DE1669229C3 - Mittel zur Behandlung von Windschutzscheiben eines Flugzeugs - Google Patents

Mittel zur Behandlung von Windschutzscheiben eines Flugzeugs

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DE1669229C3
DE1669229C3 DE1669229A DE1669229A DE1669229C3 DE 1669229 C3 DE1669229 C3 DE 1669229C3 DE 1669229 A DE1669229 A DE 1669229A DE 1669229 A DE1669229 A DE 1669229A DE 1669229 C3 DE1669229 C3 DE 1669229C3
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Richard F. Saint Paul Minn. Heine (V.St.A.)
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04Polysiloxanes
    • C08L83/08Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
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    • Y10T428/31612As silicone, silane or siloxane

Description

r_ CH, - CH-- "CH4 CHC! Si(R-JO
Si(FT)O. ff
worin der Kohlenstoff in Rf als Substilucnien außer den F-Gruppen nur H- und Cl-Gruppen aufweist, α eine ganze Zahl von 0 bis IO bedeutet und R" ein niederer Alkylreit mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, enthält, und zwar in einem Verhältnis von etwa 5: 1 bis 1: 5, und das organische Lösungsmittel ein halogenienes organisches Lösungsmittel ist. ,,.,ju
2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Fluorkohlenstoffsiloxane enthält, worin Rr ein perfluorierter organischer Rest mil 4 bis 12 Kohlenstoffatomen ist.
3. Mittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Siloxane gemäß den Formeln
PoIy-[RrQN(R)R'Si(R")O] und
Poly-
— CH. - CH —
Si (R") O J«
CHXHCISi(R-(O
in einem Gewichtsverhältnis von etwa 1 : 2 unci außerdem ein kationisches Netzmittel enthält.
4. Mittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,5 bis 2 Gewichtsprozent Fluorkohlenstof! siloxane gemäß den Formeln
PoIy-[CF17SO1N(C1HiMCH1J3Si(CH3)O] und
PoIy-
C11F17 F-CH, -CH
Si(CH:1)O CH1CHCISi(CH1)O
in einem Gewichtsverhäitnis von etwa I : 2 enthält.
5. Verwendung der Mittel nach Anspruch I bis 4 zur Ausbildung eines dauerhaften, transparenten, hydrophoben Films mit einer im wesentlichen monomolekularen Dicke auf Windschutzscheiben eines Flugzeugs.
Die Erfindung betrifft ein Mittel zur Behandlung von Windschutzscheiben eines Flugzeugs bzw. die Verwendung einer Lösung zur Ausbildung eines dauerhaften, transparenten, hydrophoben Films mit einer im wesentlichen monomolekularen Dicke auf Windschutzscheiben eines Flugzeugs.
In der Flugzeugindustrie besteht seit langem das Problem, eine hinreichende Sicht während des Regens zu ermöglichen. Dieses Problem ist sehr ernst geworden, weil sich die Flugzeuggeschwindigkeit erhöht hat. Übliche Wischer für Windschutzscheiben sind vor Jem Aufkommen der schnell fliegenden Düsenflugzeuge in großem Umfang zur Entfernung des Regens angewendet worden. Die besonderen Eigenichaften des Düsentriebwerks erfordern andere Mittel :ur Entfernung von Regen von den Windschutzicheiben des Flugzeugs, die darin bestehen, daß aus lern Triebwerk ausströmende Luft gegen die Windschutzscheibe geblasen wird. Diese beiden Systeme zur Entfernung des Regens leiden jedoch an gewissen Nachteilen. Obwohl die Wischer für die Windschutzscheiben bei leichtem bis mäßigen Regen und bei geringen Fluggeschwindigkeiten ganz wirksam sind, sind sie bei starkem Regen und hohen Fluggeschwindigkeiten nicht anwendbar, D;is Düsengebläsesystem wird durch heftigen Regen oder die Fluggeschwindigkeit nicht merklich beeinflußt, durch Einstellungen der Triebkraft jedoch unmittelbar beeinflußt. So arbeitet ein Düsengebläsesystem bei hohen Einstellungen der Triebkraft gut, ist aber bei geringen Einstellungen der Triebkraft wirkungslos.
