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DE2811072C2 - - Google Patents

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Publication number
DE2811072C2
DE2811072C2 DE2811072A DE2811072A DE2811072C2 DE 2811072 C2 DE2811072 C2 DE 2811072C2 DE 2811072 A DE2811072 A DE 2811072A DE 2811072 A DE2811072 A DE 2811072A DE 2811072 C2 DE2811072 C2 DE 2811072C2
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DE
Germany
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coating composition
composition according
coating
acid
weight
Prior art date
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DE2811072A
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English (en)
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DE2811072A1 (de
Inventor
David Charles Summit N.J. Us Armbruster
William Frederick Langhorne Pa. Us Fischer
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Rohm and Haas Co
Original Assignee
Rohm and Haas Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Rohm and Haas Co filed Critical Rohm and Haas Co
Publication of DE2811072A1 publication Critical patent/DE2811072A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2811072C2 publication Critical patent/DE2811072C2/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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    • Y10T428/31663—As siloxane, silicone or silane

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Description

Diese Erfindung betrifft eine Überzugsmasse, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung. Die bevorzugten Überzugsmassen nach der Erfindung ergeben Überzüge, die sich durch eine Ausgewogenheit der Wetterbeständigkeit und der Abriebfestigkeit auszeichnen, wodurch sie besonders als Überzüge für Substrate geeignet sind, die den atmosphäri­ schen Elementen ausgesetzt sind.
Es sind schon viele Versuche unternommen worden, um abrieb­ feste Überzüge herzustellen, die auch andere gute Eigen­ schaften besitzen. Besonders auf dem Gebiet der thermoplasti­ schen Überzüge sind diese Versuche aber enttäuschend verlau­ fen. In der BE-PS 8 21 403 ist eine Überzugsmasse beschrieben, die eine Dispersion von kolloidaler Kieselsäure in einer Lö­ sung aus einem niedrigen aliphatischen Alkohol und Wasser eines partiellen Kondensats eines Silanols der Formel RSi(OH)3 enthält, wobei in dieser Formel R eine oder meh­ rere der folgenden Gruppen ist: ein (C1 bis C3)-Alkylrest, ein Vinylrest, ein 3,3,3-Trifluorpropyl-gamma-glycidyloxy­ propylrest oder ein gamma-Methacryloxypropylrest, wobei mindestens 70 Gew.-% des Silanols der Formel CH3Si(OH)3 ent­ spricht und wobei die Überzugsmasse 10-50 Gew.-% Feststoffe enthält, die im wesentlichen aus 10-70 Gew.-% kolloidaler Kieselsäure und 30-90 Gew.-% des partiellen Kondensats bestehen. Diese Überzugsmasse enthält eine ausreichende Men­ ge an Säure, um einen pH-Wert im Bereich von 3,0 bis 6,0 zu haben. Diese bekannte Überzugsmasse ergibt Überzüge mit ei­ ner befriedigenden Abriebfestigkeit, besitzt aber einige andere Nachteile. Die Überzüge aus ihr bekommen z. B. Sprünge, wenn sie in Wasser eingeweicht werden, außerdem haben sie nicht eine befriedigende Wetterbeständigkeit.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Überzugsmasse mit guter Abriebfestigkeit zu schaffen, welche gegenüber bekannten Überzugsmassen eine verbesserte Rißfestigkeit und Wetter­ beständigkeit aufweist und sich insbesondere zum Überziehen eines thermoplastischen polymeren Substrates eignet.
Es wurde nun gefunden, daß man durch Verwendung einer Mi­ schung von Dialkoxysilan und Trialkoxysilan (oder der ent­ sprechenden Silanole) anstelle der Trialkoxysilane allein Überzüge erhält, die eine verbesserte Rißbeständigkeit und eine verbesserte Wetterbeständigkeit besitzen, wobei nur ein geringer und akzeptierbarer Verlust der Abriebfestigkeit eintritt.
