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DE102011056693A1 - Mold for the production of plastic foam parts with hybrid polymer coating to improve demolding - Google Patents

Mold for the production of plastic foam parts with hybrid polymer coating to improve demolding Download PDF

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DE102011056693A1
DE102011056693A1 DE201110056693 DE102011056693A DE102011056693A1 DE 102011056693 A1 DE102011056693 A1 DE 102011056693A1 DE 201110056693 DE201110056693 DE 201110056693 DE 102011056693 A DE102011056693 A DE 102011056693A DE 102011056693 A1 DE102011056693 A1 DE 102011056693A1
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DE
Germany
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atoms
silicon
mol
mold
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Pending
Application number
DE201110056693
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German (de)
Inventor
Klaus Rose
Uwe Posset
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zum Aushärten von Elastomeren, insbesondere von Polyurethan-Polymeren, gekennzeichnet durch eine auf der Innenseite der Form aufgebrachte Beschichtung aus einem oder umfassend ein Kieselsäure(hetero)-polykondensat, in dem über Kohlenstoffatome an Siliciumatome gebundene Kohlenwasserstoffgruppen vorhanden sind, mit den folgenden Maßgaben: (i) Das Kondensat kann neben Silicium 2-, 3- oder vierwertige Metallatome enthalten, die ausschließlich über Sauerstoffatome in das Kondensat-Netzwerk eingebunden sind und ggf. Hydroxy-, Alkoxy- oder sauerstoffgebundene Komplexliganden aufweisen, aber keine Metall-Kohlenstoffbindungen. (ii) Ein Anteil von Siliciumatomen, der mindestens 20 % der Summe aller Silicium- und Metallatome entspricht, weist über Kohlenstoffatome gebundene Gruppen auf. (iii) Höchstens 10 % aller Siliciumatome tragen mehr als 2 über Kohlenstoffatome gebundene Gruppen. (iv) 20–100 Mol-% der über Kohlenstoff gebundenen Gruppen sind ausgewählt unter einer oder mehreren Alkyl-, Aryl-, Arylalkyl- und Alkylarylgruppen (A), deren Kohlenstoffkette, wenn sie mindestens 3 Kohlenstoffatome aufweist, ggf. durch Sauerstoffatome unterbrochen sein kann. Weiterhin betrifft sie deren Herstellung und Verwendung sowie ein spezifisches Kieselsäure(hetero)polykondensat, das sich für die Herstellung der Beschichtung des Formwerkzeugs eignet.The present invention relates to a mold for curing elastomers, in particular of polyurethane polymers, characterized by a coating applied on the inside of the mold of or comprising a silicic acid (hetero) polycondensate in which hydrocarbon groups bonded via carbon atoms to silicon atoms are present, with the following provisos: (i) In addition to silicon, the condensate may contain 2-, 3- or tetravalent metal atoms which are exclusively bound to the condensate network via oxygen atoms and may have hydroxy-, alkoxy- or oxygen-bonded complex ligands but no metal -Kohlenstoffbindungen. (ii) A proportion of silicon atoms corresponding to at least 20% of the sum of all silicon and metal atoms has groups bonded via carbon atoms. (iii) Not more than 10% of all silicon atoms carry more than 2 carbon-bonded groups. (iv) 20-100 mol% of the carbon-bonded groups are selected from one or more alkyl, aryl, arylalkyl and alkylaryl groups (A) whose carbon chain, if it has at least 3 carbon atoms, may be interrupted by oxygen atoms can. Furthermore, it relates to their preparation and use and a specific silicic acid (hetero) polycondensate, which is suitable for the production of the coating of the mold.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug mit einer Beschichtung mit ausgeprägter Antihaftwirkung, die sich als permanentes Trennmittel für die Entformung von elastomeren Kunststoffen, insbesondere von PUR-Weichschaumteilen, eignet. The invention relates to a tool with a coating with pronounced non-stick effect, which is suitable as a permanent release agent for the demolding of elastomeric plastics, in particular soft polyurethane foam parts.

In der modernen Produktion von Kunststoffteilen werden zur Trennung von Produkten aus Werkzeugen Trennhilfen eingesetzt, welche nach jedem Takt bzw. einigen Takten erneut aufgetragen werden müssen, um eine optimale Performance zu erreichen. Ohne diese Trennhilfen wären einige Verfahren nicht denkbar, oder der Ausschuss durch zerstörte oder beschädigte Teile wäre zu hoch, um wirtschaftlich arbeiten zu können. Betroffen sind Verfahren wie z. B. Spritzgiessen, Powder-Slush-Verfahren oder Schäumprozesse. Die Rüstvorgänge und Reinigungen von Formen sind in der Kunststoff verarbeitenden Industrie zeit- und kostenintensiv. Eine längere Standzeit der Formen durch permanent wirkende, stabile Trennschichten bei gleicher Produktqualität steigert die Effizienz. In the modern production of plastic parts separating tools are used to separate products from tools, which must be reapplied after each bar or a few bars in order to achieve optimum performance. Without these separation aids, some processes would be inconceivable, or the waste or damaged parts would be too high to be economically viable. Affected are procedures such. As injection molding, powder-slush process or foaming processes. The setup processes and cleaning of molds are time-consuming and expensive in the plastics processing industry. A longer service life of the molds due to permanently acting, stable separating layers with the same product quality increases the efficiency.

Bei der Produktion von akustisch wirksamen Automobil-Innenverkleidungen, die mit einem Polyurethan-(PUR-)Weichschaum hinterschäumt werden, wird eine reaktive PUR-Monomermischung in eine temperierte Aluminiumform eingespritzt, wo der Schäumvorgang einsetzt. Nach der Aushärtung des PUR-Materials wird das Weichschaumteil manuell entformt. Bei diesem Prozess wird üblicherweise ein sprühfähiges Formtrennmittel eingesetzt, dessen Anwendung zu einer erheblichen Partikelbelastung der Raumluft und teils kritischen Lösemittelemissionen führt. In the production of acoustically effective automotive interior linings, which are backfoamed with a polyurethane (PUR) soft foam, a reactive PUR monomer mixture is injected into a tempered aluminum mold, where the foaming process begins. After curing of the PUR material, the soft foam part is manually removed from the mold. In this process, a sprayable mold release agent is usually used, the application of which leads to a significant particle load of the room air and partly critical solvent emissions.

Die Herstellung von Formhäuten für Automobil-Cockpit-Module erfolgt z.B. über Powder Slush-Verfahren. Hierbei wird PVC- oder TPU-Pulver (TPU ist ein thermoplastisches PUR-Elastomer) an der Oberfläche eines beheizten metallischen Formwerkzeugs mit galvanisch abgeschiedener Nickel-Oberfläche (eines sog. Ni-Galvanos) aufgeschmolzen. Nach einer anschließenden Gelierungsphase wird die Form abgekühlt, und die Instrumententafelhaut kann entnommen werden. Für die Fertigung solcher Formhäute kommen fein strukturierte Werkzeuge zum Einsatz, welche im Temperaturbereich 50–280 °C betrieben werden. Alternativ kann das Pulver-Sinter-Verfahren mit einer lichtstabilen, emissionsmindernden Lackierung kombiniert werden (IMC-Slush-Verfahren). Das IMC-Slush-Verfahren ermöglicht die Produktion fertig lackierter Dekorhäute in einem Prozessschritt: Zunächst wird die Kavität des Formhaut-Werkzeuges lackiert, aufgeheizt und dann an eine Box mit TPU-Pulver angeschlossen. Beim Rotieren dieser Einheit geliert ein Teil des Pulvers auf der Lackschicht zu einer Haut. Nach dem Abkühlen und Entfernen der Pulverbox lässt sich die lackierte Haut entnehmen. Im Vergleich zur Polyurethan-Sprühtechnologie und zum reinen Slush-Molding sind mit diesem Verfahren mehrfarbige Dekorhäute durch einfaches Kaschieren im Werkzeug leichter und wirtschaftlicher umsetzbar (Pressemeldung Bayer MaterialScience:
http://www.atzonline.de/Aktuell/Nachrichten/1/6531/Neuer-TPU-Werkstoff-fuer-Dekorhaeutekaelteflexibelkomma-weichmacher--und-halogenfrei.html ). Für diesen Vorgang werden derzeit sog. semi-permanente Trennmittel eingesetzt, welche eine gewisse Anzahl von Trennzyklen ermöglichen, bevor sie erneuert werden müssen.
The production of shaped skins for automobile cockpit modules takes place eg via powder slush method. In this case, PVC or TPU powder (TPU is a thermoplastic PUR elastomer) is melted on the surface of a heated metallic mold with a galvanically deposited nickel surface (a so-called Ni-Galvanos). After a subsequent gelation phase, the mold is cooled and the instrument panel skin can be removed. Finely structured tools are used for the production of such molded skins, which are operated in the temperature range 50-280 ° C. Alternatively, the powder-sintering process can be combined with a light-stable, emission-reducing coating (IMC slush process). The IMC slush process enables the production of finished decorative skins in one process step. First of all, the mold cavity mold cavity is painted, heated and then connected to a box with TPU powder. As this unit rotates, a portion of the powder on the lacquer layer gels to a skin. After cooling down and removing the powder box, the lacquered skin can be removed. Compared to polyurethane spray technology and pure slush molding, multicolored decorative skins can be made easier and more economical by simply laminating them in the mold (Bayer MaterialScience press release:
http://www.atzonline.de/Aktuell/Nachrichten/1/6531/Neuer-TPU-Werkstoff-fuer-Dekorhaeutekaelteflexibelkomma-weichmacher--und-halogenfrei.html ). For this process, so-called semi-permanent release agents are currently used, which allow a certain number of separation cycles before they have to be renewed.

Neben einer möglichst hohen Anzahl von Prozesszyklen, die im Idealfall äquivalent zu der Lebensdauer der Form ist, muss ein ideales Trennmittel insbesondere folgende Kriterien erfüllen:

  • • Einfache Applikation
  • • Hohe Temperaturbeständigkeit
  • • Hohe Trennwirkung zur leichten Entformbarkeit der Haut / des Schaums
  • • Gute Haftung an der Metallform mit hoher Beständigkeit gegen mechanische Beschädigungen
  • • Geringe Gleitreibung
  • • Erzielung der gewünschten Optik (Glanzgrad, Farbort), Haptik oder Zelligkeit
  • • Falls das Äquivalent der Anzahl erreichbarer Zyklen geringer ist als die Lebensdauer der Form, kommt die einfache Reinigung der Form als weiteres Kriterium hinzu.
In addition to the highest possible number of process cycles, which is ideally equivalent to the life of the mold, an ideal release agent must meet in particular the following criteria:
  • • Simple application
  • • High temperature resistance
  • • High release effect for easy removability of the skin / foam
  • • Good adhesion to the metal mold with high resistance to mechanical damage
  • • Low sliding friction
  • • Achieving the desired look (gloss, color), feel or cell
  • • If the equivalent of the number of achievable cycles is less than the life of the mold, the simple cleaning of the mold adds another criterion.

Zur PUR-Entformung kommen derzeit diverse Trennmittelsysteme zum Einsatz. Externe Trennmittel (wasser- oder lösemittelbasierend) stellen derzeit das am häufigsten eingesetzte System dar. Die Trennmittel bestehen aus trennaktiven Substanzen, z. B. Wachsen oder Silikonen, suspendiert, gelöst oder emulgiert in Wasser oder Lösungsmitteln als Trägermedium. Wässrigen Systemen wird aufgrund der Umweltgesetzgebung vermehrt der Vorzug gegeben, besonders in Bereichen, wo hohe Formentemperaturen auftreten (z. B. Heißschaumstoffherstellung). In Fällen, wo der Einsatz wässriger Systeme Probleme bereitet, können reine Kohlenwasserstoffe (KW) als Trennmittel eingesetzt (z. B. Kaltweichschaum) werden, was jedoch in vielen Ländern aufgrund der VOC-Problematik kritisch gesehen wird. Unter internen Trennmitteln versteht man trennwirksame Additive im zu formenden Material. Aufgrund der üblicherweise nötigen hohen Volumenkonzentrationen (um eine Trennwirkung an der Oberfläche zu generieren) können sich die Eigenschaften des Formteils in ungünstiger Weise verändern, was einen großen Nachteil darstellt. Andererseits führt die Verwendung interner Trennmittel zum Wegfall der Trennmittelauftragszeit und damit zu einer wesentlichen Steigerung der Produktivität. Various release agent systems are currently used for PUR demoulding. External release agents (water- or solvent-based) currently represent the most frequently used system. The release agents consist of release-active substances, eg. As waxes or silicones, suspended, dissolved or emulsified in water or solvents as a carrier medium. Aqueous systems are increasingly preferred due to environmental legislation, especially in areas where high mold temperatures occur (eg, hot foam production). In cases where the use of aqueous systems causes problems, pure hydrocarbons (HC) can be used as release agents (eg cold foam), which is, however, viewed critically in many countries due to the VOC problem. Internal release agents are separation-active Additives in the material to be molded. Due to the usually required high volume concentrations (to generate a release effect on the surface), the properties of the molding can unfavorably change, which is a major disadvantage. On the other hand, the use of internal release agents leads to the elimination of release agent application time and thus to a significant increase in productivity.