Andere Methoden und Mittel, die angewendet worden sind, um das Problem einer schlechten Sicht d^rch Regen zu bekämpfen, beruhen auf Lacken, Wachsen und ähnlichen Stoffen, die auf die Oberfläche der Windschutzscheibe aufgetragen werden. Diese
I 669
Ii dem erdboden aufgetragenen Mittel überziehen Oberfläche der Windschutzscheibe mit einem Film, Oberflächenenergie der so überzogenen Obervermindert, wodurch das W;\sser in Tropfen u"d »bl&ufl· Es ist zeitraubend, lackartige
Mttel wf die Windschutzscheiben aufzutragen, und I Wikitder solch Übü i
ία
15
ttel wf die Windschutzscheiben aufzutragen, und Wirksamkeitsdauer solcher Überzüge ist sehr . Außerdem ist es schwierig, einen einheitlichen teriUg auf der Oberfläche der Windschutzscheibe erhalten. Die wasserabstolk-nden Mittel vom üßtetyP err°rdern eine vorhergehende Bearbeitung r Oberfläche, um eine geeignete Haftfestigkeit des ses auf der Windschutzscheibe zu gewährleisten; ^muß die °Derfläche erheblich poliert werden, und ttet entstandene Überzug ist nur für e;ne kur/e Zeit-Joanne wirksam. Ein Hauptnachteil eines auf dem Bdboden aufgetragenen wasserabstoßenden Mittels « daß es notwendig ist, sich vollständig auf eine Vorhersage zu verlassen, weil das wasserabstoßende Mittel nie'1'· während des Flugs auf die Windschutz- «heibe des Flug^iugs aufgetragen werden kann, im Hinbück auf den Stand der Meteorologie ist d;>lvr der /wig gaiiübare Weg, das wasserabstoßende Mittel erfügbar ~.·-λ haben, es, sobald es nötig i> > aulzu-Jn en Und eine regenabweisende Oberfläche auf den Vi/indschuu.-.cheiben des Flugzeugs jederzeit aufrechtrhalten zi- können. Ein schwe«wiegender Faktor, nsbesonder;: wenn das auf dem Erdboden aufgetragene IiasserabstoJicnde Mittel für längere Zeit vorhanden eiiüsoll, 1^' die Tatsache, daß sich die Flugzeiten iies jj Flugzeugs ;iufigi.r über längere Zeilspannen als nie reliitiv kurze Wirkungsdauer dieser auf dem Hoden „„!getragen η wasserabweisenden Systeme ausdehne.. Kürzlich wurde ein Mittel e;itvv'-kell, das während , Flugs angewendet werden kann, und zwar \sird jn'hydrolyv.erbares Silicon-Titanat-Copolymerisat als nabweisendes Mittel benutzt. Dieses hydrolysicrbare Silicou-Titanat-Copolymcrisat kann in Verbindung mü C-F3Cl3 als Lösungsmittel in einem in sich geschlossenen, zuvor unter Dnick gesetzten System auf eine Windschutzscheibe während der auichlichen Regenperioden aufgetragen werden, um für kurze Zeitspannen von 5 bis 15 Minuten ein ReEenabweisungsverrnögen zu verleihen. Die Flüssigkeit reagiert mit dem Regenwasser unter Bildungeines unlöslichen, transparenten, hydrophoben liims auf der Windschutzscheibe. Regenwasser zieht dadurch in Tröpfchen auf, die nur einen Teil der Windschutzvheibe bedecken, wodurch die Bereiche zwischen den Tröpfchen trocken und transparent bleiben. Die Tröpfchen werden dann leicht durch die hohe Geuhwindifjkeit des Luftstrudels über die Windschutz-Tcheibe hinweg entfernt, wodurch eine gute Sicht «schiffen wird. Die starke Reaktionsfähigkeit des wa««erabweiscnden Mittels aus Silicon-Titanat-Copolymerisal mit Wasser, die eine Grundlage für die Durchführbarkeit ist erfordert jedoch ein komplexes und ausgeklügeltes' Auslragssystem, um eine vorzeitige Reaktion des wasserabweisenden Mittels mit Wasser Lauch atmosphärischer Feuchtigkeit zu verhüten. Hn-anderes Problem, das mit dem Silicon-Titanat-Miüel verbunden ist, besteht in der Bildung eines unlöslichen weiCen, milchigen Rückstands, wenn das wasserabweisende Mittel auf eine trockene Windschutzscheibeoder bei leichtem Regen oder durch wiederholte Anwendungen bei mäßigem Regen aufgetragen worden J, Der Rückstand wird gebildet, weil der Film die «kausche Eigenschaft hat, mit sich selbst zu kleben, was einen Aufbau von Filmschichten bewirkt, die, im besten Fall, nicht ganz durchsichtig sind. Dieser nicht ganz durchsichtige Fiimrilckstand vermindert nicht nur die Sicht, sondern erzeugt auch eine gefährliche Sichtblendung bei einer nächtlichen Lantiung.
Hydrolysierbare Siliconverbindungen sind seil lan· gern als Behandlungsmittel für Glas angewendet worden; die hydrolysierbare Gruppe dieser Verbindungen reagiert mit freiem oder absorbiertem Wasser, und dadurch bleiben Moleküle nuf den behandelten Oberflächen haften. Solche hydrolysierbaren Verbindungen sind nicht in gewünschtem Maße lagerbesländig, und einige Verbindungen wirken möglicherweise durch Kontakt mit Wasser korrodierend. Entsprechend dem zuvor beschriebenen hydrolysierbaren Silicon-Titanat-Mittel ist eine relativ komplizierte wasserfreie Aufbewahrung und Vorrichtung zum Auftragen erforderlich.