Die Aufgabe wird demgemäß gelöst durch eine Überzugsmasse, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie enthält
  • (A) 30-50 Gewichtsteile kolloidale Kieselsäure,
  • (B) Wasser,
  • (C) eine Säure, um einen pH-Wert von 3-6 einzustellen,
  • (D) ein Teilkondensat, erhalten aus 50-70 Gewichtsteilen eines (i) disubstituierten Dialkoxysilans und (ii) eines monosubstituierten Trialkoxysilans, wobei das Gewichts­ verhältnis von (i) zu (ii) 1 : 19 bis 1 : 4 ist und wobei einige oder alle Alkoxygruppen in den Silanen durch Hydroxylgruppen substituiert sein können, sowie
  • (E) den durch Hydrolyse der Alkoxysilane gebildeten Alkohol.
Die anderen Substituenten-Gruppen bei den Silanen, d. h. die anderen Gruppen als die Alkoxygruppen, können sein: C1- bis C3-Alkylgruppen, Vinylgruppen, 3,3,3-Trifluorpropyl­ gruppen, gamma-Glycidyloxypropylgruppen, gamma-Acryloxypro­ pylgruppen und gamma-Methacryloxypropylgruppen.
Die Überzugsmassen nach der Erfindung ergeben Überzüge mit einem gut ausgewogenen Gleichgewicht von Wirtschaftlichkeit, Wetterbeständigkeit, Abriebfestigkeit und leichter Anwend­ barkeit.
Aus den US-PS 34 29 845, 34 29 846, 36 51 003 und 38 19 562 sind abriebfeste Überzüge bekannt, die sich von Fluorkohlen­ stoffmonomeren ableiten und von Monomeren, die Hydroxylgrup­ pen und Glycidylgruppen enthalten. Diese Überzüge sind schwer aufzutragen, besitzen eine schlechte Feuchtigkeitsbeständig­ keit und sind außerdem auch teuer.
Die erfindungsgemäße Überzugsmasse enthält verdünnte saure Hydrolisiermittel und gegebenenfalls auch einen Kondensationskatalysator, so daß einige oder alle Alkoxygrup­ pen zu Hydroxylgruppen hydrolisiert sind.
Die Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zum Über­ ziehen eines Substrates, bei dem eine Schicht der gealterten Überzugsmasse, welche ein durch Altern der Überzugsmasse ge­ bildetes partielles Kondensat der Mischung der Silanole sowie gegebenenfalls einen Katalysator enthält, auf ein Substrat aufgetragen wird.
Die Zusammensetzung, die durch die zuvor geschilderte Alte­ rung entsteht, enthält eine Dispersion von kolloidaler Kie­ selsäure in einer Lösung eines niedrigen aliphatischen Al­ kohols und Wasser von einem partiellen Kondensat einer Mi­ schung von Silanolen, wobei mindestens eins die Formel RSi(OH)3 und mindestens eins die Formel RR′Si(OH)2 hat und wobei R und R′ gleich oder verschieden sind und (C1 bis C3)- Alkyl-, Vinyl-, 3,3,3-Trifluorpropyl-, gamma-Glycidyloxy­ propyl-, gamma-Acryloxypropyl- oder gamma-Methacryloxypropyl­ reste sind und die Zusammensetzung bevorzugt 10-50 Gew.-% Feststoffe enthält. Das Verhältnis von kolloidaler Kiesel­ säure zum partiellen Kondensat liegt im Gewichtsbereich von 1 : 1-3 : 7, und die Zusammensetzung enthält bevorzugt genügend Säure, um ein pH im Bereich von 3,0-6,0 zu ergeben.
Die am meisten geeigneten Dialkyl- und Trialkoxysilane sind diejenigen, die Methoxy-, Äthoxy-, Isopropoxy- und/oder t-Butoxysubstituenten enthalten, die bei der Hydrolyse den entsprechenden Alkohol freigeben, wodurch mindestens etwas Alkohol in der hydrolisierten Überzugsmasse vorhanden ist. Nach der Bildung des Silanols in dem saueren wässerigen Medium findet eine Kondensation der Hydroxylsubstituenten statt, wobei Si-O-Si-Bildungen entstehen. Die Kondensation ist nicht vollständig, sondern das Siloxan behält noch einen nennenswerten Anteil an an Silicium gebundenen Hydroxylgruppen, wodurch das Polymere in dem Lösungsmittel aus Wasser und Al­ kohol löslich ist. Dieses lösliche Teilkondensat kann als ein Siloxanpolymeres angesehen werden, das mindestens eine an Silicium gebundene Hydroxylgruppe für je drei Formel- SiO-Einheiten enthält.