Die Aufbringung eines semi-permanenten Trennmittels erlaubt mehrere Entformungen, bevor die Formoberfläche nachbehandelt oder erneut beschichtet werden muss, reduziert also die Trennmittelauftragszeit und erhöht somit die Wirtschaftlichkeit. Hier kommen vor allem silicon- oder siliconharzartige Materialien zum Einsatz, die polymerisierbare und gelöste oder suspendierte, auspolymeriserte Bestandteile enthalten können. Nach einer Vernetzungsreaktion entsteht eine mehr oder weniger geschlossene Schicht auf der Formenoberfläche, von der mehrfach entformt werden kann. Mikroskopische Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass solche Schichten bereits nach wenigen Entformungszyklen irreparabel geschädigt werden und fortschreitende Anhaftungen zeigen. Als 3 sind REM-Aufnahmen von mit einem kommerziellen semi-permanenten Trennmittel beschichteten und dem IMC-Slush-Prozess unterworfenen Ni-Plättchen (ungenarbt) angefügt. Links: Situation nach 10. Entformung; rechts: Situation nach 25. Entformung. Deutlich sind ein Schichtausbruch (links) und eine Anhaftung von IMC-Lackmaterial an einem solchen Ausbruch zu erkennen. The application of a semi-permanent release agent allows several mold releases before the mold surface has to be aftertreated or recoated, thus reducing the release agent application time and thus increasing the cost-effectiveness. Here are mainly silicone or silicone resin-like materials are used, which may contain polymerizable and dissolved or suspended, polymerized components. After a cross-linking reaction, a more or less closed layer is formed on the mold surface, from which several molds can be removed from the mold. Applicant's microscopic investigations have shown that such layers are irreparably damaged after only a few demolding cycles and show progressive adhesions. When 3 SEM images of non-colored Ni platelets coated with a commercial semi-permanent release agent and subjected to the IMC-slush process are added. Left: situation after 10th demoulding; right: situation after 25th demoulding. Clearly visible are a breakout (left) and an adhesion of IMC lacquer material to such an eruption.

Die als permanente Trennmittel bezeichneten Teflon-Beschichtungen erweisen sich bei näherer Betrachtung nur als semi-permanent, da auch sie mit zunehmender Zyklenzahl Schichtausbrüche zeigen und kostenintensiv erneuert werden müssen, was zudem deren Wirtschaftlichkeit in Frage stellt. Auch aufgrund ihrer schlechten Benetzbarkeit, z.B. im IMC-Prozess, sind sie nur von begrenztem Nutzen. Gemischte Verfahren, wie z. B. der kombinierte Einsatz von semi-permanenten und flüssigen Trennmitteln zur Verlängerung der Standzeit der Beschichtung, können dagegen eine wirtschaftliche Option für PUR-verarbeitende Prozesse darstellen, sind aber aufwändig. On closer inspection, the Teflon coatings, which are referred to as permanent release agents, prove to be only semi-permanent, since they also show stratigraphies with increasing number of cycles and have to be renewed cost-intensive, which also jeopardizes their economic viability. Also due to their poor wettability, e.g. in the IMC process, they are of limited use. Mixed methods, such. For example, the combined use of semi-permanent and liquid release agents to extend the service life of the coating, however, can be an economic option for PUR-processing processes, but are expensive.

Es bestand also die Aufgabe, eine Werkzeugbeschichtung mit ausgeprägter Antihaftwirkung zu entwickeln, die den Einsatz solcher nicht oder semi-permanenten Trennmittel idealerweise gänzlich überflüssig macht oder zumindest auf ein Minimum reduziert. Bei Stückzahlen pro Jahr und Werkzeug von bis zu 60.000 sind die Anforderungen an die Haltbarkeit der Beschichtung sehr hoch – je nach Aufwand für das Aufbringen und Erneuern der Beschichtung sollte diese zwischen einigen Hundert und einigen Tausend Zyklen standhalten. Daneben sind auch eine gewisse Härte und Abriebfestigkeit sowie gute Gleitwirkung erforderlich, damit die Schicht nicht durch die Entnahme des Formteils oder durch in die Werkzeuge eingelegte Verstärkungs- oder Funktionselemente beschädigt wird. Die Werkzeugoberfläche ist häufig metallischer Natur, beispielsweise handelt es sich um ein Werkzeug aus Aluminium oder mit einer Aluminium- oder Nickel-Oberfläche auf ihrer dem zu bildenden Formteil zugewandten Seite. It was therefore the task of developing a tool coating with pronounced non-stick effect, which makes the use of such non-permanent or semi-permanent release agent ideally completely unnecessary or at least reduced to a minimum. With quantities per year and tooling of up to 60,000, the durability requirements of the coating are very high - depending on the cost of applying and replacing the coating, it should be able to withstand between a few hundred and a few thousand cycles. In addition, a certain hardness and abrasion resistance and good sliding action are required so that the layer is not damaged by the removal of the molding or by inserted in the tools reinforcing or functional elements. The tool surface is often metallic in nature, for example, it is a tool made of aluminum or with an aluminum or nickel surface on its side facing the molding to be formed side.

Gelöst wird die Aufgabe durch den Vorschlag, die Werkzeuginnenoberfläche mit einer Beschichtung auszustatten, die aus einem Kieselsäure(hetero)polykondensat besteht oder dieses als Matrix aufweist. Das Kieselsäure(hetero)polykondensat weist eine unpolare Grundstruktur sowie chemische Gruppen auf, die dem Material hydrophobe, vorzugsweise oleophobe Eigenschaften verleihen, und besitzt eine geringe Oberflächenenergie von vorzugsweise < 20–25 mN/m. The problem is solved by the proposal to equip the tool inner surface with a coating consisting of a silicic acid (hetero) polycondensate or this has as a matrix. The silicic acid (hetero) polycondensate has a non-polar basic structure as well as chemical groups which impart hydrophobic, preferably oleophobic properties to the material and has a low surface energy of preferably <20-25 mN / m.

Kieselsäure(hetero)polykondensate sind in großer Zahl bekannt. Es handelt sich dabei um anorganisch-organische (hybride) Nanokomposite, auch als (Hetero)poly(organo)siloxane bezeichnet, die aus Organo(alkoxy)silanen, Haupt- oder Nebengruppen-Metallalkoxiden und weiteren Komponenten z.B. über den bekannten Sol-Gel-Prozess (Hydrolyse und Polykondensation von Metallalkoxiden) hergestellt werden, Diese sind in den letzten Jahrzehnten zu wichtigen Produkten der chemischen Nanotechnologie geworden. Die attraktiven Merkmale dieser nanoskaligen Verbundwerkstoffe sind im Idealfall hohe Transparenz (glasartig), Verarbeitbarkeit bei gemäßigten Temperaturen oder durch UV-Bestrahlung (polymerartig), gute thermische Stabilität und niedrige Oberflächenenergie (siliconartig) sowie breite Verfügbarkeit der Ausgangsverbindungen (siehe G. Schottner, K. Rose, S. Amberg-Schwab, Kunststoffe 94 (2004) 306 und 4). Derartige multifunktionelle Schichten lassen sich ausgehend von funktionellen Bausteinen in Mehrkomponentensystemen über kolloidale Zwischenstufen gewinnen. Aufgrund der beinahe unbeschränkten Kombinationsmöglichkeiten ist es jedoch nicht trivial, maßgeschneiderte Kondensate für spezifische Anwendungen aufzufinden. Silica (hetero) polycondensates are known in large numbers. These are inorganic-organic (hybrid) nanocomposites, also referred to as (hetero) poly (organo) siloxanes, which consist of organo (alkoxy) silanes, main or subgroup metal alkoxides and other components, for example via the known sol-gel Process (hydrolysis and polycondensation of metal alkoxides) have become important chemical nanotechnology products in recent decades. The attractive features of these nanoscale composite materials are ideally high transparency (glassy), processability at moderate temperatures or by UV irradiation (polymer-like), good thermal stability and low surface energy (silicon-like) and wide availability of the starting compounds (see G. Schottner, K. Rose, S. Amberg-Schwab, Kunststoffe 94 (2004) 306 and 4 ). Such multifunctional layers can be obtained starting from functional building blocks in multicomponent systems via colloidal intermediates. However, due to the almost unlimited combination possibilities it is not trivial to find customized condensates for specific applications.

Die genannte Grundstruktur sowie die hydrophoben/oleophoben Eigenschaften erhält das erfindungsgemäße Kieselsäure(hetero)polykondensat durch das Vorhandensein von über Kohlenstoffatome an Siliciumatome gebundene Kohlenwasserstoffgruppen, insbesondere Alkyl- oder Phenylgruppen, mit den folgenden Maßgaben:

  • (i) Das Kondensat kann neben Silicium 2-, 3- oder vierwertige Metallatome enthalten, die ausschließlich über Sauerstoffatome in das Kondensat-Netzwerk eingebunden sind und ggf. Hydroxy-, Alkoxy- oder sauerstoffgebundene Komplexliganden aufweisen, aber keine Metall-Kohlenstoffbindungen.
  • (ii) Ein Anteil von Siliciumatomen, der mindestens 20 % der Summe aller Silicium- und Metallatome entspricht, weist über Kohlenstoffatome gebundene Gruppen auf.
  • (iii) Höchstens 10 %, häufig 0 bis höchstens 3 % aller Siliciumatome tragen mehr als 2 über Kohlenstoffatome gebundene Gruppen. Vorzugsweise sind es höchstens 10 % derjenigen Siliciumatome, die mindestens eine über Kohlenstoff gebundene Gruppe aufweisen.
  • (iv) 20–100 Mol-%, vorzugsweise 50 bis 100 Mol-% und besonders bevorzugt annähernd 100% der über Kohlenstoff an Silicium gebundenen Gruppen sind ausgewählt unter gleichen oder unterschiedlichen Alkyl-, Aryl-, Arylalkyl- und Alkylarylgruppen (A), deren Kohlenstoffkette, wenn sie mindestens 3 Kohlenstoffatome aufweist, ggf. durch Sauerstoffatome unterbrochen sein kann.
  • (v) Bei einem Teil der Si-C-gebundenen Gruppen kann es sich um verbrückende Gruppen handeln, z.B. Alkylengruppen, deren Kohlenstoffkette ggf. durch Heteroatome oder Gruppen wie -C(O)-, -C(O)O-, -CO(NH)-, -NHC(O) oder -NHC(O)NH- sowie deren Thioanaloge unterbrochen sein kann.
  • (vi) Bis zu 30 Mol-% der Alkyl-, Aryl-, Arylalkyl- und Alkylarylgruppen (A) können ganz oder teilweise fluoriert sein.
The said basic structure as well as the hydrophobic / oleophobic properties of the silicic acid (hetero) polycondensate according to the invention is obtained by the presence of hydrocarbon groups bonded via carbon atoms to silicon atoms, in particular alkyl or phenyl groups, with the following provisos:
  • (i) In addition to silicon, the condensate may contain 2-, 3- or tetravalent metal atoms that are exclusively bound to the condensate network via oxygen atoms and may have hydroxy-, alkoxy- or oxygen-bonded complex ligands, but no metal-carbon bonds.
  • (ii) A proportion of silicon atoms corresponding to at least 20% of the sum of all silicon and metal atoms has groups bonded via carbon atoms.
  • (iii) Not more than 10%, often 0 to not more than 3% of all silicon atoms have more than 2 groups bonded via carbon atoms. Preferably, at most 10% of those silicon atoms have at least one carbon-bonded group.
  • (iv) 20-100 mol%, preferably 50 to 100 mol% and particularly preferably approximately 100% of the groups bonded to silicon via carbon are selected from the same or different alkyl, aryl, arylalkyl and alkylaryl groups (A), whose carbon chain, if it has at least 3 carbon atoms, may optionally be interrupted by oxygen atoms.
  • (v) Some of the Si-C bonded groups may be bridging groups, eg, alkylene groups whose carbon chain may be substituted by heteroatoms or groups such as -C (O) -, -C (O) O-, -CO (NH) -, -NHC (O) or -NHC (O) NH- and their thio analogues may be interrupted.
  • (vi) Up to 30 mol% of the alkyl, aryl, arylalkyl and alkylaryl groups (A) may be wholly or partly fluorinated.

In einer ersten Ausführungsform handelt es sich bei mindestens einem Teil der genannten Alkyl-, Aryl-, Arylalkyl- und Alkylarylgruppen (A) um Alkylgruppen mit mindestens 4, in günstiger Weise mit mindestens 8 bis 16 Kohlenstoffatomen, oder um Phenylgruppen. Dabei tragen die einzelnen Siliciumatome vorzugsweise nur eine solche Gruppe; soweit es sich bei den Gruppen (A) um Phenylgruppen handelt, können sie stattdessen zwei solche Gruppen tragen. In a first embodiment, at least a portion of said alkyl, aryl, arylalkyl and alkylaryl groups (A) are alkyl groups of at least 4, more preferably of at least 8 to 16 carbon atoms, or phenyl groups. The individual silicon atoms preferably carry only one such group; if groups (A) are phenyl groups, they may instead carry two such groups.

