EP1763493A1 - Composition for treating glass-ceramic or glass to improve mechanical strength through curing of surface defects, treatment methods - Google Patents
Composition for treating glass-ceramic or glass to improve mechanical strength through curing of surface defects, treatment methodsInfo
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- EP1763493A1 EP1763493A1 EP05776412A EP05776412A EP1763493A1 EP 1763493 A1 EP1763493 A1 EP 1763493A1 EP 05776412 A EP05776412 A EP 05776412A EP 05776412 A EP05776412 A EP 05776412A EP 1763493 A1 EP1763493 A1 EP 1763493A1
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Definitions
- the present invention relates to a treatment composition of a glass-ceramic including plate, a glass, in particular a flat glass or a hollow glass (bottles, flasks, etc.), or a glass in the form of fibers, for improving the mechanical strength of said glass by healing surface defects thereof. It also relates to the corresponding treatment processes, as well as to the glasses thus treated.
- an aqueous-based composition containing organopolysiloxanes prepared from an alkoxysilane having a functional group such as amino, alkylamino, dialkylamino, epoxy, etc. and alkoxysilanes selected from trialkoxysilanes, dialkoxysilanes and tetraalkoxysilanes; and
- a silicon-free component selected from waxes, partial esters of fatty acids and / or fatty acids, and which may contain a surfactant.
- the temperature of the glass surface during the application of the treatment agent amounts to at least 30 ° C., being in particular from 30 ° to 150 ° C.
- this coating agent as a second layer is described, the first layer being obtained from a treatment agent containing a trialkoxysilane and / or a dialkoxysilane and / or a tetraalkoxysilane or their hydrolysis and / or condensation products.
- US Pat. No. 6,403,175 B1 discloses a cold treatment agent for hollow glass containers to reinforce them on the surface.
- This water-based agent contains at least the following components: a trialkoxysilane, a dialkoxysilane and / or a tetraalkoxysilane, their hydrolysis products and / or their condensation products; a water-soluble mixture of a polyol and a crosslinking agent of the polyol, the layer of cold treatment agent thus applied being subsequently subjected to crosslinking over a temperature range between 100 and 350 ° C.
- the present invention therefore firstly relates to a composition for treating the surface of a glass-ceramic, in particular a plate, or a glass, in particular a flat glass or a hollow glass, or to a glass in the form of fibers, said composition being capable of being applied in a thin layer to said glass-ceramic or said glass, characterized in that it comprises, in an aqueous medium, the following constituents (A) and (B):
- R representing an alkyl radical
- the compounds comprising at least one RO- function attached to a silicon atom that can be in a hydrolysed form resulting from spontaneous prehydrolysis or hydrolysis occurring on contact of the compound (s) with the aqueous medium.
- the alkyl radical for R is in particular a linear or branched C 1 -C 6 alkyl radical.
- the functions f ( A ) and f ( B ) can in particular be chosen from the functions -NH 2 , -NH-, epoxy, vinyl, (meth) acrylate, isocyanate, alcohol.
- thermal pathway includes the polymerization at room temperature which may be possible in some cases.
- Bisphenol derivatives (A) (compounds having no SiOR or SiOH function);
- - A is a hydrocarbon radical which has at least one group selected from amino, alkylamino, dialkylamino, epoxy, acryloxy, methacryloxy, vinyl, aryl, cyano, isocyanato, ureido, thiocyanato, mercapto, sulfane or silicon-bonded halogen groups directly or via an aliphatic or aromatic hydrocarbon radical;
- R 1 represents an alkyl group, in particular C 1 -C 3, or A as defined above;
- the functions f ( A ) of the constituent (A) are -NH 2 and / or -NH- functions, and the ffo functions of the constituent (B) are epoxy functions, the ratio of the number of functions -N-
- H component (A) to the number of epoxy functions is between 0.3: 1 and
- composition according to the invention which comprises 3-aminopropyltriethoxysilane as component (A) and glycidoxypropylmethyl-diethoxysilane as component (B), the latter being advantageously introduced in the prehydrolysed state.
- the constituents (A) and (B), at least one of which has at least one -SiOR function undergo a hydrolysis of the function or functions -SiOR in -SiOH, in a period of time more or less long after contact with water.
- an acid such as hydrochloric acid or acetic acid must be added to catalyze the hydrolysis.
- the composition is intended to be applied to the glass-ceramic or the glass to be treated and to form a thin layer by polymerization or polycondensation by reaction of the functions f ( A ) of the constituent (A) on the functions f ( B ) of the constituent (B).
- the polycondensation product reacts with the glass-ceramic or glass via the SiOH and SiOR radicals, thus making it possible to cure the surface defects of the latter: glazes, cracks, shocks, etc.
- the film thus formed is intended to improve the mechanical strength of glass-ceramic or glass.
- the composition according to the invention may furthermore comprise:
- (Cl) at least one polymerization or polycondensation catalyst of the constituents (A) and (B); and / or (C2) at least one UV or thermal radical polymerization initiator, or UV cationic agent, depending on the method of forming the hard coating used.
- the constituent (Cl) is or comprises a tertiary amine, such as triethanolamine and diethanolamine propanediol.
- a tertiary amine such as triethanolamine and diethanolamine propanediol.
- R 5 to R 7 each independently represent an alkyl or hydroxyalkyl group.
- the presence of at least one catalyst makes it possible to reduce the duration and temperature of polymerization, avoiding, in the case of coating vials or the like, the use of an additional polymerization arch and making it possible to work at the temperature of the bottles. leaving the annealing arch (at 150 0 C for example), as will be described below.
- Radical polymerization initiators are for example mixtures comprising benzophenone, as lirgacure ® 500 marketed by the company "CIBA SPECIALTY CHEMICALS.”
- composition of the invention may furthermore comprise:
- At least one anti-scratch and rubbing agent selected from waxes, partial esters of fatty acids and fatty acids, and polyurethanes and other polymers known for their protective function such as acrylic polymers; and or
- waxes mention may be made of polyethylene waxes, whether or not they are oxidized.
- the waxes, partial esters of fatty acids and fatty acids may be introduced into the composition in the state associated with a surfactant.
- the protective agents (D) are thermoplastic and have elastic slip properties. Their inclusion in the formed thin film contributes to the protection against scratches and wear and handling frictions.
- the emulsion polymers (E) are in particular chosen from emulsion acrylic copolymers, such as those of the "Hycar®” series marketed by the company "NOVEON".
- surfactants (F) mention may be made of polyoxyethylene fatty ethers, such as CISH 35 (OCH 2 CH 2 ) 100H, known under the name "Brij®97” as well as copolymers poly (ethylene oxide) -poly (propylene oxide) -poly (ethylene oxide) triblocks.
- Brij®97 polyoxyethylene fatty ethers
- copolymers poly (ethylene oxide) -poly (propylene oxide) -poly (ethylene oxide) triblocks.
- the surfactants used in the examples below are also mentioned.
- composition according to the invention can thus comprise, in an aqueous medium, for a total of 100 parts by weight: up to 25 parts by weight of component (A); up to 25 parts by weight of component (B);
- component (Cl) 0 to 25 parts by weight of component (Cl) as defined above;
- component (C2) 0 to 25 parts by weight of the component (C2) as defined above; 0 to 25 parts by weight of component (D) as defined above;
- component (E) 0 to 25 parts by weight of component (E) as defined above;
- component (F) 0 to 25 parts by weight of component (F) as defined above, the aforementioned amounts being indicated as solids, and, when an agent is introduced in the form of an aqueous solution or emulsion, the amount of water of this solution or emulsion then forming part of the aqueous medium of the composition.
- the subject of the present invention is also a process for treating the glass-ceramic surface or glass to improve its mechanical resistance by healing surface defects, characterized in that a thin film is applied to the glass-ceramic parts or glass to be treated.
- of the composition as defined in one of claims 1 to 15 in a thickness of up to 3 microns, and that a polymerization or polycondensation of said composition is conducted.
- the composition according to the invention may be prepared for its application by mixing its constituents, generally at the time of use, in various ways:
- composition according to the invention contains the constituents (A) + (B) + water
- it can be prepared by first mixing (A) + (B), then combining this mixture with the water at the time of mixing. 'employment.
- catalysts and / or additives are present, they can be mixed with water, before mixing with (A) + (B) at the time of use. It is also possible, in the case where one of the constituents (A) or (B) has been hydrolyzed, to incorporate the additives into the unhydrolyzed component.
- composition is advantageously carried out by spraying or dipping ("dip coating").
- spraying or dipping In order to form the thin, hard layer, it is possible to conduct a drying, for example for a few seconds, then a passage under UV lamps, the UV treatment having a duration for example of a few seconds to 30 seconds.
- the thermal polymerization or polycondensation can be carried out at a temperature of, for example, 100 to 200 ° C. for 5 to 20 minutes.
- the temperature and the duration of the treatment depend on the system used.
- a hollow glass it is possible to proceed by depositing the composition by spraying on the hollow glass after the annealing arch, the temperature of the hollow glass during the spraying being 10-150 ° C., and
- composition when the composition does not contain a catalyst, by passing the hollow glass in a polymerization arch at a temperature of 100 to 220 ° C. for a lapse of time of a few seconds to 10 minutes;
- the present invention also relates to a glass-ceramic, a flat glass or hollow glass treated with a composition as defined above, according to the process as defined above, as well as on glass fibers, in particular optical fibers (for example examples useful for dental lamps) treated with a composition as defined above, according to the process as defined above.
- the present invention also relates to the use of a composition as defined above, for improving the mechanical strength of glass-ceramic or glass by healing defects of its surface.
- a composition as defined above for improving the mechanical strength of glass-ceramic or glass by healing defects of its surface.
- the following examples illustrate the present invention without, however, limiting its scope. In these examples, parts and percentages are by weight unless otherwise indicated.
- the "SR610” is a polyethylene glycol diacrylate 600 marketed by the company "CRAY VALLEY”; the mixture “CRAY VALLEY” is a mixture constituted by 67% of "SR610” as defined above and 33% of an aliphatic oligomer diacrylate marketed under the name "CN 132" by the company CRAY VALLEY. Since "CN 132" is poorly miscible in water, a predissolution of it in the "SR610” is necessary; wax “GK6006” is a polyethylene wax with 25% solids, marketed by the company “MORELLS”; the “OG25” wax is a polyethylene wax containing 25% solids, sold by the company "TRUB EMULSION CHEMIE AG”;
- Irgacure ® 500 is the trade name of a radical polymerization initiator sold by the company "CIBA”, consisting of 50% benzophenone and 50% 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone.
- EXAMPLE 1a Flat glasses with a coating layer formed by drying and UV curing.
- a glass coating composition was prepared by hydrolyzing the silane of the formulation in water for 24 hours and then adding the other components of the formulation.
- composition thus obtained was deposited on a batch of flat glasses (70 ⁇ 70 ⁇ 3.8 mm) on which defects had been created by Vickers indentation with a diamond pyramidal tip and an applied force of 5ON.
- the deposit was made by immersion ("dip-coating") at a controlled speed of 500 mm / min to ensure a uniform thickness. This deposit was made 24 hours after the induction so that the crack propagation was stabilized and the constraints around the defect created were relaxed.
- the glasses were then dried for 10 minutes at 100 ° C., and then the coated layer was subjected to UV polymerization for 25 seconds, the characteristics of the UV emitter being the following: distance from the surface of the substrate relative to at the lamp: 5 cm; - iron-doped mercury lamp (UVH Strahler type F); power: 150 W / cm.
- Tripod bending was broken into glasses thus coated, extending the created defect. This test was carried out without UV aging and climatic coatings formed.
- a batch of 10 flat glasses was not coated and served as a control.
- the tripod breaking results express the modulus of rupture (MOR) (MPa) and serve as an assessment of the performance of the composition reinforcement.
- the reinforcement results for the coating represent the difference of the modulus of rupture in the bending test between the flat control glasses and the treated flat glasses.
- the formulation of this example shows a very strong reinforcing effect of weakened glasses, this reinforcement being in fact 107.8% compared to uncoated indented flat glasses.
- the graph in Figure 1 expresses the percentage of cumulative failure as a function of the modulus of rupture in MPa.
- the curve representing the 10 coated flat glass samples is shifted to the higher breaking moduli with respect to the curve of the ten uncoated flat glass samples.
- the coating formed from the composition of this example therefore gives greater mechanical strength to the glass.