Aus der britischen Patentschrift 999 795 ist ferner bekannt, Fluoralkylverbindungen mit einer RfSO,N-C-Konfiguration zum wasserabweisenden Behandeln von Oberflächen, wie z. B. Glas, zu verwenden. Bloße hydrophobe und gegebenenfalls oleophobe Eigenschaften einer Verbindung stellen jedoch keine bestimmenden Faktoren für die Brauchbarkeit einer Verbindung zur Behandlung von Windschutzscheiben eines Flugzeugs dac. Wie oben erläüiert ist, müssen Mittel zur Behandlung von Windschutzscheiben eines Flugzeugs einer Reihe von bestimmten Anforderungen genügen. Der genannten britischen Patentschrift ist nicht zu entnehmen, daß die dort beschriebenen Verbindungen derartigen Anforderungen gerecht werden könnten.
Hs ist daher wünschenswert, ein lagerfähiges, nicht ' !»erodierendes, regenwasserabweisendes Mittel zur i-ehandlung von Windschutzscheiben eines Flugzeugs zur Verfugung zu haben, wobei das Mittel in einfacher Weise und wiederholt auf Windschutzscheiben eines Flugzeugs, sobald und solange es erforderlich ist, aufgetragen werden kann, um eine hinreichende Flugsicht /u erzielen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde. ein Mittel zur Behandlung von Windschutzscheiben eines Flugzeugs zur Verfugung zu stellen, wobei das Mittel in einfacher Weise und wiederholt auf Windschutzscheiben eines Flugzeugs zur Erzielung einer hinreichenden Flugsicht auftragbar und ferner lagerbeständig sein und nach dem Auftragen einen dauerhaften, transparenten, hydrophoben Film auf den Windschutzscheiben eines Flugzeugs ausbilden soll. Die Transparenz des aufgetragenen Films soll während der normalen Gebrauchszeitspannen transparent bleiben, und die Wirksamkeit des aufgetragenen Films soll von den Bedingungen, unter denen der Film aufgetragen wird, nicht abhängig sein.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Miltel zur Behandlung von Windschutzscheiben eines Flugzeugs gelöst, das gekennzeichnet ist durch einen Gehalt an einem halogenierten organischen Lösungsmittel, in dem ein flüssiges Gemisch hydrolysebeständipcr Fliiorkohlenstoffsiloxane mit einer Viskosität von 500 bis 500 000 Centistok bei 25C gelöst ist, das wenigstens ein Fluorkohlenstoffsiloxan (Klasse A) mit wiederkehrenden Einheiten der Formel
RfQN(R)R'Si(R")O
worin R, eine Fluoraky gruppe mit 2b.si 8 Kohle j-Stoffatomen ist und in der der Kohlenstoff als Sub
i 669
stituenten nur F-, H- und CI-Gruppsn aufweist, R H oder ein niederer Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, R' ein Alkylenrest mit 2 bis U Kohlenstoffatomen. R" ein niederer Aikylresl mit 1 bis 4 Kohlen-
2291
routinemäßigen Flugvorbereitungen aufgetragen werden, obwohl ein solches Auftragen am Boden normalerweise weder beabsichtigt noch notwendig ist. In dem FeU, daß das Mittel der Erfindung am Boden auf-
wenigstens ein Fluorkohlenstoffsiloxan (Klasse B) mit wiederkehrenden Einheiten der Formel
CH.CHCISi(R")O
t»tU4IIW*li ·\ VIII 11IVM V» Vl Hf1VjMW(H ItMt 1 Wf» T IVUIUb tr* I AM| M»M WM- "f·"-' ■ J KI * *## 1
stoffatcmen und Q-SO4- oder —CO- ist, und 5 getragen wird, kann bzw. sollte das Netzmitte) vor-■--■-■■ zugsweise fortgelassen werden, weil das Netzmittel
nicht besonders nützlich wäre, wenn das Mittel mn einem Schwamm oder einer anderen geeigneten Auftragsvorrichtung auf die troekcne Windschutzscheibe auftragen wird. In der Praxis kann die Anwendung eines Netzmittels unter solchen Umständen die Bildung eines leichten Rückstands bewirken, der jedoch anschließend leicht in Wasser gelöst wird. Es ist fe.i-
...._ „. . , .. ___. rr... , gestellt worden, daß der Gehalt an Bestandteilen m
α eine ganze Zahl von O bis 10 bedeutet und R" ein 15 dem Mittel der Erfindung, wenn es als ein am Boden
RrI-CH8CH-
Si(R")O.
worin Rt eine Fluoralkylgruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen ist und in der der Kohlenstoff als Substituenten nur F-, H- oder CI-Gruppen aufweist,
niederer Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, enthält, und zwar in einem Verhältnis von etwa 5:1 bis 1 : 5. Vorzugsweise enthält die Fluoralkylgruppe Rr 4 bis 12 Kohlenstoff atome und eine Perfluorgruppe. Ein kleiner Teil, etwa 10 Molprozent, des Fluorkohlenstoffsiloxangemisches kann der Formel RfQSi(R")2X entsprechen, wodurch ein monofunktionelles Silanol erzeugt wird, das als Kettenbeer.difcungsgruppe für diese Polymerisate niedrigen Molekulargewichts wirkt,
dem Mittel der Erig,
aufzutragendes wasserabweisendes Mittel angewendet wird, vorzugsweise zwischen etwa einem Viertel und der Hälfte der üblichen Konzentraüon des Mittel·, betragen sollte, die in dem MiWeI vorhanden ist, da, während des Flugs aufgetragen wird.