In einer alternativen Ausführungsform handelt es sich bei mindestens einem Teil der genannten Gruppen (A) um Methyl-, Ethyl- oder Propylgruppen. Darunter sind Methylgruppen bevorzugt. In dieser Ausführungsform ist es günstig, wenn wenigstens 20 % der Siliciumatome zwei solche Gruppen enthalten. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn mehrere Siliciumatome mit zwei solchen Gruppen direkt über Sauerstoffatome miteinander verknüpft sind, so dass silikonartige Strukturen der Formel -SiR2-O-SiR2-O-SiR2-O mit R gleich C1-C3-Alkyl oder Phenyl, vorzugsweise zumindest mehrheitlich Methyl, entstehen. Es reicht dabei ein relativ geringer Anteil solcher Strukturen. So sind in einer besonders bevorzugten Form der Erfindung mindestens 10 % der Siliciumatome Bestandteil einer silikonartigen Struktur der vorgenannten Art aus mindestens 3, vorzugsweise mindestens 5 stärker bevorzugt mindestens 7 und besonders bevorzugt mindesten 10 mit jeweils zwei C1-C3-Alkylgruppen substituierten Siliciumatomen. In der Regel umfasst diese silikonartige Struktur bis zu 15, in selteneren Fällen bis zu 20 dieser zweifach alkylsubstituierten Siliciumatome. Unter diesen sind wiederum besonders bevorzugt 50–100 % mit zwei Methylgruppen substituiert. Durch diese Maßnahme wird die Oberflächenenergie des gehärteten Kieselsäure(hetero)polykondensats auf ≤20 mN/m verringert. Die beiden vorgenannten Ausführungsformen können auch miteinander kombiniert werden. Das Kieselsäure(hetero)polykondensat enthält dann sowohl kurzkettige Alkylgruppen und/oder Phenylgruppen als auch langkettige Alkylgruppen. Besonders bevorzugt ist in dieser Kombination ebenfalls das Vorhandensein von silikonartigen Strukturen, wobei diese entweder nur aus zweifach C1-C3-alkyl- bzw. methylsubstituierten Siliciumatomen oder aber aus zweifach C1-C3-alkyl- bzw. methylsubstituierten Siliciumatomen und zweifach phenylsubstituierten Siliciumatomen aufgebaut sind. Dabei ist es ganz besonders bevorzugt, wenn der Anteil an C1-C3-alkyl- bzw. methylsubstituierten Siliciumatomen höher ist als der Anteil an phenylsubstituierten Siliciumatomen. In an alternative embodiment, at least a part of said groups (A) are methyl, ethyl or propyl groups. Of these, methyl groups are preferred. In this embodiment, it is favorable if at least 20% of the silicon atoms contain two such groups. It is particularly preferred if several silicon atoms are linked to two such groups directly via oxygen atoms, so that silicone-like structures of the formula -SiR 2 -O-SiR 2 -O-SiR 2 -O with R is equal to C 1 -C 3 - Alkyl or phenyl, preferably at least predominantly methyl arise. It is enough a relatively small proportion of such structures. Thus, in a particularly preferred form of the invention, at least 10% of the silicon atoms are part of a silicone-like structure of the aforementioned type of at least 3, preferably at least 5 more preferably at least 7 and more preferably at least 10 each substituted with two C 1 -C 3 alkyl groups silicon atoms. Typically, this silicone-like structure comprises up to 15, more rarely up to 20, of these di-alkyl-substituted silicon atoms. Among these, more preferably 50-100% are substituted with two methyl groups. By this measure, the surface energy of the cured silicic acid (hetero) polycondensate is reduced to ≤20 mN / m. The two aforementioned embodiments can also be combined with each other. The silicic acid (hetero) polycondensate then contains both short-chain alkyl groups and / or phenyl groups and long-chain alkyl groups. Also particularly preferred in this combination is the presence of silicone-like structures, these being composed of only two C 1 -C 3 -alkyl- or methyl-substituted silicon atoms or of C 1 -C 3 -alkyl- or methyl-substituted silicon atoms and phenyl-substituted twofold Silicon atoms are constructed. It is very particularly preferred if the proportion of C 1 -C 3 -alkyl- or methyl-substituted silicon atoms is higher than the proportion of phenyl-substituted silicon atoms.

Wenn fluorsubstituierte Gruppen (A) vorhanden sind, ist es bevorzugt, dass es sich bei diesen um teilfluorierte, ggf. durch Sauerstoffatome unterbrochene Alkylgruppenmit mindestens 4 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen und besonders bevorzugt mit mindestens 16–24 Kohlenstoffatomen handelt. Bezogen auf alle Gruppen (A) sollte der Anteil fluorsubstituierter Gruppen vorzugsweise nicht mehr als 15 Mol-%, bevorzugt nicht mehr als 7 Mol-%, stärker bevorzugt nicht mehr als 5 Mol-% und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 3 Mol-% betragen. Die genannte Obergrenze an fluorsubstituierten Gruppen beruht auf der Beobachtung der Erfinder, dass ein zu hoher Anteil entsprechender Ausgangsmaterialien deren Mischbarkeit beeinträchtigen kann; es kann dann zu einer Phasenseparation kommen. Natürlich sprechen immer auch Umweltgründe für einen sparsamen Umgang mit solchen Materialien; nicht zuletzt auch Kostengründe. When fluorine-substituted groups (A) are present, it is preferred that these are partially fluorinated, optionally interrupted by oxygen atoms alkyl groups having at least 4 carbon atoms, preferably having at least 6 carbon atoms and more preferably having at least 16-24 carbon atoms. Based on all groups (A), the proportion of fluorine-substituted groups should preferably not more than 15 mol%, preferably not more than 7 mol%, more preferably not more than 5 mol% and most preferably not more than 3 mol% be. The said upper limit of fluorine-substituted groups is based on the observation of the inventors that too high a proportion of corresponding starting materials may affect their miscibility; it can then come to a phase separation. Of course, environmental reasons always speak in favor of economical use of such materials; not least cost reasons.

Das erfindungsgemäß einsetzbare Kieselsäure(hetero)polykondensat kann weitere über Kohlenstoffatome an Silicium gebundene Gruppen (B) enthalten, die polare Reste tragen. Hierfür eignen sich mit z.B. primären Aminogruppen, Ammoniumgruppen, SH-Gruppen, Carbonsäureresten oder aktivierten Carbonsäureresten wie Anhydridresten substituierte Kohlenwasserstoffreste, insbesondere Alkylreste. Die Ammoniumgruppen können sekundäre, tertiäre oder quartäre Ammoniumgruppen sein. Ihr Stickstoffatom kann Methylgruppen und/oder längerkettige Alkyl-, Aryl-, Arylalkyl- oder Alkylarylgruppen tragen, beispielsweise zwei kurze und einer lange Alkylkette oder drei kurze Alkylketten. Die Kohlenstoffkette der Kohlenwasserstoffreste der Gruppen (B) kann ggf. unterbrochen sein, beispielsweise durch Sauerstoffatome, Schwefelatome oder NH-Gruppen. Die Gegenionen der Ammoniumgruppen können beliebig ausgewählt werden; z.B. kann es sich um Chlorid oder um Acetat handeln. The silicic acid (hetero) polycondensate which can be used according to the invention can contain further groups (B) which are bonded to silicon via carbon atoms and which carry polar radicals. Suitable for this purpose are for example primary amino groups, ammonium groups, SH groups, carboxylic acid radicals or activated carboxylic acid radicals such as anhydride radicals substituted hydrocarbon radicals, in particular alkyl radicals. The Ammonium groups can be secondary, tertiary or quaternary ammonium groups. Their nitrogen atom can carry methyl groups and / or longer-chain alkyl, aryl, arylalkyl or alkylaryl groups, for example two short and one long alkyl chain or three short alkyl chains. The carbon chain of the hydrocarbon radicals of the groups (B) may optionally be interrupted, for example by oxygen atoms, sulfur atoms or NH groups. The counterions of the ammonium groups can be arbitrarily selected; For example, it may be chloride or acetate.

Die Gruppen (B) werden in Abhängigkeit vom Material der Form ausgewählt; sie dienen der Verbesserung der Haftung der Beschichtung an der Werkzeugoberfläche. Beispielsweise eignet sich eine Alkylaminogruppe (B) besonders für die Herstellung einer für Aluminium vorgesehenen Beschichtung. Ihr Anteil beträgt vorzugsweise nicht mehr als 20 Mol-% der Summe der über Kohlenstoffatome angebundenen Gruppen (A) plus (B), stärker bevorzugt nicht mehr als 10 Mol-%, und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 6 Mol-%. The groups (B) are selected depending on the material of the mold; they serve to improve the adhesion of the coating to the tool surface. For example, an alkylamino group (B) is particularly suitable for the production of a coating intended for aluminum. Their content is preferably not more than 20 mol% of the sum of the groups bonded via carbon atoms (A) plus (B), more preferably not more than 10 mol%, and most preferably not more than 6 mol%.

Bis zu 80 % der Siliciumatome des Kieselsäurepolykondensats können frei von über Kohlenstoffatome gebundenen Gruppen sein. Ein Teil dieser Siliciumatome – in der Regel bis zu 50 % davon – kann durch 2-, 3- oder 4-wertige Metallatome ersetzt sein. Ein solches Kondensat wird vorliegend als Kieselsäureheteropolykondensat bezeichnet. Ein hoher Anteil an solchen Komponenten macht das Kondensat relativ hart und spröde. Es hat sich aber herausgestellt, dass dann, wenn das Kondensat die oben beschriebenen Siloxan-Strukturen aufweist, der Anteil der Siliciumatome, der frei von über Kohlenstoffatomen gebundenen Gruppen ist, bzw. der Anteil an sonstigen Metallatomen, relativ gering sein kann. Wenn z.B. der Anteil an silikonartigen Strukturen der Formel -SiR2-O-SiR2-O-SiR2-O mit R gleich C1-C3-Alkyl oder Phenyl, vorzugsweise zumindest mehrheitlich Methyl, mindestens 10 %, bezogen auf die Siliciumatome des Kondensats, wie oben definiert beträgt, kann der Anteil der Siliciumatome, der frei von über Kohlenstoffatomen gebundenen Gruppen ist, bzw. der Anteil an sonstigen Metallatomen zwischen 0 und 20 % betragen. Up to 80% of the silicon atoms of the silicic acid polycondensate may be free of groups bonded via carbon atoms. Some of these silicon atoms - usually up to 50% of them - can be replaced by 2-, 3- or 4-valent metal atoms. Such a condensate is referred to herein as silicic acid heteropolycondensate. A high proportion of such components makes the condensate relatively hard and brittle. However, it has been found that when the condensate has the siloxane structures described above, the proportion of silicon atoms which is free of groups bonded via carbon atoms, or the proportion of other metal atoms, may be relatively low. If, for example, the proportion of silicone-like structures of the formula -SiR 2 -O-SiR 2 -O-SiR 2 -O with R is C 1 -C 3 -alkyl or phenyl, preferably at least a majority of methyl, at least 10%, based on the silicon atoms of the condensate, as defined above, the proportion of silicon atoms which is free of groups bonded via carbon atoms or the proportion of other metal atoms can be between 0 and 20%.

Um eine besonders feste und dichte Beschichtung zu erhalten, die dennoch nicht spröde ist, kann in günstiger Weise ein Teil der über Kohlenstoffatome gebundenen Gruppen ausgewählt sein unter Gruppen (C), die organisch polymerisierbare C=C-Doppelbindungen oder Epoxygruppen aufweisen. Durch Polymerisation dieser Gruppen kann das Kondensat zusätzlich zu dem anorganischen Netzwerk ein dieses durchdringendes, organisches Netzwerk erhalten. In order to obtain a particularly strong and dense coating, which nevertheless is not brittle, a part of the groups bonded via carbon atoms may favorably be selected from groups (C) which have organically polymerisable C =C double bonds or epoxy groups. By polymerizing these groups, the condensate can receive, in addition to the inorganic network, an organic network penetrating therethrough.

Das erfindungsgemäß verwendbare Kieselsäure(hetero)polykondensat wird vorzugsweise durch hydrolytische Kondensation geeigneter Ausgangsmaterialien hergestellt, vorzugsweise mit Hilfe der Sol-Gel-Technik. The silicic acid (hetero) polycondensate which can be used according to the invention is preferably prepared by hydrolytic condensation of suitable starting materials, preferably by means of the sol-gel technique.