- Copolymer surfactant marketed under the name "Gantrez”
- Example 1a For each of the formulations of Examples Ib and Ic, the procedure was as in Example 1a, except that the crosslinking times are of the order of 20 seconds. The results are expressed by the graph of Figure 2 of the accompanying drawing. Each treatment must be compared to its respective witness. Both formulations appear to have reinforcements of the order of 100%.
- a glass coating composition was prepared by the following procedure:
- the two silanes were premixed for 5 minutes, then the water was added and the silanes were hydrolyzed with vigorous stirring for 30 minutes. Then we added the wax.
- Example 1 (b) The procedure was as in Example 1 (b), except that instead of drying followed by UV polymerization, a heat treatment was carried out for 25 minutes at 240 ° C.
- Example 2 The same test as in Example 1 (c) was carried out on the glasses thus coated. The results obtained are presented in Table 2 below as well as in FIG. 3.
- a first can containing raminopropyltriethoxysilane and glycidoxypropylmethyldiethoxysilane were prepared and mixed for 5 to 7 minutes (Example 3a) or 10 minutes (Examples 3b, 3c, 3d) and on the other hand a second can containing the polyethylene wax, the polyurethane and the water, and then the contents of the two cans were mixed 30 minutes before application.
- Example 1 (c) The same test as in Example 1 (c) was carried out on the glasses thus coated from the composition of Example 3b.
- the curve representing the ten coated flat glass samples is shifted to the highest breakup modules relative to the curve of the ten uncoated flat glass samples.
- the reinforcement provided by the coating based on the composition of Example 3b is not modified after the aging tests WOM and CV.
- a composition is prepared as in Example 3a, except that pre-hydrolysis of the two silanes (Example 4a) or glycidoxypropylmethyldiethoxysilane (Example 4b) is carried out with all the water for 15 minutes.
- a composition was prepared as in Example 3a, except that 0.15 parts of triethanolamine (Example 5a) was added to the second can.
- Example 3c A composition as in Example 3c was also prepared except that 0.075 part of triethanolamine and 0.075 part of diethanolamine propanediol (Example 5b) were added to the second can.
- the FTIR spectrograms of the formulation of Example 3a with simultaneous hydrolysis at 23 ° C of the two silanes are identical with or without pre ⁇ hydrolysis of glycidoxypropylmethyldiethoxysilane after 23 minutes of mixing.
- the viscosity of the formulation of Examples 3 and 4 with or without pre-hydrolysis of glycidoxypropylmethyl-diethoxysilane is dependent on the temperature at which the mixture is subjected (20 ° C. or 40 ° C.). She changes all the more quickly as the temperature is high.
- the viscosity of the formulation is also dependent on the nature of the polyethylene wax used (OG25 or GK6006). In the presence of GK6006 (Example 3d), the mixture appears stable over time while an increase in viscosity is observed when the formulation contains IOG25.
- a tertiary amine triethylamine makes it possible to shorten the polymerization time by half (10 minutes against 20 minutes) and to reduce the polymerization temperature by 50 ° C. (150 ° C. against 200 ° C.) while preserving a level of about 90% reinforcement.
- the optimization of the formulation towards a less energy consuming formulation is favorable to a more economical use of the polymerization arch installed in line after the cold end.
- the defects on the edges are less severe than the defects created with an indentation of 50 N.
- the cutting and the shaping of the glass create smaller defects on the edges.
- the size (indentation at 50 N or 5 N) and the nature of the defect (indentation or shaping) lead to different reinforcement values for the coating of Example 3a.
- Table 7 below is a summary table of the results obtained.
- the glass coating compositions were prepared by the following procedure.
- the epoxysilane was hydrolyzed for 10 minutes in water, then the aminosilane was added and hydrolyzed for 20 minutes before adding GK 6006 wax.
- the test was conducted on a bottle production line using a 16 section IS machine, 32 molds, 300 Burgundy and 410 g.
- bottles are taken out of the arch before the cold treatment, then treated by cold spraying under the following conditions: bottles upside down on spinners, two nozzles for treating respectively the bottom and the barrel of the bottles: the spray nozzle specific for the barrel was 16 cm from the bottle; its spray axis was 11 cm from the bottom of the same bottle.
- the nozzle for the bottom was located 16 cm from the bottle; it sprayed the bole up to 3 cm from the bottom.
- the rotational speed of the spinner was 120 rpm. ; the spraying times were chosen to make complete turns.
- the atomizing air pressure was 5.5 bar. The parameters were set to obtain a sliding angle of approximately 8 ° with the formulation of Example 11a:
- each series consists of 320 bottles (10 bottles per mold). The entire surface of the bottles is treated, as well as the bottom. The thickness of the coating is 150 to 300 nm.
- Bottles treated with the formulation of Example 10a have a sliding angle of 8 °; those treated with the formulation of Example 10b have a sliding angle of 20 °.
- the resistance of the bottles is evaluated by the internal pressure test (AGR device). The break histograms are shown in Figures 8 and 9 and the average breaking pressures in Table 8 below.
- the epoxysilane is solubilized for 5 minutes in water. Then the amino silane is added and mixed for 15 minutes. Finally, the copolymer emulsion is added and mixed for 3 minutes.
- the coating compositions thus prepared are deposited on ION-indented glass samples by soaking these glasses in said compositions at 50 cm. min -1 , followed by air drying of the samples for 10 min, followed by heat treatment at 200 0 C for 20 min.
- Example (c) was used as in the example, the results obtained being presented in Table 9 below as well as in Figure 10.
- Example 10a A composition varying from that of Example 10a is sprayed onto a Kerablack type glass-ceramic plate, a mark registered by Eurokéra, only with a wax content of GK 6006 of 2% instead of 1.5%.
- the tested plates are said to be smooth-smooth, their two faces being smooth (as opposed to the plates reinforced mechanically by formation of pins, reliefs on one or two sides, by calendering between rolls with reliefs complementary). Their dimensions are 300 mm x 300 mm x 3 mm thick.
- vitroceramic plates meet the standard household appliances NF EN-60-335-2-6.
- the plates are kept horizontal so as to leave a central free zone of 240 mm ⁇ 240 mm, the reinforcing layer according to the invention oriented, where appropriate on the lower face.
- the plates are subjected to three series of impacts from above, located on twelve impact zones according to standard NF EN 60-068-2-75 (Norwegian hammer). The energy of the impact instrument is 0.7 J.
- the breakage rates are:
- vitroceramic plates treated according to the invention is subjected to aging on a radiant focus of 145 mm of useful diameter, positioned under the plates, at their center.
- the coatings of the invention, always on the underside, are heated in cycles at 450-600 ° C. for 30 minutes and allowed to cool for 30 minutes.
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Abstract
The invention concerns a composition for treating the surface of glass-ceramic in particular in plate form, flat or hollow glass, or in the form of fibers, suitable for application in thin layer on said glass-ceramic or said glass. It comprises, in aqueous medium, the following constituents (A) and (B): (A) at least one compound comprising at least one function f<SUB>(A)</SUB>; and (B) at least one compound comprising at least one function f<SUB>(B)</SUB> capable of reacting with the function(s) f<SUB>(A)</SUB> of constituent (A) inside the thin layer applied on the glass-ceramic or the glass so as to transform the latter through polycondensation and/or polymerization into a solid layer, at least one of the compounds comprised in the definition of (A) and (B) containing at least one R-O- function bound to a silicon atom, R representing an alkyl radical, and at least part of the compounds containing at least one R-O- function bound to a silicon atom that may be in hydrolyzed form resulting from prehydrolysis or spontaneous hydrolysis occurring upon contact of the compound(s) with the aqueous medium.
Description
COMPOSITION DE TRAITEMENT D' UNE VITRQCERAMIQUE OU D ' UN VERRE POUR AMELIORER LA RESISTANCE MECANIQUE PAR GUERISON DES DEFAUTS DE SURFACE, PROCEDES DE TRAITEMENTCOMPOSITION FOR TREATING VITRQ CERAMIC OR GLASS FOR IMPROVING MECHANICAL STRENGTH BY TREATMENT OF SURFACE DEFECTS, METHODS OF TREATMENT
La présente invention porte sur une composition de traitement d'une vitrocéramique notamment en plaque, d'un verre, en particulier d'un verre plat ou d'un verre creux (bouteilles, flacons, etc.), ou encore d'un verre sous forme de fibres, pour améliorer la résistance mécanique dudit verre par guérison des défauts de surface de celui-ci. Elle porte également sur les procédés de traitement correspondants, ainsi que sur les verres ainsi traités.The present invention relates to a treatment composition of a glass-ceramic including plate, a glass, in particular a flat glass or a hollow glass (bottles, flasks, etc.), or a glass in the form of fibers, for improving the mechanical strength of said glass by healing surface defects thereof. It also relates to the corresponding treatment processes, as well as to the glasses thus treated.
Dans la demande internationale WO 98/45216, est décrit un procédé de fabrication de récipients en verre creux, à surface imperméabilisée, suivant lequel on applique sur les récipients sortant de l'arche de recuisson en aval de la machine à fabriquer les récipients en verre creux, un agent de traitement à base aqueuse comprenant :International application WO 98/45216 describes a method of manufacturing hollow glass containers, with a waterproof surface, according to which is applied to the containers leaving the annealing arch downstream of the machine for manufacturing the glass containers hollow, a water-based treatment agent comprising:
(I) une composition à base aqueuse contenant des organopolysiloxanes, préparée à partir d'un alcoxysilane portant un groupe fonctionnel tel qu'amino, alkylamino, dialkylamino, époxy, etc.. et d'alcoxysilanes choisis parmi les trialcoxysilanes, les dialcoxysilanes et les tétra- alcoxysilanes ; et(I) an aqueous-based composition containing organopolysiloxanes, prepared from an alkoxysilane having a functional group such as amino, alkylamino, dialkylamino, epoxy, etc. and alkoxysilanes selected from trialkoxysilanes, dialkoxysilanes and tetraalkoxysilanes; and
(II) un composant exempt de silicium choisi parmi les cires, les esters partiels d'acides gras et/ou les acides gras, et pouvant contenir un tensio-actif. La température de la surface du verre lors de l'application de l'agent de traitement s'élève à au moins 300C, étant notamment de 30 à 1500C. Par ce traitement, la résistance à l'utilisation prolongée des récipients est améliorée.(II) a silicon-free component selected from waxes, partial esters of fatty acids and / or fatty acids, and which may contain a surfactant. The temperature of the glass surface during the application of the treatment agent amounts to at least 30 ° C., being in particular from 30 ° to 150 ° C. By this treatment, the resistance to prolonged use of the containers is improved.
Dans la demande internationale WO 98/45217, on décrit l'application de cet agent de revêtement en tant que deuxième couche, la première couche étant obtenue à partir d'un agent de traitement contenant un trialcoxysilane et/ou un dialcoxysilane et/ou un tétra-alcoxysilane ou leurs produits d'hydrolyse et/ou de condensation.In the international application WO 98/45217, the application of this coating agent as a second layer is described, the first layer being obtained from a treatment agent containing a trialkoxysilane and / or a dialkoxysilane and / or a tetraalkoxysilane or their hydrolysis and / or condensation products.
Le brevet américain US 6 403 175 Bl décrit un agent de traitement à froid des récipients en verre creux pour les renforcer en surface. Cet agent à base d'eau contient au moins les composants suivants : un trialcoxysilane, un
dialcoxysilane et/ou un tétraalcoxysilane, leurs produits d'hydrolyse et/ou leurs produits de condensation ; un mélange soluble dans l'eau d'un polyol et d'un agent de réticulation du polyol, la couche d'agent de traitement à froid ainsi appliquée étant ensuite soumise à une réticulation sur une plage de température entre 100 et 3500C.US Pat. No. 6,403,175 B1 discloses a cold treatment agent for hollow glass containers to reinforce them on the surface. This water-based agent contains at least the following components: a trialkoxysilane, a dialkoxysilane and / or a tetraalkoxysilane, their hydrolysis products and / or their condensation products; a water-soluble mixture of a polyol and a crosslinking agent of the polyol, the layer of cold treatment agent thus applied being subsequently subjected to crosslinking over a temperature range between 100 and 350 ° C.