Die Kieselsäure- bzw. Siliciumdioxidkomponente der Zusammen­ setzung liegt als kolloidale Kieselsäure vor. Dispersionen von kolloidaler Kieselsäure werden durch gut bekannte Ver­ fahren hergestellt und sind im Handel erhältlich. Bevorzugt werden kolloidale Kieselsäuren mit Teilchengrößen von 50-400 Millimikron, insbesondere 60-150 Millimikron, verwendet, um Dispersionen zu erhalten, die eine größere Beständigkeit haben und die Überzüge mit überlegenen Eigenschaften ergeben. Kolloidale Kieselsäure unterscheidet sich von anderen wasser­ dispergierbaren Formen von SiO2, wie nicht in Teilchenform vorliegender Polykieselsäure oder Alkalisilicatlösungen, die bei der Erfindung nicht geeignet sind.
Die Kieselsäure kann in einer Lösung des Siloxanpolymeren in einem Mischlösungsmittel aus einem niedrigen aliphatischen Alkohol und Wasser dispergiert sein. Geeignete niedrige ali­ phatische Alkohole sind Methanol, Äthanol, n-Propanol und t-Butylalkohol. Es können auch Mischungen solcher Alkohole verwendet werden. Propanole sind die bevorzugten Alkohole, und wenn Mischungen von Alkoholen benutzt werden, ist es bevor­ zugt, mindestens 50 Gew.-% Propanole in der Mischung zu benutzen, um eine optimale Haftung des Überzuges zu enthalten. Das Lö­ sungsmittelsystem sollte bevorzugt 20-75 Gew.-% Alkohol ent­ halten, um eine Löslichkeit des Siloxanols sicherzustellen. Gegebenenfalls kann man zusätzlich noch ein mit Wasser misch­ bares polares Lösungsmittel, wie Azeton oder Butylenglykol­ monobutyläther, in einer geringen Menge benutzen, z. B. nicht mehr als 20 Gew.-% des gemischten Lösungsmittelsystems. Auch mit Alkohol mischbare Lösungsmittel, wie Toluol, können mit­ verwendet werden.
Um Überzüge mit optimalen Eigenschaften zu erhalten und eine sofortige Gelierung der Überzugsmasse zu verhindern, sollte ausreichend Säure vorhanden sein, um ein pH von etwa 3,0-6,0, bevorzugt 4,0-5,0, zu erhalten. Geeignete Säuren schließen sowohl organische als auch anorganische Säuren ein, z. B. Salz­ säure, Essigsäure, Chloressigsäure, Citronensäure, Benzoesäure, Dimethylmalonsäure, Ameisensäure, Propionsäure, Glutarsäure, Glykolsäure, Maleinsäure, Malonsäure, Toluolsulfonsäure und Oxalsäure. Bevorzugt wird mit einer der folgenden mit Wasser mischbaren Carbonsäuren oder mit Mischungen solcher Säuren ein pH von 4-5 der Überzugsmasse eingestellt: Essigsäure, Ameisensäure, Propionsäure und Maleinsäure. Diese Säuren ergeben nicht nur eine lange Gebrauchsdauer der Überzugsmasse, sondern ihre Alkalisalze sind auch löslich, so daß sie die Verwendung von Kieselsäuren ermöglichen, die mehr als 0,2% (berechnet als NaO) Alkalioxid oder Metalloxid ermöglichen. Die am meisten bevorzugte Säure ist die Essigsäure.