Zum Einbau der Gruppen (A) können hierfür beispielsweise ein oder mehrere Silane der Formel (Ia) RaR1 bSiX4-a-b (Ia) und/oder ein oder mehrere Siloxane der Formel (Ib) (R3O)Si(R4)2(A)mSi(R2)2[OSi(R2)2]n(A)mSi(R4)2(OR3) (Ib) worin
R ausgewählt ist unter unfluoriertem, teilfluoriertem oder vollfluoriertem C4-C24-Alkyl, Aryl, Alkylaryl und Arylalkyl mit jeweils 6 bis 24 Kohlenstoffatomen, wobei das Kohlenstoffgerüst der Alkylgruppen in allen Fällen durch Sauerstoffatome unterbrochen sein kann,
R1 ausgewählt ist unter C1-C3-Alkyl und insbesondere Methyl ist,
X ausgewählt ist unter hydrolytisch kondensierbaren Gruppen, darunter insbesondere Gruppen OR1, sowie OH,
jeder Rest R2 unabhängig von anderen Resten R2 ausgewählt ist unter C1-C3-Alkyl, Aryl, Alkylaryl und Arylalkyl mit jeweils 6 bis 24 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt unter Methyl und Phenyl, wobei vorzugsweise die beiden Reste R2, die an ein und demselben Siliciumatom gebunden sind, dieselbe Bedeutung besitzen,
R3 ausgewählt ist unter Wasserstoff und C1-C3-Alkyl,
R4 die Bedeutung von R1 oder von X wie voranstehend definiert hat,
A eine ggf. durch O, S, NR3, C(O)O, C(O)NR3, NR3C(O) oder NR3C(O)NR3 unterbrochene Alkylengruppe mit vorzugsweise 4 bis 12 Kohlenstoffatomen ist,
a 0 oder 1 ist
b 0, 1 oder 2 ist mit der Maßgabe, dass die Summe von a und b 1 oder 2 ist,
m 0 oder 1 ist
n eine ganze Zahl zwischen 1 und 50, vorzugsweise zwischen 1 und 25 und besonders bevorzugt zwischen 3 und 15 ist,
in geeigneten Mengen(verhältnissen) eingesetzt werden, um die oben angegebenen Bedingungen zu erfüllen, denen das Kieselsäure(hetero)polykondensat genügen soll,
For the incorporation of the groups (A), for example, one or more silanes of the formula (Ia) R a R 1 b SiX 4-ab (Ia) and / or one or more siloxanes of the formula (Ib) (R 3 O) Si (R 4 ) 2 (A) m Si (R 2 ) 2 [OSi (R 2 ) 2 ] n (A) m Si (R 4 ) 2 (OR 3 ) (Ib) wherein
R is selected from unfluorinated, partially fluorinated or fully fluorinated C 4 -C 24 -alkyl, aryl, alkylaryl and arylalkyl having in each case 6 to 24 carbon atoms, where the carbon skeleton of the alkyl groups may in all cases be interrupted by oxygen atoms,
R 1 is selected from C 1 -C 3 -alkyl and in particular methyl,
X is selected from hydrolytically condensable groups, in particular groups OR 1 , as well as OH,
each radical R 2 is independently selected from other radicals R 2 is C 1 -C 3 alkyl, aryl, alkylaryl and arylalkyl having in each case 6 to 24 carbon atoms, particularly preferably methyl and phenyl, wherein preferably the two radicals R 2 , the are bound to one and the same silicon atom, have the same meaning,
R 3 is selected from hydrogen and C 1 -C 3 -alkyl,
R 4 has the meaning of R 1 or of X as defined above,
A is an alkylene group optionally interrupted by O, S, NR 3 , C (O) O, C (O) NR 3 , NR 3 C (O) or NR 3 C (O) NR 3 , preferably having 4 to 12 carbon atoms,
a is 0 or 1
b is 0, 1 or 2 with the proviso that the sum of a and b is 1 or 2,
m is 0 or 1
n is an integer between 1 and 50, preferably between 1 and 25 and more preferably between 3 and 15,
be used in suitable amounts (ratios) to meet the above conditions, which should meet the silicic acid (hetero) polycondensate,

Beispiele für nichtfluorierte Silane und Siloxane sind:

Figure 00080001
Examples of non-fluorinated silanes and siloxanes are:
Figure 00080001

Beispiele für Silane mit fluorierten Gruppen sind: Examples of silanes with fluorinated groups are:

Figure 00080002
Figure 00080002

Zum Einbau der Gruppen (B) können Silane der Formel (II) verwendet werden: R5SiX'3 (II) worin
R5 eine Kohlenwasserstoffgruppe ist, die entweder mit mindestens einer Gruppe, ausgewählt unter SH, NH2, NR6 3 + Z und C(O)OY, substituiert oder durch eine Gruppe NR6 2 +Z unterbrochen ist,
R6 ausgewählt ist unter Wasserstoff und C1-C24-Alkyl,
Y Wasserstoff oder -C(O)- ist, wobei die Carbonylgruppe mit der freien Bindung an die Kohlenwasserstoffgruppe angebunden ist (d.h. C(O)OY Teil eines Anhydrids ist)
Z ein einwertiges Anion oder ein entsprechender Anteil eines mehrwertigen Anions ist, sowie
X' OR1 bedeutet und R1 wie oben definiert ist.
For incorporation of groups (B) silanes of the formula (II) can be used: R 5 SiX ' 3 (II) wherein
R 5 is a hydrocarbon group which is either substituted by at least one group selected from SH, NH 2 , NR 6 3 + Z - and C (O) OY, substituted or by a group NR 6 2 + Z - ,
R 6 is selected from hydrogen and C 1 -C 24 -alkyl,
Y is hydrogen or -C (O) - wherein the carbonyl group is attached to the hydrocarbon group with the free bond (ie C (O) OY is part of an anhydride)
Z - is a monovalent anion or a corresponding proportion of a polyvalent anion, as well as
X 'is OR 1 and R 1 is as defined above.

Beispielhafte Silane sind:

Figure 00090001
Figure 00090002
Exemplary silanes are:
Figure 00090001
Figure 00090002

Der Anteil an Gruppen (B) im erfindungsgemäßen Kieselsäure(hetero)polykondensat ist nicht kritisch; im allgemeinen liegt er bei ca. 5 bis 20 %, bezogen auf die Summe aller über Kohlenstoff an Silicium gebundenen Gruppen, d.h. bezogen auf (A) plus (B) plus (C). The proportion of groups (B) in the inventive silicic acid (hetero) polycondensate is not critical; in general, it is about 5 to 20%, based on the sum of all groups bonded via silicon to carbon, i. based on (A) plus (B) plus (C).

Für den Anteil an Siliciumatomen, die keine über Kohlenstoffatome gebundene Gruppen aufweisen, bzw. an entsprechenden anderen Metallatomen können folgende Silane der Formel (III) bzw. Metallverbindungen der Formel (V) verwendet werden: SiX'4 (III) worin X‘ die oben für die Silane der Formel (II) angegebene Bedeutung besitzt, und/oder Md+X"d (V) worin M ein Metall aus der Gruppe der drei- und vierwertigen Hauptgruppenelemente und der drei- oder vierwertigen Übergangsmetallelemente ist, X" die Bedeutung von X' hat oder ein C4-C6-Alkoxid oder ein einzähniger Ligand oder ein Zahn eines mehrwertigen Liganden ist und d 3 oder 4 bedeutet. For the proportion of silicon atoms which have no groups bonded via carbon atoms or to corresponding other metal atoms, the following silanes of the formula (III) or metal compounds of the formula (V) can be used: SiX '4 (III) wherein X 'has the meaning given above for the silanes of the formula (II), and / or M d + X " d (V) wherein M is a metal from the group of tri- and tetravalent main group elements and the trivalent or tetravalent transition metal elements, X "has the meaning of X 'or is a C 4 -C 6 alkoxide or a monodentate ligand or a tooth of a polyvalent ligand and d is 3 or 4.

Beispiele sind:

Figure 00100001
Examples are:
Figure 00100001

Zum Einbau von Gruppen (C) eignen sich z.B. Silane der Formel (IV) R7aR1 bSiX4-a-b, (IV), worin R1 und X wie für Formel (Ia) definiert sind und R7 ein über ein Kohlenstoffatom an das Silicium gebundener Rest ist, der mindestens eine C=C-Doppelbindung oder mindestens eine Epoxigruppe trägt. Die C=C-Doppelbindung ist in günstiger Weise Bestandteil einer Acrylat- oder Methacrylatgruppe. Der Index a ist hierbei in der Regel 1, kann in Ausnahmefällen aber auch 2 bedeuten. Der Index b ist 0 oder 1. For the incorporation of groups (C) are, for example, silanes of the formula (IV) R 7 aR 1 b SiX 4-ab , (IV), wherein R 1 and X are as defined for formula (Ia) and R 7 is a radical bonded via a carbon atom to the silicon, which carries at least one C = C double bond or at least one epoxy group. The C = C- Double bond is favorably part of an acrylate or methacrylate group. The index a is usually 1, but may also mean 2 in exceptional cases. The index b is 0 or 1.

Beispiele sind: Examples are:

Figure 00100002
Figure 00100002

Figure 00110001
Figure 00110001

Der Anteil an Gruppen (C) im erfindungsgemäßen Kieselsäure(hetero)polykondensat ist nicht kritisch; er beträgt im allgemeinen maximal 50%, vorzugsweise 10 bis 30 % und besonders bevorzugt 10 bis 20 %, bezogen auf die Summe aller über Kohlenstoff an Silicium gebundenen Gruppen, d.h. bezogen auf (A) plus (B) plus (C). The proportion of groups (C) in the inventive silicic acid (hetero) polycondensate is not critical; it is generally at most 50%, preferably 10 to 30%, and most preferably 10 to 20%, based on the sum of all groups bonded via silicon to carbon, i. based on (A) plus (B) plus (C).

In allen Ausführungsformen der Erfindung ist R1 vorzugsweise Methyl und X' vorzugsweise Methoxy oder Ethoxy. X" ist vorzugsweise Ethoxy, n- oder i-Propoxy oder n- oder s-Butoxy. In all embodiments of the invention, R 1 is preferably methyl and X 'is preferably methoxy or ethoxy. X "is preferably ethoxy, n- or i-propoxy or n- or s-butoxy.

Die vorliegende Erfindung kann in allen Formgebungsprozessen für Kunststoffbauteile eingesetzt werden, darunter für Elastomere wie Polyolefine, Polyester, Copolymere auf Basis dieser Materialien, PVC, Kautschuk oder Gummi, insbesondere aber für Bauteile aus PUR. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass die hybridpolymere Beschichtung der vorliegenden Erfindung einerseits gut an der (in der Regel metallischen) Oberfläche der Form haftet, andererseits die leichte Ablösung des in der Form gebildeten (organischen) Elastomeren ermöglicht. Dabei ist die leichte Ablösung des Elastomeren einer Kombination von niedriger Oberflächenenergie mit hydrophoben oder sogar oleophoben Eigenschaften der Beschichtung geschuldet. Freie Hydroxygruppen, die nach der hydrolytischen Kondensation verbleiben, garantieren andererseits eine gute Haftung am metallischen Substrat. The present invention can be used in all molding processes for plastic components, including elastomers such as polyolefins, polyesters, copolymers based on these materials, PVC, rubber or rubber, but especially for components made of PUR. It has surprisingly been found that the hybrid polymer coating of the present invention on the one hand well adheres to the (usually metallic) surface of the mold, on the other hand allows the easy detachment of the (organic) elastomer formed in the mold. The easy release of the elastomer is due to a combination of low surface energy with hydrophobic or even oleophobic properties of the coating. Free On the other hand, hydroxy groups remaining after the hydrolytic condensation guarantee good adhesion to the metallic substrate.

Die Silane und Siloxane (I) zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine unpolare Struktur besitzen. Dies ist Voraussetzung für eine niedrige Oberflächenenergie. The silanes and siloxanes (I) are characterized by having a nonpolar structure. This is a prerequisite for a low surface energy.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird das Kieselsäure(hetero)polykondensat gewonnen durch hydrolytische Kondensation von ausschließlich Silanen der Formel (Ia) und/oder Siloxanen der Formel (Ib), ggf. in Kombinationen mit solchen der Formel (II) in einem Mengenverhältnis von 100 bis 60 Mol-% (I) zu 0 bis 40 Mol.-% (II). In a first preferred embodiment, the silicic acid (hetero) polycondensate is obtained by hydrolytic condensation of exclusively silanes of the formula (Ia) and / or siloxanes of the formula (Ib), if appropriate in combinations with those of the formula (II) in a quantitative ratio of 100 to 60 mol% (I) to 0 to 40 mol% (II).

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird das Kieselsäure(hetero)polykondensat gewonnen durch hydrolytische Kondensation von Silanen der Formel (I) (d.h. (Ia) und/oder (Ib)), ggf. in Kombinationen mit solchen der Formel (II) in einem Mengenverhältnis von 100 bis 60 Mol-% (I) zu 0 bis 40 Mol.-% (II), sowie zusätzlich Silanen der Formel (III), wobei das Mengenverhältnis der Silane der Formel (I) plus ggf. (II) zu den Silanen der Formel (III) im Bereich von 20 bis 80 Mol-% (I) plus ggf. (II) zu 80 Mol-% bis 20 Mol-% (III), vorzugsweise 60 bis 75 Mol-% (I) plus ggf. (II) zu 40 bis 25 Mol-% (III) liegt. In dieser Ausführungsform können die Silane mit der Formel (III) teilweise oder vollständig durch Methallverbindungen der Formel (V) ersetzt sein. In a second preferred embodiment, the silicic acid (hetero) polycondensate is obtained by hydrolytic condensation of silanes of the formula (I) (ie (Ia) and / or (Ib)), if appropriate in combinations with those of the formula (II) in a quantitative ratio from 100 to 60 mol% (I) to 0 to 40 mol% (II), and in addition silanes of the formula (III), wherein the ratio of the silanes of the formula (I) plus optionally (II) to the silanes of the formula (III) in the range of 20 to 80 mol% (I) plus optionally (II) to 80 mol% to 20 mol% (III), preferably 60 to 75 mol% (I) plus, if appropriate (II) to 40 to 25 mol% (III). In this embodiment, the silanes of the formula (III) may be partially or completely replaced by metal compounds of the formula (V).

In einer dritten bevorzugten Ausführungsform beträgt der Anteil der Summe aus Silanen der Formel (III) und Metallverbindungen der Formel (V) 5 bis 20 Mol-%, vorzugweise 10 bis 15 Mol-%, der Anteil der Summe aus Silanen der Formeln (Ia), (Ib) und (II) 2,5 bis 85 Mol-%, vorzugsweise 2,5 bis 70 Mol-%, und der Anteil der Silane der Formel (IV) 10 bis 80 Mol-%, vorzugsweise 15 bis 70 Mol-%. In a third preferred embodiment, the proportion of the sum of silanes of the formula (III) and metal compounds of the formula (V) is 5 to 20 mol%, preferably 10 to 15 mol%, the proportion of the sum of silanes of the formulas (Ia) , (Ib) and (II) 2.5 to 85 mol%, preferably 2.5 to 70 mol%, and the proportion of silanes of the formula (IV) 10 to 80 mol%, preferably 15 to 70 mol% %.