La Société déposante a cependant recherché à améliorer encore la résistance mécanique des plaques vitrocéramiques, des verres, en particulier des verres plats ou des verres creux, ou encore d'un verre sous forme de fibres, et elle a mis au point une nouvelle composition de revêtement fournissant d'excellents résultats, ladite composition étant une composition aqueuse polymérisable ou polycondensable à la surface du verre pour former un film mince réagissant par ailleurs avec le verre par l'intermédiaire de fonctions SiOH ou SiOR (R = alkyle).However, the Applicant Company has sought to further improve the mechanical strength of glass-ceramic plates, glasses, in particular flat glass or hollow glass, or glass in the form of fibers, and has developed a new composition of coating providing excellent results, said composition being a polymerizable or polycondensable aqueous composition on the surface of the glass to form a thin film otherwise reacting with the glass through functions SiOH or SiOR (R = alkyl).
La présente invention a donc d'abord pour objet une composition de traitement de la surface d'une vitrocéramique notamment en plaque, ou d'un verre, en particulier d'un verre plat ou d'un verre creux, ou encore d'un verre sous forme de fibres, ladite composition étant apte à être appliquée en couche mince sur ladite vitrocéramique ou ledit verre, caractérisée par le fait qu'elle comprend, en milieu aqueux, les constituants (A) et (B) suivants :The present invention therefore firstly relates to a composition for treating the surface of a glass-ceramic, in particular a plate, or a glass, in particular a flat glass or a hollow glass, or to a glass in the form of fibers, said composition being capable of being applied in a thin layer to said glass-ceramic or said glass, characterized in that it comprises, in an aqueous medium, the following constituents (A) and (B):
(A) au moins un composé comportant au moins une fonction f(A) ; et(A) at least one compound having at least one function f ( A ); and
(B) au moins un composé comportant au moins une fonction f(B) susceptible de réagir avec la ou les fonctions f(A) du constituant (A) au sein de la couche mince appliquée sur la vitrocéramique ou le verre afin de transformer celle-ci par polycondensation et/ou polymérisation en une couche solide,(B) at least one compound having at least one function f ( B ) capable of reacting with the function (s) f ( A ) of component (A) within the thin layer applied to the glass-ceramic or glass in order to transform the by polycondensation and / or polymerization into a solid layer,
- au moins l'un des composés entrant dans la définition de (A) et de (B) comportant au moins une fonction R-O- rattachée à un atome de silicium,at least one of the compounds falling within the definition of (A) and (B) comprising at least one R-O- function attached to a silicon atom,
R représentant un reste alkyle, etR representing an alkyl radical, and
- au moins une partie des composés comportant au moins une fonction R-O- rattachée à un atome de silicium pouvant être sous une forme hydrolysée
résultant d'une préhydrolyse ou d'une hydrolyse spontanée ayant lieu lors du contact du ou des composés avec le milieu aqueux.at least a part of the compounds comprising at least one RO- function attached to a silicon atom that can be in a hydrolysed form resulting from spontaneous prehydrolysis or hydrolysis occurring on contact of the compound (s) with the aqueous medium.
Le reste alkyle pour R est notamment un reste alkyle en Ci-Cs, linéaire ou ramifié.The alkyl radical for R is in particular a linear or branched C 1 -C 6 alkyl radical.
Les fonctions f(A) et f(B) peuvent notamment être choisies parmi les fonctions -NH2, -NH-, époxy, vinyle, (méth)acrylate, isocyanate, alcool.The functions f ( A ) and f ( B ) can in particular be chosen from the functions -NH 2 , -NH-, epoxy, vinyl, (meth) acrylate, isocyanate, alcohol.
En particulier, on peut choisir les fonctions f(A)/f(B) des constituants respectivement (A) et (B) parmi les familles indiquées dans le Tableau ci-après, avec la voie de formation de la couche mince par polymérisation activée sous UV ou thermiquement :In particular, we can choose the functions f (A) / f (B) of the components respectively (A) and (B) from the families indicated in the table below, with the pathway of formation of the thin layer by activated polymerization. under UV or thermally:
Concernant la voie thermique, il y a lieu de préciser qu'elle englobe la polymérisation à la température ambiante qui peut être possible dans certains cas.Regarding the thermal pathway, it should be noted that it includes the polymerization at room temperature which may be possible in some cases.
A titre d'exemples de composés entrant dans la définition des constituants (A) et (B), on peut mentionner :By way of examples of compounds falling within the definition of constituents (A) and (B), mention may be made of:
• la mélamine, l'éthylènediamine et le 2-(2-amino-éthylamino)éthanol (composés ne comportant pas de fonction SiOR ou SiOH) ;Melamine, ethylenediamine and 2- (2-aminoethylamino) ethanol (compounds having no SiOR or SiOH function);
• les dérivés de bisphénol (A) (composés ne comportant pas de fonction SiOR ou SiOH) ;Bisphenol derivatives (A) (compounds having no SiOR or SiOH function);
• les (méth)acrylates monomères ou oligomères (composés ne comportant pas de fonction SiOR ou SiOH) ;
• les composés de formule (I) :Monomeric or oligomeric (meth) acrylates (compounds having no SiOR or SiOH function); The compounds of formula (I):
A-SI(R1MOR2)** (I)A-SI (R 1 MOR 2 ) * * (I)
dans laquelle :in which :
- A est un radical hydrocarboné qui possède au moins un groupe choisi parmi les groupes amino, alkylamino, dialkylamino, époxy, acryloxy, méthacryloxy, vinyle, aryle, cyano, isocyanato, uréido, thiocyanato, mercapto, sulfane ou halogène lié au silicium directement ou par l'intermédiaire d'un reste hydrocarboné aliphatique ou aromatique ;- A is a hydrocarbon radical which has at least one group selected from amino, alkylamino, dialkylamino, epoxy, acryloxy, methacryloxy, vinyl, aryl, cyano, isocyanato, ureido, thiocyanato, mercapto, sulfane or silicon-bonded halogen groups directly or via an aliphatic or aromatic hydrocarbon radical;
- R1 représente un groupe alkyle, en particulier en C1-C3, ou A tel que défini ci-dessus ;- R 1 represents an alkyl group, in particular C 1 -C 3, or A as defined above;
- R2 représente un groupe alkyle en Ci-Cs pouvant être substitué par un reste alkyl[polyéthylèneglycol] ; - x = 0 ou 1 ou 2.R 2 represents a C 1 -C 6 alkyl group which may be substituted with an alkyl [polyethylene glycol] residue; - x = 0 or 1 or 2.
On peut citer en particulier les combinaisons (A)/(B) suivantes :In particular, the following combinations (A) / (B) can be mentioned:
• méthacryloxypropyltriméthoxysilane/diacrylate de polyéthylène glycol ; • méthacryloxypropyltriméthoxysilane/glycidoxypropyl- méthyldiéthoxysilane ; et• methacryloxypropyltrimethoxysilane / polyethylene glycol diacrylate; Methacryloxypropyltrimethoxysilane / glycidoxypropylmethyldiethoxysilane; and
• 3-aminopropyltriéthoxysilane/glycidoxypropylméthyl-diéthoxysilane. Conformément à un mode de réalisation particulier, les fonctions f(A) du constituant (A) sont des fonctions -NH2 et/ou -NH-, et les fonctions ffo du constituant (B) sont des fonctions époxy, le rapport du nombre de fonctions -N-3-aminopropyltriethoxysilane / glycidoxypropylmethyl-diethoxysilane. According to a particular embodiment, the functions f ( A ) of the constituent (A) are -NH 2 and / or -NH- functions, and the ffo functions of the constituent (B) are epoxy functions, the ratio of the number of functions -N-
H du constituant (A) au nombre de fonctions époxy est compris entre 0,3:1 etH component (A) to the number of epoxy functions is between 0.3: 1 and
3:1, bornes incluses, notamment entre 0,5:1 et 1,5:1, bornes incluses.3: 1, terminals included, especially between 0.5: 1 and 1.5: 1, inclusive.
On peut mentionner une composition particulière selon l'invention qui comprend le 3-aminopropyltriéthoxysilane comme constituant (A) et le glycidoxypropylméthyl-diéthoxysilane comme constituant (B), ce dernier étant avantageusement introduit à l'état préhydrolysé.There may be mentioned a particular composition according to the invention which comprises 3-aminopropyltriethoxysilane as component (A) and glycidoxypropylmethyl-diethoxysilane as component (B), the latter being advantageously introduced in the prehydrolysed state.
Une fois introduits dans le milieu aqueux, les constituants (A) et (B), dont au moins l'un comporte au moins une fonction -SiOR, subissent une hydrolyse de la ou des fonctions -SiOR en -SiOH, dans une période de temps
plus ou moins longue après la mise en contact avec l'eau. Dans certains cas, il faut ajouter un acide tel que l'acide chlorhydrique ou l'acide acétique pour catalyser l'hydrolyse.Once introduced into the aqueous medium, the constituents (A) and (B), at least one of which has at least one -SiOR function, undergo a hydrolysis of the function or functions -SiOR in -SiOH, in a period of time more or less long after contact with water. In some cases, an acid such as hydrochloric acid or acetic acid must be added to catalyze the hydrolysis.
Même à température ambiante, la condensation des fonctions -SiOH en groupes -SiO-Si- peut commencer. C'est ainsi qu'il peut y avoir des réactionsEven at room temperature, the condensation of -SiOH functions in -SiO-Si- groups can begin. That's how there can be reactions
(A) + (A) ; (A) + (B) et (B) + (B) par les fonctions -SiOH, ces réactions pouvant dans certaines conditions participer à la formation d'un réseau tridimensionnel siloxane. Toutefois, on choisira avantageusement les constituants (A) et (B) et les conditions opératoires pour que ce réseau ne se constitue que très partiellement en solution aqueuse.(A) + (A); (A) + (B) and (B) + (B) by the -SiOH functions, these reactions being able under certain conditions to participate in the formation of a three-dimensional siloxane network. However, the constituents (A) and (B) and the operating conditions will advantageously be chosen so that this network is only very partially formed in aqueous solution.
Conformément à la présente invention, la composition est destinée à être appliquée sur la vitrocéramique ou le verre à traiter et à former une couche mince par polymérisation ou polycondensation par réaction des fonctions f(A) du constituant (A) sur les fonctions f(B) du constituant (B). Par ailleurs, le produit de polycondensation réagit avec la vitrocéramique ou le verre par l'intermédiaire des radicaux SiOH et SiOR, permettant ainsi de guérir les défauts de surface de ce dernier : glaçures, fissures, chocs, ... Le film ainsi formé est destiné à améliorer la résistance mécanique de la vitrocéramique ou du verre. La composition selon l'invention peut comprendre en outre :According to the present invention, the composition is intended to be applied to the glass-ceramic or the glass to be treated and to form a thin layer by polymerization or polycondensation by reaction of the functions f ( A ) of the constituent (A) on the functions f ( B ) of the constituent (B). Moreover, the polycondensation product reacts with the glass-ceramic or glass via the SiOH and SiOR radicals, thus making it possible to cure the surface defects of the latter: glazes, cracks, shocks, etc. The film thus formed is intended to improve the mechanical strength of glass-ceramic or glass. The composition according to the invention may furthermore comprise:
(Cl) au moins un catalyseur de polymérisation ou polycondensation des constituants (A) et (B) ; et/ou (C2) au moins un initiateur de polymérisation radicalaire UV ou thermique, ou cation ique UV, selon le mode de formation du revêtement dur utilisé.(Cl) at least one polymerization or polycondensation catalyst of the constituents (A) and (B); and / or (C2) at least one UV or thermal radical polymerization initiator, or UV cationic agent, depending on the method of forming the hard coating used.
Avantageusement, le constituant (Cl) est ou comprend une aminé tertiaire, telle que la triéthanolamine et la diéthanolamine propanediol. On peut d'une manière générale mentionner, comme exemples d'aminés tertiaires, celles de formule (III) :
R5 /Advantageously, the constituent (Cl) is or comprises a tertiary amine, such as triethanolamine and diethanolamine propanediol. In general, examples of tertiary amines, those of formula (III): R 5 /
R5 - N (III)R 5 - N (III)
R7 R 7
dans laquelle R5 à R7 représentent chacun indépendamment un groupe alkyle ou hydroxyalkyle. La présence d'au moins un catalyseur permet de diminuer la durée et la température de polymérisation, évitant, dans le cas du revêtement de flacons ou similaires, d'avoir recours à une arche supplémentaire de polymérisation et permettant de travailler à la température des bouteilles sortant de l'arche de recuisson (à 1500C par exemple), comme cela sera décrit ci-après.wherein R 5 to R 7 each independently represent an alkyl or hydroxyalkyl group. The presence of at least one catalyst makes it possible to reduce the duration and temperature of polymerization, avoiding, in the case of coating vials or the like, the use of an additional polymerization arch and making it possible to work at the temperature of the bottles. leaving the annealing arch (at 150 0 C for example), as will be described below.