ts ist bekannt, daß Verbindungen aus F'.uorchemikalien, wenn sie eine Oberfläche anhaften, du: Oberfläche sowohl öl- als :.uch wasserabweisend machen. Es ist ebenfalls bekannt, daß bestimmte
y g Moekulargewichts wirkt, machen.
wobei in dieser Formel R1Q und R" die oben an- »5 Siliconverbindungen mit Perfluoralkylgruppen auf eine gegebene Bedeutung haben und X H, Halogen oder Oberfläche aufgetragen werden können, um eine ein Rest — OR" ist. wasser- und ölabweisende Oberfläche zu schaffer, Wie im Rahmen der Erfindung festgestellt worden (USA.-Patentschrift 3 012 006). Diese bekannten Mittelst, ist eine Lösung eines einzelnen Siloxans (Klasse A beruhen jedoch auf der Reaktion einer hydrolysierbarei: oder B) zur wasserabweisenden Behandlung trans- 30 Gruppe, die dem Silicium benachbart ist und durch parenter Oberflächen von Windschutzscheiben aus Hydrolyse eine Si— O-IBindung erzeugt, die chemisch Glas oder Kunststoff wirksam, doch sind, wie gefunden an die Oberfläche gebunden ist. Im Gegensatz dazu wurde, die Gemische von zwei Siloxankomponenten sind die Fluorkohlenstoffsiloxane in dem Mittel de der Klasse A und B wirksamer als Lösungen, die jede Erfindung hydrolysebeständig. Überraschenderweise der Siloxankomponenten allein enthält. 35 hat die — Si — O — Si — O — Si-Gruppierung ge Das Mittel der Erfindung enthält sowohl aus nügend Haftvermögen auf der Oberfläche, urn einen wirtschaftlichen Gründen als auch zur Erzielung bester fest gebundenen Film von im wesentlichen molekularer Resultate bei der Behandlung einer transparenten Dicke, der mit den hydrophoben Fluorkohlenstoff-Qberfl'.'che zur Erzielung eines dauerhaften Wasser- »Schwänzen« nach außen gegen die /atmosphäre geabweisungsvermögens unter Beibehaltung der Trans- 40 richtet ist, zu erzeugen. Wiederholte Anwendungen parenz höchstens etwa 5 Gewichtsprozent, Vorzugs- des Mittels der Erfindung haben kein wesentliche^ weise etwa 0,5 bis 2 Gewichtsprozent Siloxanbestand- Dickerwerden des molekularen Films zur Folge,
teile, obwohl gefunden wurde, daß ein Gemisch mit Der Mittelwert für α in der oben angegebenen nur 0,1 Gewichtsprozent Siloxanbestandteilen als Formel beträgt vorzugsweise weniger als 5. Wenn der Regenabweisungsmittel Befriedigendes leistet. Die 45 fluorierte Rest nur 2 K.ohlenstoffatome enthält, wird Anwendung eines nichtenlflammbaren halogenierten eine gewisse wasserabweisende Wirkung festgestellt, organischen Lösungsmittels führt zu einer haltbaren Verbindungen, in denen der fluorierte Rest etwa Flüssigkeit, die durch mittels Pumpen erzeugter 18 Kohlenstoffatome übeischreitet, sind wirtschaftlich Druckluft in üblicher Weise ohne Entwässerung ver- weniger geeignet, und die Hydrolyseprodukte neigen teili und während des Flugs aufgetragen werden kann, 50 dazu, eher feste Bestandteile darzustellen als flüssige, um einen klaren Film von bemerkenswerter Dauer Demgemäß sind die bevorzugten Verbindungen solche, zu ergeben. Es besteht dabei keine Gefahr, daß dis in denen der fluorierte Rest etwa 4 bis 12 Kohlenstoff-Mittel mit Wasser reagiert, um wie die früheren Mittel atome enthält. Obwohl eine Perfluoralkylgruppe beeine unlösliche, trübe Abscheidung zu bilden, weil die vorzugt wird, beeinträchtigt der Ersatz eines kleinen wesentlichen Bestandteile des Mittels der Erfindung 55 Teils, zum Beispiel weniger als etwa 25°/0, der Fluorhydrolysierte Fluorkohlenstoffsiloxane und daher atome durch H- oder CI-Gruppen, besonders wenn der wasserbeständig sind. Das Mittel der Erfindung kann Rest noch eine endständige Perfluormethylgruppe aufauch ein Dispersions- oder Netzmittel enthalten, das weist, nicht ernstlich die wasserabweisenden Eigendazu dient, das Mittel bei dem Auftragen mit dem schäften. Das Vorhandensein einer Bindung von einem Regenwasserfilm zu emulgieren, und dazu verhilft, 60 Sauerstoffatom zu zwei fluorierten Kohlenstoffatomen datt es einheitlich auf der Oberfläche der Windschulz- oder von einem Stickstoffatom zu drei fluorierten scheibe verteilt wird. Das Mittel der Erfindung kann Kohlenstoffatomen verändert nicht wesentlich die so bequem auf Windschutzscheiben eines Flugzeugs EigenschaWen des Mititels. Obwohl gerade Keltendurch Verspritzen der Flüssigkeit an oder nahe an der strukturen im allgemeinen bevorzugt werden, rufen Leitkante der Windschutzscheibe während des Flugs 65 alicyclische Ringe oder eine gelegentliche Verzweigung aufgetragen werden. der Kohlenstoffkette nur sekundäre Effekte hervor. Das Mittel der Erfindung kann natürlich auch auf Mischungen von verschiedenen Strukturen oder Windschulzscheiben eines Flugzeugs während der Kettenlängen werden im allgemeinen angewendet.
