WO2013156349A1 - Antiadhäsionsbeschichtung gegen schnee und eis - Google Patents

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WO2013156349A1
WO2013156349A1 PCT/EP2013/057402 EP2013057402W WO2013156349A1 WO 2013156349 A1 WO2013156349 A1 WO 2013156349A1 EP 2013057402 W EP2013057402 W EP 2013057402W WO 2013156349 A1 WO2013156349 A1 WO 2013156349A1
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coating
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carbon atoms
ice
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Florian Felix
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Florian Felix
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
    • C09D5/1656—Antifouling paints; Underwater paints characterised by the film-forming substance
    • C09D5/1662—Synthetic film-forming substance
    • C09D5/1675—Polyorganosiloxane-containing compositions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/02—Arrangements for de-icing; Arrangements for drying-out ; Arrangements for cooling; Arrangements for preventing corrosion

Definitions

  • the present invention relates to an anti-adhesion coating against snow and ice comprising a hydrophobic compound. Furthermore, the invention relates to the use of a hydrophobic compound for the preparation of this anti-adhesion coating and an article which is at least partially provided with this anti-adhesion coating.
  • Water and ice repellent coatings are known in the art.
  • the most hydrophobic systems are used, which should counteract due to their hydrophobicity of icing of the surface.
  • US 2010/0220018 A1 discloses an ice and snow-repellent coating for antennas and electrical cables, the coating consisting of a silicone resin rendered hydrophobic with fluoroalkyl radicals.
  • a coating composition containing a fluororesin powder having a specific surface area and a specific average molecular weight is discouraged because of the relatively large number of polar groups that are said to have poor water repellency.
  • the known coating compositions have in common that they have good water repellency properties due to their strong hydrophobicity and the formation of particularly smooth surfaces.
  • articles coated therewith tend to adhere to snow and to icing under certain climatic conditions or, for example, when the articles are moving.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a coating that not only has a good water-repellent property, but also prevents the adhesion of snow and icing of the coated surface under unfavorable conditions. It has now surprisingly been found that this object is achieved by a hydrophobic compound which has a particularly low electrostatic charge.
  • the present invention thus relates to an anti-adhesion coating against snow and ice, comprising a hydrophobic compound, characterized in that the compound at a temperature of 25 ° C and a relative humidity of 35%, an electrostatic charge in the range of -50 kV / m to + 50 kV / m.
  • the hydrophobic effect of known coating materials is based on the fact that the non-polar character of the surface formed allows the water to form stronger interactions (hydrogen bonds) with itself than with the hydrophobic surface, with which only van der Waals bonds are possible. Therefore, an approximately spherical shape of water droplets energetically most favorable.
  • the degree of hydrophobicity is described in the context of a contact angle measurement of the sphere formed by the water with the hydrophobic surface. The lower the contact surface or the higher the contact angle and the associated hydrophobicity of the surface, the lower the adhesive force of the water. If the weight of the water droplet is greater than the adhesive force, it will bead off the surface.
  • hydrophobic surfaces tend to become electrostatically charged, for example, by means of triboelectric processes due to friction with the air or snow. Since water in liquid form is electrically conductive, this effect has no or only a small effect on the water-repellent properties of known coatings. As snow or ice, however, water loses its conductivity and can thus charge itself electrostatically. Presumably, this may result in the accumulation of snow and ice, despite the hydrophobicity of the surface, so that under certain climatic conditions (for example in the wind) or, when the coated object moves, the surface may freeze.
  • the present invention is based on the finding that certain chemical compounds have both hydrophobic and thus water-repellent properties as well as a low electrostatic charge and thereby simultaneously prevent adhesion of snow and ice.
  • the object according to the invention of providing a coating which is snow and ice resistant has been achieved.
  • hydrophobic compounds have only a low electrostatic charge, in particular a low or preferably no negative electrostatic charge. Further investigation has shown that these properties are combined in a compound when the underlying molecules have a non-polar chain and a number of polar groups.
  • the polar groups achieve a reduction of the electrostatic charges to a sufficient extent so that the hydrophobic effect is maintained and at the same time the water can not be pressed into the fine structures of the surface by strong electrostatic attraction and freeze there.
  • suitable hydrophobic compounds by varying the length and / or amount of the non-polar chains within the molecules as well as by varying the nature and number of the polar groups.
  • the electrostatic charging of a sample can be measured by known methods.