Diese Überzugsmassen nach der Erfindung lassen sich leicht herstellen, indem man eine Mischung des Dialkoxysilans und des Trialkoxysilans zu einem Hydrosol der kolloidalen Kiesel­ säure gibt und das pH durch Zugabe einer Säure, insbesondere einer organischen Säure, auf den gewünschten Wert einstellt. Die Säure kann entweder zu dem Silan oder zu dem Hydrosol vor der Mischung der beiden Komponenten zugesetzt werden, vorausgesetzt, daß das Mischen bald nach der Zugabe der Säure erfolgt. Durch die Hydrolyse der Alkoxysubstituenten des Silans, z. B. durch die Hydrolyse von einem Rest Si(OC2H5)3, entstehen 3 Mol Äthanol. In Abhängigkeit von dem gewünschten Prozentgehalt an Feststoffen in der fertigen Zusammensetzung können als weitere Komponenten Alkohol, Wasser oder ein mit Wasser mischbares Lösungsmittel zugegeben werden. Die Zusam­ mensetzung sollte gut gemischt und für einen kurzen Zeitraum altern gelassen werden, der aber ausreichend ist, daß sich ein Teilkondensat bildet. Die so erhaltene Überzugsmasse ist eine Flüssigkeit mit niedriger Viskosität, die einige Tage beständig ist. Die Kondensation der Silanole setzt sich bei sehr geringer Geschwindigkeit fort, und schließlich bilden sich Gelstrukturen in der Zusammensetzung. Die Gebrauchs­ dauer der Zusammensetzung kann verlängert werden, indem man die Dispersion bei einer Temperatur unterhalb Raumtemperatur hält, z. B. bei etwa 5°C.
Der Überzugsmasse können Kondensationskatalysatoren zugegeben werden, bevorzugt gepufferte latente Kondensationskatalysatoren, so daß mildere Härtungsbedingungen verwendet werden können, um eine optimale Abriebbeständigkeit des fertigen Überzuges zu erhalten. Eine Klasse von solchen latenten Katalysatoren wird durch Alkalisalze von Carbonsäuren, wie Kaliumformiat, gebildet. Zu einer anderen Klasse von solchen Katalysatoren gehören die Amincarboxylate und die quaternären Ammonium­ carboxylate. Die Katalysatoren müssen selbstverständlich in dem System der gemischten Lösungsmittel löslich oder mindestens mit ihm mischbar sein. Die Katalysatoren werden deshalb als latent bezeichnet, weil sie bei Raumtemperatur die Gebrauchsdauer der Überzugsmasse nicht nennenswert ver­ kürzen, aber bei Erwärmen dissoziieren und katalytische Verbindungen bilden, die in der Lage sind, die Kondensation zu beschleunigen, z. B. ein Amin. Gepufferte Katalysatoren werden bevorzugt verwendet, um den Einfluß des pH-Wertes auf die Zusammensetzung zu verhindern. Einige handelsübliche kolloidale Kieselsäuredispersionen enthalten freie Alkali­ basen, die mit der Säure während der Einstellung des pH- Wertes reagieren, wobei sie ein Carboxylatkatalysator "in situ" bildet. Dies ist besonders dann so, wenn von einem Hydrosol ausgegangen wird, das einen pH-Wert von 8 oder 9 hat. Die Zusammensetzungen können auch durch Zugabe von Carboxylaten, wie Dimethylammoniumacetat, Äthanolammoniumacetat, Dimethylammoniumformiat, Tetraäthylammoniumbenzoat, Natrium­ acetat, Natriumpropionat, Natriumformiat oder Benzyltrimethyl­ ammoniumacetat katalysiert werden. Menge des Katalysators wird in Abhängigkeit von den gewünschten Härtungsbedingungen variiert, liegt aber im allgemeinen im Bereich von 0,05- 2 Gew.-% der Überzugsmasse. Bei Katalysatormengen oberhalb von 1,5 Gew.-% kann eine Verkürzung der Gebrauchsdauer der Überzugsmassen eintreten, und es kann auch eine Beeinflus­ sung der optischen Eigenschaften der Überzüge sich bemerkbar machen.
Um die größte Stabilität der Dispersionen und optimale Eigen­ schaften der gehärteten Überzugsmasse zu erhalten, wird bevor­ zugt eine Überzugsmasse benutzt, die ein pH von 4-5 bei einem Feststoffgehalt von 10-30 Gew.-% hat. Der Kieselsäure­ anteil soll dabei eine Teilchengröße im Bereich von 60-150 Millimikron haben, das Teilkondensat der Silanole soll in einer Menge von 50-70 Gew.-%, bezogen auf alle Feststoffe, vorliegen, und das Mischlösungsmittel soll im wesentlichen aus Methanol, Isopropanol und Wasser bestehen, wobei die Alkohole 30-60 Gew.-% des Mischlösungsmittels ausmachen. Der Katalysator soll Natriumacetat oder Benzyltrimethyl­ ammoniumacetat sein und soll in einer Menge von 0,05-0,5 Gew.-% der Zusammensetzung vorliegen. Eine derartige Zusammen­ setzung ist relativ beständig, hat eine Gebrauchsdauer von etwa 1 Monat und kann nach dem Auftragen auf ein Substrat in relativ kurzer Zeit bei Temperaturen von 70-160°C zu einem wetterbeständigen, transparenten und abriebfesten Überzug gehärtet werden.
