DE1696182B2 - Verwendung von Reaktionsprodukten aus Monoepoxyalkoxysilanen und Triacetoxysilanen als Grundiermittel zur Verbesserung der Haftung von gehärteten Organopolysiloxan-Formentrennmitteln - Google Patents
Verwendung von Reaktionsprodukten aus Monoepoxyalkoxysilanen und Triacetoxysilanen als Grundiermittel zur Verbesserung der Haftung von gehärteten Organopolysiloxan-FormentrennmittelnInfo
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Description
Es ist bekannt, gehärtete Organopolysiloxane als Formentrennmittel für verschiedene Arten von Papier
und Pappe zu verwenden. Ein Beispiel für ein derartiges Formentrennmittel ist eine Formmasse auf
Grundlage von in den endständigen Einheiten Hydroxylgruppen aufweisenden Dimethylpolysiloxanen,
die nach dem Auftragen auf zellulosehaltige Substrate mit einer geringen Menge an Methylhydrogenpolysiloxan
vernetzt wird.
Die Organopolysiloxan-Formentrennmittel neigen jedoch dazu, sich durch Abrieb von ihren Substraten
entfernen zu lassen, was auf einer schwachen bindung zwischen Formentrennmittel und Substrat beruht.
Zur Verbesserung der Haftung der Formentrennmittel auf ihren Substraten sind eine Anzahl von
Grundiermitteln entwickelt worden, die jedoch noch nicht allen Anforderungen genügen.
So werden beispielsweise gemäß der USA.-Patentschrift
3 076 726 Formentrennmittel auf Grundlage von Dimethylpolysiloxanen, Methylhydrogensiloxanen
als Vernetzer und Härtungskatalysatoren, zur Verbesserung der Haftung auf beispielsweise Pergaminpapier
als Grundiermittel Epoxyacetoxysilane zugegeben, das sind monomere Silane, die an ein und
demselben Si-Atom sowohl Epoxygruppen als auch Acetoxygruppen gebunden enthalten. Definitionsgemäß
muß die Menge an diesen Silanen mindestens 1% betragen, bezogen auf das Gesamtgewicht der
Polysiloxane. Wie aus der Tabelle im Beispiel ! ersichtlich, wird jedoch erst bei einem Zusatz des
Epoxyacetoxysilans in einer Menge von 3%, bezogen auf das Gewicht der Polysiloxane, eine ausreichend
feste Haftung des Formentrennmittels erreicht, die bei der visuellen Abriebprüfung mit »gut« beurteilt
wird. Außerdem wird in der genannten USA.-Patentschrift darauf hingewiesen, daß zur Verhinderung
einer Gel-Bildung in der Behandlungsmischung die Acetoxysilane mit dem Formentrennmittel innerhalb
eines Tages oder weniger vor Gebrauch vermischt werden sollen. Das bedeutet, daß die »Topfzeit« der
Beschichtungsmischung, das ist die Zeit, die dem Verbraucher zum Auftragen der Beschichtung auf
die Substrate zur Verfügung steht, höchstens 24 Stunden oder weniger beträgt.
Erfindungsgemäß werden hingegen Reaktionsprodukte aus 25 bis 75 Gewichtsprozent eines Silans a)
der Formel
O
CHn ^HRSi(OR)3
CHn ^HRSi(OR)3
und 25 bis 75 Gewichtsprozent eines Silans b) der Formel
R"Si
worin R zwei- oder dreiwertige Kohlenwasserstoffreste, die gegebenenfalls Sauerstoffatome in Form
von Äther- oder Esterbindungen enthalten können, R' Alkylreste mit weniger als 7 Kohlenstoffatomen
und R" einwertige Kohlenwasserstoffreste mit nicht mehr als 3 Kohlenstoffatomen bedeuten, η — 1, wenn
R dreiwertig und η = 2, wenn R zweiwertig ist, als Grundiermittel zur Verbesserung der Haftung von
gehärteten Organopolysiloxan - Fonnentreimmitteln auf zellulosehaltigen Substraten verwendet.
In den erfmdungsgemäß verwendeten Reaktionsprodukten
sind Epoxy- und Acetoxygruppen nicht an ein und dasselbe Si-Atom in einem monomeren Silan
gebunden, da sie aus zwei verschiedenen monomeren Silanen stammen.