  • Corresponding measuring devices are commercially available, for example from the company Kleinwumbleter as Elektrofeldmeter. These devices measure the electrostatic charge according to the field mill principle of influence. When measuring with an electric field meter, make sure that the meter or at least the person holding the meter is grounded. Otherwise, only the charge difference between the person and the measurement object is displayed. The measuring distance depends on the electrostatic charge of the sample and is 1 kV / mm. Since the electrostatic charge is heavily dependent on temperature and humidity, it should be ensured that the measurement is carried out at a temperature of 25 ° C and a relative humidity of 35%. In addition, care should be taken that the measurement is not performed on one edge of the sample but on a flat surface.
  • electrostatic charging of a compound used according to the invention is meant in the present case the electrostatic charging of a sample of this compound in the form of a disk having a diameter of 105 mm and a thickness of 10 mm.
  • the electrostatic charge of this sample is measured as described above, taking care that the sample does not undergo additional electrostatic induction. This is achieved by placing the sample on an electrostatically unloaded glass surface without grounding the sample. In addition, the ambient air must rest, so that the sample is not charged by the wind additionally. The ambient air with a defined temperature and relative humidity then causes the electrostatic charging of the sample. Accordingly, the electrostatic charge of the sample must be measured until a constant value has been established.
  • a compound of the coating then gives good snow and ice repellency when it has an electrostatic charge in the range of -50 kV / m to +50 kV / m.
  • the electrostatic charge should be in the range of from -30 kV / m to + 30 kV / m, more preferably from -10 kV / m to +10 kV / m, and most preferably from -5 kV / m to +5 kV / m
  • Compounds with a positive electrostatic charge, especially in the range of 0 kV / m to +4 kV / m are still more preferred.
  • an induced electrostatic charge should be degraded in less than 3 minutes, preferably in less than 1 minute, and more preferably in less than 10 seconds, by "degradation” herein meant a decrease in electrostatic charge to the initial value prior to the induced charge.
  • the compound used in order to have the desired water-repellent properties, the compound used must be hydrophobic. Whether a compound is hydrophobic can be determined from the contact angle that a drop of water forms with the surface of a sample of the compound.
  • the contact angle ⁇ is shown in FIG. The larger the contact angle ⁇ , the greater the hydrophobicity of the compound.
  • the contact angle is present according to known methods, for example measured with a contact angle measuring device FM40 from Krüss according to the measuring device instructions. A static contact angle is measured on a drop of distilled water 5 seconds after drop formation. The measuring temperature is 25 ° C, the relative humidity 35%. The measurement is performed 5 times and the results of these measurements are averaged.
  • the measurement of the contact angle is defined in DIN 55660.
  • Suitable hydrophobic compounds should have a contact angle of> 80 °, preferably> 90 °, more preferably> 100 ° and particularly preferably> 1 10 °.
  • natural, chemically modified or synthetic waxes, oils or resins can be used as hydrophobic compounds. It may be monomers, oligomers or polymers. Waxes are, for example, those compounds which melt at a relatively low temperature and are already relatively low viscous and non-stringy just above the melting point.
  • the compound used has a melting point in the range of 30 ° C to 150 ° C, more preferably in the range of 40 ° C to 60 ° C.
  • Suitable compounds are, for example, esters of fatty alcohols and fatty acids, synthetic polymers which in particular have side groups of fatty alcohols and / or fatty acids, but also fatty alcohols as such.
  • the hydrophobicity of the compound used is determined by the length and number of carbon chains contained in relation to the number and type of polar groups. The longer the carbon chains and the smaller the number of polar groups, the higher the hydrophobicity of the compound.
  • Preferred compounds contain carbon chains of 8 to 40 carbon atoms.
  • Suitable polar groups are, for example, ether, ester, carboxy, hydroxyl, amine and amide groups and mixtures thereof. Preferred polar groups are ether and ester groups.
  • a good balance between the hydrophobic properties and the electrostatic charging of a compound has been found when the compound contains from 8 to 40 carbon atoms, preferably from 16 to 24 carbon atoms each, a polar group. Should this ratio not be sufficient to reduce the electrostatic charge of the compound in the required range, the number of polar groups can be increased. However, as the hydrophobic properties of the compound deteriorate, the number of polar groups can be decreased.
  • the compound is a polymer, for example a polyvinyl ether.
  • This polyvinyl ether may have side chains of 8 to 28, preferably 12 to 22, carbon atoms on the ether function.
  • a preferred polyvinyl ether is poly (vinyl stearyl ether).
  • the compound may be an ester of a fatty acid and a fatty alcohol.
  • Suitable fatty acids are, for example, carboxylic acids which have 8 to 36, preferably 10 to 28, carbon atoms.