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weil sie leichter wirtschaftlich erhältlich sind und im allgemeinen dazu neigen, den flüssigen Bereich des gewünschten öligen Produkts zu vergrößern.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält das Mittel zur Behandlung von Windschutzscheiben eines Flugzeugs 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Siloxane gemäß den Formeln
Poly-[RfQN(R)R'Si(R")0] und
Poly-
Rr f— CH4CH
Si(R")Oj a
CH2CHCISi(R")O
in einem Gewichtsverhältnis von etwa 1: 2 und außerdem ein kationisches Netzmittel.
Die in dem Mittel der Erfindung enthaltenen fluorhaltigen Siloxane, die durch gesteuerte Hydrolyse nach bekannten Methoden aus den Fluorkohlenstoffsilanen der Formel RfQSi(R")X, erhalten werden, sind flüssige Polymerisate niedrigen Molekulargewichts mit einer Viskosität von 500 bis 500 000 Centistok bei 25°C. Obwohl diese eine Mischung von cyclischen und linearen Strukturen unterschiedlichen Molekulargewichts enthalten, weisen die vorherrschenden Verbindungen cyclische Strukturen auf, in denen die Einheiten durch O — Si — O-Bindungen verbunden sind, wobei die mittlere Zahl der Einheiten in einem einzelnen Molekül etwa 3 bis 5 beträgt.
Im allgemeinen wird die Brauchbarkeit der Siloxane nicht sehr durch die Viskosität beeinflußt. Siloxane mit einer Viskosität unter etwa 500 Centistok neigen jedoch dazu, flüchtig zu sein, und führen zu der geringsten Dauerhaftigkeit. Bei Viskositäten über etwa 500 000 Centistok findet das Auftragen nur langsam statt und kann ein ungleichmäßiger Auftrag vorkommen. Für beste Resultate wird ein Viskositätsbereich von etwa 1000 bis 100 000 Centistok bevorzugt.
Typische Beispiele für Fluorkohlenstoffsiloxane mit wiederkehrenden Einheiten der Klasse A, die in den Mitteln der Erfindung geeignet sind, sind
C4F9CONH(CHj)4Si(CH3)O C8FnSO2N(C2H5)(CHi)3Si(CH3)O C12Fz5SO2N(CH3)(CH2)„Si(CiH5)O (CFj)2CF(CF2)SCON(C2H5)(CH1J)3Si(CH3)O C4FeCHFCF2SO2N(CiH5)(CH2)eSi(CH3)O HXCHOSKCHOO
und der Klasse B sind
C2F8CH4CHaSi(CH3)O C4F9CH8CHaSi(CH3)O CgH17CHjCHCISi(CH3)O C8F17CH4CHaSi(QiH5)O (CFa)4CF(CFj)4CH1CHaSi(C4H9)O CNiCF^CHCHCiS
PoIy.jC8F„r— CH4CH —
[ L Si(CH3)OJa J
in einem Gewichtsverhältnis von etwa 1:2. Von den nichtentflammbaren halogenierten Lösungsmilteln in dem Mittel der Erfindung werden chlorierte Lösungsmittel aus wirtschaftlichen Gründen bevorzugt. Das verwendete Dispersions- oder Netzmittel muß in den halogenierten Lösungsmitteln löslich sein.
Die Zusammensetzung des Mittels der Erfindung ist wesentlich. So führt die Anwendung einer Lösung mit 1,5 Gewichtsprozent nur eines der Fluorkohlenstoffsiloxane zu dem Ergebnis, daß ein hohes Wasserabweisungsvermögen erzielt wird, das aber von relativ
ίο geringer Dauer ist. Es wurde gefunden, daß das Verhältnis, von den Fluorkohlenstoffsiloxan-Komponenten des Mittels der Erfindung, das 5:1 bis etwa 1:5 ausmachen kann, mit besonderem Vorteil zur Erzielung optimaler Ergebnisse 1: 2 beträgt.
Durch die Verwendung der Lösung aus einem halogenierten organischen Lösungsmittel und darin gelöstem, flüssigem, polymerem, fluorhaltigem, hydrolysebeständigem Organosiloxan niedrigen Molekulargewichts mit wiederkehrenden Einheiten der Formel
ao RfZSi(R")O, worin Rf eine Fluoralkylgruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen, Z (a) — SO2N(R)R' — oder — CON(R)R' —, worin R H oder ein niederer Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und R' Alkylen ist, oder (b)
— CH2CH —
(CH2)*.