Die Überzugsmassen nach der Erfindung können auf feste Substrate durch übliche Verfahren aufgetragen werden, wie durch Auffließenlassen, Sprühen, Tauchen, wobei ein konti­ nuierlicherFilm auf der Oberfläche dieser Substrate ent­ steht. Obwohl Substrate aus weichen Kunststoffen im allge­ meinen die größte Verbesserung bei dem Auftragen dieser Überzüge zeigen, kann die Überzugsmasse auch auf andere Substrate aufgebracht werden, wie z. B. auf Holz, Metall, bedruckte Oberflächen, Leder, Glas, Keramik und Textilien. Besonders geeignet sind die Überzugsmassen zum Überziehen von dimensionsbeständigen synthetischen organischen poly­ meren Substraten in Form von Folien oder Filmen, beispiels­ weise aus Acrylpolymeren, wie Poly(methylmethacrylat), Poly­ estern, wie Poly(äthylenterephtat), und Polycarbonaten, wie Poly(diphenylolpropancarbonat) und Poly(diäthylenglykol-bis- allylcarbonat), Polyamiden, Polyimiden, Copolymeren aus Acrylnitril und Styrol, Copolymeren aus Acrylnitril und Butadien, Poly(vinylchlorid), Celluloseacetat, Cellulosetriacetat, Cellu­ loseacetobutyrat, Cellulosepropionat, Äthylcellulose und Poly­ äthylen. Transparente polymere Materialien, die mit den Über­ zugsmassen nach der Erfindung beschichtet sind, sind als flache oder gekrümmte Einfassungen geeignet, wie als Fenster, Dachlukenfenster und Windschutzscheiben, insbesondere bei Verkehrsmitteln. Kunststofflinsen, wie z. B. Augenlinsen aus Acrylkunststoffen oder Polycarbonaten, können mit guter Wir­ kung mit den Massen nach der Erfindung überzogen werden. Bei manchen Anwendungen, die eine hohe optische Auflösung ver­ langen, ist es wünschenswert, die Überzugszusammensetzung vor dem Auftragen auf das Substrat zu filtrieren. Bei anderen Anwendungen, wie z. B. bei der Herstellung von korrosionsbe­ ständigen Überzügen auf Metall, ist die geringe Trübung (weniger als 5%), die durch Verwendung von bestimmten For­ mulierungen, z. B. solchen, die Citronensäure oder Natrium­ citrat enthalten, nicht schädlich, so daß eine Filtration nicht erforderlich ist.
Durch Auswahl der richtigen Formulierung, einschließlich Lösungsmittel, der richtigen Anwendungsbedingungen und Vor­ behandlung des Substrats (einschließlich der eventuellen Ver­ wendung von Grundiermitteln), können die Überzugsmassen auf im wesentlichen alle festen Substrate mit guter Haftung auf­ gebracht werden. Durch Entfernung der Lösungsmittel und der flüchtigen Materialien erhält man einen harten, lösungsmittel­ beständigen und wetterbeständigen Überzug. Die Überzugsmasse trocknet an der Luft zu einem klebfreien Zustand, doch ist ein Erwärmen auf 50-150°C erforderlich, um die Kondensa­ tion der restlichen Silanole in dem partiellen Kondensat zu erreichen. Diese letzte Härtung führt zur Bildung eines hochvernetzten Produktes, wodurch die Abriebfestigkeit des Überzuges stark erhöht wird. Die Dicke des Überzuges kann durch Anwendung besonderer Auftragsverfahren variiert werden. Sie liegt im allgemeinen aber zwischen etwa 0,5 und 20 Mikron, bevorzugt aber bei 2-10 Mikron. Besonders dün­ ne Überzüge können durch das Schleuderverfahren (spin coating) erhalten werden.
In den folgenden Beispielen wird die Erfindung noch näher erläutert.