Les initiateurs de polymérisation radicalaire (C2) sont par exemple des mélanges comprenant de la benzophénone, comme lirgacure® 500 commercialisé par la Société « CIBA SPECIALTY CHEMICALS ».Radical polymerization initiators (C2) are for example mixtures comprising benzophenone, as lirgacure ® 500 marketed by the company "CIBA SPECIALTY CHEMICALS."
La composition de l'invention peut comprendre en outre :The composition of the invention may furthermore comprise:
(D) au moins un agent de protection contre les rayures et les frottements choisi parmi les cires, les esters partiels d'acides gras et les acides gras, et les polyuréthanes et autres polymères connus pour leur fonction de protection tels que les polymères acryliques ; et/ou(D) at least one anti-scratch and rubbing agent selected from waxes, partial esters of fatty acids and fatty acids, and polyurethanes and other polymers known for their protective function such as acrylic polymers; and or
(E) au moins un polymère en émulsion dont la Tg est comprise entre 0 et 1000C, en particulier entre 10 et 800C ; et/ou (F) au moins un agent tensio-actif, tel qu'un agent tensio-actif anionique ou non-ionique.(E) at least one emulsion polymer whose Tg is between 0 and 100 0 C, in particular between 10 and 80 0 C; and / or (F) at least one surfactant, such as anionic or nonionic surfactant.
A titre d'exemples de cires, on peut citer les cires de polyéthylène, oxydées ou non.As examples of waxes, mention may be made of polyethylene waxes, whether or not they are oxidized.
Les cires, esters partiels d'acides gras et acides gras peuvent être introduits dans la composition à l'état associé avec un agent tensio-actif.The waxes, partial esters of fatty acids and fatty acids may be introduced into the composition in the state associated with a surfactant.
Les agents de protection (D) sont thermoplastiques et possèdent des propriétés de glissement élastiques. Leur inclusion dans le film mince formé contribue à la protection contre les rayures et les frottements d'usage et de manipulation.
Les polymères en émulsion (E) sont en particulier choisis parmi les copolymères acryliques en émulsion, tels que ceux de la série « Hycar® » commercialisés par la Société « NOVEON ».The protective agents (D) are thermoplastic and have elastic slip properties. Their inclusion in the formed thin film contributes to the protection against scratches and wear and handling frictions. The emulsion polymers (E) are in particular chosen from emulsion acrylic copolymers, such as those of the "Hycar®" series marketed by the company "NOVEON".
A titre d'exemples d'agent tensio-actif (F), on peut citer les éthers gras de polyoxyéthylène, tels que CISH35(OCH2CH2)IOOH, connu sous la dénomination de « Brij®97 » ainsi que les copolymères triblocs poly(oxyde d'éthylène)-poly(oxyde de propylène)-poly(oxyde d'éthylène). On mentionne également les agents tensio-actifs utilisés dans les Exemples ci-après.As examples of surfactants (F), mention may be made of polyoxyethylene fatty ethers, such as CISH 35 (OCH 2 CH 2 ) 100H, known under the name "Brij®97" as well as copolymers poly (ethylene oxide) -poly (propylene oxide) -poly (ethylene oxide) triblocks. The surfactants used in the examples below are also mentioned.
La composition selon l'invention peut ainsi comprendre, en milieu aqueux, pour un total de 100 parties en poids : jusqu'à 25 parties en poids de constituant (A) ; jusqu'à 25 parties en poids de constituant (B) ;The composition according to the invention can thus comprise, in an aqueous medium, for a total of 100 parts by weight: up to 25 parts by weight of component (A); up to 25 parts by weight of component (B);
0 à 25 parties en poids de constituant (Cl) tel que défini ci-dessus ;0 to 25 parts by weight of component (Cl) as defined above;
0 à 25 parties en poids du constituant (C2) tel que défini ci-dessus ; - 0 à 25 parties en poids de constituant (D) tel que défini ci-dessus ; et0 to 25 parts by weight of the component (C2) as defined above; 0 to 25 parts by weight of component (D) as defined above; and
0 à 25 parties en poids de constituant (E) tel que défini ci-dessus ; et0 to 25 parts by weight of component (E) as defined above; and
0 à 25 parties en poids de constituant (F) tel que défini ci-dessus, les quantités précitées étant indiquées en matières sèches, et, lorsqu'un agent est introduit sous la forme d'une solution ou émulsion aqueuse, la quantité d'eau de cette solution ou émulsion faisant alors partie du milieu aqueux de la composition.0 to 25 parts by weight of component (F) as defined above, the aforementioned amounts being indicated as solids, and, when an agent is introduced in the form of an aqueous solution or emulsion, the amount of water of this solution or emulsion then forming part of the aqueous medium of the composition.
La composition selon l'invention présente avantageusement une viscosité à la température ambiante comprise entre 1 et 3 centipoises selon la méthode du cylindre tournant (viscosimètre Brookfield Rhéovisco LV ; vitesse = 60 tpm ; accessoire basse viscosité).The composition according to the invention advantageously has a viscosity at ambient temperature of between 1 and 3 centipoises according to the rotating cylinder method (Brookfield Rheovisco LV viscometer, speed = 60 rpm, accessory low viscosity).
La présente invention a également pour objet un procédé de traitement de la surface vitrocéramique ou verre pour en améliorer la résistance mécanique par guérison des défauts de surface, caractérisé par le fait qu'on applique sur les parties de vitrocéramique ou verre à traiter un film mince de la composition telle que définie à l'une des revendications 1 à 15 en une épaisseur pouvant aller jusqu'à 3 microns, et qu'on conduit une polymérisation ou polycondensation de ladite composition.
La composition selon l'invention peut être préparée en vue de son application par mélange de ses constituants, généralement au moment de l'emploi, de diverses manières :The subject of the present invention is also a process for treating the glass-ceramic surface or glass to improve its mechanical resistance by healing surface defects, characterized in that a thin film is applied to the glass-ceramic parts or glass to be treated. of the composition as defined in one of claims 1 to 15 in a thickness of up to 3 microns, and that a polymerization or polycondensation of said composition is conducted. The composition according to the invention may be prepared for its application by mixing its constituents, generally at the time of use, in various ways:
Lorsque la composition selon l'invention contient les constituants (A) + (B) + eau, on peut la préparer en mélangeant d'abord (A) + (B), puis en combinant ce mélange avec l'eau au moment de l'emploi.When the composition according to the invention contains the constituents (A) + (B) + water, it can be prepared by first mixing (A) + (B), then combining this mixture with the water at the time of mixing. 'employment.
On peut également préhydrolyser (A) et/ou (B).It is also possible to pre-hydrolyze (A) and / or (B).
Dans le cas où des catalyseurs et/ou additifs sont présents, on peut les mélanger à l'eau, avant mélange avec (A) + (B) au moment de l'emploi. On peut également, dans le cas où l'on a procédé à une hydrolyse de l'un des constituants (A) ou (B), incorporer les additifs au constituant non hydrolyse.In the case where catalysts and / or additives are present, they can be mixed with water, before mixing with (A) + (B) at the time of use. It is also possible, in the case where one of the constituents (A) or (B) has been hydrolyzed, to incorporate the additives into the unhydrolyzed component.
L'application de la composition s'effectue avantageusement par pulvérisation ou par immersion (« dip coating »). Pour former la couche mince, dure, on peut conduire un séchage, par exemple de quelques secondes, puis un passage sous des lampes UV, le traitement UV ayant une durée par exemple de quelques secondes à 30 secondes.The application of the composition is advantageously carried out by spraying or dipping ("dip coating"). In order to form the thin, hard layer, it is possible to conduct a drying, for example for a few seconds, then a passage under UV lamps, the UV treatment having a duration for example of a few seconds to 30 seconds.
La polymérisation ou polycondensation par voie thermique peut être conduite à une température par exemple de 100 à 2000C, pendant 5 à 20 minutes. Toutefois la température et la durée du traitement dépendent du système utilisé. Ainsi, il peut y avoir des systèmes qui permettent une formation de la couche mince dure par voie thermique à la température ambiante en une durée quasi-instantanée. Dans le cas où l'on revêt un verre creux, on peut procéder en déposant la composition par pulvérisation sur le verre creux après l'arche de recuisson, la température du verre creux lors de la pulvérisation étant de 10-1500C, etThe thermal polymerization or polycondensation can be carried out at a temperature of, for example, 100 to 200 ° C. for 5 to 20 minutes. However, the temperature and the duration of the treatment depend on the system used. Thus, there may be systems that allow the formation of the hard thin film thermally at room temperature in an almost instantaneous time. In the case where a hollow glass is coated, it is possible to proceed by depositing the composition by spraying on the hollow glass after the annealing arch, the temperature of the hollow glass during the spraying being 10-150 ° C., and
- lorsque la composition ne contient pas de catalyseur, en faisant passer le verre creux dans une arche de polymérisation à une température de 100 à 2200C pendant un laps de temps de quelques secondes à 10 minutes ; etwhen the composition does not contain a catalyst, by passing the hollow glass in a polymerization arch at a temperature of 100 to 220 ° C. for a lapse of time of a few seconds to 10 minutes; and
- lorsque la composition contient un catalyseur, en laissant se dérouler la polymérisation sans passage dans une arche de polymérisation.
La présente invention porte également sur une vitrocéramique, un verre plat ou verre creux traité par une composition telle que définie ci-dessus, selon le procédé tel que défini ci-dessus, ainsi que sur des fibres de verre, notamment des fibres optiques (par exemples utiles pour des lampes de dentistes) traitées par une composition telle que définie ci-dessus, selon le procédé tel que défini ci-dessus.when the composition contains a catalyst, allowing the polymerization to proceed without passing through a polymerization arch. The present invention also relates to a glass-ceramic, a flat glass or hollow glass treated with a composition as defined above, according to the process as defined above, as well as on glass fibers, in particular optical fibers (for example examples useful for dental lamps) treated with a composition as defined above, according to the process as defined above.
La présente invention porte également sur l'utilisation d'une composition telle que définie ci-dessus, pour améliorer la résistance mécanique de la vitrocéramique ou du verre par guérison des défauts de sa surface. Les exemples suivants illustrent la présente invention sans toutefois en limiter la portée. Dans ces exemples, les parties et pourcentages sont en poids sauf indication contraire.The present invention also relates to the use of a composition as defined above, for improving the mechanical strength of glass-ceramic or glass by healing defects of its surface. The following examples illustrate the present invention without, however, limiting its scope. In these examples, parts and percentages are by weight unless otherwise indicated.
Dans ces exemples :In these examples:
- le « SR610 » est un diacrylate de polyéthylèneglycol 600 commercialisé par la Société « CRAY VALLEY » ; le mélange « CRAY VALLEY » est un mélange constitué par 67% de « SR610 » tel que défini ci-dessus et de 33% d'un oligomère aliphatique diacrylate commercialisé sous la dénomination « CN 132 » par la Société CRAY VALLEY. Le « CN 132 » étant peu miscible dans l'eau, une prédissolution de celui-ci dans le « SR610 » est nécessaire ; la cire « GK6006 » est une cire de polyéthylène à 25% de matières sèches, commercialisée par la Société « MORELLS » ; la cire « OG25 » est une cire de polyéthylène à 25% de matières sèches, commercialisée par la Société « TRUB EMULSION CHEMIE AG » ;the "SR610" is a polyethylene glycol diacrylate 600 marketed by the company "CRAY VALLEY"; the mixture "CRAY VALLEY" is a mixture constituted by 67% of "SR610" as defined above and 33% of an aliphatic oligomer diacrylate marketed under the name "CN 132" by the company CRAY VALLEY. Since "CN 132" is poorly miscible in water, a predissolution of it in the "SR610" is necessary; wax "GK6006" is a polyethylene wax with 25% solids, marketed by the company "MORELLS"; the "OG25" wax is a polyethylene wax containing 25% solids, sold by the company "TRUB EMULSION CHEMIE AG";
- I' « Irgacure® 500 » est la dénomination commerciale d'un amorceur de polymérisation radicalaire commercialisé par la Société « CIBA », constitué par 50% de benzophénone et 50% de 1- hydroxycyclohexylphénylcétone.