Si(R")Oja
bedeutet, worin a 0 bis 10, m 0 bis 18 und R" ein niederer Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, und mit einer Viskosität von 500 bis 500 000 Centistok bei 25° C als Mittel zur Behandlung von Windschutzscheiben eines Flugzeugs wird somit ein dauerhafter, transparenter, hydrophober Film mit einer im wesentlichen monomolekularen Dicke auf den behandelten Windschutzscheiben erzielt.
Wie oben dargelegt ist, kann eine Lösung aus halogeniertem organischem Lösungsmittel und darin gelöstem flüssigem Gemisch hydrolysebeständiger Organosiloxane, das wenigstens ein Siloxan mit wiederkehrenden Einheiten der Formel
C14F4SCH4CHaSi(CH3)O
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung enthält das Mittel zur Behandlung von Windschutzscheiben eines Flugzeugs 0,5 bis 2 Gewichtsprozent Fluorkohlenstoffsiloxane gemäß den Formern
und
6$
45 R,QN(R)R'Si(R")O
worin Rt, Q, R, R' und R" die oben angegebene Bedeutung haben, und wenigstens ein Siloxan mit wiederkehrenden Einheiten der Formel
R f Γ— CH4 — CH — 1 CH4CHClSi(R^O
L Si(R")Ojfl
worin Rt, R", α und R" die oben angegebene Bedeutung haben, enthält, und zwar in einem Gewichtsverhältnis von etwa 5:1 bis 1:5, zur Ausbildung des dauerhaften, transparenten, hydrophoben Films mit einer im wesentlichen monomolekularen Dicke auf Windschutzscheiben eines Flugzeugs mit besonderem Vorteil verwendet werden.
Die Herstellung der in dem Mittel der Erfindung verwendeten Fluorkohlenstoffsiloxane kann, wie nachfolgend beschrieben ist, erfolgen.
Eine z.B. als Amsgangsverbindung verwendete Fluorkohlenstoffverbindung
C8F17SO4N(C4H^Na
409616/260
Io
wird nach den Angaben in der USA.-Patentschrift 2 803 615 hergestellt. Zum Beispiel werden 527 g (1,0 Mol) dieses Amids in einen 3-Liter-Dreihalskolben, der mit einem Rührer und einem vollwirksamen Rückflußkühler ausgestattet ist, zusammen mit 1 Liter Äthylenglykol eingetragen und auf 100°C erhitzt. 132 g ;1,1 Mol) Allylbromid werden innerhalb von 2 Stunden unter Rühren hinzugefügt. Eine Temperatur von 100 bis 120°C wird 16 Stunden lang eingehalten, wobei die Mischung auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Die untere Phase wird abgetrennt und destilliert. Das klare, flüssige Produkt, das bei 100 bis 120°C bei 2,0 mm Hg siedet, enthält 560 g des Produkts
C8F17SO2N(C2H5)CH2CH = CH2
(Ausbeute gemäß Gasflüssigkeits-Chromatographie: 92,3%).
In einen, wie zuvor beschrieben ausgestatteten Kolben, der 1,6 Mol N-Allyl-N-äthyl-perfluoroctansulfonamid in Diisopropyläther enthält, werden 2,25 Mol Methyldichlorsilan und ein 5%iger Katalysator aus Platin-Kohle hinzugefügt. Die Lösung wird gerührt und am Rückfluß 16 Stunden lang bei etwa 60° C erwärmt, dann abgekühlt und filtriert. Das Lösungsmittel und überschüssiges Methyldichlorsilan werden unter Vakuum bei Raumtemperatur entfernt. Es bleibt eine weiße, feste Substanz zurück. Diese feste Substanz besteht aus
C8F17SO2N(C2H5)(CH2)3Si(CH3)CI2,
das in 9O°/oiger Ausbeute erhalten wird.
100 g dieses Silans,
C8F17SO1N(C1H11)(CH1), - Si(CH3)CI2,
können in 100 ml Diäthyläther gelöst und unter Rühren 1000 ml wäßriger 5%iger Salzsäure in einem zunächst bei 25°C zugegeben werden. Nachdem die Zugabe beendet worden ist, kann die Mischung kurz am Rückfluß erhitzt, die Ätherschicht abgetrennt und mit verdünntem, wäßrigem Bikarbonat gewaschen werden. Der Äther kann dann unter Vakuum entfernt werden. Es wird ein klares, öliges Siloxan niedrigen Molekulargewichts mit der wiederkehrenden Einheit
C8F17S02N(C2H5)(CH2)3Si(CH,)O
und einer Viskosität von etwa 440OcSt bei 25°C erhalten. Durch weiteres Erhitzen des Rückstands bei 100°C und unter vermindertem Druck wird die Viskosität allmählich erhöht.