In allen Beispielen wurde der Katalysator Natriumacetat- Trihydrat in Wasser gelöst, und die Dispersion einer han­ delsüblichen kolloidalen Kieselsäure wurde hinzugegeben. Das pH der Lösung wurde mit Eisessigsäure auf 4,0 eingestellt. Diese Lösung wurde auf 10-20°C gekühlt und wurde dann auf einmal zur Suspension der Kieselsäure unter gutem Rühren ge­ geben. Die exotherme Mischung wurde durch ein Eisbad auf eine Temperatur unter 30°C gekühlt. Sobald die exotherme Reaktion abgeklungen war, wurde die Lösung durch kontinuier­ liches Rühren für mindestens 1 Stunde auf Raumtemperatur gebracht. Das pH wurde erneut mit Eisessigsäure auf 4,5 eingestellt.
Beispiel 1
Es wurde eine Überzugsmasse aus folgenden Komponenten hergestellt:
Wasser (+ NaOAc · 3H2O)33,3 g (+0,62 g) Kolloidale Kieselsäure 60 Millimikron50,0 g Eisessigsäure 2,5 g Methyltrimethoxysilan46,7 g Dimethyldimethoxysilan 4,8 g
Diese Mischung wurde 24 Stunden nach ihrer Herstellung auf einen Feststoffgehalt von 20% mit Isopropanol verdünnt. Die verdünnte Mischung wurde weitere 6 Tage gealtert, bevor sie auf eine Platte aus einem Polymethacrylsäuremethylester aufgetragen wurde. Die Platte wurde mit Isopropanol gewaschen und mit einer 20%igen Lösung von Eisessigsäure in Isopropanol grundiert und 20 Minuten trocknen gelassen, bevor sie be­ schichtet wurde.
Es wurde ein wetterbeständiger, abriebfester Überzug auf der Platte erhalten.
Beispiel 2
Es wurde eine Überzugsmasse aus folgenden Komponenten hergestellt:
Wasser (+ NaOAc · 3H2O)26,64 g (+0,492 g) Kolloidale Kieselsäure, 60 Millimikron39,96 g Eisessigsäure 2,8 g Methyltrimethoxysilan37,3 g Dimethyldimethoxysilan 2,6 g
Die Mischung wurde nach 24 Stunden auf einen Feststoffgehalt von 20% verdünnt und 48 Stunden nach der Verdünnung gealtert. Eine Acrylglasplatte wie in Beispiel 1 wurde mit einer 10%igen Lösung von Essigsäure in Isopropanol grundiert und dann beschichtet.
Es wurde ein Überzug mit einer guten Abriebfestigkeit erhalten.
Beispiel 3
Es wurde eine Überzugsmasse aus folgenden Komponenten hergestellt:
Wasser (+ NaOAc · 3H2O)16,0 g (0,293 g) Kolloidale Kieselsäure, 60 Millimikron23,98 g Eisessigsäure 1,65 g Methyltrimethoxysilan45,5 g Dimethyldimethoxysilan 9,1 g
Diese Mischung wurde wie diejenige von Beispiel 2 verwendet.
Beispiel 4
Es wurde eine Überzugsmasse aus folgenden Komponenten hergestellt:
Wasser (+ NaOAc · 3H2O) 216,2 g (+14,3 g) Kolloidale Kieselsäure, 60 Millimikron 504,0 g Eisessigsäure  26,0 g Methyltrimethoxysilan1073,5 g Dimethyldimethoxysilan  95,28 g
Die Überzugsmasse wurde nach 24 Stunden mit Isopropanol auf einen Feststoffgehalt von 20% verdünnt, und 48 Stunden nach der Verdünnung wurde sie auf eine Acrylglasplatte wie in Beispiel 1 aufgetragen. Diese Platte war vorher mit Isopropanol gewaschen und mit einer 15%igen Lösung von Essigsäure grundiert worden.
Es wurde ein ausgezeichnet wetterbeständiger Überzug erhalten.
Beispiel 5
Es wurde die Überzugsmasse von Beispiel 4 auf einen Feststoff­ gehalt von 12% mit Isopropanol verdünnt und wie in Beispiel 4 aufgetragen.
Es wurde ein Überzug von guter Abriebfestig­ keit erhalten.