EXEMPLE la : Verres plats dotés d'une couche de revêtement formée par séchage puis réticulation UV.- I "Irgacure ® 500" is the trade name of a radical polymerization initiator sold by the company "CIBA", consisting of 50% benzophenone and 50% 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone. EXAMPLE 1a: Flat glasses with a coating layer formed by drying and UV curing.
(a^ Préparation de la composition de revêtement(a) Preparation of the coating composition
On a utilisé la formulation suivante, les quantités étant données en partie en poids :The following formulation was used, the amounts being given in part by weight:
Méthacryloxypropyltriméthoxysilane 1,51,5-Methacryloxypropyltrimethoxysilane
Diacrylate de polyéthylène glycol 600 « SR610 »Polyethylene glycol 600 "SR610" Diacrylate
0,50.5
Cire « GK6006 » 1,5Wax "GK6006" 1.5
Tensio-actif de la famille des polysiloxanes modifiés, 0,1 commercialisé par la Société BYK sous la dénomination « Byk 341 »Tensio-active agent of the family of modified polysiloxanes, 0.1 marketed by BYK under the name "Byk 341"
Irgacure 500 0,15Irgacure 500 0.15
Eau complément àWater supplement to
100100
On a préparé une composition de revêtement du verre en hydrolysant le silane de la formulation dans l'eau pendant 24 heures, puis en ajoutant les autres constituants de la formulation.A glass coating composition was prepared by hydrolyzing the silane of the formulation in water for 24 hours and then adding the other components of the formulation.
(bO Formation de la couche de revêtement sur verres plats indentés(bO Formation of the coating layer on indented flat glasses
On a déposé la composition ainsi obtenue sur un lot de 10 verres plats (70 x 70 x 3,8 mm) sur lesquels on avait créé des défauts par une indentation Vickers avec une pointe pyramidale diamant et une force appliquée de 5ON.The composition thus obtained was deposited on a batch of flat glasses (70 × 70 × 3.8 mm) on which defects had been created by Vickers indentation with a diamond pyramidal tip and an applied force of 5ON.
Le dépôt a été effectué par immersion (« dip-coating ») à une vitesse contrôlée de 500 mm/min pour assurer une épaisseur homogène. Ce dépôt a été effectué 24 heures après lindentation pour que la propagation des fissures soit stabilisée et que les contraintes autour du défaut créé soient relaxées.
Les verres ont ensuite été séchés pendant 10 minutes à 1000C, puis la couche appliquée en revêtement a été soumise à une polymérisation UV pendant 25 secondes, les caractéristiques de l'émetteur UV étant les suivantes : distance de la surface du substrat par rapport à la lampe : 5 cm ; - lampe à mercure dopée fer (lampe UVH Strahler type F) ; puissance : 150 W/cm.The deposit was made by immersion ("dip-coating") at a controlled speed of 500 mm / min to ensure a uniform thickness. This deposit was made 24 hours after the induction so that the crack propagation was stabilized and the constraints around the defect created were relaxed. The glasses were then dried for 10 minutes at 100 ° C., and then the coated layer was subjected to UV polymerization for 25 seconds, the characteristics of the UV emitter being the following: distance from the surface of the substrate relative to at the lamp: 5 cm; - iron-doped mercury lamp (UVH Strahler type F); power: 150 W / cm.
(c) Essai de casse en flexion tripode(c) Tripod bending test
On a procédé à la casse en flexion tripode des verres ainsi revêtus, mettant en extension le défaut créé. Cet essai a été réalisé sans vieillissement aux UV et climatique des revêtements formés.Tripod bending was broken into glasses thus coated, extending the created defect. This test was carried out without UV aging and climatic coatings formed.
Un lot de 10 verres plats n'a pas été revêtu et a servi de témoin. Les résultats de casse tripode expriment le module de rupture (MOR) (MPa) et servent d'évaluation sur les performances en renforcement de la composition. Les résultats de renforcement pour le revêtement représentent la différence des modules de rupture au test de flexion entre les verres plats témoins et les verres plats traités.A batch of 10 flat glasses was not coated and served as a control. The tripod breaking results express the modulus of rupture (MOR) (MPa) and serve as an assessment of the performance of the composition reinforcement. The reinforcement results for the coating represent the difference of the modulus of rupture in the bending test between the flat control glasses and the treated flat glasses.
Les résultats sont rapportés dans le Tableau 1 ci-après. Tableau 1The results are reported in Table 1 below. Table 1
La formulation de cet exemple montre un très net effet de renforcement des verres fragilisés, ce renforcement étant en effet de 107,8% comparé à des verres plats indentés sans revêtement.The formulation of this example shows a very strong reinforcing effect of weakened glasses, this reinforcement being in fact 107.8% compared to uncoated indented flat glasses.
Le graphique de la Figure 1 exprime le pourcentage de rupture cumulée en fonction des modules de rupture en MPa. La courbe représentant les 10 échantillons de verres plats revêtus est décalée vers les plus hauts modules de rupture par rapport à la courbe des dix échantillons de verres plats sans revêtement.
Le revêtement formé à partir de la composition de cet exemple confère donc une plus grande résistance mécanique au verre.The graph in Figure 1 expresses the percentage of cumulative failure as a function of the modulus of rupture in MPa. The curve representing the 10 coated flat glass samples is shifted to the higher breaking moduli with respect to the curve of the ten uncoated flat glass samples. The coating formed from the composition of this example therefore gives greater mechanical strength to the glass.
EXEMPLES Ib et Ic : Verres plats dotés d'une couche de revêtement formée par séchage puis réticulation UV.EXAMPLES Ib and Ic: Flat glasses with a coating layer formed by drying and then UV crosslinking.
On a utilisé les formulations suivantes, les quantités étant données en parties en poids :The following formulations were used, the amounts being given in parts by weight:
Exemple IbExample Ib
Aminopropyltriéthoxysilane 1 Mélange « CRAY VALLEY » 10 Dodécylsulfate de sodium (tensio-actif) 0,3 Irgacure 500 0,25 Eau complément à 100Aminopropyltriethoxysilane 1 "CRAY VALLEY" mixture 10 Sodium dodecyl sulphate (surfactant) 0.3 Irgacure 500 0.25 Water supplement 100
Exemple IcExample Ic
Méthacryloxypropyltriméthoxysilane 1Methacryloxypropyltrimethoxysilane 1
Mélange « CRAY VALLEY » 10Mix "CRAY VALLEY" 10
Tensio-actif acrylé commercialisé par la Société « BYK » sous ' 1 la dénomination « BYK 3500 UV »Acrylated surfactant marketed by the "BYK" Company under '1 the name "BYK 3500 UV"
Tensio-actif copolymérique commercialisé sous la 0,2 dénomination « Gantrez »Copolymer surfactant marketed under the name "Gantrez"
Dodécylsulfate de sodium (tensio-actif) 0,5Sodium dodecyl sulfate (surfactant) 0.5
Eau complément à 100Water supplement to 100
Pour chacune des formulations des Exemples Ib et lç, on a procédé comme à lΕxemple la, excepté que les temps de réticulation sont de l'ordre de 20 secondes.
Les résultats sont exprimés par le graphique de la Figure 2 du dessin annexé. Chaque traitement doit être comparé à son témoin respectif. Les deux formulations apparaissent présenter des renforcements de l'ordre de 100%.For each of the formulations of Examples Ib and Ic, the procedure was as in Example 1a, except that the crosslinking times are of the order of 20 seconds. The results are expressed by the graph of Figure 2 of the accompanying drawing. Each treatment must be compared to its respective witness. Both formulations appear to have reinforcements of the order of 100%.
EXEMPLE 2 : Verres plats dotés d'une couche de revêtement formée par réticulation thermiqueEXAMPLE 2 Flat glasses with a coating layer formed by thermal crosslinking
(a^ Préparation de la composition de revêtement(a) Preparation of the coating composition
On a utilisé la formulation suivante, les quantités étant données en parties en poids :The following formulation was used, the amounts being given in parts by weight:
Méthacryloxypropyltriméthoxysilane 1Methacryloxypropyltrimethoxysilane 1
Glycidoxypropylméthyldiéthoxysilane 1Glycidoxypropylmethyldiethoxysilane 1
Cire « GK6006 » 1,5Wax "GK6006" 1.5
Eau complément àWater supplement to
100100
On a préparé une composition de revêtement du verre par le mode opératoire suivant :A glass coating composition was prepared by the following procedure:
On a prémélangé les deux silanes pendant 5 minutes, puis on a ajouté l'eau et effectué l'hydrolyse des silanes sous forte agitation pendant 30 minutes. Puis on a ajouté la cire.The two silanes were premixed for 5 minutes, then the water was added and the silanes were hydrolyzed with vigorous stirring for 30 minutes. Then we added the wax.
(b) Formation de la couche de revêtement sur verres plats indentés(b) Formation of the coating layer on indented flat glasses
On a ensuite procédé comme à l'Exemple l(b), excepté qu'à la place du séchage suivi de la polymérisation UV, on a effectué un traitement thermique pendant 25 minutes à 2400C.The procedure was as in Example 1 (b), except that instead of drying followed by UV polymerization, a heat treatment was carried out for 25 minutes at 240 ° C.
(c) Essai de casse en flexion tripode(c) Tripod bending test
On a conduit le même essai qu'à l'Exemple l(c) sur les verres ainsi revêtus.
Les résultats obtenus sont présentés dans le Tableau 2 ci-après ainsi que sur la Figure 3.The same test as in Example 1 (c) was carried out on the glasses thus coated. The results obtained are presented in Table 2 below as well as in FIG. 3.
Tableau 2Table 2
EXEMPLES 3a à 3d : Verres plats dotés d'une couche de revêtement formée par réticulation thermiqueEXAMPLES 3a to 3d: Flat glasses with a coating layer formed by thermal crosslinking
(a) Préparation des compositions de revêtement(a) Preparation of coating compositions
On a utilisé les formulations suivantes, les quantités étant données en parties en poids :The following formulations were used, the amounts being given in parts by weight:
On a préparé, d'une part, un premier bidon contenant raminopropyltriéthoxysilane et le glycidoxypropylméthyldiéthoxysilane que l'on a mélangés pendant 5 à 7 minutes (Exemple 3a) ou 10 minutes (Exemples 3b, 3ç, 3d), et, d'autre part, un deuxième bidon contenant la cire de polyéthylène, le polyuréthane et l'eau, puis on a mélangé le contenu des deux bidons 30 minutes avant l'application. On the one hand, a first can containing raminopropyltriethoxysilane and glycidoxypropylmethyldiethoxysilane were prepared and mixed for 5 to 7 minutes (Example 3a) or 10 minutes (Examples 3b, 3c, 3d) and on the other hand a second can containing the polyethylene wax, the polyurethane and the water, and then the contents of the two cans were mixed 30 minutes before application.
(b) Formation de la couche de revêtement sur verres plats indentés(b) Formation of the coating layer on indented flat glasses
On a ensuite procédé comme à l'Exemple 2(b), excepté que le traitementThe procedure was then as in Example 2 (b), except that the treatment
(polymérisation) thermique a été effectué à 2000C pendant 20 minutes.(polymerization) heat was carried out at 200 0 C for 20 minutes.
(c) Essai de casse en flexion tripode(c) Tripod bending test
On a conduit le même essai qu'à l'Exemple l(c) sur les verres ainsi revêtus à partir de la composition de l'Exemple 3b.The same test as in Example 1 (c) was carried out on the glasses thus coated from the composition of Example 3b.
Les résultats sont rapportés dans le Tableau 3 ci-après ainsi que sur la Figure 4 :The results are reported in Table 3 below as well as in Figure 4:
Tableau 3Table 3
Sur le graphique de la Figure 4, la courbe représentant les dix échantillons de verres plats revêtus est décalée vers les plus hauts modules de rupture par rapport à la courbe des dix échantillons de verres plats sans revêtement.In the graph of FIG. 4, the curve representing the ten coated flat glass samples is shifted to the highest breakup modules relative to the curve of the ten uncoated flat glass samples.
Le revêtement formé à partir de la composition de l'Exemple 3b confère donc une plus grande résistance mécanique au verre.