  • the carbon chain is linear. Further preferably, the carbon chain is saturated.
  • Suitable fatty alcohols are those having 8 to 36, preferably 10 to 28 carbon atoms.
  • the carbon chain is linear. Further preferably, the carbon chain is saturated.
  • the compound may be a fatty alcohol.
  • Suitable fatty alcohols here are the fatty alcohols described above for the esters.
  • the compounds described above are suitable, alone or in combination, of two or more compounds for the preparation of an anti-adhesion coating against snow and ice.
  • the coating can either exclusively from the compound, from the compound with additives or from another Coating material containing the compound.
  • Suitable other coating materials are, for example, conventional waxes, such as ski waxes, which, while having good hydrophobic properties, due to their high electrostatic charge but tend to icing of the thus coated surface.
  • a conventional lacquer such as in polyurethane lacquer
  • a plastic such as a polyamide or a polypropylene.
  • the compound is then mixed with the other coating material prior to application and gives the resulting coating overall the desired water and ice repellency properties.
  • the compound can be added to the other coating material in any amount, even small amounts of the compound may be sufficient to achieve the desired snow and ice-repellent properties of the coating obtained.
  • an amount of from 1% to 50%, preferably from 2% to 10%, by weight of the compound based on the total weight of the coating is suitable.
  • the present invention also relates to articles that are at least partially provided with an antiadhesion coating as described above.
  • the coating according to the invention is suitable for application to a motor vehicle part, in particular a bumper of a motor vehicle, a wind turbine, a ship's hull, a ship body, an aircraft part, a building part, a winter sports device, such as skis, a snow shovel, a snow blower, a road surface, a Antenna, a satellite dish or a cable, in particular an electric cable.
  • the attached Figure 1 shows schematically the definition of the contact angle a.
  • Samples were poured in the form of round slices from the waxes.
  • the discs had a diameter of 105 mm and a thickness of 10 mm.
  • the samples were measured twice, the first time in the uncharged state, ie without forced induction, the second time by means of an ionized Styrofoam block a positive electrostatic charge of 1000 kV / m induced, and further measured, until the electrostatic charge then for at least 5 minutes remained constant.
  • the measurements were carried out with an electric field meter from Kleinwumbleter, type EFM 023 ZBS. The variance of the measurement is 10%.
  • Ski wax type Alpha Mix (not according to the invention):

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antiadhäsionsbeschichtung gegen Schnee und Eis, die eine hydrophobe Verbindung umfasst. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer hydrophoben Verbindung zur Herstellung dieser Antiadhäsionsbeschichtung sowie einen Gegenstand, der zumindest teilweise mit dieser Antiadhäsionsbeschichtung versehen ist.

Description

Antiadhäsionsbeschichtung gegen Schnee und Eis
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antiadhäsionsbeschichtung gegen Schnee und Eis, die eine hydrophobe Verbindung umfasst. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer hydrophoben Verbindung zur Herstellung dieser Antiadhäsionsbeschichtung sowie einen Gegenstand, der zumindest teilweise mit dieser Antiadhäsionsbeschichtung versehen ist.
Wasser- und eisabweisende Beschichtungen sind im Stand der Technik bekannt. Hierzu werden möglichst hydrophobe Systeme genutzt, welche aufgrund ihrer Hydrophobie einer Vereisung der Oberfläche entgegenwirken sollen. So offenbart die US 2010/0220018 A1 eine eis- und schneeabweisende Beschichtung für Antennen und elektrische Kabel, wobei die Beschichtung aus einem mit Fluoralkylresten hydrophobierten Silikonharz besteht.
Die DE 197 15 906 A1 beschreibt eine wasserabweisende
Beschichtungszusammensetzung, die ein Fluorharzpulver mit einer speziellen spezifischen Oberfläche und einem speziellen mittleren Molekulargewicht enthält. Von der Verwendung geringer molekularer Fluorharze wird aufgrund der relativ großen Anzahl von polaren Gruppen abgeraten, da diese ein schlechtes Wasserabweisungsvermögen besitzen sollen.