Die erfindungsgemäß verwendeten Reaktionsprodukte sind den bekannten Grundiermitteln überlegen,
da sie ohne wesentliche Änderung der Trenneigenschaften des Formentrennmittels eine feste Verbindung
der Organopolysiloxane mit den zellulosehaltigen Substraten ermöglichen, und die Grundiermittel
außerdem einer Lösung der Organopolysiloxan-Formentrennmittel
in einem Lösungsmittel zugesetzt werden können, so daß Grundiermittel und Formentrennmittel
in einem Arbeitsgang aufgetragen werden können, wobei die Zeit, <f;e bis zur Gel-Bildung des
Formentrennmittels in der Badlösung verstreicht, verlängert wird. Die bekannten Grundiermittel bieten
im Vergleich zu den erfindungsgemäß verwendeten Reaktionsprodukten die obengenannten Vorteile
nicht.
Die erfindungsgemäß verwendeten Reaktionsprodukte zeigen insbesondere gegenüber solchen gemäß
der USA.-Patentschrift 3 076 726 die entscheidenden Vorteile, daß sie einmal unter Zugrundelegung derselben
visuellen Abriebprüfung in beträchtlich geringeren Mengen wirksam sind und zum anderen, daß
die Behandlungslösungen, die die erfindungsgemäß verwendeten Reaktionsprodukte enthalten, eine beträchtlich
verlängerte »Topfzeit« besitzen, die mehr als 96 Stunden beträgt, wie durch die Versuchsreihen
d) und e) im Anschluß an das Beispiel nachgewiesen wurde.
Beispiele für Kohlenwasserstoffreste R sind: Methylen-, Äthylen-, Propylen-, Butylen-, Decylen-. Phenylen-,
Xenylen-, Cyclohexylen-, Cyclopentylen-, Methylcyclohexylen-,
Tolylenreste oder Reste der Formel — CH2CH = CH — CH2 —.
Beispiele für zweiwertige Ätherreste R sind solche der Formeln
CH2CH2OCH2CH2-
CH3
CH2CH2OCHCH2-
-CH2(OC2H4UO(CH2J3-
-CH2(OC2H4UO(CH2J3-
Beispiele für Bestandteile b) sind Verbindungen der Formeln
CH,Si
OCCH3J
O \
O \
CH3CH2Si OCCH3 U
und
(CH3J2CHSi
OCCHJ
CH2OC2H4OC2H4-
CH,OCH,CH=CH,—
Bespiele Tür zweiwertige Reste R mit von Carbonsäuren
abgeleiteten Esterverbindungen sind solche der Formeln
-CH2OOCCH2CH2-
-CH2OOC(CH2J6-
-CH2OOC(CH2J6-
CH3
CH2OOCCHCH2-
-CH2(OCjH6J2OOCCH2CH2-
Beispiele Tür Alkylreste R' mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen
sind Methyl-, Ätnyl-, Isopropyl-, Butyl- und Hexylreste.
Als Bestandteile aj können daher beliebige Silane, z. B. der Formeln
O
CH2 CHCH2CH2Si(OCH3)3
CH2 CHCH2CH2Si(OCH3)3
O
CH2 CHCH2OCH2CH=CHSi(OC2H5J3 O-
CH2 CHCH2OCH2CH=CHSi(OC2H5J3 O-
H >CH2CH2Si(OCH3)3
Bevorzugte Bestandteile b) sind Vinyltriacetoxy-
silan, Methyltriacetoxysilan und Äthyltriacetoxysilan.
Die Bestandteile a) und b) reagieren spontan miteinander
unter Bildung der erfindungsgemäß als Grundiermittel verwendeten Reaktionsprodukte. Die
Reaktion dauert etwa 20 Tage bei Zimmertemperatur, etwa 2 Stunden bei 1500C und etwa 1 Stunde bei
200° C. Ein nicht umgesetztes Gemisch aus Bestandteilen a) und b) ergibt nicht im gleichen Maße die
obenerwähnten Vorteile wie ihr Reaktionsprodukt. Das Vorliegen des Reaktionsproduktes kann daher
durch Beobachten einer deutlichen Verbesserung der Eigenschaften der Grundiermittelzusammensetzung
für Formentrennmittel gegenüber einem Gemisch der getrennten Bestandteile festgestellt werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß Bestandteil b) als Grundiermittel für Formentrennmittel allein wirksam
ist. Es ist aber die mehrfache Menge von Bestandteil b) allein erforderlich, um eine Verdoppelung der
Haftung zu erreichen, die durch Verwendung einer gegebenen Menge des Reaktionsproduktes von a)
und b) nötig ist. Zudem besitzt der Bestandteil b) allein die Neigung, die Gelbildungszeit einer Lösung
des Organopolysiloxan-Formentrennmittels zu verkürzen.