(d) Essai de flexion tripode sur verres plats indentés avec vieillissement aux UV et climatique du revêtement formé à partir de la composition de lΕxemple 3 bThe coating formed from the composition of Example 3b therefore gives greater mechanical strength to the glass. (d) Tripod bending test on indented flat glasses with UV and climatic aging of the coating formed from the composition of Example 3b
Deux tests de vieillissement sont utilisés, à savoir le test WOM (Weather- O-Meter), suivant lequel les échantillons de verres plats subissent une exposition aux UV de 540 h, et le test CV (Climat Variable), suivant lequel les échantillons de verres plats subissent des cycles pendant 15 jours de - 10°C/+90°C, un cycle durant 8h, à 95% RH.Two aging tests are used, namely the WOM (Weather-O-Meter) test, in which the flat glass samples are subjected to 540 h UV exposure, and the CV (Variable Climate) test, according to which flat glasses undergo cycles for 15 days from - 10 ° C / + 90 ° C, a cycle lasting 8 hours, at 95% RH.
Les résultats sont rapportés sur la Figure 5 et dans le Tableau 4 ci- après :The results are reported in Figure 5 and in Table 4 below:
Tableau 4Table 4
Le renforcement apporté par le revêtement à base de la composition de l'Exemple 3b n'est pas modifié après les tests de vieillissement WOM et CV.The reinforcement provided by the coating based on the composition of Example 3b is not modified after the aging tests WOM and CV.
(e) Visualisation à l'œil nu de l'aspect du revêtement à base de la composition de lΕxemple 3b (après WOM et CV)(e) Visualization with the naked eye of the appearance of the coating based on the composition of Example 3b (after WOM and CV)
Le verre comportant le revêtement à base de la composition de l'Exemple 3b n'a pas subi de dégradation après une exposition de 540 heures aux UV. Il n'a pas été altéré par l'humidité dans les conditions du test CV décrit ci-dessus.
EXEMPLES 4a et 4b : Préparation de compositions selon l'invention avec pré¬ hydrolyse d'au moins un silaneThe glass comprising the coating based on the composition of Example 3b was not degraded after 540 hours UV exposure. It was not altered by moisture under the conditions of the CV test described above. EXAMPLES 4a and 4b Preparation of compositions according to the invention with pre-hydrolysis of at least one silane
On prépare une composition comme à lΕxemple 3a, excepté que l'on conduit une pré-hydrolyse des deux silanes (Exemple 4a) ou du glycidoxypropylméthyldiéthoxysilane (Exemple 4b) avec toute l'eau pendant 15 minutes.A composition is prepared as in Example 3a, except that pre-hydrolysis of the two silanes (Example 4a) or glycidoxypropylmethyldiethoxysilane (Example 4b) is carried out with all the water for 15 minutes.
EXEMPLES 5a et 5b : Préparation de compositions selon l'invention avec introduction de catalyseursEXAMPLES 5a and 5b Preparation of compositions according to the invention with introduction of catalysts
On a préparé une composition comme à lΕxemple 3a, excepté que l'on a ajouté au deuxième bidon 0,15 partie de triéthanolamine (Exemple 5a).A composition was prepared as in Example 3a, except that 0.15 parts of triethanolamine (Example 5a) was added to the second can.
On a également préparé une composition comme à l'Exemple 3ç, excepté que l'on a ajouté au deuxième bidon, 0,075 partie de triéthanolamine et 0,075 partie de diéthanolamine propanediol (Exemple 5b).A composition as in Example 3c was also prepared except that 0.075 part of triethanolamine and 0.075 part of diethanolamine propanediol (Example 5b) were added to the second can.
EXEMPLE 6 : Influence de la pré-hydrolyse du qlycidoxypropylméthyldiéthoxysilaneEXAMPLE 6 Influence of the Prehydrolysis of qlycidoxypropylmethyldiethoxysilane
Les spectrogrammes IRTF de la formulation de l'Exemple 3a avec hydrolyse simultanée à 23°C des deux silanes sont identiques avec ou sans pré¬ hydrolyse du glycidoxypropylméthyldiéthoxysilane après 23 minutes de mélange.The FTIR spectrograms of the formulation of Example 3a with simultaneous hydrolysis at 23 ° C of the two silanes are identical with or without pre¬ hydrolysis of glycidoxypropylmethyldiethoxysilane after 23 minutes of mixing.
A partir de 23 minutes, l'hydrolyse du 3-aminopropyltriéthoxysilane et du glycidoxypropylméthyl-diéthoxysilane est achevée. La pré-hydrolyse du glycidoxy-propylméthyldiéthoxysilane n'affecte pas la cinétique de réaction d'hydrolyse des deux silanes. En revanche, la pré-hydrolyse du glycidoxypropylméthyldiéthoxysilane influence le renforcement au cours du temps. Les résultats de renforcement sur verres plats en fonction du temps de maturation (Ih, 3h et 6h ou 8h) pour la formulation des Exemples 3a et 4b sont illustrés sur les Figures respectivement 6 et 7.
Tableau 5 : Tableau récapitulatif des renforcements avec la formulation des Exemples 3a et 4b au test tripode sur verres plats indentés à 5ONFrom 23 minutes, the hydrolysis of 3-aminopropyltriethoxysilane and glycidoxypropylmethyl-diethoxysilane is complete. The pre-hydrolysis of glycidoxypropylmethyldiethoxysilane does not affect the hydrolysis reaction kinetics of the two silanes. In contrast, pre-hydrolysis of glycidoxypropylmethyldiethoxysilane influences reinforcement over time. The flat glass reinforcement results as a function of the maturation time (Ih, 3h and 6h or 8h) for the formulation of Examples 3a and 4b are illustrated in Figures 6 and 7, respectively. Table 5: Summary table of the reinforcements with the formulation of Examples 3a and 4b to the tripod test on flat glasses indented with 5ON
σ = écart-typeσ = standard deviation
Le renforcement sur les échantillons de verres plats indentés à 50 N se dégrade au cours du temps. A partir de 3 heures de durée de vie du mélange, le renforcement sans pré-hydrolyse du glycidoxypropylméthyl-diéthoxysilane (= hydrolyse simultanée) et avec pré-hydrolyse du glycidoxypropylméthyldiéthoxysilane chute. Néanmoins une pré-hydrolyse semble atténuer cette diminution des propriétés de renforcement : on reste à 46% après 8 heures de vieillissement de la formulation alors que le renforcement avec la formulation de l'Exemple 3a (sans pré-hydrolyse préalable du glycidoxypropylméthyl-diéthoxysilane n'est plus que de 14% après 6h30 de maturation du mélange.The reinforcement on samples of flat glasses indented at 50 N degrades over time. From 3 hours of life of the mixture, the reinforcement without pre-hydrolysis of glycidoxypropylmethyl-diethoxysilane (= simultaneous hydrolysis) and with pre-hydrolysis of glycidoxypropylmethyldiethoxysilane drops. Nevertheless, a pre-hydrolysis seems to attenuate this reduction of the reinforcing properties: it remains at 46% after 8 hours of aging of the formulation while the reinforcement with the formulation of Example 3a (without pre-hydrolysis prior to glycidoxypropylmethyl-diethoxysilane) is more than 14% after 6:30 of maturation of the mixture.
On préconise donc un mode opératoire qui consiste à d'abord hydrolyser le glycidoxypropylméthyldiéthoxysilane quelques minutes, 5 à 10 minutes, pour obtenir un renforcement stable en intensité et durable.It is therefore recommended a procedure which consists in first hydrolysing the glycidoxypropylmethyldiethoxysilane a few minutes, 5 to 10 minutes, to obtain a stable and lasting strength reinforcement.
EXEMPLE 7 : Evolution de la viscositéEXAMPLE 7 Evolution of the viscosity
La viscosité de la formulation des Exemples 3 et 4 avec ou sans pré¬ hydrolyse du glycidoxypropylméthyl-diéthoxysilane est dépendante de la température à laquelle est soumis le mélange (200C ou 400C). Elle change
d'autant plus rapidement que la température est élevée. La viscosité de la formulation est aussi dépendante de la nature de la cire de polyéthylène utilisée (OG25 ou GK6006). En présence de GK6006 (Exemple 3d), le mélange semble stable au cours du temps alors que l'on observe une augmentation de la viscosité lorsque la formulation contient de IOG25.The viscosity of the formulation of Examples 3 and 4 with or without pre-hydrolysis of glycidoxypropylmethyl-diethoxysilane is dependent on the temperature at which the mixture is subjected (20 ° C. or 40 ° C.). She changes all the more quickly as the temperature is high. The viscosity of the formulation is also dependent on the nature of the polyethylene wax used (OG25 or GK6006). In the presence of GK6006 (Example 3d), the mixture appears stable over time while an increase in viscosity is observed when the formulation contains IOG25.
EXEMPLE 8 : Optimisation de la polymérisation (temps et température^ avec des catalyseurs aminés tertiairesEXAMPLE 8 Optimization of the polymerization (time and temperature) with tertiary amine catalysts
L'utilisation d'une aminé tertiaire triéthylamine permet de raccourcir le temps de polymérisation de moitié (10 minutes contre 20 minutes) et de diminuer la température de polymérisation de 500C (1500C contre 2000C) tout en préservant un niveau de renforcement d'environ 90%.The use of a tertiary amine triethylamine makes it possible to shorten the polymerization time by half (10 minutes against 20 minutes) and to reduce the polymerization temperature by 50 ° C. (150 ° C. against 200 ° C.) while preserving a level of about 90% reinforcement.
L'optimisation de la formulation vers une formulation moins consommatrice d'énergie est favorable à une utilisation plus économique de l'arche de polymérisation installée en ligne après le bout froid.The optimization of the formulation towards a less energy consuming formulation is favorable to a more economical use of the polymerization arch installed in line after the cold end.
Le Tableau 6 ci-après est un tableau récapitulatif des résultats obtenus.Table 6 below is a summary table of the results obtained.
Tableau 6Table 6
EXEMPLE 9 : Renforcement mécanique des bords de vitrages. Essais sur verres plats pour les applications de l'automobile et du bâtimentEXAMPLE 9: Mechanical strengthening of the edges of glazings. Flat glass tests for automotive and building applications
Les défauts sur les bords sont moins sévères que les défauts créés avec une indentation de 50 N. La découpe et le façonnage du verre créent des plus petits défauts sur les bords. Pour simuler les petits défauts du bord, on applique
une force de 5 N lors de lindentation. La taille (indentation à 50 N ou 5 N) et la nature du défaut (indentation ou façonnage) conduisent à différentes valeurs de renforcement pour le revêtement de l'Exemple 3a.The defects on the edges are less severe than the defects created with an indentation of 50 N. The cutting and the shaping of the glass create smaller defects on the edges. To simulate the small flaws of the edge, apply a force of 5 N during the indentation. The size (indentation at 50 N or 5 N) and the nature of the defect (indentation or shaping) lead to different reinforcement values for the coating of Example 3a.
En effet, le renforcement des bords après revêtement des verres plats et flexion 4 points, est de 17,1 %, alors que, pour une indentation à 5 N et 50 N, on obtient respectivement 55,3 et 177,3 %.Indeed, the strengthening of the edges after coating of the flat glasses and 4-point flexion is 17.1%, whereas for indentation at 5 N and 50 N, 55.3 and 177.3% respectively are obtained.
Le Tableau 7 ci-après est un tableau récapitulatif des résultats obtenus.Table 7 below is a summary table of the results obtained.
Tableau 7Table 7
Exemples IQa et IQb : Renforcement mécanique obtenu sur des bouteillesExamples IQa and IQb: Mechanical reinforcement obtained on bottles
On a utilisé les formulations suivantes :The following formulations were used:
On a préparé les compositions de revêtement du verre par le mode opératoire suivant. The glass coating compositions were prepared by the following procedure.
On a hydrolyse l'époxysilane 10 minutes dans l'eau, puis on a ajouté l'aminosilane et hydrolyse pendant 20 minutes avant d'ajouter la cire GK 6006.The epoxysilane was hydrolyzed for 10 minutes in water, then the aminosilane was added and hydrolyzed for 20 minutes before adding GK 6006 wax.
L'essai a été conduit sur une ligne de production de bouteilles utilisant une machine IS 16 sections, 32 moules, Bourgogne 300 et 410 g.The test was conducted on a bottle production line using a 16 section IS machine, 32 molds, 300 Burgundy and 410 g.