Den bekannten Beschichtungszusammensetzungen ist gemeinsam, dass sie aufgrund ihrer starken Hydrophobie und der Ausbildung besonders glatter Oberflächen gute Wasserabweisungseigenschaften besitzen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass hiermit beschichtete Gegenstände unter bestimmten klimatischen Bedingungen oder beispielsweise wenn sich die Gegenstände bewegen trotzdem zu einer Anhaftung von Schnee und zur Vereisung neigen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtung zur Verfügung zu stellen, die nicht nur eine gute wasserabweisende Eigenschaft aufweist, sondern zusätzlich auch unter ungünstigen Bedingungen ein Anhaften von Schnee und ein Vereisen der beschichteten Oberfläche verhindert. Es wurde nun überraschend gefunden, dass diese Aufgabe durch eine hydrophobe Verbindung gelöst wird, die eine besonders geringe elektrostatische Aufladung aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft somit eine Antiadhäsionsbeschichtung gegen Schnee und Eis, umfassend eine hydrophobe Verbindung, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung bei einer Temperatur von 25°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 35 % eine elektrostatische Aufladung im Bereich von -50 kV/m bis +50 kV/m aufweist.
Der hydrophobe Effekt bekannter Beschichtungsmaterialien beruht darauf, dass durch den unpolaren Charakter der gebildeten Oberfläche das Wasser mit sich selbst stärkere Wechselwirkungen (Wasserstoffbrückenbindungen) eingehen kann, als mit der hydrophoben Oberfläche, mit welcher nur Van-der-Waals-Bindungen möglich sind. Deshalb ist eine annähernd kugelförmige Gestalt von Wassertropfen energetisch am günstigsten. Der Grad der Hydrophobie wird im Rahmen einer Randwinkelmessung der durch das Wasser gebildeten Kugel mit der hydrophoben Oberfläche beschrieben. Je geringer die Kontaktfläche bzw. je höher der Randwinkel und die damit verbundene Hydrophobie der Oberfläche, desto geringer die Haftkraft des Wassers. Ist die Gewichtskraft des Wassertropfens größer als die Haftkraft, so perlt er von der Oberfläche ab.
Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen wird angenommen, dass die vorstehend beschriebene wasserabweisende Wirkung hydrophober Oberflächen für Schnee und Eis durch einen anderen Effekt zumindest teilweise kompensiert oder sogar überkompensiert werden kann. Es wurde nämlich gefunden, dass insbesondere hydrophobe Oberflächen dazu neigen, beispielsweise mittels triboelektrischer Prozesse aufgrund von Reibung mit der Luft oder Schnee elektrostatisch aufzuladen. Da Wasser in flüssiger Form elektrisch leitfähig ist, wirkt sich dieser Effekt auf die wasserabweisenden Eigenschaften bekannten Beschichtungen nicht oder nur wenig aus. Als Schnee oder Eis verliert Wasser jedoch seine Leitfähigkeit und kann sich somit selbst elektrostatisch aufladen. Vermutlich hierdurch kann es trotz der Hydrophobie der Oberfläche zur Anlagerung von Schnee und Eis kommen, so dass es unter bestimmten klimatischen Bedingungen (beispielsweise im Wind) oder, wenn sich der beschichtete Gegenstand bewegt, zu einem Vereisen der Oberfläche kommen kann.
Zunächst wurde angenommen, dass sich das Problem der elektrostatischen Aufladung hydrophober Oberflächen durch Zugabe gängiger Antistatika lösen lassen würde. Dies führte jedoch zu einer Hydrophilierung der Oberfläche, wodurch sich Wasser auch ohne elektrostatische Aufladung an der Oberfläche anlagern und dort festfrieren kann.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bestimmte chemische Verbindungen sowohl hydrophobe und damit wasserabweisende Eigenschaften als auch eine geringe elektrostatische Aufladung besitzen und dadurch gleichzeitig eine Adhäsion von Schnee und Eis verhindern. Damit wurde die erfindungsgemäße Aufgabe, eine Beschichtung zur Verfügung zu stellen, die schnee- und eisabweisend ist, gelöst.
Es hat sich gezeigt, dass einige hydrophobe Verbindungen eine nur geringe elektrostatische Aufladung, insbesondere eine nur geringe oder vorzugsweise keine negative elektrostatische Aufladung aufweisen. Eine weitere Untersuchung hat gezeigt, dass diese Eigenschaften in einer Verbindung dann vereinigt vorliegen, wenn die zugrundeliegenden Moleküle eine unpolare Kette und eine Anzahl an polaren Gruppen aufweisen. Durch die polaren Gruppen wird ein Abbau der elektrostatischen Ladungen in einem ausreichenden Maß erzielt, so dass der hydrophobe Effekt aufrecht erhalten wird und gleichzeitig das Wasser nicht durch starke elektrostatische Anziehung in die Feinstrukturen der Oberfläche eingepresst werden und dort festfrieren kann. Damit kann der Fachmann geeignete hydrophobe Verbindungen durch Variation der Länge und/oder Menge der unpolaren Ketten innerhalb der Moleküle sowie durch Variation der Art und Anzahl der polaren Gruppen geeignet wählen.