Der Anteil der Summe der Silane der Formeln (Ia), (Ib) und (II) sollte nur dann im Bereich der Untergrenze von 2,5 Mol-% liegen, wenn es sich dabei um fluorierte Verbindungen handelt. Günstig ist es, wenn der Anteil an fluorierten Silanen nicht mehr als 10 Mol-% der Summe der Silane mit den Formeln (Ia), (Ib) und (II) beträgt. The proportion of the sum of the silanes of the formulas (Ia), (Ib) and (II) should only be in the range of the lower limit of 2.5 mol%, if these are fluorinated compounds. It is advantageous if the proportion of fluorinated silanes is not more than 10 mol% of the sum of the silanes with the formulas (Ia), (Ib) and (II).

In der Regel können bis zu drei Verbindungen der Formel (Ia) und (Ib) für ein Kieselsäure(hetero)polykondensat eingesetzt werden, in Einzelfällen aber auch mehr. As a rule, up to three compounds of the formula (Ia) and (Ib) can be used for a silicic acid (hetero) polycondensate, but in some cases even more.

Die Erfinder haben im Laufe ihrer Arbeiten festgestellt, dass die Erzeugung geringer Polarität durch die Verwendung einfacher Sil(ox)anstrukturen oder den Einbau von Fluoralkylkomponenten allein zwar bereits eine gewisse Enthaftung von PUR-Materialien ermöglicht, weil Oberflächenenergien von < 20–25 mN/m eine notwendige Voraussetzung darstellen. Die besten Ergebnisse lassen sich jedoch mit Hybridpolymeren erzielen, in denen wenigstens 20 % der Siliciumatome (bzw. ggf. der Summe aus Silicium- und Metallatomen) zwei C1-C3-Alkylgruppen, insbesondere zwei Methylgruppen, ggf. teilweise stattdessen auch Phenylgruppen enthalten. Besonders bevorzugt ist es dabei wie oben erwähnt, wenn mehrere Siliciumatome mit zwei solchen Gruppen direkt über Sauerstoffatome miteinander verknüpft sind, so dass silikonartige Strukturen der Formel -SiR2-O-SiR2-O-SiR2-O mit R gleich C1-C3-Alkyl oder Phenyl, vorzugsweise zumindest mehrheitlich C1-C3-Alkyl und insbesondere Methyl, entstehen, wobei besonders bevorzugt mindestens 10 % der Siliciumatome Bestandteil einer solchen silikonartigen Struktur der vorgenannten Art aus mindestens 3, vorzugsweise mindestens 5 mit jeweils zwei C1-C3-Alkylgruppen substituierten Siliciumatomen sind. Unter diesen sind wiederum besonders bevorzugt 50–100 % mit zwei Methylgruppen substituiert. The inventors have discovered in the course of their work that the production of low polarity by the use of simple Sil (ox) anstrukturen or the incorporation of fluoroalkyl components alone already allows some delamination of PUR materials because surface energies of <20-25 mN / m represent a necessary condition. However, the best results can be achieved with hybrid polymers in which at least 20% of the silicon atoms (or, if appropriate, the sum of silicon and metal atoms) contain two C 1 -C 3 -alkyl groups, in particular two methyl groups, if appropriate partly also phenyl groups , It is particularly preferred, as mentioned above, if several silicon atoms with two such groups are linked together directly via oxygen atoms, so that silicone-like structures of the formula -SiR 2 -O-SiR 2 -O-SiR 2 -O with R equal to C 1 - C 3 alkyl or phenyl, preferably at least predominantly C 1 -C 3 alkyl and especially methyl arise, more preferably at least 10% of the silicon atoms part of such a silicone-like structure of the aforementioned type of at least 3, preferably at least 5 with two C in each case C 1 -C 3 alkyl groups are substituted silicon atoms. Among these, more preferably 50-100% are substituted with two methyl groups.

Werden die erfindungsgemäßen Kieselsäure(hetero)polykondensate unter Verwendungen von Siloxanen der Struktur (Ia) eingesetzt, ist es günstig, sie nicht erst dem ansonsten bereits durchkondensierten Kieselsäurepolykondensat zuzugeben. Denn die resultierenden Sole tendieren zur Phasentrennung, auch nach Applikation und Aushärtung, was sich u. a. in der Ausbildung von dünnen Ölfilmen an der Oberfläche äußern kann. Solche Ölfilme können aufgrund ihrer stark die Oberflächenspannung erniedrigenden Wirkung Störungen bei der Herstellung geschlossenporiger Weichschäume verursachen. Werden die Siloxane dagegen bereits vor der Kondensation mit den anderen als Ausgangsmaterialien ausgewählten Verbindungen (I) bis (V) vermischt und zusammen mit diesen im Sol-Gel-Verfahren einer hydrolytischen Kondensation unterworfen, wird bereits mit ca. 10 % Mol-anteil die Oberflächenenergie auf 20 mN/m oder darunter erniedrigt und eine gute Enthaftungswirkung erzielt. If the silicic acid (hetero) polycondensates according to the invention are used with the use of siloxanes of the structure (Ia), it is advantageous not to add them first to the otherwise already condensed silicic acid polycondensate. Because the resulting sols tend to phase separation, even after application and curing, which u. a. in the formation of thin oil films on the surface can express. Such oil films, because of their high surface tension lowering effect, may cause defects in the production of closed cell flexible foams. On the other hand, if the siloxanes are already mixed with the other compounds (I) to (V) selected as starting materials prior to condensation and subjected to a hydrolytic condensation together with them in the sol-gel process, the surface energy is already reached at about 10% molar fraction lowered to 20 mN / m or below and achieved a good delamination effect.

Für das Beschichten der Form sind bekannte Verfahren geeignet. Besonders günstig sind Sprühverfahren, weil sich damit auch Hinterschneidungen sauber beschichten lassen. For coating the mold, known methods are suitable. Spray methods are particularly favorable, because they allow for a clean coating of undercuts.

Die kontrollierte kovalente Einbindung von Siliconkomponenten und Erzeugung oberflächlich mit siliconartigen Strukturen angereicherten Schichten stellt einen innovativen Ansatz dar, über den die hervorragenden trennaktiven Eigenschaften von Siliconölen mit den günstigen mechanischen Eigenschaften hybrider Sol-Gel-Materialien in einem Werkstoff vereint werden konnten. Die Herausforderung, die trennwirksamen Bestandteile so einzubinden, dass die Trennwirkung erhalten bleibt, die Additive aber nicht herausgewaschen werden oder an die Oberfläche migrieren (Ölfilmbildung) konnte durch die vorliegende Erfindung gelöst werden. Darüber hinaus hat sich überraschenderweise gezeigt, dass sich eine eher geringe Vernetzungsdichte des Materials im industriellen Prozess vorteilhaft auswirkt, da der Prozess a) so tolerabel gegenüber Schichtdickenschwankungen wird, und b) eine geringe Haftreibung resultiert. Gerade letztere spielt eine große Rolle bei der Entnahme frisch produzierter Formteile aus der Form, die auch Hinterschnitte aufweisen kann. The controlled covalent incorporation of silicone components and the creation of superficial layers enriched with silicon-like structures represent an innovative approach that combines the outstanding separation-active properties of silicone oils with the favorable mechanical properties of hybrid sol-gel materials in one material. The challenge of incorporating the release ingredients in such a way that the release effect is maintained, but the additives are not washed out or migrate to the surface (oil film formation) could be solved by the present invention. In addition, it has surprisingly been found that a rather low crosslinking density of the material in the industrial process has an advantageous effect, since the process a) becomes so tolerable to variations in layer thickness, and b) low static friction results. Especially the latter plays a major role in the removal of freshly produced moldings from the mold, which may also have undercuts.

Die Vorteile der Erfindung können wir folgt beschrieben werden:

  • • Es resultieren Trennmittel mit gleichbleibend guter Trennwirkung nach mindestens 200 Formgebungs-/Entformungsprozessen
  • • Eine Erneuerung ist nicht oder erst nach sehr vielen Zyklen notwendig (Beschichtung kann bei Bedarf und chemisch abgereinigt werden)
  • • Die Trennmittel besitzen eine gleichbleibende niedrige Oberflächenenergie und eine hohe Gleitwirkung
  • • Sie zeigen eine geringe thermomechanische Versprödung bei zyklischer Belastung (exemplarisch nachgewiesen mittels Rasterkraftmikroskopie)
  • • Sie besitzen eindeutige Vorteile gegenüber kommerziellen und nur semi-permanenten Trennmitteln, da diese nach wenigen Zyklen erneuert werden müssen
The advantages of the invention can be described as follows:
  • • This results in release agents with consistently good release effect after at least 200 shaping / demolding processes
  • • A renewal is not necessary or only after very many cycles (coating can be cleaned if necessary and chemically)
  • • The release agents have a constant low surface energy and a high lubricity
  • • They show a low thermo-mechanical embrittlement under cyclic load (exemplified by atomic force microscopy)
  • • They have clear advantages over commercial and semi-permanent release agents as they need to be renewed after a few cycles

Nachstehend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail with reference to embodiments.

Allgemeines Ausführungsbeispiel zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kieselsäure(hetero) polykondensats:
Alle Ausgangssilane/-siloxane bzw. Metallverbindungen werden gemischt und vorgelegt. Unter Eiskühlung wird Wasser oder 0,1n HCl zugetropft. Die molare Menge an Wasser bzw. wässriger HCl sollte vorzugsweise der molaren Menge aller hydrolysierfähigen Alkoxidgruppen entsprechen. Anschließend wird die Kühlung entfernt, und man lässt das Gemisch 16h bei 0°C rühren, bis die Umsetzung abgeschlossen ist. Die erhaltene Lösung wird mit n-Propanol soweit verdünnt (z.B. im Gewichtsverhältnis 1:1), bis eine Viskosität resultiert, die das Aufbringen des Hydrolysats in einem Sprühverfahren erlaubt.
General exemplary embodiment for the preparation of the silicic acid (hetero) polycondensate according to the invention:
All starting silanes / siloxanes or metal compounds are mixed and submitted. With ice cooling, water or 0.1N HCl is added dropwise. The molar amount of water or aqueous HCl should preferably correspond to the molar amount of all hydrolyzable alkoxide groups. The cooling is then removed and the mixture is allowed to stir for 16 h at 0 ° C until the reaction is complete. The resulting solution is diluted as much with n-propanol (eg in a weight ratio of 1: 1) until a viscosity results which allows the application of the hydrolyzate in a spray process.

Ausführungsbeispiele zur Herstellung spezifischer erfindungsgemäßer Kieselsäure(hetero)polykondensate:

  • Beispiel 1: 20 Mol-% Tetraethoxysilan, 20 Mol-% Methyltrimethoxysilan, 20 Mol-% Dimethyldimethoxysilan, 10 Mol-% Methoxy-poly(dimethylsiloxan) mit einem Molekulargewicht von etwa 800 bis 1000.
  • Beispiel 2: 50 Mol-% Methyltrimethoxysilan, 40 Mol-% Dimethyldimethoxysilan, 10 Mol-% Dimethoxy-poly(dimethylsiloxan) mit einem Molekulargewicht von etwa 800 bis 1000.
  • Beispiel 3: 20 Mol-% Tetraethoxysilan, 20 Mol-% Methyltrimethoxysilan, 50 Mol-% Dimethyldimethoxysilan, 10 Mol-% Dihydroxy-poly(dimethyl-diphenylsiloxan) mit einem Molekulargewicht von etwa 800 bis 1000.
  • Beispiel 4: 18 Mol-% Aluminium-di-t-butoxi-ethylacetoacetat, 9 Mol-% Trimethoxyphenylsilan, 4,5 Mol-% Triethoxyaminopropylsilan; 10 Mol-% Dimethoxy-poly(dimethylsiloxan) mit einem Molekulargewicht von etwa 800 bis 1000, 58,5 Mol-% Glycidoxypropylpropyl-trimethoxysilan.
  • Beispiel 5: 18 Mol-% Aluminium-di-t-butoxi-ethylacetoacetat, 9 Mol-% Trimethoxyphenylsilan, 4,5 Mol-% Triethoxyaminopropylsilan, 10 Mol-% Diethoxy-poly(dimethylsiloxan) mit einem Molekulargewicht von etwa 800 bis 1000, 58,5 Mol-% Glycidoxypropylpropyl-trimethoxysilan.
  • Beispiel 6: 80 Mol-% Tetraethoxysilan; 10 Mol-% Methyltrimethoxysilan, 10 Mol-% Diethoxy-poly(dimethylsiloxan) mit einem Molekulargewicht von etwa 800 bis 1000.
  • Beispiel 7: 80 Mol-% Tetraethoxysilan; 10 Mol-% Methyltrimethoxysilan, 10 Mol-% Dimethoxy-poly(dimethylsiloxan) mit einem Molekulargewicht von etwa 800 bis 1000.
  • Beispiel 8: 80 Mol-% Tetraethoxysilan; 10 Mol-% Methyltrimethoxysilan, 10 Mol-% Dihydroxy-poly(dimethyl-diphenylsiloxan) mit einem Molekulargewicht von etwa 800 bis 1000.
  • Beispiel 9: 54 Mol-% Methyltrimethoxysilan, 43 Mol-% Dimethyldimethoxysilan, 3 Mol-% des Triethoxysilyl-polyperfluorisopropyletherpropans, das voranstehend als zweites Beispiel für Silane mit fluorierten Gruppen gezeigt ist.
  • Beispiel 10: 80 Mol-% Tetraethoxysilan, 10 Mol-% Methyltrimethoxysilan, 8 Mol-% Dimethoxy-poly(dimethylsiloxan) mit einem Molekulargewicht von etwa 800 bis 1000, 2 Mol.-% des Triethoxysilyl-polyperfluorisopropyletherpropans, das voranstehend als zweites Beispiel für Silane mit fluorierten Gruppen gezeigt ist.
  • Beispiel 11: 20 Mol-% Tetraethoxysilan, 20 Mol-% Methyltrimethoxysilan, 50 Mol-% Dimethyldimethoxysilan, 8 Mol-% Dihydroxy-poly(dimethyl-diphenylsiloxan) mit einem Molekulargewicht von etwa 800 bis 1000, 2 Mol-% des Triethoxysilyl-polyperfluorisopropyletherpropans, das voranstehend als zweites Beispiel für Silane mit fluorierten Gruppen gezeigt ist.
  • Beispiel 12: 20 Mol-% Tetraethoxysilan, 20 Mol-% Methyltrimethoxysilan, 50 Mol-% Dimethyldimethoxysilan, 8 Mol-% Dimethoxy-poly(dimethylsiloxan) mit einem Molekulargewicht von etwa 800 bis 1000, 2 Mol-% des Triethoxysilyl-polyperfluorisopropyletherpropans, das voranstehend als zweites Beispiel für Silane mit fluorierten Gruppen gezeigt ist.
  • Beispiel 13: 80 Mol-% Tetraethoxysilan, 10 Mol-% Methyltrimethoxysilan, 8 Mol-% Dihydroxy-poly(dimethyl-diphenylsiloxan) mit einem Molekulargewicht von etwa 800 bis 1000, 2 Mol-% des Triethoxysilyl-polyperfluorisopropyletherpropans, der voranstehend als zweites Beispiel für Silane mit fluorierten Gruppen gezeigt ist.
  • Beispiel 14: 45 Mol-% Methyltrimethoxysilan, 36 Mol-% Dimethyldimethoxysilan, 9 Mol-% Vinyltriethoxysilan, 10 Mol-% Dimethoxy-poly(dimethylsiloxan) mit einem Molekulargewicht von etwa 800 bis 1000.
Exemplary embodiments for the preparation of specific silicic acid (hetero) polycondensates according to the invention:
  • Example 1: 20 mol% of tetraethoxysilane, 20 mol% of methyltrimethoxysilane, 20 mol% of dimethyldimethoxysilane, 10 mol% of methoxy-poly (dimethylsiloxane) having a molecular weight of about 800 to 1000.
  • Example 2: 50 mol% of methyltrimethoxysilane, 40 mol% of dimethyldimethoxysilane, 10 mol% of dimethoxy-poly (dimethylsiloxane) having a molecular weight of about 800 to 1000.
  • Example 3: 20 mol% of tetraethoxysilane, 20 mol% of methyltrimethoxysilane, 50 mol% of dimethyldimethoxysilane, 10 mol% of dihydroxy-poly (dimethyl-diphenylsiloxane) having a molecular weight of about 800 to 1,000.
  • Example 4: 18 mol% of aluminum di-t-butoxy-ethylacetoacetate, 9 mol% of trimethoxyphenylsilane, 4.5 mol% of triethoxyaminopropylsilane; 10 mole percent of dimethoxy-poly (dimethylsiloxane) having a molecular weight of about 800 to 1000, 58.5 mole percent of glycidoxypropylpropyltrimethoxysilane.
  • Example 5: 18 mol% of aluminum di-t-butoxy-ethylacetoacetate, 9 mol% of trimethoxyphenylsilane, 4.5 mol% of triethoxyaminopropylsilane, 10 mol% of diethoxy-poly (dimethylsiloxane) having a molecular weight of about 800 to 1000, 58.5 mole percent glycidoxypropylpropyltrimethoxysilane.
  • Example 6: 80 mole% tetraethoxysilane; 10 mol% of methyltrimethoxysilane, 10 mol% of diethoxypoly (dimethylsiloxane) having a molecular weight of about 800 to 1,000.
  • Example 7: 80 mol% tetraethoxysilane; 10 mol% of methyltrimethoxysilane, 10 mol% of dimethoxy-poly (dimethylsiloxane) having a molecular weight of about 800 to 1000.
  • Example 8: 80 mole% tetraethoxysilane; 10 mol% of methyltrimethoxysilane, 10 mol% of dihydroxy-poly (dimethyl-diphenylsiloxane) having a molecular weight of about 800 to 1000.
  • Example 9: 54 mol% of methyltrimethoxysilane, 43 mol% of dimethyldimethoxysilane, 3 mol% of the triethoxysilyl polyperfluoroisopropyl ether propane shown above as a second example of silanes having fluorinated groups.
  • Example 10: 80 mol% of tetraethoxysilane, 10 mol% of methyltrimethoxysilane, 8 mol% of dimethoxy-poly (dimethylsiloxane) having a molecular weight of about 800 to 1000, 2 mol% of triethoxysilyl-polyperfluoroisopropyl ether propane, as described above as a second example of Silane with fluorinated groups is shown.
  • Example 11: 20 mol% tetraethoxysilane, 20 mol% methyltrimethoxysilane, 50 mol% dimethyldimethoxysilane, 8 mol% dihydroxypoly (dimethyl-diphenylsiloxane) having a molecular weight of about 800 to 1000, 2 mol% of triethoxysilyl-polyperfluoroisopropyl ether propane , which is shown above as a second example of fluorinated group silanes.
  • Example 12: 20 mole% tetraethoxysilane, 20 mole% methyltrimethoxysilane, 50 mole% dimethyldimethoxysilane, 8 mole% dimethoxy-poly (dimethylsiloxane) having a molecular weight of about 800 to 1000, 2 mole% of triethoxysilyl polyperfluoroisopropyl ether propane, is shown above as a second example of fluorinated group silanes.
  • Example 13: 80 mole percent tetraethoxysilane, 10 mole percent methyltrimethoxysilane, 8 mole percent dihydroxy-poly (dimethyl-diphenylsiloxane) having a molecular weight of about 800 to 1000, 2 mole percent of the triethoxysilyl-polyperfluoroisopropyl ether propane previously described as a second example is shown for silanes with fluorinated groups.
  • Example 14: 45 mol% of methyltrimethoxysilane, 36 mol% of dimethyldimethoxysilane, 9 mol% of vinyltriethoxysilane, 10 mol% of dimethoxypoly (dimethylsiloxane) having a molecular weight of about 800 to 1,000.

Ausführungsbeispiele für die Herstellung eines Formwerkzeugs:
Die in den Beispielen 1 bis 8 erhaltenen Kieselsäure(hetero)polykondensate wurden jeweils soweit verdünnt, dass sie in eine gängige Sprühpistole gefüllt werden konnten. Mit dieser Pistole wurden Metallformen ausgesprüht, derart, dass jeweils eine zusammenhängende Schicht entstand. Anschließend wurde die Schicht bei etwa 150°C bis 250°C ausgehärtet. Im Falle von Beispiel 5 erfolgt bei der Härtung zusätzlich eine Vernetzung der über Kohlenstoff an Silicium gebundenen Gruppen untereinander.
Exemplary embodiments for the production of a molding tool:
The silicic acid (hetero) polycondensates obtained in Examples 1 to 8 were each diluted to such an extent that they could be filled into a common spray gun. With this gun metal molds were sprayed, so that in each case a coherent layer was formed. Subsequently, the layer was cured at about 150 ° C to 250 ° C. In the case of Example 5, crosslinking of the groups bonded via carbon to silicon takes place additionally during curing.

Für die Härtung von PVC und PU wurden Nickelformen (Nickelgalvano) eingesetzt, für die Härtung von PU-Schaum Aluminiumformen. In jedem Falle hatten die Formen eine wannenförmige Gestalt. For the hardening of PVC and PU nickel molds (nickel galvano) were used, for the hardening of PU foam aluminum molds. In any case, the molds had a trough-shaped form.

Bei Verwendung von Silanen der Formel (IV), die (Meth)Acrylgruppen tragen, ist alternativ zur Wärmehärtung eine Härtung mit UV-Licht zur Vernetzung der (Methy)Acrylgruppenhaltigen Reste günstig. When using silanes of the formula (IV) which carry (meth) acrylic groups, hardening with UV light is advantageous for crosslinking the (meth) acrylic-containing radicals as an alternative to heat curing.

Ergebnisse: Results:

Als Ausgangsbasis und Indiz für eine gute Trennwirkung wurde zunächst die Oberflächenenergie der Trennschichten bestimmt. Hierfür wurde folgendes Verfahren benutzt: Der Benetzungsrandwinkel von Wasser und von Methyleniodid wurde gemessen. Die Messwerte wurden in die folgende Formel eingesetzt: CosQ = (σS – σLS)/σL mit Q = Randwinkel, σS = Oberflächenenergie Festkörper, σLS = Grenzflächenenergie zw. Festkörper und Flüssigkeit, σL =Oberflächenspannung Flüssigkeit. Die Enthaftung von PU-Lack wurde mittels eines einfachen Klebefilmabzugstests qualitativ und die Enthaftung von PU-Schaum über die dazu aufzuwendende Kraft quantitativ mit einer Federwage bestimmt. Die qualitative Bestimmung ist in 1 gezeigt. Konkrete Bedingungen des Klebeabzugstests waren: Verwendung eines Klebebands vom Typ Tesa 4287 mit definierter Klebekraft zwischen 6 und 10 N je 25 mm Breite (analog der Norm EN ISO 2409:2007 zur Haftungsermittlung. Die in der Figur angegebenen Bezeichnungen bedeuten: PMT 16 = Beispiel 2; PTM 25 = Beispiel 14; CHM 463 = Beispiel 6, 10 %ig in Ethanol; PTM 29 = Beispiel 5. Die Enthaftungstests mit den Beispielen 9 bis 13 (fluorierte Systeme) lieferten folgende Ergebnisse: Tabelle 1 Enthaftungstests mit fluorierten Hybridsystemen: Beispiel Oberflächenenergie Entformung/Abzugskraft PVC PU/PVC-Verbund 9 16,4 mN/m < 50 g ca. 700 g 10 19,3 mN/m < 50 g < 50 g 11 16,8 mN/m < 50 g < 50 g 12 16,6 mN/m < 50 g ca. 300 g 13 26,7 mN/m < 50 g < 50 g As a starting point and indication of a good separation effect, first the surface energy of the separating layers was determined. The following procedure was used: The wetting angle of water and of methylene iodide was measured. The measurements were put into the following formula: CosQ = (σ S - σ LS ) / σ L with Q = contact angle, σ S = surface energy solids, σ LS = interfacial energy between solid and liquid, σ L = surface tension liquid. The delamination of PU paint was qualitatively determined by means of a simple adhesive film test and the release of PU foam on the force to be applied quantitatively with a spring balance. The qualitative determination is in 1 shown. Specific conditions of the adhesive release test were: Use of a Tesa 4287 adhesive tape with a defined adhesive force of between 6 and 10 N per 25 mm width (analogously to US Pat Standard EN ISO 2409: 2007 for liability assessment. The terms given in the figure mean: PMT 16 = Example 2; PTM 25 = Example 14; CHM 463 = Example 6, 10% in ethanol; PTM 29 = Example 5. The delamination tests with Examples 9 to 13 (fluorinated systems) gave the following results: TABLE 1 De-adhesion tests with fluorinated hybrid systems: example surface energy Demoulding / Pulling force PVC PU / PVC composite 9 16.4 mN / m <50 g approx. 700 g 10 19.3 mN / m <50 g <50 g 11 16.8 mN / m <50 g <50 g 12 16.6 mN / m <50 g approx. 300 g 13 26.7 mN / m <50 g <50 g

Die Basis-Hybridschichten wurden mit semipermanenten Standardtrennmitteln verglichen. Die Silicontrennmittel werden vorrangig zur Lackenthaftung, das organische Wachs bei der PU-Schaumentformung eingesetzt. Tabelle 2 Vergleichstest mit kommerziellen semi-permanenten Systemen Bezeichnung Zusammensetzung Oberflächenenergie [mN/m] Enthaftung PU-Lack Enthaftung PU-Schaum Frekote R 180 Silicon (wässrig) 19,7 gut n. b. Frekote D770 Silicon (Lösemittel) 11,8 gut n. b. Acmosil organisches Wachs 25,5 n. b. ~ 800 g The base hybrid layers were compared to semipermanent standard release agents. The silicone release agents are primarily used for Lackenthaftung, the organic wax in PU foam molding. Table 2 Comparison test with commercial semi-permanent systems description composition Surface energy [mN / m] Delamination PU paint Delamination PU foam Frekote R 180 Silicon (aqueous) 19.7 Good nb Frekote D770 Silicone (solvent) 11.8 Good nb Acmosil organic wax 25.5 nb ~ 800 g

Die nachstehende Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse der Entformungstests mit nicht-fluorierten hybriden Schichten: Tabelle 3 Beispiel Oberflächenenergie Anmerkung Beispiel 1 19,2 mN/m geeignet für IMC Beispiel 2 23,2 mN/m geeignet für IMC Beispiel 3 46,9 mN/m geeignet für IMC Beispiel 4 15,2 mN/m geeignet für IMC Beispiel 5 15,5 mN/m geeignet für IMC Beispiel 6 19,2 mN/m geeignet für KWS Beispiel 7 23,7 mN/m geeignet für KWS Beispiel 8 39,7 mN/m geeignet für KWS KWS = PUR-Kaltweichschaum, IMC = Inmoldcoating Table 3 below shows the results of the non-fluorinated hybrid layer demulsification tests: TABLE 3 example surface energy annotation example 1 19.2 mN / m suitable for IMC Example 2 23.2 mN / m suitable for IMC Example 3 46.9 mN / m suitable for IMC Example 4 15.2 mN / m suitable for IMC Example 5 15.5 mN / m suitable for IMC Example 6 19.2 mN / m suitable for KWS Example 7 23.7 mN / m suitable for KWS Example 8 39.7 mN / m suitable for KWS KWS = Cold PUR soft foam, IMC = Inmoldcoating

