mehreren Perfluoralkylresten substituiert sind, der Formel (II)
worin: R² _F und R³ _F, die gleich oder verschieden sind, für einen linearen oder verzweigten perfluorierten aliphatischen Rest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen stehen, n eine ganze Zahl von 0 bis 8 bedeutet, das Symbol F im Inneren des Rings angibt, dass der gesättigte Ring vollständig fluoriert ist, d. h., dass alle Kohlenstoffatome an Fluoratome oder optional an einen oder zwei Reste R³ _F gebunden sind; und deren Gemischen ausgewählt ist; und dass das aktive hydrophobe Mittel eine Verbindung des Organopolysiloxan-Typs ist, die aus den Verbindungen der Formel (IV):
worin p eine ganze Zahl von 0 bis 150 ist; und die Symbole R, die gleich oder verschieden sind, jeweils für eine Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine Cycloalkylgruppe mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine Phenylgruppe, eine reaktive Gruppe, ein Halogen oder Wasserstoff stehen, unter der Bedingung, dass in der Formel (IV) mindestens eine der Gruppen R eine aminierte Gruppe ist, ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die transparente Oberfläche eine Fensterscheibe, die Teil eines Kraftfahrzeugs, eines Boots oder eines Luftfahrzeugs, wie eines Flugzeugs oder Hubschraubers, bildet, ist.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Fensterscheibe die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs oder Luftfahrzeugs ist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Oberfläche die Glasoberfläche von Scheinwerfern, eine Glasscheibe einer Kamera, einer Leiteinrichtung, mit Laser oder ohne, eines Lenkflugkörpers oder jede andere Glasoberfläche oder ein Visier eines Helms für den Piloten eines Kraftfahrzeugs, Motorrads oder jeder anderen Vorrichtung ist.