Les bouteilles sont prélevées en sortie d'arche avant le traitement à froid, puis traitées par pulvérisation à froid dans les conditions suivantes : bouteilles tête en bas sur tournettes, deux buses pour traiter respectivement le fond et le fût des bouteilles : la buse de pulvérisation spécifique pour le fût était à 16 cm de la bouteille ; son axe de pulvérisation se situait à 11 cm du fond de cette même bouteille.The bottles are taken out of the arch before the cold treatment, then treated by cold spraying under the following conditions: bottles upside down on spinners, two nozzles for treating respectively the bottom and the barrel of the bottles: the spray nozzle specific for the barrel was 16 cm from the bottle; its spray axis was 11 cm from the bottom of the same bottle.
La buse pour le fond était située à 16 cm de la bouteille ; elle pulvérisait le fût jusqu'à 3 cm par rapport au fond.The nozzle for the bottom was located 16 cm from the bottle; it sprayed the bole up to 3 cm from the bottom.
La vitesse de rotation de la tournette était de 120 tours/min. ; les temps de pulvérisation ont été choisis pour faire des tours complets. La pression d'air d'atomisation était de 5,5 bars. Les paramètres ont été fixés pour obtenir un angle de glisse d'environ 8° avec la formulation de l'Exemple lia :The rotational speed of the spinner was 120 rpm. ; the spraying times were chosen to make complete turns. The atomizing air pressure was 5.5 bar. The parameters were set to obtain a sliding angle of approximately 8 ° with the formulation of Example 11a:
- Buse fût : 4 litres/h ;- Nozzle drum: 4 liters / h;
- Buse fond : 4 litres/h ;- Nozzle melts: 4 liters / h;
- Pulvérisation pendant 2 secondes- Spray for 2 seconds
Une partie des bouteilles prélevées est traitée par pulvérisationPart of the bottles removed is treated by spraying
(bouteilles froides), séchée pendant 15 minutes, puis subit un traitement thermique en étude de 20 minutes à 2000C. Les autres bouteilles servent de témoin. Chaque série est constituée de 320 bouteilles (10 bouteilles par moule). Toute la surface des bouteilles est traitée, ainsi que le fond. L'épaisseur du revêtement est de 150 à 300 nm.(cold bottles), dried for 15 minutes, then undergoes a study heat treatment of 20 minutes at 200 0 C. The other bottles serve as a control. Each series consists of 320 bottles (10 bottles per mold). The entire surface of the bottles is treated, as well as the bottom. The thickness of the coating is 150 to 300 nm.
Les bouteilles traitées avec la formulation de l'Exemple 10a présentent un angle de glisse de 8° ; celles traitées avec la formulation de l'Exemple 10b présentent un angle de glisse de 20°.
La résistance des bouteilles est évaluée au test de pression interne (appareil AGR). Les histogrammes de ruptures sont présentés sur les Figures 8 et 9 et les moyennes des pressions de rupture, dans le Tableau 8 ci-après.Bottles treated with the formulation of Example 10a have a sliding angle of 8 °; those treated with the formulation of Example 10b have a sliding angle of 20 °. The resistance of the bottles is evaluated by the internal pressure test (AGR device). The break histograms are shown in Figures 8 and 9 and the average breaking pressures in Table 8 below.
Tableau 8Table 8
EXEMPLE 11 : Ajout d'un polymère en émulsion à la composition : revêtement formé par réticulation thermiqueEXAMPLE 11 Addition of an Emulsion Polymer to the Composition: Coating formed by Thermal Crosslinking
(a^ Préparation de la composition de revêtement(a) Preparation of the coating composition
On a utilisé la formulation suivante, les quantités étant données en parties en poids :The following formulation was used, the amounts being given in parts by weight:
Glycidoxypropylméthyldiéthoxysilane 1,0Glycidoxypropylmethyldiethoxysilane 1.0
3-Aminopropyltriéthoxysilane 0,33-Aminopropyltriethoxysilane 0.3
Emulsion d'un copolymère ayant une Tg de +36°C, 2,6 commercialisée par la Société « Noveon » sous la marque Hycar® 26391Emulsion of a copolymer having a Tg of + 36 ° C., 2.6 sold by the company "Noveon" under the trademark Hycar® 26391
Eau complément àWater supplement to
100100
Pour préparer la composition de revêtement, on solubilise l'époxysilane pendant 5 minutes dans l'eau. Puis on ajoute l'amino silane et l'on mélange pendant 15 minutes. Enfin, on ajoute l'émulsion de copolymère et l'on mélange pendant 3 minutes.To prepare the coating composition, the epoxysilane is solubilized for 5 minutes in water. Then the amino silane is added and mixed for 15 minutes. Finally, the copolymer emulsion is added and mixed for 3 minutes.
On a également préparé la même formulation sans l'émulsion.
(bθ Dépôt du revêtement sur des verres plats indentésThe same formulation was also prepared without the emulsion. (bθ Deposition of coating on indented flat glasses
On dépose les compositions de revêtement ainsi préparées sur des échantillons de verres indentés à ION par trempage de ces verres dans lesdites compositions à raison de 50 cm. min"1, en faisant suivre par un séchage à l'air des échantillons pendant 10 min., puis par un traitement thermique à 2000C pendant 20 min.The coating compositions thus prepared are deposited on ION-indented glass samples by soaking these glasses in said compositions at 50 cm. min -1 , followed by air drying of the samples for 10 min, followed by heat treatment at 200 0 C for 20 min.
(c) Essai de casse en flexion tripode(c) Tripod bending test
On a procédé comme à lΕxemple la paragraphe (c), les résultats obtenus étant présentés dans le Tableau 9 ci-après ainsi que sur la Figure 10.Example (c) was used as in the example, the results obtained being presented in Table 9 below as well as in Figure 10.
Tableau 9Table 9
EXEMPLE 12 : Renforcement mécanique de plaques de cuisson en vitrocéramiαueEXAMPLE 12: Mechanical Strengthening of Vitroceramic Cooking Hobs
On pulvérise, sur une plaque vitrocéramique de type Kerablack, marque enregistrée par la société Eurokéra, une composition ne variant de celle de l'exemple 10a que par une teneur de cire GK 6006 de 2 % au lieu de 1,5 %.A composition varying from that of Example 10a is sprayed onto a Kerablack type glass-ceramic plate, a mark registered by Eurokéra, only with a wax content of GK 6006 of 2% instead of 1.5%.
Là encore on a hydrolyse l'époxysilane 10 minutes dans l'eau, puis on a ajouté l'aminosilane et hydrolyse pendant 20 minutes avant d'ajouter la cire GK 6006.Again the epoxysilane was hydrolyzed for 10 minutes in water, then the aminosilane was added and hydrolyzed for 20 minutes before adding GK 6006 wax.
Les plaques testées sont dites lisses-lisses, leurs deux faces étant lisses (par opposition aux plaques renforcées mécaniquement par formation de picots, reliefs sur une ou deux faces, par calandrage entre rouleaux à reliefs
complémentaires). Leurs dimensions sont de 300 mm x 300 mm x 3 mm d'épaisseur.The tested plates are said to be smooth-smooth, their two faces being smooth (as opposed to the plates reinforced mechanically by formation of pins, reliefs on one or two sides, by calendering between rolls with reliefs complementary). Their dimensions are 300 mm x 300 mm x 3 mm thick.
On pulvérise à un débit de 11 l/h, et une vitesse de déplacement de buse de 0,45 m/s avec 4 translations. On forme un film continu sur une face de la plaque, on sèche 10 minutes à l'air libre, puis on chauffe à 200 0C pendant 20 minutes.It is sprayed at a flow rate of 11 l / h, and a nozzle displacement speed of 0.45 m / s with 4 translations. A continuous film is formed on one side of the plate, dried for 10 minutes in the open air and then heated at 200 ° C. for 20 minutes.
Les plaques vitrocéramiques satisfont la norme électroménager NF EN- 60-335-2-6.The vitroceramic plates meet the standard household appliances NF EN-60-335-2-6.
On soumet ensuite un ensemble de plaques non traitées conformément à l'invention, et un ensemble de plaques traitées, à des essais de résistance mécanique.Next, a set of untreated plates according to the invention and a set of treated plates are subjected to mechanical strength tests.
Les plaques sont maintenues horizontales de manière à laisser une zone libre centrale de 240 mm x 240 mm, la couche de renforcement selon l'invention orientée, le cas échéant sur la face inférieure. Les plaques sont soumises à trois séries d'impacts par le dessus, localisés sur douze zones d'impact selon la norme NF EN 60-068-2-75 (marteau norvégien). L'énergie de l'instrument d'impact est 0,7 J.The plates are kept horizontal so as to leave a central free zone of 240 mm × 240 mm, the reinforcing layer according to the invention oriented, where appropriate on the lower face. The plates are subjected to three series of impacts from above, located on twelve impact zones according to standard NF EN 60-068-2-75 (Norwegian hammer). The energy of the impact instrument is 0.7 J.
Les taux de casse sont :The breakage rates are:
- 32 % pour les plaques non traitées ; - 5,5 % pour les plaques revêtues.- 32% for untreated plates; - 5.5% for coated plates.
Un autre ensemble de plaques vitrocéramiques traitées selon l'invention est soumis à un vieillissement sur foyer radiant de 145 mm de diamètre utile, positionné sous les plaques, à leur centre. Les revêtements de l'invention, toujours sur face inférieure, sont chauffés par cycles à 450-600 0C pendant 30 minutes, et laissés à refroidir pendant 30 minutes.Another set of vitroceramic plates treated according to the invention is subjected to aging on a radiant focus of 145 mm of useful diameter, positioned under the plates, at their center. The coatings of the invention, always on the underside, are heated in cycles at 450-600 ° C. for 30 minutes and allowed to cool for 30 minutes.
On effectue les mêmes essais d'impact que précédemment sur des plaques ayant vieilli sur radiants pendantThe same impact tests as previously carried out on plates having aged on radiants during
- 18 heures : 3 % de casse ; - 350 heures : 8,3 % de casse.- 18 hours: 3% of breakage; - 350 hours: 8.3% of breakage.
Il est intéressant que l'amélioration de résistance mécanique procurée par l'invention soit maintenue par l'utilisation courante - sur foyer - des plaques vitrocéramiques.
It is of interest that the improvement in mechanical strength provided by the invention is maintained by the current use - on the hearth - of the glass-ceramic plates.
Claims
1. Composition de traitement de la surface d'une vitrocéramique notamment en plaque, ou d'un verre, en particulier d'un verre plat ou d'un verre creux, ou encore d'un verre sous forme de fibres, ladite composition étant apte à être appliquée en couche mince sur ladite vitrocéramique ou ledit verre, caractérisée par le fait qu'elle comprend, en milieu aqueux, les constituants (A) et (B) suivants :1. A composition for treating the surface of a glass-ceramic, in particular a plate, or a glass, in particular a flat glass or a hollow glass, or a glass in the form of fibers, said composition being capable of being applied in a thin layer to said glass-ceramic or said glass, characterized in that it comprises, in an aqueous medium, the following constituents (A) and (B):
(A) au moins un composé comportant au moins une fonction f(A) ; et(A) at least one compound having at least one function f ( A ); and
(B) au moins un composé comportant au moins une fonction f(B) susceptible de réagir avec la ou les fonctions f(A) du constituant (A) au sein de la couche mince appliquée sur la vitrocéramique ou le verre afin de transformer celle-ci par polycondensation et/ou polymérisation en une couche solide,(B) at least one compound having at least one function f ( B ) capable of reacting with the function (s) f ( A ) of component (A) within the thin layer applied to the glass-ceramic or glass in order to transform the by polycondensation and / or polymerization into a solid layer,
- au moins l'un des composés entrant dans la définition de (A) et de (B) comportant au moins une fonction R-O- rattachée à un atome de silicium, R représentant un reste alkyle, etat least one of the compounds falling within the definition of (A) and (B) comprising at least one R-O- function attached to a silicon atom, R representing an alkyl radical, and
- au moins une partie des composés comportant au moins une fonction R-O- rattachée à un atome de silicium pouvant être sous une forme hydrolysée résultant d'une préhydrolyse ou d'une hydrolyse spontanée ayant lieu lors du contact du ou des composés avec le milieu aqueux.at least a part of the compounds comprising at least one RO- function attached to a silicon atom that may be in a hydrolysed form resulting from a spontaneous prehydrolysis or hydrolysis occurring during the contact of the compound (s) with the aqueous medium .