Ergebnisse unter Produktionsbedingungen:

  • 1) Beispiel PVC-Slush Prozess • Semi-permanentes Serientrennmittel: ca. 10 Entformungszyklen • Trennmittel Beispiel 1: ≥ 200 Entformungszyklen ohne nachlassende Trennwirkung, bei gleichbleibend hoher optischer Qualität (Glanz, Farbort) der entformten Teile. Mit dem für das (IMC)-PVC-Slush-Verfahren favorisierten Schichtkonzept des Beispiels 1, das die Einarbeitung einer vernetzbaren Siliconkomponente in eine mittelhoch vernetzte Polysiloxan-Matrix beinhaltet, ließ sich eine thermisch und mechanisch belastbare Beschichtung mit geringer Oberflächenenergie und Haftreibung realisieren. Sie kann als homogene, defektfreie Beschichtung über industrielle automatisierte Sprühverfahren aufgetragen und bei Bedarf chemisch abgereinigt werden. Sie liegt mit mindestens 200 Zyklen und hervorragender, kaum nachlassender Trennwirkung im PVC-Slush-Prozess weit über den Möglichkeiten der üblicherweise eingesetzten semi-permanenten Trennmittel, und dies bei gleicher optischer Qualität der entformten Teile. Die Beschichtung ist voll kompatibel mit der industriellen Prozesskette zur Herstellung hochwertiger Instrumententafelhäute für die Automobilindustrie.
  • 2) Beispiel PUR-Kaltweichschaum Prozess • Serientrennmittel (im Vgl.): 1 Entformungszyklus (nicht-permanentes, externes Trennmittel). • Trennmittel Beispiel 6: 100 Enformungszyklen ohne nachlassende Trennwirkung, bei mittlerer Offenzelligkeit des Schaumes. Auch für die Kaltweichschaumentformung können ein Polysiloxanharze als Matrixmaterial und vernetzbare Siliconadditive eingesetzt werden (siehe PVC-Slush-Verfahren). In diesem Fall sind jedoch höhere Vernetzungsdichten von Vorteil, was die Schichtapplikation anspruchsvoll gestaltet. Bei eher spröden Schichtmaterialien (wie in Beispiel 6 realisiert) muss unbedingt darauf geachtet werden, dass zonal kein zu dicker Auftrag erfolgt, da dies zu Rissbildung und Delamination der Trennschicht führen kann. Dies ist besonders relevant bei komplex geformten, z.B. hinterschnittigen Formoberflächen.
Results under production conditions:
  • 1) Example PVC slush process • Semi-permanent serial release agent: approx. 10 demolding cycles • Release agent Example 1: ≥ 200 demolding cycles without decreasing release effect, with consistently high optical quality (gloss, color location) of the demolded parts. With the coating concept of Example 1, which is favored for the (IMC) PVC slush process, which involves the incorporation of a crosslinkable silicone component into a moderately highly crosslinked polysiloxane matrix, it was possible to realize a thermally and mechanically loadable coating with low surface energy and stiction. It can be applied as a homogeneous, defect-free coating via industrial automated spraying processes and chemically cleaned if necessary. With at least 200 cycles and an outstanding, hardly ever-decreasing release effect in the PVC slush process, it is far beyond the capabilities of the semi-permanent release agents commonly used, and this with the same optical quality of the demoulded parts. The coating is fully compatible with the industrial process chain for the production of high quality instrument panel skins for the automotive industry.
  • 2) Example of PUR cold soft foam process • Serial release agent (see above): 1 demoulding cycle (non-permanent, external release agent). • Release agent Example 6: 100 molding cycles without decreasing release effect, with medium open cell foam. Also for the cold soft foam forming a polysiloxane resins can be used as matrix material and crosslinkable silicone additives (see PVC slush method). In this case, however, higher crosslink densities are advantageous, which makes the layer application demanding. In the case of rather brittle layer materials (as realized in example 6), it is absolutely necessary to ensure that the application is not too thick on a zonal basis since this can lead to cracking and delamination of the separating layer. This is particularly relevant for complex shaped, eg undercut mold surfaces.

Bei gleichmäßigem Schichtauftrag zeigt die Schicht mit dem Kieselsäure(hetero)polysiloxan gemäß Beispiel 6 gleichbleibend hohe Trennwirkung. Die topographische Analyse (2) nach 100 Entformungszyklen zeigt eine mikroskopisch sehr glatte, homogene und völlig defektfreie Oberfläche, die eine äußerst geringe Nanorauhigkeit und homogene Verteilung im Materialkontrast aufweist. Dieser Befund ist angesichts der starken chemisch-mechanischen Belastung durch die Schaumentformung, aber auch vor dem Hintergrund des eingesetzten Sprühbeschichtungsverfahrens, bemerkenswert. Bei höherer Auflösung zeigen sich homogen verteilte, partikuläre Strukturen eingebettet in einer kontrastdifferierenden Matrix. Die Partikelgrößen liegen im Bereich 5–50 nm. With uniform layer application, the layer with the silicic acid (hetero) polysiloxane according to Example 6 shows consistently high separation efficiency. The topographic analysis ( 2 After 100 demolding cycles shows a microscopically very smooth, homogeneous and completely defect-free surface, which has an extremely low nanorughness and homogeneous distribution in the material contrast. This finding is noteworthy in view of the strong chemical-mechanical stress caused by the foam formation, but also in the light of the spray coating method used. At higher resolution, homogeneously distributed, particulate structures are embedded in a contrast-differentiating matrix. The particle sizes are in the range 5-50 nm.

Zusammengefasst betrifft die Erfindung unter anderem folgende Ausgestaltungen:

  • A1. Formwerkzeug zum Aushärten von Elastomeren, insbesondere von Polyurethan-Polymeren, gekennzeichnet durch eine auf der Innenseite der Form aufgebrachte Beschichtung aus einem oder umfassend ein Kieselsäure(hetero)polykondensat, in dem über Kohlenstoffatome an Siliciumatome gebundene Kohlenwasserstoffgruppen vorhanden sind, mit den folgenden Maßgaben: (i) Das Kondensat kann neben Silicium 2-, 3- oder vierwertige Metallatome enthalten, die ausschließlich über Sauerstoffatome in das Kondensat-Netzwerk eingebunden sind und ggf. Hydroxy-, Alkoxy- oder sauerstoffgebundene Komplexliganden aufweisen, aber keine Metall-Kohlenstoffbindungen. (ii) Ein Anteil von Siliciumatomen, der mindestens 20 % der Summe aller Silicium- und Metallatome entspricht, weist über Kohlenstoffatome gebundene Gruppen auf. (iii) Höchstens 10 % aller Siliciumatome tragen mehr als 2 über Kohlenstoffatome gebundene Gruppen. (iv) 20–100 Mol-% der über Kohlenstoff gebundenen Gruppen sind ausgewählt unter einer oder mehreren Alkyl-, Aryl-, Arylalkyl- und Alkylarylgruppen (A), deren Kohlenstoffkette, wenn sie mindestens 3 Kohlenstoffatome aufweist, ggf. durch Sauerstoffatome unterbrochen sein kann.
  • A2. Formwerkzeug nach Punkt A1, worin die über Kohlenstoffatome gebundenen Gruppen zu 80 bis 100 % ausgewählt sind unter Alkyl- und/oder Phenylgruppen.
  • A3. Formwerkzeug nach Punkt A1 oder A2, worin ein Teil der Si-C-gebundenen Gruppen verbrückende Alkylengruppen sind, deren Kohlenstoffkette ggf. durch Heteroatome, insbesondere O oder S, oder Kopplungsgruppen, insbesondere -C(O)-, -C(O)O-, -CO(NH)-, -NHC(O) oder -NHC(O)NH- sowie deren Thioanaloge, unterbrochen sein kann.
  • A4. Formwerkzeug nach einem der Punkte A1 bis A3, worin bis zu 30 Mol-% der Alkyl-, Aryl-, Arylalkyl- und/oder Alkylarylgruppen (A) ganz oder teilweise fluoriert sind.
  • A5. Formwerkzeugt nach einem der voranstehenden Punkte, worin der gemäß (ii) definierte Anteil an Siliciumatomen 50 bis 100 Mol-%, vorzugsweise annähernd 100% beträgt.
  • A6. Formwerkzeug nach einem der voranstehenden Punkte, worin mindestens ein Teil der Gruppen (A) Methyl-, Ethyl- oder Propylgruppen und insbesondere Methylgruppen sind.
  • A7. Formwerkzeug nach Punkt A6, worin wenigstens 20 % der Siliciumatome zwei Gruppen (A) aufweisen.
  • A8. Formwerkzeug nach Punkt A7, worin mindestens 10 % aller Siliciumatome Bestandteil von Strukturen sind, in denen mindestens 6 Siliciumatome, die jeweils zwei Gruppen (A) aufweisen, direkt über Sauerstoffatome miteinander verknüpft sind.
  • A9. Formwerkzeug nach Punkt A8, worin die Gruppen (A) Methylgruppen sind.
  • A10. Formwerkzeug nach einem der voranstehenden Punkte, dadurch gekennzeichnet, dass das Kieselsäure(hetero)polykondensat weiterhin über Kohlenstoffatome an Silicium gebundene Gruppen (B), die polare Reste tragen, vorzugsweise ausgewählt unter mit primären Aminogruppen, Ammoniumgruppen, SH-Gruppen, Carbonsäureresten oder aktivierten Carbonsäureresten substituierte Kohlenwasserstoffreste, und/oder über Kohlenstoffatome an Silicium gebundene Gruppen (C), die organisch polymerisierbare C=C-Doppelbindungen oder Epoxygruppen aufweisen, enthält.
  • A11. Formwerkzeug nach Punkt A10, worin der Anteil an Gruppen (B) 5–20 % und/oder der Anteil an Gruppen (C) 10 bis 30% beträgt, bezogen auf die Summe aller über Kohlenstoff an Silicium gebundenen Gruppen im Kieselsäure(hetero)polykondensat.
  • A12. Formwerkzeug nach einem der voranstehenden Punkte, worin die Innenoberfläche der Form aus Aluminium oder Nickel besteht.
  • A13. Verwendung des Formwerkzeugs nach einem der voranstehenden Punkte zum Aushärten und anschließenden Entformen eines Polyurethan-Polymer-Formteils, insbesondere eines PUR-Weichschaum-Formteils.
  • B. Kieselsäure(hetero)polykondensat, in welchem über Kohlenstoffatome an Siliciumatome gebundene Kohlenwasserstoffgruppen vorhanden sind, mit den folgenden Maßgaben: (i) das Kondensat kann neben Silicium 2-, 3- oder vierwertige Metallatome enthalten, die ausschließlich über Sauerstoffatome in das Kondensat-Netzwerk eingebunden sind und ggf. Hydroxy-, Alkoxy- oder sauerstoffgebundene Komplexliganden aufweisen, aber keine Metall-Kohlenstoffbindungen, (ii) ein Anteil von Siliciumatomen, der mindestens 20 % der Summe aller Silicium- und Metallatome entspricht, weist über Kohlenstoffatome gebundene Gruppen auf, (iii) höchstens 10 % aller Siliciumatome tragen mehr als 2 über Kohlenstoffatome gebundene Gruppen, (iv) 20–100 Mol-% der über Kohlenstoff gebundenen Gruppen sind ausgewählt unter einer oder mehreren C1-C3-Alkyl- oder Phenylgruppen (A), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 20 % der Siliciumatome zwei Gruppen (A) aufweisen und mindestens 10 % aller Siliciumatome Bestandteil von Strukturen sind, in denen mindestens 6 Siliciumatome, die jeweils zwei Gruppen (A) aufweisen, direkt über Sauerstoffatome miteinander verknüpft sind.
  • C. Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus einem organischen oder teilorganischen Polymermaterial, worin das flüssige oder pastöse Polymermaterial in ein Formwerkzeug nach einem der Punkte 1 bis 12 eingebracht, insbesondere unter Druck eingespritzt, sodann unter erhöhten Temperaturen und/oder erhöhtem Druck einer Vernetzung unterworfen wird, worauf das Formteil aus der Form genommen wird.
In summary, the invention relates, inter alia, to the following embodiments:
  • A1. Mold for curing elastomers, in particular polyurethane polymers, characterized by a coating applied on the inside of the mold of or comprising a silicic acid (hetero) polycondensate in which hydrocarbon groups bonded via carbon atoms to silicon atoms are present, with the following provisos: i) In addition to silicon, the condensate may contain 2-, 3- or tetravalent metal atoms which are exclusively bound to the condensate network via oxygen atoms and may have hydroxy-, alkoxy- or oxygen-bonded complex ligands, but no metal-carbon bonds. (ii) A proportion of silicon atoms corresponding to at least 20% of the sum of all silicon and metal atoms has groups bonded via carbon atoms. (iii) Not more than 10% of all silicon atoms carry more than 2 carbon-bonded groups. (iv) 20-100 mol% of the carbon-bonded groups are selected from one or more alkyl, aryl, arylalkyl and alkylaryl groups (A) whose carbon chain, if it has at least 3 carbon atoms, may be interrupted by oxygen atoms can.
  • A2. A mold according to item A1, wherein the groups bonded via carbon atoms are selected from 80 to 100% among alkyl and / or phenyl groups.
  • A3. Forming tool according to item A1 or A2, wherein part of the Si-C-bonded groups are bridging alkylene groups whose carbon chain is optionally substituted by heteroatoms, in particular O or S, or coupling groups, in particular -C (O) -, -C (O) O -, -CO (NH) -, -NHC (O) or -NHC (O) NH- and their thio analogues, may be interrupted.
  • A4. Mold according to one of the points A1 to A3, wherein up to 30 mol% of the alkyl, aryl, arylalkyl and / or alkylaryl groups (A) are completely or partially fluorinated.
  • A5. Mold according to one of the preceding points, wherein the proportion of silicon atoms defined in (ii) is 50 to 100 mol%, preferably approximately 100%.
  • A6. Mold according to one of the preceding points, wherein at least a part of the groups (A) are methyl, ethyl or propyl groups and in particular methyl groups.
  • A7. A mold according to item A6, wherein at least 20% of the silicon atoms have two groups (A).
  • A8. A mold according to item A7, wherein at least 10% of all silicon atoms are part of structures in which at least 6 silicon atoms, each having two groups (A), are linked together directly via oxygen atoms.
  • A9. A mold according to item A8, wherein the groups (A) are methyl groups.
  • A10. Molding tool according to one of the preceding points, characterized in that the silicic acid (hetero) polycondensate furthermore carries carbon-bonded groups (B) which carry polar radicals, preferably selected from among primary amino groups, ammonium groups, SH groups, carboxylic acid radicals or activated carboxylic acid radicals Substituted hydrocarbon radicals, and / or carbon atoms bonded to silicon groups (C) having organically polymerizable C = C double bonds or epoxy groups.
  • A11. Forming tool according to item A10, wherein the proportion of groups (B) is 5-20% and / or the proportion of groups (C) 10 to 30%, based on the sum of all bonded via silicon to silicon groups in the silica (hetero) polycondensate ,
  • A12. A molding tool according to any one of the preceding claims, wherein the inner surface of the mold is made of aluminum or nickel.
  • A13. Use of the mold according to one of the preceding points for curing and subsequent demolding of a polyurethane-polymer molding, in particular a PUR flexible foam molding.
  • Example, silicic acid (hetero) polycondensate in which carbon atoms bonded to silicon atoms hydrocarbon groups are present, with the following provisos: (i) the condensate may contain in addition to silicon 2-, 3- or tetravalent metal atoms, which exclusively via oxygen atoms in the condensate Network and may have hydroxy, alkoxy or oxygenated complex ligands, but no metal-carbon bonds, (ii) a proportion of silicon atoms corresponding to at least 20% of the sum of all silicon and metal atoms has groups bonded via carbon atoms, (iii) at most 10% of all silicon atoms carry more than 2 groups bonded via carbon atoms, (iv) 100 mol% of the carbon-bonded groups are selected from one or more C 1 -C 3 alkyl or phenyl groups (A), characterized in that at least 20% of the silicon atoms have two groups (A) and at least 10% of all silicon atoms Are part of structures in which at least 6 silicon atoms, each having two groups (A), are linked together directly via oxygen atoms.
  • C. A method for producing moldings from an organic or partially organic polymer material, wherein the liquid or pasty polymer material is introduced into a mold according to one of the items 1 to 12, in particular injected under pressure, then subjected to crosslinking under elevated temperatures and / or pressure , whereupon the molding is removed from the mold.