Perfluoroctansulfonylchlorid, C8F17SO2Cl, kann z. B. nach den Angaben in der USA.-Patentschrift 2 732 398 hergestellt werden. Ein Gemisch von z. B. 500 g (1,0 Mol) Perfluoroctansulfonylchlorid, 220 g (1,5 Mol) Methylvinyldichlorsilan und 3,5 g A/obisisobutyro-
nitril wird gerührt und in einem ölbad 1 Stunde lang bei 79°C erwärmt. Die Gasentwicklung beginnt bei etwa 75°C, die Reaktion wird exotherm bei 79°C, und die Temperatur steigt in 20 Minuten auf 100° C. Während dieser Zeit wird die Badtemperatur bei 80cC
as gehalten. Nachdem die exotherme Reaktion nachläßt, wird die Badtemperatur auf 100° C erhöht. Das Reaktionsgemisch wird dann destilliert, wobei das nicht in Reaktion getretene Methylvinyldichlorsilan, dann das nicht in Reaktion getretene Perfluoroctansulfurylchlorid unter Vakuum entfernt werden.
Eine Fraktion des Destillats mit einem Siedepunkt von 80°C bei 3,0mm Hg bis 130°C bei 0,01 mm Hg wird al genommen. Die Analyse durch Gas-Flüssigkeits-Chromatographie ergibt eine annähernde Zusammensetzung von
C8F17SO2Cl
C8F17CH2CHClSi(CH3)Cl2
C8F17CH2CHCH2CHClSi(CH3)Cl2
Si(CH3)Cl2 12,8·/.
40,2%
38,1%
C8F17 r— CH2CH — ICH2CHCISi(CH3)CI2 3,6%
[ Si(CH3)Cl2J 2
Dieses Material wird hydrolysiert und führt nach geeigneter Aufarbeitung zu einer klaren, leichten, bernsteinfarbenen Flüssigkeit niedrigen Molekulargewichts. Die Viskosität beträgt etwa 4100 cSt bei 25° C.
Der Rückstand C8F17SO1Cl wird vorzugsweise fast vollständig während der ersten Destillation entfernt Das zurückbleibende Material wird während dei Hydrolyse in die entsprechende wasserlösliche Sulfonsäure umgewandelt und von dem Siloxanprodukt mil der wäßrigen Phase getrennt.
Annähernd die Hälfte des so erhaltenen Siloxanprodukts der Formel
Poly- rc8F„ Γ— CH1 — CH — 1 CH4CHClSi(CH3)P 1
L I Si(CiI4)OJc J
hat eine Konstitution, in der α = 0 ist. Die relativen Konzentration von Vinylmethyldichloisilan, wie prak-
Anteile von a = 1, σ = 2 usw. hängen von defl relä- tisch möglich ist, angewendet wird, um den relativ«
tiven KofizesifatiöneTfit des SuIfortylchlorids, des Vinyl- 6$ Anteil an einer Verbindung mit a == 0 in vorstehende!
methyldichlorsflans und des Aktivierungsmittels ab. Formel bei einem Höchstwert zu halfen. Obwohl dk
Tm allgemeinen sollte die Reaktion in einer solchen Verbindungen, die durch α — ϊ oder mehr dargestelli Weise ausgeführt werden, daß z. S. eine so niedrige werden, noch zu einem befriedigenden Wasserab
Weisungsvermögen führen, tragen sie zur Erhöhung der Viskosität des Endprodukts bei, wodurch eine einheitliche Verteilung des Mittels auf den Wind-Schutzscheiben schwieriger wird.
Beispiel
Es wird ein Mittel zur Behandlung von Windschutzscheiben eines Flugzeugs durch Mischen der folgenden Bestandteile, wobei alle Teile Gewichtsteile sind, zubereitet:
0,5 Teile PoIy-[C8FI7SO2N(C2H5)(CHa)aSi(CH3)O] 1,0Teil PoIy-[C8F17CH2CHClSi(CH3)O]
1,0 Teil 75°/oige Festkörperlösung von Dikokosdirnethylammoniumchlorid in Isopropa-
97,5 Teile 1,1,1-Trichloräthan
Die erhaltene Lösung wird auf der Windschutzscheibe eines Flugzeugs mit Getriebeteilattrappe in einem Windtunnel mit einer künstlich erzeugten Luftgeschwindigkeit von 120 Knoten und einem Regenfall von 7,11cm pro Stunde untersucht. Unter diesen Bedingungen ist die Sicht durch die Windschutzscheibe gering, was der Anwesenheit eines kontinuierlichen Films auf ihr aus aufgewirbeltem Wasser zuzuschreiben ist. Die Lösung dieses Beispiel wird auf die Vorderkante der Windschutzscheibe durch den Antrieb von Luft, die mittels einer gesonderten Pumpe unter Druck gesetzt worden ist, aufgetragen. Die Lösung wird fast sofort auf der Windschutzscheibe verteilt, die unmittelbar hydrophob wird, und der in Tropfen aufziehende Regen wird unter Zurücklassung eines großen Bereichs trockenen Glases fortgeblasen. Die Sicht durch die nichtbenetzten Teile der Windschutzscheibe ist ausgezeichnet, was in einem deutliehen Gegensatz zu dem trüben, undurchsichtigen Aussehen steht, das durch den zusammenhängenden Film des aufgewirbelten Wassers entstanden ist, das auf der Oberfläche der Windschutzscheibe vor dem Auftragen der Lösung dieses Beispiels vorhanden ist. Diese ausgezeichnete Sicht besteht nach lOminutigem Aussetzen ohne weitere Behandlung unvermindert unter den obengenannten Bedingungen.