Die elektrostatische Aufladung einer Probe kann nach bekannten Verfahren gemessen werden. Entsprechende Messgeräte sind im Handel beispielsweise von der Fa. Kleinwächter als Elektrofeldmeter erhältlich. Diese Geräte messen die elektrostatische Aufladung nach dem Feldmühle-Influenzprinzip. Bei der Messung mit einem Elektrofeldmeter ist darauf zu achten, dass das Messgerät oder zumindest die das Messgerät haltende Person geerdet ist. Andernfalls wird lediglich die Ladungsdifferenz zwischen der Person und dem Messobjekt angezeigt. Der Messabstand richtet sich nach der elektrostatischen Aufladung der Probe und beträgt 1 kV/mm. Da die elektrostatische Aufladung stark von Temperatur und Luftfeuchtigkeit abhängt, ist darauf zu achten, dass die Messung bei einer Temperatur von 25°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 35 % durchgeführt wird. Zudem ist darauf zu achten, dass die Messung nicht an einer Kante der Probe, sondern an einer ebenen Oberfläche durchgeführt wird. Die Messung der elektrostatischen Aufladung wird in DIN EN 31340 definiert. Unter "elektrostatischer Aufladung" einer erfindungsgemäß eingesetzten Verbindung wird vorliegend die elektrostatische Aufladung einer Probe dieser Verbindung in Form einer Scheibe mit einem Durchmesser von 105 mm und einer Dicke von 10 mm verstanden. Die elektrostatische Aufladung dieser Probe wird wie vorstehend beschrieben gemessen, wobei darauf zu achten ist, dass die Probe keine zusätzliche elektrostatische Induktion erfährt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Probe auf eine elektrostatisch nicht geladene Glasoberfläche gelegt wird, ohne die Probe zu erden. Außerdem muss die Umgebungsluft ruhen, damit sich die Probe nicht durch Windeinflüsse zusätzlich aufläd. Durch die Umgebungsluft mit festgelegter Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit stellt sich dann die elektrostatische Aufladung der Probe ein. Dementsprechend muss die elektrostatische Aufladung der Probe so lange gemessen werden, bis sich ein konstanter Wert eingestellt hat.
Es hat sich gezeigt, dass eine Verbindung der Beschichtung dann gute schnee- und eisabweisende Eigenschaften verleiht, wenn sie eine elektrostatische Aufladung im Bereich von -50 kV/m bis +50 kV/m aufweist. Vorzugsweise sollte die elektrostatische Aufladung im Bereich von -30 kV/m bis +30kV/m, bevorzugter von -10 kV/m bis +10 kV/m und besonders bevorzugt von -5 kV/m bis +5 kV/m liegen, wobei Verbindungen mit einer positiven elektrostatischen Aufladung, insbesondere im Bereich von 0 kV/m bis +4 kV/m nochmehr bevorzugt sind.
Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Verbindung in der Lage ist, eine induzierte elektrostatische Aufladung schnell wieder abzubauen. So sollte eine induzierte elektrostatische Aufladung in weniger als 3 Minuten, vorzugsweise in weniger als 1 Minute und besonders bevorzugt in weniger als 10 Sekunden abgebaut werden, wobei unter "Abbau" hierbei ein Rückgang der elektrostatischen Aufladung auf den Ausgangswert vor der induzierten Aufladung gemeint ist.
Darüber hinaus muss die eingesetzte Verbindung, damit sie auch die gewünschten wasserabweisenden Eigenschaften besitzt, hydrophob sein. Ob eine Verbindung hydrophob ist, lässt sich anhand des Kontaktwinkels bestimmen, den ein Wassertropfen mit der Oberfläche einer Probe der Verbindung ausbildet. Der Kontaktwinkel α wird in Figur 1 gezeigt. Je größer der Kontaktwinkel α ist, desto größer ist die Hydrophobie der Verbindung. Der Kontaktwinkel wird vorliegend nach bekannten Methoden beispielsweise mit einem Kontaktwinkelmessgerät FM40 der Fa. Krüss gemäß der Messgeräteanleitung gemessen. Es wird ein statischer Kontaktwinkel an einem Tropfen destilliertem Wasser 5 Sekunden nach Tropfenbildung gemessen. Die Messtemperatur beträgt dabei 25°C, die relative Luftfeuchtigkeit 35 %. Die Messung wird 5-mal durchgeführt und die Ergebnisse dieser Messungen werden gemittelt. Die Messung des Kontaktwinkels wird in DIN 55660 definiert.