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Claims (15)

Formwerkzeug zum Aushärten von Elastomeren, insbesondere von Polyurethan-Polymeren, gekennzeichnet durch eine auf der Innenseite der Form aufgebrachte Beschichtung aus einem oder umfassend ein Kieselsäure(hetero)polykondensat, in dem über Kohlenstoffatome an Siliciumatome gebundene Kohlenwasserstoffgruppen vorhanden sind, mit den folgenden Maßgaben: (i) das Kondensat kann neben Silicium 2-, 3- oder vierwertige Metallatome enthalten, die ausschließlich über Sauerstoffatome in das Kondensat-Netzwerk eingebunden sind und ggf. Hydroxy-, Alkoxy- oder sauerstoffgebundene Komplexliganden aufweisen, aber keine Metall-Kohlenstoffbindungen, (ii) ein Anteil von Siliciumatomen, der mindestens 20 % der Summe aller Silicium- und Metallatome entspricht, weist über Kohlenstoffatome gebundene Gruppen auf. (iii) höchstens 10 % aller Siliciumatome tragen mehr als 2 über Kohlenstoffatome gebundene Gruppen, (iv) 20–100 Mol-% der über Kohlenstoff gebundenen Gruppen sind ausgewählt unter einer oder mehreren Alkyl-, Aryl-, Arylalkyl- und Alkylarylgruppen (A), deren Kohlenstoffkette, wenn sie mindestens 3 Kohlenstoffatome aufweist, ggf. durch Sauerstoffatome unterbrochen sein kann. A mold for curing elastomers, in particular polyurethane polymers, characterized by a coating applied on the inside of the mold comprising or comprising a silicic acid (hetero) polycondensate in which hydrocarbon groups bonded via carbon atoms to silicon atoms are present, with the following provisos: (i) the condensate may contain, in addition to silicon, 2-, 3- or tetravalent metal atoms which are exclusively bound to the condensate network via oxygen atoms and may have hydroxy-, alkoxy- or oxygen-bonded complexing ligands, but no metal-carbon bonds, (ii) a proportion of silicon atoms corresponding to at least 20% of the sum of all silicon and metal atoms has groups bonded via carbon atoms. (iii) at most 10% of all silicon atoms carry more than 2 groups bonded via carbon atoms, (iv) 20-100 mol% of the carbon-bonded groups are selected from one or more alkyl, aryl, arylalkyl and alkylaryl groups (A) whose carbon chain, if it has at least 3 carbon atoms, may be interrupted by oxygen atoms can. Formwerkzeug nach Anspruch 1, worin die über Kohlenstoffatome gebundenen Gruppen zu 80 bis 100 % ausgewählt sind unter Alkyl- und/oder Phenylgruppen. A mold according to claim 1, wherein the groups bonded via carbon atoms are selected from 80 to 100% among alkyl and / or phenyl groups. Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, worin ein Teil der Si-C-gebundenen Gruppen verbrückende Alkylengruppen sind, deren Kohlenstoffkette ggf. durch Heteroatome, insbesondere O oder S, oder Kopplungsgruppen, insbesondere -C(O)-, -C(O)O-, -CO(NH)-, -NHC(O) oder -NHC(O)NH- sowie deren Thioanaloge, unterbrochen sein kann. A molding tool according to claim 1 or 2, wherein part of the Si-C-bonded groups are bridging alkylene groups whose carbon chain is optionally substituted by heteroatoms, in particular O or S, or coupling groups, in particular -C (O) -, -C (O) O -, -CO (NH) -, -NHC (O) or -NHC (O) NH- and their thio analogues, may be interrupted. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin bis zu 30 Mol-% der Alkyl-, Aryl-, Arylalkyl- und/oder Alkylarylgruppen (A) des Kondensats ganz oder teilweise fluoriert sind. Mold according to one of claims 1 to 3, wherein up to 30 mol% of the alkyl, aryl, arylalkyl and / or alkylaryl groups (A) of the condensate are completely or partially fluorinated. Formwerkzeugt nach einem der voranstehenden Ansprüche, worin der gemäß (ii) definierte Anteil an Siliciumatomen 50 bis 100 Mol-%, vorzugsweise annähernd 100% beträgt. Mold according to one of the preceding claims, in which the proportion of silicon atoms defined in (ii) is 50 to 100 mol%, preferably approximately 100%. Formwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, worin mindestens ein Teil der Gruppen (A) Methyl-, Ethyl- oder Propylgruppen und insbesondere Methylgruppen sind. Mold according to one of the preceding claims, in which at least a part of the groups (A) are methyl, ethyl or propyl groups and in particular methyl groups. Formwerkzeug nach Anspruch 6, worin wenigstens 20 % der Siliciumatome zwei Gruppen (A) aufweisen. A mold according to claim 6, wherein at least 20% of the silicon atoms have two groups (A). Formwerkzeug nach Anspruch 7, worin mindestens 10 % aller Siliciumatome Bestandteil von Strukturen sind, in denen mindestens 6 Siliciumatome, die jeweils zwei Gruppen (A) aufweisen, direkt über Sauerstoffatome miteinander verknüpft sind. A mold according to claim 7, wherein at least 10% of all silicon atoms are part of structures in which at least 6 silicon atoms, each having two groups (A), are linked together directly via oxygen atoms. Formwerkzeug nach Anspruch 8, worin die Gruppen (A) Methylgruppen sind. A mold according to claim 8, wherein the groups (A) are methyl groups. Formwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kieselsäure(hetero)polykondensat weiterhin über Kohlenstoffatome an Silicium gebundene Gruppen (B), die polare Reste tragen, vorzugsweise ausgewählt unter mit primären Aminogruppen, Ammoniumgruppen, SH-Gruppen, Carbonsäureresten oder aktivierten Carbonsäureresten substituierte Kohlenwasserstoffreste, und/oder über Kohlenstoffatome an Silicium gebundene Gruppen (C), die organisch polymerisierbare bzw. polymerisierte C=C-Doppelbindungen oder Epoxygruppen aufweisen, enthält. Mold according to one of the preceding claims, characterized in that the silicic acid (hetero) polycondensate further bonded via carbon atoms to silicon groups (B) bearing polar radicals, preferably selected from among primary amino groups, ammonium groups, SH groups, carboxylic acid residues or activated carboxylic acid residues Substituted hydrocarbon radicals, and / or carbon atoms bonded to silicon groups (C) having organically polymerizable or polymerized C = C double bonds or epoxy groups. Formwerkzeug nach Anspruch 10, worin der Anteil an Gruppen (B) 5–20 % und/oder der Anteil an Gruppen (C) 10 bis 30% beträgt, bezogen auf die Summe aller über Kohlenstoff an Silicium gebundenen Gruppen im Kieselsäure(hetero)polykondensat. A molding tool according to claim 10, wherein the proportion of groups (B) is 5-20% and / or the proportion of groups (C) 10 to 30%, based on the sum of all groups bonded via silicon to silicon in the silicic acid (hetero) polycondensate , Formwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, worin die Innenoberfläche der Form aus Aluminium oder Nickel besteht. A mold according to any one of the preceding claims, wherein the inner surface of the mold is made of aluminum or nickel. Verwendung des Formwerkzeugs nach einem der voranstehenden Ansprüche zum Aushärten und anschließenden Entformen eines Polyurethan-Polymer-Formteils, insbesondere eines PUR-Weichschaum-Formteils. Use of the mold according to one of the preceding claims for curing and subsequent demolding of a polyurethane polymer molding, in particular a PUR flexible foam molding. Kieselsäure(hetero)polykondensat, in welchem über Kohlenstoffatome an Siliciumatome gebundene Kohlenwasserstoffgruppen vorhanden sind, mit den folgenden Maßgaben: (i) das Kondensat kann neben Silicium 2-, 3- oder vierwertige Metallatome enthalten, die ausschließlich über Sauerstoffatome in das Kondensat-Netzwerk eingebunden sind und ggf. Hydroxy-, Alkoxy- oder sauerstoffgebundene Komplexliganden aufweisen, aber keine Metall-Kohlenstoffbindungen, (ii) ein Anteil von Siliciumatomen, der mindestens 20 % der Summe aller Silicium- und Metallatome entspricht, weist über Kohlenstoffatome gebundene Gruppen auf, (iii) höchstens 10 % aller Siliciumatome tragen mehr als 2 über Kohlenstoffatome gebundene Gruppen, (iv) 20–100 Mol-% der über Kohlenstoff gebundenen Gruppen sind ausgewählt unter einer oder mehreren C1-C3-Alkyl- oder Phenylgruppen (A), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 20 % der Siliciumatome zwei Gruppen (A) aufweisen und mindestens 10 % aller Siliciumatome Bestandteil von Strukturen sind, in denen mindestens 6 Siliciumatome, die jeweils zwei Gruppen (A) aufweisen, direkt über Sauerstoffatome miteinander verknüpft sind. Silica (hetero) polycondensate in which hydrocarbon groups bonded via carbon atoms to silicon atoms are present, with the following provisos: (i) the condensate can contain, in addition to silicon, 2-, 3- or tetravalent metal atoms which are bound exclusively via oxygen atoms in the condensate network and optionally having hydroxy-, alkoxy- or oxygen-bonded complexing ligands, but no metal-carbon bonds, (ii) a proportion of silicon atoms corresponding to at least 20% of the sum of all silicon and metal atoms has groups bonded via carbon atoms, (iii ) At most 10% of all silicon atoms carry more than 2 carbon-bonded groups. (iv) 20-100 mole% of the carbon-bonded groups are selected from one or more C 1 -C 3 alkyl or phenyl groups (A) characterized in that at least 20% of the silicon atoms have two groups (A) and at least 10% of all silicon atoms Bestan These are part of structures in which at least 6 silicon atoms, each having two groups (A), are linked together directly via oxygen atoms. Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus einem organischen oder teilorganischen Polymermaterial, worin das flüssige oder pastöse Polymermaterial in ein Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12 eingebracht, insbesondere unter Druck eingespritzt, sodann unter erhöhten Temperaturen und/oder erhöhtem Druck einer Vernetzung unterworfen wird, worauf das Formteil aus der Form genommen wird. A process for producing moldings from an organic or partially organic polymer material, wherein the liquid or pasty polymer material is introduced into a mold according to one of claims 1 to 12, in particular injected under pressure, then subjected to crosslinking at elevated temperatures and / or elevated pressure, whereupon the molding is removed from the mold.
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