2. Composition selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le reste alkyle R est un reste alkyle en Ci-Cs, linéaire ou ramifié.2. Composition according to Claim 1, characterized in that the alkyl radical R is a linear or branched C1-Cs alkyl radical.
3. Composition selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que les fonctions f(A) et f(B) sont choisies parmi les fonctions -NH2, -NH-, époxy, vinyle, (méth)acrylate, isocyanate et alcool.3. Composition according to one of claims 1 and 2, characterized in that the functions f ( A ) and f ( B ) are chosen from the functions -NH 2 , -NH-, epoxy, vinyl, (meth) acrylate , isocyanate and alcohol.
4. Composition selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les fonctions f(A)/f(B) des constituants respectivement (A) et (B) sont choisies parmi les familles suivantes :4. Composition according to one of claims 1 to 3, characterized in that the functions f (A) / f (B) of the constituents respectively (A) and (B) are chosen from the following families:
- aminé / époxy ; - aminé / (méth)acrylate ;- amine / epoxy; amine / (meth) acrylate;
- époxy / (méth)acrylate ;epoxy / (meth) acrylate;
- (méth)acrylate / (méth)acrylate ;(meth) acrylate / (meth) acrylate;
- vinyle / (méth)acrylate ; - vinyle / vinyle ;vinyl / (meth) acrylate; - vinyl / vinyl;
- époxy / époxy ;epoxy / epoxy;
- isocyanate / alcool.isocyanate / alcohol.
5. Composition selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que les constituants (A) et (B) sont choisis parmi : • la mélamine, l'éthylènediamine et le 2-(2-aminoéthylamino)éthanol ;5. Composition according to one of claims 1 to 4, characterized in that the constituents (A) and (B) are chosen from: • melamine, ethylenediamine and 2- (2-aminoethylamino) ethanol;
• les dérivés de bisphénol (A) ;• bisphenol derivatives (A);
• les (méth)acrylates monomères ou oligomères ;Monomeric or oligomeric (meth) acrylates;
• les composés de formule (I) :The compounds of formula (I):
A-Si(R1)x(OR2)3-x (I) dans laquelle :A-Si (R 1 ) x (OR 2 ) 3 -x (I) in which:
- A est un radical hydrocarboné qui possède au moins un groupe choisi parmi les groupes amino, alkylamino, dialkylamino, époxy, acryloxy, méthacryloxy, vinyle, aryle, cyano, isocyanato, uréido, thiocyanato, mercapto, sulfane ou halogène lié au silicium directement ou par l'intermédiaire d'un reste hydrocarboné aliphatique ou aromatique ;- A is a hydrocarbon radical which has at least one group selected from amino, alkylamino, dialkylamino, epoxy, acryloxy, methacryloxy, vinyl, aryl, cyano, isocyanato, ureido, thiocyanato, mercapto, sulfane or silicon-bonded halogen groups directly or via an aliphatic or aromatic hydrocarbon radical;
- R1 représente un groupe alkyle, en particulier en C1-C3, ou A tel que défini ci-dessus ;- R 1 represents an alkyl group, in particular C 1 -C 3, or A as defined above;
- R2 représente un groupe alkyle en Ci-Cs pouvant être substitué par un reste alkyl[polyéthylèneglycol] ; - x = 0 ou 1 ou 2.R 2 represents a C 1 -C 6 alkyl group which may be substituted with an alkyl [polyethylene glycol] residue; - x = 0 or 1 or 2.
6. Composition selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que les combinaisons (A)/(B) sont choisies parmi :6. Composition according to one of claims 1 to 5, characterized in that the combinations (A) / (B) are chosen from:
• méthacryloxypropyltriméthoxysilane/diacrylate de polyéthylène glycol ;• methacryloxypropyltrimethoxysilane / polyethylene glycol diacrylate;
• méthacryloxypropyltriméthoxysilane/glycidoxypropyl- méthyldiéthoxysilane ; etMethacryloxypropyltrimethoxysilane / glycidoxypropylmethyldiethoxysilane; and
• 3-aminopropyltriéthoxysilane/glycidoxypropylméthyl-diéthoxysilane.3-aminopropyltriethoxysilane / glycidoxypropylmethyl-diethoxysilane.
7. Composition selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre : (Cl) au moins un catalyseur de polymérisation ou polycondensation des constituants (A) et (B) ; et/ou (C2) au moins un initiateur de polymérisation radicalaire UV ou thermique, ou cation ique UV. 7. Composition according to one of claims 1 to 6, characterized in that it further comprises: (Cl) at least one polymerization or polycondensation catalyst of the constituents (A) and (B); and / or (C2) at least one UV or thermal radical polymerization initiator, or UV cationic polymer.
8. Composition selon la revendication 7, caractérisée par le fait que le constituant (Cl) est ou comprend une aminé tertiaire, telle que la triéthanolamine et la diéthanolamine propanediol.8. Composition according to claim 7, characterized in that the constituent (Cl) is or comprises a tertiary amine, such as triethanolamine and diethanolamine propanediol.
9. Composition selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisée par le fait que les initiateurs de polymérisation radicalaire sont des mélanges comprenant de la benzophénone.9. Composition according to one of claims 7 and 8, characterized in that the radical polymerization initiators are mixtures comprising benzophenone.
10. Composition selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre :10. Composition according to one of claims 1 to 9, characterized in that it further comprises:
(D) au moins un agent de protection contre les rayures et les frottements choisi parmi les cires, les esters d'acides gras partiels et les acides gras, et les polyuréthanes et autres polymères connus pour leur fonction de protection tels que les polymères acryliques.(D) at least one anti-scratch and rubbing agent selected from waxes, partial fatty acid esters and fatty acids, and polyurethanes and other polymers known for their protective function such as acrylic polymers.
11. Composition selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre : (E) au moins un polymère en émulsion dont la Tg est comprise entre11. Composition according to one of claims 1 to 10, characterized in that it further comprises: (E) at least one emulsion polymer whose Tg is between
0 et 1000C, en particulier entre 10 et 800C.0 and 100 0 C, in particular between 10 and 80 0 C.
12. Composition selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée par le fait qu'elle comprend :12. Composition according to one of claims 1 to 11, characterized in that it comprises:
(F) au moins un agent tensio-actif. (F) at least one surfactant.
13. Composition selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée par le fait qu'elle comprend, en milieu aqueux, pour un total de 100 parties en poids :13. Composition according to one of claims 1 to 12, characterized in that it comprises, in aqueous medium, for a total of 100 parts by weight:
- jusqu'à 25 parties en poids de constituant (A) ;up to 25 parts by weight of component (A);
- jusqu'à 25 parties en poids de constituant (B) ; 0 à 25 parties en poids de constituant (Cl) tel que défini à la revendication 7 ;up to 25 parts by weight of component (B); 0 to 25 parts by weight of component (Cl) as defined in claim 7;
- 0 à 25 parties en poids de constituant (C2) tel que défini à la revendication 7 ; 0 à 25 parties en poids de constituant (D) tel que défini à la revendication 10 ; et - 0 à 25 parties en poids de constituant (E) tel que défini à la revendication 11 ; - 0 à 25 parties en poids du constituant (F) tel que défini à la revendication 12 . les quantités précitées étant indiquées en matières sèches et, lorsqu'un agent est introduit sous la forme d'une solution ou émulsion aqueuse, la quantité d'eau de cette solution ou émulsion faisant alors partie du milieu aqueux de la composition.0 to 25 parts by weight of component (C2) as defined in claim 7; 0 to 25 parts by weight of component (D) as defined in claim 10; and 0 to 25 parts by weight of component (E) as defined in claim 11; 0 to 25 parts by weight of the constituent (F) as defined in claim 12. the aforementioned amounts being indicated as solids and, when an agent is introduced in the form of an aqueous solution or emulsion, the quantity of water of this solution or emulsion then forming part of the aqueous medium of the composition.
14. Composition selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée par le fait que les fonctions f(A) du constituant (A) sont des fonctions -NH2 et/ou - NH-, et les fonctions f(B) du constituant (B) sont des fonctions époxy, le rapport du nombre de fonctions -N-H du constituant (A) au nombre de fonctions époxy est compris entre 0,3:1 et 3:1, bornes incluses, notamment entre 0,5:1 et 1,5:1, bornes incluses.14. Composition according to one of claims 1 to 13, characterized in that the functions f ( A ) of the constituent (A) are -NH 2 and / or - NH-, and the functions f ( B ) of component (B) are epoxy functions, the ratio of the number of -NH functions of the component (A) to the number of epoxy functions is between 0.3: 1 and 3: 1, inclusive, in particular between 0.5: 1 and 1.5: 1, inclusive.
15. Composition selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée par le fait qu'elle présente une viscosité à la température ambiante comprise entre 1 et 3 centipoises selon la méthode du cylindre tournant. 15. Composition according to one of claims 1 to 14, characterized in that it has a viscosity at room temperature of between 1 and 3 centipoise according to the rotary cylinder method.
16. Procédé de traitement de la surface vitrocéramique ou verre pour en améliorer la résistance mécanique par guérison des défauts de surface, caractérisé par le fait qu'on applique sur les parties de vitrocéramique ou verre à traiter un film mince de la composition telle que définie à l'une des revendications 1 à 15 en une épaisseur pouvant aller jusqu'à 3 microns, et qu'on conduit une polymérisation ou polycondensation de ladite composition.16. Process for treating the glass-ceramic surface or glass to improve the mechanical strength by healing surface defects, characterized in that a thin film of the composition as defined is applied to the portions of glass-ceramic or glass to be treated. to one of claims 1 to 15 in a thickness of up to 3 microns, and a polymerization or polycondensation of said composition.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le fait que l'on conduit un séchage du film mince appliqué, puis un passage sous des lampes UV, le traitement ayant une durée par exemple de quelques secondes à 30 secondes.17. The method of claim 16, characterized in that one leads a drying of the applied thin film, then a passage under UV lamps, the treatment having a duration for example of a few seconds to 30 seconds.
18. Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le fait que l'on conduit une polymérisation ou polycondensation par voie thermique.18. Process according to Claim 16, characterized in that the polymerization or polycondensation is carried out thermally.
19. Procédé selon la revendication 16, dans lequel le verre à revêtir est un verre creux, caractérisé par le fait que l'on procède en déposant la composition par pulvérisation sur le verre creux après l'arche de recuisson, la température du verre creux lors de la pulvérisation étant de 10-1500C, et19. The method of claim 16, wherein the glass to be coated is a hollow glass, characterized in that one proceeds by depositing the spray composition on the hollow glass after the annealing arch, the temperature of the hollow glass during the spraying being 10-150 ° C., and
- lorsque la composition ne contient pas de catalyseur, en faisant passer le verre creux dans une arche de polymérisation à une température dewhen the composition contains no catalyst, by passing the hollow glass in a polymerization arch at a temperature of
100 à 2200C pendant un laps de temps de quelques secondes à 10 minutes ; et100 to 220 0 C for a period of time of a few seconds to 10 minutes; and
- lorsque la composition contient un catalyseur, en laissant se dérouler la polymérisation sans passage dans une arche de polymérisation. when the composition contains a catalyst, allowing the polymerization to proceed without passing through a polymerization arch.
20. Plaque vitrocéramique, verre plat ou verre creux traité par une composition telle que définie à l'une des revendications 1 à 15, selon le procédé tel que défini à l'une des revendications 16 à 19.20. Glass ceramic plate, flat glass or hollow glass treated with a composition as defined in one of claims 1 to 15, according to the process as defined in one of claims 16 to 19.
21. Fibres de verre, notamment fibres optiques, traitées par une composition telle que définie à l'une des revendications 1 à 15, selon le procédé tel que défini à l'une des revendications 16 à 19.21. Glass fibers, especially optical fibers, treated with a composition as defined in one of claims 1 to 15, according to the process as defined in one of claims 16 to 19.
22. Utilisation d'une composition telle que définie à l'une des revendications 1 à 15, pour améliorer la résistance mécanique de la vitrocéramique ou du verre par guérison des défauts de sa surface. 22. Use of a composition as defined in one of claims 1 to 15, for improving the mechanical strength of the glass-ceramic or glass by healing defects on its surface.
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