Geeignete hydrophobe Verbindungen sollten einen Kontaktwinkel von > 80°, vorzugsweise > 90°, mehr bevorzugt > 100° und besonders bevorzugt > 1 10° aufweisen.
Als hydrophobe Verbindungen können vorliegend beispielsweise natürliche, chemisch modifizierte oder synthetische Wachse, Öle oder Harze eingesetzt werden. Es kann sich um Monomere, Oligomere oder Polymere handeln. Wachse sind beispielsweise solche Verbindungen, die bei relativ niedriger Temperatur schmelzen und schon wenig oberhalb des Schmelzpunkts verhältnismäßig niedrig viskos und nicht fadenziehend sind.
Vorzugsweise hat die eingesetzte Verbindung einen Schmelzpunkt im Bereich von 30°C bis 150°C, besonders bevorzugt im Bereich von 40°C bis 60°C. Als Verbindungen eignen sich beispielsweise Ester aus Fettalkoholen und Fettsäuren, synthetische Polymere, die insbesondere Seitengruppen aus Fettalkoholen und/oder Fettsäuren aufweisen, aber auch Fettalkohole als solches.
Die Hydrophobie der eingesetzten Verbindung bestimmt sich durch die Länge und Anzahl der enthaltenen Kohlenstoffketten im Verhältnis zur Anzahl und Art der polaren Gruppen. Je länger die Kohlenstoffketten sind und je geringer die Anzahl der polaren Gruppen, desto höher die Hydrophobie der Verbindung. Bevorzugte Verbindungen enthalten Kohlenstoffketten mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen.
Art und Anzahl der polaren Gruppen wirkt sich sowohl auf die Hydrophobie der Verbindung als auch auf deren elektrostatische Aufladung aus. Mit steigender Anzahl der polaren Gruppen sinkt die Hydrophobie der Verbindung und gleichzeitig sinkt die elektrostatische Aufladung. Dies ermöglicht eine Feineinstellung der gewünschten Eigenschaften in Bezug auf Hydrophobie und elektrostatischer Aufladung und damit eine Optimierung der wasserabweisenden und der eisabweisenden Eigenschaften einer mit der Verbindung erhaltenen Beschichtung. Als polare Gruppen eignen sich beispielsweise Ether-, Ester-, Carboxy-, Hydroxy-, Amin- und Amid-Gruppen sowie Mischungen hieraus. Bevorzugte polare Gruppen sind Ether- und Ester-Gruppen.
Eine gute Balance zwischen den hydrophoben Eigenschaften und der elektrostatischen Aufladung einer Verbindung wurde dann gefunden, wenn die Verbindung je 8 bis 40 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise je 16 bis 24 Kohlenstoffatomen eine polare Gruppe enthält. Sollte dieses Verhältnis nicht ausreichen, um die elektrostatische Aufladung der Verbindung in den benötigten Bereich zu senken, kann die Anzahl polarer Gruppen erhöht werden. Bei einer Verschlechterung der hydrophoben Eigenschaften der Verbindung kann die Anzahl der polaren Gruppen jedoch auch gesenkt werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der Verbindung um ein Polymer, beispielsweise um einen Polyvinylether. Dieser Polyvinylether kann an der Etherfunktion Seitenketten mit 8 bis 28, vorzugsweise mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen aufweisen. Ein bevorzugter Polyvinylether ist Poly(vinylstearylether).
In einer alternativen Ausführungsform kann die Verbindung ein Ester aus einer Fettsäure und einem Fettalkohol sein. Als Fettsäure eignen sich beispielsweise Carboxylsäuren, die 8 bis 36, vorzugsweise 10 bis 28 Kohlenstoffatome aufweisen. Bevorzugt ist die Kohlenstoff kette linear. Weiterhin bevorzugt ist die Kohlenstoff kette gesättigt.
Als Fettalkohole eignen sich solche mit 8 bis 36, vorzugsweise 10 bis 28 Kohlenstoffatomen. Vorzugsweise ist die Kohlenstoffkette linear. Weiterhin bevorzugt ist die Kohlenstoffkette gesättigt.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Verbindung ein Fettalkohol sein. Als Fettalkohole eignen sich hier die vorstehend zu den Estern beschriebenen Fettalkohole.