Im Gegensatz dazu wird, wenn nur eine Verbindung der Fluorkohlenstoffsiloxane alleine in entsprechender Menge, die also der Menge der beiden Fluorkohlenstoffsiloxane dieses Beispiels gleich ist, sowie mit einem Anteil an Emulgator, der gleich dem dieses Beispiels ist« angewendet wird, eine gute Sicht erhalten, did jedoch äur 3 Minuten anhält;
Nach diesen Ergebnissen der Tests im Windtunnel ist es offensichtlich, daß die Wirkung einer Lösung von Fluorkohlenstoffsiloxanen der Klasse A und der Klasse B zusammen unvorhergesehenerweise größer ist als die Summe der Wirkungen, die durch Lösungen erzielt werden, die jeweils nur Verbindungen der Klasse Λ oder B enthalten. Außerdem bleiben die erwünschten Eigenschaften der Lösungen, die die Verbindungen der Klasse A oder B jeweils gesondert enthalten, in dem Gemisch dieses Beispiels erhalten.
Diese erwünschten Eigenschaften zeichnen die Lösung djfses BeisPiels gegenüber solchen flüssigen Regenabwe.sungsm.tteln, die nach dem Stand der lechnik ^"ΐ'. wu^en, aus. So w.rd die einzige LW "anghchkeit, die den emzelnen Regenabweisungs-
»5 mitteln aus Fluorkohlenstoffsiloxanverbindungen anhaftet· dh o die begrenzte Dauer während eines schweren Regens, überwunden, wahrend die aufgezeigten Vorteile dieser einzelnen Fluorkohlenstoffsiloxane den füher bekannten Verbindungen, nämlich
ao ausgezeichnete hydrophobe Eigenschaft, Unempfindlichkeit gegenüber einem zufälligen Kontakt mit Feuchtigkeit und lichtdurchlässige Filmbildung mit minimaler Sichtbehinderung, wenn sie auf eine trockene oder leicht benetzte Windschutzscheibe aufas gebracht werden, nicht verlorengehen. Außerdem läßt sich die Lösung dieses Beispiels leicht verteilen und gut in leichtem Regen austragen; eine ernste Beeinträchtigung der besten der früher bekannten Regenabweisungsmittel ist deren totale Unwirksamkeit in leichtem Regen durch Bildung eines nicht ganz durchsichtigen polymeren Films.
Ein Beispiel dieser letzteren Situation wird durch die Ergebnisse eines Tests erläutert, der an der Windschutzscheibe eines Flugzeugs während des Flugs ausgeführt wird. Das Flugzeug wird so ausgestattet, daß jede Hälfte der Windschutzscheibe (in Wirklichkeit zwei getrennte Scheiben) unabhängig behandelt werden können, wodurch es möglich gedacht wird, gleichzeitig zwei Mittel zur Behandlung zu vergleichen; zusätzlich kann ein Vergleich von jeder Testlösung mit einer unbehandelten Windschutzscheibe gemacht werden. Solche während des Flugs vorgenommenen Tests in leichtem Regen haben überzeugend gezeigt, daß Verbindungen von entweder der Klasse A oder der Klasse B besser hinsichtlich der Verteilbarkeit, dem Regenabweisungsvermögen und der Dauerhaftigkeit als das beste der früher im Flug angewendeten flüssigen Systeme, d. h. als die Silicon-Titanat-Mittel, sind. Ein schwerer Regenfall ist erforderlich, um die Wasserabweisungsrhtttei aus Silicon-Titanat gründlich zu verteilen und befriedigende Eigenschaften aufzuweisen.

Claims (1)

10
*i Patentansprüche:
1, Mittel zur Behandlung von Windschutzscheiben eines Flugzeugs mit einem Gehalt an einem organischen Lösungsmittel, in dem flüssiges Fluorkohlenstoffsiloxan mit Fluoralkylgruppen Rr mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen und mit
-CO-N(R)- R'-oder — SO2- N(R)- R'-
Gruppen zwischen den Fluoralkylgruppen und den Siliciumatomen, worin R' ein Alkylenrest mit 2 bis Il Kohlenstoffatomen ist und R H sein kann, gelöst ist, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Fluorkohlenstoffsiloxan aus einem Gemisch hydrolysebeständiger Fluorkohlenstoffsiloxane mit einer Viskosität von 500 bis 500 000 C'entistok besteht, das wenigstens ein Fluorkohlenstoffsiloxan mit wiederkehrenden Einheiten der Formel
R,CON(R)R'Si(R")O bzw. RfSO2N(R)R'Si(R")O
worin der Kohlenstoff in Rr a!s Substituenten außer den F-Gruppen nur H- und Cl-Gruppen aufweist, R außer H ein niederer Alkylrest mit I bis 4 Kohlenstoffatomen sein kann und R" ein niederer Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, und wenigstens ein Fluorkohlenstoffsiloxan mit wieder-
kehrenden Einheiten der Formel
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