Beispiel 6
Die Überzugsmasse von Beispiel 4 wurde mit Isopropanol nach 24 Stunden auf einen Feststoffgehalt von 20% verdünnt und wurde 48 Stunden später auf eine Polycarbonatplatte aufgetra­ gen. Diese Platte war vorher mit Isopropanol gewaschen worden und hatte eine Grundierung mit einer 6%igen Lösung von Poly(me­ thylmethacrylat) in einer 50/50 Mischung von Isopropanol und Toluol erhalten. Diese Grundierlösung enthielt zwei handels­ übliche UV-Stabilisatoren (1% Tinuvin 327⁺ und 0,5% Cyasorb 1084 der Firma American Cyanamid Co., bezogen auf die Feststoffe) und zwei handelsübliche Fließmittel (0,3% DC-7 und 0,01% FC 431, bezogen auf das Gesamtgewicht).
Es wurde ein klarer, wetterbeständiger und abriebfester Überzug von ausgezeichneter Haftung erhalten.
Vergleichsversuch A
Es wurde eine Überzugslösung gemäß der BE-PS 8 21 403 herge­ stellt und sowohl auf ungrundierte als auch grundierte Plat­ ten aus Polymethylmethacrylsäureester aufgetragen, wobei diese Platten vorher mit einer 20%igen Lösung von Essigsäure in Isopropanol grundiert worden war. Die Anfangshaftung auf den grundierten Platten war gut, aber nur mäßig auf den ungrundierten Platten. Nach dem Eintauchen in Wasser von 60°C für 3-4 Tage bekamen die Überzüge aber Risse und eine beschleunigte Bewitterungsprobe in einem modifizierten Xenon-Bogen-Bewitterungsapparat führte zu starker Rißbildung innerhalb von 500 Stunden.
Vergleichsversuch B
Die im Vergleichsversuch A gemäß der BE-PS 8 21 403 hergestell­ te überzogene Platte wurde mit einer analog überzogenen Platte nach der Erfindung gemäß Beispiel 4 verglichen. In der folgen­ den Tabelle sind die Eigenschaften der Vergleichsplatten ange­ geben.

Claims (12)

1. Überzugsmasse, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält
  • (A) 30-50 Gewichtsteile kolloidale Kieselsäure,
  • (B) Wasser,
  • (C) eine Säure, um einen pH-Wert von 3-6 einzustellen,
  • (D) ein Teilkondensat, erhalten aus 50-70 Gewichtstei­ len eines (i) disubstituierten Dialkoxysilans und (ii) eines monosubstituierten Trialkoxysilans, wobei das Gewichtsverhältnis von (i) zu (ii) 1 : 19 bis 1 : 4 ist und wobei einige oder alle Alkoxygruppen in den Silanen durch Hydroxylgruppen substituiert sein können, sowie
  • (E) den durch Hydrolyse der Alkoxysilane gebildeten Alkohol.
2. Überzugsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkoxysilane außer Alkoxygruppen (C1-C3)-Alkyl-, Vinyl-, 3,3,3-Trifluorpropyl-, gamma-Glycidoxypropyl-, gamma-Acryloxypropyl- oder gamma-Methacryloxypropyl­ gruppen als weitere Substituenten enthalten.
3. Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dialkoxysilan Dimethyldimethoxysilan und das Trialkoxysilan Methyltrimethoxysilan ist.
4. Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kolloidale Kieselsäure eine Teilchengröße von 50-400 Millimikron hat.
5. Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich einen Kondensationskatalysator enthält.
6. Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich ein zugegebenes alkoholisches Lö­ sungsmittel enthält.
7. Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Feststoffgehalt von 10-50 Gew.-% hat.
8. Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie Essigsäure enthält.
9. Verfahren zum Überziehen eines Substrats, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Schicht auf ein Substrat aufträgt und Lö­ sungsmittel und flüchtige Materialien entfernt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht durch Erwärmen auf eine Temperatur von 50-150°C gehärtet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein thermoplastisches polymeres Ma­ terial ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische polymere Material ein Acryl­ polymeres oder ein Zelluloseazetobutyrat ist.
DE19782811072 1977-03-18 1978-03-14 Ueberzugsmasse und verfahren zum ueberziehen eines substrates Granted DE2811072A1 (de)

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