Die vorstehend beschriebenen Verbindungen eignen sich alleine oder in Kombination aus zwei oder mehreren Verbindungen zur Herstellung einer Antiadhäsionsbeschichtung gegen Schnee und Eis. Die Beschichtung kann dabei entweder ausschließlich aus der Verbindung, aus der Verbindung mit Zusätzen oder aus einem anderen Beschichtungsmaterial bestehen, das die Verbindung enthält. Geeignete andere Beschichtungsmaterialien sind beispielsweise herkömmliche Wachse, wie Skiwachse, die zwar gute hydrophobe Eigenschaften aufweisen, aufgrund ihrer hohen elektrostatischen Aufladung jedoch zu einem Vereisen der damit beschichteten Oberfläche neigen. Alternativ kann als anderes Beschichtungsmaterial aber auch ein herkömmlicher Lack, wie in Polyurethanlack, oder ein Kunststoff, wie ein Polyamid oder ein Polypropylen, verwendet werden. Die Verbindung wird dann mit dem anderen Beschichtungsmaterial vor dem Auftragen vermischt und verleiht der erhaltenen Beschichtung insgesamt die gewünschten wasser- und eisabweisenden Eigenschaften.
Die Verbindung kann dem anderen Beschichtungsmaterial in beliebiger Menge zugemischt werden, wobei schon geringe Mengen der Verbindung ausreichen können, um die gewünschten schnee- und eisabweisenden Eigenschaften der erhaltenen Beschichtung zu erzielen. Beispielsweise eignet sich eine Menge von 1 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise von 2 Gew.-% bis 10 Gew.-% der Verbindung bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch Gegenstände, die zumindest teilweise mit einer wie vorstehend beschriebenen Antiadhäsionsbeschichtung versehen sind. Entsprechende Gegenstände sind nicht weiter eingeschränkt. Beispielsweise eignet sich die erfindungsgemäße Beschichtung zum Auftragen auf ein Kraftfahrzeugteil, insbesondere einen Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs, eine Windkraftanlage, einen Schiffsrumpf, einen Schiffsaufbau, ein Flugzeugteil, ein Gebäudeteil, ein Wintersportgerät, wie beispielsweise Skier, eine Schneeschaufel, eine Schneefräse, einen Fahrbahnbelag, eine Antenne, eine Satellitenschüssel oder ein Kabel, insbesondere ein Elektrokabel.
Die anliegende Figur 1 zeigt schematisch die Definition des Kontaktwinkels a.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert, wobei diese Beispiele nicht einschränkend auszulegen sind. Beispiele
1. Hydrophobie
A) Das System Wasser auf nicht erfindungsgemäßem Skiwachs Alpha Mix zeigt einen gemittelten Kontaktwinkel von 107,5°.
B) Das System Wasser auf erfindungsgemäßem Polyvinylether zeigt einen gemittelten Kontaktwinkel von 1 1 1 ,7°.
2, elektrostatische Aufladung
Es wurden Proben in Form von runden Scheiben aus den Wachsen gegossen.
Die Scheiben hatten einen Durchmesser von 105 mm und eine Dicke von 10 mm.
Die Proben wurden zwei Mal gemessen, das erste Mal im unaufgeladenem Zustand, also ohne aufgezwungene Induktion, das zweite Mal wurde mittels eines ionisierten Styroporblockes eine positive elektrostatische Aufladung von 1000 kV/m induziert, und weitergemessen, so lange bis die elektrostatische Aufladung dann für mindestens 5 Minuten konstant blieb. Gemessen wurde mit einem Elektrofeldmeter der Fa. Kleinwächter, Typ EFM 023 ZBS. Die Varianz der Messung beträgt 10%.
Ergebnisse:
1 . Skiwachs Typ Alpha Mix (nicht erfindungsgemäß):
A) ohne zusätzliche Aufladung: -70 kV/m
B) Mit Aufladung: -145 kV/m; nach 18 Sekunden stellte sich dann der Wert von -70 kV/m ein und blieb so.
2. Polyvinylether (erfindungsgemäß):
A) ohne zusätzliche Aufladung: +3 kV/m B) Mit Aufladung: -40 kV/m; nach 5 Sekunden stellte sich dann der Wert von +3 kV/m ein und blieb so.
3. Gesättigtes Esterwachs (erfindungsgemäß):
A) ohne zusätzliche Aufladung: +3 kV/m
B) Mit Aufladung: -46 kV/m; nach 45 Sekunden stellte sich dann der Wert von +3 kV/m ein und blieb so.
4. Gesättigter Fettalkohol (erfindungsgemäß):
A) ohne zusätzliche Aufladung: 0 kV/m
B) Mit Aufladung: -36 kV/m; nach 193 Sekunden stellte sich dann der Wert von 0 kV/m ein und blieb so.