Bestandteil a) allein ergibt nur eine geringfügige Verbesserung der Haftung von Organopolysiloxan-Formentrennmitteln
auf zellulosehaltigen Substraten.
Die genaue chemische Natur des erfindungsgemäß verwendbaren Reaktionsproauktes ist unbekannt. Es
wurde jedoch festgestellt, daß bei Bildung des Reaktionsproduktes die meisten der Epoxygruppen des
Bestandteils a) verschwinden, während die Mehrheit an Acetoxygruppen des Bestandteils b) erhalten bleibt.
Ein bevorzugter Bestandteil a) ist das Silan der Formel
CHCH2O(C2H4OJjCH2CH2CH2Si(OC3H7J3
O
CH2 YHCH2OCH2CH2CH1Si(OCH3J3
CH2 YHCH2OCH2CH2CH1Si(OCH3J3
CH2
Si(OCH3)3
CH;, CHCH2COCHCH2Si(OCH3)J
CH3
eingesetzt weiden.
Die erfindungsgemäß verwendeten Reaktionsprodukte werden im allgemeinen dem Organopolysiloxan-Formentrennmittel,
das üblicherweise in einem flüchtigen Lösungsmittel wie Xylol, Perchloräthylen, Benzol, Octan, Cyclohexan, Dibutylketon oder Dibutyläther
dispergiert ist, als Grundiermittel zugesetzt.
Diese Lösung, die auch einen bekannten Hiirtungskatalysator für das Organopolysiloxan-Formentrennmittel
enthalten kann, wird dann auf das zellulosehaltige Substrat aufgetragen und gehärtet, nachdem
das Lösungsmittel verdampft ist. Beispiele für gecig-
nete Härtungskatalysatoren sind Zinnoctoat, Dibutvlzinndilaurat
und Tetrabutyltitanat.
Im allgemeinen sind bei Verwendung der erfindungsgemäß
verwendeten Reaktionsprodukte als Grundiermittel keine Abwandlungen bezüglich Auftragen
und Härten der Organopolysiloxan-Formentrennmittel der üblicherweise angewandten Methoden erforderlich.
Vorteilhaft enthält eine Badlösung zum Beschichten eines zellulosehaltigen Substrates mit einem
Organopolysiloxan-Formentrennmittel und den erfindungsgemäß verwendeten Reaktionsprodukten folgende
wesentliche Bestandteile:
1. 100 Gewichtsteile eines härtbaren Organopolysiloxan-Formentrennmittels,
2. 0,5 bis 10 Gewichtsteile eines Reaktionsproduktes aus 25 bis 75 Gewichtsprozen· eines Silans der
Formel
CH„ XCHRSi(OR')3
3. 50 bis 20 000 Gewichtsteile eines flüchtigen Lösungsmittels für 1.
Zu verschiedenen Proben aus 29 Gewichtsteilen eines in den endständigen Einheiten Hydroxylgruppen
enthaltenden Dimethylpolysiloxans mit einer Viskosität von 8OOOcSt/25°C, 1 Gewichtsteil einer
Verbindung der Formel
(CHj)3SiO
CH3"
I
(SiO)
(SiO)
Si(CHj)3
mit 25 bis 75 Gewichtsprozent eines Silans b) der Formel
1 'I I
R"Si\OCCH3j3
R"Si\OCCH3j3
worin R, R' und η die oben angegebenen Bedeutungen haben und
270 Gewichtsteilen Xylol und einer kleinen Menge Dibutylzinndilaurat als Härtungskatalysator wurden
Grundiermittel der weiter unten angegebenen Art und Menge zugegeben.