3. Qualitative Aneisungstests
A) In Polyamid und Polypropylen wurde 5% des erfindungsgemäßen Polyvinylethers eincompoundiert und Platten gespritzt. Als Referenz dienten Platten aus demselben Material ohne erfindungsgemäßes Wachs. Die additivierten Platten zeigten keine nennenswerte Eisanhaftung über mehrere Wochen Dauertest auf Skiern. Die unbehandelten Platten eisten sofort beim ersten Einsatz vollständig zu.
B) Polyvinylether (erfindungsgemäß), stark hydrophobes Silikonwachs (nicht erfindungsgemäß), und Alpha-Mix Skiwachs (nicht erfindungsgemäß) wurden 1 %ig in Testbenzin 80/1 10 gelöst und auf saubere Skioberflächen identisch poliert. Ein Ski wurde nicht behandelt.
Die Oberfläche, welche mit Polyvinylether behandelt wurde war immer praktisch schneefrei, zwischen den anderen Oberflächen, konnte nach kurzer Fahrzeit kein Unterschied mehr erkannt werden, da alle komplett vereist waren.

Claims

Patentansprüche
1. Antiadhäsionsbeschichtung gegen Schnee und Eis, umfassend eine hydrophobe Verbindung, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung bei einer Temperatur von 25°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 35 % eine elektrostatische Aufladung im Bereich von -50 kV/m bis +50 kV/m aufweist.
2. Beschichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung bei einer Temperatur von 25°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 35 % eine elektrostatische Aufladung im Bereich von -5 kV/m bis +5 kV/m aufweist.
3. Beschichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die Verbindung einen Kontaktwinkel von ä 80°, vorzugsweise 100° aufweist.
4. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Verbindung natürlich, chemisch modifiziert oder synthetisch ist.
5. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Verbindung einen Schmelzpunkt im Bereich von 30°C bis 150°C, bevorzugt im Bereich von 40°C bis 60°C aufweist.
6. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Verbindung Kohlenstoffketten mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen und polare Gruppen enthält.
7. Beschichtung nach Anspruch 6, worin die polaren Gruppen ausgewählt sind aus Ether-, Ester-, Carboxy-, Hydroxy-, Amin- und Amidgruppen sowie Mischungen hiervon.
8. Beschichtung nach Anspruch 7, worin die Verbindung eine polare Gruppe pro 8 bis 40, vorzugsweise pro 16 bis 24 Kohlenstoffatomen aufweist.
9. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Verbindung ein Polymer ist.
10. Beschichtung nach Anspruch 9, worin das Polymer ein Polyvinylether ist.
1 1 . Beschichtung nach Anspruch 10, worin der Polyvinylether an den Etherfunktionen Seitenketten mit 8 bis 28, vorzugsweise 12 bis 22 Kohlenstoffatomen aufweist.
12. Beschichtung nach Anspruch 1 1 , worin der Polyvinylether Poly(vinylstearlyether) ist.
13. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 -8, worin die Verbindung ein Ester aus einer Fettsäure und einem Fettalkohol ist.
14. Beschichtung nach Anspruch 13, worin die Fettsäure 8 bis 36 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 10 bis 28 Kohlenstoffatome aufweist.
15. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 -8, worin die Verbindung ein Fettalkohol ist.
16. Beschichtung nach einem der Ansprüche 13-15, worin der Fettalkohol 8 bis 36, vorzugsweise 10 bis 28 Kohlenstoffatome aufweist.
17. Beschichtung nach einem der Ansprüche 6-16, worin die Kohlenstoffketten gesättigt sind.
18. Verwendung einer hydrophoben Verbindung, wie in einem der Ansprüche 1 -17 definiert, zur Herstellung einer Antiadhäsionsbeschichtung gegen Schnee und Eis.
19. Gegenstand, der zumindest teilweise mit einer Antiadhäsionsbeschichtung gegen Schnee und Eis nach einem der Ansprüche 1-17 überzogen ist.
20. Gegenstand nach Anspruch 19, wobei der Gegenstand ein Kraftfahrzeugteil, insbesondere ein Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs, eine Windkraftanlage, ein Schiffsrumpf, ein Schiffsaufbau, ein Flugzeugteil, ein Gebäudeteil, ein Wintersportgerät, eine Schneeschaufel, eine Schneefräse, ein Fahrbahnbelag, eine Antenne, eine Satellitenschüssel oder ein Kabel ist.
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