Die erhaltene Lösung wurde auf Pergaminpapier aufgetragen und 2 Minuten bei 1210C gehärtet. Das
Produkt war ein Papier, das mit einem dünnen Film eines gehärteten, elastomeren Organopolysiloxan-Formentrennmittels
bedeckt war und ausgezeichnete Trenneigenschaften zeigte. Dieser Organopolysiloxanfilm
wurde mit den Fingern stark gerieben, um festzustellen, ob der Film vom Papier dadurch abgerieben
werden konnte. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
Grundiermittel
Abrieb
a) Je 0,75 Gewichtsteile an Vinyltriacetoxysilan und einer Verbindung der Formel
/' \
CH2 CHCH2O(CH2)3Si(OCH3)3
CH2 CHCH2O(CH2)3Si(OCH3)3
vorher zusammen 16Stunden auf 12l°C erhitzt
b) Je 0,75 Gewichtsteile an Athyltriacetoxysilan und einer Verbindung der Formel
/ \
CH2 CHCH2O(CH2)3Si(OCH3)3
CH2 CHCH2O(CH2)3Si(OCH3)3
vorher zusammen 16Stunden auf 121°C erhitzt
c) Je 0,75 Gewichtsteile an Methyltriacetoxysilan und einer Verbindung der Formel
/ \
CH2 CHCH2O(CH2)3Si(OCH3)3
CH2 CHCH2O(CH2)3Si(OCH3)3
vorher zusammen 16Stunden auf 121°C erhitzt
keiner
keiner
keiner
d) 0,14 Gewichtsteile an Vinyltriacetoxysilan und 0,40 Gewichtsteile einer Verbindung der
Formel
/ \
CH2 CHCH2O(CH2)3Si(OCH3)3
CH2 CHCH2O(CH2)3Si(OCH3)3
4 Stunden auf 8O0C und 1 Stunde auf 121°C erhitzt
keiner
Fortsetzung
Grundiermittel
Abrieb
e) 0,40 Gewichtsteile an Vinyltriacetoxysilan und 0,14 Gewichtsteile einer Verbindung der
Formel
/ \
CH2 CHCH2O(CH2)3Si(OCH3)3
CH2 CHCH2O(CH2)3Si(OCH3)3
4 Stunden auf 800C und 1 Stunde auf 1210C erhitzt
0 Wie a), aber ohne vorheriges Erhitzen
g) 0,75 Gewichtsteile an Methyltriacetoxysilan
h) 0,75 Gewichtsteile einer Verbindung der Formel
/ \
CH2 CHCH2O(CH2)3Si(OCH3)3
CH2 CHCH2O(CH2)3Si(OCH3)3
keiner
sehr gering gering
sehr gering gering
beträchtlich
Die Versuchsserien f) bis h) wurden zum Vergleich durchgeführt, um die Überlegenheit der erfindungsgemäßen
Grundiermittel [Versuchsserien a) bis e)] zu zeigen.
Die übriggebliebenen Lösungen der Versuchsserien d) und e) wurden bei Zimmertemperatur 96 Stunden
stehengelassen. Sie blieben ungeliert und können nach dieser Zeit noch verwendet werden.
Identische Lösungen, die kein Grundiermittel oder nur ein Organotriacetoxysilan als Grundiermittel enthielten
gelierten in 6 bis 24 Stunden bei Zimmertemperatur.
309 58.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verwendung von Reaktionsprodukten aus 25 bis 75 Gewichtsprozent eines Silans a) der FormelO
CHn CHRSi(OR )3und 25 bis 75 Gewichtsprozent eines Silans b) der FormelR"Si^OCCH3]3worin R zwei- oder dreiwertige Kohlenwasserstoffreste, die gegebenenfalls Sauerstoffatome in Form von Äther- oder Esterbindungen enthalten können, R' Alkylreste mit weniger als 7 C-Atomen und R" einwertige Kohlenwasserstoffreste mit nicht mehr als 3 C-Atomen bedeuten, η = 1, wenn R dreiwertig und η = 2, wenn R zweiwertig ist, als Grundiermittel zur Verbesserung der Haftung von gehärteten Organopolysiloxan-Formentrennmitteln auf zellulosehaltigen Substraten.
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